Specim高光譜相機檢測金屬和紡織品的油污的效果實測

時間：2022-10-12作者：深圳維爾克斯光電有限公司瀏覽：139

使用Specim高光譜相機檢測金屬和織物上的油污

許多行業(yè)中使用油作為潤滑劑，但在產(chǎn)品完成后，殘留的油通常被認為是一種污染物，通過人眼觀察很難檢查到油，而傳統(tǒng)的RGB相機也無法檢測到油，但是高光譜相機在正確的波長下工作時就可以檢測到油污信息

為了證實這一點，Specim公司在鋁片和黑色織物上涂抹了三種不同類型的油（見圖1），并使用三種不同類型的Specim高光譜相機對其進行掃描：FX17、SWIR和FX50。在測試中，我們使用了WeldliteTF2（一種非常常見的潤滑劑，例如用于自行車鏈條）、WürthHSP1400（一種高溫潤滑劑）和Pentisol（通用合成油）。




使用以下Specim的高光譜相機及波段進行測試：

- Specim FX17(900–1700nm)

-Specim SWIR(1000–2500nm)

-Specim FX50(2700–5300nm)




中英文對照表

PC=主成分

PCA=主成分分析

SWIR=短波紅外

MWIR=中波紅外

PLS-DA=偏較小二乘法-判別分析




圖1：本次測試中使用的三種油涂抹在金屬和織物上。金屬板上的圓圈和一塊織物標記了涂油的區(qū)域。綠色表示Weldlite，紅色表示Würth，藍色表示Pentisol油。




使用SpecimFX17相機進行測試：

SpecimFX17相機覆蓋900–1700nm光譜范圍，廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域的質(zhì)量控制。它適用于檢測基于其**和合成化合物的各種化學(xué)物質(zhì)的量。例如，煙葉中的尼古丁，并檢測污染物和不需要的物體，例如碎肉中的骨頭碎片，關(guān)于機械油，迄今為止幾乎沒有進行過測試。根據(jù)光譜分析（見圖3.和4.），SpecimFX17相機無法檢測到所有油類。

可以在一定程度上檢測到Pentisol油，在織物上可以檢測到Würth油（在1393nm處有吸收峰），而Weltlite油則根本檢測不到。



圖2：帶有選區(qū)的樣本RGB圖像。





圖3.Specim FX17相機測量的光譜與平均選擇相關(guān)。綠色表示Weldlite，紅色表示Würth，藍色表示Pentisol油。黃色光譜可被視為參考，因為它們只與織物有關(guān)，而不會被任何類型的油破壞。



圖4。用specm FX17相機測量的光譜與平均選擇有關(guān)。綠色表示Weldlite，粉色表示Würth，藍色表示Pentisol油。橙色光譜可以被認為是參考，因為它們只與織物有關(guān)，而不會被任何類型的油破壞。

對數(shù)據(jù)進行主成分分析（PCA），基于光譜的觀察結(jié)果。分析進一步表明，Specim FX17可以將檢測到的機油以非常微弱的地方式相互分類（圖5）。



圖5：PCA的錯誤表示，將PC1分配給紅色，PC2分配給綠色，PC3分配給藍色波段。




使用Specim SWIR相機進行測試：

SpecimSWIR相機覆蓋1000–2500nm光譜范圍。與FX17一樣，SWIR也適用于檢測不同的化學(xué)成分。由于其較寬的光譜范圍，SWIR比FX17能檢測到的材料更多。基于光譜分析（圖7.和8.），具有2200nm以上光譜特征的SWIR相機適用于檢測不同類型的油，尤其是Würth和Pentisol油?？梢詸z測到部分Weltlite油。




圖6：帶有選區(qū)的樣本RGB圖像。



圖7.使用Specim SWIR相機測量的與平均選擇相關(guān)的光譜。綠色表示Weldlite，紅色表示Würth，藍色表示Pentisol油。黃色光譜可被視為參考，因為它們只與金屬有關(guān)，而不會被任何類型的油破壞。



圖8.使用Specim SWIR相機測量的與平均選擇相關(guān)的光譜。綠色表示Weldlite，粉紅色表示Würth，藍色表示Pentisol油。橙色光譜可被視為參考，因為它們只與織物有關(guān)，而不會被任何類型的油破壞。




結(jié)合主成分分析(PCA)，采用偏較小二乘法去判別分析(PLS-DA)評價SWIR相機的分選性能(見圖9)。通過結(jié)果可以得知，Würth和Pentisol油可以從金屬和織物表面檢測，并通過specm SWIR相機相互分類。在織物上可以檢測到Weltlite油，但在金屬上不能可靠地檢測到它。值得注意的是，盡管所有的油被滴在樣品的非常有限的區(qū)域，Weltlite油已經(jīng)廣泛地擴散在織物上。



圖9:左:通過將PC1分配給紅色波段，PC2分配給綠色，PC3分配給藍色，對PCA的錯誤表示;右:PLS-DA模型預(yù)測。




Specim FX50相機覆蓋2700–5300nm光譜范圍。這些波長是熱范圍的一部分，即所謂的MWIR。FX50非常適合分揀不同類型的聚合物，無論其顏色如何——甚至是黑色的。結(jié)果表明，FX50可以檢測金屬和織物表面上的所有三種不同類型的油。FX50甚至可以檢測到微小的油滴。測試顯示在3300和3500nm光譜范圍之間有很強的吸油性（圖11.和12.）。






圖10：RGB相機的圖像。



圖11.使用SpecimSWIR相機測量的與平均選擇相關(guān)的光譜。綠色表示Weldlite，紅色表示Würth，藍色表示Pentisol油。黃色光譜可被視為參考，因為它們僅與金屬有關(guān)，不會被任何類型的油破壞。



圖12.使用SpecimSWIR相機測量的與平均選擇相關(guān)的光譜。綠色表示Weldlite，紅色表示Würth，藍色表示Pentisol油。黃色光譜可被視為參考，因為它們僅與金屬有關(guān)，不會被任何類型的油破壞。




在PCA分析的基礎(chǔ)上，建立PLS-DA模型對樣品FX50相機的分選性能進行評估。如圖13所示。所有三種類型的油都可以從金屬和織物表面檢測到，并通過specm FX50相機相互分類。



圖13：左：PCA的錯誤表示，將PC1分配給紅色波段，PC2分配給綠色，PC3分配給藍色；右圖：PLS-DA模型預(yù)測。




結(jié)論

根據(jù)分析，我們可以得出結(jié)論，Specim FX50是從表面檢測油脂的較佳相機。使用FX50，您還可以對其他不同類型的油品進行分類。

















































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