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上海昊量光電設備有限公司

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用specim高光譜相機檢測金屬和織物上的油污及對比實驗

閱讀:1723      發(fā)布時間:2022-9-15
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油在許多行業(yè)被用作潤滑劑。在最終產(chǎn)品中,油卻通常被認為是一種污染物,這對檢測是至關重要的。然而,油劑用人眼是很難觀察的,同理傳統(tǒng)的RGB相機也很難檢測它。不過,當工作在合適的波長上時,高光譜相機卻能輕易的捕捉到這些信息。

 

為了驗證這一點,我們將三種不同類型的油涂抹在鋁片和黑色織物上(見圖1),并用三種不同型號的specim高光譜相機來掃描:FX17、SWIR和FX50。在測試中,我們使用了Weldlite TF2,這是一種非常常見的潤滑劑,例如用于自行車鏈條,Würth HSP 1400,這是一種高溫潤滑劑,以及Pentisol,這是一種通用的合成油。

 

  • specim FX17 (900 - 1700 nm)

  • Specim SWIR (1000 - 2500nm)

  • Specim FX50 (2700 - 5300 nm)

 

SPECIM1.jpg

圖1:本實驗中使用的三種油劑,涂抹在金屬和織物上。金屬板和織物上的圓圈標記了涂有油劑的區(qū)域。綠色表示W(wǎng)eldlite,紅色表示W(wǎng)ürth,藍色表示Pentisol

 

Specim FX17相機


specim FX17相機覆蓋900 - 1700 nm光譜范圍,廣泛應用于工業(yè)質(zhì)量控制。它適用于檢測各種基于其天然和合成化合物的化學物質(zhì)。例如,用于測量物質(zhì)的數(shù)量,如煙葉中的尼古丁,并用于檢測污染物和不需要的物體,如肉末中的骨頭碎片。到目前為止,對機械油的檢測還很少。

 

基于光譜分析(見圖3圖4.),specim FX17相機不能檢測到所有的油劑。Pentisol油可以檢測到一些,Würth油主要可以檢測到織物上的(吸收峰在1393 nm.), Weltlite油根本檢測不到。

 

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圖2:樣品的偽彩圖

 

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圖3,用specim FX17高光譜相機測量的金屬光譜曲線。綠色表示W(wǎng)eldlite油,紅色表示W(wǎng)ürth油,藍色表示Pentisol油。黃色曲線可以看作是參考光譜,因為它是金屬的光譜曲線,沒有被油劑污染

 

SPECIM4.jpg

圖4,用specim FX17高光譜相機測量的布料光譜曲線。綠色表示W(wǎng)eldlite,粉色表示W(wǎng)ürth,藍色表示Pentisol油。橙色光譜可以被認為是參考曲線,因為它是織物的光譜曲線,沒有被油劑污染

 

基于對光譜的觀察,對數(shù)據(jù)進行了主要成分分析(PCA)。分析表明,specim FX17能夠?qū)τ椭M行非常輕微的分類(圖5)。

 

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圖5:通過將PC1分配給紅色,PC2分配給綠色,PC3分配給藍色帶,對PCA的偽彩表示

 

Specim SWIR相機


specim SWIR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成分。由于光譜范圍更廣,SWIR探測的材料比FX17更多。

 

基于光譜分析(圖7,和圖8.),具有2200 nm以上光譜特征的SWIR相機,適合檢測不同類型的油,特別是Würth和Pentisol油。而Weltlite油可以部分檢測到。 

 

SPECIM10.png

圖6: 樣品的偽彩圖

 

SPECIM7.jpg

圖7。用specim SWIR相機測量的金屬光譜曲線。綠色表示W(wǎng)eldlite,紅色表示W(wǎng)ürth,藍色表示Pentisol油。黃色光譜可以被認為是參考曲線,因為它們是金屬的光譜曲線,沒有被油劑污染

 

SPECIM8.jpg

圖8。用specim SWIR相機測量的織物光譜曲線。綠色表示W(wǎng)eldlite,粉色表示W(wǎng)ürth,藍色表示Pentisol油。橙色光譜可以被認為是參考曲線,因為它們是織物的光譜曲線,沒有被油劑污染

 

結合PCA,進行偏最小二乘法(PLS-DA)來評估SWIR相機的分揀性能(見圖9)。得到結果,使用specim SWIR相機可以從金屬和織物表面檢測Würth和Pentisol油,并能做出區(qū)分。Weltlite油可以在織物上檢測到,但在金屬上無法可靠地檢測到。

 

需要提到的是,盡管所有的油都滴在非常有限的區(qū)域里,但Weltlite油已經(jīng)廣泛地在織物上擴散開來了。

 

SPECIM13.jpg

圖9:左:將PC1賦值為紅色,PC2賦值為綠色,PC3賦值為藍色,對PCA的偽彩表示;右:PLS-DA模型預測

 

Specim FX50相機


specim FX50相機覆蓋2700 - 5300 nm光譜范圍。這些波長都是在紅外波段,也就是所謂的MWIR。FX50非常適合對不同類型的聚合物進行分類,不管它們是什么顏色——甚至是黑色的。

 

結果表明,F(xiàn)X50可以檢測所有三種不同類型的油在金屬和織物表面。FX50甚至可以檢測到微小的油滴。測試結果顯示,在3300 ~ 3500 nm光譜范圍內(nèi)具有很強的吸收能力(圖11。和12)。

 

圖10:樣本的偽彩圖

 

SPECIM11.jpg

圖11:用specim FX50相機測量的金屬光譜曲線。綠色表示W(wǎng)eldlite,紅色表示W(wǎng)ürth,藍色表示Pentisol油。黃色光譜可以被認為是參考曲線,因為它們只與金屬有關,而沒有被任何類型的油污染

 

SPECIM12.jpg

圖12:用specim FX50相機測量的織物光譜曲線。綠色表示W(wǎng)eldlite,紅色表示W(wǎng)ürth,藍色表示Pentisol油。黃色光譜可以被認為是參考曲線,因為它們只與織物有關,沒有被任何類型的油污染

 

除了PCA,還建立了PLS-DA模型來評估specim FX50相機的分選性能。如圖13所示。,這三種類型的油都可以從金屬和織物表面檢測到,并通過specim FX50相機進行分類。

 

圖13:左:將PC1賦值為紅色,PC2賦值為綠色,PC3賦值為藍色,對PCA進行偽彩表示;右:PLS-DA模型預測

 

結論


根據(jù)分析,我們可以得出這樣的結論:specim FX50是檢測表面油脂的*佳相機。有了FX50,你還可以對不同的油類進行分類。

 

上海昊量光電提供芬蘭公司SPECIM不同波長范圍的高光譜相機,波長涵蓋400-12000nm為廣大客戶提供不同波長范圍的相機,作為世界上成立早的高光譜相機公司之一,產(chǎn)品不僅僅覆蓋在科研領域,更是設計和量產(chǎn)了第yi款市場上專業(yè)為工業(yè)應用和機器視覺設計的光譜相機,快速、小巧、靈敏,穩(wěn)定,一致性,可配置開發(fā)等特點滿足各種在線質(zhì)量控制要求。應用可覆蓋植被病害、脅迫檢測、表型分析,食品果蔬種子檢測分選,法醫(yī)刑偵、fan罪現(xiàn)場檢測,皮膚異常檢測、生物科學,分類回收、異物檢測,藥品食品原料分析檢測,地質(zhì)監(jiān)測,環(huán)保衛(wèi)生,精準農(nóng)業(yè)等領域。

 

對于specim高光譜相機有興趣或者任何問題,都歡迎通過電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系。

 

關于昊量光電:

上海昊量光電設備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商,產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器、光學測量設備、光學元件等,涉及應用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等;可為客戶提供完整的設備安裝,培訓,硬件開發(fā),軟件開發(fā),系統(tǒng)集成等服務。

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