Specim高光谱相机检测金属和纺织品的油污的效果实测

时间：2022-10-12

使用Specim高光谱相机检测金属和织物上的油污

许多行业中使用油作为润滑剂，但在产品完成后，残留的油通常被认为是一种污染物，通过人眼观察很难检查到油，而传统的RGB相机也无法检测到油，但是高光谱相机在正确的波长下工作时就可以检测到油污信息

为了证实这一点，Specim公司在铝片和黑色织物上涂抹了三种不同类型的油（见图1），并使用三种不同类型的Specim高光谱相机对其进行扫描：FX17、SWIR和FX50。在测试中，我们使用了WeldliteTF2（一种非常常见的润滑剂，例如用于自行车链条）、WürthHSP1400（一种高温润滑剂）和Pentisol（通用合成油）。

使用以下Specim的高光谱相机及波段进行测试：

- Specim FX17(900–1700nm)

-Specim SWIR(1000–2500nm)

-Specim FX50(2700–5300nm)

中英文对照表

PC=主成分

PCA=主成分分析

SWIR=短波红外

MWIR=中波红外

PLS-DA=偏较小二乘法-判别分析

图1：本次测试中使用的三种油涂抹在金属和织物上。金属板上的圆圈和一块织物标记了涂油的区域。绿色表示Weldlite，红色表示Würth，蓝色表示Pentisol油。

使用SpecimFX17相机进行测试：

SpecimFX17相机覆盖900–1700nm光谱范围，广泛用于工业领域的质量控制。它适用于检测基于其**和合成化合物的各种化学物质的量。例如，烟叶中的尼古丁，并检测污染物和不需要的物体，例如碎肉中的骨头碎片，关于机械油，迄今为止几乎没有进行过测试。根据光谱分析（见图3.和4.），SpecimFX17相机无法检测到所有油类。

可以在一定程度上检测到Pentisol油，在织物上可以检测到Würth油（在1393nm处有吸收峰），而Weltlite油则根本检测不到。

图2：带有选区的样本RGB图像。

图3.Specim FX17相机测量的光谱与平均选择相关。绿色表示Weldlite，红色表示Würth，蓝色表示Pentisol油。黄色光谱可被视为参考，因为它们只与织物有关，而不会被任何类型的油破坏。

图4。用specm FX17相机测量的光谱与平均选择有关。绿色表示Weldlite，粉色表示Würth，蓝色表示Pentisol油。橙色光谱可以被认为是参考，因为它们只与织物有关，而不会被任何类型的油破坏。

对数据进行主成分分析（PCA），基于光谱的观察结果。分析进一步表明，Specim FX17可以将检测到的机油以非常微弱的地方式相互分类（图5）。

图5：PCA的错误表示，将PC1分配给红色，PC2分配给绿色，PC3分配给蓝色波段。

使用Specim SWIR相机进行测试：

SpecimSWIR相机覆盖1000–2500nm光谱范围。与FX17一样，SWIR也适用于检测不同的化学成分。由于其更宽的光谱范围，SWIR比FX17能检测到的材料更多。基于光谱分析（图7.和8.），具有2200nm以上光谱特征的SWIR相机适用于检测不同类型的油，尤其是Würth和Pentisol油。可以检测到部分Weltlite油。

图6：带有选区的样本RGB图像。

图7.使用Specim SWIR相机测量的与平均选择相关的光谱。绿色表示Weldlite，红色表示Würth，蓝色表示Pentisol油。黄色光谱可被视为参考，因为它们只与金属有关，而不会被任何类型的油破坏。

图8.使用Specim SWIR相机测量的与平均选择相关的光谱。绿色表示Weldlite，粉红色表示Würth，蓝色表示Pentisol油。橙色光谱可被视为参考，因为它们只与织物有关，而不会被任何类型的油破坏。

结合主成分分析(PCA)，采用偏较小二乘法去判别分析(PLS-DA)评价SWIR相机的分选性能(见图9)。通过结果可以得知，Würth和Pentisol油可以从金属和织物表面检测，并通过specm SWIR相机相互分类。在织物上可以检测到Weltlite油，但在金属上不能可靠地检测到它。值得注意的是，尽管所有的油被滴在样品的非常有限的区域，Weltlite油已经广泛地扩散在织物上。

图9:左:通过将PC1分配给红色波段，PC2分配给绿色，PC3分配给蓝色，对PCA的错误表示;右:PLS-DA模型预测。

Specim FX50相机覆盖2700–5300nm光谱范围。这些波长是热范围的一部分，即所谓的MWIR。FX50非常适合分拣不同类型的聚合物，无论其颜色如何——甚至是黑色的。结果表明，FX50可以检测金属和织物表面上的所有三种不同类型的油。FX50甚至可以检测到微小的油滴。测试显示在3300和3500nm光谱范围之间有很强的吸油性（图11.和12.）。

图10：RGB相机的图像。

图11.使用SpecimSWIR相机测量的与平均选择相关的光谱。绿色表示Weldlite，红色表示Würth，蓝色表示Pentisol油。黄色光谱可被视为参考，因为它们仅与金属有关，不会被任何类型的油破坏。

图12.使用SpecimSWIR相机测量的与平均选择相关的光谱。绿色表示Weldlite，红色表示Würth，蓝色表示Pentisol油。黄色光谱可被视为参考，因为它们仅与金属有关，不会被任何类型的油破坏。

在PCA分析的基础上，建立PLS-DA模型对样品FX50相机的分选性能进行评估。如图13所示。所有三种类型的油都可以从金属和织物表面检测到，并通过specm FX50相机相互分类。

图13：左：PCA的错误表示，将PC1分配给红色波段，PC2分配给绿色，PC3分配给蓝色；右图：PLS-DA模型预测。

结论

根据分析，我们可以得出结论，Specim FX50是从表面检测油脂的较佳相机。使用FX50，您还可以对其他不同类型的油品进行分类。

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