油在許多行業(yè)中被用作潤滑劑,但在有些產品中,油通常被認為是一種污染物,需要被探測識別。人眼很難觀察到油,傳統(tǒng)的RGB相機也很難檢測,
但是高光譜相機在某些波長下工作時能夠捕捉到油存在的信息。
Specim高光譜相機對其進行掃描:FX17 (900 – 1700 nm)、SWIR (1000 – 2500 nm)和FX50(2700 – 5300 nm)。
圖1:使用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油,紅色表示Würth油,藍色表示Pentisol油
Specim FX17相機
Specim FX17相機覆蓋900–1700 nm光譜范圍,廣泛用于工業(yè)質量檢測,適用于檢測天然和合成化合物。FX17可用于測量物質的數量,
例如煙葉中的尼古??;也可以檢測食品中的異物,例如碎肉中的骨頭碎片、雜糧中的碎石等異物。關于機械油,迄今為止幾乎沒有進行過測試。
根據光譜分析(見圖3和4),Specim FX17相機無法檢測到所有油類??梢栽谝欢ǔ潭壬蠙z測到Pentisol油,
在織物上可以檢測到Würth 油(在1393 nm處有吸收峰),但是檢測不到Weltlite油。
圖2:Specim FX17相機采集的偽彩色圖像
圖3. Specim FX17相機測量的金屬板上三種油的光譜。綠色表示Weldlite油,紅色表示Würth油,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,不會被任何類型的油破壞
圖4. Specim FX17相機測量的織物上三種油的光譜。綠色表示Weldlite油,粉紅色表示Würth油,藍色表示 Pentisol油。橙色光譜可被視為參考,
因為它們僅與織物有關,不會被任何類型的油破壞。
對光譜數據進行了主成分分析(PCA),得到了基于光譜的檢測結果。分析進一步表明,Specim FX17近紅外高光譜相機可以檢測到油,但是比較微弱(圖5)
圖5. 基于光譜的檢測結果
pecim SWIR相機
Specim SWIR 相機覆蓋1000–2500 nm光譜范圍。與FX17一樣,SWIR也適用于檢測不同的化學成分。由于其更寬的光譜范圍,
SWIR比FX17檢測到的材料更多。
基于光譜分析(圖7和圖8),具有2200 nm以上光譜特征的SWIR相機適用于檢測不同類型的油,尤其是Würth和Pentisol油。
可以部分檢測到Weltlite油。
圖6:Specim SWIR相機采集的偽彩色圖像
圖7. 使用Specim SWIR相機測量的金屬板上三種油的光譜。綠色表示Weldlite油,紅色表示Würth油,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,不會被任何類型的油破壞.
圖 8. 使用 Specim SWIR 相機測量的織物上三種油的光譜。綠色表示Weldlite油,粉紅色表示 Würth油,藍色表示Pentisol油。橙色光譜可被視為參考,
因為它們僅與織物有關,不會被任何類型的油破壞
結合PCA,進行PLS-DA分析以評估SWIR 相機的分類性能(見圖9)。結果顯示,可以從金屬和織物表面檢測到Würth和Pentisol油,并使用Specim SWIR相機進行分類。Weltlite油可以在織物上檢測到,但不能在金屬上可靠的檢測到。
值得注意的是,即使所有的油都涂在樣品的非常有限的區(qū)域,Weltlite油已經在織物上廣泛擴散。
Specim FX50相機
Specim FX50相機覆蓋2700–5300nm光譜范圍,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3500 nm光譜范圍之間有很強的吸油性
Specim FX50相機測量的織物上三種油的光譜。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,
因為它們僅與織物有關,不會被任何類型的油破壞。
除了PCA之外,研究人員還建立了PLS-DA模型來評估Specim FX50相機的分類性能。如圖13所示,三種類型的油都可以從金屬和織物表面檢測到,
并使用Specim FX50相機進行分類。
Specim FX50是檢測表面油脂更為合適的高光譜相機。使用FX50,您還可以對不同類型的油品進行分類。
FX50(2700 – 5300 nm)
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