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用specim高光譜相機檢測金屬和織物上的油汙及對比實驗

發布時間:2022-08-03 10:01:08 瀏覽量:4010 作者:Lucian

摘要

油在許多行業(ye) 被用作潤滑劑。在z終国产欧美在线中,油卻通常被認為(wei) 是一種汙染物,這對檢測是至關(guan) 重要的。然而,油劑用人眼是很難觀察的,同理傳(chuan) 統的RGB相機也很難檢測它。不過,當工作在合適的波長上時,specim高光譜相機卻能輕易的捕捉到這些信息。

正文


用specim高光譜相機檢測金屬和織物上的油汙及對比實驗


油在許多行業(ye) 被用作潤滑劑。在z終国产欧美在线中,油卻通常被認為(wei) 是一種汙染物,這對檢測是至關(guan) 重要的。然而,油劑用人眼是很難觀察的,同理傳(chuan) 統的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(wei) 了驗證這一點,我們(men) 將三種不同類型的油塗抹在鋁片和黑色織物上(見圖1),並用三種不同型號的specim高光譜相機來掃描:FX17、SWIR和FX50。在測試中,我們(men) 使用了Weldlite TF2,這是一種非常常見的潤滑劑,例如用於(yu) 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)




圖1:本實驗中使用的三種油劑,塗抹在金屬和織物上。金屬板和織物上的圓圈標記了塗有油劑的區域。綠色表示Weldlite,紅色表示Würth,藍色表示Pentisol


Specim FX17相機


specim FX17相機覆蓋900 - 1700 nm光譜範圍,廣泛国产成人在线观看免费网站於(yu) 工業(ye) 質量控製。它適用於(yu) 檢測各種基於(yu) 其天然和合成化合物的化學物質。例如,用於(yu) 測量物質的數量,如煙葉中的尼古丁,並用於(yu) 檢測汙染物和不需要的物體(ti) ,如肉末中的骨頭碎片。到目前為(wei) 止,對機械油的檢測還很少。


基於(yu) 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。


圖2:樣品的偽(wei) 彩圖


圖3,用specim FX17高光譜相機測量的金屬光譜曲線。綠色表示Weldlite油,紅色表示Würth油,藍色表示Pentisol油。黃色曲線可以看作是參考光譜,因為(wei) 它是金屬的光譜曲線,沒有被油劑汙染


圖4,用specim FX17高光譜相機測量的布料光譜曲線。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(wei) 是參考曲線,因為(wei) 它是織物的光譜曲線,沒有被油劑汙染


基於(yu) 對光譜的觀察,對數據進行了主要成分分析(PCA)。分析表明,specim FX17能夠對油脂進行非常輕微的分類(圖5)。


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(wei) 彩表示


Specim SWIR相機


specim SWIR相機覆蓋1000 - 2500nm光譜範圍。與(yu) FX17一樣,SWIR也適用於(yu) 檢測不同的化學成分。由於(yu) 光譜範圍更廣,SWIR探測的材料比FX17更多。


基於(yu) 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。 


圖6: 樣品的偽(wei) 彩圖


圖7。用specim SWIR相機測量的金屬光譜曲線。綠色表示Weldlite,紅色表示Würth,藍色表示Pentisol油。黃色光譜可以被認為(wei) 是參考曲線,因為(wei) 它們(men) 是金屬的光譜曲線,沒有被油劑汙染


圖8。用specim SWIR相機測量的織物光譜曲線。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(wei) 是參考曲線,因為(wei) 它們(men) 是織物的光譜曲線,沒有被油劑汙染


結合PCA,進行偏z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(cong) 金屬和織物表麵檢測Würth和Pentisol油,並能做出區分。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域裏,但Weltlite油已經廣泛地在織物上擴散開來了。


圖9:左:將PC1賦值為(wei) 紅色,PC2賦值為(wei) 綠色,PC3賦值為(wei) 藍色,對PCA的偽(wei) 彩表示;右:PLS-DA模型預測


Specim FX50相機


specim FX50相機覆蓋2700 - 5300 nm光譜範圍。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(men) 是什麽(me) 顏色——甚至是黑色的。


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


圖10:樣本的偽(wei) 彩圖


圖11:用specim FX50相機測量的金屬光譜曲線。綠色表示Weldlite,紅色表示Würth,藍色表示Pentisol油。黃色光譜可以被認為(wei) 是參考曲線,因為(wei) 它們(men) 隻與(yu) 金屬有關(guan) ,而沒有被任何類型的油汙染


圖12:用specim FX50相機測量的織物光譜曲線。綠色表示Weldlite,紅色表示Würth,藍色表示Pentisol油。黃色光譜可以被認為(wei) 是參考曲線,因為(wei) 它們(men) 隻與(yu) 織物有關(guan) ,沒有被任何類型的油汙染


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(cong) 金屬和織物表麵檢測到,並通過specim FX50相機進行分類。


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


結論


根據分析,我們(men) 可以得出這樣的結論:specim FX50是檢測表麵油脂的較佳相機。有了FX50,你還可以對不同的油類進行分類。


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