將廢物有效回收成可重復(fù)使用的原材料是我們必須采取的重要努力之一，以阻止全qiu變暖和過(guò)度開采自然資源扛禽》姹撸回收利用的環(huán)境效益是顯而易見(jiàn)的”嗦回收利用可以保護(hù)自然資源，減少溫室氣體和污染剩辟，以及在能源生產(chǎn)中使用化石燃料掐场。它可降低塑料能耗約70%，鋼材能耗降低約60%贩猎，紙張能耗降低40%熊户，玻璃能耗降低30%。
高光譜成像塑造可持續(xù)回收的未來(lái)
將廢物有效回收成可重復(fù)使用的原材料是我們必須采取的重要努力之一吭服，以阻止全qiu變暖和過(guò)度開采自然資源嚷堡。回收利用的環(huán)境效益是顯而易見(jiàn)的艇棕◎蚪洌回收利用可以保護(hù)自然資源，減少溫室氣體和污染沼琉，以及在能源生產(chǎn)中使用化石燃料北苟。它可降低塑料能耗約70%，鋼材能耗降低約60%打瘪，紙張能耗降低40%友鼻，玻璃能耗降低30%。
一個(gè)重要的價(jià)值在于可重復(fù)使用的材料闺骚。然而彩扔，我們離回收目標(biāo)還很遠(yuǎn)。大部分收集的廢物仍然用于能源生產(chǎn)并在發(fā)電廠燃燒 - 而不是重復(fù)使用僻爽。價(jià)格通常是回收率低的一個(gè)因素虫碉，因?yàn)橛迷牧仙a(chǎn)新產(chǎn)品通常比回收材料便宜。
為了使回收不僅在生態(tài)上而且在經(jīng)濟(jì)上可行进泼，重復(fù)使用材料需要比使用原始材料更便宜蔗衡、更容易。通過(guò)適當(dāng)?shù)牟牧咸幚矸椒ㄈ槿疲梢杂行У鼗厥詹煌牟牧喜⑥D(zhuǎn)化為利潤(rùn)绞惦。這就是高光譜成像可以發(fā)揮作用的地方。
當(dāng)前在高效回收方面面臨的挑戰(zhàn)
典型的廢物管理過(guò)程包括在回收設(shè)施中收集廢物洋措，分離成不同的廢物部分济蝉，清潔以及zui終分類為放置在垃圾填埋場(chǎng)，燃燒或根據(jù)類型和純度回收的材料。
分揀過(guò)程是回收的關(guān)鍵步驟王滤。更好的分揀精度意味著更好地分離不同等級(jí)的材料贺嫂，從而提高回收率。典型的分揀過(guò)程基于多種技術(shù)的混合雁乡，不能只依賴于一種檢測(cè)技術(shù)第喳。所使用的檢測(cè)技術(shù)通常會(huì)限制可以分類的收集材料的類型和數(shù)量。
大多數(shù)回收廠使用不同的技術(shù)踱稍，從條形碼閱讀器和RGB相機(jī)到X射線和渦流系統(tǒng)曲饱。雖然它們?cè)谝欢ǔ潭壬鲜怯心芰Φ募夹g(shù)，但它們并不是完美的解決方案珠月，因?yàn)樗鼈冏R(shí)別材料的能力有限扩淀。
例如，如果塑料瓶缺少條形碼啤挎，則無(wú)法檢測(cè)它是PET還是HDPE驻谆。電渦流檢測(cè)器可以分辨導(dǎo)電金屬，但不能分離塑料或紙漿庆聘。RGB相機(jī)可以將瓶子分為透明胜臊，黑色和彩色，但無(wú)法區(qū)分一種塑料類型與另一種塑料類型掏觉。
當(dāng)回收部分的純度不足以再利用時(shí)区端，我們就會(huì)失去可回收材料來(lái)填埋或能源生產(chǎn)。糟糕的分類結(jié)果也會(huì)導(dǎo)致利潤(rùn)損失澳腹，這使得回收無(wú)利可圖织盼，并且依賴于公眾的支持。
不同的廢物流需要不同的檢測(cè)和處理方法才能有效回收酱塔，而目前的回收方法不夠靈活沥邻、高效和信息豐富，無(wú)法應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)羊娃。
為了彌補(bǔ)檢測(cè)技術(shù)的不足唐全，仍然使用人力。手工分類垃圾緩慢蕊玷、不準(zhǔn)確邮利、昂貴且危險(xiǎn)，并且將不同的塑料類型彼此分開仍然是不可能的垃帅，因?yàn)槿搜蹮o(wú)法區(qū)分它們延届。
為了高效、盈利和安全地工作贸诚，回收工廠必須配備能夠可靠方庭、高純度地分離不同材料的傳感器厕吉。胸超成像為準(zhǔn)確和可持續(xù)的廢物回收提供了強(qiáng)大的技術(shù)。
高光譜相機(jī)如何提高回收效率械念？
高光譜相機(jī)可以根據(jù)材料的化學(xué)成分準(zhǔn)確可靠地區(qū)分材料头朱。它們測(cè)量和分析從材料反射或通過(guò)材料透射的光譜。當(dāng)測(cè)量稱為近紅外（NIR）的可見(jiàn)光區(qū)域以外的光譜時(shí)龄减，我們看到化學(xué)上不同的材料具有獨(dú)特的光譜项钮。
多光譜技術(shù)改善了這種情況;但是，它有其局限性欺殿。多光譜相機(jī)通常采集一到三個(gè)光譜數(shù)據(jù)寄纵，或者在某些相機(jī)中zui多采集8個(gè)光譜波段，這意味著在每個(gè)分揀位置脖苏，它只能識(shí)別一些基本材料。結(jié)果的純度也經(jīng)常受到限制定踱，因?yàn)椴牧狭髦写嬖诟蓴_因素棍潘。
直到zui近幾年，高光譜成像在垃圾分類中的使用一直受到高光譜相機(jī)在速度崖媚、空間分辨率亦歉、堅(jiān)固性、連接性和高成本方面的性能不足的限制畅哑。
zui近的發(fā)展提高了高光譜相機(jī)的速度和分辨率肴楷，而它們的實(shí)施成本現(xiàn)在符合商業(yè)解決方案的投資回報(bào)率標(biāo)準(zhǔn)。此外荠呐，現(xiàn)在還提供用于實(shí)時(shí)處理高光譜相機(jī)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)的算法和解決方案赛蔫。
對(duì)于在線分選應(yīng)用，線掃描高光譜相機(jī)是唯yi實(shí)用且正常工作的解決方案泥张，因?yàn)樗恍枰淮螔呙杓纯赏瑫r(shí)精確地從生產(chǎn)線中的每個(gè)像素捕獲整個(gè)材料流的整個(gè)光譜數(shù)據(jù)呵恢。
線掃描（推掃式）高光譜熱像儀可以安裝在現(xiàn)有和新的分揀線上，具有適當(dāng)?shù)恼彰骱蛯?shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理解決方案媚创，就像任何線陣掃描熱像儀一樣渗钉。逐個(gè)像素的材料識(shí)別結(jié)果可通過(guò)商業(yè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口獲得。然后钞钙，結(jié)果可用于控制空氣噴嘴或揀選機(jī)器人鳄橘。
與傳統(tǒng)傳感器技術(shù)相比，高光譜相機(jī)解決方案在各種廢物處理過(guò)程中具有卓越的性能和多種優(yōu)勢(shì)芒炼，如表1所示瘫怜。
表 1.高光譜成像在分類不同類型廢物流方面的附加值
當(dāng)與其他技術(shù)結(jié)合使用時(shí)，高光譜相機(jī)通過(guò)提供有關(guān)材料類型的精確信息來(lái)提高分揀精度焕议。zui新一代的高光譜相機(jī)可以將回收材料的純度提高近100%宝磨。將再生塑料的純度提高幾個(gè)百分點(diǎn)弧关，其價(jià)值就會(huì)翻倍。提取更多可回收材料也意味著我們?cè)诶盥駡?chǎng)處 理的廢物更少唤锉。
與具有固定光譜波段的多光譜相機(jī)相比世囊，高光譜相機(jī)具有靈活性，可以適應(yīng)各種廢物流的分類窿祥。當(dāng)新的排序算法可用時(shí)株憾，它還可以采用它們。
高光譜成像在塑料回收中的優(yōu)勢(shì)
在所有制造的塑料中晒衩，只有9%被回收利用嗤瞎。12%被焚燒發(fā)電，79%用于垃圾填埋場(chǎng)或自然听系。據(jù)估計(jì)贝奇，到2050年，海洋中的塑料將超過(guò)魚類靠胜。大多數(shù)不可回收的塑料廢物來(lái)自無(wú)法可靠地將不同類型的塑料分開掉瞳。
不同的聚合物在近紅外光譜區(qū)域中具有可識(shí)別的光譜特征，因此可以進(jìn)行分類浪漠。然而陕习，許多光譜特征彼此接近。在這里址愿，高光譜相機(jī)的高光譜分辨率是高分選精度的關(guān)鍵该镣。例如，使用 PP响谓、PE 和 PET 塑料损合，純度可以達(dá)到接近 99%。（延伸閱讀：Prodecologia如何使用尖端的高光譜成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)98%的聚合物純度歌粥？)
使用高光譜相機(jī)分揀黑色塑料
很大一部分可回收塑料由黑色塑料組成塌忽，特別是在汽車和電子工業(yè)中，它們添加了碳基顏料以產(chǎn)生深灰色或黑色失驶。眾所周知土居，黑色塑料類型很難識(shí)別，到目前為止嬉探，還沒(méi)有可靠的傳感器技術(shù)來(lái)對(duì)這些材料進(jìn)行分類以供重復(fù)使用擦耀。即使是近紅外高光譜相機(jī)也在苦苦掙扎，因?yàn)楹谔蓟伭蠋缀跷樟怂械慕t外光涩堤。
除近紅外區(qū)域外眷蜓，不同的塑料在稱為中波紅外（MWIR）的較長(zhǎng)紅外區(qū)域中具有特征光譜特征，其中大多數(shù)黑色顏料比NIR區(qū)域“更少”（吸收性較低）胎围。因此吁系，中波紅外光可以穿透黑色材料并從黑色材料反射德召，從而使其光譜識(shí)別成為可能。
使用在中波紅外區(qū)域運(yùn)行的Specim FX50高光譜相機(jī)汽纤，我們可以分揀純度接近99%的黑色ABS塑料上岗。它是目前市場(chǎng)上唯yi一款在中波紅外地區(qū)運(yùn)行的高光譜相機(jī)，具有工業(yè)在線使用所需的速度蕴坪、分辨率和靈敏度肴掷。
以下是在實(shí)驗(yàn)室中使用 Specim FX50 高光譜相機(jī)測(cè)量的黑色塑料分選示例。測(cè)量了 34 塊 ABS 和 PE 以及 50 塊 PS（共 <> 塊）背传。對(duì)于每個(gè)樣品組呆瞻，一半的樣品有光澤，另一半樣品具有漫反射表面径玖。下圖顯示了由 ABS痴脾、PS 和 PE 制成的樣品可以使用 Specim FX<> 進(jìn)行準(zhǔn)確分類。
高光譜成像在紡織品回收中的優(yōu)勢(shì)
與焚燒和填埋相比梳星，紡織品回收減少了對(duì)環(huán)境的影響明郭。如果可以根據(jù)使用的纖維類型正確分類和分離，那么幾乎 100% 的紡織品和服裝都可以回收利用丰泊。
增加紡織品回收的一個(gè)障礙是，構(gòu)成服裝的各種纖維使再加工和回收成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)始绍。雖然可以使用人力進(jìn)行分類瞳购，但這在經(jīng)濟(jì)上幾乎不可行，并且會(huì)帶來(lái)很多錯(cuò)誤來(lái)源亏推。
近紅外光譜區(qū)域中的高光譜相機(jī)可以分離zui常見(jiàn)的紡織部分類型学赛，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)機(jī)器人化加工⊥毯迹基于近紅外高光譜相機(jī)的紡織品分揀具有多種優(yōu)勢(shì)：
· 非接觸式盏浇，適合應(yīng)用于傳送帶
· 提供有關(guān)純材料和混合材料的信息（定性和定量分類）
· 分類對(duì)使用的顏色或染料不敏感
· 易于配置不同的分揀線和新材料
· 為了獲得精確的顏色信息，高光譜相機(jī)可以取代RGB相機(jī)芽狗。
棉花在水绢掰、殺蟲劑和殺蟲劑方面是一種資源ji其密集的作物。使用再生棉花可以節(jié)省大量自然資源并減少農(nóng)業(yè)污染童擎。一些材料如棉和亞麻可以回收用于汽車絕緣或堆肥滴劲，但石油基纖維如聚酯幾乎沒(méi)有重復(fù)使用的機(jī)會(huì)。
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焚燒材料特性
盡管材料回收率正在增加，但仍有必要焚燒某些不可回收材料的部件双揪。這些“廢物轉(zhuǎn)化為能源”發(fā)電廠從商業(yè)动羽、建筑、家庭和工業(yè)等各種來(lái)源接收材料盟榴，并將其用于垃圾衍生燃料 （RDF） 發(fā)電廠的發(fā)電曹质。
RDF的值來(lái)自熱含量（圖像KK） - 由材料類型決定。某些材料擎场，如玻璃羽德、巖石或泥土，熱值為零迅办。含水量和冰也會(huì)影響該過(guò)程宅静。
精確的燃燒過(guò)程控制和熱值只能基于正確的材料識(shí)別來(lái)計(jì)算。近紅外區(qū)域的高光譜成像為此提供了在線解決方案站欺。
高光譜成像塑造了回收的未來(lái)
提高分揀精度可提高回收材料的純度和價(jià)值姨夹，以及可重復(fù)使用的廢物百分比。為了提高分揀精度矾策，我們需要更好的檢測(cè)系統(tǒng)磷账。
高光譜成像對(duì)回收行業(yè)和社會(huì)的潛在影響是巨大的。高光譜相機(jī)是一種準(zhǔn)確贾虽、可靠逃糟、無(wú)損、非接觸式的檢測(cè)工具蓬豁，可提高操作效率绰咽、提高材料純度并提高盈利能力。
先jin的高光譜相機(jī)技術(shù)地粪、分析軟件和光譜庫(kù)已經(jīng)可用取募，并在現(xiàn)代回收機(jī)器和廢物分類設(shè)施中使用，并且由于解決以前不可行的分類任務(wù)的需求不斷增長(zhǎng)蟆技，預(yù)計(jì)未來(lái)還會(huì)增長(zhǎng)玩敏。
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