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用Specim高光譜相機檢測膠水

發(fā)布時間:2023-03-29 11:20:04 瀏覽量:2781 作者:Lucian

摘要

膠水和粘合劑廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)應(yīng)用蚜点,從包裝和建筑到電子和航空航天等绍绘。

膠水一般都是有些貴的奶镶,使用適量的膠水至關(guān)重要,因為它可以節(jié)省成本陪拘,增加產(chǎn)量,減少浪費左刽。 使用過少或過多的膠水往往是造成質(zhì)量問題的原因捺信,如開裂等。涂太多膠水也會弄臟成品秒咨。在合適的地方使用適量的膠水,這個過程應(yīng)該仔細檢測掌挚。然而雨席,檢測膠水是比較難的吠式,因為大多數(shù)膠水都是透明的陡厘,基于RGB相機的標準視覺系統(tǒng)無法看到它們特占。而高光譜相機則可以,高光譜相機提供了一個更合適的解決方案是目。

正文


用Specim高光譜相機檢測膠水



膠水和粘合劑廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)應(yīng)用胖笛,從包裝和建筑到電子和航空航天等宜岛。膠水一般都是有些貴的长踊,使用適量的膠水至關(guān)重要,因為它可以節(jié)省成本萍倡,增加產(chǎn)量身弊,減少浪費列敲。 使用過少或過多的膠水往往是造成質(zhì)量問題的原因阱佛,如開裂等戴而。涂太多膠水也會弄臟成品。在合適的地方使用適量的膠水所意,這個過程應(yīng)該仔細檢測。然而扶踊,檢測膠水是比較難的泄鹏,因為大多數(shù)膠水都是透明的,基于RGB相機的標準視覺系統(tǒng)無法看到它們秧耗。而高光譜相機則可以,高光譜相機提供了一個更合適的解決方案分井。

 

本案例演示了specim高光譜相機用于檢測紙板和合成橡膠上的不同類型的膠水的效果车猬。


關(guān)鍵詞:

NIR=近紅外(900 - 1700 nm)

SWIR=短波紅外(1000 - 2500納米)

MWIR =中波紅外(2700 - 5300 nm)

PCA=主成分分析

PLSDA=偏最小二乘判別分析


圖1  三種膠水照片(左)和底板材料(右)


我們用三個覆蓋不同波長的specim高光譜相機測量了樣本: 

specim FX17霉猛,近紅外(NIR)相機诈唬,光譜范圍為900 - 1700 nm 韩脏。

specim SWIR铸磅,短波紅外(SWIR)相機赡矢,光譜范圍為1000 - 2500nm阅仔。 

specim FX50, 是一款中波紅外(MWIR)相機,光譜范圍為2700 - 5300 nm八酒。


用specim FX17相機對膠水進行分析 

首先用specim FX17相機在specim 40 x 20 Labscanner(見圖2)上測量樣品。在900 - 1700 nm的全部光譜范圍內(nèi)羞迷,光譜分辨率為8 nm界轩。圖像上的像素大小約為0.3毫米。


圖2  specim FX17高光譜相機和40 x 20 LabScanner位移臺


PCA分析和PLSDA模型分別應(yīng)用于干的膠水和濕的膠水浊猾。值得注意的是,在紙板(頂部)和橡膠(底部)上热鞍,膠水是從左向右涂抹的葫慎。膠水1在左邊,膠水2在中間偷办,膠水3在右邊。此外澄港,對于各個底板上的每種膠水椒涯,頂部的“污染”點是指干燥的膠水,而底部的膠水是濕的膠水逐工。


圖3顯示了分析結(jié)果。(i) specim FX17相機可以更好地檢測紙板上的膠水漂辐,(ii)它可以檢測膠水3(環(huán)氧樹脂),但對其他類型的膠水不太敏感髓涯。尤其是膠水1,它在橡膠上根本檢測不到。


這種現(xiàn)象的一個解釋可能是膠水的用量蚓再。環(huán)氧樹脂要厚得多滑肉,我們用的也多。因此摘仅,它的檢測更容易。

結(jié)果還表明娃属,F(xiàn)X17對干膠和濕膠的區(qū)分不是很準確六荒。


圖3  PCA可視化組件5(紅色),3(綠色)掏击,4(藍色)和PLS-DA預(yù)測使用specim FX17相機


用Specim SWIR相機對膠水進行分析

然后用specim SisuCHEMA上的specim SWIR相機測量樣品(見圖4)。在1000 - 2500 nm的整個波段內(nèi)秩铆,光譜分辨率為12 nm砚亭。圖像上的像素大小約為2.3毫米。


圖4  specim SWIR高光譜相機和SisuCHEMA


specim SWIR相機可以被視為specim FX17相機的擴展捅膘。因此滚粟,除了SWIR光譜的外寻仗,近紅外光譜的觀測結(jié)果也是有效的。

 

PCA分析和PLSDA模型分別應(yīng)用于干的膠水和濕的膠水。圖5顯示了分析結(jié)果蔬咬。作為提醒鲤遥,我們看到了 (i) FX17在紙板上更好地檢測膠水,ii)對膠水3(環(huán)氧樹脂)最敏感林艘,對膠水2中等敏感,對膠水1不太敏感狐援。


除了FX17的近紅外光譜之外,SWIR相機提供的1700 - 2500 nm光譜范圍的增加啥酱,(i)相當(dāng)好的檢測紙板上的所有三種類型的膠水爹凹,在橡膠上也有更好的性能(薄而干燥的橡膠上的膠水1可以開始檢測)镶殷;(ii)干膠和濕膠的分離也更準確禾酱,但有進步空間。


圖5  PCA可視化組件5(紅色)颤陶,3(綠色),4(藍色)和PLS-DA預(yù)測通過specim SWIR相機


用specim Fx50相機對膠水進行分析

樣品最后用specim FX50相機在specim 100×50 LabScanner上進行測量(見圖6)滓走。在2700 - 5300 nm的整個光譜范圍內(nèi)垦江,光譜分辨率為35 nm。圖像上的像素大小約為0.3毫米搅方。


圖6  specim FX50高光譜相機和100×50 LabScanner


Specim FX50相機對膠水非常敏感。分析表明腰懂,無論底板材料是什么梗逮,膠水都能強烈地吸收3000到3500納米之間的光。 


再次绣溜,PCA分析和PLSDA模型應(yīng)用于該數(shù)據(jù)。圖7顯示了分析結(jié)果底哗。FX50對膠水的檢測更加準確。我們甚至可以檢測到非常薄的膠水層锚沸,和橡膠上的干膠水跋选。


圖7  PCA可視化組件5(紅色)哗蜈,3(綠色)前标,4(藍色)和PLS-DA預(yù)測通過specm FX50相機


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結(jié)論 

本研究使用三種光譜范圍不同的specim高光譜相機檢測紙板和橡膠上的三種膠水,濕的和干的骚亿。根據(jù)測量和分析已亥,我們可以得出以下結(jié)論:

 

關(guān)于膠水的檢測(見圖8):

在紙板上 

  •  這三種相機都有相似的性能。


在合成橡膠上 

  • specim FX17相機足以檢測三種膠水中的兩種陷猫。

  • Specim SWIR相機稍微好一點,因為它可以開始檢測FX17無法檢測到的干膠薄層的存在绣檬。

  • 在這方面足陨,specim FX50是最好的相機娇未,它可以可靠地檢測本研究中測量的所有三種類型的膠水墨缘。


圖8 3臺specim高光譜相機對膠水的檢測零抬。給出了RGB圖片PLS DA模型的檢測結(jié)果


關(guān)于三種膠水的分辨(見圖9):

在紙板上

  •  這三個相機都能把膠水分開镊讼。


在合成橡膠上

  • FX17和SWIR相機表現(xiàn)最好平夜。


對于FX50來說蝶棋,膠水2和3的分離并不是很好忽妒。我們從光譜中看到玩裙,膠水2和3都非常顯著地吸收了光段直,沒有合適的特征光譜吃溅。這使得他們非常容易的從底板上突顯出來,但他們之間的區(qū)分就比較難决侈。

 

 

關(guān)于干濕膠水的區(qū)別(見圖9):

在紙板上 

  • SWIR相機是最精確的,但只比FX50好一點點赖歌。


在合成橡膠上 

  •  沒有一個相機是完全可靠的。




圖9  FX17功茴、SWIR和FX50相機的PLS DA模型預(yù)測。這些圖與圖3痊土、圖5和圖7中的圖相同肄扎。



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