Specim高光譜相機(jī)應(yīng)用于膠水檢測(cè)
用Specim高光譜相機(jī)檢測(cè)膠水
膠水和粘合劑廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)應(yīng)用，從包裝和建筑到電子和航空航天等。膠水一般都是有些貴的，使用適量的膠水至關(guān)重要，因?yàn)樗梢怨?jié)省成本，增加產(chǎn)量，減少浪費(fèi)。 使用過(guò)少或過(guò)多的膠水往往是造成質(zhì)量問(wèn)題的原因，如開(kāi)裂等。涂太多膠水也會(huì)弄臟成品。在合適的地方使用適量的膠水，這個(gè)過(guò)程應(yīng)該仔細(xì)檢測(cè)。然而，檢測(cè)膠水是比較難的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)膠水都是透明的，基于RGB相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)視覺(jué)系統(tǒng)無(wú)法看到它們。而高光譜相機(jī)則可以，高光譜相機(jī)提供了一個(gè)更合適的解決方案。
本案例演示了specim高光譜相機(jī)用于檢測(cè)紙板和合成橡膠上的不同類型的膠水的效果。
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）
圖2 specim FX17高光譜相機(jī)和40 x 20 LabScanner位移臺(tái)
圖3 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍(lán)色)和PLS-DA預(yù)測(cè)使用specim FX17相機(jī)
圖4 specim SWIR高光譜相機(jī)和SisuCHEMA
圖5 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍(lán)色)和PLS-DA預(yù)測(cè)通過(guò)specim SWIR相機(jī)
圖6 specim FX50高光譜相機(jī)和100×50 LabScanner
圖7 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍(lán)色)和PLS-DA預(yù)測(cè)通過(guò)specm FX50相機(jī)
圖8 3臺(tái)specim高光譜相機(jī)對(duì)膠水的檢測(cè)。給出了RGB圖片和PLS DA模型的檢測(cè)結(jié)果
圖9 FX17、SWIR和FX50相機(jī)的PLS DA模型預(yù)測(cè)。這些圖與圖3、圖5和圖7中的圖相同。
關(guān)于昊量光電：
上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器、光學(xué)測(cè)量設(shè)備、光學(xué)元件等，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學(xué)研究、國(guó)防、量子光學(xué)、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝，培訓(xùn)，硬件開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)集成等服務(wù)。
您可以通過(guò)我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.auniontech.com了解更多的產(chǎn)品信息，或直接來(lái)電咨詢4006-888-532。
膠水和粘合劑廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)應(yīng)用，從包裝和建筑到電子和航空航天等。膠水一般都是有些貴的，使用適量的膠水至關(guān)重要，因?yàn)樗梢怨?jié)省成本，增加產(chǎn)量，減少浪費(fèi)。 使用過(guò)少或過(guò)多的膠水往往是造成質(zhì)量問(wèn)題的原因，如開(kāi)裂等。涂太多膠水也會(huì)弄臟成品。在合適的地方使用適量的膠水，這個(gè)過(guò)程應(yīng)該仔細(xì)檢測(cè)。然而，檢測(cè)膠水是比較難的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)膠水都是透明的，基于RGB相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)視覺(jué)系統(tǒng)無(wú)法看到它們。而高光譜相機(jī)則可以，高光譜相機(jī)提供了一個(gè)更合適的解決方案。
本案例演示了specim高光譜相機(jī)用于檢測(cè)紙板和合成橡膠上的不同類型的膠水的效果。
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(gè)覆蓋不同波長(zhǎng)的specim高光譜相機(jī)測(cè)量了樣本:
specim FX17，近紅外(NIR)相機(jī)，光譜范圍為900 - 1700 nm 。
specim SWIR，短波紅外(SWIR)相機(jī)，光譜范圍為1000 - 2500nm。
specim FX50, 是一款中波紅外(MWIR)相機(jī)，光譜范圍為2700 - 5300 nm。
用specim FX17相機(jī)對(duì)膠水進(jìn)行分析
首先用specim FX17相機(jī)在specim 40 x 20 LabScanner(見(jiàn)圖2)上測(cè)量樣品。在900 - 1700 nm的全部光譜范圍內(nèi)，光譜分辨率為8 nm。圖像上的像素大小約為0.3毫米。
specim FX17，近紅外(NIR)相機(jī)，光譜范圍為900 - 1700 nm 。
specim SWIR，短波紅外(SWIR)相機(jī)，光譜范圍為1000 - 2500nm。
specim FX50, 是一款中波紅外(MWIR)相機(jī)，光譜范圍為2700 - 5300 nm。
用specim FX17相機(jī)對(duì)膠水進(jìn)行分析
首先用specim FX17相機(jī)在specim 40 x 20 LabScanner(見(jiàn)圖2)上測(cè)量樣品。在900 - 1700 nm的全部光譜范圍內(nèi)，光譜分辨率為8 nm。圖像上的像素大小約為0.3毫米。
圖2 specim FX17高光譜相機(jī)和40 x 20 LabScanner位移臺(tái)
PCA分析和PLSDA模型分別應(yīng)用于干的膠水和濕的膠水。值得注意的是，在紙板(頂部)和橡膠(底部)上，膠水是從左向右涂抹的。膠水1在左邊，膠水2在中間，膠水3在右邊。此外，對(duì)于各個(gè)底板上的每種膠水，頂部的“污染”點(diǎn)是指干燥的膠水，而底部的膠水是濕的膠水。
圖3顯示了分析結(jié)果。（i） specim FX17相機(jī)可以更好地檢測(cè)紙板上的膠水，（ii）它可以檢測(cè)膠水3(環(huán)氧樹(shù)脂)，但對(duì)其他類型的膠水不太敏感。尤其是膠水1，它在橡膠上根本檢測(cè)不到。
這種現(xiàn)象的一個(gè)解釋可能是膠水的用量。環(huán)氧樹(shù)脂要厚得多，我們用的也多。因此，它的檢測(cè)更容易。
結(jié)果還表明，F(xiàn)X17對(duì)干膠和濕膠的區(qū)分不是很準(zhǔn)確。
圖3顯示了分析結(jié)果。（i） specim FX17相機(jī)可以更好地檢測(cè)紙板上的膠水，（ii）它可以檢測(cè)膠水3(環(huán)氧樹(shù)脂)，但對(duì)其他類型的膠水不太敏感。尤其是膠水1，它在橡膠上根本檢測(cè)不到。
這種現(xiàn)象的一個(gè)解釋可能是膠水的用量。環(huán)氧樹(shù)脂要厚得多，我們用的也多。因此，它的檢測(cè)更容易。
結(jié)果還表明，F(xiàn)X17對(duì)干膠和濕膠的區(qū)分不是很準(zhǔn)確。
圖3 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍(lán)色)和PLS-DA預(yù)測(cè)使用specim FX17相機(jī)
用Specim SWIR相機(jī)對(duì)膠水進(jìn)行分析
然后用specim SisuCHEMA上的specim SWIR相機(jī)測(cè)量樣品(見(jiàn)圖4)。在1000 - 2500 nm的整個(gè)波段內(nèi)，光譜分辨率為12 nm。圖像上的像素大小約為2.3毫米。
然后用specim SisuCHEMA上的specim SWIR相機(jī)測(cè)量樣品(見(jiàn)圖4)。在1000 - 2500 nm的整個(gè)波段內(nèi)，光譜分辨率為12 nm。圖像上的像素大小約為2.3毫米。
圖4 specim SWIR高光譜相機(jī)和SisuCHEMA
specim SWIR相機(jī)可以被視為specim FX17相機(jī)的擴(kuò)展。因此，除了SWIR光譜的外，近紅外光譜的觀測(cè)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。作為提醒，我們看到了 (i) FX17在紙板上更好地檢測(cè)膠水，ii)對(duì)膠水3(環(huán)氧樹(shù)脂)最敏感，對(duì)膠水2中等敏感，對(duì)膠水1不太敏感。
除了FX17的近紅外光譜之外，SWIR相機(jī)提供的1700 - 2500 nm光譜范圍的增加，（i）相當(dāng)好的檢測(cè)紙板上的所有三種類型的膠水，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(kāi)始檢測(cè))；（ii）干膠和濕膠的分離也更準(zhǔn)確，但有進(jìn)步空間。
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。作為提醒，我們看到了 (i) FX17在紙板上更好地檢測(cè)膠水，ii)對(duì)膠水3(環(huán)氧樹(shù)脂)最敏感，對(duì)膠水2中等敏感，對(duì)膠水1不太敏感。
除了FX17的近紅外光譜之外，SWIR相機(jī)提供的1700 - 2500 nm光譜范圍的增加，（i）相當(dāng)好的檢測(cè)紙板上的所有三種類型的膠水，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(kāi)始檢測(cè))；（ii）干膠和濕膠的分離也更準(zhǔn)確，但有進(jìn)步空間。
圖5 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍(lán)色)和PLS-DA預(yù)測(cè)通過(guò)specim SWIR相機(jī)
用specim Fx50相機(jī)對(duì)膠水進(jìn)行分析
樣品最后用specim FX50相機(jī)在specim 100×50 LabScanner上進(jìn)行測(cè)量(見(jiàn)圖6)。在2700 - 5300 nm的整個(gè)光譜范圍內(nèi)，光譜分辨率為35 nm。圖像上的像素大小約為0.3毫米。
樣品最后用specim FX50相機(jī)在specim 100×50 LabScanner上進(jìn)行測(cè)量(見(jiàn)圖6)。在2700 - 5300 nm的整個(gè)光譜范圍內(nèi)，光譜分辨率為35 nm。圖像上的像素大小約為0.3毫米。
圖6 specim FX50高光譜相機(jī)和100×50 LabScanner
Specim FX50相機(jī)對(duì)膠水非常敏感。分析表明，無(wú)論底板材料是什么，膠水都能強(qiáng)烈地吸收3000到3500納米之間的光。
再次，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。FX50對(duì)膠水的檢測(cè)更加準(zhǔn)確。我們甚至可以檢測(cè)到非常薄的膠水層，和橡膠上的干膠水。
再次，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。FX50對(duì)膠水的檢測(cè)更加準(zhǔn)確。我們甚至可以檢測(cè)到非常薄的膠水層，和橡膠上的干膠水。
圖7 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍(lán)色)和PLS-DA預(yù)測(cè)通過(guò)specm FX50相機(jī)
上海昊量光電作為芬蘭Specim中國(guó)地區(qū)的代理商，為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)。對(duì)于高光譜成像有興趣或者任何問(wèn)題，都?xì)g迎通過(guò)電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系。
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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(jī)檢測(cè)紙板和橡膠上的三種膠水，濕的和干的。根據(jù)測(cè)量和分析，我們可以得出以下結(jié)論:
關(guān)于膠水的檢測(cè)(見(jiàn)圖8):
在紙板上
這三種相機(jī)都有相似的性能。
在合成橡膠上
specim FX17相機(jī)足以檢測(cè)三種膠水中的兩種。
Specim SWIR相機(jī)稍微好一點(diǎn)，因?yàn)樗梢蚤_(kāi)始檢測(cè)FX17無(wú)法檢測(cè)到的干膠薄層的存在。
在這方面，specim FX50是最好的相機(jī)，它可以可靠地檢測(cè)本研究中測(cè)量的所有三種類型的膠水。
本研究使用三種光譜范圍不同的specim高光譜相機(jī)檢測(cè)紙板和橡膠上的三種膠水，濕的和干的。根據(jù)測(cè)量和分析，我們可以得出以下結(jié)論:
關(guān)于膠水的檢測(cè)(見(jiàn)圖8):
在紙板上
這三種相機(jī)都有相似的性能。
在合成橡膠上
specim FX17相機(jī)足以檢測(cè)三種膠水中的兩種。
Specim SWIR相機(jī)稍微好一點(diǎn)，因?yàn)樗梢蚤_(kāi)始檢測(cè)FX17無(wú)法檢測(cè)到的干膠薄層的存在。
在這方面，specim FX50是最好的相機(jī)，它可以可靠地檢測(cè)本研究中測(cè)量的所有三種類型的膠水。
圖8 3臺(tái)specim高光譜相機(jī)對(duì)膠水的檢測(cè)。給出了RGB圖片和PLS DA模型的檢測(cè)結(jié)果
關(guān)于三種膠水的分辨(見(jiàn)圖9):
在紙板上
這三個(gè)相機(jī)都能把膠水分開(kāi)。
在合成橡膠上
FX17和SWIR相機(jī)表現(xiàn)最好。
對(duì)于FX50來(lái)說(shuō)，膠水2和3的分離并不是很好。我們從光譜中看到，膠水2和3都非常顯著地吸收了光，沒(méi)有合適的特征光譜。這使得他們非常容易的從底板上突顯出來(lái)，但他們之間的區(qū)分就比較難。
關(guān)于干濕膠水的區(qū)別(見(jiàn)圖9):
在紙板上
SWIR相機(jī)是最精確的，但只比FX50好一點(diǎn)點(diǎn)。
在合成橡膠上
沒(méi)有一個(gè)相機(jī)是完全可靠的。
在紙板上
這三個(gè)相機(jī)都能把膠水分開(kāi)。
在合成橡膠上
FX17和SWIR相機(jī)表現(xiàn)最好。
對(duì)于FX50來(lái)說(shuō)，膠水2和3的分離并不是很好。我們從光譜中看到，膠水2和3都非常顯著地吸收了光，沒(méi)有合適的特征光譜。這使得他們非常容易的從底板上突顯出來(lái)，但他們之間的區(qū)分就比較難。
關(guān)于干濕膠水的區(qū)別(見(jiàn)圖9):
在紙板上
SWIR相機(jī)是最精確的，但只比FX50好一點(diǎn)點(diǎn)。
在合成橡膠上
沒(méi)有一個(gè)相機(jī)是完全可靠的。
圖9 FX17、SWIR和FX50相機(jī)的PLS DA模型預(yù)測(cè)。這些圖與圖3、圖5和圖7中的圖相同。
關(guān)于昊量光電：
上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器、光學(xué)測(cè)量設(shè)備、光學(xué)元件等，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學(xué)研究、國(guó)防、量子光學(xué)、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝，培訓(xùn)，硬件開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)集成等服務(wù)。
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