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,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,因為它可以節(jié)省成本,增加產(chǎn)量,減少浪費。 使用過少或過多的膠水往往是造成質(zhì)量問題的原因,如開裂等。涂太多膠水也會弄臟成品。在合適的地方使用適量的膠水,這個過程應(yīng)該仔細(xì)檢測。然而,檢測膠水是比較難的,因為大多數(shù)膠水都是透明的,基于RGB相機的標(biāo)準(zhǔn)視覺系統(tǒng)無法看到它們。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。
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。
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,近紅外(NIR)相機,光譜范圍為900 - 1700 nm 。
specim SWIR,短波紅外(SWIR)相機,光譜范圍為1000 - 2500nm。
specim FX50, 是一款中波紅外(MWIR)相機,光譜范圍為2700 - 5300 nm。
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),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。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,對于各個底板上的每種膠水,頂部的“污染"點是指干燥的膠水,而底部的膠水是濕的膠水。
圖3顯示了分析結(jié)果。(i) specim FX17相機可以更好地檢測紙板上的膠水,(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。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。環(huán)氧樹脂要厚得多,我們用的也多。因此,它的檢測更容易。
結(jié)果還表明,F(xiàn)X17對干膠和濕膠的區(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),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高光譜相機和SisuCHEMA
specim SWIR相機可以被視為specim FX17相機的擴展。因此,除了SWIR光譜的外,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。作為提醒,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,對膠水2中等敏感,對膠水1不太敏感。
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,(i)相當(dāng)好的檢測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可以開始檢測);(ii)干膠和濕膠的分離也更準(zhǔn)確,但有進步空間。
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)。在2700 - 5300 nm的整個光譜范圍內(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高光譜相機和100×50 LabScanner
Specim FX50相機對膠水非常敏感。分析表明,無論底板材料是什么,膠水都能強烈地吸收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對膠水的檢測更加準(zhǔn)確。我們甚至可以檢測到非常薄的膠水層,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)測通過specm FX50相機
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。根據(jù)測量和分析,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。
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。
在這方面,specim FX50是好相機,它可以可靠地檢測本研究中測量的所有三種類型的膠水。
圖8 3臺specim高光譜相機對膠水的檢測。給出了RGB圖片和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。
在合成橡膠上
FX17和SWIR相機表現(xiàn) 好。
對于FX50來說,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,但他們之間的區(qū)分就比較難。
關(guān)于干濕膠水的區(qū)別(見圖9):
在紙板上
SWIR相機是zui 精que的,但只比FX50好一點點。
在合成橡膠上
沒有一個相機是wan全可靠的。
圖9 FX17、SWIR和FX50相機的PLS DA模型預(yù)測。這些圖與圖3、圖5和圖7中的圖相同。
關(guān)于昊量光電:
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