15601689581
当前位置:主页 > 技术文章 > 用Specim高光谱相机检测胶水

用Specim高光谱相机检测胶水

更新时间:2023-11-13 点击次数:444

用Specim高光谱相机检测胶水


胶水和粘合剂广泛应用于许多工业应用,从包装和建筑到电子和航空航天等。胶水一般都是有些贵的,使用适量的胶水至关重要,因为它可以节省成本,增加产量,减少浪费。 使用过少或过多的胶水往往是造成质量问题的原因,如开裂等。涂太多胶水也会弄脏成品。在合适的地方使用适量的胶水,这个过程应该仔细检测。然而,检测胶水是比较难的,因为大多数胶水都是透明的,基于RGB相机的标准视觉系统无法看到它们。而高光谱相机则可以,高光谱相机提供了一个更合适的解决方案。

 

本案例演示了specim高光谱相机用于检测纸板和合成橡胶上的不同类型的胶水的效果。


关键词:

NIR=近红外(900 - 1700 nm)

SWIR=短波红外(1000 - 2500纳米)

MWIR =中波红外(2700 - 5300 nm)

PCA=主成分分析

PLSDA=偏最小二乘判别分析


图片1.png


图1  三种胶水照片(左)和底板材料(右)


我们用三个覆盖不同波长的specim高光谱相机测量了样本: 

specim FX17,近红外(NIR)相机,光谱范围为900 - 1700 nm 。

specim SWIR,短波红外(SWIR)相机,光谱范围为1000 - 2500nm。 

specim FX50, 是一款中波红外(MWIR)相机,光谱范围为2700 - 5300 nm。


用specim FX17相机对胶水进行分析 


首先用specim FX17相机在specim 40 x 20 LabScanner(见图2)上测量样品。在900 - 1700 nm的全部光谱范围内,光谱分辨率为8 nm。图像上的像素大小约为0.3毫米。


图片2.png

图2  specim FX17高光谱相机和40 x 20 LabScanner位移台



PCA分析和PLSDA模型分别应用于干的胶水和湿的胶水。值得注意的是,在纸板(顶部)和橡胶(底部)上,胶水是从左向右涂抹的。胶水1在左边,胶水2在中间,胶水3在右边。此外,对于各个底板上的每种胶水,顶部的“污染"点是指干燥的胶水,而底部的胶水是湿的胶水。


图3显示了分析结果。(i) specim FX17相机可以更好地检测纸板上的胶水,(ii)它可以检测胶水3(环氧树脂),但对其他类型的胶水不太敏感。尤其是胶水1,它在橡胶上根本检测不到。


这种现象的一个解释可能是胶水的用量。环氧树脂要厚得多,我们用的也多。因此,它的检测更容易。

结果还表明,FX17对干胶和湿胶的区分不是很准确。


图片3.png

图3  PCA可视化组件5(红色),3(绿色),4(蓝色)和PLS-DA预测使用specim FX17相机



用Specim SWIR相机对胶水进行分析


然后用specim SisuCHEMA上的specim SWIR相机测量样品(见图4)。在1000 - 2500 nm的整个波段内,光谱分辨率为12 nm。图像上的像素大小约为2.3毫米。


图片4.png

图4  specim SWIR高光谱相机和SisuCHEMA



specim SWIR相机可以被视为specim FX17相机的扩展。因此,除了SWIR光谱的外,近红外光谱的观测结果也是有效的。

 

PCA分析和PLSDA模型分别应用于干的胶水和湿的胶水。图5显示了分析结果。作为提醒,我们看到了 (i) FX17在纸板上更好地检测胶水,ii)对胶水3(环氧树脂)最敏感,对胶水2中等敏感,对胶水1不太敏感。

除了FX17的近红外光谱之外,SWIR相机提供的1700 - 2500 nm光谱范围的增加,(i)相当好的检测纸板上的所有三种类型的胶水,在橡胶上也有更好的性能(薄而干燥的橡胶上的胶水1可以开始检测);(ii)干胶和湿胶的分离也更准确,但有进步空间。


图片5.png

图5  PCA可视化组件5(红色),3(绿色),4(蓝色)和PLS-DA预测通过specim SWIR相机



用specim Fx50相机对胶水进行分析


样品最后用specim FX50相机在specim 100×50 LabScanner上进行测量(见图6)。在2700 - 5300 nm的整个光谱范围内,光谱分辨率为35 nm。图像上的像素大小约为0.3毫米。


图片6.png

图6  specim FX50高光谱相机和100×50 LabScanner



Specim FX50相机对胶水非常敏感。分析表明,无论底板材料是什么,胶水都能强烈地吸收3000到3500纳米之间的光。 


再次,PCA分析和PLSDA模型应用于该数据。图7显示了分析结果。FX50对胶水的检测更加准确。我们甚至可以检测到非常薄的胶水层,和橡胶上的干胶水。



图片7.png

图7  PCA可视化组件5(红色),3(绿色),4(蓝色)和PLS-DA预测通过specm FX50相机



结论 

本研究使用三种光谱范围不同的specim高光谱相机检测纸板和橡胶上的三种胶水,湿的和干的。根据测量和分析,我们可以得出以下结论:

 

关于胶水的检测(见图8):

在纸板上 

  •  这三种相机都有相似的性能。


在合成橡胶上 

  • specim FX17相机足以检测三种胶水中的两种。

  • Specim SWIR相机稍微好一点,因为它可以开始检测FX17无法检测到的干胶薄层的存在。

  • 在这方面,specim FX50是好相机,它可以可靠地检测本研究中测量的所有三种类型的胶水。



图片8.png

图8 3台specim高光谱相机对胶水的检测。给出了RGB图片PLS DA模型的检测结果



关于三种胶水的分辨(见图9):

在纸板上

  •  这三个相机都能把胶水分开。


在合成橡胶上

  • FX17和SWIR相机表现 好。


对于FX50来说,胶水2和3的分离并不是很好。我们从光谱中看到,胶水2和3都非常显著地吸收了光,没有合适的特征光谱。这使得他们非常容易的从底板上突显出来,但他们之间的区分就比较难。

 

 

关于干湿胶水的区别(见图9):

在纸板上 

  • SWIR相机是zui 精que的,但只比FX50好一点点。


在合成橡胶上 

  •  没有一个相机是wan全可靠的。


图片9.png

图9  FX17、SWIR和FX50相机的PLS DA模型预测。这些图与图3、图5和图7中的图相同。




关于昊量光电:

上海昊量光电设备有限公司是光电产品专 业代理商,产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等,涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国 防、量 子光学、生物显微、物联传感、激光制造等;可为客户提 供完 整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成等服务。


昊量微信在线客服

昊量微信在线客服

版权所有 © 2024上海昊量光电设备有限公司 备案号:沪ICP备08102787号-3 技术支持:化工仪器网 管理登陆 Sitemap.xml