Specim高光譜相機應用于膠水檢測
用Specim高光譜相機檢測膠水
膠水和粘合劑廣泛應用于許多工業應用，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重要，因為它可以節省成本，增加產量，減少浪費。 使用過少或過多的膠水往往是造成質量問題的原因，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，這個過程應該仔細檢測。然而，檢測膠水是比較難的，因為大多數膠水都是透明的，基于RGB相機的標準視覺系統無法看到它們。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高光譜相機和40 x 20 LabScanner位移臺
圖3 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍色)和PLS-DA預測使用specim FX17相機
圖4 specim SWIR高光譜相機和SisuCHEMA
圖5 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍色)和PLS-DA預測通過specim SWIR相機
圖6 specim FX50高光譜相機和100×50 LabScanner
圖7 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍色)和PLS-DA預測通過specm FX50相機
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模型的檢測結果
圖9 FX17、SWIR和FX50相機的PLS DA模型預測。這些圖與圖3、圖5和圖7中的圖相同。
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膠水和粘合劑廣泛應用于許多工業應用，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重要，因為它可以節省成本，增加產量，減少浪費。 使用過少或過多的膠水往往是造成質量問題的原因，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，這個過程應該仔細檢測。然而，檢測膠水是比較難的，因為大多數膠水都是透明的，基于RGB相機的標準視覺系統無法看到它們。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，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，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，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。
這種現象的一個解釋可能是膠水的用量。環氧樹脂要厚得多，我們用的也多。因此，它的檢測更容易。
結果還表明，FX17對干膠和濕膠的區分不是很準確。
圖3顯示了分析結果。（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。
這種現象的一個解釋可能是膠水的用量。環氧樹脂要厚得多，我們用的也多。因此，它的檢測更容易。
結果還表明，FX17對干膠和濕膠的區分不是很準確。
圖3 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍色)和PLS-DA預測使用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，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相機測量樣品(見圖4)。在1000 - 2500 nm的整個波段內，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果也是有效的。
PCA分析和PLSDA模型分別應用于干的膠水和濕的膠水。圖5顯示了分析結果。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確，但有進步空間。
PCA分析和PLSDA模型分別應用于干的膠水和濕的膠水。圖5顯示了分析結果。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確，但有進步空間。
圖5 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍色)和PLS-DA預測通過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，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，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模型應用于該數據。圖7顯示了分析結果。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，和橡膠上的干膠水。
再次，PCA分析和PLSDA模型應用于該數據。圖7顯示了分析結果。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，和橡膠上的干膠水。
圖7 PCA可視化組件5(紅色)，3(綠色)，4(藍色)和PLS-DA預測通過specm FX50相機
上海昊量光電作為芬蘭Specim中國地區的代理商，為您提供專業的選型以及技術服務。對于高光譜成像有興趣或者任何問題，都歡迎通過電話、電子郵件或者微信與我們聯系。
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結論
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。根據測量和分析，我們可以得出以下結論:
關于膠水的檢測(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是最好的相機，它可以可靠地檢測本研究中測量的所有三種類型的膠水。
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。根據測量和分析，我們可以得出以下結論:
關于膠水的檢測(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是最好的相機，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模型的檢測結果
關于三種膠水的分辨(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相機表現最好。
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，但他們之間的區分就比較難。
關于干濕膠水的區別(見圖9):
在紙板上
SWIR相機是最精確的，但只比FX50好一點點。
在合成橡膠上
沒有一個相機是完全可靠的。
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相機表現最好。
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，但他們之間的區分就比較難。
關于干濕膠水的區別(見圖9):
在紙板上
SWIR相機是最精確的，但只比FX50好一點點。
在合成橡膠上
沒有一個相機是完全可靠的。
圖9 FX17、SWIR和FX50相機的PLS DA模型預測。這些圖與圖3、圖5和圖7中的圖相同。
關于昊量光電：
上海昊量光電設備有限公司是光電產品專業代理商，產品包括各類激光器、光電調制器、光學測量設備、光學元件等，涉及應用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯傳感、激光制造等；可為客戶提供完整的設備安裝，培訓，硬件開發，軟件開發，系統集成等服務。
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