油在許多行業(yè)被用作潤滑劑。在最終產(chǎn)品中,，油卻通常被認為是一種污染物,，這對檢測是至關重要的。然而,，油劑用人眼是很難觀察的,，同理傳統(tǒng)的RGB相機也很難檢測它。不過,，當工作在合適的波長上時,，高光譜相機卻能輕易的捕捉到這些信息。
為了驗證這一點,，我們將三種不同類型的油涂抹在鋁片和黑色織物上(見圖1),，并用三種不同型號的specim高光譜相機來掃描:FX17、SWIR和FX50,。在測試中,，我們使用了Weldlite TF2，這是一種非常常見的潤滑劑,，例如用于自行車鏈條,，Würth HSP 1400，這是一種高溫潤滑劑,，以及Pentisol,，這是一種通用的合成油。
specim FX17 (900 - 1700 nm)
Specim SWIR (1000 - 2500nm)
Specim FX50 (2700 - 5300 nm)
圖1:本實驗中使用的三種油劑，涂抹在金屬和織物上,。金屬板和織物上的圓圈標記了涂有油劑的區(qū)域,。綠色表示W(wǎng)eldlite，紅色表示W(wǎng)ürth,，藍色表示Pentisol
Specim FX17相機
specim FX17相機覆蓋900 - 1700 nm光譜范圍，廣泛應用于工業(yè)質量控制,。它適用于檢測各種基于其天然和合成化合物的化學物質,。例如，用于測量物質的數(shù)量,，如煙葉中的尼古丁,，并用于檢測污染物和不需要的物體，如肉末中的骨頭碎片,。到目前為止,，對機械油的檢測還很少。
基于光譜分析(見圖3圖4.),，specim FX17相機不能檢測到所有的油劑,。Pentisol油可以檢測到一些，Würth油主要可以檢測到織物上的(吸收峰在1393 nm.),， Weltlite油根本檢測不到,。
圖2:樣品的偽彩圖
圖3，用specim FX17高光譜相機測量的金屬光譜曲線,。綠色表示W(wǎng)eldlite油,，紅色表示W(wǎng)ürth油，藍色表示Pentisol油,。黃色曲線可以看作是參考光譜,，因為它是金屬的光譜曲線，沒有被油劑污染
圖4,，用specim FX17高光譜相機測量的布料光譜曲線,。綠色表示W(wǎng)eldlite，粉色表示W(wǎng)ürth,，藍色表示Pentisol油,。橙色光譜可以被認為是參考曲線，因為它是織物的光譜曲線,，沒有被油劑污染
基于對光譜的觀察,，對數(shù)據(jù)進行了主要成分分析(PCA)。分析表明,，specim FX17能夠對油脂進行非常輕微的分類(圖5),。
圖5:通過將PC1分配給紅色，PC2分配給綠色，PC3分配給藍色帶,，對PCA的偽彩表示
Specim SWIR相機
specim SWIR相機覆蓋1000 - 2500nm光譜范圍,。與FX17一樣，SWIR也適用于檢測不同的化學成分,。由于光譜范圍更廣,，SWIR探測的材料比FX17更多。
基于光譜分析(圖7,和圖8.),，具有2200 nm以上光譜特征的SWIR相機,，適合檢測不同類型的油，特別是Würth和Pentisol油,。而Weltlite油可以部分檢測到,。
圖6: 樣品的偽彩圖
圖7。用specim SWIR相機測量的金屬光譜曲線,。綠色表示W(wǎng)eldlite,，紅色表示W(wǎng)ürth，藍色表示Pentisol油,。黃色光譜可以被認為是參考曲線,，因為它們是金屬的光譜曲線，沒有被油劑污染
圖8,。用specim SWIR相機測量的織物光譜曲線,。綠色表示W(wǎng)eldlite，粉色表示W(wǎng)ürth,，藍色表示Pentisol油,。橙色光譜可以被認為是參考曲線，因為它們是織物的光譜曲線,，沒有被油劑污染
結合PCA,，進行偏最小二乘法(PLS-DA)來評估SWIR相機的分揀性能(見圖9)。得到結果,，使用specim SWIR相機可以從金屬和織物表面檢測Würth和Pentisol油,，并能做出區(qū)分。Weltlite油可以在織物上檢測到,，但在金屬上無法可靠地檢測到,。
需要提到的是，盡管所有的油都滴在非常有限的區(qū)域里,，但Weltlite油已經(jīng)廣泛地在織物上擴散開來了,。
圖9:左:將PC1賦值為紅色，PC2賦值為綠色,，PC3賦值為藍色,，對PCA的偽彩表示;右:PLS-DA模型預測
Specim FX50相機
specim FX50相機覆蓋2700 - 5300 nm光譜范圍,。這些波長都是在紅外波段，也就是所謂的MWIR,。FX50非常適合對不同類型的聚合物進行分類,，不管它們是什么顏色——甚至是黑色的。
結果表明,，F(xiàn)X50可以檢測所有三種不同類型的油在金屬和織物表面,。FX50甚至可以檢測到微小的油滴。測試結果顯示,，在3300 ~ 3500 nm光譜范圍內具有很強的吸收能力(圖11,。和12)。
圖10:樣本的偽彩圖
圖11：用specim FX50相機測量的金屬光譜曲線,。綠色表示W(wǎng)eldlite，紅色表示W(wǎng)ürth,，藍色表示Pentisol油,。黃色光譜可以被認為是參考曲線，因為它們只與金屬有關,，而沒有被任何類型的油污染
圖12：用specim FX50相機測量的織物光譜曲線,。綠色表示W(wǎng)eldlite，紅色表示W(wǎng)ürth,，藍色表示Pentisol油,。黃色光譜可以被認為是參考曲線，因為它們只與織物有關,，沒有被任何類型的油污染
除了PCA,，還建立了PLS-DA模型來評估specim FX50相機的分選性能。如圖13所示,。,，這三種類型的油都可以從金屬和織物表面檢測到，并通過specim FX50相機進行分類,。
圖13:左:將PC1賦值為紅色,，PC2賦值為綠色，PC3賦值為藍色,，對PCA進行偽彩表示;右:PLS-DA模型預測
結論
根據(jù)分析,，我們可以得出這樣的結論:specim FX50是檢測表面油脂的*佳相機。有了FX50,，你還可以對不同的油類進行分類,。
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