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相機的標準視覺系統(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)分不是很準確。

圖3  PCA可視化組件5(紅色),，3(綠色),，4(藍色)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(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(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,。

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