SPECIM FX10

SPECIM FX17

SPECIM FX50（NEW!）

SPECIM FX50 可应用于黑色塑料分选、金属制造行业、地质勘探/矿物分选、其他分选行业......  

■  SPECIM FX系列高光谱相机助力Picvisa公司研发出Ecopack新型塑料分选机

Picvisa是一家在为废弃物处理、回收和各种工业应用提供机器视觉解决方案方面拥有超过20年经验的西班牙公司。近期，Picvisa使用SPECIM FX系列高光谱相机进行研发创新，开发出了一款Ecopack新型塑料分选机。该塑料分选机每小时可分选重达6吨的塑料包装品，在此之前，完成相同的工作量则需要至少6名工人。“借助Specim高光谱相机，我们可以对废弃物中的不同种类的材料进行精确地识别和分类”，Picvisa公司的产品经理丹尼尔·卡雷罗（Daniel Carrero）说。

■  显示屏幕和光源检测—SPECIM FX10

                                   --告别分光光度计和RGB相机

为什么SPECIM FX10高光谱相机可以胜过分光光度计和RGB相机？

SPECIM FX10 是一种高速成像的分光光度计

当前大多数显示屏幕（手机屏幕、PADS 、电视、车载的显示屏）和光源都基于LED背光，它们会产生不一致的光谱，因此只有通过测量LED的真实光谱才能进行准确的颜色测量。传统的方法是采用分光光度计来检测显示屏幕和光源的颜色，但由于对检测时间的限制，在检测时分光光度计只能检测显示屏幕表面的几个离散点。

RGB相机是基于RGB三色波段来成像，仅对R（红）、G（绿）、B（蓝）3个波段响应，与标准色坐标XYZ不匹配，因此它们的色域和测量精度十分有限。

需要先进的成像解决方案来快速、准确的对整个屏幕表面进行检测

SPECIM FX10是市场上第一款可以采集整个显示屏幕的高光谱相机，在400-1000nm光谱范围内以5.5nm的光谱分辨率，同时采集产品的图像信息和光谱信息，可安装在生产线上快速地对整个显示屏幕进行光学质量检测。FX10可测量显示屏幕和光源的色域、亮度水平、亮度均匀性、白点等光学参数。

SPECIM FX10高光谱相机，用科技逼真还原显示屏的本色。

SPECIM FX10高光谱相机可以在生产中对显示屏幕进行100％的检查，从而最大程度地减少后期的返工，避免客户的投诉。 由于FX10高光谱相机采集的是整个显示屏幕的真实的光谱数据，可为产品质量控制提供统计学数据，在产品出现问题时，有助于分析查找问题的根本原因。

SPECIM FX10在手机屏幕检测应用中的技术参数：

■  SPECIM FX系列相机用于垃圾回收行业

国内垃圾分选技术现状

当前，传统的垃圾处理流程为：将垃圾收集到垃圾处理厂，按材料类型进行分类，进行必要的清洁，最终分选出少部分可利用的再生材料，如纸张、塑料、金属等，而绝大部分垃圾将被焚烧或倒入垃圾填埋场。

图1  传统的垃圾处理流程

在回收行业中，智能识别分拣技术是关键。成熟有效的识别分拣技术意味着更高的回收纯度，而回收材料的高纯度则意味着更高的回收价值。

如今，大多数回收企业均采用多种分选技术，从条形码读取器和RGB相机，到X射线和涡流系统等。尽管它们在某种程度上已是功能强大的技术，但因无法识别材料的材质，它们并不是一种完美的智能垃圾回收解决方案。例如，如果一个塑料瓶缺少带有条形码的标签，则无法识别出它是PET还是HDPE。涡流检测器虽可以识别金属，但无法分离塑料或纸张。RGB相机虽可以将瓶子按颜色进行分类，但无法按塑料的材质进行识别。

因为缺少一种完美的垃圾回收解决方案，导致回收来的材料因纯度不高而无法再利用，回收企业也因无法盈利而只能依赖政府的补贴。 

当前，为了弥补检测技术的不足，需靠人工对材料进行二次分类。但人工分选效率低，人力成本高，且无法从透明塑料瓶中分离出塑料的类型（PP/PE/PET等）。

那究竟有没有一种完美的机器视觉垃圾分选解决方案呢？

答案是肯定的！

■  SPECIM FX17近红外（NIR）高光谱工业相机如何提高回收率？

高光谱相机解决方案的性能和优势：

SPECIM FX17近红外（NIR）高光谱相机技术可以根据物料的化学成分准确可靠地识别出不同的材质。高光谱相机采集目标在900-1700nm光谱范围内224个波段下的光谱信息和图像信息，得到目标的数据立方体。

在可见光范围（VNIR:380-780nm），每种颜色都有其各自特征的光谱信息。在近红外（NIR:900-1700nm）光谱范围时，我们发现化学成分不同的材料具有不同的光谱信息。智能分选软件则根据特征光谱信息来识别不同的材质。

高光谱成像在工业生产线上使用受到成像速度、空间分辨率、安装简易性和成本的限制。随着芬兰SPECIM公司持续地对高光谱成像技术的大力研发投入，其高光谱相机的速度、分辨率、成本早已达到工业解决方案的标准。此外，智能算法和计算机性能的提高，也让实时处理高光谱相机采集到的大量数据变的简单可行。

对于工业在线应用，线扫描型高光谱相机是唯一切实可行的解决方案，因为它可以精确地同时捕获样品的每个像素的全光谱数据。

图2  SPECIM FX17高光谱成像智能分拣回收方案

当与其他检测技术结合使用时，SPECIM高光谱相机通过提供各种材料的光谱信息来使分类更加准确。 最新一代的高光谱相机SPECIM FX17可将回收材料的纯度提高到接近100％。

1、FX17近红外（NIR）高光谱相机用于塑料回收

据调查，在所有废旧塑料中仅有9％被回收，12％被焚烧发电，而79％的塑料垃圾被填埋或进入到自然环境中。 据估计，到2050年，海洋中的塑料数量将超过鱼类的数量。

图3  废旧塑料回收率

大多数塑料垃圾无法被回收，是由于不能准确的将不同材质的塑料彼此分离，导致回收的塑料纯度无法保证。

大多数聚合物在NIR（900-1700nm）光谱区域内各自具有独特的光谱信息，因此可以进行精准分类。 但也有许多光谱特征彼此相似的塑料，此时，SPECIM FX17高光谱相机的光谱分辨率（8nm）是保证分选精度的关键因素，例如，分选PP、PE、PET塑料，可以保证接近99％的分选准确度。

图4  SPECIM FX17高光谱相机可设别的塑料类型

2、SPECIM FX17近红外（NIR）高光谱相机用于纺织品回收

对构成衣物的各种纤维的准确识别，成为纺织品回收的一项挑战。若可以根据纤维类型准确的对它们进行分类，则几乎所有的纺织品和服装的回收率可达100％。

图6： SPECIM FX17高光谱相机可设别的纤维类型

SPECIM FX17近红外高光谱相机可以精准的识别和分离常见的纤维类型，为纺织品回收企业提供一种完美的机器视觉技术方案。

基于SPECIM FX17近红外高光谱相机的智能分选系统在纺织行业的优势：

•    非接触式测量，适合在线检测使用

•    提供每类纤维的光谱信息，可定性和定量分析

•    易于安装、集成在各类纺织品回收设备上

•    对于精确的色彩信息识别，HSI（高光谱相机）可以替代RGB相机

棉花是一种资源密集性的作物，因为它的生长需要使用大量的水资源、农药和杀虫剂。使用再生棉可以节省大量自然资源，并减少农业污染。 如，某些材料（例如棉和亚麻）可以回收用于汽车隔热棉或生物堆肥，而石油基纤维（例如聚酯）几乎没有再利用的价值。

■  SPECIM FX50中波红外（MWIR）高光谱相机用于黑色塑料回收

在汽车和电子行业会使用大量的黑色塑料。众所周知，黑色塑料很难被识别、分类，因为没有可靠的传感器技术可对黑色塑料进行识别。甚至近红外相机也行不通，因为黑色塑料几乎吸收了所有的近红外光。

针对黑色塑料分选，芬兰SPECIM公司最新发布一款中波红外SPECIM FX50高光谱相机（MWIR: 2.7-5.3 μm）。在2.7-5.3 μm的光谱区域中， FX50相机可以采集到MWIR光从黑色塑料表面反射的特征光谱信息，以此特征光谱可分析识别出不同种类的黑色塑料。例如，我们可以分选出纯度接近99％的黑色ABS塑料。

SPECIM FX50高光谱相机具有所需的采集速度、分辨率和灵敏度，适用于工业在线检测。

以下是在实验室中使用SPECIM FX50高光谱相机对黑色塑料分类的案例。 实验测量了十二块ABS和PE以及十块PS（总共34块）。 对于每个样品组，一半的样品是有光泽的光滑表面，而另一半的样品是漫反射的表面。

下图显示了对ABS、PS和PE塑料样品精确的分类效果。

图1  SPECIM FX50高光谱相机对黑色塑料的分类效果

总结

芬兰SPECIM FX系列高光谱相机以及光谱信息分析软件，已在国内工业生产中广泛使用。其对于当前检测技术无法实现的分拣任务，无疑是一种完美的机器视觉检测技术方案，也将成为回收行业的未来。

它所具有的高精度识别保证了回收材料的纯度，从而极大的提高了回收价值。该技术的使用，也可以大幅提升再生资源的回收率。

芬兰SPECIM FX17系列高光谱相机也早已进入参与国家《“十三五”生态环境保护规划》 项目的国内垃圾分选领跑企业的解决方案中。

■  SPECIM FX10c高光谱相机在工业检测中的应用—颜色测量

1、引言

芬兰SPECIM高光谱相机在色彩测量准确度上优于人眼和RGB相机，对颜色的测量结果客观可靠，且重复性好。

SPECIM高光谱相机可以采集目标物的反射光谱信息，并使用Lab颜色空间来分析光谱信息。 Lab颜色空间是一个三维颜色坐标系，其中： 

为了表示颜色感知精度，我们使用ΔE值，它用于描述LAB颜色空间中两点之间的差异，ΔE值越小，感知越准确。

为了演示说明SPECIM高光谱相机是如何用于颜色测量和分析的，我们测量了在烤箱中烘烤不同时长的面包的颜色。标准的烘烤时间为5-6分钟，最短的烘烤时间为3分钟，烘烤时间依次增加1分钟。明显烤焦的面包（黑色）烘烤了8分钟。

2、实验测试 

实验使用芬兰SPECIM FX10c高光谱相机，光谱范围为400-770nm。SPECIM FX10c是专为颜色测量而设计的一款高光谱相机。

♦  芬兰SPECIM FX10c高光谱相机

♦  Specim Labscanner 40x20

♦  卤素灯光源：DECOSTAR 51 ALU（型号）35W（额定功率） 12V（额定电压） 36deg （光束角度）GU5.3 lamps（灯座）

♦  工业PC和Lumo Recorder SW

3、数据分析 

我们使用芬兰SPECIM公司的专有分析软件分析了样品的原始数据，并获得了表征面包外观颜色的Lab值。为使分析结果简单明了，我们仅呈现三个单独测量点的Lab值；当然，我们也可以获取图像的每个像素点的Lab值。下表列出了每个面包上三个不同测量点的Lab值。

从以上分析得出的数据我们能够明显的看到：

•   按照配方烘烤的面包，L值约为50-60。未烤熟的面包的L值明显较高（超过65），而烤焦的面包的L值明显较低，约为35。

•   未烤熟或烤焦面包的a值都较低（﹤16），最佳的a值约为20-22。

•   除非面包被烤焦，否则b值几乎没有差异。若b值﹤10，面包被轻微的烤焦；若b值﹤4，则面包明显被烤焦了。

下图可以看到面包上每个测量点的具体情况： 

	烘烤3分钟 未烤熟的面包的L值始终高于65，而b值略高于烤熟的面包。
	烘烤4分钟 有2个测量点的Lab值看起来与按配方烘烤的面包的Lab值接近。而第三个测量点(L:74.4  a:15.6  b:40.3)表明面包尚未烤熟：该点的Lab值接近未烤熟面包（烘烤3分钟）的Lab值。
	烘烤5分钟 此面包的烘烤时间是在配方要求的时间之内。三个测量点的L值均没有超过70，而a值高于烤焦和未烤熟面包的a值，b值大约为30。
	烘烤6分钟 虽然此面包的烘烤时间在最佳烘烤时间之内，但其中一个测量点（L:28.2  a:19.8   b:18.7）的值低于烘烤了5分钟的面包。这表明该面包的烘烤时间应该接近5分钟，而不是6分钟，即使有两个测量点的Lab值符合按配方要求烘烤的面包颜色。这表明，为了确保整个面包烘烤均匀，有必要测量尽可能多的点。
	烘烤7分钟 在视觉检测中，此面包的烘烤时间略微过长，但还可以食用。所有测量的Lab值都更接近烤焦的面包（烘烤8分钟），这表明此面包不符合我们的质量标准。
	烘烤8分钟 此面包明显被烤焦，每个测量点的Lab值都低于我们测量过的其他面包。

芬兰SPECIM高光谱相机不仅适用于食品的颜色测量，还可以检测食品中的异物、检测糖分或水分的含量、检测填充物是否均匀分布等。在线检测过程快速、可靠，可显著提高食品质量和安全性。

更多应用案例，请您致电010-85120277/78/79/80 或写信至 info@qd-china.com 获取。

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