工业高光谱相机-SPECIM FX
工业高光谱相机-SPECIM FX
工业高光谱相机-SPECIM FX
工业高光谱相机-SPECIM FX

工业高光谱相机-SPECIM FX

 芬兰SPECIM是世界上最早提供商用高光谱分光器的制造商,至今已有二十余年高光谱产品的生产历史。如今高光谱产品线包括航空机载、室内实验室和室外地面系列等,光谱范围覆盖紫外、可见光近红外、短波红外、中波红外和热红外(UV、VNIR、SWIR、MWIR、LWIR)等波段。

随着世界高新技术的发展,芬兰SPECIM也不断向前迈进。2016年,芬兰SPECIM针对蓬勃发展的工业机器视觉领域,发布新型高光谱相机——FX10/17;2019年,芬兰SPECIM继续推出SPECIM FX50,引领了工业机器视觉领域的最新变革。

*超小型,超快速&超值的新型高光谱相机

*特为工业机器视觉领域设计研发

*FX10 被德国inVISION杂志评为2017机器视觉最佳创新奖

工业应用需要设备具有高速、强大和稳定的性能,并且易于安装和维护,同时具有高效的投资回报。芬兰SPECIM的FX系列高光谱相机具有灵活波段选择功能,成像速度最高可达15000Hz;同系列的产品经过相同标定,随意替换,数据一致;重量仅为1.7Kg,大小为150 x 85 x 75 mm,仅是一个手掌的大小;拥有GigE Vision 和CameraLink两种接口选择,配置软件开发包,满足用户的多样需求。因此,芬兰SPECIM的FX系列高光谱相机是工业机器视觉应用领域的最佳选择。

优越的数据

对所有的工业实时应用的领域来说,线阵推扫式的成像方式是高速获得稳定的数据的唯一适合的技术。芬兰SPECIM的FX系列高光谱产品正是采用的线阵推扫的成像方式,在具有高速成像的同时,同一时间获得目标区域的所有光谱信息数据,保证每一个空间像素的光谱纯洁度。为客户提供更加真实准确的高光谱数据。


超高感光

芬兰SPECIM的FX系列高光谱相机采用高透光率的光学设计(F/1.7),把相机的聚光能力提升到了一个崭新的标准,并且只需要一个线光源就可满足设备需求。但是其他分光技术(可调滤光片和线性滤光片等),在获得数据具有相同的信噪比的情况下,需要更大面积的光源和数十倍的光源强度。   

方便更新替换

芬兰SPECIM的FX系列高光谱相机是第一个经过实验室统一波长标定的商用高光谱成像设备,因此同系列每台设备可产生相同的数据。这样就可以方便安装和替换,无需返厂再次标定。标定后的图像数据即可实时处理也可完美应用于后期的数据处理。



高速&灵活

得益于强大的多个感兴趣波段的选择功能,芬兰SPECIM的FX系列高光谱相机在可以满足许多不同应用的需求同时,还可以具有前所未有的高速数据采集速度(最快可达15000Hz)。

SPECIM FX10


光谱范围:VNIR(900 – 1700 nm)

光谱波段:224

光谱分辨率:5.5 nm

狭缝宽度:30 μm

空间像素数:1024

像素大小:8x8 μm 

成像速度:全谱段采集为330 Hz

                          ROI波段选择后可达9900 Hz

SPECIM FX17


光谱范围:NIR(900 – 1700 nm)

光谱波段:224

光谱分辨率:8 nm 

狭缝宽度:30 μm

空间像素数:640

像素大小:15x15 μm 

成像速度:全谱段采集为670 Hz

                   ROI波段选择后可达15000 Hz



SPECIM FX50(NEW!!!)

SPECIM FX50高光谱相机是芬兰SPECIM公司于2019年推出的最新产品。

具有成像速度高、数据准确、性能稳定等特性,是一款专为工业机器视觉开发设计的高光谱相机。

FX50光谱范围为2.7 - 5.3 μm( MWIR ),对于黑色塑料分选、金属表面污染物检测、矿物分选/地质勘探等工业应用具有独特的效果。



性能特点

• 设计精致,外形紧凑

• 光谱范围:2.7 - 5.3μm

• 高分辨率:640个像素

• 高采集速度:380 Hz

• 光学部件:恒温

• 内置图像校正

• 数据一致性:出厂前经过统一光谱校准

• GigE Vision标准接口

• 易于安装固定


光谱响应

SPECIM FX50高光谱相机光谱范围为2.7 - 5.3μm,

采集不同材质的黑色塑料在2.7-5.3um光谱范围内丰富的光谱信息,

以快速、可靠地识别不同材质的黑色塑料,

如ABS、 PP、 PE、 PC、 PS、 PVC、HIPS。


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......  



黑色塑料分选行业(!!)

• 全球唯一一款光谱范围为2.7-5.3μm的工业高光谱相机

• 可检测:ABS,PP,PE,PC,PS,HIPS等黑色塑料

• 可检测塑料中的Br型阻燃剂

• 空间分辨率高,可检测塑料碎片


金属制造行业

• FX50可检测金属表面的杂质、污垢、油及其他有机残留物,最大限度地减少原材料的浪费。

• FX50可用于温度测量:测量温度范围为0-1000℃,以优化制造工艺。

地质勘探/矿物分选

• FX50 可分选出SWIR相机无法分选的矿物质, 例如:长石和石英

• FX50 可替代热红外相机(OWL),成为识别矿物更经济有效的选择

• FX50 既可用于在线生产检测,又可用于SisuROCK 岩心扫描仪 

其他分选行业

• 在分选/色选行业, FX50 高光谱相机成为突破性的可行性方案

• FX50 有效地解决分选/色选行业面临的难题。如,FX50可有效分选木材和纸制品

芬兰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: 

L = 亮度,从黑色到白色
a = 从青色到品红色/红色        
b = 从蓝色到黄色

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。

测量仪器颜色感知精度
RGB相机ΔE= 8-10
人眼ΔE=~1
高光谱相机ΔE﹤1(绝对值);ΔE=~0.2(相对值)

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。

烘烤时间

L值

a值

b值

烘烤3分钟

77.6

77.4

66.1

13.4

5.0

13.4

35.5

25.9

33.9

烘烤4分钟

55.6

74.4

55.3

21.3

15.6

21.7

32.3

40.3

28.9

烘烤5分钟

66.3

51.3

52.5

20.3

19.9

17.8

38.0

28.0

30.5

烘烤6分钟

59.9

48.2

58.4

22.6

19.8

20.3

31.7

18.7

29.0

烘烤7分钟

35.3

36.7

36.7

14.8

13.9

14.7

4.5

6.8

3.3

烘烤8分钟

29.9

30.0

24.8

11.9

10.7

7.5

1.4

0.7

2.6

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。

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