使用 Specim 高光谱相机检测粘合剂

胶水和粘合剂广泛用于许多工业应用，从包装和建筑到电子和航空航天等等。

胶水价格昂贵，适量使用至关重要，这样才可以节省成本、提高产量并减少浪费。

使用太少或太多的胶水通常是导致质量问题的原因，例如弹开。使用过多的胶水也会弄脏最终产品。

应仔细监控，确保在适当的位置使用适量的胶水。然而，检测胶水可能具有挑战性，因为大多数胶水是透明的，基于 RGB 相机的标准视觉系统无法看到它们。高光谱相机提供了更合适的解决方案。

本应用说明展示了 Specim 高光谱相机检测纸板和橡胶（合成）上不同类型粘合剂的有效性。

关键概念：

NIR = 近红外（900 – 1700 nm）

SWIR = 短波红外（1000 – 2500 nm）

MWIR = 中波红外（2700 – 5300 nm）

PCA = 主成分分析

PLS DA = 偏最小二乘判别分析

我们使用三台覆盖不同波长的 Specim 高光谱相机 测量了样品：

• Specim FX17，一款光谱范围为 900 – 1700 nm 的近红外 (NIR) 相机
• Specim SWIR，一款光谱范围为 1000 – 2500 nm 的短波红外 (SWIR) 相机
• Specim FX50，一款光谱范围为 2700 – 5300 nm 的中间件红外 (MWIR) 相机

首先使用 Specim FX17 相机在 Specim 40 x 20 LabScanner 上测量样品（见图 2）。在 900 – 1700 nm 的整个光谱范围内，光谱分辨率为 8 nm。图像上的像素大小约为。 0.3毫米。

对湿胶和干胶的数据进行了 PCA 和 PLS DA 模型的应用。值得注意的是，在纸板（顶部）和橡胶（底部）上，胶水都是从左向右涂抹。左边的胶水 1，中间的胶水 2，右边的胶水 3。此外，对于每个支架上的每种胶水，顶部的“污染”点是指干胶水，而在底部点，胶水是湿的。

图 3 显示了分析结果。看来 i) Specim FX17 相机可以更好地检测纸板上的胶水，ii) 它似乎可以检测胶水 3（环氧树脂），但对其他类型的胶水不太敏感。尤其是胶水 1，它在橡胶上根本检测不到。

对此的解释可能是所涂的胶水量。环氧树脂更厚，使用量大。因此，它的检测更容易。

结果还表明，Specim FX17 对干胶和湿胶的区分不是很准确。

然后使用 Specim SWIR 相机对样品进行测量（见图 4）。光谱分辨率在 1000 – 2500 nm 的全波段内为 12 nm。图像上的像素大小约为 2.3 毫米。

Specim SWIR 相机可以看作是 Specim FX17 的扩展。因此，除了短波红外光谱的发现之外，近红外光谱的观察也是有效的。

对湿胶和干胶的数据进行了 PCA 和 PLS DA 模型的应用。图 5 显示了分析结果。提醒一下，我们发现 FX17 i) 在纸板上检测胶水效果更好，ii) 对胶水 3（环氧树脂）最敏感，对胶水 2 中等敏感，对胶水 1 不太敏感。

除了 FX17 的 NIR 光谱之外，SWIR 相机增加的 1700 – 2500 nm 光谱范围使得 i) 能够很好地检测纸板上的所有三种胶水，而且对橡胶也有更好的检测性能（可以检测出橡胶上胶水 1 的薄干层）； ii) 干胶和湿胶之间的分离也更准确，而且还有改进余地。

最后使用 Specim FX50 相机在 Specim 100×50 LabScanner 上测量样品（见图 6）。在 2700 – 5300 nm 的整个光谱范围内，光谱分辨率为 35 nm。图像上的像素大小约为。 0.3毫米。

Specim FX50 相机对胶水非常敏感。分析表明，无论支撑材料如何，胶水都会强烈吸收 3000 至 3500 nm 之间的光。

再次对数据进行主成分分析 (PCA) 并应用 PLS DA 模型。图 7 显示了分析结果。 FX50 的胶水检测更加准确。我们甚至可以检测到非常薄的胶层，甚至是橡胶上的干胶 1。然而，胶水类型的分离具有挑战性

这项研究使用了三台具有不同光谱范围的 Specim 高光谱相机来检测纸板和橡胶上的三种胶水（湿胶水和干胶水）。根据测量和分析，我们可以得出以下结论：

关于胶水的检测（见图 8）：

• 纸板上
• 所有三款相机都具有相似的性能。
• 合成橡胶上
• Specim FX17 相机足以检测三种胶水中的两种。
• Specim SWIR 相机稍好一些，因为它可以检测出 FX17 无法检测到的薄层干胶 1。
• Specim FX50 是这方面最好的传感器，可以可靠地检测本研究中测量的所有三种胶水类型。

关于三种胶水的分离（见图 9）：

• 纸板上
  • 所有三个摄像头都可以将胶水彼此分开。
• 合成橡胶上
  • Specim FX17 和 SWIR 相机表现最佳。

对于 Specim FX50，胶水 2 和 3 的分离并不完美。从光谱中可以看到，胶水 2 和 3 的吸光性非常显著，而没有适当的专用光谱特征。这使得支撑材料中的分拣变得简单，但交叉分离更具挑战性。

关于干胶和湿胶的分离（见图 9）：

• 纸板上
  • SWIR 相机最准确，但仅比 Specim FX50 稍好一些。
• 合成橡胶上
  • 没有一台相机是完全可靠的。

本技术说明由 Specim、Spectral Imaging Ltd. 编写，仅供一般指导。我们保留修改内容的所有权利。