使用 Specim FX 高光谱相机进行塑料分选

塑料在我们周围无处不在，但是当我们将它们扔进回收箱后，它们到底发生了什么？大量垃圾进入垃圾填埋场或焚化炉，根本没有被回收。

只有一小部分塑料对回收行业有价值，但分离这些高价值材料既昂贵又耗时。

对塑料树脂进行标记以进行宏观识别（参见下图 1），但是当将材料分解成零件或标记不准确时，该方法没有用。在这些情况下，通过手动、颜色可视化或先进的人工智能和机器学习技术进行分选是不正确或不可能的。

我们的环境将从能够安全、快速、准确地分离材料以增加回收利用的过程中受益匪浅。除了节省生产新塑料所需的资源外，更好的分选工艺还可以减少大气中的危险化学污染。

高光谱成像为回收设施中的高效塑料分选提供了高效且多功能的解决方案。通过根据塑料的光谱特性对塑料进行准确识别和分类，高光谱成像有助于提高回收结果的质量，减少污染，并提供更可持续的塑料废物管理方法。

图 1：塑料标签和代码。

高光谱成像依赖于塑料树脂的化学成分，最近回收行业越来越多地采用它。高光谱相机对塑料进行分选的能力并不新鲜。然而，到目前为止，一些限制阻碍了该技术在塑料回收中的广泛实施：

高光谱相机速度慢，这意味着投资回报率低。
光谱方法无法对黑色塑料进行分选。
相机价格昂贵得令人望而却步。

借助 Specim FX 系列高光谱相机，我们打破了这些障碍，为新的工业高光谱成像应用打开了大门。Specim FX 相机速度快、价格实惠，并且覆盖广泛的光谱范围。Specim 是唯一一家致力于覆盖行业所需的 400 – 5200 nm 整个光谱范围的高光谱相机制造商。Specim FX10 涵盖 400 – 1000 的光谱范围，Specim FX17 涵盖 900 – 1700 纳米，SWIR 涵盖 1000 – 2500，Specim FX50 涵盖 2700 – 5200 纳米。

Specim 是全球领先的高光谱成像解决方案供应商，特别是针对回收行业，回收工厂使用许多 Specim FX 相机对不同类型的塑料进行分选。

我们在整个光谱范围内广泛研究了许多塑料样品类型。我们可以根据最终用户的塑料类型和应用自信地推荐最佳的 HSI 相机解决方案。

我们的研究包括 PE、ABS、PVC、PS、PA、PP、PC 和 PET 的测量、分析和分类。这些是最常见的回收塑料（标记如图 1 所示）。样品主要为白色或透明，在 Specim 实验室进行测量。

图 2：测量的塑料样品示例。

我们使用 SpecimINSIGHT 软件处理数据，该软件是 SpecimONE 光谱成像平台*的一部分，并为每个数据立方体构建了 PLS-DA 模型。我们将 Specim FX10 的光谱范围限制为 700 – 1000 nm，以消除样品颜色中的任何偏差。

图 3.对每个相机的结果进行分选；绿色：聚乙烯；红色：ABS；蓝色 PVC；黄色：附注；白色：PA；海绿色：聚丙烯；青色：PC 和紫色；宠物。

从图 3 可以看出，总体来说，分选是比较高效的。

对于 Specim FX10，我们可以对大部分样品进行分选。请注意，PC 通常是透明的，因此只能对边缘进行分选，而中心会被错误分类为背景。
对于 Specim FX17，我们制作了一个准确且稳健的模型。
对于短波红外相机，我们制作了最准确的模型, 因为它涵盖了最大的光谱范围，超过了 FX17。
基于 Specim FX50 数据的模型不如使用 SWIR 和 FX17 相机构建的模型强大和准确，但仍然非常相关。我们还可以对透明 PC 进行分选。

所有这些样品的光谱特征如图 4 所示。

图 4：使用 Specim 相机测量最常见塑料（即 PE、ABS、PVC、PS、PA、PP、PC 和 PET）的全光谱（400 – 5300 nm）。

众所周知，黑色塑料存在问题，无法使用传统的近红外 (NIR) 相机进行分选。然而，黑色塑料广泛应用于汽车和电子行业，因此分选和回收至关重要。

Specim FX50 中波红外 (MWIR) 高光谱相机是唯一可用于分选黑色塑料的解决方案。为了展示 Specim FX50 的强大功能，我们测量了与之前介绍的类似样品，但聚合物中含有碳以使它们变黑。我们再次使用 SpecimINSIGHT 软件构建用于数据分类的 PLS-DA 模型。PS、ABS、PE、PA 和 PC 样品的结果如图 5a 所示：我们对所有塑料类型进行了分选。