【高光譜成像】使用 Specim FX 高光譜相機(jī)進(jìn)行塑料分類

我們周圍到處都是塑料，但是當(dāng)我們把它們?nèi)舆M(jìn)回收箱后，它們會(huì)發(fā)生什么呢？大量的塑料最終被填埋或焚化，永遠(yuǎn)不會(huì)被回收。

只有一小部分塑料對(duì)回收行業(yè)有價(jià)值，但分離這些高價(jià)值材料成本高且耗時(shí)。

標(biāo)記塑料樹(shù)脂以進(jìn)行宏觀識(shí)別（見(jiàn)下圖 1），但這在將材料破碎或標(biāo)記不準(zhǔn)確時(shí)沒(méi)有用。在這些情況下，手動(dòng)、顏色可視化或高級(jí) AI 機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)無(wú)法正確或無(wú)法進(jìn)行分類。

如果能安全、快速、準(zhǔn)確地分離材料，提高回收率，我們的環(huán)境將受益匪淺。除了節(jié)省生產(chǎn)新塑料所需的資源外，更好的分類過(guò)程還可以減少大氣中的危險(xiǎn)化學(xué)污染。

高光譜成像為回收設(shè)施中的高效塑料分類提供了一種高效且多功能的解決方案。通過(guò)根據(jù)塑料的光譜特性準(zhǔn)確識(shí)別和分類塑料，高光譜成像有助于提高回收結(jié)果的質(zhì)量、減少污染，并實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的塑料廢物管理方法。

圖 1：塑料標(biāo)簽和代碼編號(hào)。

高光譜成像依賴于塑料樹(shù)脂的化學(xué)成分，回收行業(yè)最近越來(lái)越多地采用它。高光譜相機(jī)對(duì)塑料進(jìn)行分類的能力并不新鮮。然而，到目前為止，一些限制阻礙了這項(xiàng)技術(shù)在塑料回收領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用：

1.高光譜相機(jī)速度很慢，這意味著投資回報(bào)率低。

2.高光譜方法無(wú)法對(duì)黑色塑料進(jìn)行分類。

3.相機(jī)價(jià)格極其昂貴。

借助Specim FX 系列高光譜相機(jī)，我們突破了這些障礙，為新的工業(yè)高光譜成像應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)。Specim FX 相機(jī)速度快、價(jià)格實(shí)惠，且光譜范圍廣。Specim 是唯一一家致力于覆蓋行業(yè)所需的 400 – 5200 nm 全光譜范圍的高光譜相機(jī)制造商。Specim FX10覆蓋 400 – 1000 的光譜范圍，Specim FX17覆蓋 900 – 1700，SWIR覆蓋 1000 – 2500，Specim FX50覆蓋 2700 – 5200 納米。

Specim 是全球領(lǐng)先的高光譜成像解決方案提供商，尤其適用于回收行業(yè)，許多 Specim FX 相機(jī)用于回收工廠對(duì)不同類型的塑料進(jìn)行分類。

我們已廣泛研究了整個(gè)光譜范圍內(nèi)的多種塑料樣品類型。我們可以根據(jù)塑料類型和最終用戶的應(yīng)用自信地推薦最佳的 HSI 相機(jī)解決方案。

我們的研究包括 PE、ABS、PVC、PS、PA、PP、PC 和 PET 的測(cè)量、分析和分類。這些是最常見(jiàn)的回收塑料（如圖 1 所示）。樣品主要是白色或透明的，在 Specim 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)量。

圖 2：測(cè)量的塑料樣品的示例。

圖 3. 每個(gè)相機(jī)的分類結(jié)果；綠色：PE；紅色：ABS；藍(lán)色 PVC；黃色：PS；白色：PA；海綠色：PP；青色：PC 和紫色；PET。

從圖3可以看出，總體來(lái)說(shuō)，分選比較高效。

1.對(duì)于 Specim FX10，我們可以對(duì)大多數(shù)樣本進(jìn)行分類。請(qǐng)注意，PC 通常是透明的，因此只能對(duì)邊緣進(jìn)行分類，而中心會(huì)被錯(cuò)誤地歸類為背景。

2.對(duì)于 Specim FX17，我們制作了一個(gè)準(zhǔn)確而強(qiáng)大的模型。與 FX10 一樣，關(guān)于由 PC 制成的樣品只有邊緣

3.對(duì)于 SWIR 相機(jī)，我們制作了最精確的模型。所有樣品都經(jīng)過(guò)了良好的分類，即使是由PC 制成的樣品。

4.基于 Specim FX50 數(shù)據(jù)的模型不如使用 SWIR 和 FX17 相機(jī)構(gòu)建的模型那么穩(wěn)健和準(zhǔn)確，但仍然非常相關(guān)。我們還可以對(duì)透明的PC 進(jìn)行分類。

所有這些樣本的光譜特征可以在圖4中找到。

圖 4：Specim 相機(jī)測(cè)量的最常見(jiàn)塑料（即 PE、ABS、PVC、PS、PA、PP、PC 和 PET）的全光譜（400 – 5300 nm）。

眾所周知，黑色塑料存在技術(shù)難度，無(wú)法用傳統(tǒng)的近紅外 (NIR) 相機(jī)進(jìn)行分類。然而，黑色塑料在汽車和電子行業(yè)應(yīng)用廣泛，因此分類和回收至關(guān)重要。

Specim FX50 中波紅外 (MWIR) 高光譜相機(jī)是可用于對(duì)黑色塑料進(jìn)行分類的唯一解決方案。為了展示 Specim FX50 的強(qiáng)大功能，我們測(cè)量了與之前展示的類似的樣品，但聚合物中含有碳，使其變黑。我們?cè)俅问褂?SpecimINSIGHT 軟件構(gòu)建 PLS-DA 模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分類。圖 5a 顯示了 PS、ABS、PE、PA 和 PC 樣品的結(jié)果：我們對(duì)所有類型的塑料進(jìn)行了分類。

圖 5

表 1：塑料和每個(gè)相機(jī)的分類能力。
* PE、LDPE 和 HDPE 無(wú)法分離。
** 黑色塑料也可以分類