使用 Specim FX 高光谱相机进行塑料分类—技术与应用频道- 视觉系统设计

我们周围到处都是塑料，但是当我们把它们扔进回收箱后，它们会发生什么呢？大量的塑料最终被填埋或焚化，永远不会被回收。

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成本高且耗时。

标记塑料树脂以进行宏观识别（见下图 1），但这在将材料破碎或标记不准确时没有用。在这些情况下，手动、颜色可视化或高级 AI 机器学习技术无法正确或无法进行分类。

如果能安全、快速、准确地分离材料，提高回收率，我们的环境将受益匪浅。除了节省生产新塑料所需的资源外，更好的分类过程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类提供了一种高效且多功能的解决方案。通过根据塑料的光谱特性准确识别和分类塑料，高光谱成像有助于提高回收结果的质量、减少污染，并实现更可持续的塑料废物管理方法。

图 1：塑料标签和代码编号。

高光谱成像依赖于塑料树脂的化学成分，回收行业最近越来越多地采用它。高光谱相机对塑料进行分类的能力并不新鲜。然而，到目前为止，一些限制阻碍了这项技术在塑料回收领域的广泛应用：

1.高光谱相机速度很慢，这意味着投资回报率低。

2.高光谱方法无法对黑色塑料进行分类。

3.相机价格极其昂贵。

借助Specim FX 系列高光谱相机，我们突破了这些障碍，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，且光谱范围广。Specim 是唯一一家致力于覆盖行业所需的 400 – 5200 nm 全光谱范围的高光谱相机制造商。Specim FX10覆盖 400 – 1000 的光谱范围，Specim FX17覆盖 900 – 1700，SWIR覆盖 1000 – 2500，Specim FX50覆盖 2700 – 5200 纳米。

Specim 是全球领先的高光谱成像解决方案提供商，尤其适用于回收行业，许多 Specim FX 相机用于回收工厂对不同类型的塑料进行分类。

我们已广泛研究了整个光谱范围内的多种塑料样品类型。我们可以根据塑料类型和最终用户的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（如图 1 所示）。样品主要是白色或透明的，在 Specim 实验室进行测量。

图 2：测量的塑料样品的示例。

我们利用 SpecimINSIGHT 软件（SpecimONE 光谱成像平台的一部分）处理数据，并为每个数据立方体构建 PLS-DA 模型。我们将 Specim FX10 的光谱范围限制为 700 – 1000 nm，以消除样品颜色的任何偏差。

图 3. 每个相机的分类结果；绿色：PE；红色：ABS；蓝色 PVC；黄色：PS；白色：PA；海绿色：PP；青色：PC 和紫色；PET。

从图3可以看出，总体来说，分选比较高效。

1.对于 Specim FX10，我们可以对大多数样本进行分类。请注意，PC 通常是透明的，因此只能对边缘进行分类，而中心会被错误地归类为背景。

2.对于 Specim FX17，我们制作了一个准确而强大的模型。与 FX10 一样，关于由 PC 制成的样品只有边缘

3.对于 SWIR 相机，我们制作了最精确的模型。所有样品都经过了良好的分类，即使是由PC 制成的样品。

4.基于 Specim FX50 数据的模型不如使用 SWIR 和 FX17 相机构建的模型那么稳健和准确，但仍然非常相关。我们还可以对透明的PC 进行分类。

所有这些样本的光谱特征可以在图4中找到。

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

众所周知，黑色塑料存在技术难度，无法用传统的近红外 (NIR) 相机进行分类。然而，黑色塑料在汽车和电子行业应用广泛，因此分类和回收至关重要。

Specim FX50 中波红外 (MWIR) 高光谱相机是可用于对黑色塑料进行分类的唯一解决方案。为了展示 Specim FX50 的强大功能，我们测量了与之前展示的类似的样品，但聚合物中含有碳，使其变黑。我们再次使用 SpecimINSIGHT 软件构建 PLS-DA 模型进行数据分类。图 5a 显示了 PS、ABS、PE、PA 和 PC 样品的结果：我们对所有类型的塑料进行了分类。