高光谱相机在塑料分类方面中的应用

塑料无处不在，但在我们将它们扔进回收箱后，它们会发生什么呢？大量的垃圾在填埋场或焚烧炉就被处理掉了，从未被回收利用。只有小部分塑料有回收价值，但分离这些高价值材料是非常费时费力的。

对塑料树脂进行宏观标识（见下图1），但当材料被分解成零件或者标识不准确时， 这是没有用的。在这些情况下，通过手工、颜色可视化或者先进的人工智能和机器学习技术进行分类是不正确亦或是不可能的。安全、快速、干净的分离材料能增加回收量，我们的环境也从中得到了明显的改善。除了保留生产新塑料所需的资源以外，更好的分选工艺还可以减少大气中的视觉和有害化学污染。

高光谱成像依赖于塑料树脂的化学成分，近年来在回收行业得到了越来越广泛的应用。高光谱相机对塑料进行分类的能力并不新鲜。然而，一些限制阻碍了这项技术在全球塑料回收行业的实施:

• 高光谱相机速度慢，这意味着投资回报较长

• 黑色塑料不能用光谱方法进行分类

• 相机昂贵得令人望而却步

有了Specim FX系列高光谱相机，我们已经打破了这些障碍，新的应用已经兴起。FX 系列相机是快速、可负担的并且覆盖了广泛的光谱范围。Specim是行业唯一致力于覆盖400-5200nm的高光谱相机制造商。Specim FX10的光谱范围为400-1000nm， Specim FX17的光谱范围为900-1700nm，SWIR相机的光谱范围为1000-2500nm， Specim FX50的光谱范围为2700-5200nm。

Specim是高光谱成像领域的全球领先者，特别是在回收行业，许多的FX系列相机被回收工厂用于对不同类型的塑料进行分类。我们已经做了广泛的研究，跨越许多塑料样品类型提供的完整光谱范围。我们可以自信地基于终端用户的塑料类型或应用推荐最佳相机解决方案。
我们的研究包括 PE, ABS, PVC, PS, PA, PP, PC和PET样品的测量、分析和分类。这些常见的回收塑料（如图2所示）。样品大多是白色或透明的，并在Specim实验室测量。

图2: 待测样品

 我们使用我们的SpecimINSIGHT软件（SpecimONE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。我们将光谱范围限制在FX10的700-1000nm之间以消除样品颜色的任何偏差。

如图3所示，一般来说，分类比较有效。

• 对于FX10,我可以对大多数样本进行分类。要注意PC通常是透明的，因此只有边缘可以被分类而中心部分被错误分类为背景

• 对于FX17,我们制作了一个精确而文件的模型。与FX10关于做的样品有相同的备注

• 对于SWIR相机，我们生产了精确的模型。所有的样本都被分类的很好 ，包括PC的样品

• 基于FX50的数据模型不如SWIR和FX17相机建立的模型稳健和准确，但仍然非常具有参考性。我们也可以对透明的PC进行分类。所有这些样品的光谱特征可以在图4中找到。

图4:用Specim相机测量最常见塑料的全光谱（400-5300nm）包括 PE, ABS, PVC, PS, PA, PP, PC and PET.

众所周知，黑色塑料是最麻烦的，不能用传统的近红外相机分类。然而，黑色塑料在汽车和电子行业中都被广泛应用，因此分类和回收至关重要。在2019年，Specim 开发了FX50作为黑色塑料分类唯一可用的高光谱解决方案。为了展示FX50的性能，我们测量了与之前展示类似的样品，但聚合物中含有碳，使它们都变成黑色。再来，我们使用我们的SpecimINSIGHT软件构建PLS-DA模型进行分类。结果如图5所示，用PS, ABS, PE, PA, 和PC制成的样品:我们分类了所有塑料种类。 
 

总之，我们可以说，不管塑料的颜色如何，Specim FX系列相机都适合进行分类。根据应用需求，可以使用不同的相机，下面的表1总结了结果

上海昊量光电为Specim FX系列相机中国总代理，可以为您提供个性化的咨询和购买服务。SPECIM FX有多种产品型号可选，我们的工程师可以为您挑选出最合适的型号，或者进行个性化的产品定制。

审核编辑：符乾江