高光譜成像技術(shù)是一種迅速發(fā)展的檢測和分析技術(shù)，在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。它的基本原理是利用光譜學(xué)原理將不同波長的光分離和檢測，然后將其重新組合并形成一幅圖像。這種技術(shù)可以提供大量關(guān)于物體化學(xué)成分的信息，而不僅僅是物體的基本外觀。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括高精度和高分辨率。

金屬表面油污檢測的需求和難點(diǎn)

金屬表面油污檢測對于多個(gè)行業(yè)來說都非常重要，例如石油和天然氣、汽車制造和食品加工行業(yè)。然而，傳統(tǒng)的檢測方法往往存在一些局限性，例如檢測過程中需要停機(jī)、檢測時(shí)間長以及檢測精度不夠高等。因此，需要一種更先進(jìn)的檢測技術(shù)來解決這些問題。

高光譜成像在金屬油污檢測中的優(yōu)勢

高光譜成像技術(shù)在金屬表面油污檢測中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，它可以提供高精度的測量，同時(shí)還可以在不停機(jī)的情況下進(jìn)行在線檢測。此外，高光譜成像技術(shù)還可以提供更多的信息，例如油污的種類、分布和厚度等。這種技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其非侵入性，可以在不接觸金屬表面的情況下進(jìn)行檢測。

織物表面油污檢測的需求和難點(diǎn)

織物表面油污檢測在多個(gè)領(lǐng)域都有需求，例如石油和天然氣、醫(yī)療和衛(wèi)生、安全和防護(hù)服等。然而，傳統(tǒng)的檢測方法往往存在一些難點(diǎn)，例如油污難以察覺、檢測時(shí)間長以及需要大量的人工干預(yù)等。

高光譜成像在織物油污檢測中的優(yōu)勢

高光譜成像技術(shù)在織物表面油污檢測中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，它可以提供高精度的測量和高分辨率的圖像。此外，該技術(shù)還可以在短時(shí)間內(nèi)完成大面積的檢測，并自動(dòng)識別和分析油污的位置、大小和形狀等特征。這種技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其非侵入性，可以在不接觸織物表面的情況下進(jìn)行檢測，不會對織物造成任何損傷。

高光譜成像技術(shù)在金屬油污檢測中的應(yīng)用案例

應(yīng)用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行金屬油污檢測的案例包括對輸油管道和儲油罐內(nèi)表面的檢測。通過使用高光譜相機(jī)和相應(yīng)的軟件，可以在線檢測管道和儲罐內(nèi)表面的油污，并對其分布、厚度和類型進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。這種方法與傳統(tǒng)方法相比，具有更高的精度和更快的速度。

高光譜成像技術(shù)在織物油污檢測中的應(yīng)用案例

應(yīng)用高光譜成像技術(shù)進(jìn)行織物油污檢測的案例包括對石油和天然氣行業(yè)的防護(hù)服和安全服的檢測。通過使用高光譜相機(jī)和相應(yīng)的軟件，可以快速在線檢測防護(hù)服和安全服表面的油污，確保其表面無任何油污或污染物。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度快、自動(dòng)化程度高，可以大大提高檢測效率和準(zhǔn)確性。

應(yīng)用實(shí)例

油在許多行業(yè)中被用作潤滑劑，但在有些產(chǎn)品中，油通常被認(rèn)為是一種污染物，需要被探測識別。人眼很難觀察到油，傳統(tǒng)的RGB相機(jī)也很難檢測，但是高光譜相機(jī)在某些波長下工作時(shí)能夠捕捉到油存在的信息。

為了證實(shí)這一點(diǎn)，研究人員將三種不同類型的油涂抹在鋁片和黑色織物上（見圖1），包括Weldlite TF2（一種常用的潤滑劑，例如用于自行車鏈條）、Würth HSP 1400（一種高溫潤滑劑）和Pentisol（通用合成油），并使用三種不同型號的高光譜相機(jī)對其進(jìn)行掃描：SINESPEC 150M (900 – 1700 nm)、SPECIM SWIR (1000 – 2500 nm)和SPECIM FX50(2700 – 5300 nm)。

實(shí)驗(yàn)過程

SINESPEC 150M 高光譜相機(jī)檢測

SINESPEC 150M相機(jī)覆蓋900–1700 nm光譜范圍，廣泛用于工業(yè)質(zhì)量檢測，適用于檢測天然和合成化合物，可用于測量物質(zhì)的數(shù)量，例如煙葉中的尼古??；也可以檢測食品中的異物，例如碎肉中的骨頭碎片、雜糧中的碎石等異物。關(guān)于機(jī)械油，迄今為止幾乎沒有進(jìn)行過測試。
根據(jù)光譜分析（見圖3和4），SINESPEC 150M相機(jī)無法檢測到所有油類?？梢栽谝欢ǔ潭壬蠙z測到Pentisol油，在織物上可以檢測到Würth 油（在1393 nm處有吸收峰），但是檢測不到Weltlite油。

對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了主成分分析(PCA)，得到了基于光譜的檢測結(jié)果。分析進(jìn)一步表明，SPECIM FX17近紅外高光譜相機(jī)可以檢測到油，但是比較微弱（圖5）。

SPECIM SWIR 高光譜相機(jī)檢測

SPECIM SWIR 相機(jī)覆蓋1000–2500 nm光譜范圍。與FX17一樣，SWIR也適用于檢測不同的化學(xué)成分。由于其更寬的光譜范圍，SWIR比FX17檢測到的材料更多。

基于光譜分析（圖7和圖8），具有2200 nm以上光譜特征的SWIR相機(jī)適用于檢測不同類型的油，尤其是Würth和Pentisol油。可以部分檢測到Weltlite油。

結(jié)合PCA，進(jìn)行偏最小二乘判別分析（PLS-DA）以評估SWIR 相機(jī)的分類性能（見圖9）。結(jié)果顯示，可以從金屬和織物表面檢測到Würth和Pentisol油，并使用SPECIM SWIR相機(jī)進(jìn)行分類。Weltlite油可以在織物上檢測到，但不能在金屬上可靠的檢測到。

值得注意的是，即使所有的油都涂在樣品的非常有限的區(qū)域，Weltlite油已經(jīng)在織物上廣泛擴(kuò)散。

SPECIM FX50 高光譜相機(jī)檢測

SPECIM FX50相機(jī)覆蓋2700–5300 nm光譜范圍，即所謂的MWIR。FX50非常適合分揀不同類型的聚合物，無論其顏色如何，甚至是黑色的。

結(jié)果表明，F(xiàn)X50可以檢測金屬和織物表面上的所有三種不同類型的油。FX50甚至可以檢測到微小的油滴。測試顯示在3300和3500 nm光譜范圍之間有很強(qiáng)的吸油性（圖11和12）。

除了PCA之外，研究人員還建立了PLS-DA模型來評估SPECIM FX50相機(jī)的分類性能。如圖13所示，三種類型的油都可以從金屬和織物表面檢測到，并使用SPECIM FX50相機(jī)進(jìn)行分類。

結(jié)論

根據(jù)分析，我們可以得出結(jié)論，SPECIM FX50是檢測表面油脂更為合適的高光譜相機(jī)。使用FX50，還可以對不同類型的油品進(jìn)行分類。

在金屬和織物油污檢測中，高光譜成像技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。例如，在汽車制造行業(yè)中，高光譜成像技術(shù)可以對發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱等部件進(jìn)行油污檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，保障汽車運(yùn)行安全。此外，高光譜成像技術(shù)還可以在紡織行業(yè)、機(jī)械加工行業(yè)等領(lǐng)域的油污檢測中發(fā)揮重要作用。

高光譜成像技術(shù)作為一種先進(jìn)的檢測和分析技術(shù)，在金屬表面和織物表面油污檢測中都具有獨(dú)特的優(yōu)勢。它可以提供高精度和高分辨率的測量結(jié)果，同時(shí)還可以大大提高檢測效率和準(zhǔn)確性。未來隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，高光譜成像技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也將越來越廣泛。