高光譜成像技術是一種迅速發(fā)展的檢測和分析技術，在多個領域都有廣泛的應用。它的基本原理是利用光譜學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。這種技術可以提供大量關于物體化學成分的信息，而不僅僅是物體的基本外觀。這種技術的優(yōu)點包括高精度和高分辨率。

金屬表面油污檢測的需求和難點

金屬表面油污檢測對于多個行業(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、檢測時間長以及檢測精度不夠高等。因此，需要一種更先進的檢測技術來解決這些問題。

高光譜成像在金屬油污檢測中的優(yōu)勢

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

織物表面油污檢測的需求和難點

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

高光譜成像在織物油污檢測中的優(yōu)勢

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

高光譜成像技術在金屬油污檢測中的應用案例

應用高光譜成像技術進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和相應的軟件，可以在線檢測管道和儲罐內(nèi)表面的油污，并對其分布、厚度和類型進行實時分析。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。

高光譜成像技術在織物油污檢測中的應用案例

應用高光譜成像技術進行織物油污檢測的案例包括對石油和天然氣行業(yè)的防護服和安全服的檢測。通過使用高光譜相機和相應的軟件，可以快速在線檢測防護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)點是精度高、速度快、自動化程度高，可以大大提高檢測效率和準確性。

應用實例

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相機也很難檢測，但是高光譜相機在某些波長下工作時能夠捕捉到油存在的信息。

為了證實這一點，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對其進行掃描：SINESPEC 150M (900 – 1700 nm)、SPECIM SWIR (1000 – 2500 nm)和SPECIM FX50(2700 – 5300 nm)。

實驗過程

SINESPEC 150M 高光譜相機檢測

SINESPEC 150M相機覆蓋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。關于機械油，迄今為止幾乎沒有進行過測試。
根據(jù)光譜分析（見圖3和4），SINESPEC 150M相機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)進行了主成分分析(PCA)，得到了基于光譜的檢測結果。分析進一步表明，SPECIM FX17近紅外高光譜相機可以檢測到油，但是比較微弱（圖5）。

SPECIM SWIR 高光譜相機檢測

SPECIM SWIR 相機覆蓋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相機適用于檢測不同類型的油，尤其是Würth和Pentisol油?？梢圆糠謾z測到Weltlite油。

結合PCA，進行偏最小二乘判別分析（PLS-DA）以評估SWIR 相機的分類性能（見圖9）。結果顯示，可以從金屬和織物表面檢測到Würth和Pentisol油，并使用SPECIM SWIR相機進行分類。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)在織物上廣泛擴散。

SPECIM FX50 高光譜相機檢測

SPECIM FX50相機覆蓋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相機進行分類。

結論

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

在金屬和織物油污檢測中，高光譜成像技術已經(jīng)得到了廣泛應用。例如，在汽車制造行業(yè)中，高光譜成像技術可以對發(fā)動機、齒輪箱等部件進行油污檢測，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，保障汽車運行安全。此外，高光譜成像技術還可以在紡織行業(yè)、機械加工行業(yè)等領域的油污檢測中發(fā)揮重要作用。

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