導(dǎo)讀
形態(tài)相近的各種塑料材料難以通過肉眼準(zhǔn)確識別,為塑料回收增加了困難。友思特BlackIndustry SWIR 1.7系列高光譜相機利用光譜特征曲線精確區(qū)分塑料材質(zhì),有效提升了塑料回收的精準(zhǔn)性和效率。
塑料回收:可見光 vs 高光譜方案
從企業(yè)或家庭收集的各種廢物流中有效篩選可回收的材料,是回收行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)之一,克服這一挑戰(zhàn)是確保可持續(xù)的循環(huán)經(jīng)濟的基礎(chǔ)。廢舊物品成分材料多種多樣,主要包括各種塑料、復(fù)合材料、有機材料(如木材、紙張和堆肥)、礦物以及黑色金屬和有色金屬。在這其中,塑料是很難進行具體分類的材料之一,它們大多外觀相似,但在實際組成材料上有較大差別,且無法用肉眼判斷,針對他們的回收政策也有差異。
在工廠制造階段,針對塑料產(chǎn)品的篩選,機器視覺方案已經(jīng)應(yīng)用廣泛。常規(guī)的可見光相機可用于對不同顏色、形態(tài)的塑料品進行分類,從而在塑料流中精確去除異色和異物塑料。通過這種方式,可以實現(xiàn)很高的分選材料純度。當(dāng)分揀后的物料經(jīng)過檢測區(qū)域時,相應(yīng)的傳感器會檢測其類型、顏色和傳送帶上的位置。而后,控制系統(tǒng)以時間和位置精度激活排放噴嘴桿的正確噴嘴。噴嘴桿布置在物料流上方,從上到下噴射。最后,通過有針對性的壓縮空氣噴射,將檢測到的異物精確排放,并將材料損失降至最低。
友思特機器視覺相機,可用于基于色彩和形態(tài)的塑料異物檢測
然而,在回收階段的塑料分選是更加復(fù)雜的。許多種不同材質(zhì)組成的塑料廢物被堆砌在一起,部分塑料的外形、色彩十分相近,此時,通過可見光相機將很難做到精準(zhǔn)識別。
針對外觀相似而材質(zhì)不同的塑料的精確分選,可以使用高光譜成像來實現(xiàn)。高光譜成像是一種光電技術(shù),用于精確測量物體反射的電磁輻射。反射強度與波長的函數(shù)顯示在光譜特征曲線中,針對光譜曲線,每種材料反射光線的方式不同,每種材料的反射光譜也是獨一無二的,就像人類指紋一樣,因此可以通過反射光譜識別相應(yīng)的材料,以及分析材料和物體的各種特性。
推掃式相機特別適合產(chǎn)線檢測場景,可以適配高速移動的傳送帶。本文將展示友思特BlackIndustry SWIR 1.7 Max推掃式高光譜相機對塑料區(qū)分的檢測案例,以揭示其在回收行業(yè)的潛力。
友思特高光譜相機BlackIndustry SWIR 1.7 Max用于塑料分揀產(chǎn)線
案例1:PVC檢測
PVC(塑料型聚氯乙烯)是現(xiàn)代工業(yè)的重要材料,也是 PE 和 PP 之后的第三大塑料聚合物。它的成本低,非常耐用,在自然界中幾乎不分解。常用于管道、窗框、園林家具、電纜涂層、合成革等。然而,它可能造成的污染也是巨大的。如果塑料或生活垃圾含有 (PVC),則在焚燒垃圾時會釋放出有毒的氯化氫,這也是水泥和鋼筋混凝土行業(yè)的一個主要問題。衍生燃料釋放的氯化氫會對混凝土和水泥造成腐蝕損壞。因此,PVC必須分離出來,才能進一步在工藝中被完全回收。
檢測結(jié)果:PVC光譜特征
PVC 的光譜反射率的特點是在1700nm左右的第三吸收帶具有特別高的吸收率。它的前兩個吸收帶并不能保證正確檢測,因為它們受到塑料純度和形狀的強烈影響??梢詸z測的第三吸收帶的波長范圍越精確,識別出PVC的精度就越高。為此,友思特提供了獨特的解決方案:BlackIndustry SWIR 1.7 Max 高光譜相機。
友思特BlackIndustry SWIR 1.7 Max是一款智能線掃描(推掃式)高光譜成像相機,能夠以非常高的空間分辨率采集實時光譜數(shù)據(jù)。該相機提供1280 像素的空間分辨率,在900nm - 1748nm的波長范圍內(nèi)具有多達(dá)425個可選光譜帶。這種獨特的波長范圍與傳感器的高靈敏度相結(jié)合,可以檢測塑料的所有三個吸收帶。結(jié)果顯示,在塑料的檢測和區(qū)分方面取得了非凡的成功,該方案是朝著安全、高質(zhì)量回收邁出的重要一步。
案例2:PE和PET薄片的光學(xué)分選
生活中隨處可見的飲用水容器特別適合回收利用,因為它們主要由純塑料制成:瓶子由PET(聚乙烯對苯二甲酸酯)制成,蓋子則由PE(聚乙烯)制成,其中 PET 是唯一能夠維持真正循環(huán)供應(yīng)鏈的聚合物之一。
在回收過程中,塑料被切碎成薄片,然后進行分類,成功回收塑料的強制性要求是輸入材料必須盡可能純凈。然而,從外觀和色彩來說,PE和PET都可能是白色,形態(tài)上也沒有太大差別,利用常規(guī)可見光相機很難區(qū)別兩者。這種需要明確材質(zhì)組成的精確分選必然需要更多的信息協(xié)助判斷。
常見塑料 PE 和 PET 的區(qū)別如下表所示:
特性 | PE | PET |
組成 | 熱塑性樹脂,由乙烯經(jīng)聚合制作而成 | 聚對苯二甲酸乙二醇酯,經(jīng)過多道工序獲得 |
占比 | 塑料總量的30% | 塑料總量的6% |
化學(xué)特性 |
化學(xué)穩(wěn)定性較好,耐酸堿侵蝕,耐低溫-100~70℃,無毒無味 | 物理機械性能比較高,電絕緣性優(yōu)良 |
安全性 | 本身無毒,遇強光后易發(fā)生光熱氧化反應(yīng),分解釋放有毒物質(zhì) | 化學(xué)物質(zhì)比較穩(wěn)定,不容易釋放有毒有害物質(zhì) |
成本 | 較低 |
較高 |
應(yīng)用 | 包裝(如瓶蓋)、箔片、管道、涂層、泡沫塑料等 | 包裝(如瓶身)、電子設(shè)備外殼、紡織纖維等 |
我們在該案例中使用 BlackIndustry SWIR 1.7 Max 相機來區(qū)分 PE 和 PET 塑料薄片。PE 薄片和 PET 薄片混合在一起,導(dǎo)致人眼無法再將它們區(qū)分開來。當(dāng)混合樣品通過傳送帶時,相機會記錄傳感器從900nm - 1748nm的整個波長范圍內(nèi)材料的光譜特征。從下圖中可以看到,PE和PET材料的光譜特征是完全不同的,基于光譜特性我們可以準(zhǔn)確地區(qū)分PE和PET材料。
通過使用BlackStudio 軟件,可以直接對采集的數(shù)據(jù)進行處理和分類,從而對傳送帶上移動的塑料樣品進行直接的顏色分類標(biāo)注。根據(jù)檢測需求,還可以選擇實時處理和分類。這顯示了高光譜成像技術(shù)在塑料分類回收領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
BlackIndustry SWIR 1.7 Max 可以在快速移動的平臺上按聚合物類型自動對塑料薄片進行分類。這款相機以高達(dá)1330 Hz的高幀率和1280 像素的空間分辨率運行,旨在與快速的工業(yè)傳送帶保持同步,確保精確分類。多感興趣區(qū)域 (ROI)模式可以實現(xiàn)如此高的幀速率。此外,還可以選擇相關(guān)波長,而不是分析整個光譜,從而在保持高精度的同時顯著減少數(shù)據(jù)量。04
高光譜相機可以按聚合物類型對塑料進行分選,它涉及分析各種聚合物的光譜特征。應(yīng)用這項技術(shù)使我們能夠準(zhǔn)確識別和分類不同類型的聚合物,包括PE、PP、PS、PET和PVC。它提供了一種快速高效的解決方案,減少了分揀時間和費用,同時提高了準(zhǔn)確性。
了解更多?歡迎探索豐富案例:https://viewsitec.com/multispectral-nir-camera/
審核編輯 黃宇
-
機器視覺
+關(guān)注
關(guān)注
161文章
4305瀏覽量
119898 -
高光譜
+關(guān)注
關(guān)注
0文章
323瀏覽量
9884
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論