使用Specim FX高光谱相机进行塑料分拣

使用Specim FX高光谱相机进行塑料分拣

塑料无处不在，但当我们把它们扔进回收箱后，它们到底会发生什么？大量的垃圾在垃圾填埋场或焚烧炉中结束生命，根本不会被回收。

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既昂贵又耗时。

为塑料树脂贴标签进行宏观识别（参见下面的图1），但当材料分解成零件或标签不准确时，这并不有用。在这些情况下，手工、颜色可视化或先进的人工智能和机器学习技术进行排序是不正确的或不可能的。

我们的环境将从一个可以安全、快速、准确地分离材料以增加回收的过程中受益匪浅。除了节省生产新塑料所需的资源外，更好的分拣工艺还可以减少大气中危险的化学污染。

高光谱成像为回收设施中的高效塑料分拣提供了一种高效且通用的解决方案。通过根据塑料的光谱特性准确识别和分类，高光谱成像有助于提高回收质量，减少污染，并为塑料废物管理提供更可持续的方法。

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了它。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，一些限制因素阻碍了这项技术在塑料回收中的广泛应用：

• 高光谱相机速度较慢，这意味着投资回报率较低。

• 光谱法无法对黑色塑料进行分类。

• 相机贵得令人望而却步。

凭借Specim FX系列高光谱相机，我们打破了这些障碍，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，覆盖广泛的光谱范围。Specim是一家致力于覆盖行业所需400–5200 nm全光谱范围的高光谱相机制造商。Specim FX 10覆盖400–1000的光谱范围，Specim FX 17覆盖900–1700，SWIR覆盖1000–2500，Specim FX 50覆盖2700–5200纳米。

许多Specim FX相机用于回收厂，用于分拣不同类型的塑料。我们已经在整个光谱范围内广泛研究了许多塑料样品类型。我们可以根据最终用户的塑料类型和应用，自信地推荐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。这些是常见的再生塑料（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：测量的塑料样品示例。

我们使用SpecimINSIGHT软件处理数据，该软件是SpecimONE光谱成像平台的一部分，并为每个数据立方体构建PLS-DA模型。我们将Specim FX 10的光谱范围限制在700–1000 nm，以消除样品颜色中的任何偏差。

图3：对每个摄像机的结果进行排序；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；聚酯食品包装材料

从图3中可以看出，一般来说，排序是相对有效的。

• 对于Specim FX 10，我们可以对大多数样本进行排序。请注意，PC通常是透明的，因此只有边缘可以排序，而中心被错误地分类为背景。

• 对于Specim FX 17，我们制作了一个准确而稳健的模型。与FX 10关于PC样品的备注相同。

• 对于SWIR相机，我们制作了准确的模型。所有样品都经过了很好的分类，即使是PC制成的样品也是如此。

• 基于Specim FX 50数据的模型不如使用SWIR和FX 17相机构建的模型稳健和准确，但仍然非常相关。我们还可以对透明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：通过Specim相机测量的常见塑料的全光谱（400–5300 nm），即PE、ABS、PVC、PS、PA、PP、PC和PET。

众所周知，黑色塑料是有问题的，不能用传统的近红外（NIR）相机进行分类。然而，黑色塑料广泛用于汽车和电子行业，因此分类和回收至关重要。

Specim FX 50中波红外（MWIR）高光谱相机是可用于分拣黑色塑料的解决方案。为了证明Specim FX 50的功效，我们测量了与之前提供的样品相似的样品，但聚合物中含有碳，使其变黑。再次，我们使用SpecimINSIGHT软件构建PLS-DA模型进行数据分类。PS、ABS、PE、PA和PC样品的结果如图5a所示：我们对所有塑料类型进行了分类。

图5

总之，Specim FX相机适用于分拣塑料，无论其颜色如何。根据应用要求，可以使用不同的相机。下面的表1总结了结果。

表1：塑料和每台相机的分拣能力。

*PE、LDPE和HDPE不能分离。

**黑色塑料也可以分类