Практика применения гиперспектральной камеры CHNSpec FS-13 при обнаружении дефектов кожи

В процессе производства и контроля качества кожи такие незначительные дефекты, как протечки клея и царапины, напрямую влияют на сортность продукции и ее рыночную стоимость. Традиционный ручной визуальный осмотр легко подвержен субъективным суждениям и усталости, что приводит к таким проблемам, как низкая эффективность, несогласованность стандартов и частые пропуски дефектов. Обычное оптическое испытательное оборудование в основном полагается на пространственную морфологическую информацию и имеет ограниченные возможности для выявления оптических различий, вызванных микроскопическими изменениями материалов, что затрудняет удовлетворение потребностей в утонченном контроле качества.

Технология гиперспектральной визуализации может одновременно получать пространственное изображение и непрерывную спектральную информацию о цели, причем каждый пиксель соответствует полной спектральной кривой высокого разрешения. Поскольку существуют различия в составе и поверхностной структуре между областями дефектов кожи и нормальными областями, отражательные спектры и колориметрические параметры двух областей образуют количественно определяемые различия в определенных диапазонах, обеспечивая поддержку данных для объективного и стабильного выявления дефектов.

I. Экспериментальная схема и конфигурация оборудования

В данном случае для проверки обнаружения дефектов кожи использовалась гиперспектральная камера CHNSpec FS-13. Оборудование и настройки параметров были адаптированы к характеристикам образцов кожи:

• Спектральный диапазон: 400–1000 нм
• Спектральное разрешение: 2,5 нм
• Режим работы: Внешнее сканирование в режиме push-broom
• Ключевые параметры: Время экспозиции 200 мкс, скорость движения двигателя 30 мм/с
• Образец: Образцы кожи с дефектами в виде протечек клея
• Цель обнаружения: Извлечение и различение спектральных и колориметрических характеристик областей дефектов и нормальных областей, а также завершение локализации дефектов и их визуального представления.

II. Процесс обнаружения и обработка данных

1. Сбор данных: Сканирование всей поверхности кожи в режиме push-broom с одновременным сбором полнодиапазонных спектральных данных и колориметрических параметров, таких как L, a, b, X, Y, Z, для каждого пикселя. Кривые отражения генерируются в реальном времени, формируя интегрированный набор данных "пространство + спектр".

2. Предварительная обработка и анализ данных: Выполнение калибровки и шумоподавления необработанных данных с акцентом на сравнение морфологии кривых отражения между областями дефектов и нормальными областями, количественную оценку различий в колориметрических параметрах, извлечение оптических признаков, которые могут быть использованы для различения дефектов, и создание стабильной основы для идентификации.

III. Эффекты применения и измеренная производительность

1. Четкие различия в спектральных признаках: В диапазоне 400–1000 нм кривые отражения области протечек клея и нормальной области демонстрируют количественно определяемые различия в форме волны по пиковым значениям, наклонам и положениям характеристических длин волн, что обеспечивает объективную основу для определения дефектов.

2. Хорошее различение колориметрических параметров: На примере стандартных условий наблюдения D65/10° наблюдаются значительные различия в значениях L, a, b и других параметрах между областью протечек клея и нормальной областью, что позволяет быстро различать дефекты с помощью числовых порогов.

3. Точная и отслеживаемая локализация дефектов: Объединяя пространственные изображения со спектральными признаками, можно точно определить диапазон распределения и границы дефектов. Выводятся результаты визуального обнаружения и количественные данные, что делает процесс обнаружения воспроизводимым, а результаты — отслеживаемыми, что способствует контролю качества и оптимизации процессов.