紡織業(yè)造成的污染是世界人類(lèi)日益遭受的染的重要組成部分。原因是多方面的。一方面，織物和服裝的生產(chǎn)需要大量的資源，特別是棉花的生產(chǎn)需要大量的水。一方面，很大一部分使用過(guò)的和新的紡織品——目前估計(jì)每年大約有1600萬(wàn)噸——最終被扔進(jìn)了垃圾填埋場(chǎng)，盡管至少部分材料是可以再利用的。此外，微塑料作為合成紡織纖維的殘留物越來(lái)越多地進(jìn)入土壤和水中，通過(guò)食物鏈危及整個(gè)動(dòng)物物種和人類(lèi)的生存。越來(lái)越頻繁替換新衣服的趨勢(shì)是造成這種負(fù)面發(fā)展的部分原因。時(shí)裝業(yè)的公司每年都推出越來(lái)越多的時(shí)裝系列。過(guò)去，市場(chǎng)上只有一個(gè)新的夏冬系列，現(xiàn)在每年推出多達(dá)25個(gè)新品也不再是奇怪的事。

為了減少這些發(fā)展對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重后果，有必要大幅度提高紡織品回收的速度。這以當(dāng)前手工方法無(wú)法實(shí)現(xiàn),因?yàn)閱T工不能在所需的速度和耐力下區(qū)分不同的物質(zhì),此外,不同類(lèi)型的紡織品有特殊知識(shí)要求: 完全基于外觀來(lái)可靠識(shí)別和分離不同類(lèi)型的纖維和混紡織物幾乎是不可能的。更糟糕的是，這些工作場(chǎng)所通常非常不衛(wèi)生，甚至有潛在的危險(xiǎn)，因?yàn)橐诸?lèi)的紡織品可能含有毒素。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，人工分揀紡織品是極其昂貴的。

歐盟反對(duì)紡織廢料的新準(zhǔn)則

歐盟(European Union)在2018年通過(guò)了打擊紡織品廢物的新準(zhǔn)則，并為其成員國(guó)設(shè)定了一個(gè)最后期限:到2025年，它們應(yīng)該完全回收所有紡織品。根據(jù)目前的技術(shù)水平，這個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)只能通過(guò)幾種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。Esko Herrala知道，高光譜成像就是其中一種技術(shù)。多年來(lái)，芬蘭公司Specim的聯(lián)合創(chuàng)始人和高級(jí)應(yīng)用專(zhuān)家一直在處理如何經(jīng)濟(jì)和安全地分離和回收不同材料的問(wèn)題。他在“Committee for the Future”（ 未來(lái)委員會(huì)）為芬蘭議會(huì)編寫(xiě)的一份報(bào)告中就這一主題作出了貢獻(xiàn)。本報(bào)告的目的是了解芬蘭如何從視覺(jué)產(chǎn)業(yè)中獲益，以及該技術(shù)可以應(yīng)用于哪些領(lǐng)域。

Herrala說(shuō):“我負(fù)責(zé)報(bào)告的循環(huán)經(jīng)濟(jì)部分，我演示了光電子系統(tǒng)在垃圾分類(lèi)領(lǐng)域的各種可能用途?！?2019年，在Helsinki Parliament（赫爾辛基議會(huì)）的報(bào)告結(jié)果中，芬蘭政府將紡織品分類(lèi)定義為優(yōu)先應(yīng)用領(lǐng)域，并設(shè)定了到2023年收集和回收全國(guó)所有紡織品廢物的目標(biāo)。“芬蘭已經(jīng)是塑料和建筑垃圾分類(lèi)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先國(guó)家之一，也希望利用紡織回收的巨大經(jīng)濟(jì)潛力，以創(chuàng)新的解決方案，”Specim的聯(lián)合創(chuàng)始人解釋說(shuō)。

高光譜近紅外系統(tǒng)作為解決方案

從2019年底開(kāi)始，Specim深入開(kāi)展工作，尋找合適的合作伙伴。對(duì)于近紅外高光譜相機(jī)的制造商來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)顯然可以作為紡織品分類(lèi)的一種可能解決方案?！笆紫龋惚仨氈啦煌募徔椘酚懈髯缘墓庾V特征，可以用來(lái)對(duì)織物進(jìn)行分類(lèi)?？椢镆从商烊焕w維(如棉花)，要么由動(dòng)物纖維(如羊毛)，要么由合成纖維(如聚酯)制成?；旒徝媪贤ǔＲ灿刹煌?lèi)型的纖維制成，”Herrala解釋道。“不同的材料在化學(xué)和分子結(jié)構(gòu)上有所不同。因此，這些物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波的反應(yīng)不同，它們吸收、反射或讓電磁波通過(guò)的方式也不同。”

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?不同的紡織品有各自的光譜特征，可以用來(lái)對(duì)織物進(jìn)行分類(lèi)

這些特性可以用高光譜成像系統(tǒng)對(duì)紡織品進(jìn)行基于反射光的光譜分析。具有近紅外波段(NIR)波長(zhǎng)的特殊照相機(jī)與光譜儀相結(jié)合，可以清楚地識(shí)別被檢測(cè)材料的化學(xué)成分，從而形成紡織品自動(dòng)分類(lèi)的基礎(chǔ)。

“高光譜近紅外圖像處理系統(tǒng)與合適的分類(lèi)算法相結(jié)合，可以區(qū)分不同面料和顏色的物質(zhì)，以及天然、動(dòng)物和合成纖維的識(shí)別，”Herrala解釋說(shuō)?！斑@項(xiàng)技術(shù)甚至可以提供混紡織物中合成纖維和天然纖維比例的定量信息?！?/p> ?

高光譜技術(shù)可以區(qū)分合成纖維、植物纖維和動(dòng)物纖維
?

特定要求
Herrala回憶說(shuō)，為紡織品分類(lèi)提供可靠解決方案的開(kāi)發(fā)，給specm提出了特定的要求:“在分類(lèi)塑料時(shí)，黑色材料會(huì)大量吸收光線，這使得區(qū)分不同類(lèi)型的黑色塑料變得更加困難。黑色面料也會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。我們可以通過(guò)使用其他波長(zhǎng)在中紅外范圍內(nèi)的相機(jī)(MWIR、中波紅外)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但由于此類(lèi)相機(jī)的成本較高，需要根據(jù)個(gè)別使用情況檢查所需的成本效益?！?/p>

另一個(gè)困難是區(qū)分不同的物質(zhì)時(shí)，他們是潮濕的或濕的。“我們使用了干和濕材料來(lái)測(cè)試系統(tǒng)，然后用干和濕紡織品測(cè)試分類(lèi)算法。這一方法得到了有用的結(jié)果，但我們?nèi)匀粌A向于對(duì)相對(duì)干燥的材料進(jìn)行分類(lèi)。”

Herrala表示，對(duì)所謂的多層紡織品進(jìn)行分類(lèi)仍未解決，目前這項(xiàng)技術(shù)已達(dá)到極限。

解決方案: SPECIM FX17

憑借基于InGaAs的光譜相機(jī)FX17, Specim為紡織品分類(lèi)傳感器提供了完美的解決方案。這款相機(jī)的工作波長(zhǎng)范圍從900到1700nm，除了一些合成黑色紡織品，如黑色聚酯或黑色尼龍，完全覆蓋了傳統(tǒng)織物的不同光譜特征。

由于一個(gè)特殊的技術(shù)特性,FX17相機(jī)也是非常靈活的關(guān)于記錄速度:它提供了用戶選擇的選擇和評(píng)估從224波長(zhǎng)通道數(shù)和只使用那些手頭特別有意義的應(yīng)用程序由于材料測(cè)試對(duì)象的屬性。使用的波長(zhǎng)的數(shù)量對(duì)解決的速度有直接的影響:使用的波長(zhǎng)越少，評(píng)價(jià)越快。這個(gè)特性被稱(chēng)為多感興趣區(qū)域(MROI)，這意味著FX17在使用所有224個(gè)波段時(shí)可以達(dá)到每秒670條線的記錄速度，然而，隨著波段的減少，甚至每秒數(shù)千條線都是可能的。在只有4個(gè)波段的情況下，記錄速度可以達(dá)到每秒15,000條線。

FX17的另一個(gè)特點(diǎn)是通過(guò)調(diào)整相機(jī)配置，根據(jù)其空間分類(lèi)和不同的分辨率，增加了不同類(lèi)型織物檢測(cè)的可靠性，從而使測(cè)量結(jié)果在相機(jī)中統(tǒng)計(jì)平均，Herrala解釋道: “特別是在紡織品檢測(cè)方面，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)反射或陰影的問(wèn)題，這可能是由紡織品在運(yùn)輸和傳送帶上區(qū)分時(shí)的紐扣、鉚釘或污垢造成的。如果不使用單個(gè)測(cè)量值的結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)，而是使用所檢查區(qū)域的統(tǒng)計(jì)平均值，則更有可能得到正確的結(jié)果。FX17提供了這種可能性?！?/p>

由于FX17相機(jī)的其他特點(diǎn),如1000:1的優(yōu)秀信噪比和高吞吐量,從而導(dǎo)致更少的光照射測(cè)試所需的區(qū)域,或更高的分類(lèi)速度,這個(gè)相機(jī)已經(jīng)被證明是一個(gè)優(yōu)秀的傳感器用于紡織排序。

上海昊量光電為Specim FX系列相機(jī)中國(guó)代理，可以為您提供個(gè)性化的咨詢和購(gòu)買(mǎi)服務(wù)。SPECIM FX有多種產(chǎn)品型號(hào)可選，我們的工程師可以為您挑選出最合適的型號(hào)，或者進(jìn)行個(gè)性化的產(chǎn)品定制。

審核編輯：符乾江