紡織業(yè)造成的污染是世界人類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，很大一部分使用過的和新的紡織品——目前估計每年大約有1600萬噸——最終被扔進了垃圾填埋場，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越多地進入土壤和水中，通過食物鏈危及整個動物物種和人類的生存。越來越頻繁替換新衣服的趨勢是造成這種負面發(fā)展的部分原因。時裝業(yè)的公司每年都推出越來越多的時裝系列。過去，市場上只有一個新的夏冬系列，現(xiàn)在每年推出多達25個新品也不再是奇怪的事。

為了減少這些發(fā)展對環(huán)境的嚴重后果，有必要大幅度提高紡織品回收的速度。這以當前手工方法無法實現(xiàn),因為員工不能在所需的速度和耐力下區(qū)分不同的物質(zhì),此外,不同類型的紡織品有特殊知識要求: 完全基于外觀來可靠識別和分離不同類型的纖維和混紡織物幾乎是不可能的。更糟糕的是，這些工作場所通常非常不衛(wèi)生，甚至有潛在的危險，因為要分類的紡織品可能含有毒素。因此，從長遠來看，人工分揀紡織品是極其昂貴的。

歐盟反對紡織廢料的新準則

歐盟(European Union)在2018年通過了打擊紡織品廢物的新準則，并為其成員國設(shè)定了一個最后期限:到2025年，它們應該完全回收所有紡織品。根據(jù)目前的技術(shù)水平，這個雄心勃勃的目標只能通過幾種方法來實現(xiàn)。Esko Herrala知道，高光譜成像就是其中一種技術(shù)。多年來，芬蘭公司Specim的聯(lián)合創(chuàng)始人和高級應用專家一直在處理如何經(jīng)濟和安全地分離和回收不同材料的問題。他在“Committee for the Future”（ 未來委員會）為芬蘭議會編寫的一份報告中就這一主題作出了貢獻。本報告的目的是了解芬蘭如何從視覺產(chǎn)業(yè)中獲益，以及該技術(shù)可以應用于哪些領(lǐng)域。

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

高光譜近紅外系統(tǒng)作為解決方案

從2019年底開始，Specim深入開展工作，尋找合適的合作伙伴。對于近紅外高光譜相機的制造商來說，這項技術(shù)顯然可以作為紡織品分類的一種可能解決方案。“首先，你必須知道不同的紡織品有各自的光譜特征，可以用來對織物進行分類。織物要么由天然纖維(如棉花)，要么由動物纖維(如羊毛)，要么由合成纖維(如聚酯)制成。混紡面料通常也由不同類型的纖維制成，”Herrala解釋道。“不同的材料在化學和分子結(jié)構(gòu)上有所不同。因此，這些物質(zhì)對不同波長的電磁波的反應不同，它們吸收、反射或讓電磁波通過的方式也不同。”

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?不同的紡織品有各自的光譜特征，可以用來對織物進行分類

這些特性可以用高光譜成像系統(tǒng)對紡織品進行基于反射光的光譜分析。具有近紅外波段(NIR)波長的特殊照相機與光譜儀相結(jié)合，可以清楚地識別被檢測材料的化學成分，從而形成紡織品自動分類的基礎(chǔ)。

“高光譜近紅外圖像處理系統(tǒng)與合適的分類算法相結(jié)合，可以區(qū)分不同面料和顏色的物質(zhì)，以及天然、動物和合成纖維的識別，”Herrala解釋說。“這項技術(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。”

高光譜技術(shù)可以區(qū)分合成纖維、植物纖維和動物纖維
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特定要求
Herrala回憶說，為紡織品分類提供可靠解決方案的開發(fā)，給specm提出了特定的要求:“在分類塑料時，黑色材料會大量吸收光線，這使得區(qū)分不同類型的黑色塑料變得更加困難。黑色面料也會出現(xiàn)這個問題。我們可以通過使用其他波長在中紅外范圍內(nèi)的相機(MWIR、中波紅外)來解決這個問題，但由于此類相機的成本較高，需要根據(jù)個別使用情況檢查所需的成本效益。”

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

Herrala表示，對所謂的多層紡織品進行分類仍未解決，目前這項技術(shù)已達到極限。

解決方案: SPECIM FX17

憑借基于InGaAs的光譜相機FX17, Specim為紡織品分類傳感器提供了完美的解決方案。這款相機的工作波長范圍從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。

由于一個特殊的技術(shù)特性,FX17相機也是非常靈活的關(guān)于記錄速度:它提供了用戶選擇的選擇和評估從224波長通道數(shù)和只使用那些手頭特別有意義的應用程序由于材料測試對象的屬性。使用的波長的數(shù)量對解決的速度有直接的影響:使用的波長越少，評價越快。這個特性被稱為多感興趣區(qū)域(MROI)，這意味著FX17在使用所有224個波段時可以達到每秒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個波段的情況下，記錄速度可以達到每秒15,000條線。

FX17的另一個特點是通過調(diào)整相機配置，根據(jù)其空間分類和不同的分辨率，增加了不同類型織物檢測的可靠性，從而使測量結(jié)果在相機中統(tǒng)計平均，Herrala解釋道: “特別是在紡織品檢測方面，經(jīng)常會出現(xiàn)反射或陰影的問題，這可能是由紡織品在運輸和傳送帶上區(qū)分時的紐扣、鉚釘或污垢造成的。如果不使用單個測量值的結(jié)果進行分類，而是使用所檢查區(qū)域的統(tǒng)計平均值，則更有可能得到正確的結(jié)果。FX17提供了這種可能性。”

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

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審核編輯：符乾江