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光譜成像技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用快訊(SpectrAPP)—木材無損檢測
發(fā)布時間: 2021-02-01 點擊次數(shù): 1805次開展木材無損檢測是提高木材利用率、優(yōu)化木材資源的重要手段。高光譜成像技術(shù)作為一種先進的無損檢測技術(shù),能同時獲取目標(biāo)的光譜與圖像信息,可以同步反映木材及其制品的外部特征、表面缺陷、物理力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及解剖學(xué)性質(zhì)等,對于充分合理利用木材并推動木工企業(yè)自動化加速發(fā)展等方面具有重要意義。
一、高光譜成像技術(shù)用于幼齡材與成熟材的界定
由于木材中幼齡材與成熟材的結(jié)構(gòu)特性不同,二者的比例是決定木材的合理利用方式的重要指標(biāo)之一。來自西班牙的林業(yè)研究人員Antonio R.等使用Specim NIR高光譜成像對一歐洲赤松樣品的橫截面進行了900-1700nm高光譜成像掃描分析,并結(jié)合微X射線密度測定法(μXRD )進行驗證。
研究表明,高光譜成像可以高效的識別樹木橫截面上的幼齡材、成熟材及它們的轉(zhuǎn)變點。對壓縮木材的光譜數(shù)據(jù)做主成分分析(PCA)可以提供木材成分和分布位置信息,而偏小二乘法判別分析(PLS-DA)可以分別區(qū)分早材和晚材中的幼齡材和成熟材的轉(zhuǎn)變點。下圖1中藍(lán)色代表幼齡的早材,綠色代表成熟的早材,箭頭所指處為區(qū)分二者的轉(zhuǎn)變點,黃色部分為晚材。圖2中藍(lán)色代表幼齡的晚材,綠色代表成熟的晚材,箭頭所指處為兩者的轉(zhuǎn)變點,黃色部分為早材。
Ruano A , Zitek A , Hinterstoisser B , et al. NIR hyperspectral imaging (NIR-HI) and μXRD for determination of the transition between juvenile and mature wood of Pinus sylvestris L.[J]. Holzforschung, 2019(7):621-627.
二、高光譜成像技術(shù)用于分析不同干燥方式和熱改性工藝處理的木材
在木材的工業(yè)化處理中,不同的加工方式會改變木材的成分與結(jié)構(gòu)特性,進而影響其使用壽命,但加工過程中所帶來的改變卻由于內(nèi)部復(fù)雜的反應(yīng)很難量化。瑞典呂勒奧理工學(xué)院的研究人員Olena M.等使用Specim SWIR(900-2500nm)掃描了一批歐洲赤松樣品,并對它們進行了多源探索性分析。研究發(fā)現(xiàn),高光譜成像技術(shù)可以有效區(qū)分(1)ThermoD和WTT兩種不同熱改性工藝處理的樣品;(2)直鋸切面和刨面樣品;(3)熱改性處理和自然風(fēng)干、烘干樣品(自然風(fēng)干和烘干樣品之間無法區(qū)分)。同時作者還指出,若能將其與易于操作的軟件結(jié)合,將在木材加工行業(yè)有著有巨大的應(yīng)用潛力。
易科泰生態(tài)技術(shù)公司致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用,結(jié)合高光譜成像技術(shù)與RGB成像分析、科研級紅外熱成像技術(shù)、多光譜熒光成像技術(shù)等,為木材無損檢測提供光譜成像技術(shù)全面解決方案。
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