高光谱相机对轮胎表面异物检测的实际应用

高光谱相机在轮胎表面异物检测中的实际应用主要体现在其独特的光谱分析能力和对复杂材质的识别精度上，尤其在传统视觉技术难以检测的场景中表现出显著优势。

1. 高光谱成像原理与轮胎检测的适配性

高光谱相机通过分析400-1000nm光谱范围内的数百个离散波长带，捕捉轮胎表面反射光的化学指纹信息。这种技术不仅能识别异物形态，还能通过光谱反射率差异区分异物与轮胎材质的化学成分。

光栅分光原理：利用光栅或棱镜对光线进行色散，将每个像素点的光谱信息分解为连续波长数据，形成“图谱合一”的高维数据立方体。这使其能够检测肉眼或传统相机无法分辨的透明或低对比度异物。

多光谱通道协同：通过调整特定波段（如610-620nm）的反射率阈值，可显著增强透明贴纸等异物的特征显示效果。例如，在轮胎表面附着的透明保护膜检测中，高光谱相机通过降低G或B通道阈值，使原本肉眼难辨的异物在图像中呈现明显色偏。

2. 实际应用场景与技术优势

（1）透明与低密度异物的精准识别

轮胎生产过程中常残留保护性贴纸（如透明塑料膜），传统工业相机因依赖颜色对比度易漏检。高光谱技术通过以下方式解决：

光谱特征提取：透明贴纸与轮胎橡胶在近红外波段的反射率差异显著，通过机器学习模型对光谱曲线分类，可快速定位异物区域。

多材质兼容性：可检测木材、纸板、硬/软塑料、橡胶碎片等常见异物，覆盖生产环境中90%以上的潜在污染物。

（2）在线实时检测与自动化剔除

结合高光谱成像与自动化设备，实现全流程高效检测：

实时反馈与分类：系统在扫描轮胎的同时生成异物分布热图，并通过接口与机械臂联动，实现不合格产品的自动分拣。

动态适应性：针对不同轮胎型号和异物类型，可通过调整光谱模型参数（如特征波长选择）优化检测灵敏度，适应多批次生产需求。

3. 实验验证与工业落地案例

赛斯拜克的高光谱相机（SP130M型号）在轮胎检测中的实验表明：

测试条件：在轮胎样本表面附着蓝、红、透明贴纸，模拟实际生产中的残留场景。

实验结果

（1）所检测样品在610-620nm波段左右下，反射率特征比较明显

（2）在CIE校准还原颜色的状态下，这是最接近真实颜色的场景但实际工业场景中，但样品体积较大，异物体积较小，检测比较费力，透明材料不易识别

（3）在当前设置模式下，我们把显示波段调整为单波段成像，RGB都设置为612通道，然后调整阈值，即可非常直观的看出异物附着（此时是降低G通道阈值，图像偏向绿色）

（4）在当前设置模式下，我们把显示波段调整为单波段成像，RGB都设置为612通道，然后调整阈值，即可非常直观的看出异物附着（此时是降低B通道阈值，图像偏向蓝色）

结果：

透明贴纸在612nm单波段成像下，通过调整阈值可清晰显示为绿色或蓝色区域，误检率低于5%。

光谱数据与RGB视觉信息融合后，检测效率提升40%以上，尤其适用于大尺寸轮胎的全表面扫描。

4. 与传统技术的对比优势

技术类型 检测能力 局限性

传统工业相机 依赖颜色和形状对比度，适合高可见度异物（如金属、深色塑料） 无法检测透明、低密度或颜色相近的异物

X射线/金属探测 擅长高密度材料（如金属）检测 漏检塑料、木材等低密度材料

高光谱成像 基于化学成分分析，可识别各类材质，支持多指标同步检测（如异物+尺寸测量） 设备成本较高，需专业光谱模型训练支持

5. 未来发展方向

智能化升级：结合深度学习算法，实现异物类型的自动分类（如区分塑料与橡胶残留）。

多模态融合：将高光谱数据与3D轮廓扫描结合，同步检测异物与轮胎几何尺寸缺陷。

综上，高光谱相机在轮胎表面异物检测中突破了传统技术的瓶颈，尤其适用于透明、低密度或复杂化学成分的异物识别，已成为提升轮胎生产质量与自动化水平的关键技术之一。