高光譜成像技術應用于廢舊紡織品識別與回收

中國是紡織品生產和出口的大國，具備完整的產業鏈，最高的加工配套水平，但是在中國紡織業迅速發展的同時，其所帶來的環境污染問題也是客觀存在，目前紡織業的環境污染主要來自于其生產過程中的污水、廢氣和噪聲。近年來，為解決紡織業所造成的環境污染問題，我國國務院會同國家發展改革委以及商務部、科技部等多部門出臺了多項政策促進再生資源回收利用行業發展，如2021年2月，國務院發布的《關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》提出：加強再生資源回收利用；鼓勵地方建立再生資源區域交易中心；加強廢舊服裝等再生資源的回收利用；提升資源產出率和回收利用率。在未來，廢舊紡織品行業將得到更大的支持與發展。

據統計，每使用1千克廢舊紡織物，就可以降低3.6千克的二氧化碳排放量，節約水6000升，減少使用0.3千克的化肥和0.2千克的農藥，以廢舊衣物綜合利用率達到60%來計算，可節約耕地面積約占全國棉花耕地面積的46％。廢舊紡織品如果是棉、毛、麻等天然纖維制成的服裝，回收后再加工，可以制成復合材料、保溫材料和填充材料。化纖服裝回收后經過再加工，可作為再生纖維利用，制成產業用紡織品，如濾網、防水材料、復合材料、包裝材料，用于建筑、環保、農業、交通等領域。

隨著制造產業的突飛猛進，我國乃至全球產生的廢舊衣物量也逐年增多。回收產業對更加創新性的體系需求逐漸增大。并且，在統貨、分類、分揀、二次銷售等環節中，經濟效益都很高，尤其分揀環節是利潤最大的一部分，隨著人們環保意識的增強，加上國家逐步宣傳，舊衣回收理念會深入人心，這也為舊衣回收工作增添了便利和舊衣來源，但是，我國目前主要是采用人工分揀廢舊紡織物，存在分揀效率低下、準確率不高等問題，嚴重制約了我國廢舊紡織回收再生產業的發展，目前，我國年產廢舊紡織品超過2000萬噸，綜合利用率不足10%，大部分沒有得到合理的回收利用，被焚燒和填埋。所以市場急需完整完善的廢舊服裝高效自動化分類回收系統。

基于Specim高光譜成像技術的解決方案

我們知道不同材料的紡織品在化學和分子結構上有所不同，也就導致不同紡織物對不同波長的電磁波的吸收、反射和透射方式不同，這些特征可用于利用高光譜成像系統對紡織品基于反射光有各自光譜特征進行分析，能夠清楚識別不同紡織的化學成分，從而實現對紡織物進行自動分類。工作人員使用Specim近紅外高光譜成像系統對不同材質紡織物進行的實驗分析如下圖：

高光譜近紅外成像分析系統結合合適的分類算法可以對不同材質、不同顏色的紡織物以及對天然、動物和合成纖維分類識別。

易科泰SpectraScan^©高光譜成像分析系統

SpectraScan^©高光譜成像分析系統，基于易科泰自主研發光譜成像掃描平臺及Specim高光譜成像傳感器及自動在線分選單元，可為紡織品、塑料、廢紙等固廢物分類回收提供可行的解決方案。

技術特點：

ü 嵌入式主控系統，全中文操作系統，觸控屏+PC端GUI軟件雙重控制，可無線控制

ü XYZ三軸全自動運行，精準定位掃描成像分析，運行精度優于1mm

ü 支持組合命令，可自定義Protocols，實現系統自動運行

ü 傳感器選配：400-1000nm、900-1700nm、1000-2500nm波段推掃式高光譜成像可選

ü 可選配SpecimONE高光譜成像在線分選系統

應用案例：垃圾分類、變廢為寶

 “垃圾是放錯了位置的資源"，對垃圾進行正確分類以及回收利用才可以使其變廢為寶實現再生資源的最大效益化。SpectraScan^©高光譜成像分析系統具備強大的識別和分辨功能， 基于對不同“垃圾"反射光有各自光譜特征進行分析，可實現“垃圾"的精準識別與分類。下圖為易科泰光譜成像實驗室利用SpectraScan^©系統完成的對混有塑料、木頭、紙、橡膠、織物、皮革等不同垃圾的識別。

參考資料：

[1].趙國樑.我國廢舊紡織品綜合再利用技術現狀及展望[J].北京服裝學院學報(自然科學版),2019 39(01):98-104.

[2]. Hyperspectral imaging reducing textile waste.