Hyperspectrale cameratechnologieën voor materiaalclassificatie

Hyperspectrale beeldvorming kan worden gebruikt als een snelle en contactloze techniek voor kwaliteitsinspectie of conditiebeoordeling van de oppervlakte van materialen en producten. Het toepassingsdomein van hyperspectrale beeldvorming is zeer breed. Voorbeelden van mogelijke toepassingen zijn het autonoom detecteren van corrosie en het bepalen van de toestand van coatings.

De hyperspectrale beeldtechnologie is gebaseerd op het feit dat de reflectie van een materiaal in elektromagnetische straling een functie is van de golflengte en chemisch-mineralogische eigenschappen van dat materiaal. Hyperspectrale beeldvorming heeft toepassingen in veel verschillende gebieden, van mineralogie, maritieme studies en bosbouw tot landbouw, voedingsindustrie en geneeskunde. Corrosie- en coatingproblemen kunnen ook met HSI-technologie worden onderzocht.

Universiteit Antwerpen voerde in samenwerking met Engie Laborelec een haalbaarheidsstudie uit op enkele testmonsters, waaronder een onderdeel van de verbrandingskamer van een gasturbine. Het stuk was gecoat met twee verschillende lagen, een MCrAIY-coating en een TBC-laag (thermal barrier coating) , maar er trad delaminatie op, waarbij het basismetaal bloot kwam te liggen. Omdat zowel de TBC-coating als het basismetaal een bruine kleur hebben, zijn ze visueel moeilijk te onderscheiden.

Het stuk werd gescand met twee verschillende camera's: een zichtbare nabij-infrarode fotonenfocuscamera (NIR-bereik: 665 nm tot 975 nm) en een hyperspectrale camera in het korte-golf infraroodbereik (SWIR-bereik: 900 nm tot 1.700 nm). Hoewel de ruimtelijke resolutie van de fotonfocus NIR-camera hoger is, lijkt het spectrale gedrag van materialen in het zichtbare bereik sterk op elkaar en kunnen de materialen daarom niet van elkaar worden onderscheiden. De SWIR-camera heeft een veel hogere spectrale resolutie (224 continue banden) en het spectrale gedrag van elk materiaal wordt duidelijker, wat een nauwkeurigere materiaalkarakterisering mogelijk maakt.

Monster van delaminatie, aangebracht door Engie Laborelec, gescand en geanalyseerd door UA: het spectrale gedrag van drie materiaalklassen lijkt gelijkaardig in het zichtbare bereik, terwijl de drie spectra in het SWIR-bereik onderscheidend gedrag weergeven, wat leidt tot een betere ordekaart ('classification map')

Interesse om meer te weten te komen over innovatieve cameratechnieken voor efficiënte beoordeling van coatings, corrosie en materiaaloppervlakken? Op 8 september kunt u een webinar over dit onderwerp volgen. Lees meer over dit event hier!