La visión Hyperespectral (HSI, “Hyper Spectral Imaging” por sus siglas en inglés) es una tecnología de vanguardia que permite la captura de imágenes en múltiples longitudes de onda. Las imágenes Hyperespectrales son una tecnología poderosa que combina la espectroscopia con la capacidad de obtener imágenes. Permite recopilar información detallada sobre la superficie, la composición o ciertas características de objetos de una manera que es imposible con los sistemas de imágenes convencionales. Al tratarse de una tecnología no invasiva y no destructiva para identificar o cuantificar un material, las imágenes hyperespectrales se han vuelto cada vez más populares en diversas industrias y aplicaciones de investigación.
¿Qué son las imágenes hyperespectrales?
Las imágenes hyperespectrales son una técnica que recopila y procesa información a través del espectro electromagnético para obtener el espectro de cada píxel en una imagen. Esto permite la identificación de objetos y materiales mediante el análisis de sus firmas espectrales únicas. Las aplicaciones de las imágenes hyperespectrales incluyen la calidad y seguridad de los alimentos, la clasificación y el reciclaje de residuos, y el control y seguimiento en la producción farmacéutica, por ejemplo.
El espectro electromagnético describe todos los tipos de luz, desde ondas de radio muy largas, pasando por microondas, radiación infrarroja, luz visible, rayos ultravioleta y rayos X, hasta rayos gamma muy cortos, la mayoría de los cuales el ojo humano no puede ver.
Mientras que una cámara RGB convencional utiliza tres bandas de luz visible (roja, verde y azul) para crear imágenes, las imágenes hyperespectrales permiten examinar cómo los objetos interactúan con muchas más bandas. Las imágenes espectrales son imágenes que utilizan múltiples bandas en todo el espectro electromagnético.
El sensor de una cámara Hyperespectral captura una determinada luz proyectada sobre un objeto, y la separa en sus longitudes de onda o bandas espectrales. Proporciona una imagen compuesta de una escena y al mismo tiempo capta la información espectral de cada pixel de la imagen. El estudio de la interacción luz-materia se llama espectroscopia o detección espectral.
En definitiva, una cámara Hyperespectral mide miles de espectros para crear un enorme cubo de datos hyperespectrales que aglutina información relacionada con la posición, la longitud de onda y el tiempo. En el contexto de la visión Hyperespectral, un Hypercube Hyperespectral es una representación tridimensional que organiza los datos capturados por una cámara Hyperespectral. El término Hypercube se refiere a la forma en la que se almacenan los datos que incluyen tanto la información espacial como la información espectral.
COMPONENTES DE UN HYPERCUBE HYPERSPECTRAL:
¿Qué se puede identificar mediante imágenes hyperespectrales?
Las imágenes hyperespectrales en el rango del visible puede ayudarnos a diferenciar multitud de colores con una precisión antes nunca vista y determinar pequeñas variaciones en el color de una superficie que, con otros métodos o dispositivos clásicos, como las cámaras convencionales serían imperceptibles.
En el rango del infrarrojo más cercano (NIR) nos permite apreciar defectos imperceptibles al ojo humano, o incluso llegar a percibir la interacción de la luz con ciertas moléculas como por ejemplo la clorofila, molécula que contienen las plantas y los vegetales, lo que puede permitirnos diferenciarlos de otro tipo de elementos en la agricultura o la alimentación.
Las imágenes hyperespectrales en el rango del infrarrojo de onda corta (SWIR), permiten identificar las interacciones de la luz con ciertos enlaces moleculares formados por Hidrógeno y Carbono. Ya que la luz infrarroja excita los enlaces moleculares o uniones de electrones que contienen estos elementos y el sensor Hyperespectral detecta estas absorciones de energía. Se puede diferenciar la composición química de muchos elementos, entre ellos la composición de los diferentes tipos de plásticos utilizados en la industria, o incluso diferenciar líquidos translúcidos que a simple vista parecen iguales, pero en composición no lo son, como por ejemplo el agua y el alcohol.
¿Cómo aplicamos en LYRA TECHS la visión HYPERESPECTRAL?
La visión hiperespectral capta cientos de bandas de luz en una imagen, registrando información detallada de las características de cada material. En LYRA TECHS donde somos especialistas en la búsqueda de soluciones y en la implantación de sistemas para la clasificación de materiales por visión artificial, aplicamos las tecnologías de visión Hyperespectral desde el rango del Visible hasta el rango del SWIR o Infrarrojo de onda corta.
Con nuestros desarrollos específicos para la industria del reciclaje y la recuperación de materias primas, los datos hyperespectrales son utilizados para identificar los colores, los defectos o la composición de los materiales. Esta información proveniente de los hypercubos, que la procesamos mediante potentes algoritmos avanzados de inteligencia artificial para modelar y así reconocer patrones específicos de huellas espectrales y poder así identificar de esta forma cada tipo de material con precisión.
Integrando esta tecnología en nuestros equipos de inspección, podemos analizar características únicas y reconocer objetos, por su composición, coloración, forma o tamaño, con una gran precisión. Combinando la visión Hyperespectral con nuestros sistemas avanzados de separación por aire comprimido somos capaces de clasificar partículas en diferentes categorías. Esto se traduce en una capacidad sin precedentes para automatizar y optimizar los procesos de clasificación y separación en las plantas de reciclaje.
Aplicaciones de la Visión Hyperespectral en el Reciclaje
En el reciclaje, la visión Hyperespectral es fundamental para la separación de materiales, especialmente en el reciclaje de plásticos y textiles, donde cada tipo de material tiene una composición molecular única.
Con el poder de esta tecnología, en LYRA TECHS desarrollamos equipos capaces de separar mezclas según su tipología polimérica, mejorando la eficiencia del proceso de reciclado de poliolefinas y asegurando la pureza de los materiales reciclados. Además, en algunos casos se pueden hasta identificar plásticos con ciertos aditivos o contaminantes que imposibilitan la reciclabilidad de las mezclas. Eliminamos estas partículas con impurezas hacemos viable su reciclaje, optimizando el ciclo de recuperación de residuos y evitando el desperdicio de materiales no reutilizables.
En el reciclaje textil, la visión Hyperespectral nos permite la identificación y clasificación de fibras naturales frente las sintéticas, incluso determinar proporciones en prendas con mezcla de componentes, permitiendo su reciclabilidad y ayudando a reducir los residuos textiles, promoviendo de esta forma la economía circular en un sector donde se recicla una mínima cantidad de los desechos. Hemos logrado diferenciar prendas textiles con diferentes combinaciones de materiales como: 100% algodón, 100% poliéster, 50%/50% algodón-poliéster y 75%/25% poliéster-algodón. Un desarrollo sin precedentes a nivel global y que permitirá la identificación de estos materiales para posteriormente aplicar un proceso de reutilización del material con altos estándares de calidad.
Beneficios y Futuro de la Visión Hyperespectral
La visión Hyperespectral tiene el potencial de mejorar los procesos industriales a través de:
Eficiencia en la Clasificación de Materiales: Su precisión permite una clasificación más precisa, eficiente y rápida, mejorando la calidad de las mezclas y reduciendo costos, al eliminar otros procesos tradicionales y poco rentables.
Reducción de Residuos: Al separar los materiales con exactitud, se disminuyen los desperdicios y se incrementa la cantidad de materiales que pueden ser reintroducidos en el ciclo productivo.
Reducción de compra de materia prima virgen: Al poder reutilizar materiales y poder reciclar mezclas procedentes de sectores postindustriales o postconsumo urbano, se reduce la compra de materias primas vírgenes para producir productos de consumo o de un único uso.
Promoción de la Economía Circular: Su uso en reciclaje impulsa el desarrollo de una economía circular, facilitando la reutilización de materiales y reduciendo el impacto ambiental en el planeta al reutilizar desechos.
Con la combinación de esta tecnología y nuestra maquinaria de selección, buscamos ofrecer a nuestros clientes una herramienta avanzada para llevar el reciclaje y el control de calidad a otro nivel, optimizando cada proceso y promoviendo una industria más eficiente en cuanto a la selección y recuperación de materiales y facilitando en gran medida la reintroducción de estos materiales de nuevo en las cadenas de producción, reduciendo de esta forma la compra de materias primas. Si estás interesado en conocer más sobre esta tecnología, no dudes en ponerte en contacto con nosotros para obtener más información. https://www.lyratechs.com/contacto/
Daniel Ivorra
Director de Innovación y CEO en Lyra Techs Solutions
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