Hyperspektrale Bildgebung für die industrielle Inspektion

Die hyper­spek­tra­le Bild­ge­bung kom­bi­niert räum­li­che Bild­in­for­ma­tio­nen mit spek­tra­len Mess­da­ten. Anstatt nur Far­be oder Hel­lig­keit auf­zu­zeich­nen, erfas­sen hyper­spek­tra­le Sys­te­me spek­tra­le Infor­ma­tio­nen für jedes Bildpixel. 

Dies ermög­licht indus­tri­el­le Inspek­ti­ons­auf­ga­ben, bei denen visu­ell ähn­li­che Mate­ria­li­en anhand ihrer che­mi­schen oder phy­si­ka­li­schen spek­tra­len Eigen­schaf­ten unter­schie­den wer­den müssen.

Jenseits der konventionellen maschinellen Bildverarbeitung

Her­kömm­li­che RGB-Kame­ras bewer­ten visu­el­le Eigen­schaf­ten wie Far­be, Grö­ße, Form und Oberflächenbeschaffenheit.

Die hyper­spek­tra­le Bild­ge­bung erwei­tert die­sen Ansatz durch das Hin­zu­fü­gen spek­tra­ler Infor­ma­tio­nen. Mate­ria­li­en, die für das mensch­li­che Auge oder eine Stan­dard­ka­me­ra iden­tisch aus­se­hen, kön­nen ein unter­schied­li­ches spek­tra­les Ver­hal­ten aufweisen. 

Chemisches Imaging

Bei der hyper­spek­tra­len Bild­ge­bung ent­hält jedes Pixel spek­tra­le Daten. Dies ermög­licht es dem Sys­tem, räum­lich auf­ge­lös­te che­mi­sche oder Mate­ri­al­kar­ten zu erstellen. 

Das Ergeb­nis ist nicht nur ein Bild des Objekts, son­dern ein Inspek­ti­ons­er­geb­nis, das auf spek­tra­len Unter­schie­den über die Objekt­ober­flä­che basiert.

Typische industrielle Anwendungsfälle

  • Kunst­stoff­sor­tie­rung und -recycling
  • Erken­nung von Fremdmaterialien
  • Inspek­ti­on von Beschich­tun­gen und Schichten
  • Über­wa­chung der Materialverteilung
  • Inline-Qua­li­täts­kon­trol­le
  • Klas­si­fi­zie­rung visu­ell ähn­li­cher Materialien

Von der Modellentwicklung bis zum HSI-Einsatz

Hyper­spek­tra­le Sys­te­me erfor­dern mehr als nur Kame­ra­hard­ware. Ein zuver­läs­si­ger Ein­satz hängt von geeig­ne­ter Beleuch­tung, reprä­sen­ta­ti­ven Daten­sät­zen, che­mo­me­tri­schen Model­len und Echt­zeit­ver­ar­bei­tung ab. 

Trag­ba­re Spek­tro­sko­pie und die Ent­wick­lung klei­ne­rer Model­le kön­nen vor dem voll­stän­di­gen HSI-Ein­satz genutzt wer­den, um tech­ni­sche Risi­ken zu reduzieren.

Systemanforderungen

  • Geeig­ne­te hyper­spek­tra­le Kame­ra und Wellenlängenbereich
  • Sta­bi­les Beleuchtungskonzept
  • Defi­nier­te Pro­ben­prä­sen­ta­ti­on oder Förderbandkonfiguration
  • Vali­dier­tes che­mo­me­tri­sches Modell
  • Soft­ware zur Echtzeitverarbeitung
  • Indus­tri­el­le Schnitt­stel­le für Inspek­ti­ons- oder Sortierentscheidungen

Wann hyperspektrale Bildgebung geeignet ist

Hyper­spek­tra­le Bild­ge­bung ist geeig­net, wenn Punkt­mes­sun­gen nicht aus­rei­chen und die Anwen­dung räum­lich auf­ge­lös­te Mate­ri­al­in­for­ma­tio­nen erfordert.

Dies ist beson­ders rele­vant, wenn die Mate­ri­al­ver­tei­lung, Ober­flä­chen­va­ria­tio­nen, Ver­un­rei­ni­gun­gen oder Sor­tier­ent­schei­dun­gen auf Objekt­ebe­ne über eine Flä­che und nicht an einem ein­zel­nen Mess­punkt bewer­tet wer­den müssen.

Rolle in industriellen Spektralsystemen

Hyper­spek­tra­le Bild­ge­bung ist eine Ein­satz­op­ti­on inner­halb einer brei­te­ren Archi­tek­tur indus­tri­el­ler Spektralsysteme.

Sie soll­te gewählt wer­den, wenn die Anwen­dung sowohl spek­tra­le Dis­kri­mi­nie­rung als auch räum­li­che Auf­lö­sung erfordert.