Fraunhofer-Kamera revolutioniert Qualitätskontrolle mit KI

Eine neue, KI-gesteuerte Hyperspektralkamera des Fraunhofer IPMS analysiert Materialien in Echtzeit – und könnte Sicherheitsstandards von der Lebensmittelbranche bis zum Recycling grundlegend verändern.

Dresden. Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) hat einen Durchbruch in der Qualitätskontrolle verkündet. Der Clou: eine ultrakompakte Hyperspektralkamera, die künstliche Intelligenz nutzt, um in Sekundenbruchteilen chemische Eigenschaften zu erkennen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. Das System soll komplexe Materialanalysen in Echtzeit ermöglichen und so Sicherheit und Effizienz in zahlreichen Branchen steigern.

Intelligente Kamera spart Energie und Zeit

Der technologische Sprung liegt in einer klugen Zweistufen-Strategie. Herkömmliche Hyperspektralverfahren erfassen riesige Datenmengen des gesamten Bildes – ein rechenintensiver und langsamer Prozess. Die Neuentwicklung aus Dresden geht anders vor.

Zuerst nimmt eine konventionelle 2D-Kamera ein hochauflösendes Bild des Objekts auf. Eine integrierte KI analysiert dieses Bild sofort und identifiziert automatisch relevante Bereiche. Nur an diesen vorselektierten Punkten führt dann der Spektrometer die detaillierte chemische Analyse durch. „Diese zielgerichtete Methode reduziert die zu verarbeitende Datenmenge drastisch“, erklärt Projektleiter Heinrich Engelke vom Fraunhofer IPMS. Der Effekt: geringerer Energieverbrauch, kürzere Rechenzeiten und schnellere Entscheidungen in dynamischen Produktionsumgebungen.

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Von der Lebensmittelkontrolle bis zur Fälschungsbekämpfung

Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig und betreffen direkt die Verbrauchersicherheit. In der Lebensmittelverarbeitung kann das System Druckstellen, Verfärbungen oder Verunreinigungen sofort erkennen und automatisch aussortieren. Das verspricht weniger Rückrufe und höhere Produktqualität.

Für die Recycling-Industrie bietet die Technologie eine präzise Lösung, um Textilien und Kunststoffe anhand ihrer chemischen Signatur zu trennen. Das ist ein entscheidender Schritt für reine Recyclingströme und eine funktionierende Kreislaufwirtschaft. Zudem stärkt die Kamera die Fälschungsbekämpfung, indem sie originale von gefälschten Materialien unterscheidet. Sogar in der Landwirtschaft ist ein Einsatz denkbar, etwa zur Bewertung des Pflanzenzustands.

Forschungskonsortium treibt Sensor-Revolution voran

Die Entwicklung entstand im Forschungsprojekt „OASYS“ (Optoelektronische Sensoren für anwendungsorientierte Systeme), das noch bis August 2028 läuft. Koordiniert wird es von der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg. Weitere Schlüsselpartner sind das Ferdinand-Braun-Institut und das IHP – Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik.

Die Integration von KI in die hyperspektrale Bildgebung ist Teil eines größeren Trends zur Automatisierung industrieller Prozesse. Bisherige Qualitätskontrollen sind oft manuell oder mit einfacher Maschinensicht – beides anfällig für Fehler. Die neue Technologie analysiert dagegen den einzigartigen spektralen Fingerabdruck von Materialien. So erkennt sie auch unsichtbare Verunreinigungen wie Knochensplitter im Hackfleisch oder Mikroplastik.

Grundstein für die nächste Sensorgeneration

Die im OASYS-Projekt entwickelten Komponenten sollen den Grundstein für eine neue Generation von Sensorsystemen legen. Ihre Kompaktheit und Energieeffizienz ermöglicht künftig die direkte Integration in Produktionslinien, Sortieranlagen oder mobile Feldgeräte.

Mit der Weiterentwicklung der KI-Algorithmen werden Genauigkeit und Erkennungsspektrum voraussichtlich noch zunehmen. Die Fähigkeit, komplexe Analysen im laufenden Betrieb durchzuführen, macht die Technologie zu einem potenziellen Eckpfeiler von Industrie 4.0. Die Arbeit des Fraunhofer IPMS setzt damit nicht nur neue Maßstäbe für Effizienz und Nachhaltigkeit, sondern könnte auch die Verbrauchersicherheit in einer komplexen Welt auf ein neues Niveau heben.

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