Hyperspectral Imaging auf dem Sprung in die industrielle Bildverarbeitung

Snapshot Spectral Imaging

Jahrelang fristete Hyperspectral Imaging (HSI) ein Schattendasein in der industriellen Bildverarbeitung. Zu teuer, zu umständlich und nicht industrietauglich, so lauteten die Vorurteile. Durch die Zusammenarbeit zweier Firmen konnten diese Hürden nun überwunden werden. Die Preise sind deutlich gesenkt, die Software in den Sensor integriert und die Technologie in einem industrietauglichen Gehäuse verpackt. Die vollflächigen Sensoren unterscheiden sich damit bei Ihrer Integration nicht länger von 2D-RGB-Sensoren.

 Die hyperspektralen Kameras der Firefleye, Butterfleye und Butterfleye X2 (v.o.n.u.) kamen bisher vorwiegend bei der Agrartechnik zum Einsatz. (Bilder: Cubert GmbH)

Die hyperspektralen Kameras der Firefleye, Butterfleye und Butterfleye X2 (v.o.n.u.) kamen bisher vorwiegend bei der Agrartechnik zum Einsatz. (Bilder: Cubert GmbH)

Anzeige

Hyperspektrale, bildgebende Sensorik verspricht die chemischen Unterschiede einer Probe ortsaufgelöst zu detektieren. Anders als bei gewöhnlicher RGB-Sensorik werden nicht nur reine Helligkeitsinformationen/Pixel detektiert, sondern ein vollständiges Spektrum/Pixel aufgenommen. Ist die Signatur verschiedener chemischer Komponenten der Probe bekannt und im Spektralbereich signifikant, können sogar absolute Konzentrationen der chemischen Substanzen in jedem Bildpunkt detektiert werden. Die Gründe, dass dieser Technologie der Durchbruch in der industriellen Bildverarbeitung noch bevorsteht, sind hauptsächlich bei der fehlenden Standardkonformität, der fehlenden Industrietauglichkeit und nicht zuletzt dem hohen Preis zu suchen. Alle diese Hürden sind nun überwunden. Spektrale Sensorik besitzt eine hohe Sensitivität auf Qualität und Veränderungen in Lebensmitteln und Agrarprodukten. Bisher haben daher Entwicklungen vorwiegend im Agrarumfeld stattgefunden. Dort wird einfache Spektralsensorik bereits seit ca. zehn Jahren eingesetzt. Die Cubert GmbH startete 2012 als erste Firma weltweit den Vertrieb eines neuartigen vollflächigen HSI-Sensors für mobile und drohnengestützte Applikationen. Neben den Hyperspektrallösungen der Firefleye-Serie kommen nun auch in Zusammenarbeit mit VRmagic Imaging intelligente, hochintegrierte Sensoren auf Einzelchipbasis auf den Markt. Die Produkte der neuen Butterfleye-Serie basieren auf der intelligenten Kameraplattform D3 von VRmagic Imaging und sind vollständig autark. In dem kleinen Formfaktor der Kamera (Gewicht 370g) findet basierend auf dem ARM bzw. DSP der D3 bereits eine chemische Echtzeit-Analyse der Spektralbänder statt. Die Software Cubert Utils ermöglicht dabei die Echtzeitverrechnung und Kalibration der Spektralsignale der IMEC-Sensoren und berücksichtigt auch radiometrische Einflüsse wie einfallendes Sonnenlicht. Die Kamera verknüpft Daten von weiteren Sensoren, wie GPS, Lageinformation oder Temperatur mit den Messungen. Diese werden per TCP/IP kabellos zur Bodenstation übertragen oder on-Board auf SSD/SD-Karte gespeichert. Mit einer photogrammetrischen Mapping Lösung von Vito ist die nahtlose Erstellung von GPS verorteten Ergebniskarten möglich, aus denen ortsabhängige Dünge- und Pflanzenschutzmaßnahmen hervorgehen. Zusammen mit Robert Bosch und weiteren Partnern werden aktuell autonome End-to-End-Lösungen für den landwirtschaftlichen Einsatz erforscht. Die Messung ist dabei integraler Bestandteil des Pflanzenschutzes oder Düngemitteleinsatzes und muss nicht mehr singulär durchgeführt werden, sondern steuert den Spritzmitteleinsatz direkt.

Der Weg in die industrielle Bildverarbeitung

 Die Kameras der Butterfleye-Serie, wie z.B. die Q137, basieren auf der intelligenten Kameraplattform D3 von VRmagic Imaging. (Bild: Cubert GmbH)

Die Kameras der Butterfleye-Serie, wie z.B. die Q137, basieren auf der intelligenten Kameraplattform D3 von VRmagic Imaging. (Bild: Cubert GmbH)

Cubert ist Marktführer für vollflächig spektral messende Kameralösungen. VRmagic Imaging bietet ausgereifte industrielle Plattformen für Multisensor-Applikationen und intelligente Kamerasysteme. Durch die Zusammenarbeit sind nun Produkte möglich, die den Anforderungen an spektrale Sensorik gerecht werden und gleichzeitig industrietauglich sind. Neben der Feldanwendung sind die Systeme insbesondere für die Wareneingangskontrolle von Lebensmitteln und Agrargütern prädestiniert. Die HSI-Sensorik schließt sich auch im Preis mittlerweile nahtlos an das oberste Preissegment industrieller RGB-Sensorik an und ist – bis auf die hohe Anzahl spektraler Filter und der Genauigkeit chemischer und struktureller Aussagen – in der Anwendung identisch zu CCD- oder CMOS-Industriesensoren. Dabei übernimmt die auf der Kameraplattform integrierte Spectral Imaging Software von Cubert direkt die Übersetzung der spektralen Daten in konzentrationsabhängige Grauwerte oder klassifikationsabhängige Falschfarbdaten. Die Weiterverarbeitung kann danach in einer Bildverarbeitungssoftware wie Halcon oder OpenCV stattfinden. Die gesamte spektrale Messtechnik ist in einem IP65/67 zertifizierten Aluminiumgehäuse mit 24V-Spannung, M12 versiegelten Steckern und opto-isolierten I/Os sowie einer Vielzahl industrieller Schnittstellen integriert. Die intelligente Plattform ermöglicht die Verrechnung der Daten direkt auf dem ARM8 bzw. DSP. In Zukunft werden durch Integration der nun vorgestellten RIC10-Plattform von VRmagic mit ihrer 10GigE-Anbindung auch Hochgeschwindigkeits-Spektralanalysen mit Datenraten bis zu 340 vollflächigen hyperspektralen Datenwürfeln möglich sein. Die Produktpalette für industrielle Anwendungen wird in den nächsten Jahren weiter ausgebaut.

Snapshot Spectral Imaging
Bilder: Cubert GmbH


Das könnte Sie auch interessieren

Mettler Toledo PCE hat eine Umfrage unter europäischen und nordamerikanischen Unternehmen zur Serialisierung als Instrument des Fälschungsschutzes durchgeführt. Ergebnis ist, dass ein Drittel der Befragten für die eigene Branche gesetzliche Vorgaben zur Serialisierung begrüßen würde. Zudem wird die erforderliche IT-Infrastruktur zur mittel- und langfristigen Speicherung und Verwaltung von Serialisierungsdaten häufig unterschätzt. Die kompletten Ergebnisse der Befragung stehen kostenfrei zum Download zur Verfügung.

www.mt.com

Anzeige

Die VDMA OPC Vision Initiative definiert derzeit, wie zukünftig eine standardisiere Kommunikation zwischen der Bildverarbeitungs- und Automatisierungswelt stattfinden soll. InVISION sprach mit Dr.-Ing. Reinhard Heister, zuständig für Standardisierung und Industrie 4.0 beim VDMA Fachverband Robotik+Automation, über den aktuellen Stand der Dinge und die Zeitpläne.‣ weiterlesen

www.vdma.org

Der Vision Tube ist weltweit das einziges Code Verifikationssystem mit Autofokus. Damit können 1D- und 2D-Codes (gedruckte als auch direktmarkierte Codes) belastbar nach einer Norm verifiziert werden. Das System wird nur über einen einzigen Taster bedient (One Button Action). Es ist hierfür keine zusätzliche Software nötig. Die Rückmeldung erfolgt sofort farblich in rot, grün oder gelb. Der Tube ist sowohl offline als auch inline nutzbar. Er kommt ab Werk kalibriert und funktioniert direkt out of the Box – einfach Plug&Work!

 

cretec.gmbh

Anzeige

Der Markt für die industrielle Bildverarbeitung (IBV) kommt in eine neue Phase. Die steigende Bedeutung im Umfeld von Big Data und Industrie 4.0 fordert nicht nur die technische Kreativität der Entwickler, sondern auch neue Konzepte und Organisationsstrukturen auf Seiten der Lösungsanbieter. inVISION sprach mit Markus Schnitzlein, Geschäftsführer von Chromasens und neuerdings auch Mitglied im Board of Directors der Lakesight Technologies Holding.‣ weiterlesen

www.lakesighttechnologies.com www.chromasens.de

Anzeige

Seit Ende letzten Jahres vertreibt Notavis – eine Tochter von Vision Components – die Bildverarbeitungsprodukte des chinesischen Kameraherstellers Dahua Technology in der D/A/CH-Region. Um welche Produkte es dabei genau geht, und wie es mit der Qualität der Kameras aussieht, wollten wir von Mason Ge, General Manager DACH bei Dahua, und Thomas Schweitzer, Geschäftsführer bei Notavis erfahren.‣ weiterlesen

www.dahuasecurity.com www.notavis.com

In der Visionbranche treffen sich die Standardisierungsgremien alle sechs Monate zum International Vision Standards Meeting (IVSM), um dort die wichtigsten eigenen Standards, aber auch solche für die Kommunikation mit der Industrieautomation festzulegen. Das nächste Treffen findet vom 14. bis 18. Mai 2018 in Frankfurt (Main) statt und wird vom VDMA IBV zusammen mit Silicon Software organisiert.‣ weiterlesen

ivsm2018.silicon.software

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige