Automatisierte Qualitätskontrolle mittels
Werbung
1 Hyperspektrale Matrixkamera mit Breitbandbeleuchtung und automatisierter Probenzuführung. 2 Aufgenommene spektrale Verteilungen. 3 Nach dem Bestücken der automatisierten 2 3 © Fraunhofer IFF 1 © Fraunhofer IFF © Fraunhofer IFF F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R F A B R I K B E T R I E B U N D - A U T O M A T I S I E R U N G I F F, M A G D E B U R G AUTOMATISIERTE QUALITÄTSKONTROLLE MITTELS HYPERSPEKTRALER MATRIXKAMERA Probenzuführung arbeitet das System alle Proben selbständig ab. Fraunhofer-Institut für Fabrik- Hyperspektrale Sensorik in Mikroskopie Hyperspektrale Matrixkameras mit durch- betrieb und -automatisierung IFF und Makrobereichen stimmbaren Filtern ermöglichen die Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Eine detaillierte und korrekte Bestimmung Makro- und Mikroskopiebereich. Aus Dr. h. c. mult. Michael Schenk von Produkteigenschaften zur Qualitäts- diesen Aufnahmen können Aussagen über kontrolle ist wesentlicher Bestandteil von die stoffliche Zusammensetzung der Proben Sandtorstraße 22 Produktionsprozessen. Die Qualitätskon- getroffen werden. Die hyperspektralen Auf- 39106 Magdeburg trolle steht dabei nicht nur am Ende einer nahmen sind von sehr hoher Qualität. Die Aufnahme von ruhenden Objekten im Prozesskette, sondern muss häufig auch Steuerung der Hardware ist in das Gesamt- Ansprechpartner in vorhergehenden Produktionsschritten konzept eingebettet, so dass die Bildauf- Biosystems Engineering geschehen. Vor allem bei biologischen (Zwi- nahme einfach gestartet werden kann und schen-) Produkten mit ihrer immanenten sich während der Aufnahme adaptiv an die Prof. Dr.-Ing. Udo Seiffert natürlichen Variabilität ist dies ohne Eingriff Objekteigenschaften anpasst. Telefon +49 391 4090-107 in das Produkt nicht immer möglich. [email protected] Auswertung mit künstlicher Intelligenz Dr.-Ing. Katharina Holstein teme ermöglichen eine berührungslose und Telefon +49 391 4090-790 reproduzierbare Bestimmung von Inhalts- Die Herausforderung besteht in der Inter- [email protected] stoffen in Echtzeit. Die hierfür verwendete pretation der komplexen, hochdimensio- hyperspektrale Bildgebung kann dabei in nalen Signalmuster, die bei der hyperspek- jeden Produktionsschritt zur Qualitätskon- tralen Bildgebung entstehen. Die Erstellung trolle eingebettet werden. von Modellen zur Quantifizierung und Aus- www.iff.fraunhofer.de bio_05_15_01_de Die am Fraunhofer IFF entwickelten Sys- © Fraunhofer IFF © Fraunhofer IFF 4 5 wertung anhand von Referenzdatenbanken zugeschnittener Qualitätskontrollsysteme. System kann in Ihre bestehenden Systeme ist aufwendig und wenig robust. Eine Entwicklung mit uns kann in folgen- und Abläufe zur Qualitätssicherung inte- den Schritten ablaufen: griert werden. Das Fraunhofer IFF setzt auf eine andere, effizientere Herangehensweise. Wir nutzen Schritt 1: Systematische Datenerhebung die Möglichkeiten selbstlernender Systeme, Im ersten Schritt erheben wir systematisch um den Zusammenhang von spektraler hyperspektrale Bilddaten Ihrer Proben vor Signatur und Zielgröße, sei es Materialiden- Ort oder in unserem Spektrallabor. Bei Automatisierung: Für die Durchführung tität oder chemische Zusammensetzungen, Bedarf können begleitend Zielgrößen in der Analyse im Produktivbetrieb sind keine zu modellieren. Als zentralen Baustein ver- beauftragten Laboren erhoben werden. Die manuellen Arbeitsschritte nötig. wenden wir intelligente Datenverarbeitung Datenerhebung deckt dabei den geforder- mittels maschinellen Lernens. Basierend auf ten Problemkomplex ab. Ihr Mehrwert On-line: Die Datenauswertung geschieht nicht-invasiv und kann zur sofortigen Kenn- systematisch erhobenen Beispieldaten werden Modelle generiert, die die Bearbeitung Schritt 2: Messmodellentwicklung zeichnung oder Sortierung der Ware oder der Spektraldaten in Echtzeit im Produkti- Ausgehend von der Datenerhebung wird zum Eingriff in den Produktionsprozess onsprozess ermöglichen. ein Messmodel erstellt, welches den nicht- genutzt werden. trivialen Zusammenhang zwischen spektraDamit lässt sich in kürzester Zeit eine an Ihr len Bilddaten und Zielgrößen, z.B. Material- Integration: Das System nutzt kompak- Problem angepasste Lösung erstellen. Darü- identität oder chemische Eigenschaften, te und robuste Sensortechnik, die in den ber hinaus können parallel der notwendige berechnet. Hierbei wird auf eine Palette von Produktionsprozess integriert werden kann. spektrale Bereich und möglichweise einzel- Methoden des maschinellen Lernens zu- Ergebnisse der Datenauswertung können in ne Wellenlängen bestimmt werden, die für rückgegriffen und das beste Modell für Ihre vorhandene Datenerhebungs- und Steue- die Lösung Ihres Problems notwendig sind. Problemstellung ausgewählt und adaptiert. rungssysteme integriert werden. problemspezifisch angepassten Messsyste- Schritt 3: Modellvalidierung Nicht-invasiv: Die Messmethode führt men für Ihre Produktüberwachung. Die Performanz des Messmodells wird von nicht zur Beeinträchtigung Ihres Produkts. Dies öffnet den Weg zu preiswerten und uns umfassend validiert, sodass wir AussaAnwendungen – nicht-invasive Qualitätssicherung von (Zwischen-) Produkten gen über die zu erwartenden Messgenauig- Optimiert: Sie erhalten ein auf Ihre Bedürf- keiten, Verarbeitungszeiten und notwen- nisse in Hard- und Software zugeschnitte- digen hyperspektralen Bereiche machen nes Kontrollsystem. können. Diese Validierung ist die Grundlage für die anschließende Systementwicklung. – automatisierte Qualitätskontrolle im Nahbereich Schritt 4: Systementwicklung und -integration 4 Das System scannt jede Probe Basierend auf den Erkenntnissen der sequentiell bei verschiedenen Modellvalidierung erstellen wir für Sie Wellenlängen. ein angepasstes Qualitätskontrollsystem 5 Mit dem System lassen sich Das Fraunhofer IFF ist Ihr Partner in der Ent- basierend auf hyperspektraler Bildgebung vielfältige Messaufgaben automa- wicklung und Umsetzung auf Ihr Problem und optimierter Datenauswertung. Dieses tisiert realisieren. Unsere Leistungen