Teledyne DALSA Kaleido

Wenn das Sichtbare nicht genügt, entscheidet die Zusammensetzung

Herkömmliche Bildverarbeitung erfasst, wie ein Objekt aussieht. Hyperspectral-Bildverarbeitung zeigt, woraus es besteht: chemische Zusammensetzung, Feuchtigkeitsgehalt, Materialidentität. Die Teledyne DALSA Kaleido bringt diese Analyse auf schnelle industrielle Sortierstrecken - als praxistaugliche Zeilenkamera für die automatisierte Prüfung im Produktionsmaßstab.

Durchsatz ohne Kompromisse

Mit 1.280 Pixeln räumlicher Auflösung bei 2.300 Hz Zeilenrate über den gesamten Spektralbereich, entfällt der Kompromiss zwischen Bilddetail und Aufnahmegeschwindigkeit, der die meisten Hyperspectral-Plattformen einschränkt. Sortierstrecken mit hohem Durchsatz erzielen so Klassifikationsgenauigkeit ohne Abstriche.

Spektrale Granularität für zuverlässige Klassifikation

Mit einer spektralen Auflösung von 3,5 nm und bis zu 220 wählbaren Bändern liefert Kaleido die spektrale Detailtiefe, die für eine zuverlässige Materialdifferenzierung erforderlich ist. Über die Bandauswahl lässt sich das Datenvolumen auf die prozessrelevanten Spektralbänder begrenzen, um Datenaufkommen und Rechenanforderungen überschaubar zu machen.

Integriertes Design, vereinfachte Inbetriebnahme

Sensor und Spektrograph sind in einer kompakten Einheit zusammengefasst, mit integrierter Aberrationskorrektur und werkseitig einheitlicher Spektralkalibrierung. Für Mehrkamera-Aufbauten bedeutet das erheblich weniger Konfigurationsaufwand; der bislang aufwendige Schritt der individuellen Ausrichtung und Kalibrierung entfällt.

Lagerichtige Zuordnung von Orts- und Spektraldaten über das gesamte Bildfeld

Minimale Keystone- und Smile-Verzerrungen stellen sicher, dass räumliche und spektrale Daten über das gesamte Sichtfeld präzise deckungsgleich bleiben. Das ist Grundvoraussetzung für alle Präzisionssortier- und Qualitätsprüfanwendungen, bei denen Position und spektrale Identität eindeutig verknüpft sein müssen.

Offene Objektivschnittstelle

Anlagenbauer wählen die Optik frei nach Arbeitsabstand und Sichtfeld – ohne Bindung an eine proprietäre Optikbaugruppe. Besonders bei OEM-Projekten und anwendungsspezifischen Designs, bei denen sich die geometrischen Einbauverhältnisse von Projekt zu Projekt unterscheiden, schafft das Planungssicherheit.

Effiziente Datenübertragung

Kaleido nutzt eine 10-GigE-Vision-Schnittstelle, vollständig GenICam®-konform, und überträgt Daten im ENVI-Hyperspectral-Format. Programmierbare Spektralband- und Raumzonenauswahl sorgt dafür, dass nur die prozessrelevanten Daten übertragen werden – Systemlast sowie Rechen- und Speicherbedarf bleiben gering. Einzel- und Mehrfach-Trigger, Metadatenunterstützung sowie ROI, Multi-ROI, Binning decken die Aufnahmeanforderungen auch anspruchsvoller Produktionsumgebungen ab.

Lebensmittelprüfung und Sortierung

SWIR-Hyperspectral-Bildgebung erkennt Feuchtigkeitsabsorptions-Signaturen bei 970 nm, 1.200 nm und 1.400 nm:

• Messung und Klassifikation des Feuchtigkeitsgehalts
• Analyse von Zuckergehalt und löslichen Feststoffen
• Fremdmaterialerkennung, wenn Verunreinigungen optisch nicht vom Produkt unterscheidbar sind

Recycling und Kunststoffsortierung

Bis zu 90 % der Kunststoffe lassen sich über SWIR-Spektralbänder bis 1.700 nm differenzieren; über 1.900 nm stehen weitere Unterscheidungsmerkmale zur Verfügung. Kaleido ermöglicht die Identifikation und Sortierung von:

• PET, PE, PS, PA, ABS, PP, PC und PVC
• Gemischten Polymerströmen in automatisierten Prüfstrecken

Pharmazeutische Prüfung

Pharmazeutische Tabletten mit unterschiedlicher Dosierung können optisch identisch sein. Hyperspectral-Bildgebung macht Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung sichtbar und ermöglicht Dosierungsverifikation sowie Kontaminationserkennung – Aufgaben, die visuelle oder RGB-basierte Prüfung nicht zuverlässig leisten kann.

Holz und Naturmaterialien

Feuchtigkeits- und Chlorophyllgehalt in Holz und Pflanzenmaterial sind anhand von Spektralsignaturen erfassbar. Das unterstützt Sortierung, Trocknungsprozesssteuerung und Qualitätsklassifikation in der Holz- und Agrarbearbeitung.

Textilien

In der Textilherstellung kommt es auf Materialreinheit an. Hyperspectral-Bildgebung erfasst Faserkomposition und Färbehomogenität über SWIR-Spektralsignaturen und liefert damit die Grundlage für zuverlässige Qualitätssortierung und Kontaminationserkennung.

Unsere Expertise ist Ihr Vorteil

Hyperspectral-Bildverarbeitungssysteme erfordern mehr als eine Kamera. Beleuchtungsauswahl, Spektralkalibrierung, Datenverarbeitungsabläufe und anwendungsspezifische Bandkonfiguration bestimmen die Klassifikationssicherheit. STEMMER IMAGING begleitet die Auswahl und den Aufbau Kaleido-basierter Systeme – von der ersten Machbarkeitsanalyse bis zur Inbetriebnahme.

• Machbarkeitstests und Anwendungsbewertung
• Unterstützung bei der Beleuchtungsauswahl für SWIR-Hyperspectral-Aufnahmen
• Komponenten-Konfiguration und Systemdesign-Beratung
• Hyperspectral-Datenerfassung mit Common Vision Blox und der CVB Spectral Library, einschließlich Code, Dokumentation und Beispielprogrammen für die Erfassung und Speicherung als ENVI-Hyperspectral-Würfel

Was ist der Unterschied zwischen Hyperspectral- und Multispektral-Bildgebung?

Multispektrale Systeme erfassen eine begrenzte Anzahl diskreter, weit voneinander entfernter Bänder – typischerweise weniger als 20. Hyperspectral-Bildgebung erfasst Hunderte zusammenhängender, schmaler Bänder und erzeugt für jeden Pixel eine vollständige Spektralkurve. Diese spektrale Dichte ermöglicht eine zuverlässige Materialidentifikation und subtile Differenzierung, die Multispektral-Systeme nicht leisten können.

Warum wird SWIR zur Materialdifferenzierung eingesetzt und nicht sichtbares Licht oder NIR?

SWIR-Wellenlängen (ca. 900–2.500 nm) entsprechen den charakteristischen Absorptions- und Reflexionseigenschaften organischer Bindungen, Wassermoleküle und Polymerstrukturen. Viele Materialien, die im sichtbaren Licht identisch erscheinen, besitzen ausgeprägte, messbare SWIR-Spektralsignaturen – was SWIR zum bevorzugten Spektralbereich für die zusammensetzungsbasierte Klassifikation macht.

Wie vereinfacht das integrierte Design der Kaleido die Inbetriebnahme?

Herkömmliche Hyperspectral-Systeme erfordern separate Sensor- und Spektrographen-Komponenten, die einzeln ausgerichtet und kalibriert werden müssen. Das integrierte Design der Kaleido – mit eingebauter Aberrationskorrektur und werkseitig einheitlicher Spektralkalibrierung – macht diesen Ausrichtungsschritt überflüssig und stellt eine konsistente Spektralantwort zwischen den Einheiten sicher. Das ist besonders relevant beim Einsatz mehrerer Kameras auf einer Strecke.

Ist Kaleido kompatibel mit Common Vision Blox (CVB)?

Ja. Hyperspectral-Daten der Kaleido lassen sich mit Common Vision Blox und der CVB Spectral Library erfassen. STEMMER IMAGING stellt Code, Dokumentation und Beispielprogramme für die Erfassung und direkte Speicherung als ENVI-Hyperspectral-Würfel bereit. Kaleido ist nativ mit dem ENVI-Format kompatibel. Wenden Sie sich an unser technisches Team, um Zugang zu den CVB-Spectral-Library-Ressourcen zu erhalten.

Unterstützt STEMMER IMAGING bei der Machbarkeitsprüfung für Kaleido-Anwendungen?

Ja. Über unsere Engineering Services bieten wir Machbarkeitstests und technische Beratung an, um zu bewerten, ob Kaleido für die jeweiligen Prüfanforderungen geeignet ist. Das umfasst Spektralbandauswahl, Beleuchtungsaspekte, Datenvolumen und den Aufbau der Klassifikationspipeline.

Welche Beleuchtung ist für die SWIR-Hyperspectral-Bildgebung erforderlich?

SWIR-Hyperspectral-Bildgebung benötigt eine stabile Beleuchtung mit ausreichender spektraler Bestrahlungsstärke über den vom System und der Anwendung genutzten Wellenlängenbereich. Für Standard-SWIR-Anwendungen sind das typischerweise 900 bis 1.700 nm; erweiterte Anwendungen können eine Abdeckung bis ca. 2.500 nm erfordern. Die Auswahl hängt von den benötigten Spektralbändern, der Liniengeschwindigkeit, der Belichtungszeit, dem Arbeitsabstand, der Beleuchtungsgeometrie sowie der geforderten räumlichen und spektralen Gleichmäßigkeit ab.

Für Anwendungen, bei denen eine gleichmäßige Ausleuchtung der Prüfstrecke und eine stabile spektrale Ausgangsleistung über die Zeit entscheidend sind, eignen sich Breitband-SWIR-LED-Zeilenbeleuchtung wie die CCS LNSP für den Bereich 900 bis 1.700 nm. Gegenüber Halogenquellen bieten LED-Lösungen typischerweise längere Lebensdauer, geringere Strahlungswärme und bessere Eignung für kompakte Inline-Prüfaufbauten.