La telecamera iperspettrale compatta basata sull'intelligenza artificiale consente nuove applicazioni industriali
Controllo di qualità di alimenti, materie plastiche, ecc.: una nuova telecamera rileva proprietà chimiche invisibili all'occhio umano
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Il progetto OASYS si concentra sui sensori optoelettronici per sistemi orientati alle applicazioni. Nel sottoprogetto A1 un team di scienziati ed esperti del settore sta sviluppando una telecamera iperspettrale ultracompatta ed efficiente dal punto di vista energetico che utilizza l'intelligenza artificiale per eseguire analisi complesse di materiali e qualità in tempo reale. Lo spettrometro integrato registra le caratteristiche spettrali, rivelando proprietà chimiche invisibili all'occhio umano. Ciò consente di identificare in modo rapido e preciso i difetti degli alimenti o la composizione di tessuti o materie plastiche.
La nuova telecamera iperspettrale offre ampie applicazioni nei processi industriali e agricoli. Il suo approccio innovativo combina l'imaging 2D convenzionale con l'intelligenza artificiale e l'analisi spettrale. Una telecamera 2D standard acquisisce innanzitutto un'immagine ad alta risoluzione dell'oggetto da analizzare. L'intelligenza artificiale analizza poi l'immagine in tempo reale, identificando automaticamente le regioni di interesse. Lo spettrometro integrato esegue quindi l'analisi spettrale esclusivamente in queste posizioni selezionate, determinando la composizione chimica. Questo approccio intelligente migliora significativamente l'efficienza delle misure iperspettrali. Invece di acquisire dati spettrali sull'intera immagine - un processo computazionalmente intenso - il sistema analizza solo i punti di misurazione rilevanti. Questo metodo mirato riduce sostanzialmente il volume dei dati, il consumo energetico e il tempo di elaborazione.
Le informazioni ottenute in questo modo supportano, ad esempio, la selezione affidabile di tessuti e materie plastiche. Aumenta anche l'affidabilità dell'identificazione dei prodotti contraffatti. Inoltre, migliora il controllo di qualità nella lavorazione degli alimenti, rilevando segni di pressione e difetti, e consente una valutazione accurata delle condizioni delle piante e del fabbisogno di nutrienti in agricoltura. La valutazione automatizzata consente di prendere decisioni più rapide e affidabili. Allo stesso tempo, i processi diventano più sostenibili e le risorse economiche vengono utilizzate in modo più efficiente.
"Con la telecamera iperspettrale compatta di OASYS A1, stiamo sviluppando una tecnologia che può essere utilizzata direttamente nelle linee di produzione, negli impianti di selezione o sul campo per i processi analitici", spiega Heinrich Engelke, responsabile del progetto presso l'Istituto Fraunhofer per i microsistemi fotonici IPMS. "La combinazione di miniaturizzazione, efficienza energetica e intelligenza artificiale apre la strada ad applicazioni completamente nuove, dando anche un importante contributo alla conservazione delle risorse e all'affidabilità dei processi".
I componenti sviluppati nel progetto costituiranno la base per futuri sistemi di sensori che potrebbero migliorare significativamente l'industria, il riciclaggio, l'agricoltura e il settore alimentare.
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