Die hyperspektrale Bildverarbeitung (Hyperspectral Imaging, HSI) hat sich in den letzten Jahren zu einer boomenden Technologie der Branche entwickelt und bietet wirtschaftliche Lösungen in immer mehr Anwendungsbereichen. Der finnische Hersteller Specim ist mit seinen Hyperspektralkameras der FX-Serie für industrielle Anwendungen und die IQ-Kameras für den mobilen Einsatz auf diesem Gebiet unterwegs. „Wir haben festgestellt, dass es einen enorm großen und bisher unbefriedigten Bedarf für eine einfach zu bedienende Plattform für die hyperspektrale Bildverarbeitung gibt“, sagt Tapio Kallonen, CEO von Specim. Diese Wahrnehmung war der Anstoß, das Portfolio um die Specim-One-Plattform zu erweitern. „Mit dieser Plattform bündeln wir unser langjähriges Know-how auf dem Gebiet der Hyperspek­tralkameras mit Software, die bisher vor allem intern verwendet wurde, und einer leistungsstarken Rechnereinheit. Mit dieser Kombination stellt Specim Anwendern eine komplette Hyperspektrallösung zur Verfügung, die den Einsatz dieser Technologie wesentlich vereinfacht“, betont Kallonen.

Sortierprozesse verbessern

Die Sortierbranche ist der Hauptzielmarkt für Specim One. Diese Branche umfasst das Recycling und die Lebensmittelindustrie sowie viele andere Industriezweige, die sehr spezifische und strenge Anforderungen an die Geschwindigkeit und Leistung ihrer Sortierprozesse stellen. 
„Specim One besteht aus drei wesentlichen und aufeinander abgestimmten Elementen: Den Kameras der FX-Familie, der Rechnereinheit Specim Cube und der Software Specim Insight“, erklärt Jorma Axelsson, der als Produktmanager für die neue Plattform verantwortlich ist. „Unsere Kameras der FX-Serie basieren, wie alle Hyperspektralsysteme, darauf, dass sie die chemische Zusammensetzung von Prüfobjekten über eine berührungslose, zerstörungsfreie optische Methode erkennen und klassifizieren können. Diese Produkte, die seit vielen Jahren unser Kerngeschäft darstellen, haben sich bereits in unzähligen Applikationen bewährt.“
Insight ist eine einfach bedienbare, Windows-basierte Software, mit der Anwender Klassifikationsmodelle der inspizierten Materialien erstellen. „Die Software stellt Anwendern umfangreiche Algorithmen für die effektive Entwicklung von Hyperspektrallösungen zur Verfügung“, so Axelsson.
Die Verarbeitung der aufgenommenen hyperspektralen Bilddaten erfolgt über das dritte Element von Specim One, den leistungsstarken Industriecomputer Cube. Eine GPU (Graphic Processing Unit), die Grafik- und Bilddaten verarbeitet, bietet eine hohe Rechenleistung auf dem neuesten Stand der Technik und ermöglicht die Auswertung der Kameradaten in Echtzeit.

Sortieraufgabe durch Algorithmen unterstützt

Um eine Anwendung zu erstellen, benötigt der Benutzer zunächst Trainingsbilder. Auf dieser Basis werden mit der Software Klassifikatoren modelliert, um die Applikation nach den vorliegenden Anforderungen zu erstellen. Sobald das finale Modell auf diese Weise validiert ist, wird es auf die Rechnereinheit geladen und steht dann dort für den Echtzeitbetrieb in der Anlage zur Verfügung. Im eigentlichen Betrieb empfängt die Rechenplattform die Daten der Kameras und berechnet mit der Software und auf Basis des vorher erstellten Modells die Ergebnisse. Diese gibt der Rechner an die nachfolgenden Systeme der Anlage weiter, beispielsweise ein Bildverarbeitungssystem oder die Sortier­logik einer Maschine, um erkannte fehlerhafte Teile auszusortieren.
Falls es nötig ist, das System anzupassen oder zu optimieren, ist dies laut Axelsson sehr einfach möglich: „Der Anwender muss das existierende Modell lediglich in der Software modifizieren und das neue Modell wieder auf den Cube laden, und fertig. Zudem ist es möglich, mehrere Modelle auf die Rechenplattform zu laden und sehr schnell zwischen ihnen umzuschalten, beispiels­weise bei einem Wechsel der Prüfobjekte.“

Autor
Peter Stiefenhöfer, Inhaber von PS Marcom Services, Olching