Innerhalb des Forschungsverbunds OASYS („Optoelektronische Sensoren für anwendungsnahe Systeme“) arbeitet ein Team aus Wissenschaft und Industrie gemeinsam an innovativen Ansätzen für leistungsfähige optische Sensortechnologien. Ein zentraler Bestandteil ist das Teilprojekt A1, das sich auf die Entwicklung einer ultrakompakten und energieeffizienten Hyperspektralkamera konzentriert. Diese Kamera nutzt künstliche Intelligenz, um komplexe Material- und Qualitätsanalysen direkt in Echtzeit durchzuführen. Durch das integrierte Spektrometer werden spezifische spektrale Merkmale erfasst. Dadurch können chemische Eigenschaften sichtbar gemacht werden, die dem menschlichen Auge normalerweise verborgen bleiben. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Mängel an Lebensmitteln oder die exakte Zusammensetzung von Textilien und Kunststoffen ebenso präzise wie schnell identifizieren.
Hyperspektrale Analysen durch KI-gesteuerte Selektion
Die neuartige Hyperspektralkamera eröffnet vielfältige Einsatzmöglichkeiten entlang industrieller und agrartechnischer Wertschöpfungsketten. Sie basiert auf einem innovativen Funktionsprinzip. Zunächst erfasst eine konventionelle 2D-Kamera ein hochaufgelöstes Bild des Zielobjekts. Eine integrierte künstliche Intelligenz analysiert diese Aufnahme unmittelbar und identifiziert selbstständig die relevanten Bereiche, die „Regions of Interest“. Anstatt nun das gesamte Bild großflächig zu untersuchen, führt das Spektrometer die detaillierte Spektralanalyse zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung gezielt nur an diesen ausgewählten Positionen durch. Dieser intelligente Ansatz steigert die Effizienz hyperspektraler Messungen massiv. Durch den Verzicht auf eine flächendeckende Erfassung werden die Datenmengen, der Energieverbrauch sowie die benötigte Rechenzeit erheblich reduziert.
Automatisierte Qualitätsanalyse für Industrie und Agrarwirtschaft
Die durch die Kamera gewonnenen Informationen leisten einen entscheidenden Beitrag zur zuverlässigen Sortierung von Textilien sowie Kunststoffen. Sie erhöhen zudem die Sicherheit bei der Identifizierung von Plagiaten. In der Lebensmittelverarbeitung wird die Qualitätskontrolle optimiert, indem das System Druckstellen oder andere Mängel frühzeitig aufspürt. In der Landwirtschaft wird eine präzise Beurteilung des Pflanzenzustands und des individuellen Nährstoffbedarfs ermöglicht . Durch diese automatisierte Auswertung lassen sich Entscheidungen nicht nur deutlich schneller, sondern auch mit einer höheren Zuverlässigkeit treffen. Gleichzeitig trägt die Technologie dazu bei, Prozesse nachhaltiger zu gestalten und wirtschaftliche Ressourcen insgesamt effizienter zu nutzen.
Die im Rahmen des Projekts entwickelten Komponenten bilden das Fundament für zukünftige sensorische Systeme, die in der Industrie, im Recycling sowie in der Agrar- und Lebensmittelbranche maßgebliche Verbesserungen bewirken können. Heinrich Engelke, Projektverantwortlicher am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS, betont die Tragweite dieser Entwicklung: „Mit der kompakten hyperspektralen Kamera aus OASYS A1 schaffen wir eine Technologie, die analytische Verfahren dorthin bringt, wo sie gebraucht werden: direkt in Produktionslinien, Sortieranlagen oder auf das Feld.“
Laut Engelke ermöglicht erst das Zusammenspiel verschiedener technologischer Fortschritte diesen Sprung in die Anwendung: „Die Kombination aus Miniaturisierung, Energieeffizienz und künstlicher Intelligenz eröffnet völlig neue Einsatzmöglichkeiten und leistet zugleich einen wichtigen Beitrag zu Ressourcenschonung und Prozesssicherheit.“
Quelle
Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS (01/2026)