Minimize

Miniaturisiertes, ortsaufgelöstes, multispektrales, echtzeitfähiges Bildverarbeitungssystem für industrielle und biomedizinische Anwendungen

Photonisches Sensorsystem für industrielle und biomedizinische Anwendungen

Ziel des Vorhabens Minimize ist die Entwicklung und Realisierung eines miniaturisierten Sensorsystems, welches multispektrale Bildinformationen mittels spektralselektiver Kanäle digital, ortsaufgelöst und mit hoher Aufnahmerate erfasst. Das System kombiniert das multispektrale Sensormodul mit Beleuchtung, Optik, Elektronik sowie Modellbildung und Algorithmen in einem holistischen Ansatz. Das ermöglicht neben der Miniaturisierung zusätzliche Funktionen für Maschinen- und Anlagenbau, Fahrzeugbau, Lebensmitteltechnik, Medizintechnik aber auch für medizinische Dienstleistungen, z. B. für die Point-of-Care Messtechnik. Die ortsaufgelöste multispektrale Bildszenenaufnahme, -verarbeitung und -auswertung ist die methodische und technische Weiterentwicklung der sog. „technischen Augen“. So wie heutzutage in nahezu jeder Kamera drei spektralselektive Filter für die ortsaufgelöste Farbbildaufnahme eingesetzt werden, so wird dieses System in jeder Kamera als spektralselektive Filter für die zusätzliche, ortsaufgelöste Spektralbildverarbeitung eingesetzt werden.

Neuartiges miniaturisiertes orts- und multispektral auflösendes Sensorsystem

Für die Beleuchtung der Bildszene soll eine spezielle LED-Beleuchtung mit Nahinfrarot-Fluorophoren entwickelt werden. Die Fluorophoren emittieren in einem anderen Wellenlängenbereich als handelsüblichen LED-Beleuchtungen und ergänzen so das fehlende Lichtspektrum für den Arbeitsbereich des vorgesehenen Sensormoduls. Diese Beleuchtungslösung kann direkt in das Sensorsystem integriert werden.

Für die Abbildung der Bildszene auf dem multispektralen Sensormodul soll außerdem eine spezielle miniaturisierte Wechseloptik entwickelt werden, welche winkelbasierte Wellenlängen- und Amplitudenabweichungen bei der Abbildung minimiert. Diese Wechseloptik soll durch den Einsatz spezieller Kunststoffe besonders kostengünstig für industrielle und biomedizinische Anwendungen werden.

Des Weiteren ist ein effizientes Hardwaredesign vorgesehen: Ein eigens zu entwickelnder, hochparalleler integrierter Schaltkreis (Vision Prozessor) soll implementiert werden und die Vor-Verarbeitung der ortsaufgelösten, multispektralen Bildszenen direkt im Sensorsystem durchführen. Dafür wird zusätzlich eine modellbasierte Datenverarbeitung entwickelt und umgesetzt. Dieser wird systematische sowie zufällige, physikalisch bedingte Messabweichungen minimieren und korrigieren.

Forschungsbegleitend wird das miniaturisierte Sensormodul zum einen in ein optisches Rohrprüfsystem und in ein Koordinatenmessgerät und zum anderen in ein handgeführtes opto-digitales Dermatoskop integriert. Diese Systeme stellen konkrete, industrielle bzw. biomedizinische Anwendungen dar, in welchen das neue, miniaturisierte Sensormoduls validiert und verifiziert werden soll.

Projektdetails

Koordinator

Dipl.-Ing.Steffen Lübbecke
Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbH
Werner-von-Siemens-Str. 9, 98693Ilmenau
+49 36774690 5912

Projektvolumen

2,3 Mio. € (Förderquote 62,0 %)

Projektdauer

01.06.2018 - 31.05.2021

Projektpartner

Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbHIlmenau
Tailorlux GmbHMünster
Lensation GmbHKarlsruhe
FotoFinder Systems GmbHBad Birnbach
Technische Universität Ilmenau, Fakultät Maschinenbau, Fachgebiet Qualitätssicherung und Industrielle BildverarbeitungIlmenau