Ist die Tomate wirklich frisch? Besteht die Jacke aus reiner Baumwolle oder doch aus Polyester? Und wie viel Dünger braucht der Acker tatsächlich? Solche Fragen lassen sich künftig in Sekundenschnelle beantworten. Möglich macht das eine neuartige Kamera, die Forschende am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden im Projekt OASYS mit Partnern entwickeln. Sie erkennt chemische Eigenschaften, die für das menschliche Auge unsichtbar sind.
Die Kamera arbeitet mit sogenannter Hyperspektraltechnologie. Vereinfacht gesagt kann sie nicht nur Farben sehen, sondern auch analysieren, woraus ein Material besteht. Druckstellen an Obst, die Zusammensetzung von Kunststoffen oder der Nährstoffbedarf von Pflanzen werden so erkennbar. „Mit der kompakten hyperspektralen Kamera schaffen wir eine Technologie, die analytische Verfahren dorthin bringt, wo sie gebraucht werden: direkt in Produktionslinien, Sortieranlagen oder auf das Feld", erklärt Heinrich Engelke vom Fraunhofer IPMS.
Künstliche Intelligenz entscheidet, wo gemessen wird
Das Dresdner Forschungsteam kombiniert zwei Technologien. Eine herkömmliche Kamera macht zunächst ein hochaufgelöstes Bild. Dann übernimmt Künstliche Intelligenz. Sie erkennt automatisch interessante Stellen im Bild und markiert sie. Nur dort misst ein eingebautes Spektrometer die chemische Zusammensetzung. Dieser clevere Trick spart enorm viel Zeit, Energie und Speicherplatz. Bisherige Hyperspektralkameras analysieren jedes Bild komplett. Das dauert lange und erzeugt riesige Datenmengen.
Die neue Methode macht die Technologie alltagstauglich. Bisher waren solche Messungen aufwendig und teuer. Die kompakte Bauweise ermöglicht nun den Einsatz direkt in Fabriken, Recyclinganlagen oder in der Landwirtschaft. Entscheidungen fallen schneller und zuverlässiger. Gleichzeitig werden Ressourcen geschont.
Von der Sortieranlage bis aufs Feld
Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig. In der Lebensmittelindustrie spürt die Kamera Mängel auf, bevor verdorbene Ware in den Handel gelangt. Recyclingbetriebe können Kunststoffe präziser sortieren und Textilien nach Materialzusammensetzung trennen. Das verbessert die Qualität recycelter Produkte erheblich. Auch Produktpiraten haben es schwerer: Die Kamera erkennt gefälschte Waren anhand ihrer chemischen Signatur. In der Landwirtschaft hilft sie, Dünger gezielter einzusetzen.
Engelke betont, die Kombination aus Miniaturisierung, Energieeffizienz und Künstlicher Intelligenz eröffne völlig neue Einsatzmöglichkeiten und leiste zugleich einen wichtigen Beitrag zu Ressourcenschonung und Prozesssicherheit. Das Projekt wird vom Bundesforschungsministerium bis 2028 mit 12,5 Millionen Euro gefördert. Neben dem Fraunhofer IPMS beteiligen sich außerdem die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg, das Ferdinand-Braun-Institut FBH sowie das IHP – Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik.
