Materialien mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, wie z. B. Obst und Gemüse, ergeben ein „dunkleres“ Bild, da mehr SWIR-Strahlen absorbiert werden; im Gegensatz dazu erscheinen Materialien oder Stoffe, die das Licht reflektieren, „heller“, wenn sie von einer SWIR-Kamera erfasst werden. Diese Art der Spektroskopie kann zur Überwachung des Nährwerts von Lebensmitteln eingesetzt werden, was eine entscheidende Rolle in der Produktion landwirtschaftlicher Erzeugnisse und verarbeiteter Lebensmittel spielt.
Der häufigste Bestandteil von Nahrungsmitteln, Wasser, wird aus verschiedenen Gründen gemessen, zum Beispiel um sicherzustellen, dass der Wassergehalt von gebackenen Keksen in jeder Charge gleich bleibt. Die SWIR-Technologie übertrifft die Sehleistung des menschlichen Auges um ein Vielfaches. Dies wird besonders deutlich am Beispiel von Druckstellen unter der Schale eines Apfels.
Druckstellen lassen sich anhand einer Veränderung des Wassergehalts in dem betroffenen Bereich erkennen, auch wenn der Apfel für das bloße Auge makellos erscheint. Mit dieser Technik der Feuchtigkeitserkennung kann auch der Reifegrad verschiedener Erzeugnisse genau bestimmt werden, so dass sie genau zum richtigen Zeitpunkt in den Vertrieb gebracht werden können.
Sobald die Lichtabsorption definiert und in die Sortiersoftware eingegeben wurde, kann das System angewiesen werden, alles zu akzeptieren oder abzulehnen, was das Sichtfeld des Systems durchläuft und den entsprechenden Absorptionsgrad aufweist. Dies kann auch bei der Qualitätskontrolle von Produkten eingesetzt werden, um Fremdkörper zu entfernen oder Artikel zu identifizieren, die zwar aus dem richtigen Material bestehen, jedoch vor dem Sortierprozess beschädigt wurden – ähnlich wie im Beispiel des gequetschten Apfels
Wie können Sie mit der LED-Lebensmittelanalyse Ihren Kundenkreis erweitern?
Der Zuckergehalt spielt nicht nur eine Rolle für den Geschmack, sondern beeinflusst auch stark den Marktwert vieler Lebensmittel. Der Einsatz von SWIR zur Analyse des Zuckergehalts von Äpfeln ermöglicht es den Erzeugern, diejenigen Äpfel zu identifizieren, die den perfekten Grad an Süße aufweisen.
Dies eröffnet dem Erzeuger eine Vielzahl von Märkten – ein Apfel, der als Vormittagssnack gedacht ist, kann anders schmecken als ein Apfel, der für einen trockenen Apfelwein benötigt wird. Die Fähigkeit, diese beiden „perfekten“ Äpfel in Chargen von konsistenter Qualität zu separieren, könnte den Unterschied zwischen einem kurzfristigen Kunden und einem, der über Jahre hinweg treu bleibt, ausmachen.
Doch selbst wenn Sie Flaschen mit gereinigtem Wasser verkaufen, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Struktur Ihres zu untersuchenden Materials viele verschiedene Moleküle enthält. All diese verschiedenen Wellenlängenemitter und -sensoren in ein kompaktes Gerät einzubauen, kann sich als kompliziert und teuer erweisen.
Zum Glück beherrscht Ushio die Kunst, bis zu drei verschiedene Chips in einem nur wenige Quadratmillimeter großen Package unterzubringen. Bei den Chips kann es sich um Bündel mehrerer LEDs und Sensoren handeln, so dass jedes Package den belegten Platz auf einer Leiterplatte effektiv um zwei Drittel reduziert. Es ist sogar möglich, verschiedene Materialkomponenten sehr detailliert zu analysieren, indem verschiedene Beleuchtungswellenlängen durchlaufen werden. Durch das unabhängige Pulsieren von lichtemittierenden Chips in Verbindung mit einer Hochgeschwindigkeitskamera ist es möglich, spektroskopische Bilder zu erhalten, die einen vollständigen Eindruck der Zusammensetzung vermitteln.
Wie werden die LEDs von Ushio bei der optischen Sortierung eingesetzt?
Die optische Sortierung ist ein System, das die Qualität und/oder das Vorhandensein von Fremdstoffen anhand von spektroskopischen Informationen erkennt. Die Hersteller optischer Sortiersysteme sind vor allem an den Eigenschaften der Lichtabsorption, der Lichtdurchlässigkeit und des Reflexionsvermögens interessiert.
Um spektroskopische Informationen zu erhalten, wird eine Kombination von LEDs mit verschiedenen Wellenlängen verwendet, von ultraviolett (UV) über sichtbar bis infrarot (IR). SWIR wird insbesondere für die Qualitätskontrolle von Lebensmitteln verwendet, da dieser Wellenlängenbereich hauptsächlich von organischen Materialien absorbiert wird.
Für die Messung beförderter Objekte wird in der Regel eine große Anzahl von LEDs in einer Linie quer zum Förderband oder einem anderen Fördermechanismus angeordnet. Die LEDs, die jeweils eine andere Wellenlänge ausstrahlen, beleuchten jedes vorbeiziehende Objekt nacheinander. Von jedem Objekt wird eine Reihe von Bildern aufgenommen, die jeweils zur spektroskopischen Analyse beitragen. Die Bildaufnahme erfolgt mit einem Zeilenbildsensor – insbesondere einem InGaAs-Zeilensensor, wenn eine SWIR-Messung erforderlich ist –, der in der Regel ebenfalls quer zur Förderrichtung installiert ist.
Die beförderten Objekte werden anhand von vorgegebenen Qualitätsmerkmalen bewertet und vom mechanischen Sortierer zurückbehalten oder aussortiert, wenn sie den geforderten Standards nicht entsprechen.
Nehmen Sie Kontakt mit Ushio auf
Wenn Sie eine Anfrage bezüglich der Rolle von Ushios SWIR-LEDs in Anwendungen zur Lebensmittelsortierung stellen möchten, wenden Sie sich über die folgenden Links an die regionalen Experten von Ushio:
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