Diese Seite befindet sich noch im Aufbau.

Si-kompatible Detektoren für die Anwendung in der Objektidentifikation

Bildgebende Verfahren sind ein Standardwerkzeug für die Erkennung und Identifikation von Objekten in vielen automatisierten Prozessen der Industrie. Ohne die Möglichkeiten dieser Technologie, Objekte hinsichtlich ihrer räumlichen Lage, Qualität oder Ausführung zu beurteilen, wären viele Prozesse etwa in der Produktion in der gewünschten Geschwindigkeit nicht durchführbar. Agrarroboter stellen hier ein anspruchsvolles Beispiel dar. Wechselnde Witterungsbedingungen, ein frei zugänglicher Arbeitsbereich, der abgesichert werden muss und anspruchsvolle sich oft bewegende Objekte, die es zu identifizieren gilt, stellen hohe Anforderungen an die Sensorik. 

Der wichtige Baustein bei der Entwicklung autonomer Maschinen wie Servicerobotern oder Agrardrohnen sind neue Meta-Detektoren zur Bildgebung, die über die vorhandenen Verfahren zur Auswertung hinaus weitere zusätzliche Informationen aus der bzw. über die Umgebung gewinnen können. Meta-Material Sensoren können das Licht nicht nur wie bislang durch miniaturisierte Lupen und Spiegel lenken und reflektieren, sondern auch dehnen, strecken, verzerren und in weiteren Arten manipulieren, so dass verschiedene überlagerte Informationen im Licht getrennt voneinander analysiert und betrachtet werden können.

Als wichtigster Schlüsselfaktor für die zukünftige smarte Automatisierung sind designte, neu entwickelte Metaoberflächen und Metamaterialien, sowie verschiedene Verfahren im Bereich der künstlichen Intelligenz unerlässlich. 

Forschung & Entwicklung für den Anwendungsfall

Das OASYS Projekt Silizium-kompatible Detektoren für die Objektidentifikation entwickelt die innovative Integration von Metaoberflächen und KI in Detektorsystemen mit erweitertem Spektralbereich sowie passende Technologien und Entwurfsverfahren zur anwendungsspezifischen Ausführung. Besonders im Sensorbereich und der Mikroskopie sowie für Weltraumteleskope sind künstliche Metamaterialien wie „Perfekte“ Meta-Linsen oder Materialien mit negativem Brechungsindex interessant, da sie die Auflösung, die Selektion nach bestimmten Eigenschaften des Lichts und eine Effizienz um ein Vielfaches erhöhen. Photonische Metamaterialien haben das Potential die Optik und Photonik in ähnlicher Weise zu revolutionieren wie die Siliziumtechnologie einst die Mikroelektronik verändert hat.

Künstlich hergestellte Metaoberfläche
Codes und Algorithmen für KI Datenverarbeitung
Drohne mit Kameramodul zur Objekterkennung

Die Weiterentwicklung der Automatisierung hin zu autonomen Maschinen wird maßgeblich bestimmt von der Leistungsfähigkeit der bildgebenden Detektionssysteme sowie Datensätzen und entscheidungsfindenden Algorithmen der so genannten Künstlichen Intelligenz. Anwendungsszenarien wie Erdbeerpflückroboter, autonome Bergbaumaschinen oder Weltraumrobotik, leistungsfähigere Teleskope, Lebensrettungsdrohnen und verbesserte (bio-)medizinische Geräte, Gesundheitsüberwachung von Pflanzen im Agrarbereich oder allgemeine Umweltdiagnostik können mit sensitiveren und designten Metamaterialien verbessert und neu gedacht werden. Auf den Anwendungsfall zugeschnittene Datenverarbeitung und Auswertung steigert dann nochmals die Effektivität des Gesamtsystems. Auch in der Quantenkommunikation können Detektoren mit Metamaterialien gewinnbringend eingesetzt werden. Das Anwendungsspektrum für im OASYS Projektes konzipierten Detektoren im Bereich der Objektidentifikation ist sehr umfangreich, wir haben einige Use Cases im Anschluss aufgeschlüsselt:

Objekterkennung

& Agrarwirtschaft

Use Cases Objekterkennung

Agrarbereich

  • Erkennung von Früchten
  • Erkennung des Erntezeitpunkt
  • Früherkennung von Krankheiten
  • Erkennung von Unkraut zwischen den Nutzpflanzen
  • Zuordnung von Objekten zu definierten Klassen
  • Zählen von Objekten

Pflanzengesundheit

Use Case Pflanzengesundheit

Agrarbereich und Gewächshäuser

  • Gesundheitszustand und Phänotypisierungsüberblick
  • Früherkennung von Krankheiten
  • Nährstoff- und Wassermangel bei Pflanzen individuell erkennen 
  • Düngebedarfsermittlung 
  • Saatgutüberwachung

autonome Roboter

& Automatisierung

Use Cases autonome Roboter

Robotik im Agrarbereich

  • Erkennung von Früchten
  • Erkennung von Unkraut zwischen den Nutzpflanzen

Robotik in der Tierhaltung

  • Erkennung von Tieren
  • Weideüberwachung

Automotiv

  • Erkennung von festgelegten Gegenständen
  • Erkennung von Menschen

(Bio-)Medizinische Detektoren

Use Cases Detektoren

Medizinische Bildgebung

  • bessere Diagnose durch KI Mustererkennung und Objekterkennung
  • verfeinerte Bildauflösung durch Einsatz von Metamaterialien

 

Metamaterialien

Use Cases Metamaterialien

Nanostrukturen zur Sensor Integration

  • Detektion von Polarisationseigenschaften
  • spektrale Analyse
  • photonischer Filter
  • Metaoberlinsen
  • Metaoberflächen
  • materialspezifische Absorptionseffekte

Space

& Quantenkommunikation

Use Cases Space

Metamaterialien für Weltraumteleskope

  • verfeinerte Bildauflösung durch Einsatz von Metamaterialien
  • Detektion der Polarisationsorientierung im Infrarotbereich
  • detaillierte Untersuchung von bewegten erdnahen Objekten

Quantenkommunikation

  • Quanten-Metamaterial
  • Quantensignalverarbeitung
  • Quantendetektion
  • Single Pixel Imaging Detektoren

Agrarwirtschaft

Use Case Agrar

...

Automatisierung

Use Cases Automatisierung

Quantenkommunikation

Use Cases Quantenkommunikation

Haben Sie Fragen zur technischen Umsetzung in Ihrem Unternehmen, suchen Sie nach einer speziellen Lösung für ein konkretes Anwendungsproblem, dann kontaktieren Sie uns. Gerne evaluieren wir mit Ihnen vorab Ihren Anwendungsfall und führen einen kostenlosen Technologietransfer-Check durch. Bitte beachten Sie, dass diese Vorab-Einschätzung kein Ersatz für eine Machbarkeitsstudie darstellt.

Wir entwerfen mit Ihnen die Zukunft der Sensorik!

Sie haben eine Idee für einen Anwendungsfall mit intelligenter Sensorik, wissen aber nicht wie die Umsetzung aussehen könnte? Nutzen Sie unseren Expertise, vereinbaren Sie unverbindlich einen kostenfreien Gesprächstermin mit unserem Projektmitarbeiter.

Veröffentlichungen

DOI: 

White Paper