Als Unternehmen aus Pommern fällt es uns schwer, an einem der lokalen Symbole für Fast Food – der Zapiekanka – einfach vorbeizugehen.

Wie stellt man sicher, dass jede Zapiekanka gleich aussieht, die richtige Menge an Zutaten enthält und alle Qualitätsanforderungen erfüllt?

‍

‍
PROBLEM
‍

Die moderne Lebensmittelproduktion erfordert präzise und automatisierte Methoden der Qualitätskontrolle. Herkömmliche RGB-Kameras ermöglichen lediglich eine visuelle Bewertung des Produkts. Bei Produkten mit mehreren Zutaten wie Zapiekanki oder Pizza können sie daher einzelne Komponenten nicht zuverlässig unterscheiden oder deren Qualität beurteilen.  
‍

Unser Projektziel war die Entwicklung eines automatisierten Qualitätskontrollsystems für Zapiekanki. Es ermöglicht die präzise Erkennung einzelner Zutaten und die Überprüfung der Produktkonformität mit der Rezeptur, um der wachsenden Marktnachfrage nach modernen, automatisierten Lösungen in der Lebensmittelherstellung gerecht zu werden.
‍
‍

LÖSUNG
‍

Die Lösung für dieses Problem sind Hyperspektralkameras. Durch die Analyse des reflektierten Lichts können sie einzelne Zutaten anhand ihrer einzigartigen spektralen Eigenschaften identifizieren, die weder für das menschliche Auge noch für Standard-RGB-Kameras sichtbar sind. Dies steigert die Möglichkeiten der automatisierten Qualitätskontrolle erheblich und eröffnet neue Perspektiven für die moderne Lebensmittelproduktion.
‍

FUNKTIONSWEISE VON HYPERSPEKTRALKAMERAS
‍

Hyperspektralkameras erfassen Bilder in hunderten schmalen Spektralbändern und decken dabei oft Bereiche ab, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. Jedes Material reflektiert und absorbiert Licht auf charakteristische Weise, wodurch ein sogenannter spektraler Fingerabdruckentsteht. Das System analysiert diese Signale, wodurch jeder Pixel einer spezifischen Komponente zugeordnet werden kann.

‍

ERKENNUNG VON ZUTATEN AUF EINEM ÜBERBACKENEN BAGUETTE
‍

Bei dem analysierten Produkt, einem belegten Baguette mit zahlreichen Zutaten, ermöglicht die Hyperspektralkamera eine eindeutige Unterscheidung zwischen:
‍

●      variablen Zutaten:

o      Kebab

o      Schinken

o      Zwiebeln

o      Champignons

●      festen Zutaten:

o      ser

o      sos
‍

Diese Technologie ermöglicht nicht nur die Identifizierung des Vorhandenseins eines Inhaltsstoffs, sondern auch die Bestimmung seiner genauen Verteilung, prozentualen Anteils sowie der Abdeckungsgüte der Oberfläche.
‍

Kebab:

‍

‍

‍

UNABHÄNGIGKEIT VON DER PRODUKTAUSRICHTUNG
‍

Einer der größten Vorteile des Hyperspektralsystems ist seine Unabhängigkeit von der Produktausrichtung.
‍

Die spektrale Signatur einer Zutat bleibt unabhängig von folgenden Faktoren gleich:
‍

●      der Drehung des Auflaufs auf dem Förderband,

●      der Positionsänderung im Sichtfeld der Kamera,

●      leichten Verformungen des Produkts,

●      Unterschieden in der Anordnung der Zutaten.
‍

Dadurch arbeitet das System stabil und erfordert keine exakte Ausrichtung des Auflaufs.
‍

Kebab andere Ausrichtung:
‍

‍

‍

QUALITÄTSKONTROLLE DER ZUTATENVERTEILUNG
‍

Die Hyperspektralkamera ermöglicht die Erstellung einer Karte der Verteilung jeder einzelnen Zutat auf der Oberfläche des Auflaufs, wodurch Folgendes bewertet werden kann:
‍

●      Gleichmäßigkeit der Abdeckung,

●      Vorhandensein von „Leerstellen“,

●      lokale Ansammlungen von Zutaten,

●      Einhaltung der Produktionsnorm.
‍

Dies ist besonders wichtig bei Produkten, bei denen die Zutaten gleichmäßig verteilt sein müssen, um die entsprechende Qualität und Präsentation zu gewährleisten.

Die Hyperspektralanalyse ermöglicht es, Situationen zu erkennen, in denen z. B. Kebab, Schinken oder andere Zutaten auf einer Seite konzentriert sind, was das Risiko von Reklamationen und einer Qualitätsminderung des Produkts verringert.

‍

‍

‍

‍

VORTEILE FÜR DEN PRODUKTIONSPROZESS
‍

●      Automatische und wiederholbare Qualitätskontrolle

Das System analysiert jedes Produkt auf die gleiche Weise, ohne den Einfluss menschlicher Variablen.

●      Präzise Fehlererkennung

Möglichkeit, selbst geringste Mengen einer Zutat, Fehlmengen oder Überschüsse zu finden.

●      Effizienzsteigerung

Wegfall manueller Kontrollen, Verkürzung der Analysezeit.

●      Berichtswesen und vollständige Dokumentation

Spektraldaten können statistisch ausgewertet werden, um Qualitätsberichte und mehr zu erstellen.

●      Rezepturtreue

Das System erkennt Abweichungen von technologischen Standards mühelos und ermöglicht Korrekturen in Echtzeit.
‍

Schinkenhälften
‍

‍

‍

‍

TECHNISCHE ASPEKTE

Spektralbereich

●      MV.C VNIR-Kamera mit einem Arbeitsbereich von 400 bis 1000 nm – deckt das sichtbare Licht sowie den Nahinfrarotbereich ab und ermöglicht die Analyse von Materialeigenschaften, die für herkömmliche RGB-Kameras unsichtbar sind.   

Bildgebung

●      Die Kamera nutzt die Push-Broom-Technik (Zeilenscan), die eine hohe spektrale Auflösung bei gleichzeitig hohem Signal-Rausch-Verhältnis gewährleistet.

Optisches System

Zu den wichtigsten Merkmalen der Headwall-Kameras gehört der Einsatz von:

●       einem Spektrografen mit Aberrationskorrektur,

●       einem proprietären holografischen Beugungsgitter.

Vorteile:

●       Minimierung der chromatischen Aberration,

●       gleichbleibende Schärfe über den gesamten Bereich von 400–1000 nm,

‍

Die entwickelten Algorithmen analysieren Hyperspektraldaten zur automatischen Identifizierung von Inhaltsstoffen und zur Erkennung von Abweichungen, was eine objektive und reproduzierbare Qualitätskontrolle ermöglicht.

‍