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Dr. Heinrich Grüger / Fraunhofer IPMS 08.02.2011 © Fraunhofer IPMS FCM Workshop “Sicherung der internationalen Obst- und Gemüsekette - ein Plus an Gesundheit” Optische Analyse

7 Grüger Optische Analyse GrH - fcm.fraunhofer.de · For internal use only Dr. Heinrich Grüger I 08.02.2011 I slide 2 Hintergrund Auch biologisch / chemisch einwandfreie Lebensmittel

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Dr. Heinrich Grüger / Fraunhofer IPMS08.02.2011

© Fraunhofer IPMS

FCM Workshop “Sicherung der internationalen Obst- und Gemüsekette- ein Plus an Gesundheit”

Optische Analyse

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HintergrundAuch biologisch / chemisch einwandfreie Lebensmittel können sehr großeQualitätsunterschiede aufweisen

Geschmack

Haltbarkeit

Hohe Eindringtiefe: Information auf der Inneren der Frucht

Rechtzeitiges Erkennen und vorausschauende Analyse können durchNutzungsoptimierung Vorteile erzeugen:

Endverbraucher Mosterei Biokraftstoff

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NIR Spektralanalytik

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Scanning Grating SpektrometerCzerny-Turner Configuration

Zeitsequenzielle Spektrenerfassung: Kein Array notwendig

Zwei Spiegel (1x sphärisch, 1x parabolisch)

Kernbauelement: MEMS scanning grating Chip

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MEMS Technologie

TMAH-etched <100> grating

Sinus-grating with BPSG layer

TMAH-etched tilted <111> grating

Comb Drive

Torsion Spring

Bond Pads

Frame

Isolation Trenches

Reflection Grating

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Scanning Grating Spektrometer

• Bereich 950...1900nm

• Größe 120 x 90 x 80 mm³

• Auflösung <10nm

• λ-Stabilität 0.5...1nm

• TI TMS320F2812 (120MIPS)

• 12 Bit AD-Converter

• USB 1.1 Interface

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Scanning Grating Spektrometer

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Hyper Spectral Imaging

Conveyor Belt

Objective Lens

Entrance Slit

Collimator

MOEMSScanning Grating

Refocusing Optic

1D Detector Array

Scanned Object Field

λ1λ0λ3

Rotation Axis

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Hyper Spectral Imaging (HSI)

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HSI: Beispiel Apfel

HSI

Drehung um 360° zurErfassung der gesamtenApfeloberfläche.

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HSI: Beispiel Steak

Steak

NIR transparente Waageschale

HSI

Langsamer Scanner

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HSI: Digitale Bildrekonstruktion

X(i)

Y(j)

λ(k)

Identification, [quantification] : autocorrelation, OLUC, [OLUP]

hyper spectral

image cube

image after identification

identification-results: substance @ X(i),Y(i)visualization

conveyor belt PET PP

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Beispiele zu Möglichkeiten und Grenzen

Beispiel Obst und Gemüse

Reifegraderkennung

Druckstellen

Beispiel Honig

Wassergehalt, Zuckermatrix

Kein Zugang zu Prolin oder HMF

Beispiel Fleisch

Eiweiß, Fett, Wasser, Bindegewebe

Kein Zugang zu Mikroorganismen (Salmonellen,...)

Beispiel Spirituose

Alkoholgehalt

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Demonstration