Inline-kompatibelt spektroskopisk målesystem til industriel kvalitetssikring og proceskontrol

Sikring af kvalitet uden at tabe tid:Virksomheder fra især medicinal-, kemi- og fødevareindustrien er afhængige af at opfylde de højeste kvalitetskrav og samtidig optimere produktionsprocesserne. Til sådanne applikationer har Fraunhofer IAF udviklet et integrerbart målesystem i samarbejde med Fraunhofer Center for Applied Photonics. Den bruger maskinsyn til specifikt at detektere prøver og verificere dem kontaktfri inden for få millisekunder ved hjælp af laserbaseret infrarød spektroskopi.

Med et inline-kompatibelt, laserbaseret infrarødt spektroskopi-målingssystem ønsker forskere ved Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF at støtte industrivirksomheder fra den farmaceutiske, kemiske og fødevareindustri med at gøre kvalitetssikringsforanstaltninger og proceskontrol mere pålidelige og samtidig mere effektiv. Systemet er kendetegnet ved et fleksibelt design og en høj spektral scanningshastighed, der gør det muligt at integrere det i eksisterende visuelle inspektionssystemer, hvilket muliggør fuld spektroskopisk inspektion.

"Målesystemet demonstrerer tydeligt den store fordel ved laserbaseret infrarød spektroskopi til industrielle sektorer, hvor produkter skal verificeres eller differentieres pålideligt og hurtigt," understreger Dr. Marko Härtelt, ansvarlig projektleder hos Fraunhofer IAF.

Mellem-infrarød tilbagespredningsspektroskopi med QCL og MOEMS gitterscanner

De specifikke fordele ved systemet skyldes tilbagespredningsspektroskopimetoden i det mellem-infrarøde med bølgelængder i området 4 til 12 μm. Da molekylære forbindelser har meget karakteristiske absorptions- og emissionslinjer i dette spektrale område, kan de tydeligt identificeres.

One of the core components of the measurement system is a broad-emitting and spectrally fast-scanning laser module. It combines quantum cascade lasers (QCLs) from Fraunhofer IAF and micro-opto-electro-mechanical grating scanners (MOEMS) from the Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems IPMS. The high brilliance of the light source and the unique properties of the MOEMS scanner enable infrared spectroscopy at a rate of one kilohertz.

In the analysis of the measurement results, a neural network supports the system to drastically minimize the error rate and at the same time the required measurement time.

Demonstration of industrial use at LASER World of PHOTONICS 2022

To illustrate the measurement system's ability to be integrated into industrial processes, the Fraunhofer IAF team has developed a practical demonstrator:A conveyor belt moves twelve identical-looking tablets in a common tablet blister. The device recognizes the blister contents contactlessly in just 300 milliseconds. The results of the detection for each individual tablet are immediately displayed on the connected screen so that contaminated or defectively loaded specimens can be sorted out.

Fraunhofer IAF will present the demonstrator of its QCL-based measurement system at this year's LASER World of PHOTONICS trade fair in Munich from April 26 to 29, 2022 (Hall A6, Booth 441). + Udforsk yderligere

Fingerprint spectroscopy within a millisecond