inVISION: Kaleido wurde vollständig innerhalb des Teledyne-Konzerns entwickelt und gefertigt. Was war für Sie der entscheidende Impuls, gerade jetzt eine neue SWIR-Hyperspektralkamera auf den Markt zu bringen?
Georg Schelle: Der wichtigste Impuls war die zunehmende Nachfrage nach einer industrietauglichen Hyperspektrallösung. Hyperspektrale Bildgebung hat ihren Nutzen in Forschung und Pilotprojekten längst bewiesen, die breite industrielle Einführung wurde jedoch häufig durch Komplexität, Kosten und begrenzten Durchsatz ausgebremst. Mit Kaleido wollten wir genau diese Hürden adressieren und Hyperspectral Imaging von einer Spezialtechnologie zu einer produktionsreifen Inspektionslösung machen. Im Mittelpunkt standen dabei drei Anforderungen unserer Kunden: höhere Geschwindigkeit für Inline-Inspektionen, einfachere Integration in bestehende Bildverarbeitungssysteme sowie ein attraktiveres Preis-Leistungs-Verhältnis. Da Kaleido vollständig innerhalb von Teledyne entwickelt wurde – vom InGaAs-Sensor über den Spektrografen bis zur Kameraelektronik – konnten wir die Branchen-führende Bildverarbeitungstechnologie von Kaleido gezielt für industrielle Anwendungen optimieren.
inVISION: In welchen konkreten Punkten unterscheidet sich die Kamera von bisherigen SWIR-Hyperspektrallösungen und wo liegen die größten Kostenvorteile für den Anwender?
Schelle: Die wesentliche Veränderung besteht darin, dass wir nicht nur eine Kamera entwickelt haben, sondern eine Plattform für die industrielle Hyperspektralinspektion. Viele bestehende Systeme stammen ursprünglich aus Forschung oder Laborumgebungen. Kaleido wurde hingegen von Anfang an für den 24/7-Einsatz in Produktionsumgebungen konzipiert. Ein zentraler Unterschied zu anderen Systemen liegt auch in der gemeinsamen Kombination aus hoher Auflösung, hoher Geschwindigkeit und hoher Empfindlichkeit. Wir sprechen hier von bis zu doppelter Auflösung, vierfacher Geschwindigkeit und zehnfacher Sensitivität gegenüber etablierten Lösungen. Parallel reduziert die vollständige Integration von Sensor, Spektrograf und Elektronik zusammen mit einer standardmäßigen Kalibrierung den Systemaufwand erheblich. Die wirtschaftlichen Vorteile entstehen vor allem durch einen geringeren Integrationsaufwand, reduzierte Anforderungen an die Beleuchtung sowie die Möglichkeit, höhere Materialdurchsätze mit einem einzigen System zu realisieren. Dadurch sinken die Gesamtbetriebskosten pro inspiziertem Produkt deutlich. Nichtsdestotrotz arbeiten wir auch an einer spürbaren Reduzierung der reinen Hardware-Kosten. Lassen Sie sich überraschen, was hier im Laufe des nächsten Jahres noch kommen wird.
inVISION: Mit bis zu 1.280 Pixeln und Zeilenraten von über 2,3kHz adressiert Kaleido insbesondere Highspeed-Anwendungen. Welche realen Durchsatzsteigerungen lassen sich damit z.B. in der Sortierung oder Lebensmittelinspektion erzielen?
Schelle: Der konkrete Zugewinn hängt natürlich von der jeweiligen Anwendung ab. Grundsätzlich ermöglichen 1.280 räumliche Pixel und Zeilenraten von über 2,3kHz deutlich größere Sichtfelder oder schnellere Fördergeschwindigkeiten als bisherige Systeme. Kaleido wurde explizit für hochdynamische Sortier- und Inspektionsanwendungen entwickelt, bei denen maximale Materialmengen in Echtzeit bewertet werden müssen. Gerade in der Recycling- und Lebensmittelindustrie bedeutet dies die Möglichkeit, breitere Förderbänder abzudecken oder bestehende Bandgeschwindigkeiten weiter zu erhöhen, ohne auf spektrale Informationen verzichten zu müssen. In der Lebensmittelindustrie können Hersteller höhere Produktionsraten überwachen und gleichzeitig Qualitäts- und Fremdkörperkontrollen direkt im Prozess durchführen. Unser Ziel war es, dass die hyperspektrale Bildverarbeitung nicht mehr der Geschwindigkeitsengpass einer Produktionslinie ist.
inVISION: Die integrierte Spektralbandauswahl und die Spektrograf-basierte Aberrationskorrektur sollen die Systemintegration vereinfachen. Wie stark reduziert sich dadurch der Aufwand für die Kalibrierung und Inbetriebnahme einer Hyperspektral-Lösung?
Schelle: Ein wesentlicher Entwicklungsfokus lag auf der Vereinfachung der Integration. Kaleido verfügt über eine integrierte Spektralband-auswahl, eine Spektrograf-basierte Aberrationskorrektur und eine konsistente spektrale Kalibrierung zwischen verschiedenen Kamerasystemen. Dadurch entfällt ein erheblicher Teil der sonst notwendigen Korrektur- und Kalibrierarbeiten vor Ort, was Einricht- und Stillstandszeiten reduziert. Damit entspricht die Kamera mehr oder weniger dem Gedanken von Plug&Play, zumindest im Vergleich zu vielen anderen Systemen. Für den Anwender bedeutet das kürzere Inbetriebnahmezeiten, einfachere Skalierung einer Pilotanlage auf mehrere Produktionslinien und insgesamt ein stabileres Inspektionssystem. Besonders bei größeren Rollouts mit mehreren Kameras profitieren Kunden von der hohen Reproduzierbarkeit der spektralen Daten.
inVISION: Welche Entwicklungsperspektiven sehen Sie für die Kamera? Ist geplant, die Plattform künftig um weitere spektrale Bereiche, höhere Geschwindigkeiten oder zusätzliche Funktionen zur automatisierten Datenanalyse und KI-gestützten Entscheidungsfindung zu erweitern?
Schelle: Für uns sind die aktuellen Kaleido-Modelle der Startpunkt einer umfassenderen industriellen Spektralplattform. Unser langfristiges Ziel ist die Weiterentwicklung in Richtung multidimensionaler Bildgebung, bei der räumliche, spektrale und weitere Informationsquellen zu einer gemeinsamen Entscheidungsgrundlage zusammengeführt werden. Darüber hinaus sehen wir großes Potenzial in der Nutzung von KI zur automatisierten Interpretation hyperspektraler Daten. Während heutige Systeme häufig Expertenwissen erfordern, soll die nächste Generation aus den Spektraldaten direkt verwertbare Entscheidungen ableiten. Themen wie automatische Modellerkennung, adaptive Spektralbandauswahl oder KI-gestützte Prozessoptimierung spielen dabei eine wichtige Rolle. Gleichzeitig bieten die Plattform und weitere Teledyne-eigene Sensing-Technologien genügend Spielraum für zukünftige Erweiterungen hinsichtlich Geschwindigkeit, Performanceklassen und möglicherweise auch zusätzlicher Spektralbereiche.
inVISION: Hyperspektrale Systeme gelten häufig als komplex und schwer in bestehende Lösungen zu integrieren. Welche Rolle spielen die Unterstützung von GigE Vision und GenICam sowie das Kaleido-Ökosystem bei der Vereinfachung der Systemintegration?
Schelle: Ein wesentlicher Entwicklungsgrundsatz bei Kaleido war es, hyperspektrale Bildgebung nahtlos in die bestehende Welt der industriellen Bildverarbeitung zu integrieren. Viele Hyperspektralkameras erfordern proprietäre Software-Umgebungen oder spezielle Integrationsschritte. Wir verfolgen bewusst einen anderen Ansatz. Durch die vollständige Unterstützung von GigE Vision und GenICam können Integratoren und OEMs die Kamera mit denselben Werkzeugen, Frameworks und Softwareplattformen einsetzen, die sie bereits aus klassischen Bildverarbeitungsanwendungen kennen. Das reduziert den Schulungsaufwand, verkürzt Entwicklungszeiten und minimiert Integrationsrisiken. Darüber hinaus profitiert Kaleido von einem Ökosystem aus Hyperspektral-Partnern. Anwender erhalten bereits zum Start über ausgewählte Partner Zugang zu bewährten Komponenten wie Vision-Software, Beleuchtungslösungen, Software inklusive KI-Tools und weltweitem Anwendungssupport. Dadurch müssen Kunden nicht selbst eine isolierte Hyperspektrallösung aufbauen, sondern können über unsere Partner beginnend mit der Unterstützung bei der Auswahl einzelner benötigten Hard- und Software-Komponenten bis zu einer vollständig integrierten Turn-Key-Lösung alle Anforderungen abdecken.
