Przemysłowy inteligentny tomograf optyczny oparty na spektrometrii absorpcyjnej światła podczerwonego

Netrix S.A. realizuje projekt pn. „Przemysłowy inteligentny tomograf optyczny oparty na spektrometrii absorpcyjnej światła podczerwonego”. Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Działania Ścieżki Smart, Priorytetu Wsparcie dla Przedsiębiorstw, Programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki.

Celem projektu jest opracowanie innowacyjnego tomografu optycznego opartego na spektrometrii absorpcyjnej, przełomowego rozwiązania w tomografii przemysłowej. W wyniku realizacji projektu powstanie zaawansowane urządzenie składające się z innowacyjnych multiplekserów światłowodowych, umożliwiających szybkie przełączanie pomiędzy kanałami pomiarowymi oraz rozbudowanej techniki badania widma, pod kątem jego przestrzennego rozkładu z wykorzystaniem inteligencji obliczeniowej. Unikalne podejście proponowanego tomografu optycznego będzie pozwalał na analizę obiektów w bliskiej podczerwieni. Efektem końcowym pomiaru z wykorzystaniem spektrometrii będzie mapa rozkładu poszczególnych składników chemicznych wewnątrz zbiornika, zawierająca informację o procentowej zawartości tych substancji. Dzięki wykorzystaniu 16-kanałowej konfiguracji światłowodowej, produkt będzie oferował wysoką precyzję lokalizacji związków chemicznych, w czasie rzeczywistym, z uwzględnieniem ich rozmieszczenia w przestrzeni. Obecnie na rynku nie istnieje inne rozwiązanie gwarantujące tak szczegółową analizę i lokalizację składników chemicznych. Projekt zakłada opracowanie pionierskiego tomografu optycznego, który wykorzystuje technologię spektrometrii absorpcyjnej wraz systemem ścisłej lokalizacji substancji chemicznych.

Grupą docelową i ostatecznymi odbiorcami, do których skierowany jest projekt są przedsiębiorstwa działające w sektorze:

1. Przemysłu chemicznego – produkt mógłby zostać zastosowany w instalacjach przemysłowych do produkcji związków chemicznych w celu określenia czystości produkcji i czystości instalacji.
2. Oczyszczania wody – tomografia optyczna mogłaby zostać zastosowana do kontroli procesu oczyszczania wody w instalacjach oczyszczalni ścieków, gdzie dokładna analiza składu wody jest kluczowa dla poprawnego funkcjonowania całego systemu.
3. Przemysłu spożywczego – produkt mógłby zostać zastosowany w instalacjach przemysłowych stosowanych w produkcji żywności (np. zbiorniki), co pozwoliłoby na wykrycie skażenia produkcji na wczesnym etapie.
4. Monitorowania powietrza – opracowane urządzenie miałoby zastosowanie w analizie składu powietrza w szybach wentylacyjnych w laboratoriach oraz miejscach, w których mogą występować lotne związki organiczne szkodliwe dla człowieka.
5. Przemysłu farmaceutycznego – tomografia optyczna mogłaby znaleźć zastosowanie w produkcji leków i innych produktów farmaceutycznych, gdzie analiza składu chemicznego jest niezbędna dla utrzymania jakości i skuteczności produktu.

Prace w ramach projektu będą realizowane w ramach badań przemysłowych, eksperymentalnych prac rozwojowych.

zadanie 1 – badanie przemysłowe – Badania komponentów, opracowanie architektury urządzenia oraz opracowanie algorytmów problemu prostego

Celem zadania jest przeprowadzenie badań poszczególnych komponentów, które mogą zostać wykorzystane w procesie budowy tomografu optycznego oraz opracowanie niezbędnych projektów płytek PCB, schematów elektronicznych oraz technologicznych tworzonego tomografu. Działania przeprowadzone w tym etapie będą skupiać się na badaniach laboratoryjnych prototypowych rozwiązań opracowywanego tomografu. Celem zadania będzie również opracowanie algorytmów pozwalających na rozwiązanie zagadnienia prostego w absorpcyjnej tomografii optycznej. Celem zagadnienia prostego będzie określenie zmierzonych widm opracowywanego rozwiązania. Przy pomocy algorytmów uwzględniających niezbędne aspekty fizykochemiczne możliwe będzie uzyskanie symulacji pomiarów bliskich pomiarom rzeczywistych, które będą uznawane za wzorcowe i będą służyły do bezpośredniej analizy wyników uzyskanych za pomocą prototypu urządzenia. W ramach prac badawczych zadania opracowana zostanie: architektura tomografu, rysunki techniczne, schematy aplikacyjne oraz mozaiki płytek PCB.

zadanie 2 – badania przemysłowe – Opracowanie modułów inteligentnego tomografu optycznego oraz inteligentnych algorytmów analizy widm. Zadanie polega na opracowaniu modułów inteligentnego tomografu optycznego, które będą niezbędne do prawidłowego funkcjonowania urządzenia. W ramach tego zadania, będzie konieczne opracowanie multiplekserów optycznych, modułu źródła światła, modułu detektora oraz modułu sterującego, który z użyciem poszczególnych modułów funkcyjnych umożliwi pomiar wielu próbek w ultrakrótkich odstępach czasowych. Zadanie skupia się także na opracowaniu algorytmów opartych o machnie learning, których celem będzie identyfikacja oraz ocena zawartości procentowej związków chemicznych na podstawie zmierzonych widm. Dodatkowo opracowane zostaną algorytmy rozwiązujące zagadnienie odwrotne w tomografii dla każdego ze zidentyfikowanych związków pozwalające na wizualizację uzyskanych wyników w 2D. Efektem uzyskanym za pomocą algorytmów będzie obraz przedstawiający stężenie procentowe składników chemicznych oraz ich położenie w przestrzeni

Zadanie 3 – prace rozwojowe –   Integracja elementów warstwy sprzętowej, oprogramowania i opracowanie aplikacji desktopowej. Celem zadnia jest zbadanie substancji wzorcowych za pomocą znanych metod badawczych (spektrometr, polarymetr) i wyznaczenie ich własności jako źródło odniesienia. Dodatkowo substancje oraz ich mikstury zostaną zbadane za pomocą wytworzonego prototypu a zebrane dane zostaną przeanalizowane oraz odpowiednio oznaczone. W ramach zadania zostanie przygotowanie oprogramowanie w postaci aplikacji, pozwalającej na łatwe sterowanie pomiarem za pomocą wytworzonego urządzenia. Dodatkowo system zostanie zbadany pod względem optymalizacji procesu pomiarowego w dziedzinie zależności szybkości działania od dokładności uzyskanych pomiarów. Celem zadnia będzie też integracja elementów opracowanego urządzenia w funkcjonalny prototyp: Elementy integracji:

• Integracja poszczególnych elementów systemu warstwy sprzętowej
• Integracja poszczególnych elementów systemu warstwy oprogramowania
• Budowa modelowego systemu reakcji – (obiekt pomiarowy)
• Walidacja poprawności uzyskanych pomiarów z wykorzystaniem metod wzorcowych

W wyniku realizacji projektu stworzony zostanie prototypowy tomograf optyczny oparty na spektrometrii absorpcyjnej. Ten innowacyjny produkt będzie stanowił przełom w dziedzinie diagnostyki obrazowej. Rozwijane do tej pory rozwiązania opierały się na analizie intensywności światła, podczas gdy proponowane rozwiązanie wykorzystuje analizę widma światła przechodzącego przez badany ośrodek. Opracowany produkt będzie umożliwiał precyzyjne i szybkie wykrywanie składników chemicznych, a tym samym dokładne określenie stanu badanego ośrodka wraz z rozkładem procentowej zawartości tych składników chemicznych. Opracowany produkt będzie charakteryzował się również łatwą obsługą i intuicyjnym interfejsem użytkownika. Dzięki zastosowaniu zaawansowanego oprogramowania, proces analizy danych będzie automatyzowany, co znacznie przyspieszy czas pomiarów oraz eliminuje możliwość błędów wynikających z ludzkiego czynnika. Rozwiązanie będzie miało możliwość integracji z systemami zewnętrznymi i będzie mogło działać na zasadzie szybkiego czujnika wywołującego alerty w przypadku wykrycia zanieczyszczeń chemicznych. Ponadto, opracowany produkt będzie wykorzystywał technologię sztucznej inteligencji, dzięki czemu będzie miał zdolność ciągłego uczenia się i rozwijania swoich funkcjonalności detekcyjnej. Umożliwi to stałe udoskonalanie urządzenia oraz wprowadzanie nowych, innowacyjnych rozwiązań.

 Finalny produkt będzie gotowy do wdrożenia na rynku i zdolny do osiągnięcia znaczącego udziału rynkowego.

Wartość projektu: 8 348 627,46 zł
Wysokość wkładu z Funduszy Europejskich: 5 839 273,44 zł
Okres Realizacji: styczeń 2024 – grudzień 2026

#FunduszeUE
#FunduszeEuropejskie