Intelligente akustische Sensorsysteme für Ihre Produkte und Prozesse

Smarte, leicht integrierbare Hardware

Der Oldenburger Institutsteil Hör-, Sprach- und Audiotechnologie HSA des Fraunhofer IDMT entwickelt branchenübergreifende Hard- und Software für die Aufnahme und Verarbeitung akustischer Daten in kabelgebundenen oder drahtlosen Sensornetzwerken.

Die Systeme werden dabei so aufgebaut, dass sie die Anforderungen des jeweiligen Marktes und kundenspezifischen Anwendungen erfüllen. Dies beginnt mit der Wahl geeigneter Sensorelemente, Rechenplattformen, Gehäuse, Energieversorgung und Kommunikationsfähigkeiten und wird im Bereich Software fortgesetzt. Zur Anwendung kommen passende Verfahren zum Einsatz. Etwa zur Signalvorverarbeitung, der Befreiung von Störgeräuschen, zur Lokalisation von Schallquellen oder zur Datenreduktion. Zusätzlich kommen moderne Methoden des maschinellen Lernens, künstlicher Intelligenz und auch klassische Algorithmen als Softwaremodule für moderne Service-Architekturen zum Einsatz.

Die Sensorlösungen sind in der Lage große Datenmengen »on-premises« zu verarbeiten. Dies schont Kommunikationskanäle und bedient zeitgleich Aspekte des Datenschutzes und der Privatsphäre.

Die Realisierung nutzergruppen-spezifischer Schnittstellen und Zugänge für Endnutzer sowie für Experten komplettieren die Sensorsysteme und machen sie bedienbar.

Akustische Sensornetzwerke

Für komplexe Anwendungen können akustische Sensornetzwerke gebildet werden. Weitergeleitete Meta-Informationen einzelner intelligenter Sensoren erlauben die örtliche, zeitliche und statistische Modellierung von akustischen Ereignissen sowie die Zusammenführung mit multimodalen Informationen anderen Typs auf einem zentralen Server. 

Die Leistungsfähigkeit intelligenter akustischer Sensorsysteme wird zukünftig sogar noch über die Integration von KI-fähiger Mikroelektronik steigen. Nicht zuletzt werden unsere Systeme über Forschungs- und Entwicklungsprojekte stetig verbessert.

Multimodalität ist die Zukunft: Schon heute verknüpfen wir akustische Informationen mit anderen Sensormodalitäten, um komplexere Sachverhalte besser abbilden zu können. Die Kombination verschiedener Sensoren bietet die Möglichkeit umfassendere Informationen zu erhalten.

 

 

Industrie und Fertigung: Intelligente akustische Sensorik als Beitrag zur Digitalisierung von Produktionsumgebungen

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Smarte Sensorik kann einen eigenständigen Teil von Produktionsmaschinen darstellen und vorausschauend Fehler erkennen und Prozessabläufe optimieren. Beispielsweise bei der Leckagedetektion an pneumatischen Antrieben. Gesteigerte Betriebskosten, verringerte Maschineneffizienz oder vereinzelte Maschinenausfälle lassen sich erst spät mit dem Druckluftverlust in Verbindung bringen. Das beständige Monitoring macht Maschinenstillstände planbar und weniger kostenintensiv.

Gesundheitswirtschaft: Intelligente akustische Sensorik für vernetzte Gesundheitsanwendungen

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Für die Erforschung intelligenter Sensorsysteme und deren Einsatz für den Menschen haben die Forschenden am Fraunhofer IDMT in Oldenburg die SensOhr®-Plattform entwickelt. Haupteinsatzbereiche liegen in Szenarien, die ein Monitoring erfordern – sei es in Gesundheitsanwendungen oder der Kommunikation. Geräusche wie Schnarchen, Herzschlag, Schlucken oder Sprache können mit der Aufnahme von (anderen) Vitaldaten wie EEG oder Sauerstoffsättigung kombiniert werden. So kann SensOhr® beispielsweise die Grundlage für die Erfassung unterschiedlicher Biosignale bilden. Dabei handelt es sich um eine Plattform zur sensorgestützten Aufnahme von Biosignalen nah am Ohr. Der Haupteinsatzbereich liegt im Monitoring, beispielsweise im Gesundheitsumfeld. Dazu zählt etwa das Monitoring von Sprech- oder Schlafstörungen. Aber auch eine Anwendung in der Pflege oder im Krankenhaus ist denkbar, etwa bei der Überwachung von Husten oder Atmung.

Sicherheitsbranche: Akustische Sensorsysteme mit Sicherheitsaufgaben

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Beim Einsatz der smarten Sensorik im Sicherheitsbereich setzten wir vor allem auf die Störgeräuschreduktion mit Hilfe mehrerer Mikrofone, sogenannten Mikrofonarrays, zur Trennung der relevanten und weniger relevanten Geräusche. Zudem lassen sich mit solchen Aufbauten Quellen akustisch orten und unmittelbar mit dem akustischen Monitoring kombinieren. So eröffnen wir die Möglichkeit Drohnen zu detektieren und zu lokalisieren, die in Sicherheitsbereiche eindringen. Durch die Erkennung von Glasbruch oder Spraydosen können wir einen Beitrag zur Einbruchs- und Vandalismusbekämpfung leisten. Die Richtungsfilterung, auch Beamforming genannt, ermöglicht es das Mikrofon dahin auszurichten, wo es gebraucht wird. Der Beamformer verstärkt beispielsweise bevorzugte Audiosignale und blendet unerwünschte Geräuschquellen, etwa andere Sprechende, einfach aus.

 

Automotive: Die Ohren für das Fahrzeug

© Fraunhofer IDMT/Anika Bödecker

Das Auto lernt hören: In unserem Projekt »The Hearing Car« verhelfen intelligente Sensoren dem Auto zum Gehör. Mit Machine-Learning-Verfahren wird ihm beispielsweise die Erkennung von Sirenensignalen beigebracht. Dafür arbeiten wir mit gruppenübergreifenden Kompetenzen an der Entwicklung von KI-Algorithmen zur akustischen Ereigniserkennung, oder der optimalen Signalaufnahme durch die Sensorpositionierung, die Signalvorverarbeitung und -verbesserung sowie die Störgeräuschbefreiung.

Das Fraunhofer IDMT bietet robuste Signalverarbeitungsverfahren und ein breites Portfolio an Erkennermodellen, die an unterschiedliche Anwendungsszenarien angepasst werden können.

Leistungsangebot

  • Hardware-Entwicklung und Prototyperstellung
  • Implementieren und Verbessern von Erkenneralgorithmen
  • Signalvorverarbeitung für die Störgeräuschreduktion bei akustisch schwierigen Bedingungen
  • Integration von Algorithmen in moderne Systemarchitekturen
  • Anwendungsspezifischer Umgang mit Luft- und Körperschall
  • Durchführung von Messreihen
  • Qualitative und quantitative Komponentenqualifizierung
  • Sensorsystementwicklung
  • Evaluation und Usability
 

Projekt KI-MUSIK 4.0

Universelle KI-Sensor-Schnittstelle für i4.0

Neueste Elektroniktechnologien zusammen mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) für industrielle Anwendungen nutzbar machen.

 

»Klick«

Akustisches Monitoring für Steckverbindungen in der industriellen Produktion: Unsere intelligenten Ohren für die automatisierte und berührungslose Fertigungskontrolle.

 

Mobiles Multisensorsystems für das Schlafmonitoring

Schlafstörungen beeinträchtigen langfristig die Gesundheit. Deshalb arbeiten wir an einem ohrnahen Multisensorsystem, um Schlafverhalten bequem zuhause aufzeichnen zu können.

 

Pressemitteilung / 18.5.2022

Under pressure...

Hannover Messe 2022: Leckagedetektion an pneumatischen Antrieben durch intelligente Audiotechnologie und neuartige KI-Methoden

 

ACME 4.0 – Akustische Zustandsüberwachung für Industrie 4.0

Akustischen Überwachung von Maschinen und Produktionsprozessen

 

Kontaktloses Atmungsmonitoring

Atmen ist lebenswichtig - deshalb kann es im medizinischen Bereich entscheidend sein die Atemparameter zu erfassen und zu überwachen. Die Gruppe »Mobile Neurotechnologien« arbeitet am Monitoring der Atmung.

 

Projekt IMPASA

Ohren für die Maschinenhalle

Intelligentes akustisches Monitoring für den Einsatz in der Industrie.

 

Fraunhofer IDMT in den Medien

Akustische Detektion von Graffiti-Sprayern

Das Fraunhofer IDMT und die Sikom Software GmbH haben eine Sensorplattform entwickelt, um unerwünschtes Graffiti-Sprayen akustisch zu detektieren.

 

Einblick in unsere Forschung

Akustisches Monitoring in Smart Cities

Im Forschungsprojekt EarIt wurde untersucht, wie akustisches Monitoring in Smart Cities und Buildings genutzt werden kann.

 

 

Audiosystemtechnik

Von der Idee über die Konzeption und den Demonstrator-Bau bis zur akustischen End-Of-Line Kontrolle: Wir entwickeln für Sie Audiosystemlösungen. Ob Hardware-Design, Komponenten- und Algorithmenauswahl oder Software-Umsetzung.

 

Maschinelles Hören für smarte Entscheidungen

Mit uns nutzen Sie den akustischen Fingerabdruck von Ereignissen, um automatisiert intelligente Entscheidungen zu treffen – für Ihre Prozesse und Produkte.

 

Alle Branchenlösungen auf einen Blick

Hier finden Sie ausführliche Informationen zu all unseren Lösungen des Oldenburger Institutsteils Hör, Sprach- und Audiotechnologie HSA.