Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Akustische Diagnostik – Fehlerdetektion | Signalbeurteilung | Qualitätssicherung

Bio- und Sprachsignale

Akustische Diagnoseverfahren sind auch hervorragend für nichttechnische Signale, unter anderem Biosignale, Sprache oder Musik, einsetzbar.

Schädlinge, wie Käfer, erzeugen Fress- und Krabbelgeräusche. Damit ist ihr Vorkommen in Lagerhallen oder Getreidesilos nachweisbar. Da Schädlinge sehr große Mengen an Lebensmittel- und Getreidevorräten vernichten können, ist die permanente Überwachung von Silos sinnvoll.

Eine weitere hilfreiche Anwendung der akustischen Mustererkennung, wenn auch nicht zu Diagnosezwecken, ist die Sprachbedienung von Geräten im Industrieeinsatz. Das System unterstützt Kunden, die ein Prüfgerät nicht selbst manuell steuern können, z. B. Prüfingenieure im Einsatz. Das Fraunhofer IKTS bietet dafür eine vertrauenswürdige und betriebssichere Lösung.

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Schädlingsdetektion in Getreidesilos

 

Gesundes, handelsfähiges Getreide ist in der heutigen Zeit selbstverständlich. Überall dort, wo Getreide gelagert und verarbeitet wird, können Vorratsschädlinge auftreten. Weltweit zerstören Getreideplattkäfer, Dörrobstmotten, Reismehlkäfer, Kornkäfer, Getreidekapuziner und andere bis zu 15 % der Getreideernte. Gründe dafür sind Restpopulationen im Silo, nicht hermetisch dichte Lager oder Einträge vom Feld bzw. von Zulieferern. Eine permanente Überwachung der Vorratsbehälter kann helfen, Schädlinge bereits früh, möglichst im Larvenstadium, zu erkennen.

Am Markt gibt es viele Verfahren zur Schädlingsdetektion (Pheromonfallen, Temperaturmonitoring etc.), die jedoch oft zu ungenau sind. Das Fraunhofer IKTS nutzt KI-basierte Methoden, um Schädlinge auf Grund ihres emittierten Schalls zu detektieren. Die für Getreidelager und Transportsysteme angepassten Lösungen treffen dabei Aussagen zum Umfang des Schädlingsbefalls, der Schädlingsart und dem Entwicklungsstadium der Schädlinge (z. B. Larve/Käfer).

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Miniaturisierte Module des IKTS-Sprachdialogsystems.

Verbale Systemsteuerung

 

Moderne Mess- und Prüfgeräte besitzen eine Vielzahl von Einstellungs- und Programmiermöglichkeiten. Bei der praktischen Arbeit ist eine manuelle Bedienung jedoch oft schwierig (Vielzahl von Menüs und Untermenüs) oder unmöglich (Hände bei der Prüftätigkeit nicht frei oder verschmutzt). Der Einsatz von Spracherkennungs- und Sprachsynthesetechnologie bietet ein enormes Potenzial für die Effektivierung von Prozessabläufen.

Sprachtechnologien sind inzwischen so weit fortgeschritten, dass eine natürlichsprachliche Mensch-Maschine-Kommunikation problemlos möglich ist. Kommerziell verfügbare Lösungen übertragen allerdings in der Regel die Nutzerspracheingaben an Server eines Drittanbieters. Das kann einerseits die Datensicherheit kompromittieren, da vertrauliche Informationen an Dritte übertragen, dort möglicherweise dauerhaft gespeichert und ggf. weiterverwertet werden. Andererseits kann die Betriebssicherheit gestört werden, da die angebotenen Lösungen auf Funknetzwerkverbindungen angewiesen sind. Für den Einsatz in Prüfgeräten sind diese Lösungen daher nicht empfehlenswert.

Das Fraunhofer IKTS bietet ein vertrauenswürdiges und betriebssicheres hardwarebasiertes Sprachdialogsystem zur Benutzerinteraktion mit Prüfgeräten an, welches die Ein- und Ausgabe fließender Sprache erlaubt. Das Dialogsystem kann in das vorhandene Prüfgerät integriert oder über eine USB-Schnittstelle angeschlossen werden und unterstützt kabelgebundene oder Bluetooth-Headsets. Damit sind die Benutzer in der Lage, berührungslos (»hands and eyes free«) mit dem Prüfgerät zu kommunizieren.

Quittungstöne (»Earcons«) dienen der Bestätigung von Vorgängen. Die Verlagerung rechenintensiver Algorithmen in Hardware ermöglicht eine Miniaturisierung des Systems. Für PC-basierte Mess- und Prüfgeräte, die über ausreichend Reserve an Rechenleistung verfügen, steht auch eine reine Software-Lösung zur Verfügung.

Besonderer Wert wurde bei der Entwicklung auf Vertrauenswürdigkeit gelegt. So erfolgt keine Datenübertragung an externe Server. Es sind weder ein permanentes Handy- oder Funknetz noch eine Internet-Anbindung notwendig. Eine etwaige Übertragung sensibler oder privater Daten ist ausgeschlossen. Das System ermöglicht im Gegensatz zur Spracherkennung auf Mobiltelefonen bereits eine Steuerung von Geräten. Eine zusätzliche Sprachsynthese erlaubt Rückfragen und Bestätigungen für eine umfassende Kommunikation zwischen Anwendern und System.