Moderne Sensortechnik 20.06.2024, 07:00 Uhr

Intelligenter Ultraschallsensor für (fast) jede Anwendung

Das Fraunhofer-Zentrum für Sensor-Intelligenz ZSI hat ein intelligentes und flexibel einsetzbares Ultraschallsensorsystem namens “SonoOne” entwickelt. Es funktioniert nach dem Baukastenprinzip und ist aus kostengünstigen, streichholzschachtelgroßen Modulen aufgebaut. Sie lassen sich variabel kombinieren und für verschiedene akustische Messaufgaben einsetzen.

Man sieht die Module des Ultraschall-Sensor-Systems.

Einzelmodule des Ultraschallsystems »SonoOne«.

Foto: Fraunhofer IBMT

Forschende des Fraunhofer-Zentrums für Sensor-Intelligenz ZSI haben ein Ultraschallsensorsystem entwickelt, das flexibel ist und Signale intelligent analysiert. Das System mit dem Namen “SonoOne” ist nach einem modularen Baukastenprinzip aufgebaut. Es ermöglicht die Kombination kompakter Module zu maßgeschneiderten Systemen für vielfältige Anwendungen. SonoOne trägt vor allem der Tatsache Rechnung, dass der Markt portabler Ultraschallsysteme kontinuierlich wächst.

Intelligente Analyse und Auswertung der erfassten Ultraschall-Zeitsignale

SonoOne besteht aus streichholzschachtelgroßen Modulen, die sich durch Steckkontakte einfach verbinden lassen. Dieses modulare Konzept erlaubt die vielseitige Nutzung des Ultraschallsensors für unterschiedliche akustische Messaufgaben. Die Intelligenz von SonoOne liegt in der Analyse und Auswertung der erfassten Ultraschall-Zeitsignale.

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Die Signalverarbeitung kann extern über Geräte wie Tablets oder Smartphones erfolgen, die via WiFi angebunden sind. Alternativ können Anwenderinnen und Anwender die Recheneinheit direkt in das System integrieren, um die Intelligenz gemäß dem Edge-KI-Ansatz in den Sensor selbst zu verlagern. Auch die Auswertung in Cloud-Netzwerken ist möglich, um große Datenmengen von verteilten Sensoren zentral zu speichern und zu analysieren.

Ultraschall-Baukastensystem mit Zukunftspotenzial?

Jedes SonoOne-System besteht aus mindestens einem Ultraschallmodul mit Wandler zur Signalerfassung, einem Kommunikationsmodul zur Parametrisierung und Datenübertragung sowie einem Modul für die Energieversorgung. Eine Firmware steuert den Messablauf und die Kommunikation. Ein Microcontroller-Board mit USB- und WLAN-Schnittstelle dient als Hardware-Interface zum PC.

SonoOne soll den sich rasant entwickelnden Ultraschallmarkt mit seinen innovativen Produkten flexibel bedienen können, insbesondere im Bereich der tragbaren Ultraschall-Sensor-Systeme. Der modulare Ansatz hilft dabei, zukünftige Technologien wie effizientere Energiespeicher, neue Funkstandards oder verbesserte Analyse-Algorithmen leichter und schneller zu integrieren. So schafft der Ultraschallsensor auch die Grundlage für völlig neue Anwendungen.

Ultraschallmodule als Grundlage für maßgeschneiderte Sensorik

Das Fraunhofer-Zentrum für Sensor-Intelligenz greift für die Anpassung der Sensortechnik an die spezifischen Bedürfnisse verschiedener Unternehmen und Branchen auf umfangreiches Anwendungs-Know-How zurück. So könnten sich aus dem modularen Ultraschallsensor schneller marktfähige und kostengünstige Produkte entwickeln.

Ultraschall ist eine flexibel einsetzbare, kostengünstige, echtzeitfähige und nicht-invasive Technologie mit einem bewährten und breiten Anwendungsspektrum – von der Medizin bis hin industriellen Anwendungen. Gerade für IoT-Anwendungen wie Fitness-Tracker, Smartwatches, intelligente Brillen, VR-Headsets und andere Wearables könnte das Sensorsystem interessant sein. Die Technologie ist kostengünstig und könnte ein großes Marktpotenzial für die Ultraschallsensorik haben, insbesondere in Kombination mit KI-basierter Signalanalyse und Klassifikation.

Das Fraunhofer-Zentrum für Sensor-Intelligenz ZSI ist eine gemeinsame strategische FuE-Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft für angewandte Forschung e. V. und des Saarlands. Als eine zentrale Anlaufstelle soll es Forschung und Wissenschaft in der Großregion Saarland zum Nutzen von Gesellschaft und Wirtschaft stärken.

Sensorsysteme der nächsten Generation mit KI-Komponenten

Das Fraunhofer ZSI entwickelt Sensorsysteme der nächsten Generation mit KI-Komponenten für Anwendungen in den Bereichen Materialprüfung, Produktions- und Bioprozesse sowie im Gesundheitswesen. Dabei fokussiert das ZSI den gesamten Prozess von der Datenerfassung bis zur Analyse und Auswertung. Erstmals kommen Sensoren beziehungsweise Sensorsysteme zum Einsatz, die in Echtzeit und vor Ort autark Entscheidungen treffen und so in einem vorgegebenen Rahmen Prozesse steuern.

Der ganzheitliche, integrative Ansatz soll dazu beitragen, gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft innovative Anwendungssysteme zu entwickeln. Diese sollen in einer späteren Phase die Produkte der Partner ergänzen und erweitern.

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

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