Wie von Geisterhand

Sensoren finden Einzug in fast alle Lebensbereiche

Zentrum für Angewandte Forschung

Im Projekt MikroSens arbeiten die Hochschulen Heilbronn, Ulm und Pforzheim sowie die Universität Ulm in einem hochschulübergrei-fenden Forschungsverbund (Zent-rum für Angewandte Forschung) zu-sammen. Ziel ist die Erforschung neuartiger und hochintegrierter Millimeterwellentechnik (Radar), um sie insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen in Baden-Württemberg zugänglich zu machen. Im Fokus stehen fünf zukunftsweisende Applikations-felder (siehe Kasten).

Sensortechnik verhindert überkochende Milch

Eine Anwendung der Künstlichen Intelligenz im Projekt MikroSens ist der Kochsensor. Mit einem in der Dunstab- zugshaube montierten Radarsensor können Bewegungen im Kochgut und Füll-stände gemessen werden. Ruhende Flüssigkeit wird von einer sprudelnden oder kochenden Flüssigkeit unterschieden. Steigt der Füllstand im Topf über ein gewisses Maß, wird ein Signal an die Herdplatte gegeben. Die Heizleistung wird gesenkt oder die Platte wird komplett ausgeschaltet. Überkochen oder Anbrennen z. B. von Milch kann so verhindert werden.

Die Künstliche Intelligenz lernt beim Kochen

Die Messung von Bewegungen (Geschwindigkeit) und Füllständen (Abstand) führt zu zweidimensionalen Radarbildern, den sogenannten Range-Doppler-Maps. Diese werden mithilfe einer Künstlichen Intelligenz verarbeitet. Bei jedem Kochvorgang werden Daten aufgezeichnet, aus denen die Künstliche Intelligenz lernen kann. Nach einiger Zeit ist die KI in der Lage, die verschiedenen Kochzustände selbstständig zu unterscheiden und entsprechend zu reagieren. Ein Beispiel ist das automatische Abschalten der Kochplatte, falls ein Überkochen droht.

Anwendungsgebiete

Umweltsensorik:Pegel- und Strömungssensorik

Berührungslose Ermittlung von Oberflächen-geschwindigkeiten und Pegeln in offenen Gewässern, z. B. zur Vorhersage von Fluten.

Nachhaltige Mobilität: Straßenzustandserkennung

Radarsensorik zur Erkennung von Eisglätte im winterlichen Straßenverkehr.

Automatisierungstechnik:Industrie 4.0

Berührungslose Pegelmesstechnik für die Industrieautomatisierung, vor allem in der Pharma- und Lebensmittelindustrie.Mediensensorik Erfassung von Medieneigenschaften wie der Dichte und Höhe von Schäumen über einer Flüssigkeit. Anwendungsfelder liegen auch hier in der Pharma- und Lebensmittelindustrie.

Medizintechnik: Vitalitätsdiagnostik

Berührungslose Erfassung der Atmung und des Herzschlags sind für die Sportmedizin oder in der Intensivpflege interessan

Europaweites Interesse

Das Forscherteam der HHN um Prof. Ott präsentierte die aktuelle KI im September 2019 auf der European Radar Conference in Paris. Die KI arbeitet mit einer Kombination aus Convolutional Neural Network (CNN) und Recurrent Neural Network (RNN bzw. LSTM) und ist in der Lage, zeitlich aufeinander folgende Range-Doppler-Map-Sequenzen zu verarbeiten. Dies bietet Vorteile bei der Klassifizierung dynamischer Prozesse, wie etwa einem Kochprozess. Der Kochsensor wird bereits zum Patent angemeldet.

Projektleitung

Prof. Dr. Walter

Hochschule Ulm