Sensor+Test 2019

•••4••• Interview Innovationen mehr auf und es wird schwierig bis unmöglich, Fehlfunktionen am Geräusch zu erkennen. Genau an dieser Stelle setzen wir mit unserer Technologie an: Der Facharbeiter wird idealerweise bei seiner Arbeit durch unser in- telligentes und vorausschauendes Prüfverfahren unterstützt. Hört und erkennt der Algorithmus ein untypisches, unregelmäßiges oder unpassendes Geräusch, so kann der Maschinenführer sofort alar- miert werden. Natürlich kann un- ser System auch vollautomatisch arbeiten. Denkbar ist, dass bei- spielsweise Ersatzteile rechtzeitig bestellt und dann ausgetauscht werden. Somit leisten wir einen Beitrag zur nachhaltigen und effi- zienten Instandhaltung. Reaktive und proaktive Instandhaltungs- zyklen werden somit durch eine zustandsbasierte Instandhaltung ersetzt. Für das End-of-Line-Testing ver- hält es sich ähnlich. Hier werden fehlerbehaftete Teile systema- tisch erkannt und rechtzeitig aus- geschleust. Unsere Lösungsansät- ze arbeiten sehr schnell, sodass wir eine 100-prozentige Prüfung im Produktionstakt leisten kön- nen. Wie bilden Sie das menschliche Ge- hör im Computer ab? Moderne Verfahren des maschi- nellen Lernens versuchen, die tat- sächlichen Abläufe der mensch- lichen Geräuschwahrnehmung abzubilden. Das Ohr an sich wird durch Mikrofone und eine Sig- nalvorverarbeitung mit zum Bei- spiel Frequenzfilter abgebildet. Die Wahrnehmungsprozesse des Gehirns werden mit Deep-Lear- ning-Modellen – also neuronalen Netzen wie DNN oder CNN – um- gesetzt.Doch unsere Verfahren gehen weit darüber hinaus. So werden nicht nur hörbare Schall- anteile ausgewertet, sondern auch Informationen im Ultra- oder Infraschallbereich. Wo wird die akustische Qualitäts- kontrolle konkret eingesetzt? Unsere Lösungen werden bei- spielsweise im Maschinenbau eingesetzt. Wir haben Erfahrung bei mehreren Prozessschritten wie zum Beispiel bei Umformvor- gängen, Fügetechniken wie dem Schweißen, der Zerspanung oder bei der Erkennung defekter Lager in rotierenden Bauteilen. Häufig lösen wir auch ganz konkrete Fra- gestellungen. So beschäftigen wir uns aktuell mit der Überwachung sicherheitskritischer Anlagen in der Energieerzeugung. Hier geht es vor allen Dingen darum, Pum- pen- und Ventilgeräusche zu klas- sifizieren. Und auch in der Auto- mobilproduktion können unsere Verfahren eingesetzt werden. So erkennen wir Fehlfunktionen an kleinen Elektromotoren wie zum Beispiel bei der Sitzverstellung oder bei Fensterhebern ebenso wie nicht richtig geschlossene Steckverbindungen bei der Mon- tage. Messebesucher drücken gerne selbst auf Knöpfe, um neue Tech- nologien auszuprobieren. Welche Fraunhofer-Erfindungen verspre- chen die spannendsten Eindrücke? Wir vom Fraunhofer IDMT stellen einen Air-Hockey-Tisch aus, wel- chen wir mit unserer Technologie ausgerüstet haben. Hier kann der Messebesucher selber spielen und unsere Technologie erleben. An unserer interaktiven Messewand drehen wir den Spieß um und stel- len dem Messebesucher Fragen. Wir haben einige Schlagworte no- tiert und wollen darüber mit den Besuchern ins Gespräch kommen. Die Messe Sensor+Test gilt als Leistungsschau der Branche. Auf welche Innovationen sind Sie per- sönlich in diesem Jahr besonders gespannt? Wir beobachten mit Spannung die fortschreitende Entwicklung intel- ligenter Sensorik. Denn natürlich können auch auf dieser hardware- nahen Ebene schon Algorithmen für die akustische Qualitätskon- trolle implementiert werden. Al- les in allem freuen wir uns, dass die Themen Künstliche Intelligenz und Digitalisierung immer mehr Einzug in die Sensorik und Mess- technik halten, nicht zuletzt durch die Entstehung digitaler Zwillinge. In diesem Zuge ändern sich auch Geschäftsmodelle und Herange- hensweisen in der Entwicklung. Die neuen Herausforderungen werden nur in Kooperationen und gemeinschaftlich zu lösen sein, damit vor allen Dingen auch kleine und mittelständische Unterneh- men am Standort Deutschland und Europa wettbewerbsfähig bleiben. Fortsetzung von Seite 3 Monitoring in real time what happens in and around our bodies can be invaluable in the context of health care or clinical studies, but not so easy to do. That could change thanks to new, miniaturized sensors developed by researchers at the Tufts University School of Engineering that, when mounted directly on a tooth and communicating wirelessly with a mo- bile device, can transmit information on glucose, salt and alcohol intake. Such sensors could detect and record a wide range of nutrients, chemicals and physiological states. Previous wearable devic- es for monitoring dietary intake suffered from lim- itations such as requir- ing the use of a mouth guard, bulky wiring, or necessitating frequent replacement as the sen- sors rapidly degraded. Tufts engineers sought a more adoptable technol- ogy and developed a sensor with a mere 2 mm x 2 mm footprint that can flexibly conform and bond to the irregular surface of a tooth. In a similar fashion to the way a toll is collected on a highway, the sen- sors transmit their data wirelessly in response to an incoming radiofrequency signal. The sensors are made up of three sandwiched layers: a central “bioresponsive” layer that absorbs the nu- trient or other chemicals to be detected, and outer layers consisting of two square-shaped gold rings. Together, the three layers act like a tiny antenna, col- lecting and transmitting waves in the radiofrequency spectrum. As an incoming wave hits the sensor, some of it is cancelled out and the rest transmitted back, just like a patch of blue paint absorbs redder wave- lengths and reflects the blue back to our eyes. The sensor, however, can change its “colour.” For ex- ample, if the central layer takes on salt, or ethanol, its electrical properties will shift, causing the sensor to absorb and transmit a different spectrum of radiof- requency waves, with varying intensity. That is how nutrients and other analytes can be detected and measured. The bioresponsive layer can also be modi- fied to target other chemicals. Tiny tooth-mounted sensors that can track what you eat The 2 x 2 mm sensor monitors ingested fluids and transmits information wirelessly. Photo: Fio Omenetto, Ph.D., Tufts University Am Messestand zeigt das Fraunhofer IDMT, wie man am Geräusch von Motoren akustisch messen kann, ob diese in Ordnung oder de- fekt sind. Foto: Fraunhofer IDMT Novel framework for tracking developments in optical sensors Researchers from Singapore and Austria provide a benchmark to dene standards using plasmonic and photonic structures Researchers from the Singapore University of Technology and De- sign (SUTD) together with interna- tional colleagues are developing a 3D technology map which system- atically compares optical sensors, providing a benchmark to define standards and track developments. Plasmonics and photonics have been drawing attention in both academia and industry due to their use in a broad range of ap- plications, one of which includes optical sensing. The development of optical sensing technology not only contributes to the scientific research community as a versatile tool, but also offers substantial commercial value for smart city and Internet of Things (IOT) ap- plications due to its energy effi- ciency, lightweight, small size and suitability for remote sensing. Various optical sensing mecha- nisms and sensor structures have been proposed and demon- strated in the past few decades. Almost every new sensing mech- anism or sensor configuration would be explored regularly to test its sensing ability. However, information on the gap between the experimental realisation and theoretical limits, difference be- tween metal-based plasmonic sensors and dielectric-based pho- tonic sensors, and discrimination between propagating eigenwave and localised eigenmode struc- tures was not readily available. Researchers from the Singapore University of Technology and De- sign (SUTD), Singapore, Agency for Science, Technology and Re- search (A*STAR), Singapore, and Austrian Institute of Technology, Austria conducted extensive lit- erature research, systematically summarised and compared the sensing abilities of these optical refractive index sensors accord- ing to their sensitivities and figure of merits. A 3D technology map was then established to define the standard and development trend for optical refractive index sensors using plasmonic and pho- tonic structures.