Materialfehler hören

Sinnvolle Ergänzung optischer Prüfsysteme durch Einsatz akustischer Methoden in Kombination mit maschinellen Lernverfahren.

Air-Hockey-Tisch zur Demonstration Veranschaulichung der akustischenr Qualitätssicherung auf Basis künstlicher Intelligenz

Air-Hockey mit akustischem Signal
© Fraunhofer IDMT
Hören und gewinnen - der interaktive Demonstrator veranschaulicht das Prinzip der Schallanalyse zur akustischen Qualitätskontrolle.
Analyse akustischer Signale des Hockey-Tisches
© Fraunhofer IDMT
Die akustischen Ereignisse treten im Spiel unregelmäßig, sehr schnell, mit kurzer Dauer und einer räumlichen Verteilung auf – ideal für die Analyse mittels maschineller Lernverfahren.

Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT, Ilmenau, forscht und entwickelt im Bereich der akustischen Qualitätskontrolle basierend auf Schallanalysen und künstlicher Intelligenz, die dort verlässliche Zustandsinformationen liefern, wo optische Verfahren an ihre Grenzen stoßen. Diese können durch den Einsatz akustischer Verfahren z. B. bei der Erkennung von Materialdefekten ergänzend unterstützt werden. Mithilfe eines »akustischen« Eindrucks können verschiedene Materialien automatisch erkannt und unterschieden werden.  

Ein »spielerisches Beispiel« ist ein Air-Hockey-Tisch, der das Prinzip gut demonstriert. Die Pucks, die im Spiel zum Einsatz kommen, sind aus verschiedenen Materialien gefertigt und verursachen unterschiedliche, aber sehr charakteristische »Pling«-Geräusche, sobald sie an die Bande des Spielgeräts treffen. Während des Spiels treten diese akustischen Signale so häufig und unregelmäßig auf, dass sie zur Analyse mittels maschineller Lernverfahren genutzt werden können, um eine zuverlässige Aussage über das Material zu treffen, aus dem die Pucks gefertigt sind.  

Eingesetzt werden kann das berührungslose Verfahren zur akustischen Qualitätskontrolle unter anderem zur Erkennung von Materialfehlern oder in der Inline-Überwachung von Fertigungsprozessen, so z. B. beim Schweißen. Werden akustisch wahrnehmbare Fehler bereits im Prozess festgestellt, kann dieser abgebrochen und zeitnah neu gestartet werden. Das Verfahren funktioniert zudem zerstörungsfrei und dient somit der Reduzierung von teurem Prüfschrott. Weiterhin können die Schallabstrahlung von Maschinen optimiert, Empfehlungen für Lärmminderungsmaßnahmen gegeben oder die Lärmausbreitung in Produktionshallen untersucht werden.

Als neues Mitglied in der Fraunhofer-Allianz Vision ergänzt das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT die Fraunhofer Vision-Kompetenzen durch das akustische Monitoring.

Unterschiedliches Material der Pucks erzeugt verschiedene Geräusche.
© Fraunhofer IDMT
Aus unterschiedlichen Materialien gefertigte Pucks klingen hörbar unterschiedlich.

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Dipl.-Ing. Judith Liebetrau

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