Mit dem Sensorsystem »SonoOne« sei es dem Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT gelungen, ein intelligentes und flexibel einsetzbares Ultraschallsensorsystem nach dem Baukastenprinzip zu entwickeln, "um den sich rasant entwickelnden Ultraschallmarkt, insbesondere im Bereich der portablen Systeme, perspektivisch mit innovativen Produkten bedienen zu können".
Es besteht hardwareseitig aus kostengünstigen, streichholzschachtelgroßen Modulen, die für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche durch angebrachte Steckkontakte einfach zu einem Gesamtsystem kombiniert, konfiguriert und durch das modulare Konzept universell für die verschiedensten akustischen Messaufgaben eingesetzt werden können.
Die Intelligenz des Sensors besteht in der Analyse und Auswertung der aufgezeichneten akustischen Zeitsignale. Dies kann durch eine externe über WiFi angebundene Recheneinheit wie z. B. ein Tablet, Smartphone oder aber durch adaptierte kompakte Recheneinheit erfolgen, so dass gemäß dem Edge-KI-Ansatz die Intelligenz direkt in die Systeme selbst verlagert werden kann und nur das Ergebnis als Messwert übertragen wird. Die Auswertung in Cloud Netzwerken ist ebenso vorgesehen, so dass große Datenmengen über zahlreiche Sensoren an unterschiedlichen Orten erfasst und zentral gespeichert, analysiert und verarbeitet werden können.
Darüber hinaus können durch den modularen Ansatz zukünftige innovative Technologien (effiziente Energiespeicher, neue Funkstandards, neue Materialien für Ultraschallsensoren, Fertigungstechnologien in der Elektronik und verbesserte Analyse-Algorithmen) einfach durch Weiterentwicklung und Austausch einzelner Module direkt genutzt und so die Grundlage für die Nutzung von Ultraschall in völlig neuen Anwendungen geschaffen werden.
Die Minimalkonfiguration eines jeden »SonoOne«-Ultraschallsystems besteht aus den folgenden drei Modulen:
1. Einem Ultraschallmodul inklusive Ultraschallwandler zum Erfassen von Ultraschall-Zeitsignalen über einen weiten Frequenzbereich (kHz-MHz)
2. Einem Kommunikationsmodul zur Parametrisierung und Ansteuerung des Ultraschall-Moduls sowie zum Transfer der Ultraschalldaten z. B. via WiFi an ein Endgerät bzw. Server zur Signalanalyse
3. Einem Energieversorgungsmodul zur Bereitstellung der benötigten Versorgungsspannungen
Darüber hinaus wird eine Firmware für die Steuerung des Ablaufs einer Messung sowie für die Kommunikation und die Parametrisierung des Systems verwendet. Die Hardware-Schnittstelle zum PC bildet ein kommerziell erhältliches Microcontrollerboard, welches neben einer USB-Schnittstelle auch ein WLAN-Interface implementiert. Es ermöglicht den bidirektionalen Austausch von Steuer- und Statusinformationen sowie die Übertragung der Ultraschalldaten in Echtzeit. Mit einem User-Interface kann das Ultraschallsystem parametriert und das Ultraschall-Zeitsignal live verfolgt, mit verschiedenen Filter- und Auswertealgorithmen analysiert und gespeichert werden.
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