Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT
Kochen ist Alltag – doch gerade im Detail lauern Risiken: Überkochen, Fettbrand und unnötiger Energieverbrauch. Bisherige Lösungen zur Kochüberwachung erfassen nur einfache Messgrößen wie die Wassertemperatur und bleiben damit in ihrer Wahrnehmungs- und Reaktionsfähigkeit stark begrenzt. Das führt zu eingeschränkter Funktionalität und geringer Benutzerfreundlichkeit. Hier setzt das EXIST-Projekt KitchenGuard des interdisziplinären Teams um Jochen Heudorfer, Simon Heudorfer und Jan-Philipp Bott an: Ziel ist die Entwicklung eines KI-gestützten Koch- und Bratsensors, der Kochgeräusche auswertet und Kochzustände präzise pro Kochzone erkennt, frühzeitig vor kritischen Situationen warnt und assistive Funktionen für ein komfortables Kocherlebnis ermöglicht. Damit werden Sicherheit und Energieeffizienz am Kochfeld deutlich gesteigert. Für die gezielte Optimierung der Sensortechnologie arbeitet das KitchenGuard-Team nun mit dem Fraunhofer IDMT zusammen.
Akustische Zustandsüberwachung des Kochprozesses
Die Grundidee des KitchenGuard-Sensors basiert auf der Beobachtung, dass Menschen den Kochprozess häufig anhand von Geräuschen beurteilen – wenn kein direkter Sichtkontakt zum Kochgut besteht. Diese menschliche Hörwahrnehmung wird mit Methoden des maschinellen Lernens (ML) nachgebildet. So kann der KitchenGuard-Sensor den vorliegenden Kochzustand anhand der charakteristischen Merkmale eines erfassten Kochgeräusches präzise erkennen.
Aufgabenbereich Fraunhofer IDMT
Durch die Einbindung des Fraunhofer IDMT soll die kochzonenspezifische Schallerfassung – unter anderem für das gleichzeitige Überwachen mehrerer Kochtöpfe – weiter verbessert werden. Dabei bringt das Fraunhofer IDMT seine Kompetenzen in akustischer Signalverarbeitung, Sensortechnologien und Machine-Learning-Verfahren gezielt ein, um die Kochzustände pro Kochzone präzise zu erfassen. Die zentrale Herausforderung besteht darin, die Schallfelder der einzelnen Kochzonen möglichst genau voneinander und von Umgebungsgeräuschen zu trennen, um die nachgelagerte Schallfeldanalyse optimal zu unterstützen. Dafür erarbeitet das Fraunhofer IDMT ein Mikrofonkonzept zur kochzonenspezifischen Schallerfassung, prüft Integrationsoptionen und entwickelt ein an die Einbausituation anpassbares Mikrofon-Array als bestückte Leiterplatte mit ausgewählten MEMS-Mikrofonen. Über digitale Signalvorverarbeitung und ein Software-Tool werden die Aufnahmeeigenschaften (insbesondere die Richtwirkung) elektronisch eingestellt und auf Zielkochzonen abgestimmt.