AEセンサーによる金属材料の破壊検知

AE(Acoustic Emission)センサーをご存じですか？

　アコースティック(Acoustic)とあるので単なる音センサー=マイクと誤解されがちですが、主に高周波数帯(数10kHzから数MHz)の弾性波を検出するためのセンサーです。なお弾性波とは材料や媒質内を伝わる波動のことを指します。すなわち材料や構造物の内部で発生する微小な弾性波を検出するためのセンサーです。
　これらの弾性波は、材料が応力や負荷を受けたときに発生する微小な変形や割れ、破壊などによって生じます。AEセンサーはこのような弾性波を捉えることで構造物の健全性や異常を検知し、早期のメンテナンスや修理を促すために使用されます。
　AEセンサー自体は20世紀中頃から発展し始め、主に非破壊検査の分野例えば橋梁、ビル、配管、タンク、航空機の検査方法として実用化されてきました。しかし扱う周波数帯域が～数MHzと高く、IoTのように常時設置、測定となると膨大なデータ量となるため(例えばサンプリング周波数10MHzだと1秒測定しただけで1000万個のデータが発生)、データの処理が大変になるとともに、専用のデータ処理機が高額になってしまうことが問題でした。
　私が前職で開発に携わっていた内閣府国プロSIPフィジカル事業では、AEセンサーで得られた大量のデータをAE特徴値と呼ばれる対象物の状態を表すデータに瞬時に計算し変換する機能と、複数の他のセンサー(アナログ、デジタル)を接続してマイクロ秒単位の精度で同期してデータを収集する機能と、リナックスOSでこれらのデータをAI処理をする機能を1台にまとめたマルチセンシングモジュール(MSM)を開発しました。現在MSMはソード社において商品化の検討を進めています。

　弊社ではソード社と協力して、AEセンサーとMSMを使った以下の検証が可能です。

　以下の動画は、内閣府国プロSIPフィジカル事業において協業させて頂いた、精密鍛造金型技術のパイオニア的企業株式会社ニチダイ様との取り組みです。ニチダイ様は鍛造金型プレスダイセットの高付加価値化を最重要テーマとされており、金型状態の監視システムの開発を進められています。金型プレスの状態監視で重要なパラメーターは荷重と変位ですが、さらなる付加価値として金型の疲労状態を検知できるAEセンサーを組み合わせたシステムを探されており、我々と出会いました。
　MSM(SE-AEMS)を使って荷重センサー(ロードセル)、変位センサー、AEセンサーを同期測定することで、金型への荷重作用状態とAE信号の発生状態を瞬時に関連付けられるようになり、金型の劣化進行状態をリアルタイムで正確に知ることができるようになりました。
　この動画は2022年夏に撮影したもので少し古い情報ですが、センシングの意義、センシングによって得られるものについてご理解頂ける動画となっていますのでご覧頂き、ご興味をもたれましたらご連絡ください。