「音響診断AI＋アコースティックセンサー」に向けた超音波領域の音響データ収録実験を実施

ＳＯＭＰＯリスクマネジメント株式会社（代表取締役社長：桜井　淳一、以下「ＳＯＭＰＯリスク」）は、日清紡ホールディングス株式会社（代表取締役社長：村上　雅洋）傘下の日清紡マイクロデバイス株式会社（代表取締役社長：田路　悟、以下「日清紡マイクロデバイス」）、音響・音声技術を専門とするソフト開発会社である株式会社アニモ（代表取締役：服部　一郎、以下「アニモ」）と、２０２２年２月より最先端の音響センサーを活用した「音響診断AI化支援コンサルティング」を展開しています。
このたび、株式会社AQUAPASS（取締役社長：三根 輝明、以下「AQUAPASS」）が開発・販売している「水と超音波を利用したクリーンな洗浄システム（以下、超音波水洗浄機））」の音響データを収録し、分析した結果、アコースティックセンサーの活用によって、当該設備の心臓部である超音波発振装置の稼働状況および設備の変調が早期に現れる超音波領域までの幅広い周波数帯域の音が収録できることを確認しました。
今後も利便性向上とAI導入企業の更なる安心・安全の提供を目指す協業を継続してまいります。

• 音響診断AI化コンサルティングの概要

音（音響）データを収録して、その音響特徴量を分析、可視化することで、人の聴覚に依存しない、異音検知や設備予兆保全、検査業務の省人化等を可能にするサービスです。このサービスにおいて、超音波領域までの幅広い周波数帯域の音を収録することが可能であるアコースティックセンサーを活用し、機器故障の早期発見を目指すサービス展開を目指しています。
 

• 収録の背景・目的

AQUAPASSでは、高純度の水と超音波を組み合わせた環境への負荷が小さくクリーンな超音波水洗浄機を開発・販売していますが、極まれにポンプ周りのキャビテーション発生によりポンプに損傷を与える故障が発生していました。２０２２年２月のニュースリリース※１で、キャビテーションの発生を音響診断で把握することが可能であることをお知りになり、相談を受けました。そしての超音波水洗浄機から発生する可聴音および軸受損傷を早期検知する超音波領域の音響等をアコースティックセンサーでの収録の機会を頂きました。
また、本装置の心臓部である洗浄用超音波発振装置の稼働状況についても、アコースティックセンサーの特徴を生かし、洗浄用超音波の発生状態の直接収録を行いました。
（※1：ニュースリリース　https://image.sompo-rc.co.jp/infos/20220215_1.pdf）
 

AQUAPASS社超音波水洗浄機へのアコースティックセンサーの取り付け

 

• 収録結果

アコースティックセンサーを聴診器のように装置に固定し、その音を収録し所定の処理を行うことで、装置の音響上の特徴を把握することが可能なことを確認しました。一部を以下グラフでご紹介します。

１　超音波洗浄槽ポンプ収録結果（左：ポンプ貼付、右：モーター貼付）
・1,200Hzにピークがある。
・測定上限96,000Hz付近までの超音波帯域に、2,000Hz間隔のピーク（倍音）が僅かに現れる。

超音波洗浄槽ポンプ収録結果

２　超音波洗浄槽収録結果（左：窓貼付　右：水槽ケース貼付）
・12,500Hz間隔のピーク（倍音）がある。
・測定上限96,000Hzまでの超音波帯域を含む。

超音波洗浄槽収録結果

 

• 音響診断AI化の可能性

今回の収録で、可聴域から超音波領域までをアコースティックセンサーで収録できることを確認し、またAI化に必要な音響的な特徴量の把握も行えることが判りました。
AQUAPASSでは今回の結果をふまえ、当初の目的であるキャビテーション発生検知のみならず、メンテナンス前後における状態の変化、稼働中のモーターや超音波の把握などIoTを活用した遠隔監視などの検討を行う予定です。

【​AQUAPASS 常務取締役　石橋尚登様よりコメント】（ホームページ：http://aquapass.co.jp/）
これまで機器の運転状況は、設置された計器や作業者の目と耳で判断をしていましたが、キャビテーションの発生を音響検出できることを知り今回の相談となりました。
収録された音の分析結果は多いに興味をひくものであり、提案された手法による運転状況の把握は、産業機器の保全を「予防保全」から「予知保全」にシフトさせる手助けとなるものであり、大きな顧客満足度の向上につながるものと確信しました。
実用化には事前にモノの挙動を十分把握しておく必要があるので、ご興味をいただけるお客様にご協力を頂きフィールドのデータを蓄積していきたいと思います。

（検出対象例）

• 軸受ベアリングに生じる初期劣化状態（ベアリング等のはく離等）の検知
• ファン・ポンプの回転ブレードの異常検知
• 超音波振動子の掲示劣化による異常の検出
• ポンプのキャビテーションの検知　など

 

• 今後の展開

ＳＯＭＰＯリスクは、日清紡マイクロデバイスおよびアニモと連携して「音響診断AI化コンサルティング※２」の導入企業を拡大しつつ、社会・産業インフラにおけるDX推進と社会実装に向けて取り組んでいきます。
※２：ホームページ　https://www.sompo-rc.co.jp/services/view/395
　　　　　　　　　　https://www.sompo-rc.co.jp/services/view/336