MTS マーケット・マネージャーの Mark Menzuber 氏と MTS シニア・アプリケーション・エンジニアの Scott Anderson 氏が、非接触型ひずみ測定のオプションとトレンドについて語ります。
質問非接触型ひずみ測定ソリューションとはどういったものですか？
Menzuber 氏： ひずみゲージやクリップ式伸縮計などの従来のひずみ測定装置は、試験片に取り付ける必要がありましたが、非接触型では、レーザーやデジタルカメラと記録システムや実績のある画像測定技術を組み合わせて用います。こうした画像技術と計測技術を組み合わせることで、任意の試験体の多軸変位、ひずみ、ひずみ率を正確に計算することができます。Scott、タイプ別の測定技術についてもう少し説明してくれませんか？
Anderson 氏： もちろんです、Mark。最も単純な非接触型ひずみソリューション（NCSS）は、試験対象の試料上の 2 点（マーク）間の距離を測定する1次元（1D）のものです。これらの 1D ソリューションは、2 点間の引張／圧縮ひずみ測定や亀裂開口変位（COD）に使用されます。現在、この種の NCSS に使用されている最も一般的な技術は、レーザースキャナー、光回線スキャナー、デジタル画像相関（DIC）用ソフトウェアです。
2D（X-Y）測定には、非接触式伸縮計も使用されます。これらの装置では、軸方向の平均的なひずみ、軸方向の横方向のひずみ（r、n、k 値の場合）、せん断測定、亀裂成長を測定します。
3D（X-Y-Z）ひずみ測定では立体画像機能が必要で、少なくとも 2 組の光学系を用いて、同一の対象物を一定の距離離して観察し、垂直方向（Y）、水平方向（X）、および面外（Z）の測定を行います。こうした 3D 技術により、強力な DIC ソフトウェアを活用して、全視野の変位、ひずみ、ひずみ率の測定が可能になります。
質問非接触型ひずみ測定装置が使われる理由は？
Menzuber 氏： 従来の非接触式伸縮計を使用するメリットもありますが、非接触型ひずみ測定ではデータの精度を高め、時間を節約できることがよくあります。
非接触型ひずみソリューションでは、試料に接触するタイプのように、デバイスの重さや鋭いエッジによってテストデータが損なわれることはありません。この干渉しないことが、柔らかいサンプルやデリケートなサンプルを扱う際に特に重要です。
画像を記録することで、試料の不具合箇所が明確になり、テスト後の測定調整を中心に、テストデータの見直しや改善を行う機会が増えます。試料の性能を正確に把握することができるため、少ないテスト回数で正確なデータを取得して、時間を節約することができます。また、記録された物理データは後処理され、選定された材料の既存の FEA（有限要素解析）モデルの作成、検証、さらには改良に使用することができます。
そのため、非接触型ひずみ測定ソリューションでは、正確で包括的なデータを簡単に取得することができます。また、特に新しい複合材料やその他の最先端の材料、あるいは珍しい形状の試験片を評価する際には、試験片の性能に関するより詳細なデータが必要となるため、非接触型ソリューションの需要が高まっています。
質問より包括的なデータを収集することで、試験片の洞察力が高まることにつながった例はありますか？
Anderson 氏： 通常、品質管理（QC）システムのユーザーはテストを効率化し、1 日に試験装置とオペレーターから得られるテスト数を向上させたいと考えています。こうした均質で平面的な等方性材料を適用する場合には、使いやすい 1 次元軸方向伸縮計を用いると、試験の間に試料に取り付ける必要がないため、驚くほど時間を節約できます。
材料や試料が均質で平面的な、等方性ではない可能性がある開発や研究の場合（複合材料、積層造形された材料、小さな構造物やデバイスなど）、故障メカニズムを視覚的に捉えることでテストラボの生産性を向上させる機会があるかもしれません。設計で行うと、必要なテストの数を大幅に減らすことができます。2D（2 軸シングルカメラ）または 3D（立体視システム）を使用することで、ユーザーは 1 回のテストでより多くの情報を収集できます。
2D の単一光学系を用いた基本的な材料試験では、ポアソン比、r、n、k の値を決める軸方向および横方向のひずみ情報を簡単に得ることができます。テストのビデオ録画を加えることで、ラボのマネージャーやテストのスポンサーにテスト結果を実証する証拠を提供することができます。
質問非接触型ひずみ測定を用いる流れは、材料試験においてあらゆる市場や用途で発生しているのでしょうか？
Menzuber 氏： 比較的最近のコンピュータプロセッサと高解像度のデジタルレンズ技術の発展により、非接触型ひずみソリューションはより使いやすく、より低価格になり、材料試験のあらゆる分野で実行可能な選択肢となっています。今では、ラボのマネージャーは、非接触型のひずみ測定技術を利用して、データの精度とラボの生産性を向上させることができるようになりました。今日では幅広いソリューションが用意されているので、それぞれ固有のテストの課題に最適なオプションを見つけることができます。
質問MTS の非接触型ひずみソリューションのアプローチには、どんな特徴がありますか？
Menzuber 氏： 任意のラボに最適な非接触型ひずみソリューションを選択するかは、用途、材料、テストオペレーターの専門知識レベルなど、さまざまな要因に応じて決まると認識しています。これらの変数を考慮すると、最適なソリューションを得るためには、システムの統合に関する専門知識が必要になる場合があります。そのため、MTS のお客様に対する責任は、あらゆる NCSS 技術の長所と短所を把握し、お客様の特定の利用ニーズに最初の会話を集中させ、お客様の包括的なラボ要件に最適なソリューションを推奨することです。目的全体を理解するまでは、NCSS の推奨を行うことはありません。その提案に MTS の NCSS 製品が含まれることもありますが、多くの NCSS OEM 関係を活用し、お客様のニーズに最適な統合ソリューションを共同で提案することもあります。
質問ちょっと待ってください、MTS は市場でどんなNCSS機能も提供できるのですか？
Anderson 氏： はい、当社は、主要な非接触型ソリューションのプロバイダーと緊密に連携して、お客様固有のニーズに合わせて最適なソリューションを提供しています。当社は、Correlated Solutions、GOM、Trilion、Match ID などの計測装置を当社の試験システムに組み込む方法を熟知しており、統合されたシームレスなテスト体験を提供します。様々な非接触型ソリューションを用いて統合に関する専門知識を磨くことで、お客様のお役に立てるものと信じています。
質問統合された試験ソリューションを提供するために、MTS はどうサポートしますか？
Menzuber 氏： 我々は、アプリケーションエンジニアとシステム統合の専門家からなるコアチームを結成し、非接触型ひずみ測定技術の最新情報を提供します。このチームは、システムの互換性から試験データの統合・同期までを検討します。当社は、NCSS 製品および応用に関する知識が豊富なため、お客様のテストおよびデータ分析の要件に耳を傾け、市場で利用可能なさまざまなソリューションを検討し、特定の用途のニーズに適切なソリューションを適合させるお手伝いをすることができます。
質問QA/QC テスト装置のニーズに関してはどうでしょうか？このようなシンプルなテストには、非接触型のソリューションは過剰ではないでしょうか？
Anderson 氏： 接触型ひずみ測定装置に比べて複雑であることが、QA/QC テストに非接触型ソリューションを使用する際の欠点の一つでした。現在では、単調な試験または軸方向の疲労試験のセットアップと使用が非常に簡単なソリューションを提供しています。こうしたソリューションでは、テストの間にオペレーターが介入する必要はほとんどないため、QA/QC テストに見られるハイスループット環境に最適です。
質問材料研究者についてはどうですか？研究開発を行っている人にはどのようなソリューションがあるのでしょうか？
Anderson 氏： 材料研究者にとって、正確なデータの統合、同期、分析は重要な基準要件です。ここで MTS は 3D ソリューションプロバイダーと密接に連携し、デジタル画像相関、あらゆる分野のひずみ測定、ビデオ再生、試験後の分析、有限要素解析（FEA）モデルの比較など、お客様のニーズにお応えします。我々は、この分野の専門家と協力して、お客様の試験トシステム全体のセットアップが必要な結果を提供できるようにサポートします。
