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センサーを徹底解説！

センサーとは？

センサーとは、機械が取り扱うことのできる信号に置き換える装置のことです。
人間の場合、視覚、聴覚、嗅覚、味覚、触覚の５感によって得た情報を基に行動しています。機械も同様にセンサーから得た情報を基に制御や処理を行っています。センサーが情報を収集し、その情報を置き換える信号には温度、光、色、圧力、速度、加速度などさまざまなものがあります。
食品製造現場ではさまざまな工程で相当な数のセンサーが使用されています。センサーの種類、使用用途を理解しなければ設備の制御が正しく行われずトラブルに繋がることもあります。
センサーの種類、導入時のポイント、センサー起因によるトラブル事例を紹介、解説します。

センサーの種類、原理、使用用途について

・光電センサーの原理、使用用途
光電センサーは投光部と受光部があります。投光部から赤外線などの「光」を発射し、検出物体によって遮光されて変化した光を受光部で検出して出力信号とします。用途としてガラス、金属、液体を含めたほとんどが被検査体として検出可能です。
製品の有無、色の違い、長距離検出も可能です。透過型（受光部と投光部が別々）反射型（受光部と投光部が一体型）回帰反射型（投光部とリフレクター（反射板））などの種類があります。一番安定するのは透過型ですが、設置スペースを選ばず設置できるのは、反射型になります。

・ファイバーセンサー
ファイバーセンサーは狭い場所でも自由に設置、検出が可能になったセンサーです。
光電センサーの光源に光ファイバーを連結したセンサーです。用途としてセンサー設置スペースが狭い場所、微小製品の検出が可能です。
透過型（受光部と投光部が別々）反射型（受光部と投光部が一体型）回帰反射型（投光部とリフレクター（反射板））などの種類があります。一番安定するのは透過型ですが、設置スペースを選ばず設置できるのは、反射型になります。

・レーザーセンサー
レーザーセンサーは直進性のあるレーザーを採用したセンサーです。
レーザーのスポットが見えるため、光軸合わせやどこを検出しているかの特定が容易です。また、レーザーは光が拡がらないため光の回り込みを気にせずに設置が可能です。用途として、狭い隙間や斜め方向から見た製品の有無検出が可能です。
透過型（受光部と投光部が別々）反射型（受光部と投光部が一体型）回帰反射型（投光部とリフレクター（反射板））などの種類があります。一番安定するのは透過型ですが、設置スペースを選ばず設置できるのは、反射型になります。

・カラーセンサー
カラーセンサーは光電センサーの一種で、投光部から光を発射し被検査体によって反射する光を受光部で検出します。
カラーセンサーは赤、青、緑のそれぞれの色の受光量を検出することができるため、製品の色を判別することが可能です。
用途として、生産品種によっての色判別、容器や包材などの位置決め、レジマークの検出が可能です。

・近接センサー
近接センサーは非接触で検出体が近づいたことを検出するセンサーです。機械式スイッチであるリミットスイッチやマイクロスイッチに
代わるもので非接触であることから機械式スイッチよりも耐久性のあるセンサーです。用途として金属の検出が可能です。

・画像判別センサー
画像判別センサーはカメラ撮影した画像から製品の有無や違いを判別するセンサーです。カメラ、照明、操作コントローラーが一体になっており、構成や操作がシンプルです。１度に多点検出や、色形の違いを同時に判別でき自由度の高いセンサーです。判別する製品の向きが一定でなくても画像として捉える原理のため検出が可能です。用途として製品の有無検出、形状判別が可能です。
センサー価格について

センターの価格は非常に幅が広く、使用用途、スペックで大きく異なります。
センサー本体価格は１万円台からあります。光電管センサーで約３万円前後、ファイバーセンサーも２～３万円前後からあります。
上記にもある通り、センサーは取得した情報を信号に置き換える装置であるためセンサー単体で使用できるものではありません。
目的を明確にして、製品情報を整理して最適なセンサー選定を行うことが重要です。
センサー選定ポイント、導入時の確認ポイントについて

センサーと一口に言っても、上記種類のように多種多様なセンサーが存在します。
ここでは例として画像判別センサーを具体例として説明します。
画像判別センサーの選定ポイント
①視野の広さ
　画像センサーで検出しなければならないワークの大きさによって視野を考慮する必要があります。
　視野の広さ、大きさは一般的に画素数の大きさによって決まります。できれば一度の撮像でワーク全体を撮像できることが理想です。
　視野の狭いカメラの画像センサーを使うか、一度の撮像でワーク全体が収まらない場合もあります。
　その場合はワークやカメラを動かすことで複数回撮像をすることになりますが、タクトタイムも増加してしまうため注意する必要があります。実際の　　　ワークサイズを考慮して、適した視野数を有したセンサーを選択する必要があります。

②精度
　高精度な検査を行いたい場合、画素数の大きな画像センサーを選択する必要があります。
　半導体などの精密部品を検出したい場合、高い検出精度が必要になります。対象ワークによってどれくらいの検出精度が要求されるかを考慮して選定することが重要です。

③処理速度
　視野の広さや検出精度を求めて画素数の高い画像センサーを選択すると、処理速度は下がる傾向にあります。
　面積当たりの情報量が増えることに加え、視野も広くなることで情報の総量が多くなります。
　検査ラインのタクトバランスを考慮して、適切な処理速度のセンサーを選定することが重要です。

④設定・保守の簡易性
　画像センサーはワークを撮像するだけではなく、データの吐出しや判定も行います。
　どのような基準で、データ判定や処理を行うのか設定作業（ティーチング）が必要になります。
　一度は設定が完了していたとしても、ワークの状態変化や品種の変更などによる再設定も必要になります。
　このような設定を行う上で、特定の保全担当者のみしか作業を行えないような複雑だった場合、製造現場にとっては扱いづらい装置になります。設定や調整の簡易性も考慮した機種を選定すべきといえます。最近では、閾値を自動で調整してくれるセンサーアンプも登場しています。

⑤メーカー互換性
　画像センサーを取り扱っているメーカーで、その他のFA機器も取り扱っていることも多くあります。
　その場合はメーカーをある程度統一するなどデータ保守性の観点から取り扱いがしやすい場合があります。
　製造現場での設定や調整を行う場合もメーカーを統一していることで調整ミスなども低減されます。
センサー導入後のトラブル事例と事前対策ポイントについて

トラブル事例
製品有無検出のセンサーで製品がセンサーの前にない状態でも検出ONの状態になっている。

原因①
製品を有りと判定する数値（しきい値）が適切な差異になっていない。
原因②
稼働している中でセンサーヘッド部（製品検出部）にほこりや汚れがたまって製品と誤検知している。

対策①
センサーしきい値の再設定を行う。製品有り状態と無し状態での差異を確認し、適正値を算定する。
対策②
調整やセンサー故障との判断をする前に、まずはセンサーヘッドの掃除を行いアンプでのしきい値確認を行う。

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SICKのセンサーインテリジェンスによるインダストリー4.0

インダストリー4.0（第四次産業革命）が叫ばれるようになって数年経ちますが、そのインパクトは全く衰えるどころか毎日のように新たな局面を迎えています。人工知能、ディープラーニング、デジタルツインといった現在話題となっているバズワードはインテリジェントセンサーにも関連するものです。 SICKはインテリジェントセンサーで変化を推し進め続けます。スマートサービス機械とそのコンポーネントは生産ネットワークで統合、識別されることにより稼動状態に関するデータを提供し、より効率的なメンテナンスが可能になり械の稼働率が向上します。スマートマシンセンサーによって生成されたデータの情報交換によって個々の機械、およびプロセス全体の効率が向上します。コンピュータ化が進むにつれて機械は意思決定機能を担いオペレーターとのやり取りが減少、機械の効率と稼働率が向上しスタッフの負荷が低減する。スマートプロダクションフレキシブルな生産システムでは小ロットから個別生産まで効率的な生産が可能になります。さまざまな生産設備間の情報交換を自動化することによって、自律的に適応しすべての工程を最適化することができます。

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
コミュニケーション強化
SDGS対策
品質向上

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充填レベルセンサー　LFC

アプリケーション洗浄ゾーンのレベルを監視することで効果的な洗浄プロセスを可能にします。レベルセンサーLFCは水・アルカリゾーンのレベルを確実に測定します。技術データ詳細は、各製品資料をご覧ください。

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
コミュニケーション強化
SDGS対策
品質向上

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光電センサー　W26

アプリケーション洗浄機の前でコンベアベルトの速度によってボトルに高い圧力がかかり、ボトルが跳ね上がりが機械の停止をまねきます。コンパクト光電センサーW26で跳ね上がるボトルを確実に検出します。技術データ詳細は、各製品資料をご覧ください。

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
コミュニケーション強化
SDGS対策
品質向上

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安全直列接続　Flexi Loop

利点・PL eまでのセーフティセンサーを最大32台カスケード接続可能・デバイスに直接電圧を供給、M12標準ケーブルで配線統合・セーフティコントローラーの入力数を節約、配線を簡素化してコストダウンを実現・パフォーマンスレベルの計算を簡素化概要セーフティロッキングデバイス、ボタン、ランプ等を極めて簡単にセーフティコントローラーと接続することができます。デバイスには直接電圧が供給され、OSSD出力を搭載したセンサーであればメーカーを問わず接続可能です。適用分野 -多数の安全ガードを持つ機械・設備 -大規模で分散した防護ゾーンを持つ機械・設備 -製造セルおよびコンベアベルトの安全監視技術仕様概要安全レベル：PL e, SIL3, SILCL3 対応セーフティコントローラー：Flexi Classic、Flexi Soft 接続対応デバイス：デュアルチャンネルOSSD出力付きセーフティセンサーデュアルチャンネル等価入力タイプの電気機械式セーフティスイッチ (EMSS) 保護等級：IP65, IP67 使用周囲温度：–25 °C ... +55 °C すべての技術データについては、各製品資料をご覧ください。

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
コミュニケーション強化
SDGS対策
品質向上

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Type8719 LFC(液体用流量コントローラ)

【ビュルケルトのLFC（リキッドフローコントローラ）は、15～600ml/minの液体流量を計測・コントロールします】ビュルケルトのリキッドフローコントローラ（LFC）は、独自設計による高性能比例電磁弁と長年の経験から導き出された流体制御技術を組み合わせることで次のような特徴を実現しております。 ■高速応答、高速安定（最短500ms）のハイレスポンス ■高レンジアビリティの比例電磁弁を採用することで、幅広い流量、幅広い差圧を1台で制御可能 ■内蔵している比例電磁弁はタイトシャット可能 ■Type8719は15mL/min～600mL/min（normal、水）の範囲に対応 ■アナログ通信（4-20ma、0-5V）に加えCANopen、DeviceNetにも対応《仕様》・流量範囲　　スパン 1:10 　最小：0.9[L/hr]（15[cc/min]）　最大：36[L/hr]（600[cc/min]）・流体：腐食性が無く、低粘度な流体　（水、アルコール、低粘度の油など）・流体圧力　　最大0.2[MPa] 　最大1.0[MPa] までの特注製品も製作可能です。・流体粘度　　0.4〜4 cSt ・流体温度　　10〜40℃ ・周囲環境温度　　0〜55℃ ・精度　　±1.5% o.R. ±0.5% F.S. ・再現性　　±0.5% F.S. ・材質　本体　　：ステンレス　　　　カバー　：樹脂　　　　シール　：FKM/EPDM/FFKM　選択可・電源DC24V ・信号　4〜20mA、0〜5V など選択可　（DeviceNet, Profibus オプション可）・保護等級　IP 65　取得機種有り

解決できる課題

品質向上
省スペース
生産効率改善

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誘導型近接センサー　IQL

アプリケーション王冠を検出するためにベルトコンベアの上に複数のIQL誘導型近接センサーを測定ブリッジとして設置しています。その広い検出ゾーンにより、IQLはベルトの幅全体にわたって王冠を確実に検出します。技術データ詳細は、各製品資料をご覧ください。

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
コミュニケーション強化
SDGS対策
品質向上

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形状測定センサ LSシリーズ

高さと幅を、ライン光で高速・高精度測定。｜リニアリティ ±0.1% of F.S. ｜サンプリング周期 0.5ms（最速）｜2次元測定で圧倒的低コスト CE認証取得 ■部品などの断面形状をライン光で高速・高精度測定。部品や素材の品質管理に求められる全数形状測定を、あらゆる製造ラインへ。FASTUS LSシリーズは、スポット光のレーザセンサやマシンビジョンでは不可能だった高精度2次元計測を、圧倒的な高速性とコストパフォーマンスで実現しました。部品計測に新たなカテゴリを切り拓く、新世代の形状測定センサです。・独自方式により高速・小型・低価格を実現撮影画像を距離に変換する演算処理「射影変換」を行うことで、高さ・幅ともに高精度に測定可能です。また他社機では全画素に対して行う射影変換を三角測量後に行う独自方式により、処理量を大幅圧縮し、高速化を実現。処理装置の小型化により、コンパクト・ローコストな製品を実現しました。

解決できる課題

品質向上
自動化
IoT、DXの活用
制御機器更新

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2D-LiDARセンサー　LMS4000

アプリケーション製造ラインでの商品検査でロボットによる不良品（パン）を取り除くには正確な位置検出が必要です。検出された位置データはリアルタイムでパラレルリンクロボットに転送されます。複数の2D-LiDARセンサー LMS4000シリーズを同期して幅広いベルト上のエリアを検出することも可能です。技術データ詳細は、各製品資料をご覧ください。

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
コミュニケーション強化
SDGS対策
品質向上

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センサー

安全制御装置　Flexi Compact

利点・モジュ―ル式ハードウェアプラットフォーム・スリムな形状の使いやすい筐体・容易で使いやすい設定ソフトウェアSafety Designerでセーフティアプリケーションのプロジェクト計画の時間を節約、簡単なコミッショニング・一般的なフィールドバスシステムでのデータ通信を実現する各種ゲートウェイをラインナップ概要 Flexi Compactセーフティコントローラーは、GUIによる使い勝手の良い設定ソフトウェアで安全関連制御ロジックをプログラミングできます。機能別のモジュールハードウェア構成によりアプリケーション要件に合わせてカスタマイズでき、コンパクトに省スペースで統合することができます。適用分野 -中程度から複雑な安全ロジックを持つ機械・設備の安全関連制御 -多くの防護ドアやカバー、または包装機器など分散型のセキュリティパスを持つ機械・設備技術仕様概要安全レベル：PL e, SIL3 システム構築：モジュール式（メインモジュール 1につき 0～12拡張モジュール）フィールドバス：Modbus, CANopen, EtherCAT®, PROFINET すべての技術データについては、各製品資料をご覧ください。

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
コミュニケーション強化
HACCP対策
SDGS対策

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InspectorP(with Deep Learning)

Deep Learning画像処理カメラ InspectorP62x 電動フォーカス調整機能と頑強な筐体を備えたオールインワンビジョンセンサ Deep Learningオプションが利用可能な使いやすくコンパクト、汎用性の高い産業用オールインワン画像処理カメラです。ティーチオートフォーカスレンズと柔軟にカスタマイズできる照明を搭載、高品質な画像を提供します。アクセスしやすい直感的なユーザインタフェースで2Dビジョンセンサを素早く設定することができます。メリット・コンパクトな筐体で狭い設置場所に最適・産業用通信プロトコルならびにデジタルI/Oに対応・Quality Inspectionツールセットを用いて簡単に使用可能・Deep Learningオプションが利用可能特徴・M12コネクタユニット付きのコンパクトで頑強なIP65筐体・パワフルなLED、高品質レンズおよびティーチオートフォーカス・多数の通信インタフェース・SICK AppStudioでプログラミング可能

解決できる課題

「いろんな製品があって選ぶ基準が分からない…」そんなアナタに