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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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充填レベルセンサー　GRF18S

アプリケーション障害なくプロセス工程を維持するには貯蔵コンテナのレベルモニタリングは重要です。メンテナンスフリーのレベルセンサーGRF18Sは液体媒体内で作動します。ステンレス筐体により、洗浄に対して優れた耐久性があり、FDAに適合しています。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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有機EL搭載C-MOSレーザ変位センサ CD2Hシリーズ　

クラス最高※性能のオールインワン変位センサ｜クラス最高※の繰返精度：0.1μm（CD2H-30□）｜クラス最速※のサンプリング周期：133.3μs ｜最長1,200mmの長距離測定を実現｜受光波形も表示可能な有機ELディスプレイ機種追加60～200mmを測定可能なCD2H-130 ※繰返精度1μmクラスのレーザ変位センサにおいて。2021年11月当社調べ。 CE認証取得独自開発の超高感度C-MOSにより、クラス最高※の繰返精度とサンプリング周期を達成。幅広い現場で、品質向上と製造ラインの高速化に貢献します。 CD2Hシリーズは、クラス最高※の繰返精度0.1μmとサンプリング周期133.3μsを実現した有機EL搭載C-MOSレーザ変位センサです。最長1,200mmまで測定可能なロングレンジタイプをラインアップし、原反の巻径や積載量測定といった長距離測定の用途まで幅広く対応します。表示部には有機ELを採用し、IO-Linkにも対応。高精度判別ニーズに対応するコストパフォーマンスの高い変位センサです。 ※繰返精度1μmクラスのレーザ変位センサにおいて。 2021年11月当社調べ。クラス最高性能の理由 ■ATMOS搭載最上位機種・CDXシリーズ用に開発した超高感度イメージセンサ・ATMOSを搭載したことにより、クラス最高の性能を実現しました。 ATMOS: Auto Tuning cMOS ［業界唯一]フィードバックレスの高速シャッター業界唯一のアルゴリズムによりフィードバック制御不要で測定することが可能。一瞬の測定不能や応答の遅れがないので、リアルタイム測定を実現しています。 ■クラス最高の分解能※ 1μmの段差も確実に検知できます。 ■クラス最速のサンプリング周期※ ■クラス最高のリニアリティ※ 長距離の測定や測定範囲が長い時には特に有効長距離700mmタイプ：±0.1% of F.S.(200～700mm) ／±0.3% of F.S.(700～1200mm) ※繰返精度1μmクラスのレーザ変位センサにおいて。 2021年11月当社調べ。ディスプレイに多彩な情報を「見える化」 ■見やすい有機ELディスプレイを搭載［視認性UP］［操作性UP]日本語をはじめ7か国語に対応。測定値表示は、相対値、アナログ値、バーグラフの3つから使いやすいものをお選びいただけます。またセンサの内部温度や総動作時間も表示できるため、予知保全にお役立ちできます。 ■受光波形を表示可能［業界初※］受光波形をモニタすることにより、受光量や取付角度の確認ができます。また不要な外乱光があっても、その部分をマスクしてその影響を受けずに測定することも可能です。 ■広い測定範囲変位センサは比較的測定範囲が短いため、測定ワークの品種が多く段取り替えをする際にセンサの高さを変更する必要がありました。もっとも長距離測定が可能なCD2H-700なら、700±500mmと測定範囲が広いので段取り替え時の手間を省くことができます。 ■IO-Link対応 IO-Linkはセンサやアクチュエータをデジタル信号で上位（ネットワーク）に接続する、スマート工場化を推進させる技術のひとつです。オプテックス・エフエーは、IO-Linkに対応した製品を拡充してスマート工場化に貢献していきます。

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品質向上
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IoT、DXの活用
制御機器更新
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リスクアセスメントサービス

利点 SICKによるリスクアセスメントでは危険の的確な評価に基づいて適切なリスク低減に向けた解決策が提案されます SICKの安全エキスパートと個別に打ち合わせることで機械とプラントの安全性と生産性が向上します。長年のノウハウを有するSICKの安全エキスパートとの個別打ち合わせとコンサルで機械とプラントの安全性と生産性が向上し、貴重な時間と資源を節約、中核業務に集中できるようになります。概要リスクアセスメントの実施は安全な機械とプラントを建造する上で要件であると同時に前提条件でもあります。リスクアセスメントにより危険状況に関して容認できる残存リスクレベルに到達できるようになります。 SICKの安全エキスパートが、設計・製造中の機械で個別リスクアセスメントを実施します。そして危険を識別、リスクを評価、それに基づいて適切なリスク低減に見合った措置を提案します。安全とアプリケーションに関するSICKの豊富なノウハウが機械またはプラントの的確な評価というメリットがもたらされ、安全性だけでなく生産性も向上します。提供サービス・機械的および電気的危険の識別・リスクの的確な判断と評価・適切なリスク低減策の提案・要求パフォーマンスレベル (PLr) の特定・残存リスクが存在する可能性とその低減の判断・現行のガイドラインと規格の考慮等

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小型光電センサー W12

アプリケーション品質を一定に保つため、菓子が包装単位に組み合わされる前に品質基準を満たしているかどうかをチェックします。W12Lセンサーは、機械の振動、チョコレートの暗い色、および丸い形状にも対応し、高速移動する対象物の検知に適しています。技術データ詳細は、各製品資料をご覧ください。

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照明モニタリングセンサアナログ出力タイプ　MDF-TA

▼アナログ出力タイプの照明モニタリングセンサ　・画像検査用照明の明るさを数値で管理！　・照明のメンテナンスタイミングが一目瞭然　・アナログ出力：電圧1～5V、電流4～20mA ▼こんな用途に！　・波長400 ～1000nmまで受光できるため、可視光だけでなく　　近赤外照明の明るさも出力可能　・照明の明るさ劣化管理が可能　・検査用照明のトレーサビリティ確立が可能　・高感度タイプにてLEDインジケータのような弱い光も検査可能 ▼照明の明るさを数値で管理・出力 ▼照明の明るさに合わせた設定が可能　　5段階のゲイン設定（ボタン操作／外部入力 ▼各種発光モードに対応　　連続点灯、パルス点灯（PWM）、ON/OFF点灯制御のいずれも内部トリガーにて自動測定 ▼アラーム出力のMDFシリーズとアナログ出力のMDF-Aシリーズ　　照明モニタリングセンサMDFシリーズとMDF-Aシリーズは、どちらも照明の光量をモニタリングしますが、出力が異なります。　　用途に合わせてお選びください。　・基準値からのズレを検知してアラーム出力を出したい　　　用途：照明の劣化検知、照明の点灯確認、光量基準の合否判定など　　　⇒MDFシリーズをご利用ください。（製品詳細はコチラ）　　　　MDFシリーズは予め基準となる明るさをティーチングし、基準値からのズレ量をモニタリングします。　　　　しきい値を超えた場合にアラーム出力します。　　　　アラーム出力を受けて装置を止めたい、照明の交換をしたいなどの場合に適しています。　・照明の光量（明るさ）をアナログ値で出力、明るさを管理したい　　用途：照明光量の数値管理（明るさの変動、劣化による光量低下の見える化）など　　⇒MDF-Aシリーズ（本製品）をご利用ください。　　　モニタリングによって得られる照明の明るさをアナログ変換し、電圧1-5Vもしくは電流4-20mAで出力します。　　　MDF-Aシリーズはアラーム出力の代わりにアナログ値を出力しますので、明るさの数値管理が可能です。　　　モニタリングデータから調光値を調整したい、装置稼働中の照明の光量変化を見える化したいなどの場合に適しています。　■MDFシリーズのアラーム出力例　　予め基準値としきい値を設定し、モニタリングされた現在光量がしきい値を超えた場合にアラーム出力が出ます。　■MDF-Aシリーズ（本製品）のアナログ出力例　　モニタリングされた現在光量に応じて、電圧もしくは電流をアナログ値で出力します。　　出力されるアナログ値は本体設定で調整できます。 ▼外部入力による操作　　外部入力によって、「外部同期」「外部ゲイン調整」「外部ティーチング」の3つの機能が利用できます。　　それぞれの機能は同期モードの設定と外部入力時間によって自動的に切り替わります。 ▼耐屈曲ファイバ採用　　ファイバの曲げに対しても測定値に変動なし！　　曲げ半径2mm　受光角：±30°

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ハイジェニックステンレスロードセル PR6202

■高耐食性、ハウジング材質 ■平均表面粗さ、1μm以下 ■完全防水IP68/69K ■完全水切り構造(EHEDG対応) ■自動調芯機能 ■広い使用温度範囲:-40～+95℃ ■完全水切り構造取付金具　フレックスロックPR6202型を用意 ■デザイン登録済み　EU:000 210 349-0001/-0002　日本:2005-478　US:22/222,249

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デジタルアンプ分離レーザセンサ DSシリーズ　

防水センサヘッドで水のかかる現場でも安心｜バリエーション豊富なセンサヘッド｜可視赤色レーザ｜同軸反射設計 CE認証取得 ■バリエーション豊富なセンサヘッドセンサヘッドは用途に合わせて5種類をラインアップ。スポット光の大きさがどの距離でもほとんど変わらないので、光の広がりを気にする必要がなくなりました。また、同軸回帰反射型にレンズアタッチメントを取り付けると、光芒をライン状やエリア状にすることが可能です。 ■保護等級IP67 全てのセンサヘッドで保護等級IP67を達成。水が直接かかる現場でもセンサヘッドが壊れる心配はありません。 ※検出面に水や油が付着すると光の屈折により正しく検出できない場合があります。 ■可視赤色レーザ光源にはレーザクラス2の可視赤色レーザを採用（透過／透過・測長型はクラス1）。スポット光が視認できるので光軸調整が簡単です。 ■感度補正設定機能受光量や検出距離にもう少し余裕がほしいとき、感度補正設定をONにすると受光感度を補正し、安定検出が可能になります。

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振動センサ

振動監視による予兆保全で稼働率および品質向上振動監視による予兆保全で、メンテナンス/交換を必要な時のみ行うことができ、予算と時間を最適化できます。また、計画外ダウンタイムによる生産目標未達成のリスクも軽減できます。＜製品の特長＞特長① 機械および設備の振動を高い信頼性で検出特長② 広い使用温度範囲と高いIP保護構造特長③ 機械的な過負荷に強いコンパクトで堅牢なステンレス外装特長④ 高い繰り返し精度とリニアリティ

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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

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IO-Link対応導電率センサ

導電率による洗浄管理でプロセスの最適化を実現水の純度が製品品質やプロセス信頼性に大きく影響する食品・飲料産業向け導電率センサです。様々な純度レベルの純水を使用するアプリケーションに最適で、 0.04 μs/cm以上の導電率値を検出することができます。さらに弊社SU型超音波流体センサとの併用によって、ろ過プロセス等における信頼性の高い品質管理を実現します。＜製品の特長＞特長① 長期間にわたり水質・プロセス品質を効率的に管理特長② コンパクトで高品質なセンサ設計による故障や計画外のダウンタイム回避特長③ 設備と試運転プロセスを簡素化特長④ 測定値を損失なく信号伝送

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