FOODTOWNアドバイザー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。

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  • 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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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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メガピクセル文字認識画像センサ MVS-OCR2シリーズ

高解像度でかんたん操作を実現したメガピクセル印字検査カメラ |従来比8倍の解像度 |安定検出を実現し、誤認識を防ぐ様々な機能 |かんたん導入・らくらく運用 CE認証取得 ■印字検査機出荷台数 世界No.1 印字検査機出荷台数 世界No.1メーカーであるオプテックス・エフエーが、新たに開発した『MVS-OCR2』シリーズ。読取能力と操作性が飛躍的に向上した上、かんたん導入・らくらく運用を実現しました。 新世代印字検査カメラとして食品製造現場の幅広い印字検査ニーズに対応するとともに、業界のプライスリーダーとして貴社の導入コスト低減に大きく貢献します。 ■従来比8倍の解像度を実現 ・高解像度化により、正確な印字検査が可能 イメージセンサのメガピクセル化により、従来比8倍の解像度を達成。読取能力が格段に向上したので、より正確な印字検査を実現しました。 ・より広い視野での検査が可能 解像度の向上により2倍以上の視野を実現。 一列に長い印字や、通過位置が一定しないラインでの印字検査を可能にしました。 ■MVS-OCR2の文字認識検査 読み取った文字をセンサ内部の辞書データと比較し、その中から最も近い文字を選択、その選択した文字が全て正しければOK、1文字でも一致しなかったらNGとすることが可能。印字間違いや文字欠け/文字抜けといった印字不良を未然に防止することができます。 ■新アルゴリズムによる文字切り出しnew ・照明ムラに強い MVS-OCR2の最新アルゴリズムは照明ムラにも強くなっています。 不測の事態により、照明の状態が変動してしまった場合でも誤作動しにくくなっています。 ・ゆがみに強い 印字面がゆがんでしまうと文字もゆがんでしまい認識が難しくなってしまいますが、MVS-OCR2ならゆがみに強い印字検査が可能。 NGと判定しがちなゆがんだ印字も正しい印字内容であればOKと判定できます。無駄バネを排し、製造ロスを最小限に抑えることが可能です。 ■コード化された日付・時刻の認識 通常の年月日表記以外にも、コード化された日付や時刻の認識も可能。製造年月日など、品質管理上印字されている文字列を判別してカレンダ機能による自動更新で認識することができます。

解決できる課題

  • 品質向上
  • IoT、DXの活用
  • 制御機器更新

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超高精度レーザ変位センサ CDXシリーズ

世界最高リニアリティ! |新開発イメージセンサ:ATMOS |ダイレクトにEthernet接続 |WEBサーバ搭載 CE認証取得 ■世界最高リニアリティを実現 カタログスペック「±0.015% F.S.※」をらくらくクリアできる世界最高のリニアリティ。 従来機に比べ、圧倒的な高精度測定を実現しています。 ※CDX-W30/-W85/-W150各機種の拡散反射設置にて。 測定条件として: ワーク角度:±0°、周囲温度:25℃(常温)、電源電圧:DC24V、サンプリング周期:50μs、移動平均回数:256、メディアンフィルタ:31、測定中心距離、標準対象測定物:可視光遮蔽性セラミック。またセンサヘッドは、アルミ治具にて固定して測定しています。 ●『リニアリティ』は「直線性」を意味し、実際の距離との誤差を表す数値。 ■先進の光学系と高剛性ボディ 超高精度測定のため新たに開発された専用設計の光学系と独立ベースユニット構造の高剛性ボディ。 精度と高速性を高次元で両立し、誤差の要因をシャットアウトすることに成功しました。 ■Neo LDレンズを搭載 測定対象から反射される光を受光素子上に高精度に結像するために、受光レンズをカスタム化。誤差の原因となるレンズ収差によるスポットのひずみを大幅に軽減することに成功しました。 Neo LD: Neo Low Dispersion

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
  • 共通ツール
  • センサー

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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小形流量センサ ラピフロー® 形番 FSM3

【NEW】耐環境仕様(IP65)追加 粉塵のある環境、メンテナンス時や清掃時に水がかかっても安心してご使用いただける保護構造IP65タイプを追加。 オプションで欧州防爆指令(ATEX)にも対応。 【ステンレスボディタイプ】 NEW:流量レンジ:最大1000ℓまで拡大。 1台で、空気、窒素、アルゴン、炭酸ガス、混合ガスと5種類のガスに対応。 酸素専用のモデルもご用意(禁油仕様)。 JXR継手タイプ、二重くい込み継手タイプの2つの継手とねじ込みタイプから選択可能。 ニードル一体型タイプで、更なる省スペース化に貢献。 【樹脂ボディタイプ】 1台で、空気、窒素、アルゴン、炭酸ガス、混合ガスと5種類のガスに対応。 ワンタッチ式エルボ、ワンタッチ式ストレート、ねじ込み式エルボ、ねじ込み式ストレートの4つから継手を選択可能。 2ポート弁を直接接続可能で、更なる省スペース化に貢献。 ニードル一体型タイプで、更なる省スペース化に貢献。 【高精度・高応答】 流路の再設計により従来品に比べ最大50%の圧力損失を低減。 流れ方向を順方向、双方向、逆方向の3つから任意に設定可能。 応答時間:50msec 【IO-Linkで工場全体をオートメーション化】 IO-Link対応で、パラメータやイベントデータの伝送ができ、予知保全が可能。 漏れ検査やエア消費量の管理に最適。 【キット貸出開始(日本国内限定)】 購入前に流量レンジの確認可能。 お気軽にお申し込みください。

解決できる課題

  • 品質向上
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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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