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。

  • 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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インクリメンタルエンコーダー DFS60 Inox

利点 ・ステンレス筐体による環境に対する高い耐性 (Inoxバージョン) ・分解能のプログラミングが可能でパーツ在庫管理のコスト削減、高い機械稼働率、迅速な設置を実現 ・最大16ビットの高分解能、高度な測定正確度が要求されるアプリケーションに対応 ・高い保護等級と温度耐性、優れた軸受寿命 概要 DFS60は直径60 mmの高分解能インクリメンタルエンコーダーです。 アプリケーションに合わせて出力信号レベル、1回転当たりのパルス数やゼロパルス幅などの電気的パラメーターをプログラミングできます。 技術仕様概要 1回転あたりのパルス数:最大65,536 (16ビット) 1回転当たりのサイン/コサイン周期:1,024 保護等級:IP65/IP67 動作温度:40 °C~+100 °C 通信インタフェース:TTL RS 422、HTL Push Pull、Sin/Cos 接続タイプ:M12オスコネクタ、M23オスコネクタまたは汎用ケーブル 動作温度範囲 –40 °C ... +100 °C (ケーブルの固定配線時)、–30 °C ... +100 °C (ケーブルの可動配線時) 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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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。

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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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
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