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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。

製品詳細確認・カタログ無料ダウンロード可能

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CC-Link対応通信ユニット UC1-CL11

ネットワークでセンサを管理・制御｜三菱電機iQSSに対応｜ファイバセンサ・変位センサの遠隔操作が可能｜省配線・省スペースを実現 ■ファイバセンサと変位センサを混在させた接続が可能 UC1シリーズにはファイバセンサD3RF/D3WFシリーズが連結可能。また変位センサアンプユニットCDAシリーズを使用すれば、変位センサCD22や透過型エッジセンサTD1を接続可能。複数種のセンサを混在して接続できます。 ■生産現場のさまざまな課題をネットワーク化により解決します。 ■三菱電機の iQ Sensor Solution(iQSS)に対応・センサとシーケンサ・表示器・エンジニアリング環境の連携三菱電機のiQ Sensor Solutionに対応し（iQSS）、エンジニアリングソフトウェアGX Works2/Works3でCC-Link上のセンサの操作が可能。対応するCSP+ファイルをGX Works2/Works3に取り込むことにより機器の立上げが短時間で済み、またパラメータ等を簡単に設定することができます。 ■iQSSなら、こんなことが簡単にできます。・接続されているセンサの機種情報や接続台数を自動検出・センサの受光量や測定値のモニタが可能・センサ設定値の読出しや書込み・センサ設定値のバックアップ/リストア

解決できる課題

品質向上
自動化
IoT、DXの活用
省スペース
制御機器更新

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UD18超音波センサ

透明、または光沢があっても、紙、ボール紙、金属、プラスチック素材の2層、不完全な接合を監視します。発信器と受信器の間にあるシート素材が0枚、1枚または2枚であるか高精度で検知します。 4種類の感度レベルをティーチインできるため複雑なアプリケーションにも対応可能です。動作原理発信器と受信器の間に材料がない場合、超音波は減衰せずに受信器に届き、材料が1枚または2枚の場合はそれに応じて弱まります。受信器は超音波パルスを評価し、その結果に見合った出力信号を出します。利点・信頼性の高い材料供給検査で生産性および品質向上・プラグアンドプレイおよび感度レベル選択による迅速なコミッショニング (設備稼動中に切替可能) ・汚れ、埃、および湿気が生じる環境でも確実に検出アプリケーション・紙、カートン、フィルムの二層検知・シート素材接合箇所およびラベル検出

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
品質向上
コスト削減
自動化

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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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センサー

粉体用フローセンサ YMF/MMF シリーズ

マイクロ波により、輸送配管内やサイロ排出口の粉粒体の流れや詰まりを検知したり、流量を監視します。【YMFシリーズ】・非接触で粉粒体の「流れ・詰まり」を監視・非接触で配管内に電極が突出しないため、粉粒体の流れを妨げません。・OLED（有機EL）表示器を搭載し、現場での最適な調整や測定状態の可視化が可能【MMFシリーズ】・非接触で粉粒体の流量（流れている量）を監視・非接触で配管内に電極が突出しないため、粉粒体の流れを妨げません。・OLED（有機EL）表示器を搭載し、現場での最適な調整や測定状態の可視化が可能

解決できる課題

HACCP対策
自動化
制御機器更新

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マルチカメラ画像センサ<パターンマッチング>　MVS-PM-Rシリーズ　

画像処理エンジンをカメラユニットに搭載！マルチカメラ接続タッチパネル＆テンキーで簡単操作リニューアルCCDイメージセンサの感度が2.4倍に！・独自開発CPU オールインワン画像センサCVSシリーズからの伝統である低発熱・低消費電力の設計思想をMVSシリーズでも継承。新たにMVSシリーズのためだけに開発された画像処理エンジンOPTimum CPU Ver.5により、カメラユニットにCPUを搭載することに成功しました。これにより高感度CCDで撮影した画像を、高速・高精度に演算・処理することを実現しました。・マルチカメラ接続＆ 3ch独立トリガー機能搭載コントローラ1台にカメラユニットを3台まで接続可能。コントローラのコストはカメラユニット3台使用なら1台あたり1/3になり、ローコスト化に貢献します。しかもMVSシリーズでは、カメラユニットに画像処理エンジンを搭載しているので、3台接続しても処理速度が遅くなるようなことはないうえ、パターンマッチング用のMVS-PM-Rだけでなく、文字認識カメラのMVS-OCR2といった別機種のカメラユニットを混在させて接続することも可能です。また、各カメラユニットに同期信号を個別に入力できる3ch独立トリガー機能を搭載。それぞれ異なるタイミングで撮影することも、一斉に撮影することも可能です。・ローコスト化コントローラにタッチパネル、モニタ、テンキーがビルトインされているだけでなく、照明用の電源も内蔵 ※ （特許取得済）。配線や取付の問題を解消しただけでなく、ローコスト化にも大きく貢献します。※照明も3台まで接続可能。消費電力が合計24Wを超える照明を　接続する場合は、別途照明用電源が必要となります。・タッチパネル＆テンキー操作画像をタッチして切り換えたり表示画像を変更したり、ウインドウの位置やサイズをタッチパネルで直接指定できます。またテンキー部には、テンキーモード、設定値アップダウン、ウインドウ位置の微調整など、機能に応じて必要なボタンのみが点灯するパイロットLED機能を内蔵しているので、押すべきボタンを迷うことはありません。・検査ウィンドウ 1つの画像の中に最大16個の検査ウィンドウを設定可能。ウィンドウごとに6つの検査モードを設定できるのはもちろん、ウィンドウごとのOK/NG判定を出力することも可能です。・32chのバンク機能コントローラの操作やRS-232Cによる通信、さらにPLC等からの外部信号でも設定を切換（呼出）できるバンク機能を32ch装備。品種が変わるたびに設定をし直す必要がないので、多品種ラインの段取り換え時の時間のムダを省きます。・LED照明用電源をコントローラに内蔵汎用画像センサで初めて、外部照明用電源を内蔵しました(3出力、12V出力、合計24W)。コストメリットはもちろん、ワンタッチ接続で配線ミスや点灯制御信号に煩わされることもありません。・照明の輝度や出力を設定値で切換バンクごとに使用する照明を切り換えたり、輝度を調整することができます。輝度は256階調、デジタル設定で数値管理が可能になりました。照明点灯制御も3系統個別に制御が可能です。・Ethernet接続が可能なコントローラ 1.複数台のカメラの遠隔操作が可能 Ethernet接続により、画像センサMVS-Rの判定結果を離れた場所からモニタすることが可能。現場まで足を運ばなくても、集中管理室や事務所から検査状況を確認でき、設定値の読出や書込、NG画面の保存等の遠隔操作を行えます。

解決できる課題

経費削減
人手不足解決
自動化
制御機器更新

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トラックアンドトレースシステム　DWS Dynamic

利点・対象物の識別、寸法測定(奥行 x 幅 x 高さ)、重量測定を瞬時に実行・極めて高い読取り速度・モジュール式のシステムコンセプトにより、アップグレードとレトロフィットが柔軟に可能・顧客ニーズに合わせて用意されたシステムバリエーション（DWS Dynamic Flex、DWS Dynamic Eco、DWS Dynamic Compact、DWS Dynamic Smalls）概要 DWS Dynamicトラックアンドトレースシステム (寸法/重量/スキャンシステム) は対象物を瞬時に識別、寸法測定、重量測定します。システムはスタンドアロンソリューションとして機能しますが、既存のコンベアシステムへの統合も容易です。適用分野 -小売・配送センターける商品入出庫 -仕分け・積載プロセス制御 -保管・搬送技術におけるロジスティクス業務技術仕様概要コンベアスピード：0.4 m/s ... 3.4 m/s 最小対象物寸法：50 mm x 50 mm x 20 mm コードタイプ：1D、2D、PDF417、Aztec、4-state、Maxi-Code、RFID 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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トラックアンドトレースシステム　Master Data Analyzer

利点・対象物の形状や表面状態にかかわらず信頼性の高いマスターデータ取得・上位ホストシステムに直接製品データを転送・計測プロセスの自動化による正確で信頼性の高いデータ収集・正確で高い測定精度により保管スペースと梱包材を最適かつ効率的に使用可能概要 Master Data Analyzerは対象物の寸法、重量、およびバーコードをたった一つの作業ステップで測定します。オートメーションライトグリッドMLGが反射特性に関わらず、対象物を確実に測定することができます。適用分野 -庫内物流プロセスにおける対象物のマスターデータ取得 -商品入庫時のマスターデータ登録技術仕様概要タスク：対象物識別、寸法測定、重量測定対象物検出精度（機種による）： Typ. ± 5 mm x 5 mm x 5 mm (長さ x 幅 x 高さ) Typ. ± 5 mm x 5 mm x 2.5 mm (長さ x 幅 x 高さ) 最小対象物寸法：10 mm x 10 mm x 5 mm 最大対象物寸法：790 mm x 590 mm x 590 mm 出力データ：Minimum Bounding Boxの最大寸法 (奥行き、幅、高さ), Minimum Bounding Boxの体積, コード情報, 重量, ユーザー定義のフィールド (最大数5), ステータス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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粉体用レベルスイッチ YSL/YTL シリーズ

高感度、高機能を実現した粉体用レベルスイッチです。比重の小さい粒体やパウダー等の検出に最適です。・高感度で比重の小さい粉体などの検出可能・トナー、シリカ、フィルム、粉ミルクなどの比誘電率が低い測定物に対応・小型タンクや狭所に対応する小型電極、フラット電極を用意・振動するタンクや狭所には分離型を用意

解決できる課題

HACCP対策
自動化
制御機器更新

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コントラストセンサー　KTX Prime

利点・被写界深度と検出許容範囲を向上させるTwinEye技術により、振動や光沢のある材料でより優れた性能を発揮・様々なティーチイン機能による高い柔軟性・複雑な色差も安定して検出・センサー内にジョブ設定を保存して切替可能・IO-Link機能による分析データの可視化、診断、および簡単なフォーマット変更概要 KTX Primeは10µsの応答時間および5µsのジッタという性能で高速な機械動作でもコントラスト差異を正確な位置で検出できます。様々なティーチインプロセス、統合されたカラーモード、および様々なセンサー設定で、コミッショニング時の柔軟性とプロセス安定性が向上します。適用分野 -コントラストによる区別を必要とするアプリケーション -切断プロセス制御向けの包装材プリントマーク検出 -ボトルのラベル調整 -商品のカラー検査技術仕様概要寸法（幅×高さ×奥行）：30 mm x 53 mm x 78.5 mm 検出範囲：13 mm、40 mm、25 mm、150 mm、70 mm、200 mm 通信インタフェース：IO-Link、アナログ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。

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