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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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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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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
コスト削減
自動化
省スペース
生産効率改善

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超音波センサー　UM18

利点・信頼性の高い測定結果の測定値フィルターおよび温度補正付き機種をラインナップ・センサー20個までを同時に使用できる同期モードまたは多重モード・様々な出力信号により高度なソリューションを実現概要アナログ出力またはスイッチング出力、IO-Link対応で幅広いニーズに対応します。適用分野 -暗色の材料、光沢のある材料、および透明材料の検出、距離測定、位置決め -液体およびバルク材のレベル制御 -ペーパーロールまたはプラスチックロールの直径測定 -衝突回避システム -屋外アプリケーション技術仕様概要動作範囲：20 mm ... 1,000 mm 繰返し精度：± 0.15 % アナログ出力：4 ... 20 mA, ≤ 500 Ω、0 V ... 10 V, ≥ 100,000 Ω デジタル出力：PNP、NPN、プッシュプルPNP/NPN IO-Link：V1.0、V1.1 保護等級：IP65、IP67 動作時の周囲温度：–25 °C ... +70 °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
品質向上
コスト削減

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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°

解決できる課題

経費削減
人手不足解決
省エネ対策
制御機器更新

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セーフティライトカーテン　deTec

利点・高圧洗浄を行うエリア (衛生、食品)の防護に最適　-IP65, IP66, IP67, IP69K適合　-仕様周囲温度：–30 °C ... +55 °C 　-特別認証取得：Ecolab、Diversey ・機能設定にソフトウェア不要、簡単なコミッショニングで時間とコストを節約・革新的な診断オプションによる短いダウンタイムが生産性を向上・IO-Link対応、プラントでのオートメーションレベルとプロセスの透明性が向上・オブジェクトパターン認識による人物と材料の判別、生産性と安全性に貢献するミューティング機能技術仕様概要（機種による選択）安全レベル：タイプ 2, PL c, SIL1, SILCL1　または、タイプ 4, PL e, SIL3, SILCL3 分解能：14 mm / 30 mm 検出距離：2.5 m ... 30 m 防護フィールド高さ：300 mm ... 2,100 mm 保護等級：IP65、IP67、IP66、IP69K 使用周囲温度：–30 °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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距離センサー　Dx35、Dx50、UM30

アプリケーション製品加工中にフィラーのプロセス工程を保証するため貯蔵コンテナのレベルモニタリングをします。ミッドレンジ距離センサーDx35、Dx50または超音波センサーUM30は、充填物から安全な距離をとって取付けてレベルをリアルタイムに測定します。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
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直接挿入式ガス分析装置　GM901、GM35

アプリケーション生産ラインを効率的に稼動させるためには燃焼プロセスのCO濃度などを連続監視し、最適化する必要があります。短い応答時間での制御には直接挿入式ガス分析装置GM901とGM35が適しています。また、乾燥/焙煎設備でのCOプロセス監視にも使用されます。 GM901ガス分析装置排出量監視およびプロセス制御のためのCO測定 GM35ガス分析装置 CO2、H2O、COならびに温度、圧力測定適用分野・燃焼プロセスの最適化・食品業界におけるプロセス監視・小型燃焼装置の制御・焙焼プロセス技術データ詳細は、各製品資料をご覧ください。

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品質向上
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ファイバユニット NFシリーズスクリーン/アレイタイプ

【スクリーン/アレイ】タイプ帯状の光で検出するファイバユニット｜ワークの通過位置が一定しない場合や、複雑な形のワーク検出に適しています。 ■スクリーンファイバ透過型をリニューアル新製品の40mm幅タイプに加え、32mm幅タイプと11mm幅タイプを型式も新たにリニューアルしました。ワークの形状や通過位置が一定しない場合や複雑な形状のワーク検出に、5機種のラインナップで最適なソリューションを提供します。 ●ヘッドON反射型反射型のNF-DZ01は、スポットサイズ2×15mmでのエリア検出が可能（距離15mmにて）。リードフレーム等の穴あきワークや複雑形状のワークの検出に最適です。 ●レーザ光のような近平行光独自の光学設計によりレーザ光のような近平行光を実現。入り組んだ個所に取り付けても光の回りこみが少ないので、抜群の検出安定性が得られます。 ■スクリーンファイバとアレイファイバの違い［スクリーンファイバ］レンズで光を帯状に広げているのがスクリーンファイバです。近並行光を実現しているため、透過型ではアレイファイバより微妙な光量の差を検出することができます。［アレイファイバ］ファイバ芯線を一列に並べ光を帯状にしているのがアレイファイバです。光が広がっているため、特に透過型では光軸調整が簡単に行えます。また反射型を使用し、近距離で微小物体を検出する場合、スクリーンファイバと比較して受光量が多くなるので、安定した検出が可能になります。

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品質向上
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IoT、DXの活用
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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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セーフティライトカーテン　deTec

利点・最大30mの長距離で手の防護が可能（指の防護では20m）・機能設定にソフトウェア不要、簡単なコミッショニングで時間とコストを節約・革新的な診断オプションによる短いダウンタイムが生産性を向上・IO-Link対応、プラントでのオートメーションレベルとプロセスの透明性が向上・オブジェクトパターン認識による人物と材料の判別、生産性と安全性に貢献するミューティング機能技術仕様概要（機種による選択）安全レベル：タイプ 2, PL c, SIL1, SILCL1　または、タイプ 4, PL e, SIL3, SILCL3 分解能：14 mm / 30 mm 検出距離：2.5 m ... 30 m 防護フィールド高さ：300 mm ... 2,100 mm 保護等級：IP65、IP67、IP66、IP69K 使用周囲温度：–30 °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。

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