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製造業IoTに活かせるセンサーまとめ 種類と用途を解説

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製造業のIoTに使えるセンサーってどんな種類があるの?どんなところに使えるの??という情報をまとめました。これから社内IoTに取り組まれるあなたの参考にしていただければ幸いです。

センサーの種類を知ることで、IoTでどんな業務改善が出来るかのアイデアにつながります。

製造業IoTに活かせるセンサーまとめ 種類と用途を解説

無数にあるセンサーの中で、製造業に活かせるセンサーを選び出すのは至難の業です。センサーの種類とその用途を概ね理解しておくことで、センサー選びまでの道筋を最短にしましょう!今は必要ないセンサーでも、知識として頭に入れておくと役に立つ機会がくるかもしれません。ここでは、センサーを使える用途別に紹介します。

数量・数値計測

生産性向上の為に、設備等に取り付けるセンサーとして主に利用されるものです。製造業IoTは「まず製造データの可視化」が大切といわれます。工作機に取り付けたセンサーから稼働状況の取得に取り組むケースが多い為、一番利用されるセンサーです。

近接センサー

装置の駆動回数(ショット回数)等を取得するのに用いられます。非接触で物体を検出できるため、昭和時代の古い設備でも取り付けさえできれば、データ取得が可能となります。また、価格も数百円~と安い為、導入の敷居が低いことも良く利用される理由です。

近接センサーの種類には、電磁波タイプ、超音波タイプ、誘導タイプ、静電容量タイプ、赤外線タイプなどがあり、距離やサイズ、測定環境に応じて使い分けます。

圧力センサー

非常に用途の幅広いセンサーですが、主に物体の荷重や水位や流量検出に使われます。例としては、「在庫している資材部品の下にセンサーを設置し、ある数値になったら自動で注文する」といったシステムに量出来ます。

また、塗装や油圧シリンダの圧力監視も可能です。規定値通りのエアー・液圧で作業できているか、といった監視が可能です。

光センサー

光を検知するセンサーです。一番使われる用途としては、電気の消し忘れ検知、またはシグナルタワーの表示検出でしょう。とくにシグナルタワー等の稼働状態をランプで知らせる設備には、光センサーは有効です。稼働時間や停止時間が容易に取得できます。最近では、センサー内蔵のシグナルタワーも市販されています。

GPS

GPSは位置計測センサーで数千円~と高価です。ですが、スマホに内蔵されたGPS機能を使えば、格安~無料で手に入ります。自宅に眠っている古いスマホで、製造業のIoTを実現した、という事例もあります。スマホはセンサーの塊ですから、使わない手はありません。

現場にAGV(自動搬送装置)などがあれば、スマホを取り付けて、GPS機能で現在位置を取得できます。無駄な動きをしていないか、どこかに滞留していないか等の情報を可視化できるわけですね。GPSの精度も年々上がっており、スマホ搭載のGPSでも5メートル前後の精度にまでなっているようです(障害物等で誤差は出ます)

CMOS(画像)センサー

CMOSは画像を電気信号に変換するセンサーです。このセンサーとAIを組み合わせて「画像判定」をすることで、人間の目視確認を代替できます。画像判定の手法はさまざまありますが、CMOSセンサーからのデータ解析がより容易になれば、製造の現場での画像判定装置の導入も進むでしょう。

Webカメラとパソコンされあれば、無料で簡易的な画像判定システムがつくれることから、自社で画像判定システムを内製する企業も出てきています。

異常検知

加速度センサー

加速度センサーは物体の速度を検出するセンサーです。一定速度で稼働させたい装置などの速度の過不足監視に使えます。また、熟練者が勘でやっているような作業で、速度が重要視されるような工程を、加速度センサーで可視化するような使い方もできます。

ジャイロセンサー

角速度センサーといわれるジャイロセンサ―。このセンサーの用途は、モノの角度を検出することです。回転しているか、方向はどの方角かなどを検出できます。自動車の自動運転、カメラの手振れ補正等によくつかわれます。

例えば、定盤のような水平が保たれた台の上での作業が義務図けられているような現場では、ジャイロセンサーで傾斜角を検出することで、計測の精度を高めることができます。

熱センサー

物体の熱を検知するセンサーです。「いつもと違う」といった異常検知に役立ちます。非接触で検知できるものは高価ですが。人感センサーとして使えますので、禁止エリアの人の出入りを監視したり、人がいる時だけ電源を入れたいといった用途に利用できます。

接触タイプの熱センサーは「温度計」ですので、直感的にいろんな使い方ができるでしょう。はんだ槽の温度監視や、モータや駆動部の発熱を監視し、壊れる前に、不良品を作る前に異常を察知できます。

電磁気センサー

電磁気センサーで出来ることは、磁界、電流、電圧などを読み取ることです。よくあるタイプは現状設備の内部配線にクリップ式の電磁気センサーを取り付け、電流・電圧を計測する製品です。電流・電圧量の異常を検知できますし、古い設備でも設置が容易です。

また、電流・電圧検知ができれば、装置の電源ON/OFF状態がわかりますので、自動で稼働状況を取得したい場合などに用いられます。

音センサー

音センサーとは一般的にマイクですが、超音波や振動センサーも音センサーの一種です。装置の異常振動を検出するのに使えます。

環境・安全

温湿度センサー

温度・湿度を計測できるセンサーは、社内の環境状態の検知に利用できます。現場の温湿度によって、エアコンを自動起動したり、加湿器の電源を自動で入れるなどのシステムが作れます。たとえば、エアコンにIoTデバイス+温湿度センサー+赤外線モジュールを組み合わせれば、電源ON/OFFの他に温度設定を自動で変えることもできます。

風量センサー

コーディング・塗装といった工程で、排気装置の風量監視に使えます。排気装置・コーティングブースは年数回の環境測定が義務ですが、日々の作業の中で風量が変わらないよう、センサーで監視・管理できます。

作業者に安定した作業環境を提供するためには利用したいセンサーですね。

においセンサー

化学薬品やガス等のにおいを検出するセンサーです。コーティング・塗装といった工程で、作業者の健康を確保するためのシステムとして利用できます。ただ、ガスはともかく、においに関しては、におい(薬品)ごとのセンサーが必要になります。においの種類は何万種類以上あると言われており、実用化されているにおいセンサーはまだ一部です。

ラズパイでIoTするなら専門書がおすすめ

中小の製造業において、手始めにRaspberry PiでIoTにチャレンジしてみようという流れは多いかと思います。Raspberry PiにはGPIO端子を使ってセンサーを接続するわけですが、基本的なセンサーの接続方法からプログラムの設定方法、また300種類ものセンサーの紹介がされている専門書があります。

ラズパイマガジン2019年2月号です。ラズパイで使える、入手先まで書かれたセンサーが「15分野、300種」紹介されています。ラズパイIoTを計画中であれば、絶版になる前に入手しましょう!

まとめ

製造業IoTセンサー

  • 安いものでは数十円からあります
  • 同じセンサーでも検出方法が異なるタイプがあります
  • センサーを組み合わせることでできることが増えます
  • アナログ出力とデジタル出力タイプがあります
  • 外部電源が必要になる場合があります

製造業IoTで利用できるセンサーを選ぶときに、上記のポイントは抑えておきましょう。とてつもない種類のセンサーがあり、そのなかから希望のデータが得られるセンサーを選ぶのは大変です。先人が公開してくれている情報を参考にしつつ、自社のシステムに即したセンサーデバイスが構築できるといいですね!

*掲載情報に誤りがあれば、ご指摘ください。

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中小企業エンジニアです。35歳で急遽プログラミングを覚えることになり、PythonやJavaScriptなどをゆっくりマイペースに覚えています。先端スキルには疎いですが、楽しくコーディングしてます♪最近の興味は【WEB開発】です

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