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自動生産ライン用の産業用センサーを選択する場合、調達チームやエンジニアリング チームは、レーザー変位センサーと光電センサーのどちらを選択すべきかという基本的な質問に直面することがよくあります。どちらも物体検出、位置確認、生産プロセス制御で広く使用されていますが、まったく異なるタスク向けに設計されています。

物体が存在するか、遮蔽されているか、または所定の位置にあるかを確認するだけの場合は、通常、光電センサーが最初に選択されます。対照的に、レーザー変位センサーは、物体の距離、厚さ、高さ、またはその位置が連続的に変化したかどうかを知る必要がある場合に使用されます。

間違ったセンサー タイプを選択すると、検出精度に影響を与えるだけでなく、追加のハードウェア コスト、信号統合の問題、生産ラインの手戻りにつながる可能性があります。この記事では、動作原理、検出機能、出力タイプ、コスト、一般的な産業用途について、調達の観点からレーザー変位センサーと光電センサーを比較します。

レーザー測定テクノロジーの基本的な理解をまだ進めている場合は、入門ガイドから始めてください。レーザ変位センサとは何ですか?。

レーザー変位センサーと光電センサーの最も重要な違いは、その中心的な目的にあります。

• 光電センサーは、物体が存在するか、ビームを通過するか、光が反射するかを検出します。それは、「そこに何かありますか?」という質問に答えます。
• レーザー変位センサは、センサと対象物との間の距離を測定します。それは、「物体はどこにあるのか、どのくらいの距離にあるのか?」という質問に答えます。

この違いは、設置方法、信号出力、PLC プログラミング要件、コスト構造、適切なアプリケーション シナリオなど、他のすべてを直接決定します。

光電センサーは、光線の遮断または反射に基づいて動作します。通常、送信機と受信機で構成されます。物体が光線を遮断したり、光線を反射して受信機に戻すと、センサーがスイッチ信号をトリガーします。

一般的なタイプは次のとおりです。

• 透過ビーム: 送信機と受信機が互いに向かい合う。物体がそれらの間を通過すると、ビームは遮断されます。
• 回帰反射型：センサーと反射板が対向して設置されています。センサーは、物体が反射ビームを遮断したことを検出します。
• 拡散反射: センサーは光を放射し、物体表面からの反射を受け取ります。

この原理はシンプルで信頼性が高く、低コストですが、通常は存在、不在、または通過イベントの検出に限定されます。正確な連続距離データを提供することはできません。

レーザー変位センサーは通常、レーザー三角測量の原理に基づいて動作します。センサーはレーザー スポットをターゲット表面に投影します。反射光は内部の CMOS または PSD 素子で受信され、システムは受光器上の光スポットの位置に応じて距離を計算します。

これは、センサーが単に「物体が検出された」と通知するだけではないことを意味します。センサーから物体までの実際の距離を表す連続測定値を提供します。

このため、レーザー変位センサーは以下の用途に適しています。

• 身長測定
• 厚み検査
• ギャップ検出
• 位置監視
• 閉ループ制御
• 品質検査

レーザー変位センサーの仕組みについて詳しく知りたい場合は、以下を参照してください。レーザ変位センサとは何ですか?。

調達とシステム統合における最も実際的な違いの 1 つは、出力タイプです。

ほとんどの光電センサーは、通常 NPN または PNP のデジタル スイッチ出力を提供します。バイナリ信号を PLC に送信します。

• 物体検出 = ON
• 物体が検出されない = OFF

これは、計数、搬送、仕分け、ドア位置検出などの基本的な自動化タスクには十分です。ただし、継続的な測定データは提供されません。

NPN と PNP の互換性の詳細については、以下を参照してください。NPN と PNP 出力。

レーザー変位センサーは、多くの場合、より豊富な出力オプションを提供します。

• スイッチ出力: オブジェクトの存在と位置のトリガー用。
• デュアル出力: スイッチ出力とアナログ出力を組み合わせます。
• アナログ出力: 0 ～ 5 V または 4 ～ 20 mA などの連続距離データを提供します。
• デジタル通信出力: 一部のモデルは RS485、RS422、またはその他のシリアル通信をサポートします。

これは、レーザー変位センサーが 2 つの機能を同時に実行できることを意味します。機械の動作をトリガーし、リアルタイムの測定データを制御システムに送信できます。

スイッチ出力とデュアル出力を比較する場合は、次を参照してください。スイッチ出力とデュアル出力。

物体が存在するか、または特定の位置を通過したかを確認するだけのアプリケーションには、光電センサーが推奨されます。

典型的なアプリケーションには次のようなものがあります。

• コンベアベルトの物体検出
• 製品の計数
• 包装ラインの存在確認
• ドアまたはゲートの位置検出
• パレット存在検出
• 簡易仕分けシステム
• 組立ラインの基本的なトリガー

これらのシナリオでは、タスクは本質的にデジタル的なものであり、何かが存在するか存在しないかのどちらかです。光電センサーは通常、シンプルで信頼性が高く、コスト効率に優れています。

物体の実際の位置を測定、監視、または制御する必要がある場合は、レーザー変位センサーをお勧めします。

典型的なアプリケーションには次のようなものがあります。

• 厚み検査
• 身長測定
• ギャップ検出
• 表面位置監視
• ロボットの位置決め
• ロボットグリッパー距離制御
• クローズドループオートメーション
• 品質検査
• バッテリーの極片のコーティング厚さの測定
• SMT はんだペーストの厚さの検出
• 自動車アセンブリの位置決め

ロボット位置決めアプリケーションについては、以下を参照してください。ロボット位置決め用レーザーセンサー。

調達の観点から見ると、コストはセンサーの単価だけでは評価できません。配線、PLC モジュール、プログラミング、デバッグ、将来の拡張性も考慮する必要があります。

一般的に光電センサーの方が単価が安くなります。取り付けや交換が簡単で、標準の PLC デジタル入力モジュールによって広くサポートされています。

ただし、次のような制限があります。

• 連続距離データなし
• 精密な品質検査には不向き
• 後で測定機能を追加する場合は追加のセンサーが必要になる場合があります
• 閉ループ制御のサポートが困難

レーザー変位センサーは通常、ユニットあたりのコストが高くなりますが、多くのアプリケーションでシステム全体のコストを削減できます。

1 つのセンサーで以下を置き換えることができます。

• 検出用光電センサー
• 測定用アナログ距離センサー
• 追加の信号コンバーター
• 複数の取り付けブラケット
• より複雑な配線

アプリケーションで検出と測定の両方が必要な場合は、複数のセンサーを使用するよりもデュアル出力レーザー変位センサーの方がコスト効率が高い場合があります。

次の質問を使用して、どのセンサー タイプを選択するかを決定してください。

KRONZ では、価格だけではなくアプリケーション要件に基づいてセンサーを選択することをお勧めします。

• 主な要件が物体の存在の検出である場合は、光電センサーを選択してください。
• 要件に距離、高さ、厚さ、ギャップ、または位置の測定が含まれる場合は、レーザー変位センサーを選択してください。
• 検出と連続測定の両方が必要な場合は、デュアル出力レーザー変位センサーを選択してください。

詳しい選択方法については、以下を参照してください。適切なレーザー変位センサーの選び方。測定範囲の選択については、以下を参照してください。レーザ変位センサの測定距離はどれくらいを選べばよいですか?。

レーザー変位センサーと光電センサーはどちらも産業オートメーションにおいて重要ですが、その目的は異なります。

光電センサーは、シンプルで低コストの物体検出タスクに最適です。これは、システムがオブジェクトが存在するか、通過するか、またはブロックされているかを知る必要がある場合にのみ有効に機能します。

アプリケーションで正確な距離測定、位置監視、厚さ検査、高さ検出、閉ループ制御が必要な場合には、レーザー変位センサーがより良い選択肢となります。特に品質が重要な生産プロセスにおいて、より豊富なデータとより高い柔軟性を提供します。

調達チームにとって重要なのは、最初に 1 つの質問に答えることです。それは、物体を検出するだけでよいのか、それとも測定する必要があるのか​​ということです。

検出だけが必要な場合は、通常は光電センサーで十分です。測定が必要な場合は、レーザー変位センサーが最適です。

• レーザ変位センサとは何ですか?
• 適切なレーザー変位センサーの選び方
• レーザ変位センサの測定距離はどれくらいを選べばよいですか?
• NPN と PNP 出力
• スイッチ出力とデュアル出力

• レーザー変位センサーの取り付け方法
• レーザーセンサーの取り付けに関するよくある間違い
• レーザ変位センサトラブルシューティングガイド

• ロボット位置決め用レーザーセンサー

レーザー変位センサと光電センサのどちらを選択するか迷った場合は、KRONZ 技術チームがお手伝いします。お客様のアプリケーション、制御システム、生産環境に基づいて、最適なセンサーの種類、測定範囲、出力構成を推奨します。

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