位置センサーとは
位置センサとは、対象物や機器の位置情報を検出・測定するために使用されるセンサーです。
自動車や航空機、スマートフォンなどの広範な産業分野で利用されています。正確な位置情報を提供することで、機器の動作やナビゲーションを向上させる役割を担っています。
位置センサーの使用用途
位置センサーは、産業機械から日常生活まで幅広く使用されます。
1. 自動販売機やATM機器
自動販売機やATM機器で位置センサーが使用されます。無人機器の前に立つ人の検知をして、機器のディスプレイのオンオフの制御をします。また、機器の傾きなどを検知することで機器の盗難を防ぎます。
2. 自動ドア
セキュリティにおいても重宝されます。自動ドアでの人や物の検知や、反対に人が検出してはいけない場所での不法侵入の検知などのセキュリティの観点からも用いられます。セキュリティの観点から、金庫の傾き検知などにも用いられる場合もあります。
3. 駐車場
駐車場においても、位置センサーは使用されます。機械式の駐車場でのパレット (駐車するスペース) の位置決めや、立体駐車場などのセンサとして用いられます。
また、駐車場の出口などにある遮断器の棒が、自動車などにぶつかったまま遮断できない場合の検知なども行います。
位置センサーの原理
位置センサーは、光や磁気などの媒体を用いて位置を検出します。
光学位置センサーや超音波位置センサーは、媒体となる光や超音波を発信し、物体による反射を検知してフィードバックします。また、静電容量式位置センサーなどはインダクタンスなどを検知してフィードバックします。
これらの原理を用いた位置センサーは、それぞれの特性や精度、応用分野に応じて選定されます。また、複数のセンサーを組み合わせることで信頼性の高い位置情報を得ることも可能です。GPSと慣性式センサーを組み合わせた「慣性航法システム」は、位置情報の精度と更新速度を向上させるために使用されています。
位置センサーの種類
位置センサーには、さまざまな種類が存在します。光学式、磁気式、超音波式などが代表的です。
1. 光学式位置センサー
光学式位置センサーは、光学的な方法を用いて位置を測定します。一般的な例はエンコーダーで、回転や直線運動の位置情報をデジタル信号に変換するデバイスです。また、イメージセンサーを用いた3D測位技術も広く利用されています。
2. 磁気式位置センサー
磁気式位置センサーは、磁場の変化によって位置情報を検出します。ホール効果センサーや磁気インダクティブセンサーがあり、磁性材料が存在する環境での使用に適しています。汚れや振動に強い点が特徴です。
3. 超音波式位置センサー
超音波式位置センサーは、音波を用いて距離や位置情報を測定します。ロボットや自動車の障害物検出、水位計測などの用途で利用されます。
位置センサーの選び方
多種多様な位置センサーが販売されているため、各センサーの特性を掴んで選定する必要があります。
1. 測定精度
位置センサーの必要精度は、測定したい対象などによって異なります。高精度が求められる場合は、光学式センサーや電気式センサーが適しています。一方、精度があまり重要でない場合は磁気式センサーや超音波式センサーが選択肢となります。
2. 使用環境
使用環境によっても、適したセンサーが変わります。汚れや振動が多い環境では、磁気式センサーが適しています。また、水や透明物体の検出が必要な場合は、超音波式センサーが適切です。
3. 予算
位置センサーの価格帯は、種類や性能によって異なります。予算に合わせて適切なセンサーを選ぶことが重要です。ただし、安価なセンサーでも、適切な設定や組み合わせを行うことで十分な性能が得られる場合があります。
位置センサーのその他情報
モーショントラッキングで用いる3次元センサー
3次元位置センサーでの位置計測は、モーショントラッキングシステムで活用されます。モーショントラッキングはスポーツ分野や医療分野などの幅広い分野で利用されており、VRやCGの分野でも活用されます。モーションキャプチャによって人の動きをデジタル化し、キャラクターの表情や動きの表現します。
参考文献
https://www.mtasia.co.jp/product/position/
https://www.jstage.jst.go.jp/article/sicejl1962/26/2/26_2_99/_pdf
https://www.optex-fa.jp/tech_guide/dsp_report_no2/
https://www.sii.co.jp/jp/news/release/2013/06/05/3315/
https://www.mtasia.co.jp/product/position/
https://www.sensatec.co.jp/application/