レーザーセンサーとは
レーザーセンサーとは、被計測物とセンサー間の距離や被測定物自体の厚みや高さなどを計測するセンシング機器のうち、レーザーを用いた非接触式のタイプです。
一般によく使われるセンシング機器なため、その計測方式や精度も色々あります。
レーザーセンサーの使用用途
加工装置や搬送装置など、被測定物との距離を正確に知る必要がある場合は、レーザーセンサーを用いてその距離を測量することができます。また、製品の外観検査など、被測定物の厚み情報が必要な場面でも活用されます。
厚み測定は、接触式のノギスでも可能ですが、複雑な形状であったり、触れると不都合なことがあったりする場合は、非接触型のレーザーセンサーを用いることで非破壊検査が可能です。
レーザーセンサーの原理
レーザーセンサーでは、原理的に非接触計測ができますが、その方式はいくつか種類があります。ある被計測物との距離を測る場合は、拡散反射方式か正反射方式のレーザーセンサーが用いられます。
どちらも、レーザー光源からの光を被計測物表面で反射させ、その反射光を受光部で検知することで距離を判定します。受光部はある一定の領域幅をもっており、反射光の角度によって受光部が異なります。受光部が変化するとそれに応じた電流が検知され、その情報をもとに距離の値に換算します。
その構造上、ある角度を超えて傾いた被計測物表面へ光源を入射した場合は、反射光が受光部へ返ってこないため、検出できません。この許容傾きは変位計の設計により、一般に拡散反射方式のレーザーセンサーの方が、検出角度が広いです。
レーザーセンサーの選び方
まずは、用途が距離検出なのか、厚みや高さなどの形状情報を取得することなのかを確認します。距離検出であれば、その計測レンジにあったものの中から、被計測物の表面の傾きをどれくらいか想定し、その角度以上の計測が可能な製品を選定します。厚み測定の場合は、検出レンジを確認します。
その後、計測自体をどれくらいの精度で実施したいかによって、分解能や検出精度およびリニアリティのスペックを選定します。どれも計測精度に影響を及ぼす因子であり、一般に精度が高いほど高額になるので、あまりオーバースペックにならないように注意しましょう。
また、計測精度と同時に本体自体の設置が可能かも注意しておくといいでしょう。取り付け部分に十分なスペースがない場合は、小型のレーザーセンサーから選定する必要があるかもしれません。
レーザーセンサーのその他情報
1. レーザーセンサーによる防犯システム
不審人物の侵入を防ぐためのシステムとして、防犯センサーがあります。マンションやオフィス、工場などあらゆる場所に活用されており、侵入者がセンサーに触れると警報が鳴るような仕組みとなっています。その防犯センサーとして、現在多く利用されているのがレーザーセンサーです。
レーザーセンサーには、水平検知タイプと垂直検知タイプがあります。
水平検知タイプ
レーザー光線が180 ℃水平方向に照射され、広範囲をカバーできる防犯センサーです。屋外のような開けた場所に適した監視システムで、移動している物体を検知します。監視範囲の設定により、あらかじめ対象から外したいエリアを定めることもできます。
垂直検知タイプ
レーザー光線が垂直方向に照射され、壁や天井に対して垂直な面をカバーする防犯センサーです。通路や扉の前など、局所的な範囲の場所に適した監視システムで、センサーがはたらいている面に対して通過する物体を検知します。検知対象とする高さを設定することもできます。
2. レーザーセンサーの欠点
光線を利用した非接触型のセンサーとして便利なレーザーセンサーですが、いくつかの条件においては誤作動を起こす場合があります。
検出対象物表面の凹凸
スポットが小さなレーザーセンサーの場合、検出対象物表面の凹凸により反射による受光量が変動してしまうため、誤作動を起こすことがあります。検出したい対象の面に凹凸がある場合は、スポットの大きなセンサーを使用しましょう。
振動
レーザーセンサーに振動が加わると、光軸がずれて誤作動を起こすことがあります。レーザーセンサーの設置を見直し、ネジや補助金具で固定する他、なるべく光軸ズレの影響を受けにくいよう検出対象物の近くに取り付けましょう。
パルス点灯する光
パルス点灯とは、ONとOFFを繰り返す点灯方法のことです。速い周波数で点灯するため、実際には点滅していますが、人の目には連続して点灯しているように見えます。
レーザーセンサーの多くはパルス発光のレーザーを使用しており、自身と同様にパルス点灯する周囲のLEDなどに対しては誤作動を起こすことがあります。近くにパルス点灯する光がある場合は、センサーの受光部に当たらないよう間に遮蔽できるものを取り付けたり受光部の角度を調整したりすることが大切です。
参考文献
https://www.rohm.co.jp/electronics-basics/memory/memory_what2
https://www.secom.co.jp/business/security/goods/laser-sensor.html
https://www.securityhouse.net/products/breakin/
https://www.keyence.co.jp/ss/products/sensor/sensorbasics/lsr_r_trouble