本日は無錫日環センサー科技有限公司が、測定用光幕の解像度選び方についてご紹介します。——物体の寸法精度と光束間隔の関係について。

測定用光幕（または測定用グレーティング）と一般的な安全光幕の最大の違いは、安全光幕が「有/無」のスイッチ信号を出力するのに対し、測定用光幕が具体的な寸法値（物体の幅・高さ・直径など）を出力することにあります。したがって、解像度の選定は測定結果の有用性を直接左右します。

一、解像度はどのような要因によって決まるか？

測定用光幕の解像度は、本質的に光束間隔（光軸間隔）によって決定されます。光束間隔とは、隣接する2つの赤外線光束の中心間の距離のことです。光幕が物体を検出するには、少なくとも1本の光を遮断する必要があります。

光束間隔 最小検出可能な物体サイズ 典型的な測定誤差

1mm ≥1mm ±1～2mm

5mm ≥5mm ±5～10mm

10mm ≥10mm ±10～20mm

光束間隔が小さいほど、光束密度が高くなります。つまり、10mm間隔では1メートルあたり100本の光束、5mm間隔では1メートルあたり200本の光束になります。光束が密集すれば、物体の輪郭をより鮮明に描き出し、測定精度も高まります。

現在市場に出回っている測定用光幕の光束間隔は、1.25mm、2.5mm、5mm、10mm、20mm、40mmなど多種多様な規格があります。一部の高級モデルでは、さらに微細なカスタム間隔もサポートしています。

二、解像度は最終的な精度とは異なるが、精度の上限を決定する

多くのユーザーが誤解していることがあります。解像度がいくらあるかということを、測定精度もその通りだと思い込んでしまうのです。しかし実際には、精度は通常解像度値以上であることが多いです。

例を挙げて説明しましょう。

光束間隔が2.5mmの光幕の場合、対応する測定精度は通常±2.5mmとなります。

光束間隔が5mmの光幕の場合、対応する測定精度は通常±5～10mmとなります。

一部の高級モデルはエッジ検出アルゴリズムを採用することで、2.5mmのエッジ解像度を実現できます。つまり、光束間隔が5mmであっても、2.5mmのエッジ変化を識別できるというわけです。

解像度が「どれだけ細かく測定できるか」を示すのに対し、精度は「どれだけ正確に測定できるか」を示します。両者は関連していますが等価ではありません。選定時には両方を同時に考慮する必要があります。

三、さまざまなシーンでの選定方法

高精度要求のシーン（±1mm以内）

自動車部品検査、電子製品品質管理、半導体ウェハの厚み偏差、リチウム電池極板のバリ検出など。このような場面では、1mmまたは2.5mmの光束間隔を持つ高解像度光幕を選択すべきです。解像度が高いほど測定精度も高くなりますが、光束数が多いことから装置の消費電力やデータ処理量も増加します。

一般工業検査（±5mm～10mm）

スマートフォンの筐体長の測定、プラスチック部品の穴径検査、飲料ボトルの高さ監視、宅配便荷物の体積測定など。こういった場合では、5mmまたは10mmの光束間隔で十分です。例えば、宅配業界では、小型荷物の識別には5mmの解像度が必要であり、一般のEC商品であれば10mmの解像度でも問題ありません。

粗い測定のシーン（±10mm以上）

物流荷物の大まかなサイズ分類、板材の幅検査、大型ワークの大まかな測定など。この場合、20mmまたは40mmの光束間隔で十分です。コストが抑えられ、かつ干渉耐性も高いのが特徴です。

四、核心的な選定原則

解像度は、被測定物体の公差要求の1/3～1/5以下であるべきです。

これは測定分野で通用する「測定器精度の法則」です。測定ツールの精度は、被測定寸法の公差の3～5倍以上であることが求められます。具体例を挙げると：

被測定部品の幅公差が±3mm（総合公差6mm）の場合、測定用光幕の精度は2mm以下とする必要があります。これを光束間隔に換算すると、2.5mm以上の規格を選ぶべきです。

公差が±10mm（総合公差20mm）の場合、10mmのビーム間隔を持つ光幕を選択すれば十分です。

光軸間隔が小さいほど、設置精度への要求も高くなります。わずかな傾斜でもビームの遮蔽を誤って判断してしまう可能性があります。また、間隔が狭いということはビーム数が多くなり、装置の消費電力やデータ処理量も増加するため、選定時には精度とコストのバランスを考慮する必要があります。

五、よくある選定の誤解

安全光幕で測定用光幕に代わる：安全光幕は「通/断」信号のみ出力し、寸法データの出力機能がないため、混在して使用することはできません。

解像度だけを重視し、精度を見逃す：高い解像度が必ずしも高い測定精度を意味するわけではなく、製品仕様書に記載された精度指標を参考にする必要があります。

応答時間の無視：高解像度の測定用光幕は高い検出精度を提供できますが、応答速度に影響を与える可能性もあります。高速生産ラインでは、解像度と応答時間の両方のパラメータを同時に考慮する必要があります。

選定のまとめ

シーンタイプ 推奨ビーム間隔 典型精度 適した業界  

高精度測定 1～2.5mm ±1～2.5mm 電子・半導体・リチウム電池  

一般工業検査 5～10mm ±5～10mm 汽車部品・物流・包装  

粗測／大型部品検査 20～40mm ±20～40mm 大型ワーク・板材検査  

選定の際には次の言葉を心に留めておいてください：精度要件が解像度の下限を決定し、公差要件が精度の下限を決定します。

日環センシングは、全シリーズの測定用光幕製品を提供しており、ビーム間隔は5mm、10mm、20mm、40mmなど多種多様な規格に対応しています。RS485、アナログ量など複数のデータ出力方式をサポートしています。製品は物流の積載量測定、タイヤサイズ検査、部品品質検査など幅広い分野で活用可能です。日環センシングをご覧いただき、専門的な測定用光幕の選定ガイドおよび技術サポートをお求めください。