変位センサは、対象物の位置変化（変位量）を連続値で出力するセンサです。検出対象・測定レンジ・設置距離が決まれば、下の比較表で主要な候補方式を絞り込めます。目的に応じて以下から進んでください。
このページの目次
- 変位センサの5種類を比較：接触式・レーザ・光学・超音波・渦電流
- 変位センサと近接・光電センサの違い
- 変位センサと測長センサの違い
- 変位センサの選定フロー（4ステップで絞り込む）
- 変位センサの測定原理（補足：三角測量法・TOF法・干渉法）
- よくある質問（FAQ）
変位センサの5種類を比較：接触式・レーザ・光学・超音波・渦電流
用途に対し、まずこの比較表で方式を絞り込みます。導電性金属向けなら渦電流式、透明体でも検出可能な変位センサを活用することで、検出が可能となります。汎用の非接触測定はレーザ式を候補にすると選定しやすくなります。
| 種類 | 原理 | 測定範囲 | 分解能 | 特徴 | 主な用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| 接触式 | 可動鉄心の移動による相互インダクタンス変化 | 普通 | 高い | 堅牢・高精度・接触が必要 | 金属加工品の寸法検査、プレス加工、位置確認 |
| レーザ式 | 主に三角測量法（長距離用途ではTOF方式 など） | 普通～長い | 高い | 非接触・高速 | 電子部品、半導体、プレス部品、高さ・段差測定 |
| 光学式（共焦点式） | 焦点位置の波長分析、光の干渉縞 | 短い～普通 | 非常に高い | 高精度。透明体・鏡面体の測定にも対応 | ガラス厚み・透明体・精密変位測定 |
| 超音波式 | 超音波の伝播時間 | 長い | 低い | 光学的な透明・不透明の影響を受けにくい | 液面検知・物体検知 |
| 渦電流式 | 導体内の渦電流変化 | 短い | 高い | 高速・非接触・導電性金属向け | 金属の変位測定、振動測定 |
上記の表は、変位センサの代表的な方式を簡易的に比較したものです。各方式の測定範囲や分解能は機種・測定条件によって異なるため、最終選定時にはメーカー仕様を確認してください。
仕様から変位センサを絞り込む
変位センサと近接・光電センサの違い
一般的な近接センサ・光電センサはON/OFF検出が中心です。一方、変位センサは距離値・変位量を数値として扱う用途に適します。
変位センサと測長センサの違い
変位センサは、センサから対象物までの距離や位置変化を計測し、測長センサは、帯状のレーザ光を対象物が遮る際の光量変化を利用して、寸法計測を行うセンサです。
| センサ名 | 測定対象 | 代表的な用途 |
|---|---|---|
| 変位センサ | 微小段差や高さ、幅、厚みなどの寸法計測 | 振動測定・ロボット位置決め・厚さ変動測定 |
| 測長センサ | 物体の幅や位置の測定、外径判別 | 鋼材の外径測定・シート状のフィルムの厚み測定 |
変位センサの選定フロー（4ステップで絞り込む）
検出対象 → 測定レンジ・分解能 → 設置距離 → 応答速度の順に決めれば機種が固まります。
- 検出対象の材質を確認する
導電性金属の高速・非接触測定では渦電流式が有力です。ただし材質、形状、温度、対象サイズの影響を確認します。透明体（ガラス・フィルムなど）は、一般的なレーザ式では測定が不安定になる場合があります。透明体の表面位置や厚みを測定する場合は、透明体対応のレーザ式、共焦点式、干渉式などを候補にします。精密な厚み測定ではなく、比較的長い距離でのワークの有無検出では超音波式も候補になります。艶消し樹脂は三角測量レーザ式、鏡面は共焦点または干渉式などが候補となります。 - 測定レンジと分解能のバランスを決める
測定レンジが広いほど分解能は低下します。必要な測定範囲を最小限に絞り、求める分解能を満たす機種を選びます。レーザ変位センサでは測定範囲をμm単位でオーダーも可能です。 - 設置距離（ワーキングディスタンス）を合わせる
ワーキングディスタンスは機種ごとに決まっています。設置環境に合う距離の機種を選び、中心距離付近で使用すると安定した精度を確保できます。 - 応答速度を用途に合わせる
高速ラインの全数検査では、搬送速度と必要な測定ピッチから応答時間・サンプリング周期を算出して選定します。用途によっては1ms以下の高速応答が必要になる場合があります。低速・静止での精密測定は分解能・精度を優先します。サンプリング周波数kHz以上の機種は振動・動的変位測定にも対応します。
変位センサの測定原理（補足：三角測量法・TOF法・干渉法）
レーザ三角測量法
レーザ光を対象物に照射し、反射光がCCDまたはCMOSイメージセンサ上のどの位置に結像するかで距離を算出します。センサ～対象物の距離が変わると結像位置がずれるため、そのずれ量から三角形の幾何学的関係で変位量を計算します。応答速度が速く、非接触で高精度に測定できます。
TOF（Time of Flight）法
レーザパルスを照射し、対象物で反射して戻ってくるまでの時間を計測して距離を算出します（距離 = 光速 × 往復時間 / 2）。長距離測定に適しており、1m以上の距離でも測定できます。三角測量法より長距離側が得意で、ロボット周辺の測距用途や大型部品の測定に使用されます。
共焦点式・白色干渉式
共焦点方式は白色光を対物レンズで軸方向に色分散させ、特定の波長がフォーカスする距離を波長分析で求めます。条件によってはnmオーダーの分解能を得られる機種もあり、薄膜の膜厚・表面形状の微細測定に使用されます。白色干渉式は光の干渉縞パターンから表面の高さ情報を取得し、表面粗さ測定や段差測定に用いられます。