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[靴診察機] 第2話 何をどうやってチェックするのか

何をどうやってチェックするのか

こんにちは、こてっち です。

第1話では製作する靴診察機の主な機能を説明しました。
[靴診察機] 第1話 製作実習始まります

靴診察機には、汚れ、臭い、すり減りをチェックする機能を設けますが、機能を実現するための方法を考えなくてはなりません。ということで、今回の記事では、「何をどうやってチェックするのか?」センサ選定について紹介します。

汚れをセンシング

まずは、靴の汚れを認識する方法を考えてみます。検出方法で真っ先に思いついたのが赤外線LEDと赤外受光用のフォトトランジスタを使った検出です。

「黒色は赤外線を吸収するのではないか?」との仮説を元に、赤外線を靴に向け照射、反射してきた赤外線の量を受光用のフォトトランジスタで検出できないか?と考えました。

検出イメージは図に示す通りです。

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汚れのセンシング

汚れがない場合
照射した赤外線が黒靴に吸収されるので、フォトトランジスタの検出量は少ない

汚れがあった場合
照射した赤外線が汚れにより反射するので、フォトトランジスタの検出量は多い

これで汚れをセンシングできるのではないかと考えました。

汚れ検出の簡易実験

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汚れ検出テスト

汚れが検出できるか、身近にあった黒手帳を使って実験してみました。
見にくいかもしれませんが、写真の左側が汚れがない場合、右側が汚れがあった場合です。

それぞれ赤外線LEDを照射。フォトトランジスタが真っ黒の部分と少し汚した部分でセンサ値に変化があるか実験を行いました。

表面が真っ黒の場合、赤外線が反射せずフォトトランジスタの反応は全くありません。
少し汚した表面の場合、赤外線が反射し、期待通りフォトトランジスタに反応がありました!嬉しい!

実際には、距離によっても結果が大きく変わるので調整が難しかったですが、この方法で行けそうです。これで進めていきます!

また、この原理を使うと白い靴の汚れでも検出が可能でした。
白い靴の場合、汚れなし(白色)の時は赤外線が反射。汚れあり(黒色)のときは赤外線を吸収するということですね。

臭いをセンシング

次に臭いのセンシングです。

靴の臭いというのは、人の汗から発生しています。
汗にはアンモニアが含まれており、そのアンモニアを検出できるセンサを探すことにしました。

箱で覆われた靴診察機の上部にセンサを取り付ければ臭いを検出できるはずです!

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においセンサ

すり減りをセンシング

次に靴のすり減りのセンシングです。すり減りは靴の重さで判断することにしました。

圧力センサを4点に配置し、そのうえにセンサの面積と同じ円柱物を用意します。この4つ円柱の上にアクリル板を置けば、靴の重さを測ることができます。

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すり減りのセンシング

センサはこれで決まり

以上がセンシングの方法です。

赤外線センサや圧力センサは仕様書を書く前に手に入り、動作確認をすることができました。
しかし、においセンサは…。分からないのでやってみるしかありません。

それも製作実習の醍醐味(?)です!

次回、[靴診察機] 第3話 この仕様でいきます です。頑張っていきます。

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