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光制御技術駆使でLEDの役割拡大

農作物の改良に貢献、液晶バックライトの薄型化実現


 調光制御が可能なLEDの用途が拡大している。LEDは信号機や車のヘッドライト、業務用や産業用の一般的な照明用途から、最近ではLEDの光を制御することで液晶用バックライトの薄型化を実現したり、従来の蛍光灯や白熱灯では難しかった農作物や園芸植物の形態制御や品質の向上、さらに光線治療などに利用されるなど、その応用範囲が年々拡大している。また、家庭の照明に本格的に使用されれば、さらに大きな市場を形成することになる。当然ながらLEDの調光制御については制御機器が重要な役割を果たしている。今後、LEDの可能性・役割をさらに拡大させるキーポイントとして、光制御技術に注目が集まっている。


調光制御技術が進展へ

 LEDの消費電力は、白熱灯の約10分の1と少ない上、寿命は半永久的と言えるほど長く利点が多い。さらに、現在よりも価格が下がると、一般家庭にも飛躍的に普及するだろう。

 一方、LED照明は単純な点灯と消灯だけではなく調光作業も要求される。白熱灯からLEDへ置き換える場合、優れた調光制御が必要となってくる。しかし、蛍光灯や白熱灯では微妙な照度調整が難しいが、LEDは超高速点灯や点滅が可能である。

 さらに、LEDは電圧や電流をコントロールすれば、間接的に照度や輝度を変化させることができる。こうした優れた性質でLEDは普及拡大しており、これに伴い調光制御を行う電子機器も数多く開発されている。

 例えば、バックライトのリアルタイム自動調光を実現する自動調光コントローラICは、ICに調光データを内蔵、外部に照度センサを接続するだけで周囲の明るさに応じ、リアルタイムな調光を可能にすることで、LEDの消費電流を30%削減するほか、ディスプレイの見やすさも実現している。

 また、ある制御機器メーカーでは、光の効率を高める3次元光制御技術を確立。この技術を応用し、携帯電話の液晶バックライトのLED光を効果的に制御することで、バックライトの薄型化が図れ、携帯電話を小型化・薄型化することに貢献している。

 さらに今後、LEDの調光制御技術が大きくクローズアップされる分野として、園芸植物分野が挙げられる。

 小型の光源であるLEDは、価格的にも植物栽培に利用できる段階に来ている。現在では、ほとんどの単光色がそろっており、超高輝度タイプも開発されている。調光制御された特定の光質のLED光を植物の特定部位に補光することにより、例えば葉の巻き込み制御など、作物の形態制御や品質向上に活用できる。

 この技術を応用すれば、冬季に日射が不足する地域で、農作物の形態的改善や苗の健苗化に応用が可能である。

 植物へのLED照射装置は様々な機種が開発されており、品質向上のほかに植物の光合成研究や遺伝子発現の制御、種子などの成長研究、さらに植物の光線治療など幅広い分野で使用されている。

 一般家庭へLED照明が普及拡大することも見込まれ、今後、LEDの調光制御技術が伸長拡大することへの期待は高い。

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三菱電機 ロボット知能化技術開発

京都大学と共同で、次世代セル生産実現へ進展


実証用セル生産ロボットシステムの外観

mitsubishi
 三菱電機は京都大学と共同で、生産機種切り替えの迅速化と長時間連続操業が可能な次世代セル生産を実現するロボット知能化技術を開発した。

 セル生産方式でのロボット活用は、生産品目に応じて多種多様な部品を取り扱うため、部品を整列した専用パレットや部品供給装置を極力使用しないことや、段取り換え時間の短縮、さらには時間のかかるロボットへの教示作業と、初期教示を行った後の動作速度向上、及び挿入ミスをはじめとするエラーの回避を熟練工の介入なしに達成できることなどが求められている。

 開発したロボット知能化技術では、2次元画像と3次元の形状情報を高速に認識処理する3次元ビジョンセンサーを使って、部品をバラバラに置いて供給をしても1秒以内に認識ができ、しかもロボットの手先の位置調整に加え、手先にかかる反力も把握して直感的な表示ができるヒューマンマシンインタフェースの開発により、教示時間が従来の1時間から3分に、挿入誤差が12分の1に削減できる。

 また、教示後は学習理論を用いてロボットが自律的に動作習熟を行うことで、生産機種切り替えなどの作業時間が最大44%短縮できる。

 さらに、エラーとなる作業要因を事前に分析して、不安定作業をあらかじめ取り除くことができるエラー回避技術や、動作中のエラーをロボットに取り付けられたセンサー情報を用いて検知し、エラーからリカバリーする技術も開発、安定した長時間連続操業ができる。

 すでに、小型電機製品組み立ての実証用セル生産システムを構築し、実証実験を行い、有効性を実証している。

 三菱と京都大学は、2006年から産学連携活動を通じてロボット知能化技術の開発に取り組んできた。

 今後は、三菱の生産設備で検証を進めるとともに、セル生産用ロボットの実用化を目指すと共にロボットに限らず、医療機器、AV機器、FA加工機など他の事業分野にも展開していく予定。

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