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カメラモジュール用のIP67等級ハウジングの設計方法
作成日 08.18
When it comes toカメラモジュール屋外監視、産業機械、または自動車システムで使用される場合、過酷な環境での耐久性は妥協の余地がありません。ほこり、雨、飛沫、さらには一時的な水没が保護されていない機器を台無しにする可能性があります—ここでIP67等級のハウジングがゲームチェンジャーとなります。しかし、IP67基準を真に満たすカメラハウジングをどのように設計すればよいのでしょうか？
このガイドでは、IP67準拠のカメラモジュールハウジングを作成するためのステップバイステップのプロセスを分解し、材料、シーリング技術、テスト、および避けるべき一般的なミスについて説明します。エンジニア、プロダクトデザイナー、または製造業者であっても、このアーティクルは保護、機能性、コスト効率のバランスを取ったハウジングを構築するのに役立ちます。
IP67とは何ですか？標準の理解
デザインを始める前に、「IP67」が実際に何を意味するのかを理解することが重要です。IP（防塵・防水）等級システムは、国際標準IEC 60529によって定義されており、固体と液体に対する抵抗を測定するために2桁の数字を使用します：
• 最初の数字（“6”）= 完全な防塵性。75マイクロメートルの小さな粒子でさえ、長期間の曝露後でもハウジングに入ることはできません。
• 2桁目（「7」）＝水深1メートルまでの防水性能。エンクロージャーは、カメラモジュールに損傷を与える可能性のある水の侵入なしに、静水1メートルに30分間浸漬することに耐えることができます。
カメラモジュールの場合、これはハウジングがほこりと水の両方を遮断し、レンズ、センサー、および電子機器が完全に機能し続けることを保証しなければならないことを意味します。
ステップ 1: IP67 カメラハウジングに最適な材料を選択する
選択する材料は、住宅のシーリング性能、耐久性、およびIP67要件を満たす能力に直接影響します。考慮すべき点は次のとおりです：
住宅材料：強度、重量、コスト
• アルミニウム合金（例：6061、7075）：
◦ 利点: 高強度、優れた耐腐食性、優れた熱伝導性（熱を発生させるカメラセンサーにとって重要）。厳しい公差に対して加工が容易。
◦ デメリット: プラスチックより重く、より高価です。
◦ 最適: 工業用カメラ、屋外セキュリティシステム、または堅牢性を必要とするアプリケーション。
• エンジニアリングプラスチック (ABS, PC, POM):
◦ 利点: 軽量でコスト効果が高く、化学物質に対して耐性があります。ポリカーボネート (PC) は高い衝撃耐性を提供し、複雑な形状に精密に成形することができます。
◦ 欠点: 金属よりも熱伝導率が低い; 追加の冷却機能が必要な場合があります。
◦ 最適: コンシューマーエレクトロニクス、ドローン、または予算に優しいIP67カメラデザイン。
• ガラス充填ナイロン (複合材料):
◦ 利点: プラスチックの軽さと強化された強度（ガラス繊維補強のおかげ）を組み合わせています。UV耐性があり、屋外環境でも耐久性があります。
◦ 最適: 自動車用カメラモジュールまたはポータブルデバイス。
シーリング材料：IP67保護の鍵
シールはIP67準拠の隠れた英雄です。信頼できるシーリングがなければ、最も強力なハウジングでも失敗します。
• エラストマーガスケット/ Oリング:
◦ シリコンゴム：極端な温度（-60°Cから200°C）に最適で、時間が経っても柔軟性を維持します。屋外や高温のカメラアプリケーション（例：IR LEDを使用）に最適です。
◦ EPDMゴム：優れたUVおよび耐候性—長期的な屋外使用に最適（例：太陽や雨にさらされる防犯カメラ）。
◦ ニトリル (NBR): 手頃で油に強く、潤滑剤を使用する産業環境に適しています。
• シールデザインのヒント: ハウジングが組み立てられたときにガスケットが20-30%圧縮されることを確認してください。圧縮が少なすぎると隙間ができ、圧縮が多すぎると永久的な変形や漏れが発生します。
ステップ2：IP67準拠のためのハウジング構造を設計する
よく設計された構造は弱点を最小限に抑え、一貫したシーリングを確保します。これらの原則に従ってください：
コアデザインルール
• 継ぎ目と接合部を最小限に抑える: すべての継ぎ目は、ほこりや水の侵入ポイントになる可能性があります。可能な限り一体型ハウジングを使用し、可拆卸接合部は必要な箇所（例: レンズアクセスやケーブルエントリー）に制限してください。
• 厳密な公差：加工または成形された部品の寸法精度を±0.05mmに設定します。これにより、ガスケットが均等に圧縮され、接合面が完璧にフィットします。
• 傾斜/角度のある表面: 外部表面を設計して水を迅速に排出する（例：傾斜のあるトップ）ことで、水たまりを防ぎ、時間の経過とともにシールにかかる圧力を増加させることを防ぎます。
含めるべき重要な機能
• レンズウィンドウ:
光学的にクリアで、傷に強い素材（強化ガラスやハードコーティングされたポリカーボネートなど）を使用してください。ウィンドウは連続したガスケットでシールし、ハウジングとフラッシュに取り付けて水が溜まらないようにしてください。
• ケーブルエントリーポイント:
IP67等級のケーブルグランドまたはバルクヘッドコネクタを使用してください。これらのデバイスはケーブルジャケットの周りを圧縮して防水シールを作成し、水がワイヤーを通ってハウジングに入るのを防ぎます。
• ファスナー:
Oリングワッシャー付きのステンレス鋼ネジを使用してください。ハウジングが歪まないように均等にトルクをかけてください（メーカーの仕様に従って）。締めすぎるとシールが破損し、締めが不十分だと隙間が残ります。
ステップ 3: 熱管理によるバランスシーリング
カメラモジュール（特に高解像度またはIR対応のもの）は熱を発生させます。完全に密閉されたIP67ハウジングはこの熱を閉じ込め、センサーの過熱や性能の低下を引き起こす可能性があります。これを修正する方法は次のとおりです：
• ヒートシンクを統合する：アルミ製のヒートシンクをハウジングの内部に取り付け、カメラの回路基板に直接接触させます。これにより、熱が外部に移動します。
• 熱伝導ガスケット：カメラモジュールからハウジングに熱を伝導しながらシールを維持するために、グラファイトまたは金属粒子を注入したシリコンガスケットを使用します。
• パッシブ冷却フィン：熱放散のための表面積を増やすために、ハウジングに外部フィンを追加します（金属材料で一般的）。
ステップ 4: プロトタイプとテストを行い、IP67 準拠を確認する
最高のデザインでさえも検証が必要です。プロトタイプをテストするために、これらの手順に従ってください：
プロトタイピングのヒント
• プラスチックハウジングのプロトタイプには3Dプリント（SLA/FFF）を使用し、金属部品にはCNC加工を行います。これにより、大量生産の前にフィット感、シール圧縮、および全体構造をテストできます。
• ダミーカメラモジュールを使用して、重量と熱分布をシミュレートします。
IP67 テスト要件
コンプライアンスを確認するために、これらのテストを実施する（またはTÜVやULのような第三者のラボを雇う）：
1. ダストテスト:
住宅を制御されたチャンバーで8時間タルクパウダーにさらします。その後、開けて内部のほこりを確認します—ほこりは存在しないはずです。
2. 水没テスト:
ハウジングを静水1mに30分間浸します。取り出した後、内部の湿気を点検します（湿度センサーまたは目視チェックを使用）し、カメラがまだ動作することを確認します。
3. 機能テスト:
カメラが鮮明な画像をキャッチし、IR LED（存在する場合）が機能し、テスト後にレンズウィンドウに曇りがないことを確認してください。
IP67カメラハウジング設計で避けるべき一般的な間違い
• シールの不良アライメント: ガスケットは、対合面と完璧にアラインする必要があります。小さな不整合でも漏れを引き起こす可能性があります。
• 材料の劣化を無視する: UV光線、化学物質、または温度サイクルは、時間の経過とともにプラスチックやゴムを劣化させる可能性があります。屋外使用にはUV安定化材料を選択してください。
• デザインを過度に複雑にする: 余分な縫い目、可動部品、または不必要な開口部は故障リスクを高めます。ハウジングはできるだけシンプルに保ちましょう。
• メンテナンスの怠慢: 住宅が開かれている場合（例: 修理のため）、ガスケットを交換してください—再利用されたガスケットは弾力性を失い、適切にシールされません。
結論：耐久性のあるIP67カメラハウジングを構築する
カメラモジュール用のIP67等級のハウジングを設計するには、材料科学、精密工学、厳格なテストの組み合わせが必要です。適切な材料を選択し、密閉性を優先し、熱管理のバランスを取り、IP67テストで検証することで、雨に濡れた建設現場から埃っぽい工場の床まで、過酷な環境でカメラを保護するハウジングを作成できます。
準備はいいですか？このガイドを設計図として使用し、テストを省略しないでください。IEC 60529に準拠することが、カメラハウジングがIP67等級に達していることを保証する唯一の方法です。
IP67カメラハウジングデザインに関するFAQ
• IP67はIP65より優れていますか？はい。IP65は低圧の水流（例：雨）に耐えますが、IP67は一時的な水没（1mで30分）に対する保護を追加します。
• IP67ハウジングは高圧洗浄に耐えられますか？ いいえ。IP67は静的浸漬には耐えますが、高圧ジェットには耐えません。それには、IP6K9K等級のエンクロージャを使用してください。
• IP67シールはどのくらい持ちますか？適切なメンテナンス（開封時にガスケットを交換する）を行えば、シールは5年以上持つことがあります。UV露出や化学物質との接触は、この寿命を短くする可能性があります。
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