日本3Dプリンター株式会社

コラム

3Dスキャナーの精度とは?

2021.07.31

3Dスキャナーを使えば、現物しかないものでもスキャニングすることで3Dデータにし、復元・改修などが可能です。

そのため、3Dプリンターの利用が活発な製造業などでの需要が高まっています。製品構造の分析や対象物のスキャニングが行える3Dスキャナーを有効活用するためには、その精度が重要なポイントに。

3Dスキャナー導入をお考えの方の中には、スキャナーの精度について、まだ知識を深めきれていない方もいらっしゃるでしょう。

そこで今回は、3Dスキャナーの精度について徹底解説いたします。3Dスキャナー導入の際の参考にされてください。

3Dスキャナーにおける精度とは?

カタログなどに記載のある非接触式3Dスキャナーにおける精度は、一般的にVDI/VDE2634規格の非接触式3次元測定器に対応した基準をもとに掲載されています。

この基準における精度は、「測定した数値が現物に対して正しいかどうか」という数値です。

一方で3Dプリンターにおける精度とは、「データに対してどこまで正しく加工できているか」という数値で認識されることがほとんど。

そのため、3Dスキャナーにおいてもこの「精度」という言葉を「どこまでの再現度でスキャンできるか」と認識されている方が多いですが、そういった意味の精度とは少し異なります。

解像度と精度の違い

非接触式3Dスキャナーにおいて「精度」と混同されがちなのが、「解像度」です。

解像度とは、精度ではなく、どちらかと言うと「再現度」に近い値のことを指します。

3Dスキャナーとは、3次元座標データをポイント単位で取得していく機械。

そのため、取得する座標と座標に間ができます。この座標と座標の距離を表したものが、解像度という数値であり、解像度の数値が細かいほど実物の再現度が高いということが言えるのです。

画像で例えると、ピクセルの表現に近いでしょう。ピクセルの解像度が高いほど、実物により近い滑らかさで画像を表現することができますが、ピクセルの解像度が荒いと、実物の細部まで再現することはできません。

ちなみに、カタログで解像度は「ポイント間隔」や「3D解像度」などの言葉で表記されていることが多いため、覚えておくと良いでしょう。

カタログ記載の精度は基本的にVDI/VDE2634規格

カタログに書かれている精度は、先述した通りVDI/VDE2634規格の基準に基づいたものです。

この数値が細かいほど、実物の寸法に即したデータが取得できるということになります。

また、ハンディタイプスキャナーのカタログには、もう一つ「被写体長精度」という数値の記載もありますが、これは「精度」と合わせて出てくる累積誤差の値です。

1メートルあたりどれくらいズレが生じるか、という位置合わせによる精度問題なので、大きい対象物を予定されている場合はこちらも併せて計算すると良いでしょう。

対象物によってはカタログの精度が出ないことも

スキャン対象物によってはカタログスペック通りの精度が出ない場合もあります。これはほとんどのスキャナーがVDI/VDE2634規格に基づいていることが原因です。

この規格は、解像度の違うスキャナーでも一律に比較がしやすいように作られたもの。

そのため、高解像度のスキャナーも、低解像度のスキャナーも、VDI/VDE2634規格に基づいて同じ目線から比較ができるのです。

しかし、再現度が低いスキャナーの場合、最終端・末端の角の部分が、どうしても欠けてしまうことが予想されます。

この場合、スキャンデータをみてもカタログ通りの精度が出たとは言えないでしょう。

カタログ通りの数値が出るか出ないかは、スキャナーのスペックや、対象物の形状によって大きく左右されるのです。

また、スキャン対象物の色やマテリアルによっても、データの取得時にノイズの発生が予想されます。このノイズがある場合も、スキャンデータはカタログ通りの精度が出ないことも。こうした場合は、対象物をスキャンしやすいよう、表面に白色の粉を塗布するなどの方法で処理をすることがおすすめです。

日本3Dプリンター株式会社では、スキャン用の白色スプレーの販売も行っておりますので、ぜひ、お気軽にお問い合わせください。

スキャンする人のテクニックも必要

 3Dスキャンを行う際には、スキャンデータ同士の合成はほぼ不可欠と言っても過言ではありません。

このデータの合成を行う際、どうしても位置合わせの誤差が発生してしまうのですが、この誤差は、スキャン回数が少ないほど小さく抑えることができます。

逆に、スキャンの回数が増えれば増えるほど誤差が蓄積されて大きくなってしまう場合もあるため、スキャンする人のテクニックも重要と言えるのです。

3Dスキャンに慣れていない場合は、いきなり本スキャンを行うのではなく、何度かテストを重ねてコツを掴む必要があるでしょう。

十分な精度の3Dスキャナーを選ぶポイント

せっかく3Dスキャナーを導入するのであれば、できるだけ精度を出せるものを選びたいところです。

実際にスキャナーを選定する際は、下記のポイントをクリアするものを選ぶと良いでしょう。

用途を明確にする

第一に挙げられるのは、用途を明確にすることです。

一般的に3Dスキャンする場合の用途として、リバースエンジニアリング、もしくは測定用途が多いですが、測定の精度基準の方が必要要件として厳しいです。

しかし、「基本的にはリバースエンジニアリングをやりたいけれど、測定にも使いたい」という形でスキャナーを探すと、測定の精度基準で機種が絞られてしまうため、導入した場合の費用対効果が悪くなってしまいます。

「リバースエンジニアリングができればいい」のか、「3D測定で製品精度の担保が欲しい」のか、用途を明確にすることが大切です。

スキャン対象物の造形を把握する

2つ目のポイントは、スキャン対象物の造形を把握することです。

造形物のどこまでスキャンできるのか、細部もしっかりスキャンできるのか、といったことを表した数値は、解像度にあたります。

この解像度と精度を正しく理解した上で、細かい凹凸をスキャンしたい場合などは、高解像度の機種を選定すると良いでしょう

スキャン対象物の大きさを明確にする

3つ目のポイントは、スキャン対象物の大きさを明確にすることです。

スキャン対象物が大きい場合、その分、1メートルあたりの累積誤差が大きくなってしまいます。

こうした時は、被写体長3D精度をしっかりと確認することが重要です。

一般的に、レーザー方式のスキャナーは被写体長に対する累積誤差が少ないため、2メートルを超えるような大きい対象物の場合は、レーザー方式のスキャナーが適していると考えられます

3Dスキャナー導入をお考えなら、日本3Dプリンター株式会社へご相談ください!

ここまで、一般的な非接触式3Dスキャナーにおける精度という点でお話をしてきましたが、アーム式や、その他構造物などのスキャンを行う場合は、この記事では解説していない、別の数値が関わってくる場合も。

また、3Dスキャニングには、今回お伝えした知識やテクニックが必要になるため、導入前に二の足を踏んでしまっている方は、日本3Dプリンター株式会社がアドバイスさせていただきます。

知識がそれほど深くない時点での3Dスキャナーの比較検討は、非常に難しいこと。 日本3Dプリンター株式会社の専任スタッフが、貴社のニーズにマッチする機種をご案内するとともに、導入に必要なサポートも包括的に行いますので、ぜひ、お気軽にお問い合わせ

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