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コラム

3Dスキャナーを活用するメリットとは?

2021.12.01 更新日:2022.01.20

3Dデータの活用が一般的になりつつある昨今では、3Dプリンターと同時に3Dスキャナーへの注目も高まっています。

3Dスキャナーを活用すれば、測定や検査はもちろん、リバースエンジニアリングなども行えるように。

ただ、3Dスキャナーの導入をお考えの方の中には、3Dスキャナーで可能なことやメリットについて、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スキャナーの基本をおさらいしながら、3Dスキャナーを活用することのメリットや、導入前に確認しておきたいことについて解説いたします。

3Dスキャナー導入の際の参考にされてください。

3Dスキャナーとは

3Dスキャナーとは、立体物の凸凹を感知して形状測定を行う機器で、高さ・横幅・奥行のXYZ軸の三次元座標を取得、対象を3Dデータ化するものです。

この3Dスキャナーにはさまざまな種類があり、大きく分けて、「接触式3Dスキャナー」「非接触式3Dスキャナー」「X線CTスキャナー」が存在しています。

こちらの記事では簡単に各々の概要のみご説明しますが、詳細については「3Dスキャナーとは?」の記事で触れておりますので、ぜひご参照ください。

接触式3Dスキャナー

接触式3Dスキャナーとは、その名の通り、立体物に触れながら凸凹を測定していく種類のスキャナーです。

センサーや探針などで立体物に接触し、三次元座標を取得します。

3Dスキャナー登場時から良く使われている形式のものですが、探針が入り込めないような複雑な形状については測定が困難であったり、測定できる対象物の大きさに制限があったりするスキャナーです。

非接触式3Dスキャナー

非接触3Dスキャナーとは、昨今注目されている種類のスキャナーです。

こちらもその名の通り、立体物に触れずに三次元座標を取得するタイプのもの

「光(格子パターン)投影法」や「レーザー光切断方式」など、いくつかのスキャニング方式がありますが、基本的には光線を対象物にあて、反射する時間差や照射角度を解析して形状を取得していきます。

X線CTスキャナー

X線CTスキャナーとは、医療分野で利用されているCTスキャンと同じ原理のものです。

上でご紹介した二つのスキャナーは対象物の表面しかスキャンできないのに対して、X線CTスキャナーは、対象物の内部形状までもスキャンできる優れもの。

ただし、こちらのスキャナーはかなり高額であるため、導入ユーザーは限られるでしょう。

3Dスキャナー使用の流れ

ここからは、3Dスキャナーでのスキャン作業から、データ完成までの流れを簡潔にご紹介していきます。

対象物をスキャンする

対象物と3Dスキャナーを用意して、スキャンを行います。

据え置きタイプは、対象物を置き換えたり、ターンテーブルで回転させたりすることによって、極力穴のないデータを作成。

ハンディタイプは、3Dスキャナーを持つ手の角度を変えながら、手動で何パターンもスキャンを行っていきます。

データを最適化する

3Dスキャナーでスキャンすると、例えば対象物を乗せていたテーブルも一緒にデータ化されてしまったり、周囲のものもデータ化されてしまっていたりすることが多くあります。

そうした余分な部分を削除したり、穴ができてしまっているところを埋めたり、エッジが取れてしまっているところを修復したりする必要が。

また、3Dスキャナーで得た「点群データ」を活用するためには最適な形式への変換が必要ですが、それは後にご説明いたします。

3Dデータの完成

穴のない、後にご説明する「メッシュデータ」になったら、3Dデータの完成です。

完成したデータは、「STL形式」であることが一般的。

このデータを活用することで、3DCADデータと比較したり、3Dプリンターで造形したりすることが可能になります。

3Dスキャナー活用のメリット

3Dスキャナーを活用することには、多くのメリットが。

具体的には、以下の5つのようなものが挙げられます。

対象物と離れた場所からでも測定が可能

非接触式の3Dスキャナーは対象物にレーザーなどの光を照射することで三次元座標を取得できるため、対象物と離れた場所からでも測定が可能になる点がメリット

そのため、例えば人が立ち入ることのできない場所のデータを取得したり、建設現場全体をスキャンしたりすることが可能です。

複雑な形状が測定可能

こちらは機種の性能にもよりますが、複雑な形状の測定が得意な機種も存在します。

入り組んだ構造の立体物を正確にスキャンすることができるため、例えば捜査現場などで証拠品を写真で残すよりも、3Dスキャナーでスキャンしたほうが、そのものの構造が明瞭に分かることもあるのです。

広範囲の測定が可能

また、据え置きタイプは一度で広範囲の測定が可能であるため、例えば建設現場の三次元化を短時間かつ少人数で行うことができる点がメリットです。

据え置きのレーザースキャナーであれば、半径約0.3m~350mまでを計測できるため、目的に応じて据え置きタイプ・ハンディタイプを使い分けましょう。

ちなみにハンディタイプでは、おおよそ0.1m~5mまでの測定が可能です。

データによって製品の不具合チェックが可能

3Dスキャナーを活用して3DのCADデータなどを比較すれば、例えば製品の差異をスムーズに確認することができます。

これによって、不具合などの原因究明を加速させることが可能になるでしょう。

リバースエンジニアリングに役立つ

3Dスキャナーを活用することで、製品の仕組みや技術、設計を具体的なデータにするリバースエンジニアリングが効率化します。

例えば、図面がない状態の製品に対しても、3Dスキャナーで三次元座標を取得すれば、スピーディーな図面の作成が可能です。

3Dスキャナーの購入前に知っておきたいこと

前知識なしに3Dスキャナーを導入していても、自社の課題を解決できるとは限りません。

3Dスキャナーの購入前に知識を蓄え、自社のニーズに応えてくれる機種を選択しましょう。

3Dスキャナーで得たデータは処理が必要

「3Dスキャナー使用の流れ」の項でも少し触れましたが、3Dスキャナーで得たデータは、そのまま使用することはできません。

3Dスキャナーで最初に得られるデータは、無数の点が集まった「点群データ」。

この点群データを「座標の点を直線で結んで作った三角形の面」で覆われた「メッシュデータ」に変換する必要があります

こちらは必ず行わなければいけない作業になるため、データ変換をスムーズに行えるソフトウェアの用意も必要です。

どんなものでもスキャンできるわけではない

3Dスキャナーでは、どんなものもスキャンできるわけではありません。

透明や黒色、光沢のある素材などは、3Dスキャナーに使用されている光やレーザーを透過したり、反射・吸収してしまったりするため、うまくデータ化できないのです。

こうした時は、対象物に昇華性のある特殊な白色のツヤ消しパウダーをスプレーしてスキャンすることが一般的。

また、動きを止めることのできない動物や液体などは、3Dスキャンできません

測定対象物のサイズによって使える機種が変わる

「3Dスキャナー活用のメリット」の項でも少し触れましたが、測定対象物のサイズによって、適した3Dスキャナーが変わってきます。

据え置きタイプだと半径約0.3m~350mまで、ハンディタイプだと約0.1m~5mまで、アームタイプだと約0.3mまでの距離が測定可能です。

造成地や市街地など広い空間を測定するのであれば据え置きタイプ、人体や車などではハンディタイプ、精密部品のスキャニングであればアームタイプのように適したものを選定することが必要となります。

要求される測定精度によって選ぶ製品は変わる

一口に3Dスキャナーと言っても、機種によってその測定精度は変わります。

0.02mmの精度で測定できるものもあれば、5mm程度の精度のものも。

例えば、工場や金型鋳造、精密製品のリバースエンジニアリングなどでは0.1mm以下の高精度を要求されることが多く、土木工事現場や建築現場では1mm単位での精度を要求されることが多いです。

求められる測定精度によって、選択すべき3Dスキャナーが変わります。

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にお任せください!

3Dスキャナーを活用するメリットは多く存在しますが、自社のニーズや課題に合った機種を導入しなければ、そのメリットを生かしきることはできません。

ただ高性能な機種を導入しても、自社で抱えている課題解決に最適な機種であるとは限らないでしょう。

日本3Dプリンター株式会社には、複数の3Dスキャナーを実際に扱った上で、各機種のメリット・デメリットを把握している専任のスタッフが多く在籍しております。

まずは、貴社の課題をお聞かせください。

貴社の課題解決に一番近い機種のご提案や、使用する上でのノウハウもご提供いたします。

3Dスキャナーの導入をお考えの方は、ぜひ、日本3Dプリンター株式会社へご相談ください。

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