正しい3Dスキャナの選び方

3Dスキャナに使用されている 技術は以下の通りです：

Lidar (Light Detection and Ranging)

光検出と測距。3D Lidarスキャナは、パルスレーザーを照射し、対象物までの距離を測定します。そして、センサがレーザーの反射を検出し、対象物の表面を表す3D点群を作成します。

レーザーセンサの三角測量

この技術は、測定対象物に反射するレーザー光を使用します。光源、入射光を受ける対象物、反射光を受けるセンサの間の角度を測定することで、三角測量の原理を使い非常に正確に距離を計算することができます。

飛行時間(TOF)

TOF形式のスキャナは、対象物に向かってレーザー光を送り、その光がスキャナーに戻ってくるまでの時間を測定します。この情報から距離を割り出し、対象物の3D画像を作成します。

位相シフト

位相シフト技術を使用するスキャナは、位相の異なる光パターンを対象物に投影します。センサがパターンの変形を測定し距離を計算し、3Dモデルを作成します。

構造化光

構造化光技術を使用するスキャナは、対象物に光パターンを照射し、この歪んだパターンを解析します。

3Dスキャナには、様々な産業用途があります：

計測と品質管理

計測用3Dスキャナは、その汎用性のおかげで、小さな電子部品から航空機や船舶まで、あらゆるサイズの部品を計測することができます。3Dスキャナを使用することで、測定精度が向上し、品質管理プロセスがスピードアップし、さまざまな産業で製品開発が容易になります。

計測用3Dスキャナが使用されている産業分野は、多岐にわたります。航空宇宙産業でも使用されており、航空機製造の精密部品の測定に使用されています。自動車産業でも、大量生産される部品の品質管理に使用されています。

製造業

3Dスキャナーは、部品や装置の製造にも広く使用されており、その精度により、要求仕様に対する適合性を検証することが可能です。

研究所

研究所では、幅広い用途で3Dスキャナが役立っています。リバースエンジニアリングプロジェクト、つまり、測定結果から3Dモデルを作成することで既存製品の設計を理解したり、特定の環境下での部品の挙動をシミュレーションしたりするために使用されます。

DirectIndustryに製品を展示しているHEXAGON MANUFACTURING INTELLIGENCE社の測定アームおよびリバースエンジニアリング用3DスキャナーHP-L-8.9モデル

DirectIndustryに製品を展示しているHEXAGON MANUFACTURING INTELLIGENCE社のRECREATEソフトウェアで作成された3Dスキャナデータと計算を使用したリバースエンジニアリング

3Dスキャナの目的は、対象物のデジタルモデルを作成し、欠陥の検出、寸法や形状の測定、製品特性と製造公差の比較などの分析を行うことです。

スキャニングは通常、スキャナを手に持って行います。ロボットアームを使用した、自動化されたスキャンもあります。

スキャンには主に3つの要素が必要です：

光源（青色、赤色、または白色レーザー）は、スキャナーが認識している特定のグリッドで対象物を照射します（青色光は周囲の白色光を除去するために使用される）。
対象物に投影されたグリッドと、それが対象物の形状によってどのように変形するかを読み取る複数のカメラ。このグリッドの歪んだ画像は、対象物のレリーフをモデル化するために使用されます。
データを収集したコンピューターは、グリッドポイント間の距離を三角法で計算します。

工業用途で対象物の3D形状をキャプチャし測定するために、様々な技術や方法が利用できます。

以下に、このプロセスを実行するために必要な主な手順を説明します：

1. 測定対象物からデータをキャプチャする： 3Dスキャナーは、構造化光、レーザー、赤外線、ステレオ写真測量、CT（コンピュータ断層撮影）などのデータキャプチャ方法を使用して、対象物の表面や構造をデジタル化します。

2. 点群を作成する： 測定した3D座標を組み合わせて点群を作成。この点群は、数百万にもおよび、スキャンされた物体の表面を表し、直交座標で表現されます。

3. データ処理： 点群が作成されたら、反射、影、干渉によるエラーや不完全な部分を除去するために、専用のソフトウェアを使い、データ処理を行います。

4.3Dモデルの作成： 点群を使って、3Dスキャナーはスキャン対象物の完全な3Dモデルを作成します。このモデルは、必要な精度に応じて、対象物の表面を形成する三角形のグリッドで表現されることもあれば、より詳細な立体で表現されることもあります。

5. データ解析と使用： 一度3Dモデルが作成されると、品質検査、リバースエンジニアリング、変形解析、シミュレーション、コンピューター支援設計（CAD）、3Dプリントなどに利用することができます。

3Dスキャナーで収集されたデータは高精度で詳細であるため、多くの利点があります：

製品品質の向上：3Dスキャナーは高精度なデータを取得できるため、物体や部品の信頼性が高く精密な測定が可能です。これにより、生産品質が向上し、仕様への適合性が高まります。

包括的な分析：3Dスキャナーは対象物の形状に関する包括的なデータを提供するため、寸法、形状、欠陥、その他の重要な製品特性を詳細に分析できます。

スピード：3Dスキャナは対象物を瞬時にデジタル化できるため、品質管理、リバースエンジニアリング、設計プロセスが大幅にスピードアップします。

品質管理の向上：3Dスキャナーを使用すると、製品が安全基準や品質基準に適合しているかどうかの検査やチェックが容易になり、最終製品の信頼性と要件を満たすことが保証されます。

コスト削減：3Dスキャナーは、使用前に部品の欠陥を素早く検出することで、コストのかかるエラーを回避し、材料の無駄を削減します。また、製造サイクルタイムが短縮されるため、製造コストも削減されます。

製造プロセスの最適化：スキャナーから得られるデータは、製造プロセスの改善や最適化が可能な部分を特定するためにも使用できます。

リバースエンジニアリング：3Dスキャナーは、既存の対象物の正確な3Dモデルを作り、リバースエンジニアリングプロセスを容易にし、部品を高精度で複製または修正することができます。

自動化: 一部の測定や検査作業を自動化することで、人為的なミスが起こりやすい手作業による測定を減らすことができます。

3Dプリンター：3Dスキャナーを3Dプリンターと組み合わせて使用することで、プロトタイプやカスタムパーツを作成することもできます。

どの3Dスキャナを選ぶかは、いくつかの要因によって決まります。以下は、ニーズに最も適した3Dスキャナーを選ぶための注意点です：

精度レベル： 測定に必要な精度を確認する必要があります。非常に高い精度が必要な用途もあれば、それほど高くなくても大丈夫な用途もあります。ですが、できるだけ高精度の3Dスキャナを選びましょう。

スキャンする対象物のサイズと種類： スキャンしたい対象物のサイズと複雑さを見極めましょう。小さく微細な物に適したスキャナーもあれば、大きな物に適したものもあります。

スキャン速度：対象物をスキャンする速度を確認しましょう。スキャナの中には、高速でスキャンできるものもあります。

表面タイプ： 3Dスキャナが、測定したい表面のタイプ（反射、暗色、滑らか、粗いなど）に適していることを確認してください。

材料の種類： スキャナによっては、特定の種類の素材が不向きの場合があります。選んだスキャナがスキャンする素材に適していることを確認してください。

技術別のスキャナーのタイプ： 3Dスキャナのタイプには、構造光スキャナ、レーザースキャナ、写真測量スキャナなどがあります。

持ち運びやすさ： 色々な場所や手の届きにくい場所でスキャナを使用する場合は、できるだけ持ち運びが簡単なものが良いでしょう。

ソフトウェア： 業務の流れを円滑にするために、3Dスキャナのデータ処理ソフトウェアがCADやCAMと互換性があることを確認してください。3Dスキャナーの能力を十分に引き出すには、直感的な操作が可能で、高性能なソフトウェアが不可欠です。

価格： モデルによりかなり異なります。