みなさま、こんにちは。株式会社テクノソリューションズのマーケティング担当Sです。
本日は、以前こちらのブログでもご紹介したことがある動画「非接触3Dスキャナー『HandySCAN 3D』のご紹介」より、
3Dスキャナーの基本をお伝えします。
３Dスキャナーとは？
対象物の形状を3次元のデータとしてとらえる装置のこと。
対象物にレーザーを照射したり、センサーを当てたりすることで、XYZ軸からなる3次元の座標データを取得し、その後、そのデータをポリゴンデータに変換することで立体として生成します。
3次元モデルの普及などにより、対象物のリバースモデリングや検査目的で普及が進んでいます。
３Dスキャナーの種類（接触式・非接触式）
３Dスキャナーには様々な分類がありますが、ここでは大きく分けて接触式と非接触式についてご説明します。
♦接触式３Dスキャナー
門型やアーム型の測定器の先端にあるプローブを、直接対象物に接触させ、接した各点の3次元座標を記録していく方式。
〇現物に触れて座標を取得するため非常に精度が高い。
▲複雑な形状や柔らかいものは、測定が困難または精度が低下してしまうこともあり、時間がかかる。
♦非接触式３Dスキャナー
対象となるものにレーザー光などを当てて、反射する時間差と照射角度を解析し、座標を測定する方式。
〇接触式に比べて短時間で大量の測定を行い、細かいデータを取得できる。
〇接触式では測定が難しい柔らかいものも測定が可能。
例えば、、、
薄いファンのような形状は、接触式では羽がしなってしまうために測定が難しいですが、非接触式では対象物に触れることなく測定が可能になります。
精度という点では接触式の方が優秀ですので、必要に合わせて選択していただければと思います。
ただ、測定装置に入らない大きさのものも非接触式では測定可能であったり、設置工事なども不要で導入しやすいというメリットがあることから、非接触式スキャナーが現在の主流になりつつあります。
さらに、非接触式についてはスキャン方式の違いにより大きく2つに分類されます。
–光（格子パターン）投影方式
対象物に縞模様やパターンを投影し、その歪みを認識することで対象物の形状を求める方法。
ワンショットで広範囲のデータを取得することができます。
高速・高性能なスキャンが可能で、スキャン面は滑らかなのが特徴ですが、室内での作業が必要となります。
–レーザー方式
スリットレーザー光で対象物をスキャンして、その反射光をCCDで受光し、三角測量の原理で対象物との距離情報を得て3次元形状を取得する方法。
古典的な方式ですが、コストパフォーマンスが良く、ミドルクラス機からハイエンドクラス機に採用されています。
こちらは、比較的明るい場所でもスキャンできます。
近年、3Dスキャナーの導入が進んでいるのはなぜか？
測定器の性能の向上、安価な機種の登場などを背景に年々右肩上がりで成長している3Dスキャナーですが、
近年の傾向として、検査目的で導入されるお客様が多くなってきているようです。
・元の3Dモデルと製造された製品に誤差が生じていないか？
・異なるレーンで製造されたものに差異がないか？
・製品の経年変化はどれくらいか？
など検査することで品質の向上が期待できます。
また、2次元データ主体のものづくりから3次元への転換が進んできている、ということも言えるかもしれません。
ハードウェアとソフトウェアの性能が向上し、検査目的で使える機種はこれまでとても高価だったのですが、近年は導入しやすい価格帯で販売されるようになってきたことも普及の要因の1つだと思います。
パソコンの性能や検査ソフトの最適化によって、大規模なデータも簡単に扱えるようになったことも大きいですね。
性能の変化
3Dスキャナーは、光を出してその反射光を読み込んで測定するという性質上、光沢のあるものや黒いものは不得意でした。
そのため、樹脂製品など光を反射しないものしか測定できない、もしくは光沢のあるサンプルに対しては白色に塗装してから測定しなくてはいけませんでした。
ですが現在は、光源や受光器の性能向上によって、表面処理をすることなく測定可能なタイプも出てきており、ピアノブラックなどの光沢やメッキ処理された部品に対しても測定が可能となってきています。
「HandySCAN 3D™」でリバースエンジニアリングも！
弊社で取扱いの3Dスキャナーでおススメは、「HandySCAN 3D | BLACK Series」です。
操作が容易で、誰でも使用することができ、軽量・コンパクト！
狭い場所でも測定可能な上、ハンディタイプではトップクラスの速度、精度、解像度を実現しています。
【製品の特徴】
・環境や使用者のスキルに左右されない
・高精度な測定
・門型などの設置が必要な測定器に比べて、小型でスーツケースに収納可能なためオフィスでも現場でも使用可能
・計22本のレーザー光を使用することで高速でのスキャンが可能となり、車のボンネットのような大きなものでも数分でスキャンが終了
・簡単な操作性（初めてスキャナーを使う方であっても、目的のサンプルをすぐに測定することが可能）
重さ1kg 以下で持ち運びが可能というハンディタイプの利点を有し、さらには従来の非接触式タイプのスキャナが苦手とされている光沢のあるワークも、ブルーレーザーを使うことで高速にスキャンができます。
また、丸いマーカー（ターゲット用シール）を測定対象物に付けることで、測定値を検知することができ、測定対象物が動いても精度良く測定することが可能です。毎秒130万点を測定可能で、測定対象物の表面を撫でるようにスキャナーを動かすだけで、即座にスキャン結果を得ることができるのです。
これを可能にしたのが、片側11本、合計22本ものクロスレーザーや、広い範囲を一度にスキャン可能であること、高速メッシュ処理の技術です。本機種は、ハンディータイプでは高レベルの精度である、0.025mmと検査目的にも使用可能な精度を達成しています。なお、HandySCAN Black|Elite Limitedは、更に高いレベルの 0.012mmの精度を実現することで、携帯デバイスの新しい業界標準を確立しました。
また、ISO 等の認定規格取得済みとなっており、測定器として高い信頼性も有しています。
動画はこちら
今回ご紹介している内容は、動画「非接触3Dスキャナー『HandySCAN 3D』のご紹介」でより詳しくご案内しています。
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