3Dスキャナ導入のポイント

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3Dスキャナで出来ること

システムクリエイトでは非接触型の光学測定機を「3Dスキャナ」としてご紹介しています。3Dスキャナは、「3次元デジタイザ」とも呼ばれる対象物に光を照射することで物理的な形状を感知して3Dデータとして取り込むための装置です。
3Dプリンタの発展に伴い、三次元形状の取得や検査/測定の分野で認知されてきました。しかし、一口に「スキャナ」といっても何でもスキャンが出来るわけではありません。また、機種や形状によっては習熟が必要となります。機種選定の前に、まずはご使用の目的をお聞かせください。

3Dデータ化のながれ

対象物に光を照射することでスキャンし、三次元上の座標を取得します。この作業を繰り返すことで対象物全体が点(座標)の集まりである「点群データ」になります。取得された「点群データ」は、ポリゴンという多角形の集合で形成された「メッシュデータ」として変換されます。

スキャンデータの後処理/活用

3Dスキャンでのエラー

光を吸収する黒色や乱反射する光沢物、透けてしまう透明の対象物をスキャンすることは苦手です。この場合、現像スプレーなどを使用することで表面を3Dスキャン可能な状態にします。また、光の届かない箇所は面が抜け落ちたような穴ができてしまいます。その他、スキャンしたデータのエッジを拡大すると丸みを帯びた形状になってます。このように、スキャン後の3Dデータはそのまま使用することは難しく、専用のソフトウェアで修正するのが一般的です。

3Dスキャナのしくみ

3Dスキャナの多くはレーザやLEDから発せられる、光の反射を利用した三角測量によって表面形状を認識しています。光の照射と検出のしくみには以下の2タイプがあります。

レーザ光を対象物に照射し、反射光をセンサで認識することでデータを取得する方式です。
レーザ光線タイプには2つの方式があります。
TOF(タイムオブフライト)方式は、反射角度とセンサまでの到達時間によって対象物との距離を計測し3次元座標を取得します。小さいワークを精度良く撮ることができます。位相差方式は、異なる波長のレーザを照射し、位相差を換算し対象物との距離を取得する方式です。広い範囲や大きいもののスキャンを得意としています。

対象物に縞模様やQRコードのような特有のパターン光をプロジェクタから連続で投影し、データを取得する方式です。
凹凸など対象物の形状によって起こるパターンの歪み方を基に対象物との距離を計測します。一定の測定範囲（面）を様々な角度から投影し、データをつなぎ合わせることで対象物全体の3Dデータを取得します。一般に、一度の投影で取得できる面積が広いため高速スキャンが可能です。

3Dスキャナの活用例

リバースエンジニアリング

スキャンデータを元に、実際の対象物からの設計の改変、3Dプリンタでの造形や工作機械での加工を行うことができます。３Ｄスキャナを活用すれば、現物しかないものでも新たに３Ｄデータとして作成することができ、復元・改修などが可能です。
3Dスキャンデータから設計データを作成「GeomagicDesignX」

曲面評価・寸法計測

対象物のスキャンデータと元となるCADデータを比較することで、対象物がどれだけ正確に製造されたかを確認します。同様に、熱や衝撃、環境による変化もスキャンデータから測定することができます。
3Dスキャナによる測定・検査のメリットについて

よくある質問

３Ｄスキャン後に３Ｄプリンタで造形できる？

スキャン直後のデータは、光が届かずデータに穴が開いていたり、ノイズなどの不正な要素を持っていることがあります。そのままでは造形できませんので、専用のソフトでそれらを修正後、造形用データへ変換すれば使用可能となります。

フルカラー３Ｄスキャンは可能ですか？

カラーテクスチャデータを含めた点群情報を取得する製品であれば可能です。

どんなものでも３Ｄスキャンできるの？

透明や黒色、光沢のある素材などは３Ｄスキャンに使用される光やレーザーを透過したり反射・吸収してしまい、うまくデータ化できません。水で洗い流すことができる特別な白色のツヤ消しパウダーをスプレーして対応することがあります。また動きを止めることのできない対象物（動物や液体）の３Ｄスキャンはできません。

マーカーとは何ですか？

製品によってはマーカーと呼ばれる対象物の形や位置を認識させるための目安になるものが必要な場合があります。シンプルな模様ですが光を特殊な方法で反射する素材でできていたりマーカーを認識する特殊な技術を持ったものがあります。

屋外でも使用できますか？

パターン照射型のタイプは外光の影響でパターンの読み取りができなかったり、レーザー型のタイプではノイズが出たりと、うまくデータ化できないことがあります。影を作るなどの工夫次第では可能です。製品本体は防水・防塵を考慮されていないこともあります。精密機械ですので注意が必要です。

中身の形状も３Ｄデータ化できますか？

一般の３Ｄスキャナできるのはあくまで外観、表面の形状のみです。内部形状の計測/測定をご希望の場合は、是非CTスキャンサービスをご利用ください。