お知らせ

12.132019

便利で高精度な3Dスキャナー!!3Dスキャナが使用されている場所とは?

現代の様々な産業分野で3Dスキャナは便利で高精度なツールとして高く注目されているツールです。機械化が進む時代において、画期的な技術である3Dスキャナは活躍の場を広げています。ここでは、3Dスキャナが一体どんな場所で使用されているのかご紹介します。

そもそも3Dスキャナでよく聞く「点群」とは?
点群について
点群とは、3Dスキャナで計測した無数の点から成る3次元データの事を言います。基本的に3Dスキャナは、1秒間に10万~100万点計測する事ができ、その点が3次元座標として記録されて点群となっています。従って、沢山の点が集まって出来たものが点群なのです。

点群の活用事例について
図面作成
3Dスキャナで現場計測しその点群から図面作成する事ができます。基本的に点群は任意箇所で切り分け可能なので、図面が欲しい箇所の断面を直ぐ入手する事ができます。点群と言うのはあくまでも点の集合体になるので、CADソフト等を用いてトレースして図面に仕上げる事が必要です。しかし、3Dスキャナによる図面作成メリットは、任意した場所で断面を切る事が可能な所です。一通り3Dスキャナで現場計測しておく事ができれば、後から追加で作成したい図面にも即対応する事ができる良さがあります。既に3Dデータとなって記録を取っているので、常に現場が手元にあると言う状態なので、平面図、断面図、立面図の全てを点群から作成する事ができます。

3Dモデリング
昨今、一気に需要を伸ばしてきているのが3Dモデリングです。3Dモデリング分野は実に幅広く、建築、土木、ブラントと言うように様々な業種からの需要が大きく高まっています。従来のモデリングであれば、設計図からモデリングを行う事一般的でしたが、3Dスキャナの登場により点群から3Dモデリングを行う事で、今の状況を知る事ができるので、設計時や施工時からどの程度変化したのか把握できるようになります。図面とは違って構造物自体をモデリングする形になっているので、モノに対する詳細情報を入手する事ができます。例えば、ビル改修工事で足場を組む場合、設計図を元に3Dモデリングしたり、足場や資材搬入のシミュレートをしたりする事に役立てる事ができます。現況の3Dモデルがあれば、本当に足場位置は正しいか、新設された設備等の有無等、確認を行う事が可能になります。今現在の構造物や地形の状況を三次元で知る事によって、おの後の作業短縮や安全管理に繋げていく事ができます。

3Dスキャナの使用でよく聞く「3Dスキャン」とは?
3Dスキャンについて

3Dスキャンとは、対象物を3Dデータ化してPCに取り込む技術の事を言います。例えば、製造業においては、設計図のCADと対象物の差が規定値内に収まっているか製品検査する目的や、設計図の無いモノから3DCAD作成して製品製作に繋げる為に、3Dスキャナが使用されています。

3Dスキャンの活用事例について
製品検査

製品検査では、製品の設計図であるCADと対象物の3Dスキャンデータを重ねて、比較する事ができます。なので、この検査によって予測していなかった製品のヒケ、反り、欠陥と言った製品異常を発見する事ができます。また、3Dスキャンした3Dデータを元に、製品各部の寸法を取得する事もできます。

近年の製品検査における3Dスキャン動向
ここ最近では、製品にたいして全数検査が求められている社会傾向にあり、それに伴い3Dスキャナによる3Dスキャンを行っている会社や企業が増加しています。人によって全数検査を行うとなると、検査時間にどうしても大幅な時間を要するので、非常に労力がかかります。しかし、3Dスキャナで3Dスキャンできれば、トータルの検査時間短縮や、3Dデータによって細かくデータ化できるので、検査精度をアップさせる事にも貢献するとして大きく注目されています。

3Dスキャナが使用されている代表的分野とは?

①品質管理・リバースエンジニアリング
品質検査・リバースエンジニアリングが、ものづくりの現場では欠かす事のできない工程ですよね。精密な3Dデータを3Dスキャナの活用によって取得する事で、設計モデルと金型比較や試作作品制作の3Dモデリング等で、3Dスキャナ技術を活かす事ができます。特に、3Dスキャナでも活用されているのが、高精度且つハイスピードで計測が可能なアーム型3Dスキャナです。今まで人の目で計測を行っていた作業がデジタル化された事で、作業時間の効率化、正確な検証、怪我や事故等のリスク低下等に繋がっています。

②建築・土木現場
近年の建築・土木現場では3Dデータが非常に注目されています。通常であれば、工事を行う際には工事計画を進めていくにあたり2D図面を用いましたが、3Dデータで設計をする事が可能になった事で、より緻密な設計イメージを再現する事ができます。3Dスキャナで計測した3Dデータを元に、現状の地形や構造物を把握する事ができるので、設計やレイアウトの検討・変更も効率よく行う事ができ、工期短縮や品質のクオリティアップにも役立っています。特に、建築・土木現場では据置型3Dスキャンが注目されており、地上3Dスキャナによる公共測量マニュアルが公表される等、今後さらに3Dスキャナの活用法が増やしていく分野となっています。

③文化財・歴史的建造物
文化財・歴史的建造物等の古い構造物や遺跡、世界的な遺産と言うのは、後世に残していくべきものですよね。しかし、老朽化や災害等で崩壊してしまうケースは少なくありません。そこで、3Dスキャナを用いて3Dデータ計測する事で、永遠にデータを記録して残す事ができます。日本の世界遺産も実際ドキュメント化されており、3Dデータとして保存されているものもある事を知っていましたか?また、崩壊の復元、修繕工事のシミュレーション、CGモデリング等、3Dスキャナは幅広い応用性を持っています。なので、関わる人間の分野が幅広い文化財・歴史的建造物事業では、お手軽なハンディスキャナや据置型3Dスキャナが多く用いられています。

④プラント工場
古いプラント工場等では、竣工当時の全面が記録として残っていない、経年劣化で図面データと現況物が大きく違う等のケースがよくあります。そんな時に3Dスキャナを活用し改修工事を行う事で、しっかり具体的な現状把握を行う事ができる為、現場で大幅な作業時間短縮に繋がり、事故のリスク低減にもなっています。特に、プラント工場では据置型3Dスキャナがよく活用されておる、大量な情報を一度に取得可能な事や危険箇所での作業減少と言ったメリットがあります。また、対象物のデータが3Dデータになるので、緻密な対象物のイメージ獲得、設計・レイアウト検討の効率化、工期の短縮、品質のクオリティアップにも役立っています。

⑤橋梁
現在、日本の橋梁数はおよそ70万と言われている事を知っていますか?その内、50年経過している橋梁は約2割を占めており、更に20年後には約7割になると予想されています。橋梁点検や保全と言うのは、インフラ維持では大きな課題となっています。橋梁点検を行う場合には、現在は高所作業車や足場を組んで行うスタイルが主流ですよね。しかし最近は、3Dスキャナの出番が橋梁の現場で増えています。特に、離れた箇所からでも計測可能な据置型3Dスキャナがよく活用されており、高所作業車や足場を組む事無く点検作用を行う事ができるので、人件費コスト削減や安全作業へ貢献しています。

3Dスキャナが検査や測定に活用されるメリットとは?
成型品のヒケ・反り検査

3Dスキャンデータと3DCADデータを重ねて、CAD上の平面やフィレットの法線方アップに関して比較できるので、その距離ごとに色を付けたカラーマップ表示が可能です。なので、目視だけでは気付く事ができなかったヒケ、反り、うねり等の発生をしっかり3Dデータによって可視化する事ができます。

曲げ加工・ブレス品の寸法・形状測定
チェックしたい任意箇所の断面情報を取得して、偏差傾向をカラーマップとベクトル表示で確認する事ができます。3Dカラーマップだけでは判断がしにくい部分に関しても、2D断面で確認する事ができるので、対象物の形状傾向についてもしっかり把握する事を可能にしています。

幾何公差の測定
各要素に対する幾何公差を素早く測定する為に、3DデータのGD&T情報を含むネイティブファイルを読み込み可能な検査ソフトを使用する事で可能にしています。GD&Tとは、図面やモデル上で許容偏差を定義する際に活用するデータの事です。寸法公差で生じる累積公差のバラつきを防いで、設計者の意図を的確に反映する事ができます。形状、姿勢、位置等、従来、手間や時間がかかっていた公差を簡単に測定する事が可能です。

測定の自動化
3Dスキャナ制御ソフトと検査ソフトのマクロ機能を活用して、測定項目をテンプレート化する事ができます。なので、2回目以降の検査を自動化する事ができるようになります。特に、専門的なプログラム知識を持っていなくても決まった座標測定が可能である為、作業者によるバラつきが生じる事もありません。また、製品の合否判定や検査結果レポート出力等の可能となっているので、工数削減はもちろん人件費削減にも繋がります。
このように3Dスキャンは、対象物を3Dデータ化して取り込み点群データとなります。3Dスキャンの分解能が高まるにつれ、点群データと設計CADデータを利用した検査や測定への活用は増えています。実際、製品が規定値以内に収まっているかどうかの検査に活用したり、ノギス等の難しい部分の計測を行ったり、検査や測定工程においても3Dスキャナは広く活躍しています。

まとめ
3Dスキャナは、3Dプリンティングに必要となる3Dデータ作成できる便利ツールです。3Dスキャナには、企業向けの機器もあれば、家庭向けのリーズナブルな機器まで色々と種類が揃っています。企業向け製品では高精度スキャンが可能であったり、家庭向け製品では数万円で購入可能できたりします。スキャナがなくても3Dプリンターを楽しむ事は出来ていますが、色々なものづくりには3Dスキャナは便利で重宝できる優れ物なので、活用する事で作業の楽しみが広がり工程も楽になります。

 

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    3DCG作品展×AR体験セミナー開催のお知らせ

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