3Dスキャナー / 非接触三次元測定機

3Dスキャナーは、立体物の形状を3Dデータ化する装置です。3Dスキャナーには、センサーで実際に対象物に触れながら座標を取得する「接触式」と、対象物に触れずに3次元形状を取得する「非接触式」があります。
接触式は、プローブを対象物に接当てて、その接触点の位置を測定し座標として取得する方式です。古くからある方式ですが、測定に時間がかかります。
非接触式は、レーザーなどの光線を対象物に当てて反射する時間差や照射角度を解析して3次元形状を取得します。縞パターンを投影して計測する「光（格子パターン）投影法」やスリットレーザー光で対象物をスキャンする「レーザー光切断方式」などの方式があります。

3Dスキャナーのメリット1：3次元も2次元も簡単操作ですぐに測定

3次元も2次元も簡単操作で測定できます。セッティングや測定の操作は簡単で、複雑な立体を誰でも高精度で3D測定することができます。形状や表面の状態から厚みまで1度に測定でき、測定効率の大幅な向上を実現できます。

3Dスキャナーのメリット2：データ比較で不具合や形状変化を解析

3D-CADデータと測定値や同じ製品の測定データ同士を比較することができます。設計した3D-CADデータや同じ製品のデータ同士で形状比較と取得したデータを照合することで、不具合を明確にすることができます。

3Dスキャナーのメリット3：高いデータ品質でリバースエンジニアリングに最適

既存の製品を分解または解析し、その仕組みや仕様、構成部品、技術や設計などを明らかにするリバースエンジニアリング。3Dスキャナーなら、高いデータ品質を保ちながら形状を再現可能。図面がなくても既存製品を図面化することができます。

3Dスキャナー / 非接触三次元測定機の業界別導入事例

プレス業界

金属や樹脂などの物質には塑性や弾性などの材質的な性質があるため、工業製品は実際には設計通りにはなかなか作れません。製品の形状を評価するためには、3Dスキャナーで製品全体のスキャンデータを取得する必要があります。
3Dスキャナーなら、絞り加工品の形状測定はもちろん、スプリングバック解析・板厚の評価なども簡単です。絞り加工品の形状測定ではCADの重ね合わせ形状差分を可視化、スプリングバック解析ではCADを重ねて、断面図から差分測定することができます。さらに、ハンドツールでは、曲げ部の厚みや加工による厚みの変化を可視化できない場合でも、3Dスキャナーなら部品全体の板厚減少率を可視化することができます。

電機・電子部品業界

実装基板は、通電時の温度上昇や周囲環境の温度変化が原因で、反りが発生します。実装基板の反りは接触不良の原因になるため、実装基板全体の形状を測定し解析する必要があります。実装基板のような広い面積を測定するには、3Dスキャナーで基板全体のスキャンデータを取得する必要があります。
3Dスキャナーなら、点で測定する3次元測定機や線で測定する輪郭形状測定機に対し、「面」を測定して形状全体を解析できるので、全体の形状がすぐにわかります。実装部品だけではなく基板を含めた全体の形状を確認することができるので、実装基板の反りはもちろん、実装部品の変形も測定することができます。

鋳造・ダイカスト業界

点情報で測定する測定機では、寸法公差内であっても不良が発生する場合があります。このような製品の形状を評価するには、3Dスキャナーで製品全体のスキャンデータを取得する必要があります。
3Dスキャナーなら、オルタネータやヒートシンクのフィンの形状評価、電装部品の位置測定なども簡単です。オルタネータの形状評価では、CADデータとスキャンデータを重ね合わせることで、全体形状が解析できます。ヒートシンクのフィンは、断面を仮想的に切断することで、フィンのピッチや高さを測定できます。また、電装部品の位置測定では、面、円筒、円錐などの要素を抽出します。さらに、設定後、座標で測定箇所の面-面距離や面-面角度などの相対関係を測ることができます。

3Dスキャナー / 非接触三次元測定機の業界別導入事例

プレス加工品：絞り加工品の厚みを測定する方法

絞り加工品において、肉厚や最小厚みの不良は製品の強度に影響するため、高精度かつ定量的な3D形状の測定が必要です。しかし、三次元測定機は測定の難易度が高く、ノギスは人による測定値のバラつきが課題でした。3Dスキャナ型三次元測定機 VLシリーズは、簡単な操作で対象物の3D形状を非接触かつ面で正確に捉え、厚み/最小厚みの定量的な自動測定やカラーマップでの可視化が可能です。さらに、プロファイルで断面形状のズレも確認でき、スプリングバックなどを正確に把握して早期に対策を実施できます。

鋳造品：鋳造品を誰でも簡単・正確に測定する方法

鋳造品の寸法や形状が公差範囲外の場合、精密部品や複雑形状では特に強度や動作精度に影響するため、品質担保には3D形状の解析が不可欠です。しかし、三次元測定機で1点ずつ測定するには高いスキルや長い時間を要します。一方、3Dスキャナ型三次元測定機 VLシリーズは、ワンクリックの簡単な操作で面のデータを瞬時に取得し、面のひずみや複雑な3D形状も高精度に測定可能。カラーマップでの凹凸の可視化やプロファイルデータの取得、合計11種類の幾何公差測定、3D-CADデータとの比較が可能なため、定量的な評価が簡単に実現します。

樹脂成形品：樹脂成形した篏合部品を正確に測定する方法

複雑な形状の樹脂成形品は、これまで三次元測定機やノギスでの多点測定が必要で、高いスキルや多くの工数が必要なうえ、樹脂は硬度が低いため接触測定では測定値がバラつくことが課題でした。3Dスキャナ型三次元測定機 VLシリーズは、ステージ上の樹脂成形品を非接触で瞬時に3Dスキャンして3D形状を高精度に測定できます。カラーマップで凹凸を視化したり、任意の断面を非破壊で測定したり、3D-CADデータとワークの差分を可視化したりが可能です。微細な反り・うねり・ひずみ・ショートショットなどの欠陥も簡単に把握でき、早期に対策を実施できます。

切削加工品：自由曲面の切削加工品を高精度測定する方法

自由曲面などを持つインペラブレードやプロペラ、スパイラルギヤといった切削加工品の3D形状は、三次元測定機や歯厚ノギス・歯厚マイクロメータでの定量的な測定が困難でした。3Dスキャナ型三次元測定機 VLシリーズは、簡単な操作でステージ上のワークの3D形状を瞬時にスキャンして、高精度かつ定量的に測定できます。たとえば、インペラブレードの厚みや間隔、R形状、幾何公差など任意の箇所を指定の方法で測定したり、3D-CADデータと照合したりすることも可能です。また、歯車のオーバーピン寸法の測定では、任意の断面のプロファイルを非破壊で実行できます。

リバースエンジニアリングでの3D測定を効率化する方法

製品や部品の実物を基に設計図を作成するリバースエンジニアリングでは、対象物全体の形状を高精度に測定する必要があります。3Dスキャナ型三次元測定機 VLシリーズは、ステージ上の対象物を非接触でスキャン。位置決めや水平出しすることなく、簡単な操作で3D形状のデータを高精度に取得します。データ同士の合成も可能で、一度で取りきれない面は後からスキャンして継ぎ足せます。また、断面も非破壊で測定・解析でき、DXFデータでの出力が可能。寸法の評価や図面化を素早く実行できます。

デジタルアーカイブでの3D測定を効率化する方法

有形資産のデジタルアーカイブ構築には、実物の形状や色情報を可能な限り細かく測定・記録する必要があります。貴重かつ壊れやすい実物のデータ取得では、3Dスキャナ型三次元測定機 VLシリーズを使った非接触での高速な3Dスキャンが有効です。3D形状のデータから任意の箇所の断面形状を非破壊で測定し、DXFデータやSTLファイルに変換することが可能です。また、内蔵の大型高精細CMOSカメラで色情報の取得も実現。デジタルアーカイブ構築に必要なデータを簡単な操作で高精度かつスピーディに取得できます。

Q.

平行な平面間距離をうまく測る方法はありますか？

A.

三次元測定機の場合、スタイラスが接触すると、計測したい箇所が変形します。そうすると、正しい形状測定はできません。また、ノギスの場合片側の面は挟めても、両方の面を同時に挟めないので、そもそも計測できません。 3Dスキャナーなら、全周をまるごとスキャンすることで、全体の形状を簡単に得られます。また、測定も製品をステージに置いて、測定ボタンをクリックするだけで簡単に実現できます。幾何公差測定機能を使えば、平面度や平行度・位置度などが計測できるので、歪みや変形もわかりやすく色情報で可視化できます。 3Dスキャナーは、測定圧による測定誤差や煩雑な測定作業が解消できるので、解析業務の時間短縮に役立ちます。

Q.

大型ワークの各種形状を簡単に測定する方法はありますか？

A.

三次元測定機の場合、測定箇所が多く、すべて測り終わるまでに相当な時間がかかってしまいます。また、ノギスだとワークが大きいため、挟めない箇所があります。
3Dスキャナーなら、各部の測定データを連結することで、大型ワークも1つのデータとして測定することができます。また、クリックするだけで距離に関係なく簡単に測定できます。さらに、2回目以降の測定にテンプレート機能を用いることで、同一品種の複数ワーク測定も、自動で実行できます。つまり、テンプレート機能で1度設定を作れば、何度でも繰り返し測定できます。
3Dスキャナーは、大きくて測定箇所が多いワークでも簡単に測定でき、測定データは1つにまとめることができます。

Q.

トーラス形状の曲率測定はできますか？

A.

輪郭形状測定機の場合、トーラスの中心から、まっすぐプローブを通せないため正確な形状測定ができません。また、ノギスだと仮想点を挟めないので、部分的なR寸法の測定には使用できません。
3Dスキャナーなら、測れなかった円中心を抽出できます。また、円中心を通る断面計測も簡単に作成できます。幾何公差測定機能を使い、円筒度や真円度を正確に測定。さらに変形の度合いをカラーで可視化することで、成形後の熱収縮で発生するヒケや反りも明確にすることができます。
3Dスキャナーは、豊富な測定機能とわかりやすい測定結果表示機能で成型不良箇所の特定に役立ちます。

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