三次元スキャン技術の発展は、業務を劇的に複数の業界で改善しました。三次元スキャンにより、コスト効率は向上しました。この先端技術を業務に導入する企業が増えているのですが、ニーズに適した三次元スキャナを選択することは、なかなか骨の折れるプロセスです。
三次元スキャナを用いることにより、様々な形状をした部品等の三次元データを非接触で取得し、関連機材で利用可能なデジタルデータを作成することができます。今回は、このような背景を踏まえて、三次元スキャナの概要を解説します。
1. 三次元スキャナの特長と活用
（１）特長
接触・非接触式の自由度が高い測定が可能。多関節アームで、あらゆる方向からのレーザースキャニングが可能。
（２）活用事例
- 補修部品を三次元データ化(複製製作データ取得)
- 人体等の形状を三次元データ化
- 良品と不良品の形状を三次元データ化（形状比較検証）
- 部品等の三次元データ化
- 三次元プリンタ等で成形する(リバースエンジニアリング)
2. 三次元スキャナのメリットとデメリット
三次元スキャナは据置型とハンディタイプがあり、対象物をスキャンし、データ化することで寸法・形状が三次元で測定するツールです。この２タイプどちらを選ぶかは次のようなことを考えるとよいでしょう。
- 据置型＝決まったものを精度良く測定する場合
- ハンディタイプ＝あらゆる条件で気軽に測定する場合
鉄鋼製品・コンクリートの寸法・形状測定に、三次元スキャナの導入が増えていますが、三次元スキャナでも、何でも高精度にスキャンし、三次元測定ができるわけではなく、メリットもあれば、デメリットも存在します。対象物を大型のものに限定して、それを測定する上で、どんなツールを選択すればいいのかを解説します。
改めて三次元スキャナですが、測定する立体物の凹凸を感知して、幅・奥行・高さの三次元座標を取得し、三次元データ化するものです。計測の原理的なことで分類すると、次の2つになります。又、形状は、据置とハンディ型があります。
- ラインレーザーにより反射光を三角測量。（光切断方式）
- 対象にランダムパターンを投影し表面形状を取得。（パターン投影カメラ方式）
据置型は、パターン投影方式で固定した使用で比較的小型の物を対象として使います。光切断方式の三次元スキャナは、大型対象物の三次元計測に適しています。次に、光切断方式のメリットとデメリットです。
【光切断方式三次元スキャナのメリット】
- 形状が複雑なものも計測出来る。
- 断面図が任意の位置から作成出来る。
【光切断方式三次元スキャナのデメリット】
- 取得データの後処理に時間が必要。
- 一部、高精度なデータ取得に問題。
- 測定箇所により測定が困難。
レーザースキャナでの三次元スキャナは、形状を1回の測定で読み取れるものではなく、複数回スキャンしてデータを1つにする処理が必要です。また、データの補完や修正等で、専門知識が必要です。
3. 三次元キャナが活用されている分野
（１）測量の現場
計測データを基に地形や構造物を知ることで、測量に関する設計・レイアウトの検討は効率化され、工期の短縮・品質の向上に有効です。据置型レーザースキャナーが有効で、測量では国土地理院が地上レーザースキャナによる公共測量マニュアル（案）」を公表しています。今後活用が増していく分野です。
（２）ものづくりの現場
ものづくりの現場では品質検査・リバースエンジニアリングに有効です。三次元レーザースキャナでデータを取得することで、設計モデルと金型の比較などが高精度で可能です。特に活用されているのが高精度、スピード計測を行うア...
（３）工事の現場
工事は、二次元図面で計画を進めていくのですが、三次元データで設計をすることで緻密な情報を保つことができるので、現場では三次元データが注目されています。
また、改修工事の時に三次元レーザースキャナを用いて現状把握することによって現場での作業時間は効率化され、事故のリスク低減にもなります。特に据置型レーザースキャナで、高精度情報を取得できるので危険な箇所での作業減少などの効果があります。
三次元化には高度なスキルが必要ですが、スキャン技術が進歩することでまず導入に三次元データを活用出来る土台が拡がりつつあります。