3Dスキャナーを導入するメリットを3Dスキャナーの用途と共に解説

3Dスキャナーを導入するメリットを、その用途と共に解説する記事です。3Dスキャナーは、測定する物体に光や探針を当てることで座標データを取得し、立体データを生成します。3Dスキャナーは、現在では製造業以外の分野にも普及し、さまざまな用途で使用されています。

3Dスキャナーについて

3Dスキャナー

3Dスキャナーは、測定する物体に光や探針を当てることで座標データを取得し、立体データを生成する機械です。3Dスキャナーは、現在では製造業以外の分野にも普及し、さまざまな用途で使用されています。この記事では、3Dスキャナーに関する基礎知識を紹介したあと、3Dスキャナーがどのような形で実際に使われているのかを説明しながら、3Dスキャナーを導入するメリットについて解説していきます。

そもそも3Dスキャナーとは

3Dスキャナーとは、光学的、そして物理的に立体の座標データを取り込み、立体として変換する機構のことです。3Dスキャナーには接触式のものと非接触式のものがあり、それぞれに長所と短所があります。
もう少し詳しく3Dスキャナーを説明すると、3Dスキャナーは3Dの座標を点群データとしてスピーディーに取り込む装置です。測定の対象となる物体の表面を「点」でカバーするように埋め尽くすデータを点群データと呼びますが、この点群データを、ソフトウェアを利用することで立体データに変換するための機械が3Dスキャナーということになります。

3Dスキャナー・方式の違い

3Dスキャナーは、大きく2種類の方式に分けられますが、この方式の違いによるメリット・デメリットがありますのでかんたんにご紹介しておきます。

接触式3Dスキャナー

接触式の3Dスキャナーは、測定対象物に直接タッチして測定する方式で、センサーや探針が装備されています。接触式では探針が対象物の表面を感知してデータを取り込むのですが、表面が複雑な形状をしていると探針がその形状を追えません。また、実際に物体にタッチして測定する都合上、物体がある程度まで大きくなってしまうと計測そのものができなくなってしまうという難点があります。古くから使われている立体測定方法で、信頼性と精度が高いことで3Dスキャンのスタンダードと言えますが、測定に時間がかかります。

非接触式3Dスキャナー

非接触式の3Dスキャナーは、光学的に対象物の形状を把握する仕組みを採用しています。接触式のようなセンサーや探針は使わずに、光の反射や角度を分析することで形状を測定するシステムと言えるでしょう。非接触式3Dスキャナーには、レーザー光線を使用する「レーザー光切断方式」と、格子状のパターンを対象物に投射する「光投影法」があります。 レーザー光切断方式は、測定対象物に「スリットレーザー光」を当て、その反射光を感知することで、三角測距の原理を使って距離を測り、立体の形状を取り込みます。シンプルな原理を使っているので費用対効果に優れ、中級以下の機種に使用されることの多い方式は、明るい場所での測定にも対応しています。ただ、測定時に揺れが発生しやすく、スキャンの質に影響しやすいことはデメリットだと言えます。
光投影法は、格子状のパターンを投射するため「格子パターン投影法」と呼ばれることもある非接触式3Dスキャンの方法です。格子パターンの光を物体に当てて測定しますが、スピードに富み、スキャン性能にも優れています。レーザー光切断方式では難しい滑らかなスキャンが可能ですが、明るい場所では作業できないという弱点もあります。
非接触式3Dスキャナーは、手に持って使う「ハンディタイプ」と、設置して使う「据え置きタイプ」があります。ハンディタイプの3Dスキャナーは、据え置きタイプでは難しい場所でも使うことが可能ですが、手ぶれなどの影響を受けるため精度が落ちやすくなります。反対に据え置きタイプは測定精度に優れています。

3Dスキャナーを導入するメリット

3Dスキャナー

3Dスキャナーを導入すると、これまでのように計測機器を使って立体形状を把握するよりも、驚くほど時間を短縮することができます。この他にも3Dスキャナーを導入するメリットは数多くありますので、その用途といっしょに解説します。

・調査の手間や時間の無駄を省く
・精度の向上
・短時間で3Dモデルを作成
・コスト削減

これらは、これまでの立体形状測定メソッドに代わり3Dスキャナーを導入するメリットです。3Dスキャナーを導入することで、シンプルに言えば「お金と時間の節約」になるのです。これに加えて測定精度の向上も期待できるわけで、3Dスキャナーの導入はメリットしかないとも言えます。
ここからは、これらのメリットを存分に享受することが可能な3Dスキャナーの用途をご紹介しましょう。

3Dスキャナーの用途

3Dスキャナーは現在、幅広い分野において使われるようになりましたが、これはテクノロジーの進歩と共に生まれたメリットがあればこそ実現されたことです。3Dスキャナーの用途としてもっとも知られているのは「リバースエンジニアリング」です。 リバースエンジニアリングは、その言葉どおりにとるならば「逆行工学」。つまり、製品を分解したり、その動作を調べたりすることで構造や原理を調べることを表します。リバースエンジニアリングには、ライバル企業の製品に使用されているテクノロジーを分析する作業も含まれます。法的に微妙な部分もあるリバースエンジニアリングですが、もの作りの現場においてはプロトタイプから形状データを取得し、CADのデータを作ることが本質となります。現在、3D CADや3Dプリンターなど、3Dの技術は一昔前よりも進歩しており、もの作りの現場においては、これらをセットにして利用することで作業効率アップを果たしている例も多く見られます。
デザインの世界でも3Dスキャナーは活用されています。複雑な形状の物体を測定する場合、以前の方法では長い時間がかかっていましたが、3Dスキャンを導入することで、大幅な効率アップを図ることができます。工業デザインの他、近年ではファッションや芸術の世界にも3Dスキャナーが導入され、コンピューターグラフィックスと共に利用することで新たな演出効果の創造にも役立っています。
インプラントの作成や義手、義足などの製作にも3Dスキャナーは活用されています。正確に患者さんの体型を測定しないと、ぴったりと患者さんにフィットする装具は作れません。また、当然ながらこれらの装具の製作はスピードを求められますが、3Dスキャナーを導入することで、製作にかかるスピードは大幅に短縮されるでしょう。
現在、3Dスキャナーは製造業の他、医療や航空関連、学術、農業、芸術、ファッションなどで活用が進んでいます。これらはすべて、「お金と時間の節約」と「精度の向上」が関連していることは言うまでもありません。




3Dスキャナーを導入するメリット・まとめ

3Dスキャナーをビジネスに導入するメリットを、3Dスキャナーの基本や用途と共に説明してきました。3Dスキャナーをビジネスに導入するメリットは、「お金と時間の節約」と「精度の向上」です。3Dスキャンのテクノロジーは、現在進行形で発展しています。導入が広がると共に価格も下落傾向にある3Dスキャナー。現在、導入を考えていらっしゃる企業の担当者の方は、自社での使用法を考えた上で、本格的に製品を調査してみてはいかがでしょうか?