３Dスキャンについて

モノづくりにおける3Dスキャン技術、製造や設計効率化品質向上、リバースエンジニアリングなどに活用されています。

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3Dスキャンの用途

3Dスキャンは、物理的な対象物の形状や寸法をデジタルデータとして取得し、3Dモデルを作成する技術です。主に以下の用途で活用されます。

• リバースエンジニアリング：既存の部品や製品をデジタル化し、再設計や改良を行う。

• 品質検査・寸法測定：製造後の部品の寸法精度をチェックし、不良を発見。

• デジタルアーカイブ：文化財や工芸品をデジタル化して保存。

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3Dスキャンの種類

3Dスキャンにはいくつかの方式があり、用途によって使い分けられます。

(1) 光学式（非接触型）

• レーザースキャン

  • レーザー光を対象物に照射し、反射を測定して形状を取得。

  • 高精度で、産業用部品や建築物のスキャンに適している。

• 構造化光スキャン

  • 格子状の光を投影し、その変形をカメラで解析。

  • 精密なスキャンが可能で、工業部品のデータ詐取に適用。

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最新トレンド

最近は、AIによるノイズ除去や自動補完技術が進化し、より精度の高いスキャンが可能になっています。また、産業用ロボットと組み合わせた自動スキャンシステムの導入が進んでおり、無人化・省人化の取り組みが加速しています。

3Dスキャン技術は、リバースエンジニアリングや品質管理、カスタム製造など幅広い分野で活用されており、産業用ロボットやAIとの組み合わせによってさらに可能性が広がっています。

＜３Dスキャン事例＞

 

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3DスキャンデータからCADモデリング

3DスキャンデータからCADモデリングを行う方法は、以下の手順で進めます。

1. 3Dスキャンデータの取得

• スキャンデータの形式
  STL、などのメッシュデータが一般的

2. データの前処理

• ノイズ除去（不要な点群の削除）

• 穴埋め（メッシュの修復）

• スムージング処理（表面の滑らか化）

• デシメーション（ポリゴン数最適化）

3. メッシュからCADデータへ変換

方法は大きく2つあります。

① ダイレクトモデリング（リバースエンジニアリング）

• メッシュデータを基に、曲面など作成

② 手動でCAD再構築

• スキャンデータを参考にスケッチ作成

• スケッチを押し出しや回転で形状作成

4. モデルの最終調整

• 寸法の調整

• フィレット・面取りの適用

• アセンブリ設計への統合

• データのエクスポート
  STEP, IGES, など

5. 最終出力

• 3Dプリント用（STL）

• 製造用（STEP, IGES）

 

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CADの互換性

CAD（Computer-Aided Design）データの互換性の問題は、様々なCADソフトウェア間でデータをやり取りする際に発生することがあります。これにはいくつかの共通の問題点があります。

ファイル形式の違い: 各CADソフトウェアは独自のファイル形式を使用しています。例えば、AutoCADはDWGとDXF、SolidWorksはSLDPRTとSLDASM、CATIAはCATPartとCATProductなどです。これらのファイル形式違いは、データ互換性に大きな障害となり得ます。

データの細部の損失: 異なるCADソフトウェア間でファイルを変換する際、元のファイルの細かいディテールや属性が失われることがあります。これには寸法、注釈、メタデータなどが含まれることがあります。

ソフトウェアのバージョンの違い: 同じCADソフトウェアでも、異なるバージョン間でのファイルの互換性の問題が発生することがあります。新しいバージョンのソフトウェアで作成されたファイルが、古いバージョンのソフトウェアで正しく開けない場合があります。

特定の機能やカスタム要素の問題: 特定のソフトウェアでのみ利用可能な特別な機能やカスタム作成された要素は、他のCADシステムで正しく表示や利用ができない可能性があります。

これらの問題に対処するためには、以下のような解決策が考えられます。

標準化されたファイル形式の使用: STEPやIGESのような業界標準のファイル形式を使用して、異なるCADソフトウェア間での互換性を高めることができます。

データ変換ツールの利用: 特定のCADファイル形式を他の形式に変換するためのツールやサービスを利用することができます。ただし、このプロセスでデータの一部が失われる可能性があるため、注意が必要です。

バージョン管理: プロジェクトチーム内で使用するCADソフトウェアのバージョンを統一することで、バージョンによる互換性の問題を避けることができます。

CADデータの互換性の問題は複雑であり、場合によっては専門的な知識や技術が必要になることもあります。

リバーエンジニアリング出力形式＝IGES　X_B　X_T　STEP、STL

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工業用3Dスキャン（工業3Dスキャニング）は、製造業・品質管理・リバースエンジニアリングなどで重要な技術ですが、以下のような問題点や課題があります。

1. 精度の限界

• 高精度を求めると、高価なスキャナーや厳密なキャリブレーションが必要。

• 表面材質や反射率により、誤差が発生（例：光沢・透明・黒色など）。

2. スキャン困難な材質・形状

• 鏡面仕上げや透明体はレーザー・光学式スキャナーでは取りづらい。

• 複雑な内部構造や、深い穴・影になる部分などがスキャンしにくい。

3. 大量データの処理・管理

• 高解像度でスキャンすると、データ量が非常に大きくなる。

• 後処理（ノイズ除去、メッシュ化、STL変換など）に手間や高度なソフトウェアが必要。

4. スキャン速度とコスト

• 高速スキャンを実現しようとすると、システムのコストが増加。

• 一部自動化が難しく、人手による準備や作業が必要なことも多い。

5. 作業環境の制限

• 照明条件、温度変化、振動などによってスキャン精度が左右される。

• 工場内など過酷な環境では、スキャナー自体の保護や安定性の確保が必要。

6. キャリブレーションと操作性

• スキャナーやターンテーブルなどの定期的なキャリブレーションが必要。

• オペレーターの熟練度が品質に影響することも。

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補足：応用上の問題

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対応策の一例

• マットスプレー塗布：透明や光沢の表面をスキャン可能にする。

• 自動化とAI活用：ノイズ除去や欠陥検出などの工程でAIによる効率化。

• マルチセンサー統合：レーザー+フォトグラメトリなどの複合手法。