3Dスキャナーとは? 基礎知識や選び方を徹底解説

製造業を中心に普及が進んでいる3Dスキャナー。市場には様々な特徴を持った機種がリリースされており、どのように機種選定すればいいかわからない方も多いのではないでしょうか。このページでは、3Dスキャナーの主な用途と、着目すべきスペック項目について解説し、さらにおすすめの機種についてもご紹介いたします。

3Dスキャナーとは?

3Dスキャナーは物体の形状を三次元で測定し、デジタル処理を可能にする装置です。測定データは点群と呼ばれる座標値を持つ点の集合体で保存され、ソフトウェアで再構築することで最終的に3Dモデルとして物体の形状や特徴を再現します。

*3Dスキャナーとは別に高性能パソコンと目的に応じた再構築用ソフトウェアが必要です。

3Dスキャナーのワークフロー

3Dスキャナーのワークフローを示しており、3Dスキャナーでは準備・スキャンを、スキャンソフトウェアではスキャンデータ処理を、再構築用ソフトウェアでは計測・3Dモデル作成を行うことを説明した図

3Dスキャナーの導入において必要な機材

3Dスキャナーを導入する際、他に必要な機材は何があるかご存知ない方もいらっしゃると思います。スキャンデータを取り込むためパソコンが必要というのはイメージがつくと思いますが、実は用途によって別途ソフトウェアが必要になるケースが多いです。またリバースエンジニアリングした3Dデータを造形するために3Dプリンターという選択肢もあります。

  • 3Dスキャナー

    用途と必要なスペック、スキャンするワーク・環境、等に応じて適した機種を選定していきます。
    導入に際しては、実機によるデモンストレーションとベンチマークテストをお勧めしております。

  • 専用パソコン

    3次元データの処理行う3Dグラフィックボードを搭載した専用のPCが必要です。3Dスキャナーメーカー推奨のスペックを満たす機種をご使用ください。

最低限必要なもの
  • リバース・検査ソフト

    リバースエンジニアリングソフトは3Dスキャナーの形状の補正、3Dモデリングで実用レベルの3Dデータを作成します。検査ソフトは3DCADの設計データを3Dキャナーの測定データを比較検査します。

  • 3Dプリンター

    リバースエンジニアリングした3Dデータを3Dプリント(造形)することで、現物しかない部品、調達できなくなった部品の作成が可能です。

オプション

ステップ1:用途を考える

検査用途

3Dスキャナーを活用した検査では、CADデータもしくはマスタデータとの比較により、偏差確認やノギスでは計測しにくいところの計測が可能となります。検査用途で3Dスキャナーを選定する際のポイントは、精度・繰り返し精度です。

リバースエンジニアリング用途

3Dスキャナーによるリバースエンジニアリングとは、既存の物体や製品の形状をデジタルデータとして取得し、解析や再設計に活用することです。 3Dスキャナーを活用することにより、意匠面の再現性がアップします。
リバースエンジニアリング用途で3Dスキャナーを選定する際のポイントは、欠落なく鮮明にスキャンできる機種を選ぶ事、再現性に優れた機種を選ぶ事です。

デジタルアーカイブ用途

デジタルアーカイブとは、情報や資料をデジタル形式で保存・管理するプロセスのことです。3Dスキャナーが多く活用される場面は、アート作品や文化財のデジタルアーカイブです。
3Dスキャナーを選定する際のポイントは、解像度やカラー情報、テクスチャ情報のできる機種であることです。再現性の高い3Dスキャナーがおすすめです。

ステップ2:必要となるスペックを考える

精度

取得した点群がどれだけ実物に近似しているか

精度は取得する点の誤差の大きさです。誤差が小さい程、精度は高く、逆に大きい程、精度が低いとなります。どれだけの精度があるかをメーカーは主に、ドイツの規格、VDI/VDE2634シリーズに基づいたテストを行って精度を求めています。どれだけ実物に忠実にリバースエンジニアリングができるか、正しい検査ができるかは、精度により、大きく左右されます。

解像度

どれだけ細かく多くの点群を取得できるか

解像度とは、パソコン、スマホのディスプレイ同様、一定範囲における画素の密度です。画素数が大きいほど、鮮明になります。3Dスキャナーにおいては解像度を上げることで、スキャンする点の数が多くなり、点と点の間隔が短くなることで、対象物の形状を細かく捉えることができます。ただし、データ処理に時間がかかり、ファイル容量も大きくなるので注意が必要です。

スキャン速度

1秒間に取得できる点の数と、フレームレート数で表現されます。単位は、“ポイント/秒”、“fps”です。ハンデイタイプの3Dスキャナーはスキャン速度が速い程、スキャンナーを早く動かして、短時間でスキャンできるようになります。

使いやすさ

当社はハンディタイプを中心にご紹介しておりますが、機種によって重量は様々です。スキャンに時間がかかる対象物は手にかかる負担が大きく、軽い程、作業が楽になります。バッテリーが搭載された機種は、電源が不要なので、建設業のお客様が構造物、路面のスキャンにご利用いただいています。スキャナー単体で使用できる機種もあります。搭載されている液晶パネルで、スキャンの進捗を確認できるので、パソコンを持ち運ぶ必要がなく手軽に作業ができます。

ステップ3:スキャンする対象物を確認する

大きさ

3Dプリンターのようにはっきりとスキャンできる最大、最小サイズが決まっているわけではありませんが、大きな対象物に向いている機種、逆に小さな対象物に向いている機種があります。例えば、マーカーレスの機種は、マーカーを貼る手間がかからず、大きな対象物にはメリットがあり、小さな対象物は、焦点距離が短い機種であれば、近づいてスキャンできるので、取りこぼしを少なくできます。

形状(複雑or単純)

形状が複雑になればなるほど、スキャンすることが困難になり、データの欠落が生じやすくなります。ハード、ソフトの性能で、欠落がでないよう工夫しています。ハード的には、マルチレーザーを搭載した機種がお勧めです。ソフト的には、欠落した箇所にあるべき点を計算して作成する補正機能を持つ機種があります。

材質(光沢が、有るorない)

スキャンの原理は、基本的には光を対象物に照射し、カメラが反射光をとらえて、形状を三次元の座標を持った点群として取得します。鏡のように光沢が強いと乱反射して、うまく光を捉えることができません。また、黒いものは光を吸収し、反射光を取らえることができません。これに対応できる機種を選択するか、3Dスキャナー用スプレーの使用をお勧めします。

質感(必要 or 不要)

ザラザラした質感や細かい模様を鮮明にスキャンするには、高い解像度と3Dスキャナーのカメラ性能が必要です。安価な製品は、判別できないくらい潰れていまいます。満足できる製品ほど高額ですが、近年、手頃な価格の製品でも質感を鮮明に表現できる製品ができてきました。

色(必要 or 不要)

デジタルアーカイブ、CGの元データに色、テクスチャーのスキャンが求められます。カラー対応した機種で、これらの要望に対応できます。

ステップ4:機種を選定する

検査用途におすすめの機種

※記載の数値は全てカタログスペックとなります。実際の数値は、ベンチマークにてご確認ください。

SIMSCAN-E
SIMSCAN-Eの写真

精度(最高):0.02mm
3D解像度:0.02mm(最高)
スキャン速度(最高):630 万P/秒
推奨スキャン対象物:小~大
色・テクスチャの取得:✕

<特長>
  • 計測器認証(ISO 17025)
  • ワイヤレス化で可搬性が向上
  • 小型かつ軽量化により、狭いエリアや構造物の裏側など、困難な場所のスキャンが可能
FreeScan UE Pro2
FreeScan UE proの写真

精度(最高):0.02mm
3D解像度:0.02mm(最高)
スキャン速度(最高):346 万P/秒
推奨スキャン対象物:小~大
色・テクスチャの取得:✕

<特長>
  • 計測器認証(ISO 17025)
  • ワイヤレス機能を内蔵
  • フォトグラメトリー機能を内蔵(メートル級のワークに有効)
NIMBLETRACK-C
NIMBLETRACK-Cの写真

精度(最高):スキャナー 0.020mm
トラッカー 0.025mm
3D解像度:0.02mm(最高)
スキャン速度(最高):490 万P/秒
推奨スキャン対象物:小~大
色・テクスチャの取得:✕

<特長>
  • 計測器認証(ISO 17025)
  • コンパクトなデザインでワイヤレス化された3Dスキャナー
  • フォトグラメトリー機能を内蔵
  • マーカー不要で高精度なデータ取得が可能

リバースエンジニアリング用途におすすめの機種

※記載の数値は全てカタログスペックとなります。実際の数値は、ベンチマークにてご確認ください。

EinScan Libre
EinScan Libreの写真

精度(最高):0.04mm
3D解像度:0.05~10mm(モードにより異なる。)
スキャン速度(最高):450万P/秒
推奨スキャン対象物:中~大
色・テクスチャの取得:〇

<特長>
  • モニター付きワイヤレス、オールインワン
  • 3つの光源を搭載し、光沢や黒色のワークのスキャン、屋外や直射日光下でのスキャンなど、スキャン対象物による使い分けが可能が可能
  • フルカラーテクスチャの取得が可能
Artec Spider2
Artec Spider2の写真

精度(最高):0.05mm
3D解像度:0.05mm(メッシュ化の際のポリゴン辺長。)
スキャン速度(最高):30 fps(フレーム毎秒)
推奨スキャン対象物:小~中
色・テクスチャの取得:〇

<特長>
  • 微細形状の読み取りが可能な高精細高解像度3Dスキャナー
  • 従来のSpiderから解像度が2倍、スキャンスピードが4倍に向上
  • マーカーレスで高速スキャンが可能
  • フルカラーテクスチャの取得が可能
Artec MicroⅡ
Artec MicroⅡの写真

精度(最高):0.005mm
3D解像度:0.025mm(メッシュ化の際のポリゴン辺長。)
スキャン速度(最高):100 万P/秒
推奨スキャン対象物:小
色・テクスチャの取得:〇

<特長>
  • 5mmほどの超小型~小型サイズに特化した高精度なデスクトップ型
  • 繰り返し精度0.002mm
  • 自動スキャン可能
  • フルカラーテクスチャ取得可能

※詳細ページ準備中

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