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

    物体の形状を三次元測定し、点群データとして取り込むハードウェア。点群を三角形に繋いだ面の集合体であるポリゴンメッシュを生成し、STL等のファイルに出力することもできます。

  • 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

リバースエンジニアリング用途

形状を忠実に取り込むことはリバースエンジニアリングにおいて重要です。しかし、それは容易ではなく、欠落なく鮮明にスキャニングするための機能を実装する工夫が、ハードとソフトに施されています。精度は実物に忠実に再現するために重要です。例えば、職人が手加工した部品など図面通りにならないものがこれにあたります。しかし、正しい寸法を推測できるのであれば、リバースソフトで寸法を調整できるので、それなりの精度があれば問題ないかもしれません。要求する内容に適した3Dスキャナーをお選びください。

検査用途

精度は公差の基準が厳しくなればなるほど重要です。ちなみにハンデイタイプの中では0.02㎜が最高レベルです。公差が厳しい検査をスキャナーで対応することは難しいですが、接触式3次元測定機では困難な、広範囲で複雑な形状の対象物をスピーディーにスキャンできるのはスキャナーの魅力です。データに欠落がないことも重要です。ソフトで補正は可能ですが、実物と全く同じにはなりません。きわめて欠落の少ないスキャンができる性能があるかも、検査において重要なポイントです。

デジタルアーカイブ用途

材料の質感とともに細かい形状を忠実に再現することはデジタルアーカイブに重要なポイントです。高解像度でカラーに対応した機種が望ましいでしょう。

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、欠落が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

リバースエンジニアリング用途におすすめの機種

Einscan ProHD
Einscan ProHDの写真

ハンディスキャンと固定スキャンができる唯一の3Dスキャナーです。大きなサイズは、3Dスキャナーを手に持って自由に動かしながらスキャンしていただき小さなサイズは専用スタンドにスキャナーをセットし、対象物をスキャナーと同期して回わるターンテーブルに乗せ、自動で回転させながらスキャンできます。対象物に適した使い分けにより、効率的かつ質の高いスキャン結果を得ることができます。

選ばれる理由
  • ハンディ式と固定式の使い分けにより、大きなサイズから小さなサイズまで、スキャン対象物の幅が広く、コストパフォーマンスに優れています。
Artec Leo
Artec Leoの写真

パソコンなしで、単体で使用できる唯一の3Dスキャナーです。液晶パネル、バッテリーを搭載し、PCが行う処理機能を内蔵しているので、パソコンに接続する必要がなく、電源も不要な為、3Dスキャナーだけを持ち込んで、すぐにスキャン作業を開始していただけます。44fps、3500万ポイント/秒の速度性能を持ち、まるで動画撮影のように液晶パネルで進捗を確認しながら、早く動かしてスキャンできます。

選ばれる理由
  • スキャナー単体で、屋外でも使用できるので、場所の制約を受けることがなく対象物がある場所に持ち込んで、すぐにスキャン作業を行っていただけます。マーカーレスにより、大きなサイズのスキャンにはとても、メリットが高いです。
Space Spider
Space Spiderの写真

Artecテクノロジーによる高精細な表現複雑な形状、シャープなエッジ、細い棒状のフォルムも、高精細に表現できます。ハンディスキャナーでは難しい5㎜程度の小さいサイズもスキャンできます。モノによってはリバースエンジニアリングの3Dモデリングなしに3DCADデータ化が可能です。

選ばれる理由
  • サイズ小さく、形状が細かい対象物のスキャンに威力を発揮します。スキャン結果が欠けたり、潰れることなく、高精細に表現されます。ハンディ式なので対応できるサイズの幅が広いことも魅力のひとつです。

検査用途におすすめの機種

SIMSCAN
SIMSCANの写真

ハンデイタイプの3Dスキャナー最高レベルの精度0.02㎜を持ち、ISO/IEC17025の認定を取得した計測レベルの3Dスキャンナーです。光源にブルーレーザー(CLASSⅡ)を搭載し、光沢、黒色の材質の対象物のスキャンができます。レーザーは高速モード、高解像度モード、ディープホールモードのマルチレーザーを搭載しています。これにより、効率的に欠落が極めて少ない、高品質なスキャンができます。

選ばれる理由
  • 検査に重要な、高精度、高品質であることはもちろん、本体重量が570gで非常に軽く、長時間の作業に負担がかかりません。筐体が小さく、手に収まるサイズのため、ボタンの切替など、操作が片手で行うことができ、とても作業性の良い3Dスキャナーです。
FreeScan UE pro
FreeScan UE proの写真

マルチレーザー搭載の計測グレードの高精度3Dスキャナーです。精度はハンディタイプ最高レベルの0.02㎜、高精度のカメラを搭載し、正確に細かなディテールを取得します。フォトグラメトリーを内蔵し、これ用いた容積精度は0.02㎜+0.015㎜/m。大きなサイズの対象物にも威力を発揮する3Dスキャナーです。

選ばれる理由
  • フォトグラメトリー機能を統合し、大きな空間のマーカー位置を取得することができます。これにより、大きなサイズの対象物のスキャンを簡単かつ、高精度に行えます。
Einscan HX
Einscan HXの写真

光源に青色LEDとブルーレーザーを搭載したハイブリッドのハンディタイプの3Dスキャナーです。高速にスキャンできるRapidスキャンは大きなサイズの対象物に有効です。光沢、黒の材質の対象物にはレーザースキャンで対応できます。対象物により使い分けて効率的にスキャンできる3Dスキャナーです。

選ばれる理由
  • 2つの光源を搭載した唯一の3Dスキャナーです。ブルーレーザーを搭載した3Dスキャナーの中で、とてもコストパフォーマンスに優れています。レーザーの最高解像度は0.04mmで検査用途にも、ご利用ただけます。

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リコージャパンではお客様のご要望に合わせて、最適なスキャナーをご提案しています。デモンストレーションにも対応が可能です。様々なメーカーの機種を取り扱っており、販売実績豊富な営業スタッフや販売パートナーがお客様のお悩みを解決します。以下より是非お問い合わせください。

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