3Dスキャンとは？3Dプリンターとの違いや種類・用途などを解説！
近年、IT技術の進歩により、3Dスキャンの技術が大きく向上しました。精度が高いデータを取得できることで、製造業や医療などさまざまな分野に貢献しています。ここでは、3Dスキャンがどのような技術なのか、3Dプリンターとの違いや用途などについて詳しくご紹介します。
3Dスキャンとは
3Dスキャンとは、物体を3次元のデジタルデータとしてデバイスに取り込む技術のことです。データとして取り込みたい物体にレーザーを照射することで、形状を感知します。そして、コンピューター上で3Dデータを作製するのです。
3Dスキャンと3Dプリンターとの違い
近年、急速に普及している3Dプリンターと3Dスキャンとの違いがよくわからないという方は多いのではないでしょうか。3Dプリンターは、3Dデータを元に樹脂や金属を用いて物体を製作する機器です。つまり、3Dスキャンで取り込んだ設計図を元に3Dプリンターが実際の物体を作製します。
3Dスキャンの用途
3Dスキャンは、次のような用途で使用されています。
CADとの差の確認
CAD （Computer Aided Design）とは、設計図をデジタルで作製する際に使用するツールです。CADで作製した設計図と3Dスキャンで取り込んだ3Dデータの差を比較することで、それぞれの正確性を確認できます。
義足や義手の作製のための人体スキャン
義足や義手は、身体に適合するように作製しなければなりません。そのためには、接続部の形状などのデータを高精度で取得する必要があります。3Dスキャンであれば、細かな凹凸まで高精度で3Dデータ化できます。
人の顔を模したフィギュアの製作
人の顔や姿形を模したフィギュアの製作を目的に、身体や顔を3Dスキャンします。3Dスキャンの精度は向上し続けており、リアルなフィギュア製作に役立ちます。
製品のリデザインや加工など
製品を3Dスキャナで3Dデータ化すれば、リデザインや加工などが容易になります。また、競合企業の製品を3Dスキャンして、分析するのにも役立ちます。
3Dスキャナーの種類
3Dスキャナーには、接触式と非接触式があります。それぞれの特徴は次のとおりです。
接触式
センサーやプローブで物体に接触し、凹凸を測定してデータを取得する方式です。プローブが入り込めない部分の測定は困難です。何度か角度を変えながら複数のスキャンデータを取り込みます。
非接触式
物体にレーザーを照射し、反射の時間差や照射角度などからデータを取得します。例えば、次のような方式があります。
三角法方式
レーザーを照射し、反射光をセンサーで取得し、三角法で計測します。三角法は、正面・平面・側面で構成し、立体を平面上に表す手法です。
タイム・オブ・フライト方式
レーザーを照射し、物体から反射して返ってくるまでの時間から物体の形状を測定する方法です。
位相差方式
複数の波長の光を照射し、物体から返ってきた位相差で物体との距離を求めます。
3Dスキャンの流れ
3Dスキャナーを用いたスキャンの流れは次のとおりです。
1.物体のスキャン
レーザー照射などで物体の形状をスキャンします。据え置きタイプの3Dスキャナーでは、物体を何回か動かしたりターンテーブルに載せて回転させたりして、さまざまな角度からスキャンする必要があります。ハンディタイプの3Dスキャナーを使用する場合は、手で角度を変えて数パターンを手動でスキャンします。
データ量が多くなればなるほどに正確なデータの取得が可能になりますが、ハンディタイプの場合は使用する人の技術に依存する点に注意が必要です。
2.データの最適化
スキャンしたデータは、点群データに組み合わせられることが一般的です。使用する機器によってはデータを手動で組み合わせます。点群データはポリゴンデータに変換し、実際には存在しない不要な凹凸を整えたり、スキャンできていないところを修正したりします。
形状が複雑でサイズが大きいデータは容量が大きくなるため、場合によっては軽量化も必要です。取得したデータの修正や編集が完了すれば、3Dデータの完成です。
3.3Dデータの完成
スキャンした物体の3Dデータの完成です。データをもとに3Dプリンターで造形したり、CADデータと比較したりします。データの拡張子はSTLが一般的ですが、他のファイル形式に変換できるものもあります。
まとめ
3Dスキャンを活用することで、製造や医療など幅広い分野で製品やサービスの質向上やコストダウン、業務効率化などを実現できます。3Dスキャンについて知見がなく、導入にリスクを感じている場合は、3D技術に強い信頼できる企業に相談してみてはいかがでしょうか。3D技術に関しては、3Dレーザースキャナーの販売・レンタル・計測業務受託を行っているヤマイチテクノにお問い合わせください。
1989年入社以来、長年のCADシステムの営業経験を活かし現在3Dレーザースキャナーを中心に営業展開。東日本を担当する。
3Dレーザースキャナーの
販売・レンタル・計測業務受託
ハードウェア／ソフトウェアの販売から、機材のレンタル、計測業務受託まで
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