3Dスキャナの種類
作成：2018年9月26日
更新：2024年6月14日
一言で3Dスキャナといっても現在世の中には計測技術に基づく様々な3Dスキャナがあります。
三次元座標測定器は、まず一番大きな分類として接触式と非接触式に分別することができます。
接触式には門型（CMM）やアーム型（CMMA）の測定器の先端にあるプローブと呼ばれる球を直接測定対象ワークに接触させて、一点一点接した点の三次元座標を記録していく方式です。非接触式の3Dスキャナより精度が良いことがメリットですが、デメリットとして、測定時間が長いことや、1点ずつ座標を取得するため、複雑な形状や、自由曲面の多い形状、柔らかいワークであると測定し辛いといったことがあります。
非接触式の3Dスキャナは大きく分けて3種類、レーザー光を用いた2種類のものと、パターン光を投影してカメラで読み取る種類のものがあります。
レーザー光のタイプのものは、以下2種類になります。
1つ目は、ライン上に拡散させたレーザー光を測定対象ワークに照射して、その光をカメラで撮影し三角測量することで三次元データを取得する方式です。そのスキャンの様子がラインレーザーで断面を切断しているように見えることから「光切断方式」と呼ばれています。
2つ目は、ポイントレーザーを照射し、対象ワークに当たり反射して戻ってくる時間を算出して三次元データを取得する方式です。レーザー光が飛び、時間を算出する事から、「Time of Flight法」と呼ばれています。
パターン光投影タイプでは明暗の縞模様やランダムパターンをワークに照射し、その様子を複数台のカメラで撮影し、ワークの表面形状を取得する方式です。2台のカメラで撮影するモノが一般的である事からステレオカメラとも呼ばれています。
それぞれの特徴
非接触3Dスキャナの主な種類である「光切断方式」と「パターン投影カメラ方式」について、それぞれの特徴を見ていきましょう。
「光切断方式」は、センサー自体の筐体の大きさは片手で持てる程度の比較的小型のものが多数を占めています。対して「パターン投影カメラ方式」は発光部とカメラなどで構成されるため多少大きくなります。
「光切断方式」はライン状の撮影エリアをスキャナを動かす事でワーク全体のデータを取得しますが、「パターン投影カメラ方式」は一度の撮影である撮影範囲のデータを取得することができます。（取得できる範囲はスキャナのレンズによって様々です。）
他にも「光切断方式」の方が室内の照明などの環境光に強いといった特徴があります。
「光切断方式」は予め座標を作成できるモノが多く部品の検査など、「Time of Flight方式」は広範囲にスキャン出来る事から建造物など、「パターン投影カメラ方式」は取得したデータの並びが均一に近い事からリバースエンジニアリングに使われる傾向が多く見られますが、一概にこの限りとは言えません。
3Dスキャナーの導入時には、使用する目的、環境にあったスキャナ選びが重要となります。
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