目次
3Dスキャナーとは？
意味
3Dスキャナーは、オブジェクトの正確なデジタルデータを作成する強力なツールです。物体の形状、サイズ、時には色彩などの情報を3Dデータとして収集し、3Dモデルをソフトウェアで編集し、3Dプリンターで実体化することができます。3Dスキャナーは、カメラのように円錐形の視野を持っています。カメラが色情報を捉えるのに対し、3Dスキャナーは距離を測定します。その結果には深度情報が含まれるため、深度画像またはレンジ画像と呼ばれることが多いです。重要仕様
3Dスキャン分野において、精度・正確度・解像度という仕様があります。3Dスキャンの品質を評価する際は、これらの指標を総合的に考慮することは必要。正確度 (Accuracy)
正確度とは、測定値が真の値にどれだけ近いかを示します。例えば、実際の長さが10cmの物体をスキャンしたときに、スキャン結果が10cmにどれだけ近いかが正確度です。測定値と真値との誤差の小ささを表します。誤差が少ないほど正確度が高いと言えます。精度 (Precision)
精度とは、複数回の測定値がどれだけ互いに近いかを示します。例えば、同じ物体を何度もスキャンしたときに、スキャン結果が毎回ほぼ同じ値を示す場合、そのスキャナーは精度が高いと言えます。これは、測定の一貫性を表します。解像度 (Resolution)
解像度とは、3Dモデルの細部をどれだけ詳細に表現できるかを示します。具体的には、スキャナーがキャプチャできる最小のディテールのサイズを指します。解像度が高いほど、より細かいディテールをキャプチャできるため、スキャン結果がより詳細になります。つまり、精度は正確さ、正確度は再現性、解像度は細かさを表す概念です。基本原理
3Dスキャナーは、主に接触式3Dスキャナーと非接触式3Dスキャナーの2つのカテゴリーに分類されます。それぞれのカテゴリーには、さらに複数の3Dスキャナーが存在し、それぞれ独自の特徴があります。接触式3Dスキャナー
接触式3Dスキャナーは、物体に直接接触して3D情報を取得するタイプのスキャナーです。主にコーディネイトメジャリングマシン (CMM)とスタイラス式の二種類に分かれます。以下の表では、それぞれの種類の3Dスキャナーとその特徴をまとめました。
| 意味 | 特徴 | 用途 | |
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CMM式 |
高精度な3D形状計測を行うための産業用の計測機器です。 |
極めて高精度な3D計測が可能(±0.001mm～±0.1mm) 複雑な形状の物体も高精度に測定できる 自動測定プログラムにより効率的な計測が可能 大型の物体でも包括的に測定できる |
製造業における部品の寸法検査、品質管理 金型、治工具の校正 自動車、航空機部品の逆解析 医療分野での義肢・補綴物の製作 など |
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スタイラス式 |
プローブ先端のスタイラスを使って対象物の表面を直接触れて 3D データを取得します。 |
微小な変位を正確に検出できる高精度な機構を持つ 数ミクロンレベルの高精度な 3D データが取得できる |
工業製品の形状測定や品質管理 金型や機械部品の形状検査 生物学サンプルの分析 考古学資料の記録 |
非接触式3Dスキャナー
非接触式3Dスキャナは、対象物に触れることなくスキャンし三次元データを得るものです。 レーザーなどの光線を発し、対象物がどのように反射するか、時間や角度を解析してデータにします。様々な種類があるのですが、ここでは以下の二つの方式を紹介します。| 意味 | 特徴 | 用途 | |
| パターン光投影式 |
物体に特殊な光パターンを投影し、その変形から3D形状を計測する方式です。
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高速な3D計測が可能 接触なしで計測できるため非破壊 複雑な形状の物体も計測可能 一度に広範囲の3D情報が取得できます |
工業製品の寸法検査、品質管理 自動車、航空機部品のリバースエンジニアリング 医療分野の身体計測、義肢設計 エンターテインメントのCGキャラクター制作 文化財のデジタルアーカイブ 建築、景観のデジタルモデリング |
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レーザー光線式 |
レーザー光線を物体に照射し、反射光の変化から3D形状を復元する方式のスキャナーです。 |
高精度な3D計測が可能 非接触計測で物体を傷つけない 複雑な形状にも対応可能 高速な計測が可能 |
産業製品の寸法計測、品質管理 自動車、航空機部品のリバースエンジニアリング 医療分野での身体や義肢の3Dスキャン 建築物や景観のデジタルモデリング 文化財のデジタルアーカイブ ゲームやCGアニメーションのキャラクター制作 |
3Dスキャナーの活用事例
3Dプリント
3Dスキャナーを使えば、簡単に自分の3Dモデルを作ることができます。3Dスキャナーを使用することで、アイテムの修理、複製、改造を行うことができます。
医療
文化財のデジタル化
リバースエンジニアリング
デジタルエンタメ
メディア業界やゲーム業界の爆発的な成長やハードウェアの性能向上によるビジュアル要求の高まり、デジタルエンタメは3Dモデルに対する大きな需要を生み出します。それに、3Dスキャナーは、このような需要に応える効果的な方法を提供します。デジタルモデリングやアニメーションを一から作るのはとても時間がかかります。 しかし、スキャナーを使えば、モデリングは数日ではなく数分で完了します。 非常に詳細な全身または顔の3Dモデルを作成し、リギングしてAR、VR、ゲーム、CGIで使用できるようにします。 映画、ゲーム、VRで豊富な3D世界を作るには、食物、家具、衣服、装備品、かなりの量の3Dモデル作成が必要です。3Dスキャナーにより、ソフトウェアエンジンにインポート可能な詳細なカラー3Dモデルを迅速に生成することができ、効率が大幅に向上します。まとめ
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