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カエラムブログ

第24回設計製造ソリューション展に行ってきました。

投稿日: 2013年7月2日

2013年6月19日(水)~21日(金)の日程にて、東京ビッグサイトで、【第24回 設計・製造ソリューション展】が開催されました。
私も3次元関連での見学・商談の目的で、行ってきました。

 

今年は3Dプリンター元年と言われています。
これは、オバマ大統領が一般教書演説で3Dプリンターを製造業復活の切り札に掲げ、製造業改革のため3Dプリンターの研究機関を増やすと宣言したからです。
特にこの1、2カ月、新聞やニュースなどの報道が一気に広がり、ブームの様相を見せています。
この展示会では3D関係は例年、バーチャルリアリティ関連に人が集まっているのですが、このブームの影響で3Dプリンターの周辺に人が殺到していました。
報道関係の方々もTVカメラやインタビューしていて、一般の方はブース内に入れない程でした。

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特に、3Dプリンターメーカーである【3D SYSTEMS社】 【シーメット社】 【Stratasys社】 【キーエンス社】では人が溢れ返っていました。
3次元関連のビジネスをしている私にはこの現象は歓迎です。

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さて、3Dプリンターにもいろいろ種類がありますが、どんな加工ができるのかに興味がありませんか?
3Dプリンターで加工したモノを写真で撮りました。装置にも寄りますが、こんなレベルまで加工可能です。

きっと、近いうちに家庭にも3Dプリンターは入り込むと思います。

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3次元計測器の種類について(その2)

投稿日: 2013年5月31日

前回に引き続き、3次元計測器を分類して説明します。今回は、装置のデータ取得方法別に4種類分類して、簡単に説明します。

 

【直接接触型】…門型やアーム型で、直接対象物に接触させ、座標位置を計測します。以降で説明する非接触型よりも精度が高く、装置の校正やトレーサビリティが高いのが優位点です。欠点は1点ずつ座標を取得する為、計測に非常に長い時間が必要となり、多くの座標点の取得が必要な場合は非効率的です。また、計測対象物が柔らかい素材の場合、精度が著しく悪くなります。少ない座標点の取得のみで目的を得られるケースでの使用に向きます。

 

【レーザースキャン型】…非接触型の代表的な計測装置であり、門型・アーム型・カメラ型があり、計測対象物にレーザー光を当てて、反射光を読み取る事で計測します。装置の大きさはメーカーにより異なりますが、比較的小さな装置が多いです。直接接触型と比較し、短い時間で多くの座標点の取得が可能で、格子投影型やフォトグラメトリ型と比較し、精度が高い装置が多いです。欠点は計測対象物の色に弱い装置が多い事と、計測対象物の素材が透明な物は計測ができなく、反射する物は計測が難しい装置がほとんどです。これらの対応方法として、白い粉のスプレーを塗布して対応が確立しています。更に、計測対象物が複雑な形状をしている為、反射光の読み取りが難しい場合は計測できません。また、レーザー光が目に入ると危険な為、顔の計測には向きません。

 

【格子投影型】…非接触型の計測装置であり、ほとんどがカメラ型であり、計測対象物に格子パターン光を複数パターン当てて、等高線画像により画像を得て、位相解析にて形状を計測します。装置の大きさはレーザースキャン型より大きい装置が多いです。直接接触型やレーザースキャン型と比較し、より短い時間で多くの座標点の取得が可能で、色彩データも同時に取得可能です。欠点は、目や髪の毛など位相解析が難しい計測対象物がある事です。また、レーザースキャン型より精度が低い装置が多く、精密な工業製品の計測には向きません。

 

【フォトグラメトリ型】…非接触型の計測装置であり、カメラ型・ハンディ型がほとんどであり、複数の位置から撮影して得た2次元画像から、視差情報を解析して、形状を計測します。装置の大きさは様々で計測対象物や用途により異なります。他の装置と異なり、大型の計測対象物の計測が可能な装置もあります。他の装置より短い時間で多くの座標点の取得が可能な装置が多く、画像から形状を計測する為、色彩データも同時に取得可能です。欠点は、装置により精度が異なり、精度が低い装置が多い事です。


3次元計測器の種類について(その1)

投稿日: 2013年5月7日

3次元計測サービスや装置購入にあたり、先ず大切な事として、目的や用途・対象物にあった計測機器を選択する必要があります。これを怠ると、その後のデータ処理の難易度が高くなるばかりか、当初の目的の結果や精度を得られない可能性もあります。当たり前のようですが、意外とできていない事が多く、使えない装置を購入してしまったり、目的や用途に合わないデータだった事があるのも事実です。残念ながら、3次元計測を扱う会社の中には、様々な理由により、目的や用途・対象物にあった計測機器をきちんと選んでいない場合もあります。従って、3次元計測サービスを依頼或いは、機器を購入する場合、意地悪な質問ですが、『何故、その機器が良いと判断したのか?』と尋ねてみると、宜しいかと思います。納得できる説明を得られない場合は、①用意できる装置が少ないか、②目的や用途・対象物にあった計測機器を選択する認識がない、などの可能性があります。

では、装置の型別に4種類分類して、簡単に説明します。

 

【門型】…設置型の計測装置であり、形状はかなり大きく、購入金額は非常に高価であり、取扱いは難易度が高い。計測精度は非常に高く、データの合成処理は容易に行える。設置型の為、出張計測は不可能であり、対象物は持ち込みでないと計測ができない。装置に計測動作をプログラムする事も可能の為、繰り返し精度が高く、同じ対象物を複数、計測して比較する事も容易にできる。計測可能範囲は門型の装置内に納まる大きさまでであり、1000mm×1000mm×1000mm程度まで。

 

【アーム型】…手動ロボットアーム型の計測装置であり、形状は中型で、購入金額は高価である。計測精度は高く、データの合成処理は容易に行える。床面に安定して設置が可能であれば、出張計測も比較的容易である。手動ロボットアームの取扱いが難しく、慣れない間は計測の個人差が大きく出てしまう。計測可能範囲はロボットアームが届くまでの範囲であり、X+Y+Zで2000mm程度まで。

 

【カメラ型】…カメラ型の計測装置であり、形状は小さい物が多く、購入金額は安価な物が多く、計測精度は中程度である。カメラ型の為、三脚などで床面に安定して設置させて計測する。この設置方法が可能であれば、出張計測も容易である。計測面が1方向しか計測できなく、計測面が隠れている場合は、カメラを移動させ、何度か計測する必要がある。この為、データの合成処理は難易度がかなり高く、合成を意識した計測が必要とされる。計測可能範囲はカメラを移動させられる範囲であれば、かなりの大きさまで可能。多くのメーカーが販売しており、メーカーによりタイプが異なる場合もある。

 

【ハンディ型】…ハンディ型の計測装置であり、形状は手で持てる大きさ、購入金額は比較的安価な物が多く、計測精度はやや低い。ハンディ型であり、手で持って自由に計測が可能な為、データの合成処理は容易に行え、出張計測も容易に行える。計測可能範囲もカメラ型ほどではないが、装置を移動させられる範囲であれば、ある程度の大きさまで可能。


そこまで来ている3次元計測

投稿日: 2013年4月16日

3次元計測と聞くと、凄く難しい物と思う方が多いと思います。確かに、装置や仕組みは光学技術や線形代数学など、難しい説明が必要です。しかし、まだまだ普及率が低くて、イメージが掴めない方が多く、これが難しい位置付けとなってしまっているのも事実です。対照的にテレビ・電話・自動車なども原理的には難しい説明が必要ですが、すっかり生活に入り込んでいる為、あまり難しい物だとは思われていません。つい10年くらい前まではパソコンも専門知識や経験が必要で、難しい物の代表格でしたが、今では多くの家庭に入り込み始め、難しい物というイメージが払拭されつつあります。最近、3次元計測もメディアでが扱われる機会が増えてきました。月に数回、テレビのニュース・新技術・新ビジネスなどの扱いで紹介されています。近い将来、3次元計測の普及率が上がり、みなさんの生活に入り込む時代が来るかもしれないと期待しています。

 

 

しかしながら、3次元計測が家庭に入り込む為には課題があるのも事実です。大きな課題は2つであり、一つ目は、システム全体として取り扱いが難しく、ある程度の知識や経験が必要である事、二つ目は、ハードウェアもソフトウェアも高額である事、です。ただ、この辺りも徐々に改善される傾向にあり、多くの方々が触れる機会も増えて行くでしょう。

 

 

さて、実際のメディアでの取り扱い例を少し・・・私は『3次元計測ってなあに?』の問いに、少し前までは技術や用途などの説明をしていました。しかしながら、最近はあるテレビ番組の例を使って説明をします。それは、フジテレビさんの人気番組【ほこ×たて】です。 2012年10月28日19時から放送にて、『「絶対に本物のメロンを見極める男」VS「絶対に見極められない偽物のサンプルメロンを作る男たち」にて、実際のメロンを3次元スキャナにて計測し、3次元プリンタにて本物そっくりに成形する映像が放映されました。』この放送の話をすると、理解して頂ける事が非常に多いのです。メディアの力は凄いですね。

フジテレビ ほこ×たて http://www.fujitv.co.jp/hokotate/index.html

静岡クラウンメロン http://www.crown-melon.co.jp/info/2012/10/post-27.php

 

 

 

では、簡単に3次元計測の説明をします。

 

3次元計測とは、3次元計測器を用い、立体的な物体の外形を点群(X,Y,Z座標で表す点位置情報の集まり)データとして、計測しパソコン上に取り込みます。その点群データを特殊なソフトウェアを用いて加工します。多くの用途は次の2つです。

 

【設計図面通りに加工ができているか比較】…近年は製作物を作る際、パソコンを用いて設計図面を作成します。これをCADと言います。実際に加工して製作した物体(製作物)を3次元計測し、設計図面であるCADデータと比較し、どの程度ズレが生じているのかを色情報を用いて表現します。

 

【実際の物体から図面を生成(リバース・エンジニアリングと言います)】…実際の物体を3次元計測し、計測データを基に設計図面であるCADデータなどを生成します。


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