3Dスキャナーの種類「接触式」とは?高精度な測定の仕組みを解説

3Dスキャナーの種類の一つ「接触式」のメリットとは?

製造業の品質管理において、ミクロン単位の正確な寸法測定は欠かせません。そのためのツールとして3Dスキャナーが広く普及していますが、大きく分けて「接触式」と「非接触式」の2つの種類があることをご存じでしょうか。特に、金型や機械部品などの厳密な検査が求められる現場では、物理的に対象物に触れて測る「接触式」が今なお重要な役割を果たしています。

しかし、レーザーなどを使う非接触式と比べて、具体的にどのようなメリットがあるのか、自社の製品にはどちらが適しているのか迷われる方も多いはずです。用途に合わない機器を選んでしまうと、必要な精度が出なかったり、測定に膨大な時間がかかったりするリスクがあります。

本記事では、3Dスキャナーの種類の一つである「接触式」に焦点を当て、その測定の仕組みや高精度といわれる理由、複雑な形状への対応力について詳しく解説します。導入検討のヒントとしてぜひお役立てください。

3Dスキャナーの販売・レンタル・修理に対応する株式会社SGS

株式会社SGSは、3Dスキャナーの販売・レンタル、計測受託、データ解析など、トータルでサポートする3D計測の専門企業です。

製造業の現場で求められる「正確な寸法測定」や「製品検査」のニーズに対し、世界中の優れた計測機器の中から、お客様の課題に最も適したソリューションをご提案します。特に、接触式・非接触式どの機種を選べばよいかわからないという場合には、用途に合わせて最適な一台を選定いたします。

また、導入後の操作トレーニングや、万が一の故障時の修理対応、計測データの活用支援まで、充実したアフターサポート体制を整えています。

単なる機器の販売にとどまらず、お客様の業務効率化と品質向上を長期的にバックアップするパートナーとして、株式会社SGSをご活用ください。

「点」で捉える!プローブを当てる接触式3Dスキャナーの測定の仕組み

「点」で捉える!プローブを当てる接触式3Dスキャナーの測定の仕組み

3Dスキャナーの種類において、「接触式」は最も歴史があり、現在でも精密測定の基準として広く利用されています。その名の通り、測定機の先端にある「プローブ(探針)」を対象物に物理的に接触させ、その接触点の三次元座標(X,Y,Z)を取得するという仕組みで動作します。

接触式の代表格「三次元測定機(CMM)」

一般的に「接触式」といえば、門型の構造をした据え置き型の三次元測定機(CMM)を指すことが多いです。石定盤などの堅牢な台座の上に測定対象を置き、可動するブリッジに取り付けられたプローブを、測定したい箇所に一つひとつ当てていきます。

取得した座標データをコンピュータ上で処理し、点と点を結んで線や面を作成し、設計図面(CADデータ)との差異(ズレ)を数値化します。温度管理された測定室で使用されることが多く、信頼性は極めて高いといえます。

持ち運び可能な「多関節アーム型」

近年では、人間の腕のような関節構造を持つ「多関節アーム型」の測定機も普及しています。先端にプローブを取り付けて手動で動かすことで、CMMと同様に接触測定が可能です。

据え置き型のCMMとは異なり、製造現場のラインサイドや大型製品のそばまで持ち運んで測定できるのが大きな特徴です。また、プローブユニットをレーザースキャナーに交換できるハイブリッドな機種もあり、用途に応じて接触と非接触を使い分けられる柔軟性を持っています。

接触式の3Dスキャナーが高い精度で計測できる理由

接触式の3Dスキャナーが高い精度で計測できる理由

数ある3Dスキャナーの中で、なぜ「接触式」が選ばれ続けるのでしょうか。その理由は、測定原理そのものが持つ「圧倒的な精度の高さ」と「安定性」にあります。

光学的な影響を受けない安定性

レーザーやパターン光を使用する非接触式スキャナーは、対象物の表面状態に大きく影響を受けます。例えば、光を吸収してしまう「黒いゴム製品」や、光を透過・反射させてしまう「ガラスや鏡面仕上げの金属」は、そのままではノイズが発生したり、データが欠落したりすることがあります。

一方、接触式は物理的に「触れた位置」を座標として記録するため、対象物の色、光沢、透明度といった光学的特性の影響を一切受けません。どのような素材であっても、プローブが届きさえすれば確実に測定できるという信頼感は、接触式ならではの強みです。

ミクロン単位の厳密な寸法測定が可能

非接触式スキャナーは、数十万~数百万点の「点群データ」を面として取得し、全体の形状把握に優れていますが、個々の点の精度にはバラつきが生じることがあります。

対して接触式は、狙った一点をピンポイントで捉えるため、寸法の不確かさが非常に小さく、数ミクロン(1/1000mm)単位のオーダーで幾何公差(平面度、真円度、平行度など)を判定することが可能です。

そのため、自動車のエンジン部品や航空機パーツなど、人命に関わるような重要保安部品の合否判定には、高い精度を持つ接触式での測定が必須とされるケースが多くあります。

非接触式の弱点をカバー!深穴などの複雑な形状への対応

3Dスキャナーの種類を選ぶ際、対象物の形状も重要な判断基準になります。特に、入り組んだ構造を持つ製品の場合、レーザーなどの光を使う非接触式では「死角」が生まれてしまい、測定できない箇所が出てきます。このような場面でも、接触式はその特性を活かして確実な測定を実現します。

非接触式スキャナーは「カメラやセンサーから見える範囲」しか測定できません。そのため、深い穴の底や側面、複雑に入り組んだ溝の奥などは、光が届かず影になってしまい、データが取れないことが多々あります。

接触式であれば、長いスタイラス(プローブの軸)や、角度を変えられるヘッドを使用することで、物理的にプローブを奥まで挿入し、直接触れて測定することが可能です。また、アンダーカット(陰に隠れた部分)のような形状であっても、L字型のプローブなどを用いることで、回り込んで接触させることができます。このように、視覚的に見えない部分を正確に数値化できる点は、接触式の大きなアドバンテージです。

3Dスキャナーなら株式会社SGSへ

株式会社SGSでは、お客様の測定ワークに合わせた最適な3Dスキャナーをご提案しています。

お客様のご要望に対し、ベストな解決策をご案内します。導入前の実機確認やデモ測定も承りますので、お気軽にご相談ください。

【Q&A】接触式の3Dスキャナーの種類についての解説

接触式の3Dスキャナーのデメリットはありますか?
最大のデメリットは測定スピードです。一点ずつプローブを当てて座標を取るため、面で一気にデータを取る非接触式に比べて時間がかかります。また、柔らかいゴムやスポンジなどは、接触圧で変形してしまうため正確に測れない場合があります。
接触式と非接触式はどのように使い分けるべきですか?
厳密な寸法公差判定や、幾何公差の確認、深穴などの内部測定には「接触式」が適しています。一方、全体の形状比較、意匠面の歪みチェック、柔らかい素材の測定などには、短時間で全体をスキャンできる「非接触式」が向いています。
接触式の測定機の校正は必要ですか?
はい、必要です。高い精度を維持するためには、定期的なメーカー校正や、日常的な基準器(ブロックゲージや基準球)を用いた点検が欠かせません。

接触式と非接触式など3Dスキャナーの種類で悩んだら株式会社SGSへ

会社名 株式会社SGS
住所 〒553-0004 大阪府大阪市福島区玉川1丁目4−1
TEL 050-1752-1688
FAX 050-4560-2268
URL https://www.df-sgs.co.jp/
事業内容

カタログダウンロード

イプロスカタログダウンロード

PAGE TOP