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品質管理と検査のためのポータブル3Dソリューションガイド

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3Dスキャナを使った品質管理・検査について、現在利用できる各方式の長所と短所、各業界での事例を紹介します。

用途：初回品検査、インライン検査、工具と治具の検査と調整、金型・鋳型の検査、変形・変位測定、損傷評価、メンテ・保守・オーバーホール
方式：アーム式、レーザートラッカ、フォトグラメトリ、構造白色光、光学CMM、ハンドヘルドスキャナ
事例：自動車、航空宇宙、製造業

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アンリツはCreaform (クレアフォーム)社製3Dスキャナーを取り扱っております。

【HandySCAN 3D】
携帯性に優れ、対象物を高精度に（最大0.025 mm）短時間でキャプチャーできるのが特長です。
環境の変化や対象物の動きにも左右されずに測定できるため、品質保証や製品開発向けの理想的なツールです。

【Go!SCAN 3D】
セットアップ不要で、対象物に向け、撮影するだけでスキャンできるよう設計されています。
小さな部品でも、大型の対象物でも、誰でも数分でカラー情報付きでスキャンできます。スキャン経験がなくても心配いりません。

【MetraSCAN 3D】
品質や効率性に妥協したくない生産責任者やメトロロジー責任者向けに特別に設計されたスキャナー(3D光学式CMM)です。
MetraSCAN 3Dは、対象物が動いたり、振動や不安定要因があるといった、あらゆる生産環境に耐え得るだけでなく、3D測定ワークフローも加速させます。

※アプリケーション：
寸法検査,リバースエンジニアリング,プロトタイピング,設備管理,非破壊検査,文化財,デジタルアーカイビング

このカタログについて

ドキュメント名 品質管理と検査のためのポータブル3Dソリューションガイド
ドキュメント種別 ハンドブック
ファイルサイズ 5.2Mb
登録カテゴリ
取り扱い企業 アンリツ株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧)

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ポータブル3Dスキャン技術の理解
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このカタログの内容

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Creaform Ebook Series 品質管理と 検査のための ポータブル3D ソリューションガイド
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ポータブル3Dスキャンと光学CMMにより、 品質管理と検査が主役に 携帯性、信頼性、シンプルさ： この三つの属性は、歴史的に設計および製造 技術に主流の座をもたらしました。今、同様のこ とが品質管理と検査にも起きています。 かつて計測室は、ショップフロアから離 れ、密閉された部屋で作業する白衣 の技術者の管轄でしたが、今では歴 史的な民主化が進んでいます。 ポータブル3Dレーザースキャ ナーと光学式座標測定機 （CMM）により、初心者 オペレーターでも品質管理・ 検査データをいつでも、どこ でも取得できるようになりま した。
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新世代のポータブル3Dスキャンおよび光学 CMMシステムは、世界中の製造業者および サプライヤーにとって5つの大きなブレークスルー を提供します 2. 自動アラインメント：手動調整プロセスにおけ る固有のエラーを排除します 1. ダイナミック 3. インテリジェント測定：データを最適化し、より リファレンシングとは 高い精度を保証する測定処理 何か？ 4. 初心者のオペレーターが5分未満で実行できる ダイナミックリファレンシング（動 簡単なオンサイト校正機能 。 的参照）により、スキャナーまた はCMMシステムは、意図しない 5. 精度を維持しながらセットアップの複雑さを軽 動き、スキャンされるパーツの 減する、ワイヤレスで低コスト、堅牢な光学 再配置、および製造現場 ターゲット。 での振動などの環境障害の 影響を受けなくなります。 これらの5つのブレークスルーは、市場投入までの時間を 短縮する測定の高速化や、製品ライフサイクル管理 （PLM）のあらゆる面で品質を保証する機能など、ビ ジネス上の利益をもたらします。
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用途 ポータブル3Dスキャンと光学CMMが 影響を与える分野 高速で信頼性が高くポータブルな 製造部品の検査に加えて、新しい 測定の必要性は、開発と生産 ポータブル3Dスキャンおよび光学 局面で急速に高まり、製品ライフ CMMテクノロジーは、ほぼすべての サイクル全体で複数の品質管理 タイプの業界にわたってますます多 および検査アプリケーションに影響 様化する品質管理アプリケーション を与えています。 に影響を与えます。 最大の影響は、最も一般的な品 質管理である、製造部品の検査 に見られます。ハンドヘルドの光学 技術により、企業は品質管理と 検査を部品またはアセンブリの製 造プロセスに直接統合できるため、 時間と費用を節約できます。 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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初回品検査 ポータブルソリューションは、初回品検査に関連 する従来のボトルネックを解消します。製造業 者は、製造現場で部品を検査することができま す。リモートの計測ラボに部品を輸送する必要 はありません。サードパーティサプライヤーまたは世 界中の他の施設からの部品は、出荷前に徹底 的に検査することができ、時間と手間を節約で きます。 インライン検査 最新世代のポータブルシステムは、最も過酷な環境 や周囲の振動に耐えることができます。これにより、 生産工程全体を通じて品質管理プロセスの効率が 最大化されます。 工具と治具の検査と調整 動的かつ自動の調整機能により、製造業者はわず か数分でジグとツールを正確に調整でき、調整フェー ズをスピードアップし、人的エラーを排除します。 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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モールドとダイの検査 スタンピング、鋳造、プラスチック射出プロセ スにおける収縮やスプリングバック効果など の物理現象は、製造された部品をCADジオ メトリに一致させる作業を複雑にします。 ポータブル3D測定ソリューションにより、 金 型 / 鋳型形状や最初に製造された部品を 簡単に検査して、コストのかかる設計の繰り 返しや調整の数を減らすことができます。企 業はCADリファレンスに完全に一致する部 品を製造できるようになりました。 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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動的測定 さまざまな物理現象間の相互作用をリアルタイム でキャプチャする機能により、ポータブル3Dスキャン と光学CMMは、自動車産業における自動車のサ スペンションや排気系変位分析、衝突試験前のダ ミーの位置決め、航空宇宙産業におけるロケット部 品のリアルタイムのガイド付き高精度アセンブリなど、 品質管理の重要な部分を担っています。 動的測定の主な側面は次のとおりです。 変形測定 ポータブル3Dシステムにより、エンジニアは、空間内でのコ ンポーネントの位置と方向を、同時に、連続して、高い精 度で測定できます。これは、任意のサイズと複雑さを持つ オブジェクトの変形と変位の計測に適用されます。 配置とアラインメント 3D測定ソリューションは、製造業者が製造現場で製造機 械を正確に配置および調整するのに役立ち、効率を高め、 高価なエラーを排除します。 ロボットと機械の校正 ロボットとCNCマシンのパフォーマンスをキャプチャしてデジタル モデルを作成できます。これを使用して、生産マシンを迅速 に校正し、リアルタイムのコース修正をロボットに適用できま す。 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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損傷評価 ポータブル3Dスキャンおよび光学CMMシステムは、 損傷サイトに簡単に移動して、損傷した領域を迅速 かつ正確に特定し、周囲の領域の潜在的な波及効 果を確認し、将来のリスクを最小限に抑えることがで きます。 メンテナンス、修理、オーバーホール（MRO） メンテナンスと修理が効果的でないと、会社の利益 を圧迫し、そのリソースに課税を課せられる可能性が あります。 ポータブル3D測定ソリューションは、最も過酷な環境 や周囲温度でも非常に正確な検査結果を生成す るため、企業はメンテナンスや修理作業を最初から 正しく行うことができます。 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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選択肢 品質管理と検査の技術 3Dスキャナを使った品質管理と検査に現在利用できる技術 には、長所と短所があります。 一部のベンダーの『オールインワン』ソリューションの 主張にもかかわらず、品質管理および寸法検査 システムの潜在的な購入者は、品質管理担当 者へのプレッシャーを軽減し、固定CMMなどの 柔軟性のない機器の必要性を制限しながら、 測定ニーズの80％を満たすことを目指す必要 があり、かつトレーニングと実装に必要な時間 を短縮し、製造現場またはフィールドで実行 できる検査の数を増やそうとしています。 ここでは、使用可能なオプション、そ の機能、および利点と制限について 説明します。 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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測定アーム 動作原理 アームに取り付けられた固定プローブまたはタッチトリガプローブヘッドは、機械 式エンコーダーによって位置決めされ、オブジェクトの離散点をキャプチャします。 長所 短所 • 汎用性：3Dスキャンヘッドを含 • 通常、資格のある技術者が操 む多くの異なるツールをアームに 作する必要があります 取り付けることができるため、ス • 表面に固定し、位置決めに物 キャンとプローブの統合が可能 理リンク（アーム）を使用する • 作業量内で良好な精度 必要がある • レーザートラッカービームまたは光 • 振動、温度、その他の環境要 学トラッカーから見えない場所で 因の影響を受けやすい データをキャプチャできます • 使用できる場所に柔軟性がな い • 複雑な表面形状をキャプチャす るには効率的ではありません • 測定ボリュームを拡張するには、 精度を低下させるリープフロギン グ操作など、長くて面倒な操作 が必要です 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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レーザートラッカー 動作原理 安定化されたレーザービームはプリズムに向けられ、プリズムは光を元の方向に反射 します。レーザーヘッドは、プリズムからの距離とターゲット方向に対応する2つの角度 を記録します。 長所 短所 • 優れた精度と優れた信頼性 • 費用：$ 80,000から • スキャナーとスキャン対象のオブ $ 250,000 ジェクトとの間の物理的なリン • 通常、資格のある技術者が操 クを削除することによる動きの 作する必要があります 自由 • 光線を遮断する障害物に対す • 大容量測定に最適 る感度 • 見通しから隠された領域に到 達することが困難または不可 能 • スキャンパラメータの拡張は難し く、測定に不確からしさを追加 する可能性があります 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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写真測量法 動作原理 三角測量を使用して、オブジェクトまたは環境の一連の写真から測定値を抽 出します。 長所 短所 • 大規模な検査が可能（1～ • 低密度データのみをキャプチャし 10メートル以上） ます（ターゲットポイントのみが • 優れた精度（測定対象のサ 測定されます） イズに応じて、0.015 mm / m • デフォルトのターゲットで測定さ ～0.025 mm / m） れるのはサーフェスポイントのみ です。測定するジオメトリエン ティティのタイプごとに特定のア クセサリが必要です（軸用に2 つの整列ターゲット、穴の位置 のターゲットピンなど） • ある程度の専門知識が必要 • データ取得から結果生成まで に時間がかかります 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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固定構造白色光3Dスキャナー 動作原理 パーツに光のパターンを投影し、スキャンするオブジェクトに光が当たったときにパターン がどのように歪むかを処理します。LCDプロジェクターまたはスキャンまたは回折された レーザービームのいずれかが光パターンを投影します。1つ以上のセンサーが投影パター ンを記録します。 長所 短所 • 非常に高品質のデータを生成 • 通常、資格のある技術者が操 します 作する必要があります • 優れた解像度、最小限の形 • ほとんどの場合、複雑な部品 状特徴もキャプチャします のすべての角度をカバーするた • 速度：数百万のポイントを数 めに複数のスキャンが必要で、 秒でキャプチャできます 取得時間が長くなります • ポータブルではない • 取得、実装、維持に費用がか かる 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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ポータブル光学CMM 動作原理 光学CMMカメラは、ハンドヘルドデバイスに取り付けられたリフレクターとスキャンされ るパーツを追跡して、3D空間で動的な参照を提供します。 長所 短所 • 完全なワイヤレス携帯性により、 • 見通しから隠された領域に到達 移動の自由を獲得 することが困難または不可能 • 厳密な設定は不要です。パーツと • いくつかの製品は高価な有線ま 光学トラッカーは、測定中に自由 たは電源付きのLEDターゲットを に移動できます。 使用しています • 不安定な条件で適切に動作しま • パーツと光学トラッカーの間に最小 す（振動、極端な温度、部品の のスタンドオフ距離が必要 動きによる影響を受けません） • 高度なシステムは低コストのパッ シブ光学ターゲットを使用できま す • 1～3メートル（10メートルまで拡 張可能）のパーツサイズ範囲で、 あらゆるタイプの材料が対象 • 3Dスキャナーとペアリングできます 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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ポータブル3Dスキャナー 動作原理 ポータブルレーザースキャナーはオブジェクトにレーザーラインを投影し、白色光デバイスはオブジェ クトに明暗パターンを投影します。どちらのタイプのスキャナーも、結果の変形投影を分析して 3Dスキャンデータを抽出します。 長所 短所 • 輸送と使用が簡単 • 非常に反射性があったり、または • データ収集中に固定測定セット 透明な材料で部品をキャプチャす アップを必要としません るには、粉体を塗布する必要があ • 複雑な表面または自由形状の表 ります 面をキャプチャします • セルフポジショニングはローカルエリ • 複数の位置決め方法を組み合わ アで行われるため、スキャン量が増 せて、位置決めターゲットの精度と えるにつれてエラーが発生する可能 オブジェクト機能およびテクスチャー 性があります 位置決めの柔軟性を提供できま • ハイエンドの固定位置スキャナーよ す。 り低い解像度 • 不安定または動いているオブジェク トからデータを取得できます • 速度：最先端の技術では、毎秒 50万ポイントをキャプチャし、スキャ ン中にリアルタイムで3D三角形 メッシュを再構築できます 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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選択 プローブ、スキャン、またはその両方？ 品質管理と検査に利用可能な3Dテクノロジーを評価する際によく寄せられる質問は、「プローブまたは スキャンしたいですか？」です。 3D光学プローブとスキャンにはそれぞれ長所があり、非常に相補的です。 一般に、プロービングは次のことが必要な場合に最適です。 • 形状パラメータの数が限られているパーツを検査する • 複雑な表面がない部品を測定する • くぼみの測定（シリンダーの内部など） • いくつかの点を正確に測定して、幾何学的な配置を 取得する • 粉末を準備することなく、光沢のある部分を検査する • 定期的に組立・制御治具を調整・点検 • 訓練を受けていないオペレーターが実行する、シンプル で反復的な検査を実施する プロービングはまた、処理されるデータの量を大幅に減らします。 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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選択 プローブ、スキャン、またはその両 方？ スキャンは次のような場合に最適です。 • 複雑な形状の部品を検査する • 適合マッピングに必要な情報など、詳細情報を取得する • 非接触測定を行う • 部品またはアセンブリを完全なかたちで測定することがある • 測定後にスキャンデータを組み合わせることがあり、多くの計測ポ イントを必要とする 両方のタイプのデータ取得が必要な場合は、スキャンとプローブが利 用できる携帯可能な光学システムが最適です。これらのシステムは、 光学的利点（速度、可搬性、測定環境に対する感度の低下、お よび測定ボリュームの向上）を兼ね備えており、かつ慣れ親しんだ実 証済みのプロービング手順と互換性があります。 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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事例紹介 自動車 変化し続ける自動車製造業界の先を行く 過去10年間で自動車市場ほど多く 生産コンプライアンス検査 の変化を経験した産業セクターはない でしょう。 ポータブル測定ソリューションは、体系的測定とラン ダム測定のどちらを使用していても、3次元部品検 エンジニアリングと製造はますますグ 証に速度と信頼性をもたらすために一般的に使用 ローバルになり、全米自動車産業協 されています。 会は生産部品承認プロセス （PPAP）などの標準化の取り組み 自動調整により、ユーザーは45秒未満で部品の一 を推進しています。 部の特性を検証できます。これは、ほとんどの生産 サイクルと互換性があります。 新しいデジタルコンポーネントの急増、 製品ライン全体の大幅なカスタマイズ、 自動車メーカーは、技術的に進 根本的に異なる燃料源、さまざまな 歩したポータブル光学CMMを使 要件と要望を持つ新興市場により、 用して、部品の検証を完全に自 より多くの検査と品質管理対策の必 動化し、電子コンパレータに基づく 要性が生じています。 専用の監視ツールに費やすリソー ポータブル3Dスキャンおよび光学CMM スを節約できます。 テクノロジーは、次の機能を提供するこ とにより、これらの課題と将来の課題 に対応しています。 用途 選択肢 選択 産業 用語集
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自動車 ツールのテストと調整 摩耗と変形のモデリング 設計ツール（金型、治具、ラック、プレスなど）は、 新しい製品のテスト段階では、多くの場合通常 予防保守の一環として定期的に検査および調整 の使用時に発生するひずみや、集中テストによ して、期待されるレベルのパフォーマンスを実現する る摩耗を測定する必要がありま す。 必要があります。 例としては、熱サイクル中の燃料タンクの変形、 ポータブル光学CMM、または3Dスキャ 運転中の排気管の動き、エンジン取り付けブラ ンと光学プローブを組み合わせたハイブ ケットの変形、衝突試験中のひずみなどがあり リッドソリューションは、射出プレス金型 ます。 の調整、射出金型または延伸金型の テスト、またはタイヤ金型の形状の評価 などのアプリケーションの調整時間を2 ポータブル測定ソリューションにより、炉から取り 分の1以上に短縮できます。 出したばかりの製品を直接検査することが可能 になり、以前に治具に配置されたリフレクターに 自動的に調整されます。ひずみ測定は、プロービ 事前に所定の場所に配置さ ングによって、またはチェックポイントに配置された れたリフレクターを使用した リフレクターを使用した自動アライメントによって 動的アライメントにより、 行うことができます。 工場環境での信頼性 の高い測定が保証 1秒あたり最大5,000ポイントを監視することで、 されます。 変形や動きを動的に測定できます。 用途 選択肢 選択 産業 用語集
Page20

事例 -自動車 現場でのワンストップ自動車測定 英国で最も古い自動車会社である 「以前は、私たちが構築する製 ボクソールは、携帯型光学CMMシ 品のサイズのために、セル内で3 ステムを使用して、ボディショップの つ、4つ、場合によっては5つの 工具、一般的な組み立て、完成 車を測定しています。 セットアップを行う必要がありま した」と上級品質エンジニアの 同社は主に柔軟性を高めるために Paul Bassは述べています。 ツールを購入しました。以前のシステ ムである固定アームは、特にボディ （ポータブル光学CMM）によ ショップや組み立てラインの測定で り、柔軟性が大幅に向上します。 は、十分な量を測定できませんでし 1回の測定で実行できるため、 た。 測定時間が短縮され、より高 ポータブルシステムを使用すると、ボ い精度が得られます。」 クソールはデータ取得を数分で設定 できるため、生産ラインがダウンして いる週末に時間外に支払う代わり に、昼休みやその他の予定された 生産休憩中に検査を行うことがで きます。 用途 選択肢 選択 産業 用語集