非接触3D変位・ひずみ測定システム　ARAMIS

Precise Industrial 3D Metrology ■本製品に関する問い合わせは 材料試験 部品変形分析 衝突6自由度評価 製造ソリューション事業本部�計測製造ソリューション部 東京本社 ：東京都新宿区大久保3-8-2 TEL:03-4243-4141 名古屋支店 ：愛知県名古屋市中区錦2-2-2 TEL:052-209-2414 大阪支店 ：大阪府大阪市淀川区宮原1-6-1 TEL:06-6395-5528 http://www.marubeni-sys.com/　E-mail:gom_info@marubeni-sys.com AD1710020AD

サブピクセル精度による画像処理 ARAMISはステレオカメラ設定やレンズ収差補正情報を含む正確な 数理キャリブレーションモデルに基づき、高解像度カメラや高速度カメラ で測定した荷重下の測定対象物のステレオ画像を分析します。 この分析システムはカメラ撮影画像毎に多数のサブエリアにおける グレイスケール濃淡値を計算し、全ての画像からサブピクセル精度で 測定ポイントの位置を取得します。 数理キャリブレーションモデル、デジタル画像相関法、三角測量法の 組み合わせが高精度な3D座標取得を可能にし、3D空間における 全ステージのサーフェス情報分析により正確なX,Y,Z変位や表面ひずみ [mm] のデータを提供します。 400 350 300 250 200 150 100 50 0 [mm] 80 0 -75 -150 Head-X-Displacement -225 Head-Y-Displacement Head-Z-Displacement -300 -380 0 100 200 300 400 500 600 [ms] Longitudinal Strain epsL +40.35 % デジタル・ステレオ画像からの3D測定データ Transversal Stain ARAMISは静的、動的に荷重を受けた試験片やコンポーネントの正確な3D座標、3D変位、速度、加速度、ひずみ、6自由度（6DoF）分析を epsL -15.77 % 提供します。この測定データは材料物性の同定や有限要素計算の検証、物体衝突の記録、モーション軌跡の検査、コンポーネント変形の 分析に用いられます。 ARAMISはデジタル画像相関法（DIC）を用いた非接触式・材料非依存の測定システムです。ARAMISは数ミリメートルの試験片から 数メートルのコンポーネントまで、サーフェスベース＆ポイントベースの分析で安定した測定値を提供します。測定準備に大きな時間や 費用をかけることなく、試験片の幾何学的形状や温度に関係なく実施できます。サブミクロン域の3D測定分解能による高精度測定が 可能です。 2 3

Live ARAMISライブ機能はオンライン測定によるポジショニングや モーション分析を可能にします。タッチプローブやアダプタを 併用した測定も可能です。 オンラインのコンポーネント試験（例：耐久試験、疲労試験、風洞 試験、振動試験）で使用されます。測定結果はリアルタイム表示の ほか、デジタル／アナログインタフェースを介したオンライン 出力で外部プログラムによるリアルタイム演算処理を可能にします。 オンライン測定では部品やその動きを3D CADデータの持つ 座標系に正確に位置合わせできます。例えば、数値シミュレーション で用いる座標系を実際の測定セットアップ環境へ適用する、 といった使用ができます。 タッチプローブ － GOMタッチプローブはARAMISセンサがその プローブ位置を光学的にトラッキングできる接触式の拡張機能 です。この接触式測定によって、光学的にアクセス困難な狭小 エリアやステレオカメラ死角での3D座標測定ができます。 アダプタ － GOMアダプタはコンポーネントの位置合わせ、 穴位置、エッジ抽出といった幾何形状の測定においてライブ測定に 拡張性をもたらします。 センサテクノロジー TRITOP フォトグラメトリ 材料研究やコンポーネント試験は製品開発において重要な役割を担います。ARAMIS 3D カメラは使用材料の特徴や荷重下の製品の 最大数十メートルの大きさがあるような複雑で大規模なアプリ 様々な動きを捉え、製品の耐久性や空間配置、数値シミュレーションの信頼性、妥当性確認の根拠となる情報を提供します。 ケーションの場合、デジタルフォトグラメトリ技術を使用して複数 のARAMIS測定結果を共通の座標系へ変換することができます。 例えば、大きな測定対象物を複数方向からARAMISで測定を実施 した場合、複数方向からの測定結果を共通座標系のもとに統合 させて、全体的な評価を実施することができます。 3Dカメラ － ARAMIS 3Dカメラはランダムパターンやポイント コントローラ － GOMテスティング・コントローラは測定画像取得 マーカを用いて、三角測量法に基づく正確な3D座標を取得する と照明を制御します。ソフトウェアベースのプログラミング また、TRITOPは複数のARAMISセンサや重複させた測定エリアを ステレオカメラ・システムです。センサのキャリブレーション要件を インターフェースを介して複雑な測定シーケンスの定義を可能に 位置合わせする機能もあります。例えば、部品の変形挙動を同時に 低減する安定性を有した筐体内にはピントと絞りを調整済みの します。簡単に外部トリガ入力とアナログデータ取得ができるため、 すべての側面から撮影して、さらに全ての撮影データを共通の レンズが組み込まれています。小さなコンポーネント試験サンプル 既存の試験環境への組み込みを完全にサポートします。このイン 座標系で分析するといった状況で、合成に用いる共通座標系を から大きなサブアセンブリまで、測定範囲に応じて簡単にセンサ タフェースにより、撮影タイミングや録画スピードをトリガによって 提供します。 構成を変更することができます。 制御することができます。 TRITOPは大型部品や恒温槽のような過酷な環境条件下で3D 座標測定をするための独立した光学式3D座標測定システムです。 ARAMISへの追加オプションとしても利用できます。 4 5

I-Inspect － インテリジェントな分析機能であるI-Inspectは、分析プロセスの始めから終わりまでを適切にガイドします。選択された要素 に応じて、利用可能な分析項目や基準をI-Inspectが取捨選択して表示します。数式によるユーザ定義の分析項目にも対応しています。複雑 で大規模な分析作業を迅速かつ容易に行うことができます。 デジタル画像相関法（DIC） － DICは3D座標、3Dモーション、サーフェス変形、ひずみを計測するための非接触測定技術です。DICを用いた 測定手法は材料試験とコンポーネント試験で多く利用されています。DICによって複雑な3Dモーションや変形を示す試料表面についての フルフィールドかつ局所高解像度の測定結果を得ることができます。 モーション ＆ 変形分析 － モーション＆変形分析にはコンポーネントの概念を用います。物体上のポイントを剛体毎にコンポーネントと 画像 PDF してグループ化することで、座標変換や剛体動き補正を計算することができます。 6自由度（6DoF）分析は3D空間におけるコンポーネント 運動について並進移動3成分ならびに回転3成分を明らかにします。時刻歴のポイント動きや変形は、変位や速度といったベクトル表示 動画 動画 や軌跡表示ができます。 高速度カメラ画像 表 カスタマイズ可能な数学的処理 － ソフトウェア内には、3D変位やひずみなどの演算済みパラメータがいつでも利用可能な形で存在します。 ダイアグラム ARAMIS Professionalソフトウェアには、標準機能にはない高度で複雑な分析を目的として、これらパラメータを使用したユーザ定義変数 の作成と数式の自由定義を可能にするインタフェースを備えています。 画像マッピング － 画像マッピングとは、測定画像の上に分析要素を重ね合せていくことによりシンプルで分かりやすいデータ表示を実現 する技術です。従来のゲージや変換器から得られる数値表を眺める手法と比べ、分析結果の本質をより早く合理的に理解するための方法 を提供します。 ライブ測定値 同期撮影 ストリーミング 信号入力 試験環境への取り込み 信号出力 測定、分析、測定レポート Distance to target +7.35 パラメトリック － GOMソフトウェアの特徴であるパラメトリック機能により、作成された全ての分析要素の履歴を保存しています。全ての +21.75 ソフトウェア操作と分析プロセスは完全にトレーサブルで相互にリンクされています。そのため一部の内容に変更や修正が生じた場合は、 -1.95 影響を受ける要素を容易に再計算させることができます。ボタンを押すだけで、関連する全ての要素が自動的に更新されます。 タイムライン － グラフィカル・インタフェースに組み込まれたタイムライン機能は、変形分析などのマルチステージプロジェクト全体を 時系列でわかりやすく管理します。ステージの連続的な切り替えや指定ステージ範囲に注目した排他表示といった操作をシンプルに 実施できます。 6 7

コンポーネントテストと分析 ARAMISはコンポーネント挙動を把握するための最適なツールです。 材質や形状の影響を受けずに実際の条件下における測定結果を 得ることができます。 ARAMISはひずみゲージや変位計など従来の測定器では表現の 難しい実形状を測定します。 非線形の変形特性を捉えるには3D測定が有用です。ARAMISは 座標変換や形状比較、変位状態の視覚化のためにCADデータを 材料試験 使用することができます。 ARAMISの正確なフルフィールド分析は材料物性の精度向上を行えます。応力ひずみ曲線や成形限界曲線などの作成プロセスを最適化 ARAMISは静的試験から高速度の動的試験まで様々に活用されて して、信頼性を高めることを可能として、今まで困難であった分析をARAMISの非接触測定技術＆高解像度の測定結果により今まで困難で います。 あった分析を実現します。 ． これまでにARAMISは引張、せん断、圧縮、三点曲げ、高速、高温といった様々な試験の用途で使用されています。 強度分析 ． 振動分析 ． 疲労強度調査 ． 衝突試験 ARAMISは世界で多くの材料研究機関に採用されており、下記の ような分析に用いられています ． 応力-ひずみ曲線 ． R値 ． ポアソン比 ． ヤング率 有限要素解析 － 製品や製造プロセスの設計には多くの数値解析 ． 成形限界曲線（FLC） 技術が使われています。なかでも、材料物性およびコンポーネント ． 残留応力，残留ひずみ の変形特性はシミュレーションの計算精度やその信頼性に大きな 220 ． せん断弾性係数 影響を及ぼします。 200 150 リアルタイム計測 － 試験サンプル表面上に定義した任意の測定 ARAMISは実試験測定と有限要素データの比較によって数値 100 ポイントをリアルタイム計測できます。計測結果を試験機やデータ シミュレーション結果を検証するためのツールとして利用されて 50 ロガー、分析ソフトウェア（LabVIEW、DIAdem、MS Excelなど）へ います。 0 転送することも可能です。 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Strain [log.] ． 試験機の制御 40 ． Extensometer 1 Extensometer 2 長期テスト 35 30 ． 振動分析 25 20 ． 3Dビデオ伸び計 15 10 5 0 -5 -10 -15 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Time [s] 8 9 Strain [%] Stress [N/mm²]

バイオメカニクス バイオメカニクスを活用した製品の開発プロセスは、自動車や航空宇宙産業などでの開発プロセスとほとんど同様です。 バイオメカニクス研究は数値シミュレーションの利用だけでなく、人間の反応挙動の研究や材料物性の同定といった、 工学的アプローチへと近づいています。 ARAMISは荷重下の試料についての3Dモーション＆3D変形を非接触で測定できます。 ． 骨組織と軟組織 ． インプラント ． 骨接合 ． 装着器具 ． 骨亀裂の微細挙動 自動車 自動車産業における製品開発は、厳しい市場競争により開発 ARAMISは部品の静的＆動的な特性の把握をサポートして、故障 研究開発 サイクル短縮とコスト削減が絶え間なく続けられています。 分析やNVH分野でも利用されています。新たに取得されたノウハウ さらに、あらゆる種類の部品が機能性・安全性・信頼性に対する は部品やコンポーネントの性能向上に大きく貢献しています。 数値シミュレーションはコンポーネント挙動を予測するための標準ツールとしてあらゆる研究分野で使われています。 高い顧客要求に応えるべく開発されています。 数値シミュレーションを最適化するため、適切な試験装置上でのコンポーネント試験が必要不可欠となっています。 量産車種に用いられる部品はリリース前に様々な試験で評価 ARAMISは自動車分野での試験業務を幅広くサポートします。 ARAMIS測定システムは開発段階における試験費用の大幅な削減に貢献できます。 されますが、それらの多くにARAMISが利用されています。 ． ． 開閉試験（ドア、エンジンフード、トランクリッド） N数サイクル削減 ． ． 機械荷重・熱荷重による挙動 ． パワートレイン挙動（エンジン、トランスミッション） 開発期間短縮 ． ． ． 振動＆周期挙動 マニホールド＆デカップリング要素 開発費用低減 ． クリープ分析 ． 風洞試験 ． 衝突挙動 ． 歩行者保護性能試験 ． 摩耗分析 ． 車体剛性分析 ． 恒温槽試験 75 50 25 0 航空宇宙 -25 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 6.5 Time [s] 最新鋭の航空機の開発と生産において、設計要件の定義、先端技術 開発段階においてコンポーネント試験や構造試験が信頼性評価 の採用、既存技術の採用、そしてコストのバランスを取ることは と安全認証にとっての重要な役割を担っています。 極めて複雑なプロセスです。 ARAMISは航空宇宙産業のコンポーネントや構造分析で利用され そのため流体力学、パワートレイン、材料技術、構造工学、生産技術 ています。 など多様な分野のエンジニアが共に連携して航空機や宇宙船の 開発に取り組んでいます。 ． 変形挙動測定（翼、フラップなど） ． 胴体シェル構造試験 ． 振動分析 ． コンポーネント試験（座屈など） 10 11

GOMテスティングコントローラ ． 複雑な撮影タイミング制御 ． 既存試験環境への組み込み ． リアルタイムのシーケンス制御 ． 外部信号の記録、計算、フィルタリング ． 測定値の信号変換と外部出力 ． NTPによる周辺測定システムとの同期 ． 信号同時伝送 ． 測定データのストリーム出力インタフェース ． プログラミングインタフェースによる測定シーケンス定義 ． 撮影シーケンスの雛形をプリセット （ 固定レート、リングバッファ、外部トリガ駆動など） ． 簡易プログラミングによる測定手順のユーザ定義 画像処理コンピュータ ． 工業品質認定パーツによる構成 ． 国内24時間365日対応のプロ・サポートを適用 ． 翌日オンサイト保守サービス マーキング材料 ． ランダムパターン用塗料 ． リファレンスポイントマーカー（Coded / Uncoded） ． 複数タイプの粘着度 ． 高温試験向け耐熱マーカー センサ ライトプロジェクター ． ステレオカメラシステム ． ブルーライトテクノロジー ． 保護カバーで覆われたセンサ筐体 ． 狭帯域LED光源 ソフトウェア ． センサキャリブレーション要件を低減する高い安定性 ． リボルバー式の光学系 ． PTBおよびNISTによる認証 ． 交換可能なカメラフレーム ． 非球面レンズによる均一照度 ． フルフィールド測定結果のリアルタイム演算（サンプリングレートに依存） ． 一体型照明装置の制御 ． 高輝度 ． デジタル/アナログインタフェースによるリアルタイムの測定値出力 ． 一体型ケーブルガイド ． ポイントとサーフェス両方の評価と分析 ． センサ位置決め用レーザーポインタ ． データストリーミングによるライブ変形トラッキング ． CCDもしくはCMOSカメラ トラッキングスポット ． コンポーネントの位置合わせを目的としたライブトラッキング ． 複数タイプのカメラ解像度 ． 狭帯域ブルー LED採用のリング照明 ． IGES, VDA, STEP, JT open, STL等のCADデータインポート ． ユーザ定義による画像取得フレームレート ． 指向性照明 ． CATIA, NX/UG, Pro/E等のネイティブ形式CADデータインポート ． ソフトウェアによる集中制御 ． 照明照度を効率使用する仕組み ． CADデータと実測要素との形状偏差の表示 ． 校正済キャリブレーションオブジェクト ． 短い露光時間 TRITOP レンズ GOMタッチプローブ＆アダプタ ． グローバル座標系の変換用途 ． 認定レンズ ． 接触式3D測定 ． 複数視点で取得したデータの位置合わせ ． 出荷時調整済 ． タッチプローブを用いた測定データの座標変換 ． 複数センサで取得したデータの位置合わせ ． 容易な調整 ． 治具との位置合わせ ． 恒温槽試験 ． 光学的にアクセス困難なエリアの測定 12 13

GOM（Gesellschaft für Optische Messtechnik）は最新の研究成果と革新的技術に基づく工業オートメーション用3D座標測定技術＆ 3Dテスティングのためのソフトウェアとシステムを開発・生産・販売しています。 ワールドワイドで60拠点以上、1,000名以上の測定分野スペシャリストによるネットワークにより、GOMは専門的アドバイスやローカル言語に よるオンサイトのサポートとサービスを提供します。GOMは各種トレーニング、カンファレンス、アプリケーション別のワークショップの 展開により、プロセス知識や測定技術を共有しています。 GOM本社は3D計測学の研究機関として1990年に設立され、100名を超えるエンジニア・数学者・科学者が現在と未来の測定技術を 形づくる拠点となっています。 14,000台を超えるシステム納品実績をもって、自動車・航空宇宙・民生品といった産業におけるグローバル企業、サプライヤ、研究機関、 大学のための、更なる製品の品質向上や、開発と生産プロセスのスピードアップに貢献しています。 GOM カスタマー (抜粋) ‒ Audi, ABB, adidas, Airbus, Alcan, Alcoa, Alfa Laval, Alstom, Arcelor, Asics, Aviadvigatel, Avtovaz, BASF, Bayer, Bentley, Blaupunkt, BMW, Boeing, Bombardier, Bosch, Braun/PG, Bridgestone, Cessna, Chrysler, Daihatsu, Daimler, DLR, DuPont, E.ON, EADS, Eurocopter, Faurecia, Fiat, FisherPrice, Ford, Foxconn, Fuji, Gillette, GM, Goodrich, Goodyear, Gorbynov Aviation, Greenpoint, Hella, Hilti, Honda, Honeywell, Howmet, Hyundai, Isuzu, Jaguar, Johnson Controls, Kia, Land Rover, Lego, LG, Lockheed Martin, Mattel, McLaren, Michelin, MTU, NASA, Nike, Nissan, Nokia, Onera, Opel, Philips, Pininfarina, Porsche, Pratt & Whitney, PSA, Reebok, Renault, Rolls-Royce, Salzgitter Mannesmann, Samsung, Sanyo, Seat, Shell, Siemens, Skoda, Snecma, Solar Turbines, Sony, Stihl, Subaru, Suzuki, Tata, Tesla, Thule, ThyssenKrupp, Toyota, Triumph, Villeroy+Boch, Voest Alpine, Volvo, VW, Walt Disney, ZF GOM 本社（ドイツ／ブラウンシュヴァイク） 12 15