高解像度光学式3Dスキャナ　ATOS 5 / ATOS 5X

ATOS 5 · ATOS 5X Industrial 3D Metrology with High-Speed Technology

Optical 3D Metrology For Industrial Use 光学式三次元座標測定システムは、非常に短い時間で詳細 に、かつ簡単に対象物の形状取得を可能にします。そのた め、従来のさまざまな工業製品分野で使用されてきた接触 式測定器やゲージに代わり、すでに標準的なシステムになっ ています。従来の機械的な接触式測定器が、「点」や「線」の データ取得をすることに対して、光学式測定システムは全体 の形状のデータ情報を用いて、三次元座標とCADデータとの 偏差情報を提供します。対象物の全ての形状情報を含んだ この測定データによって、検査ソフトウェアではCADデータと の表面偏差だけでなく、トリムエッジ、穴位置、GD&T (幾何公 差) のような詳細な情報を自動的に引き出すことができます。 GOMの計測システムは、自動車・航空宇宙・一般消費財の製 造業において、特にプレス板金・鋳造・射出成形の分野で形 状品質を向上するために利用されています。その計測結果 は、生産や機械パラメータの最適化に寄与する付加価値を 持った測定手段の一つとして、扱われています。 計測室や生産現場において 一般的に計測室では、さまざまな大きさ、異なった形状の部 品が測定されます。測定技術者は、CAD設計のような環境で 測定レポートと同時に、測定プログラムと評価テンプレート をコンピュータでオフライン作成します。実際の測定後、事前 に作成された評価テンプレートに実測値が、自動的に適用さ れ、設計値からの偏差の計算、測定レポートも自動的に作成 されます。 製造部門では、その場で検査を行うことができます。3Dスキ ャナに求められる強靭さ、測定スピード、温度変化への対応 は生産現場において重要な要素であり、過酷な環境下でもト レーサブルな測定結果を取得できることにもつながります。 機械が生産現場の近くで操作できることは、多くの時間と労 力を必要とする測定物の移動を省略することができます。 2 3

ATOS 5 and ATOS 5X High-Speed Scanner with Highest Data Quality ATOS 5とATOS 5Xの二機種は、デザインや製造プロセスを最適化するために、高精細な三次元計測データを迅速に提供する 高解像度光学式3Dスキャナです。 特に、光沢のある表面や凹凸の激しい構造、あるいは、エッヂに対して非常に高いパフォーマンスを発揮します。ATOSに搭載 されている各種テクノロジーは、スキャン回数を低減し、計測活動を加速します。 活用領域 ATOSシステムは、シートメタル・金型・タービンブレード・プロトタイプ・樹脂射出成形品やダイカスト成形品など、幅広く多くの 産業分野で利用されています。先鋭的なカメラセンサ、革新的な測定技術と光源制御技術により成り立っています。 ATOS 5はスタジオ・スタンドやデスク・スタンドを使用して、 自動測定システムとしてパッケージ化されたATOS ScanBox マニュアル操作も可能です。半自動測定装置として、カメラ において、ATOS 5は測定動作・検査演算が自動化されま の角度調整、自動昇降を行えるカメラリフトや3軸稼働の回 す。ATOS ScanBoxは、品質管理と製造プロセスに効率化を 転テーブルを備えた自動測定キットでの使用も可能です。 もたらすべく、GOM社が開発した非接触光学式三次元スキ ャナの完全自動測定・検査システムです。ATOS 5やATOS 5X はATOS ScanBoxシリーズ5に搭載され、測定領域を広げる ためにフォトグラメトリ計測をするPlus BoxをATOS Capsule センサにアドオンすることもでき、大小様々なパーツの測定 に対応します。 光学式と接触式測定の融合 Cylinder 2 Nominal Actual Dev. Check GOMタッチプローブは、全視野的なATOSの形状スキャンと D +88.50 +89.49 +0.99 同時に、各測定ポイントを接触して三次元計測することを可 能にします。これにより、光学的には測定が困難な箇所の選 択的な計測ができ、通常の形状測定や CAD モデルとの直接 比較、または、接触点座標の割り出しも作業しながらのアラ イメントも可能となります。 4 5

ATOS Technology High Tech in Robust Machines 光学式測定システムの測定精度は、高額で高度なメンテナン ス精密機器を必要とせずに最先端の光電子工学、精密な画 像処理技術、数理的なアルゴリズムに基づいています。これ らの確立された計測技術によって、多くの工業分野において 標準的な計測システムとしての地位を築いています。 Triple Scan測定原理 ブルーライト・イコライザー レーザーライト・コンポーザー 正確なフリンジパターンを対象物の表面に投影し、2台のカメラを用いたステレオ方式で表面形状をキャプチャします。事前に GOMの光投影技術は狭域帯のブルーライトを用い、測定中 ATOS 5Xの投影処理はレーザーライト・コンポーザーにより 両方のカメラとプロジェクタ(光源)の光線経路がキャリブレーションされるため、反射率の高い表面やくぼみがある対象物で に環境光から受ける影響を排除します。さらに、ATOS 5には 拡張されます。複数のレーザーエレメントをバンドルし、通常 も、穴や不完全なポイントがない完全な測定データの結果が得られます。 「ブルーライト・イコライザー」を搭載し、照射する明るさを のレーザー光線より非常に照度の高い光源を生成します。8 従来比1.5倍に上げ、相互干渉のない均一な光投影を行いま 倍にも向上された光源により、環境光からの影響への耐性 す。「ブルーライト・イコライザー」は、従来工法から抜きんで 確保だけでなく、測定エリアを1,000mm範囲にまで拡張し、 た先鋭的な形状表面に対しても測定時間を短く抑え、複雑形 露光時間を究極に短くすることが可能となりました。これによ 状の測定においても正確な測定を可能にします。 り、スキャン回数だけでなく、測定準備の手間、計測時間全体 を減らします。 速い測定スピード ATOSセンサは1回で最大1200万点の測定ポイントを、わずか1～2秒以内で三次元座標を取得します。「ブルーライト・イコラ イザー」による低ノイズレベルに抑えられた測定データは、非常に詳細な再現性で形状化されるため、非常に小さな対象物の 特徴形状も測定することが可能です。 確実な測定データ品質 Headlamp housing ATOSセンサは自己監視を行います。センサ・ソフトウェアは測定データの品質を確保するために、自己校正状態、環境の変化 や測定物の変形・移動を、常時監視します。 6 7

Workflow ATOS Professional Software マニュアル測定用途 – CADモデルと測定計画に基づき、検査計画を準備します。 そして、ATOSセンサを測定物に対して、自由 度の高いポジショニングから対面させます。ショットを終えた後、未測定の部位に対してセンサの位置か、測定物自体を移動し 検査計画 – CADデータ・セットは、関連する測定項目と共に 測定シリーズ – 1度作成された測定プログラムは、他の測定 ます。各ショットで新しく取得したスキャンデータは、取得済みのスキャンデータと同一の座標上で、空間位置が自動的に合わ インポートされます。データ・セットに保存された検査フィー 物の検査にも適用可能です。 ロボットはソフトウェアによっ せられ、最終的にはひとつの三次元点群データとして生成されます。 チャーは、測定計画の検査項目に自動的に割り当てられま て完全に制御されて、決められた測定位置に沿って連続して す。測定レポートは、事前にオフラインで準備することもでき 移動します。それぞれの測定データ毎に、良質な基準を満た ます。実際の測定結果は、自動測定が行われた後に確認で すかどうかのチェックが行われます。CAD や測定計画のデー 自動測定用途 – Virtual Measuring Room (VMR) は、ATOS計測セルの全ての機能を制御する測定計画ソフトウェアです。VMR きます。 タ変更は、パラメータ化されたソフトウェアによって素早く更 は実際の測定環境、ロボットの動きを仮想的にシミュレーションできるため、測定者は特定のロボット・プログラム技術を必要 新されます。 とすることなく簡単に操作できます。全てのロボットの動きは、VMR上で実際の測定前にシミュレーションされて、安全のため に干渉チェックされます。 ロボット・プログラミング – VMRのオート・ティーチング機能 はCAD表面上の全ての検査箇所と、表面データ取得するた 測定評価 – 全てのデータ取得が実行された後、ソフトウェア めに必要とされるセンサの位置情報を計算します。 さらに、 は検査計画箇所の実測値と、測定値の表面をポリゴン・メッ その後に全ての検査箇所を網羅しながら、安全かつ最短の シュへ変換計算します。このデータは、CADやマスターデータ 動きとなるように測定パスの最適化が行われます。オート・テ と比較されてレポート表示されます。測定結果は、特有なエ ィーチング機能によって、信頼性が高く、最適化されたロボッ クスポート形式 (例SQC：統計品質管理データベース等) で自 ト・プログラムを作成するために必要とされる時間は最低限 動的に保存されます。異なる測定物の測定手順の場合も、自 に保たれます。 動的に実行されます。 バーンイン – オフラインで作成した測定プログラムは、自動 化プロセスを用いたATOS ScanBoxで１度だけ動作確認を 行います。 ロボットは自動的に測定位置に移動して、実際の 対象物で個々の測定パラメータ (例：露光時間) を定義しま す。特有の機能を使用してソフトウェアは光沢による測定エ ラーを防ぐために自動的に対象物の光沢状態を把握して、フ リンジプロジェクションを調節します。 8 9

High-Speed 3D Scanner Technical Data ATOS 5とATOS 5Xシステムは、左右それぞれのカメラで最高で1,200万点ずつの座標点をキャプチャします。この高いカメラ ATOS ScanBox 6130 ATOS ScanBox 6135 ATOS ScanBox 6235 画素により、精密さ、点群の密度、測定範囲の広さを自由に選択することができます。また、小さい複雑形状のコンポーネント 装置寸法 [mm³] 4250 × 4250 × 2700 4500 × 4500 × 3026 7665 × 4500 × 3026 に対して高密度な測定ができるだけでなく、大きなコンポーネントを迅速にスキャンするということも行えます。 測定物最大サイズ [mm] Ø 3000 Ø 3500 2× Ø 3500 mm 測定物最大重量 [kg] 2000 5000 2× 5000 ATOS 5 (12M) ATOS 5 (8M) ATOS 5X 開口幅 [mm] 3100 2850 2850 センサ互換性 ATOS 5 ATOS 5, ATOS 5X ATOS 5, ATOS 5X 光源 LED LED LD レーザー・クラス — — 2 / 3B * 測定範囲 [mm²] 170 × 140 – 1000 × 800 170 × 140 – 1000 × 800 320 × 250 – 1000 × 800 焦点距離 [mm] 880 880 880 センサ画素数(1ショット毎) 1,200万点 800万点 1,200万点 筐体寸法 [mm] approx. 550 × 320 × 200 approx. 550 × 320 × 200 approx. 550 × 320 × 200 ATOS ScanBox 7160 ATOS ScanBox 7260 動作温度 + 5 °C ～ + 35 °C, 結露しないこと * IEC 60825-1基準: 　2014年より、自動測定装置内利用ではクラス2として、また、手動操作利用ではクラス3B(安全ゴーグル着用なしでの安全作業距離は700㎜以上)として分類されます 装置寸法 [mm³] 4750 × 10150 × 3900 8750 × 10150 × 3900 測定物最大サイズ [mm] 6000 × 1250 6000 × 1250　(回転テーブル上：Ø 3000) 測定物最大重量 [kg] 制限なし 制限なし　(回転テーブル上：2000) ATOS ScanBox with ATOS 5 and ATOS 5X 開口幅 [mm] 3050 3050　(回転テーブル上： 3400) センサ互換性 ATOS 5, ATOS 5X ATOS 5, ATOS 5X ATOS 5 & ATOS 5Xには、異なる測定対象に向けたScanBoxモデルが用意されています。小型で複雑形状のものから500mm サイズまでのコンポーネントまでを回転テーブルにて、さらに、左右の両サイドから測定対象を挟み込む測定として6,000mm のコンポーネントまで許容します。ATOS ScanBox 7および8は、お客様のニーズに合わせて、メイン測定室のサイドに回転テー ブルでの測定室を付け加えることができます。 ATOS ScanBox 5108 ATOS ScanBox 5120 ATOS ScanBox 8160 ATOS ScanBox 8260 ATOS ScanBox 8360 装置寸法 [mm³] 2000 × 2550 × 2700 3300 × 3300 × 2700 装置寸法 [mm³] 5750 × 10150 × 3900 9750 × 10150 × 3900 13750 × 10150 × 3900 測定物最大サイズ [mm] Ø 800 Ø 2000 測定物最大サイズ [mm] 6000 × 2500 6000 × 2500　(回転テーブル上：Ø 3000) 測定物最大重量 [kg] 300 500 測定物最大重量 [kg] 制限なし 制限なし　(回転テーブル上：2000) 開口幅 [mm] 800 1400 開口幅 [mm] 3050 3050　(回転テーブル上： 3400) センサ互換性 ATOS 5 ATOS 5 センサ互換性 ATOS 5, ATOS 5X ATOS 5, ATOS 5X ATOS 5, ATOS 5X 10 11

Inspection point 67 Flush & Gap Surface Defect Nominal Actual Dev. Check Nominal Actual Dev. Check Nominal Actual Dev. Check dN +0.32 F +1.90 +1.91 +0.01 Defect 0.00 +0.02 +0.02 Y +858.60 +858.87 +0.27 G +3.40 +3.50 +0.10 +0.23 +0.03 -0.58 Mobile 3D Metrology 大型対象物の測定 製造現場での計測 船舶、産業用発電装置、風力発電装置などの大型の対象物を検査する場合、最大限の柔軟性と可搬性が必要となります。GOM のTRITOPシステムは、完全にケーブルフリーで手動操作できる3D座標測定システムです。ATOS 5と組み合わせることによ り、30メートルを超えるような大型の対象物も高解像度で測定することができます。 製造現場では、生産が進行している段階においても金型や製造品を検査し、修正内容をできるだけ迅速に適応する必要があり ます。そのため、生産プロセスで直接モバイル測定システムを使用する機会がますます増えています。 ポータブルな光学式TRITOPフォトグラメトリシステムにより、環境の条件に影響されることなく、対象物のポイントの三次元座 GOMは、柔軟性と高い精度が実証されているモバイル測定システムを提供しています。これにより、通常は最終製品になって初 標を正確に求めることができます。このデータに基づいて、対象物の三次元変位と変形を計算することもできます。 めて現れる誤差を、製造現場で直接発見できます。また、時間がかかる誤差の原因調査を回避することになります。 生産工程での測定技術 ハードウェア技術とソフトウェア技術の適切な融合により、3D計測技術を生産工程に安全に組み込むことができます。ATOS は防塵・防滴構造を持つ筐体構造を施しています。 光ファイバーケーブルでのデータ転送方式、周辺システム 利用されることで最大の効率を発揮します。例えば、ATOS 環境からの独立性、校正状態の監視技術により、生産工程 ScanBoxシリーズ8にATOS 5Xにて稼働させると大型で複雑 に適用しうるシステムに仕上がっています。ATOSセンサは 形状の特定対象に対して、通常より4倍近くの高速化を生み ATOS ScanBoxシリーズの自動測定アプリケーションとして 出します。 12 13

Automated 3D Metrology 品質標準化 –ATOS ScanBoxは、EU機械指令に適合している 供給も可能です。ScanBoxシリーズによって異なりますが、試 標準化された測定装置です。それぞれカスタム化された他シ 運転時間は小型システムで数日（シリーズ５）から大型システ ATOS ScanBox ステムと比べて、お客様にはコスト、性能、納期の面において ムで2週間まで（シリーズ７＆８） となります。全体の動作は もリスクはありません。発注前に装置能力を確認するために、 精密な機械構造ではなく、強固な自動化部品で構成されてい 同様に設計されたATOS ScanBox にてテスト測定することも るため、過酷な測定環境下でも影響を受けずに完全な正確 可能です。ATOS ScanBoxは在庫管理されており、短期間での さを保持します。 ATOS Plus – ATOS PlusはATOSセンサに直接取り付けられフォトグラメトリ測定を行うアドオン・センサで、3 μmから30 μm の誤差内で参照点マーカーの点座標値についての全自動測定を可能にします。 参照点マーカーの座標点が織り成す空間上 に、ATOS センサが取得する部位的な各測定データが適切に配置されます。このように、フォトグラメトリを用いて3D スキャン の測定精度を確保します。大きな部品や複数の部品を同時に測定することができます。 「クローズド・ループ」 – ロボットを稼働ベースとする測定シ を示す3D座標をフォトグラメトリにより求めることができま ステムであり、センサヘッドを測定対象の上方で様々な位 す。その後のスキャン動作では、この特徴座標を基準として 置・角度に移動させます。ロボットの位置決め精度は精密測 スキャナのセンサ位置が求められるため、各スキャンデータ 定には不十分であるため、測定結果を同一座標系に集約す が高い精度でグローバル座標系に配置されます。センサ位 る必要があります。「クローズド・ループ」の原理であれば、測 置を追跡するための別の測定システムは必要ありません。 定の第一段階で、周囲からの干渉を受けずに対象物の特徴 高速測定 – 従来の接触式三次元測定器と比べて、ATOS ScanBox は測定時間、検査時間を1/2以上削減することが可能です。 ATOS ScanBoxは、生産と製造プロセスにおける効率的な品質管理のためにGOM社が開発した完全自動光学式三次元測定装 省スペース – 全てのATOS ScanBoxモデルは、コンパクトなデザインが特徴です。ATOS ScanBox 5108、5120は、工場のフロア 置です。既にさまざまな産業で世界中に数百台以上が導入、活用されています。幅広い測定物のサイズとアプリケーションに へのアンカー工事や測定用定盤は不要です。接続可能な電源がある場所への移設も、短期間で行えます。設置スペースと電源 対応できる10種類の製品モデルがあります。 のみの準備で設置できます。 14 15

Evaluation and Measuring Reports GD&T解析 – 基本的な寸法分析とは対照的に、GD&T分析は 翼面検査 – タービンブレードの品質管理に特化した機能を 一部の機能的な面（例えば、平面度、平行度、円筒度などの要 保有しています（二次元断面によるタービンブレードのプロ ATOS Professional VMR Software 素）に焦点を当てています。2点間距離、最大公差、ローカル座 ファイル平均値、翼弦線、厚み等）。また重心、半径、ねじれ等 標系での位置公差分析が可能です。 のプロファイルの計算もできます。 　 Point 1.n dN (Nominal) ± 1.00 Avg +0.27 Sigma +0.24 Min -0.16 Cp+1.38　 CpK+1.00 Max +0.58 レポート作成 – レポート作成モジュールにより、スナップショット、画像、表、図、テキスト、図形などを含むレポートを作成でき ます。結果をユーザーインターフェース上に可視化または編集したり、PDFドキュメントとしてエクスポートできます。テンプレ ートは再利用可能で、レポートに保存された各シーンは3Dウィンドウで復元できます。 Cone 5.Concentricity +0.08 -0.20 +0.28 (Nominal)± 0.40 Avg +0.18 Sigma +0.03 Min +0.14 Pp +2.64 Ppk +2.86 Max +0.23 認定された検査ソフトウェア 測定精度を保証するため、GOMソフトウェアパッケージはPTB(ドイツ物理工学研究所)とNIST (アメリカ国立標準技術研究所) の2つの機関によるテストと認定を受けています。検査ソフトウェアの精度は、結果を参照基準の結果と比較することにより確 認されます。GOMソフトウェアは、測定偏差が最も小さい「カテゴリー1」に分類されています。 設計値と測定値の比較 – 計算されたポリゴン・メッシュは自 カーブベース検査 – 全体形状の測定データをベースに、構 由曲面と幾何形状を正確に再現しています。 このポリゴン・ 造機能はカーブの生成、キャラクターの視覚化を可能としま メッシュは二次元図面や、直接3D CADデータとの位置合わ す。エッジカーブはデータ化、半径、キャラクターライン分析、 せをして比較することができます。 表面の3D 分析、断面や点 スプラインカーブ生成に利用できます。カーブベース検査 の二次元分析はソフトウェアで実行できます。線、平面、円、 は、隙間と段差評価にも利用できます。 円筒のような幾何形状の検査も可能です。 位置合わせ – GOMソフトウェアは、全ての標準的な位置合 トレンド解析・SPC・変形解析 – GOMソフトウェアによるパラ わせ機能を保有しています。 リファレンス・ポイントや様々 メータベースのアプローチにより、統計的工程管理(SPC)や なベストフィット手法（全体ベストフィット、部分ベストフィッ 変形解析など複数の評価について、トレンド分析を行うこと ト）を使用して幾何学的要素に基づくRPS、階層位置合わせ、 ができます。これにより、単一のプロジェクト内の複数の部品 ローカル座標系が可能です。それぞれ固有の位置合わせを またはステージを全視野で評価することができ、Cp、Cpk、 使用できます。（ 例；タービンブレードにおけるバランスビー Pp、Ppk、最小、最大、平均 および シグマなどの統計分析の Cone 6 ム、均等位置合わせ等） 値を求めることができます。 Nominal Actual Dev. Check 0.10 | Plane E 0.01 0.50 | A-B | C 0.40 Ø0.40 | Cone 1 0.07 16 17

GOM Precise Industrial 3D Metrology 技術的な運用支援 GOM社は、革新的技術に基づく工業オートメーション用3D座標測定技術と、3Dテスティングのためのソフトウェアとシステム 3D計測技術を日常の業務にご活用いただけるよう、数多くのサービスや教育を提供しています。教育コースやWEBトレーニン を開発・生産・販売しています。ハードウェアとソフトウェアを継続的に開発することにより、産業用計測において新しい基準を グにて、ソフトウェアの知識を深め、計測技術の適用分野について学んでいただけます。 作っています。 GOMオンライン・ポータルサイトでは、ユーザー様向けに操作手順、チュートリアル、FAQを提供しています。アプリケーションフ 今日では、17,000件を超えるシステム導入実績を基に、自動車・航空宇宙・消費財といった産業に従事する国際企業やそのサ ォーラムでは、ユーザー様同士での情報・意見交換が可能です。 プライヤー、そして研究機関や大学に向けて、製品品質の改善、製品開発や製造プロセスの迅速化に取り組んでいます。 カンファレンスやアプリケーション別のワークショップでは、計測プロセスや測定テクノロジーを直接皆様にご紹介します。ま た、GOM Careサービスにて、長期契約ベースに拠らず、3D計測システムのサポートやサービスをご提供します。 ワールドワイドな提供網 GOMのワールドワイドなネットワークは、5大陸・60拠点にまたがります。開発・製造・教育/サポート・経営機能はブラウンシュ ヴァイクの本社に置き、開発部門では、多くのエンジニア・数学者・科学者が計測技術の向上に取り組んでいます。 GOMのワールドワイドなネットワークは、認定パートナーで ヨーロッパ・アジア・アメリカのGOMハブ拠点に駐在するサ GOM Careは、お客様の必要に応じて、迅速に、かつ、確実な GOMトレーニングは、実践的な操作の習得目的とした内容 成り立っています。1,000名以上の計測分野スペシャリストに ービス・エキスパートが世界中のお客様やパートナーへ技 サポートとサービスをご提供します。リモート・アシスト、サー でご提供しています。 よるネットワークにより、ローカル言語によるオンサイトサポ 術支援を行っています。 ビス種類、契約プラン別にご契約いただけます。 ートとサービスのみならず、専門的アドバイスも提供します。 18 19

www.marubeni-sys.com www.gom.com 20 20 Copyright © 2019 GOM GmbH All rights reserved! Rev. A (ja) 03/19