2024年6月7日金曜日

Scan-to-CAD (スキャンから設計)ワークフロー

 自動車、バイク、自転車などのオートモーティブ業界では広く3Dスキャンが使われています。新しい製品開発、破損・摩耗部品の再設計、持ち運び品質検査、カスタム品やアクセサリ製造、マーケティング用のデジタル素材作成まで、その利用は多岐にわたります。何もないところから始めるより、3Dスキャンから作業することで自由度が広がり、また工程がスムーズにいく場合があるためです。

次に挙げるのは設計の一部にハンドメイドの滑らかなデザインを取り入れた Blackstone Teck 社の新しい電動バイクの製造のために行われた Scan-to-CAD の4つのステップです。


最初にハンドメイドで作成され、その後デジタル化されたパーツ

スキャン

スキャナーで両側のパーツをスキャンします。パーツは極薄の白色スプレーを塗布し、スキャンソフトウェアで初期位置合わせするためのマーカーシールをパーツに貼ります。

メッシュ化

逆設計(リバースエンジニアリング)していきます。スキャンした現物の再現性を維持しつつ、マーカーの跡を消し、欠落した箇所を埋めるなどの修正を行います。

サーフェース作成

幾何的な特徴のサーフェースを抽出し、また手加工で作成された有機形状の表面の流れに沿ったサーフェースを作成します。

3Dパラメトリックモデルの出力

幾何形状、トポロジ、モデリングの履歴、およびパラメータ値を、Fusion 360、PTC Creo、SOLIDWORKSなどのフィーチャーベースCADシステムに転送します。
Geomagic Design X を使ってサーフェース作成されたパーツ

3Dスキャナーを使うことでハンドメイド形状をデジタル化し、製造に回すことができます。組付け部は寸法の入ったパラメトリック(数値による制御可能)にモデルを作ることでCAD上でのアセンブリにも対応します。

上記に挙げたステップで活躍しているのがリバースエンジニアリングソフトウェアGeomagic Design X です。スキャンデータの取り込み、メッシュ化、サーフェース作成、パラメトリックモデルの出力まで行う、リバースエンジニアリングのためのツールです。ご興味のある方は無料トライアルでお試しください。

この事例の詳細はOQTONウェブサイトで紹介しています。
日本語表示するには、ブラウザの翻訳機能をご利用ください(マウス右クリック>日本語に翻訳)

2024年5月27日月曜日

3D Systems Manufacturing Solutions Day

 常に業界をリードしている 3D Systems がこの先半年から1年でリリースを予定している新製品の数々を一足早くお伝えします。米国本社から製品開発責任者を向かえての最新情報です。最新3Dプリンター情報にご注目ください!

日時:2024年 6月20日(木)18時30分~20時30分

場所:相鉄グランドフレッサ東京ベイ有明

参加費:無料 申し込みはこちらから

メインスピーカー


2024年5月20日月曜日

ものづくりワールド [東京] 2024

スリーディー・システムズ・ジャパンは第36回ものづくりワールド [東京] に出展致します。

プリンター 展示棟2ホール 駒番号E13-40

 ものづくりワールド内 次世代3Dプリンタ展 

 Sandcasting(砂型)、Eggshell(シリコンモールド)、Thermoforming(熱成型)、Quickcast(プラスチックモールド)等で利用できる3Dプリンタの活用の提案

ソフトウェア 展示棟3ホール 3次元測定ゾーン 駒番号S18-18

 ものづくりワールド内 設計・製造ソリューション展 の三次元測定エリア

 主な紹介製品

  • 3DスキャンデータからCADモデル作成 Geomagic Design X
  • 3Dスキャンデータを使った品質検査 Geomagic Control X 

東京ビッグサイトウェブサイト展示棟案内

入場登録(無料)はこちらからお申込みください。


2024年5月15日水曜日

3Dスキャニングで検査は加速するか? 2/2

  前回前回、製造で活用される3Dスキャンの目的と、ソフトウェアの必要性に触れました。今回は検査にはどのようなソフトウェアが必要なのか、そもそもどういったソフトウェアがあり、何を行うのかを紹介します。

3D スキャナは、それ自体でオブジェクトのソリッドモデルを生成するのではなく、モノの表面を点の集まりとして収集するということに触れました。この点の集まりには、どこが平面である、どこが円であり、どこが物と物の境であるかというような情報はなく、サイズ測定やそのもののモノとしての評価をすることができません。

これを効果的に行うには、メーカーは点群からデータを抽出し、迅速かつ簡単に処理できるソフトウェアを必要とします。

検査にはどのようなソフトウェアが必要か?

現在、ユーザーは検査用に 3 つの主要な 3D スキャン ソフトウェアから選択できます。

  1. 従来の接触測定検査ソフトウェア。これらのプログラムは、CMM、アーム、レーザー トラッカーからの接触測定データを操作するように設計されています。このタイプのソフトウェアは、多くの場合、数百万のスキャン点の処理に苦労し、スキャンデータ固有の品質最適化ツールを備えていません。

  2. 3Dスキャナの動作ソフトウェア。一部の 3D スキャナは、アドオン検査モジュールを提供しています。一般的に、幾何学的寸法と公差 (GD&T) や最先端の位置合わせなどの高度な検査機能が欠けています。

  3. スキャン用検査ソフトウェア。 3D スキャナ用にゼロから設計されたため、数百万点を処理し、あらゆるタイプの 3D スキャナからの非接触データの固有の特性を管理できます。最も重要なことは、スキャン用ソフトウェアは、測定を大幅に加速する高度な検査機能が搭載されているということです。

Geomagic Control X などの 3D 計測ソフトウェアにより、誰でも簡単に検査を実施できます

スキャン用ソフトウェアに注目

ソフトウェアは検査に大きな違いをもたらす可能性があり、この分野ではスキャン用ソフトウェアが際立っているため、時間をかけてその利点を理解する価値があります。

ビッグデータセットを簡単に処理できる

まず最も重要なことは、スキャン用の計測ソフトウェアは膨大なデータセットを簡単に処理できるため、ユーザーがスキャナを最大限に活用できるようにすることです。

一般的な 3D スキャンには数千万点が含まれますが、ほとんどの 3D 測定ソフトウェアは CMM またはレーザー トラッカー用に構築されており、少数の個別の測定点のみを処理します。

実際には、スキャン用ソフトウェアと他のソフトウェアは、3 分間の検査と 10 分間の検査と、1 時間あたり 18 個または 6 個の部品の検査の違いを意味します。

最悪のシナリオでは、データ セットが大きすぎるため、一部のソフトウェアはスキャンをまったく処理できない場合もあります。

高い測定精度

スキャンネイティブ ソフトウェアの 2 番目に大きな利点は、膨大なデータセットを処理できることと、測定精度が高いことです。

3D スキャンに関する誤解の 1 つは、本質的に接触測定よりも精度が低いということです。そして、個別の接触測定ではランダムな誤差が少なくなる可能性が高いことも事実です。

ただし、適切なノイズ フィルタリング、外れ値の除去、および形状フィッティングアルゴリズムを使用すれば、非接触測定も同様に正確に行うことができます。メーカーはどのようにしてその精度を確実に得られるのでしょうか?

ソフトウェアを選択するときは、大量のデータを処理できるようにスケールアップされた標準的な CMM 測定およびフィッティング アルゴリズムだけでなく、これらのスキャンデータ処理用アルゴリズムにも目を光らせておく必要があります。

すべてのスキャンに対して最適な設定を自動的に決定するソフトウェアは、信頼性の高い結果を得るためにユーザーが専門家になる必要がないため、はるかに拡張性が高くなります。

完全な偏差カラーマップ

偏差カラー マップは、スキャンネイティブ ソフトウェアのもう 1 つの利点です。

真っ暗な部屋で鍵を探すところを想像してみてください。一度に部屋の狭い範囲しか照らせない懐中電灯を使うのと、照明のスイッチを入れて部屋全体を一度に見るのと、どちらを使いますか?

これが、部品のいくつかの寸法を測定する場合と、スキャンされた部品を公称 3D モデルと比較する完全な偏差カラー マップを測定する場合との違いです。

ただし、理想的なソリューションは、カラー マップと、特定の部品で呼び出される個々の測定値を組み合わせます。多くの 3D 測定ソフトウェアは、読み込んだ CAD 上に基本的なカラー マップを表示しますが、これは詳細な分析にはなりません。

検査に大きな違いをもたらすのは、3D、2D 断面、境界、曲線沿い、シルエット、仮想エッジの比較などの偏差解析を実行するソフトウェアの機能です。

GD&Tに最適

GD&T においても、スキャン用ソフトウェアがトップに立っています。多くの人は、基本的な幾何学的特徴を CMM などの接触測定システムで測定する方が良いと考えています。

測定する特徴の数が限られている場合は、それが真実である可能性があります。ただし、数十、さらには数百の個別の特徴を持つより複雑な部品の場合は、ほとんどの場合、スキャンしてソフトウェアを使用してそれらの特徴を特定して測定する方が高速です。

GD&T を高速化するには、3D スキャンで特徴を自動的に識別し、データを最適にフィルタリングしてノイズを除去し、信頼性の高い正確な測定を行うソフトウェアを入手することが重要です。

デジタルアーカイブ

最後に、スキャン用ソフトウェアを使用して、メーカーは将来の使用に備えて部品のデジタル アーカイブを得ることができます。

スキャンされたすべての部品は、公称モデル、位置合わせ、およびその部品で行われたすべての測定値を 1 つの効率的なファイルに記録したデジタル記録になります。これにより、これまでにスキャンした部品に簡単に戻って、その履歴を完全に把握することができます。



この記事はOQTONウェブサイトブログ記事の和訳です。オリジナルはこちらでご確認頂けます。


2024年5月10日金曜日

3Dスキャニングで検査は加速するか? 1/2

 品質管理は今日の製造業の成功の基礎です。製品のさまざまな部品がさまざまな場所で製造されることが一般的になっている時代において、一貫した品質を確保するために検査は重要な役割を果たしています。

検査の実施には、部品の測定、検証、テスト、規格や仕様との比較など、一連の複雑な手順が必要です。そして、このプロセスをより高速かつ正確にするために、3D スキャンに注目するメーカーが増えています。

3D スキャンは検査にどのように「合う」のか?

3D スキャンは比較的最近の計測技術ですが、精度、信頼性、速度、使いやすさで信頼され、急速に人気の選択肢になりつつあります。

非接触の性質と優れた柔軟性により、あらゆる環境の幅広い部品に最適です。生産には多くの段階で役立ちますが、メーカーは最も多くの場合、次の目的で 3D スキャンを使用します。

  • 複雑な部品の測定 3D スキャンによりあらゆる表面を数百万点で測定することにより、非常に複雑な形状を簡単に測定できます。

  • 柔らかい部品の測定 柔らかい部品は触れるとたわんだり変形したりするため、接触せずに測定できる3D スキャナが活躍します。

  • より速い測定 3D スキャンは、接触式の測定よりも測定にかかる時間がはるかに高速です。

  • 欠品部分の再測定 3D スキャンはデジタル記録として残るため、いつでも必要な箇所を再計量できます。

  • 部品の故障理由の推察 3D スキャンは部品の表面全体を測定するため、ユーザーは公称値からの予期しない偏差を見逃す可能性が低くなります。

  • 製造時の廃棄物削減 スキャナを使用すると部品の全体像が得られるため、より多くの情報に基づいた意思決定を製造前に行うことができます。

  • 現場での測定 場合によっては、測定ツールを部品の現場に持ち込む方が効率的であり、スキャナとソフトウェアは現場で簡単に使用できます。

今日の市場には無数のスキャナーがあるため、検査ニーズに最適なスキャナーを簡単に見つけることができます


どのタイプの 3D スキャナを使用すればよいか?

製造における 3D スキャンの使用には明らかに多くの可能性がありますが、この技術を最大限に活用するには、適切なタイプのスキャナを選択することが重要です。仕事に適したツールを使用するという古い格言は、スキャンにも当てはまります。

幸いなことに、今日のメーカーは無数のオプションを用意しています。一般に、スキャナには 3 つの主要なグループがあります。

  • レーザー三角測量スキャナ
部品の表面にレーザー ラインを通過させます。簡単な三角法の概念を使用して、センサーからスキャンされたオブジェクトの表面までの距離を計算します。
  • 構造化光スキャナ
一連の線形パターンを物体に投影し、センサーを使用してパターンの変形を認識し、センサーからの各ピクセルの距離を示します。
  • 中距離および長距離スキャナ
重機、航空機、船舶、建物、工場の床などの大きなオブジェクトをスキャンするためのものです。 2 つの主要なテクノロジーは、飛行時間型(TOF: time-of-flight) レーザースキャナと位相シフトレーザー スキャナです。

スキャナ市場を概観することは、良い出発点ですが、ただし、ハードウェアは検査方程式の一部にすぎません。スキャン データを迅速かつ効率的に処理するには、最高のソフトウェアを備えている必要があります。

検査にはどのようなソフトウェアが必要か?

最近スキャンの世界に足を踏み入れた人は、スキャナだけでは十分ではないことを知って驚き、一体なぜソフトウェアが必要なのか疑問に思うかもしれません。

3D スキャナは、それ自体でオブジェクトのソリッド モデルを生成するのではなく、点群データと呼ばれる空間上にある点の塊を生成します。しかし、検査などのプロセスには、部品の比較、測定、分析が含まれます。これを行うのが、ソフトウェアです。次回はこのソフトウェアについて解説します。

2024年4月30日火曜日

3D スキャンと再生可能エネルギー – 水力発電所のメンテナンスと修理

  巨大タービンは、破損してから交換・修理するのは簡単なことではなく、多くのコストと時間を消費します。迅速な再稼働を可能にするためには、定期的な摩耗チェックと、修理に必要な部品やツールを確保することが大切です。このような現場で3Dスキャン技術はどのようにつかわれているのか、カナダでの事例を紹介します。

厚さ測定

欠損品を交換した後、既存部品と接合した際の溶接部の厚さが規定内に収まっているかどうか、測定データを使って厚さ判定し、必要であれば研磨などの後工程に回す判断を行います。

摩耗兆候の検査

チューブ全体を3Dスキャンし、壁厚を測定することで、極所的な厚さ変化がないか、許容値を超える箇所がないかどうかを判断します。

巨大パーツの溶接アセンブリ形状の機械加工精度判定

パーツ同士を溶接して組み上げたパーツが最終的にCAD設計データと許容値内の誤差に収まっているかどうか、機械加工が必要かどうかを判断します。


交換パーツ製造のためのリバースエンジニアリング

各部品は他の機材や施設との設置に合わせて調整されているため既製品で代用することができず、現場に即した設計データを必要とします。そのため、現物と設置部を3Dスキャンして得たデータから、摩耗品をリバースエンジニアリング(CADデータに起こし直す)することでカスタムパーツの交換品を作成します。


この事例の詳細はOQTONウェブサイトで紹介しています。

日本語表示するには、ブラウザの翻訳機能をご利用ください(マウス右クリック>日本語に翻訳)


2024年4月25日木曜日

鉱業における3Dスキャン活用

  鉱業は、重要な鉱物資源の場所、採掘方法、トンネルや立坑の正確な位置、サイズと方向、支柱構造の位置、機器の状態、作業員の安全、 そしてプロセス全体の効率といった情報が重要な産業です。こうした要点の随所で3Dスキャン技術が役立っています。

坑道の3Dスキャンデータと断面解析

測量と地図の作成

3Dスキャンの良い点は、広い範囲を早く簡単に、立体で取得できるという点です。三次元の測定データは「見ることのできる」もので提供されます。数値から形状を想像するのではなく、直感的にわかりやすく、また人に依存しにくいデータは関連するすべての作業者に共通した認識を与えます。

地盤、岩石、トンネルの変形・ひび割れの傾向分析と予測

定期的に3Dスキャンすることで、同じ場所での状況を保持することができます。蓄積したデータで数値的な変化を確認したり、幾何的に正しい状態との比較をしたりすることで、目ではわかりにくい変形や欠損を明確にします。

生産進捗の記録

現場を写し取ってきた3Dデータは、後からでも必要時に利用することができるため、記憶に頼ってあいまいになってしまう情報ロスを防ぎます。

体積測量

堆積物の測量も、3Dスキャンしたデータから体積を算出することで工程と手数を低減します。

空間の視覚化

3Dスキャンで測定するということは、現場をそのまま三次元の状態のデジタルデータとして写し取ると言えます。巨大な設備や複雑な配管などを避けて新たな設備を設置するための空間や動線確保、可動域の事前確認など、空間をデジタル化することでメンテナンスや改修の安全を確保します。

摩耗解析と資産運用

見る、クラッシャー、ブルドーザーブレード等の大型土木機器の交換には費用が多くかかります。器具をスキャンし摩耗や欠損の度合いを管理しておくことは、交換時期やメンテナンスの事前プランに役立ちます。


3Dスキャンしたデータの摩耗検査は、測定データと基準データ(設計データや、初期・完全データ)との比較によって行います。カラーマップによる視覚的判断や、寸法による数値判断が可能です。

 

初期のスキャンデータと後期のスキャンデータとの比較


OQTON ウェブサイトではさらに詳しく事例と共に紹介しています。

日本語表示するには、ブラウザの翻訳機能をご利用ください(マウス右クリック>日本語に翻訳)。



2024年4月19日金曜日

採掘における 3D スキャン技術の利点

 近年、トンネルや橋など大規模な設備の災害に備えた保守点検や補修の効率性の需要は高まっています。作業者の安全確保の観点からも、こうした現場での3D スキャン技術の利用が着目されています。今回は鉱山採掘現場を例に取り、「効率」「精度」「柔軟性」「継続性」「安全性」の5つの観点から、土木建築現場での3Dスキャナの利点を紹介します。

トンネル採掘内部のスキャン

効率

何と言っても従来の測量方法と比較して圧倒的な速度でのデータ取得が可能です。測量器具を移動させてまわることなく、広範囲の周囲を点群情報として一気に取り込みます。またスキャンして得たデジタルデータは、後で現場に戻ることなく分析できるため、後戻りが減り、全体的なダウンタイムを削減します。

精度

3D スキャナーは、何百万ものデータ点で環境をまるごと「写し取り」、高精度の 3D モデルを作成します。現物を写したこの 3D データは、鉱山や設備の実際の状態を表します。経年劣化や重要な変化を察知するための分析に使用でき、補修が必要な場合の3Dモデルを再設計・修正に利用できます。

柔軟性

3D スキャンは人の手で地上から撮影するだけではなく。ドローン、トロリー、ロボット、車体などに取り付けて取得することができるため、人が負うリスクを最小限にすることができます。ハンディタイプなど小型なものから数百メートルのロングレンジまで用途に合わせて利用できます。

継続性

3D スキャンデータの大きな利点は、より多くの人材がデータを使って、運用に関した貴重な洞察を迅速に行うことができることです。専門家だけが解析できる特殊な数値ではなく、目に見て理解することができます。データをクラウドを通して共有することで、離れた場所で作業する担当者が同時に利用し、お互いの共通認識で会話することができます。

安全性

3D スキャンが変革する最も重要なこと 1 つは、作業者の安全への影響です。測定にかかる時間が削減されるため、作業員がリスクの高いエリアや危険な状況で過ごす時間を最小限に抑えることができます。ドローン、ロボットなどを利用してスキャナーを操作することにより、作業者の安全を確保することができます。


OQTON ウェブサイトではさらに詳しく事例と共に紹介しています。

日本語表示するには、ブラウザの翻訳機能をご利用ください(マウス右クリック>日本語に翻訳)。