3D測定とスキャンテクノロジーのパワー

3D測定技術は、オブジェクト、構造、環境の空間特性を3次元の空間特性をキャプチャおよび分析するのに役立ちます。これらのテクノロジーは、レーザースキャンや写真測量などの高度なツールを活用して、物理的な空間を正確にデジタル化します。

洗練された3Dデータプラットフォームを通じて管理されることが多いReality Captureデータは、データ分析と統合を合理化することにより、これらのプロセスをさらに強化します。

Grand View Researchのレポートによると、世界の3Dスキャン市場は2022年に489億ドルと評価され、2023年から2030年まで8.5％の複合年間成長率（CAGR）で成長すると予測されています。

この記事では、3D測定技術の歴史、技術、運用方法、主要な利点、および進歩を調査し、幅広いアプリケーションにわたる変革的影響を強調しています。

3D測定の履歴

3D測定技術の進化は、座標測定機（CMM）の導入により、1960年代に始まりました。

これらのデバイスは、物理的なタッチプローブを使用してオブジェクトのジオメトリをキャプチャし、デジタルモデリングと精密エンジニアリングの重要なマイルストーンをマークしました。

1970年代には、レーザー-ベースの距離測定システムが導入され、非接触測定機能でフィールドに革命をもたらし、最新の3Dスキャンテクノロジーへの道を開きました。

1980年代までに、最初の市販の3Dスキャナーが登場し、レーザー技術を組み込んで表面の詳細を顕著な精度でキャプチャしました。

これらのイノベーションにより、物理的なオブジェクトのデジタルモデル、自動車、航空宇宙、ヘルスケアなどの産業を変革するデジタルモデルの作成が可能になりました。

3D測定技術の種類

3D測定は、連絡先-ベースと非接触方法の2つのカテゴリに広く分類され、それぞれ特定のアプリケーションと材料に適しています。

連絡先-ベースのスキャナー

連絡先-ベースの3D測定システムでは、プローブと測定されているオブジェクトとの間の直接的な物理的相互作用が必要です。これらのデバイスは通常、オブジェクトの表面を追跡するタッチプローブを装備した座標測定マシン（CMM）を使用し、そのジオメトリを点ごとにキャプチャします。

この方法は、その高い精度と信頼性で有名です。ただし、プロセスは時間-消費であり、接触プローブが表面を損傷または変更する可能性があるため、繊細、柔らかい、または高度に洗練された材料の測定に適していない場合があります。これらの制限にもかかわらず、連絡先-ベースのシステムは、極端な精度を要求するアプリケーションの基礎のままです。

非接触スキャナー

非接触3D測定システムは、さまざまな高度なテクノロジーを採用して、オブジェクトに物理的に触れることなくデータをキャプチャします。これらのスキャナーは、より速く、より汎用性が高く、より広い範囲の材料や表面に適しています。非接触スキャナーの主要なタイプは次のとおりです。

レーザースキャナー

レーザースキャナーは、レーザービームを使用して、スキャナーとオブジェクトの表面間の距離を測定します。レーザーをオブジェクト全体にスイープすることにより、データの密なポイントクラウドを生成し、複雑な表面の詳細と寸法をキャプチャします。

レーザースキャンは、リバースエンジニアリング、品質保証、大規模な産業検査など、高い精度を必要とするアプリケーションに広く使用されています。屋外を含むさまざまな環境で作業する能力は、非常に用途の広い技術になります。

構造化されたライトスキャナー

構造化されたライトスキャナーは、オブジェクトの表面にグリッドやストライプなどの一連の光パターンを投影します。

オブジェクトのジオメトリによって引き起こされるこれらのパターンの変形は、カメラによってキャプチャされ、ソフトウェアは3D形状を優れた精度で再構築します。

構造化されたライトスキャナーは、細かい詳細と複雑な形状をキャプチャするのに特に効果的です。

写真測量

写真測量は、さまざまな角度からオブジェクトの複数の写真をキャプチャすることに依存しています。専門ソフトウェアは、これらの画像を処理して、写真のポイント間の空間的関係を三角測量することにより、3Dモデルを作成します。

この方法は、アクセス可能で、コスト-効果的で、考古学的な文書、アーキテクチャ、大規模なマッピングなどのアプリケーションに適しています。

ただし、特に非常に詳細な測定を必要とするアプリケーションでは、写真測量測定にはレーザーまたは構造化された光スキャンの精度が欠けている可能性があります。

レーザースキャナーによる3D測定の利点

3Dレーザースキャンテクノロジーは、さまざまな利点を提供し、ワークフローを変革し、エンジニアリング、建設、製造、保存などの業界で優れた結果を提供します。

高精度

レーザースキャナーは、非常に正確な測定値をキャプチャすることに優れており、数百万のデータポイントを秒で収集します。この機能により、物理的なオブジェクト、構造、環境の非常に詳細かつ正確なデジタル表現が保証されます。

建設などの業界は、この精度に依存して詳細なサイトマップを作成しますが、メーカーは品質管理のためにそれを使用して、コンポーネントが正確な仕様を満たすことを保証します。

迅速なデータキャプチャ

レーザースキャンの比類のない速度により、データ収集に必要な時間が大幅に短縮されます。単一のスキャンは、従来の測量方法と比較して、時間の一部でサイトまたはオブジェクトのジオメトリ全体をキャプチャできます。

この機能は、ダウンタイムを最小限に抑え、プロジェクトの混乱を減らし、チームがデータ収集ではなく分析と決定に集中できるようになります。

インフラストラクチャ開発や都市計画などの大規模なスケールプロジェクトの場合、迅速なデータキャプチャにより、タイムリーな進捗と効率的なリソース割り当てが保証されます。

非接触技術

レーザースキャンは非侵略的な手法であり、繊細、危険、またはハード- -アクセスオブジェクトと環境を含むアプリケーションに最適です。

この機能は、物理的な接触が損傷を引き起こす可能性のある歴史的なランドマークや脆弱なアーティファクトを保存する上で特に価値があります。

非接触スキャンは、材料の表面のテクスチャや条件に関係なく、一貫したデータ品質も保証します。

包括的なドキュメント

3Dレーザースキャンの傑出した利点の1つは、詳細で包括的なデジタルレコードを作成する機能です。

これらのレコードは、多くの場合、ポイントクラウドの形で、オブジェクト、建物、または景観全体の視覚化、分析、アーカイブを正確に可能にします。

結果のデジタルモデルは、設計検証、-構築されたドキュメント、仮想シミュレーションなど、さまざまな目的に使用できます。

安全性が向上しました

安全は、建設やユーティリティなどの業界で重要な懸念事項です。リモートデータ収集を可能にすることにより、3Dレーザースキャンは、潜在的に危険な領域にアクセスする必要があることを減らします。

スキャナーを展開して、不安定な構造、忙しい道路、アクティブな産業用地などのリスクの高い場所でデータをキャプチャできます。

これにより、リスクを最小限に抑えるだけでなく、安全規制の順守が改善され、プロジェクト全体の効率が向上します。

コスト効率

レーザースキャンによって提供される高精度と迅速なデータキャプチャの組み合わせは、大幅なコスト削減につながります。

正確な測定では、エラーと費用のかかるリワークの可能性が低下し、データ収集の速度がプロジェクトのタイムラインを短くします。

さらに、収集されたデータの汎用性により、複数の用途のために再利用できるようになり、投資収益率が最大化されます。

レーザースキャナーが3D測定を可能にする方法

レーザースキャナーは、ターゲットオブジェクトに向かってレーザービームを放出し、反射光を測定して距離を決定することにより機能します。 2つの主要な方法は次のとおりです。

●時間- -フライト：レーザーパルスがオブジェクトとバックに移動するまでの時間を測定し、光の速度に基づいて距離を計算します。この方法は、長い範囲の測定に効果的ですが、他の方法と比較して精度が低い場合があります。

●三角測量：レーザービームをオブジェクトに投影し、センサーを使用して反射角を検出します。レーザーソース、反射点、およびセンサーの間に三角形を形成することにより、システムは表面ポイントの正確な位置を計算します。この方法は、短い範囲から中程度の範囲で非常に正確です。

ポイントクラウドとして知られる収集されたデータポイントは、特殊なソフトウェアを使用して処理され、詳細な3Dモデルが作成されます。これらのモデルは、分析、設計、検査、およびその他のさまざまなアプリケーションに使用できます。

3Dスキャンソリューションのアプリケーション

3Dスキャンテクノロジーは非常に適応性があり、多様な産業やアプリケーションでの使用を見つけます。

●航空宇宙：コンポーネントの設計とメンテナンスの精度を確保します。

●自動車と輸送：プロトタイピング、設計、および品質保証の合理化。

●消費財：製品のカスタマイズと開発のサポート。

●製造：ワークフローの強化と検査プロセスの改善。

●重工業：摩耗分析と機械の最適化を実施します。

●ヘルスケア：カスタマイズされた医療機器と手術モデルの作成。

●石油とガス：パイプラインとインフラストラクチャの検査と維持。

●発電：重要なシステムの監視と維持。

●教育：高度な工学と計測技術を教える。

The possibilities with 3Dスキャン広大です。これらのテクノロジーは、製品開発を加速し、製造プロセスを改善し、品質保証を改善し、リバースエンジニアリングをサポートし、文化的および歴史的アーティファクトを保存し、将来の専門家を技術分野で教育します。それらの適応性と精度により、それらは多くの産業にわたって貴重な資産になります。