3Dスキャナーの原理とは？方式ごとの特徴と選び方

3Dスキャナーは、物体の表面や内部構造を短時間で高精度に取得できる技術であり、設計・解析・製造工程を大きく進化させるキーソリューションです。

本記事では、「3Dスキャナーの原理」をテーマに、代表的なスキャン方式の仕組みや精度の違い、導入時の選定ポイントを専門的かつ分かりやすくまとめました。

1. 3Dスキャナーの基本原理とワークフロー

3Dスキャナーは、主に以下の2つのステップでデータを取得します。

• 形状計測： 光・レーザ・X線などを利用して点群データを取得
• データ処理： ノイズ除去 → ポリゴン生成 → 必要に応じてリバースモデリング

2. スキャン方式の種類と特徴

2-1. 接触式 (プローブ/CMM)

機械的な探針で直接測定。
精度 ±2–5 µm、複雑形状に弱い。

2-2. 非接触式

光やレーザーを使って、対象物に触れることなく形状を読み取る方式です。下表に代表的な種類をまとめました。

※レンジと精度は代表値であり、機種やキャリブレーション条件により変動します。

3. 原理による精度・速度比較

• 高精度：接触式 ≈ レーザ三角測量 > 構造光
• 広範囲：ToF > 位相差 > 構造光・三角測量
• 内部解析：X線CTのみ対応

4. 3Dデータ取得手順（実践ガイド）

以下の手順で、効率よく3Dスキャンを行うことができます。

1. 対象物の固定：揺れやズレを防ぐため安定して設置（小物には回転テーブルが有効）
2. 機器設定・キャリブレーション：専用ソフトでスキャナーを初期調整
3. スキャン実行：距離や露光を調整して点群取得
4. 後処理：不要なデータを除去 → メッシュ化 → 必要に応じてCAD変換

ハンディ型高精度スキャナー SIMSCAN などはワンクリック自動露光機能を搭載し、初心者でも数分でスキャンが可能です。

5. 主な用途・活用事例

5-1. 建築・文化財保存

点群 → BIM モデル化により維持管理コストを 30 % 削減。

5-2. 製造業・リバースエンジニアリング

試作部品をスキャンし Geomagic Design X で 3D CAD 化。

5-3. 医療・人体計測

体表面の歪み評価やオーダーメイド義肢作成。

6. まとめ

3Dスキャナーの選定は、対象サイズ・許容誤差・環境・コストの4要素で決定します。

APPLE TREEでは、お客様の用途に合わせたスキャナー選定から導入支援、操作トレーニングまでトータルにサポートしております。お気軽にご相談ください。