3D計測|カメラ式計測 or X線CT計測|3計測とリバースエンジニアリング

三次元計測・3次元計測・3D計測

三次元計測の内容

モノづくりの三次元計測

  • 3次元計測は、実在する立体的なモノをデータ化するために利用
  • 既存製品の形状を計測、三次元計測ポイントから3次元CAD作成
  • 既存金型の形状を3次元計測、採取した点群から金型用CAD作成
  • 工業モデルの三次元計測、3D形状情報からCAD製品モデルを作成
  • 三次元計測より、アナログ技術とデジタル技術融合し3D・CAD作成
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三次元計測のプロセス

  • 計測機械を用いて物の量や数値・座標値をはかる3次元計測
  • 技術者領分、目的、方法、手段、製作、製造、製品などの評価等
  • モノづくりにおける三次元計測技術、製造業で必要とされている要素
  • 3次元計測情報をフィードバック、開発・設計・製造の情報を共有活用
  • 3次元計測をフィードバック、各工程が情報を共有利用・三次元計測

非接触式(カメラ)三次元計測システム

非接触光学式の説明・三次元計測

  • 非接触光学カメラ式、高解像度の2台のCCDカメラで形状を採集
  • CCDカメラと中間にあるプロジェクションユニット構成・三次元計測
  • マルチストラプパターンから異なるパターンの縞模様を投影3次元計測
  • 投影された異なる光のフリンジパターンを2台CCDのカメラとらえる
  • 精度20μ~50μ位相光学式三角測量 対象物を三次元計測する。
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非接触式計測を利用した三次元計測

  • 柔らかい素材クレイ(粘土)等で作られたデザインモデルの三次元計測
  • 自動車部品、電気機器、電子機器、機械部品等ハウジング三次元計測
  • 産業機械、工作機械、建機、鋳造品、鍛造品、バルブ等三次元計測
  • 工業用品、日常用品、家庭用品、プラモデル等樹脂製品三次元計測
  • 単純形状から複雑形状、小さい物から大きな物迄幅広く利用三次元計測
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X線CT三次元計測システム

X線CTの三次元計測

  • コンピュータ断層撮影(Computed Tomography)略称CT3次元計測
  • X線を対象物を走査し対象物の内部構成コンピュータ処理3次元計測
  • 対象物にX線を全方位から受け、照射されたX線は検査対象三次元計測
  • 対象物に一部吸収した減衰後、線源反対側のX線検出装置三次元計測
  • 各方向でどの程度X線が吸収されたか3D計測、コンピュータ形構築
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X線CTスキャンを利用した三次元計測

  • 対象物を分解、切断等、物を壊さず内部の形状を採集・3次元計測
  • 内部欠陥、内部観察、内部断面、内部のデータ化が可能・3次元計測
  • 内部分析、構造性能調べ新製品取り込む・三次元計測とスキャン
  • アルミダイキャスト、ゴム、樹脂、セラミックス等素材対応・3次元計測
  • 外側からは見ることができない内部構造、形状情報を採取・3元計測

接触式三次元計測システム

接触式計測の説明・三次元計測

  • プローグの連続移動で接触しながら計測、反射形三次元計測
  • 連続した三次元ポイントの点群採集、アナログスキャン三次元計測
  • 自由曲線を多用した任意形状の数値化、三次元計測から曲面生成
  • 精度20μ~50μ(連続接触式)校正用測定子校正用球精度確認
  • 3Dデジタイジングニングシステム、ミツトヨ・レニショー三次元計測機
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接触式計測を利用した三次元計測

  • アナログの木型、倣い型をデジタルCADに変える三次元計測
  • 高低さの少ない、凸凹形状や微妙な形状の状態を採集3次元計測
  • 接触式計測により2Dの外周プロフアイルラインを三次元計測
  • 対象物状態により、三次元計測から直接加工ツールパス作成可能
  • 対象物状態により、三次元計測から電極マスター作成用パス可能
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ナーバス面<自由曲面のCADモデリング>三次元データから作成

CAD面データ・三次元計測

  • 3次元面において表面のみ定義された3次元構造の3D構成の面
  • 計算量も比較的少ない。工作機械用NC加工パス作成利用可能
  • 物体を面の集合によって定義している、隠面消去や隠線消去可能
  • サーフェスモデルで表される面は、裏表持たず厚みがない面構成
  • ソリッドモデル に比べ自由度が高いため複雑な形状の表現が可能
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ナーバスのモデリング・三次元計測

  • 工業デザイン向けのような3次元CGに近い表現。面作成等に多く使用
  • 三次元計測から自動車のボディ等の複雑自由曲面のサーフェイス作成
  • 機構部品の多い電子部品や機械部品等の三次元計測の利用
  • 三次元計測から3Dモデルでは滑らかな立体を表現のナーブス面で作成 
  • 三次元計測を基に面作成、トリム、面延長等のモデリング機能

サーフエスモデリングの利点は繊細な細かい部分のモデリングがし易いことです。幾つかのナーバス曲線を描きながら、それらのネットワークで自由曲面を形成します。3D計測からのリバースエンジニアリング

3D-CADデータ<リバースCADモデル作成>

ソリッドデータ・三次元計測

  • ソリッドと呼ばれる中身の入った物体により表現される3Dモデル
  • 陰線消去表示、シェーディング表示、体積重さなどを求める事可能
  • 形の幾何情報の頂点座標値、稜線形状、面の形状情報持っている
  • 頂点、稜線、面接続関係といった位相情報を持っています。
  • 和・差・積・集合演算を行う事や、形どうしの干渉の判定が行なえる。
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ソリッドのモデリング・三次元計測

  • 製品形状をソリッドにし重量重心計算、解析等に利用可能・三次元計測
  • ブーリアン演算等で実際の材料を加工するような感覚でモデリング
  • 切ったり貼ったりの大きな変形操作も容易でデータも安定している
  • 物体の閉める空間領域表現、曲面張り合わせて閉じた領域を表現
  • 三次元計測データからソリッド、サーフェス作成・共通フォーマット出力

ソリッド・モデルの表現方法は2通りあります。<基本立体>立方体や円筒といった基本的な立体を組み合わせることにより1つの複雑な立体を構成。<集合演算>立体を境界面の集合として表す方法。3次元計測

三次元計測とリバースエンジニアリング

リバースモデルのニーズ・三次元計測

手で修正した試作モデル、金型形状を三次元計測CAD化して3次元で活用。手づくりデザインモデルやモックアップモデルから3次元を作成。既製品の解析用に利用できる情報を3D計測から形状採集。

3次元CADと金型、3次元と製品等の製品形状を検証、既存対象物から3Dデジタルファイルの生成、3Dモデルの適合性評価、有限要素解析、パーツ、アセンブリー、治具工具の設計などモノづくりにおけるニーズに三次元計測とリバースエンジニアリング技術が活用されています。

プロダクトデザイン・三次元計測

製品を設計する場合に多く用いられるデザインモデルは。実際にクレイモデルで作るケースがあります。プロダクトデザインに関しては質感を描きながらアイディアスケッチを完成されています。モデルを3次元計測。

クレイモデルを三次元計測でX、Y、Zの座標値の点群を生成し、リバースエンジニアリングのソフトウェアで面を定義することにより、アナログ的にで製作されたモデルを三次元計測により読み込むことができ、コンピュータで操作することができます。3D計測形状から作成。

製品解析データー・三次元計測

製品のサイズや形状より、通気抵抗・圧力損失に違いがあり、熱による部品に与える影響の解析で予測します。解析により冷却装置の配置、製品の熱耐久性、安全性等が検査されます。三次元計測からの解析。

自動車、家電製品、工作機械等の、何らかの外力や動力等からの加振力が加わる振動現象の解析。幾何公差によってバラツキのある部品同士を組み立てた際の、バラツキを計算解析等に利用するためには、部品の現物を解析ソフトウェアーに取込む必要があります。製品を3D計測して採取した3D座標値から、解析に利用できる三次元計測情報。

古い型のデーター・三次元計測

図面が残っていない古い金型を作り直しに、リバースエンジニアリングから新規製作ができます。3D計測した座標値の集まり点群からポリゴン面を作成します。ポリゴン面のフォーマット形式はSTLです。

ポリゴン面のデータでは3D-CADでの作業はできません、変更・修正等三次元計測座標を リアルタイムに確認しながらモデリング。オペレータのノウハウが必要な作業になります。モデリングしたCADのフォーマット形式はIGES X_B X_T STEP等の各種形式で出力できます。

モノづくり・三次元計測

生活に役立つことで人々に豊かさをもたらすモノづくり。職人などの手による高度な製造技術で作られます。 産業界では今後就労人口が大きく減少するという深刻問題になりつつあります。モノづくりの立国日本においては、技術の伝承に支障をきたすこと 懸念されています。国の根幹として安全・安心な製品を世に送り出し続けなければなりません。3D計測の活用。

金型メーカーで、金型の製造で細かい部分は人手で仕上げています。技として個人に帰属する技能を、データ化して 分析し、次の若手に伝えて行く必要があります。職人の技を3次元計測でデジタル化し、データベースに蓄積することができます。三次元計測とリバースエンジニアリング技術

航空産業・三次元計測

航空宇宙産業は、先端技術と高度な素材・部品を集結し、システムとして統合する産業であります。 空力設計技術、騒音解析技術、複合材技術、最新鋭エンジンなど高度な技術が必要とされています。 高性能な特殊繊維・繊維メーカーや椅子メーカーが参画しています。三次元計測の活用。

複雑で厳重な製造過程や多数な規制なども相まって、航空宇宙産業は、部品作りから組立まで手作りで行われている部分が多い産業でもあります。航空業界は低コストで多くの機体を製造する方向に向かうとおもわれます。空気抵抗を少なくするために翼など流線形が主体になります。流線形は自由形状から成り立っています。自由形状採取三次元計測

 

 

 

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