レーザートラッカーとは？三次元測定機との違い

レーザートラッカーは、広い範囲の測定を可能にする機器です。大型の対象物や野外での計測において効果を発揮します。本記事では、レーザートラッカーの基本的な仕組みと、他の三次元測定機との役割などの違いについて解説します。

レーザートラッカーとは

レーザートラッカーは、対象物の三次元座標を取得する光学式測定機です。レーザーを反射するリフレクタを用いて測定を行い、工業分野において広範囲な測定が可能です。

• 広い測定範囲
  10m以上の距離でも測定でき、航空機や大型機械など大きな対象物の計測に適しています。
• 持ち運び可能
  軽量かつ可搬性が高いため、現場での柔軟な計測が可能です。
• リフレクタによる測定
  リフレクタを対象物に接触させて座標を取得し、誤差0.1mm以下の測定が可能な装置もあります。
• 3DCADデータとの比較
  製品の3DCADデータと実物を比較し、差異を測定することができ、設計通りの製品が作られているか確認可能です。
• 障害物に対応
  測定中に遮光物があっても、ラッカー本体を移動させることで引き続き測定を行うことができます。

レーザートラッカーのコア技術は「距離」「水平角」「垂直角」の三要素をリアルタイムで取得し、極座標から直交座標へ高速変換する三角測量にあります。近年は干渉計（IFM）と絶対距離計（ADM）を同居させたハイブリッド計測が主流で、近距離のナノオーダー補正と長距離の絶対精度を両立しています。また、温湿度センサー内蔵モデルでは空気屈折率補正を自動で行い、屋外や大型工場内でもμmレベルの繰返し精度を確保できます。

レーザートラッカーと三次元測定機の違い

レーザートラッカーと一般的な三次元測定機の違いについて解説します。どちらも三次元座標を取得するための三次元測定機ですが、使用環境や測定方法に大きな違いがあります。

項目	三次元測定機	レーザートラッカー
測定範囲	固定機＋プローブで数m程度に制限	レーザー到達範囲内なら遠距離測定可能（50m以上も可）
測定方法	主に接触式プローブ（一部、非接触スキャンタイプあり）	リフレクタ・プローブ・スキャナによる非接触測定
携帯性・環境	持ち運び可だが、10m超や野外過酷環境には不向き	野外・過酷現場にも対応、設置場所を選ばず使用可
測定精度	ミクロンオーダーの高精度	三次元測定機に比べやや精度は劣る場合あり

測定範囲の違い

• 三次元測定機
  固定された機械にプローブを使用して測定するため、測定範囲が数mに制限されることが一般的です。
• レーザートラッカー
  レーザーが届く範囲であれば、遠く離れた場所でも測定可能です。50m以上の範囲での測定も可能です。

固定式CMMが得意とするのは「高剛性環境でのμm級精度」。一方、レーザートラッカーは「数十mスケールでの0.01～0.05mm級精度」を出張先でも実現できる点が最大の差別化要因です。航空機胴体や鉄骨構造物など、据え置きCMMでは物理的に載せられないワークをその場で測定できるため、据付検査・ライン検査の効率が劇的に向上します

測定方法の違い

• 三次元測定機
  基本的には接触式プローブを使用して対象物に接触し、座標を取得します。なかには非接触型のスキャンタイプもあります。
• レーザートラッカー
  測定精度としてはあまり高くありませんが、リフレクタやプローブ、スキャナを用いた非接触測定が主となります。

レーザートラッカーは「接触―非接触」を自由に切り替えられる拡張性が強みです。リフレクタ測定は最も再現性が高く、6DoFプローブは奥まった穴深さや隠れた溶接ビードなど接触しにくい箇所をピンポイントで捕捉します。さらにハンディスキャナや内蔵レーザーレーダーを追加すれば、点群データとして複雑曲面を一気に取得できるため、鋳造品の肉厚偏差解析や大型金型の摩耗診断にも応用可能です。

携帯性と測定環境の違い

• 三次元測定機
  持ち運び可能ですが、基本的には10ｍを超えるような大型の対象物や過酷な野外現場での使用には向いていません。
• レーザートラッカー
  過酷な現場環境に対応し、対象物に合わせて調整できるため、多様な環境で使用できます。

最新モデルは本体質量10kg前後、キャリーバッグに収納して空輸できるサイズです。内蔵バッテリーで約4時間連続測定が行え、IP54相当の防塵防滴仕様も登場しています。振動の多い造船ドックでは三脚に防振台を組み合わせ、日差しの強い屋外では太陽追尾フィルターとエアパージで熱歪を抑制するなど、アクセサリーを組み合わせることで「測定室並みの安定性」を現場レベルで再現できます。

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レーザートラッカーの仕組み

レーザーヘッドから発射されたビームは球状リフレクタ（SMR）で180°反射し、センサーに戻ります。この往復光路で距離を測定し、ヘッド側の回転角エンコーダで方向を決定します。距離 r、方位角 θ、仰角 φ の3値から

X ＝ r・cosφ・cosθ

Y ＝ r・cosφ・sinθ

Z ＝ r・sinφ

を演算し、1秒間に数千点の三次元座標が生成されます。干渉計は0.5ppm以下の線膨張補正が可能で、温度ドリフトはセンサー内部で自動補正されます。近年は二波長干渉計によるダイナミックリファレンス方式が普及し、移動中のターゲット追従精度が格段に向上しました。

レーザートラッカーのメリット

広範囲 × 高精度

最大160mの測定直径で±15µm + 6µm/m といった公称精度を達成し、航空宇宙・エネルギープラントのアライメント作業を短時間で完了させます。

ポータビリティ

10kg前後の本体と三脚があれば設置は3分。クレーン搬送や大型ジグ固定が不要で、停電時でもバッテリーで継続測定が可能です。

多彩な計測モード

リフレクタ・6DoFプローブ・ハンディスキャナ・ダイレクトスキャンをワンタッチで切替え、1台で接触／非接触／点群の全ニーズをカバーします。

生産性向上

ダイレクトフィードバックでCADモデルとの偏差を即時可視化し、治具合わせの試行回数を大幅削減。FARO社の実測データでは試作治具調整時間を75%短縮した例があります。

自動化との親和性

ロボットアームに搭載すれば自動スキャンラインが構築でき、24時間無人検査も可能。ロボットキャリブレーション用途では ±0.05mm 以内のTCP補正を達成します。

レーザートラッカーの測定の種類

リフレクタ測定：最も基本的で高精度。SMRの再現性が±2µm級のため、公称精度を最大限活かせます。

プローブ測定：ワイヤレス6DoFプローブで手が届きにくい箇所や裏面の点を取得。スタイラス径2mmで深穴にもアクセス。

ハンディスキャナ測定：ブルーレーザーやラインプロファイル投影で1秒あたり数十万点の点群を取得。自由曲面解析に適しています。

非接触ダイレクト測定：リフレクタ無装着部位をIFMで直接スキャン。コーティング剤併用でアルマイトや黒色樹脂も測定可能です。

レーザートラッカーの価格相場

レーザートラッカーの価格相場と構成内容

レーザートラッカーの新規導入にかかる費用は、搭載機能や用途に応じて大きく異なります。以下に、代表的な構成ごとの価格帯とその内容をまとめました。

ベースモデル（約100,000 USD／約1,400万円）

最もシンプルな構成で、レーザーヘッド本体とリフレクタ1～2個、基本的な測定ソフトが含まれます。大型構造物の位置決めや据付計測といった「点検測定」が主な用途で、追加機能は最低限です。特にCAD比較や複雑形状の解析は行わないが、とにかく高精度な三次元測定が欲しい、という現場に適しています。

中位モデル（約130,000 USD／約1,820万円）

プローブ（6DoF T-Probe等）や高機能ソフトウェアが含まれる構成です。これにより、奥まった箇所の接触測定や、形状・寸法測定、幾何公差（GD&T）評価にも対応可能になります。たとえば航空機のリベット穴検査や金型の接触測定など、検査工程に一歩踏み込んだ使い方を想定している場合には、この価格帯がスタンダードとなります。

フル装備モデル（約160,000 USD／約2,200万円）

6DoFプローブに加えて、ハンディスキャナや非接触のダイレクトスキャンユニット、点群処理ソフト、CAD差異解析モジュール、ロボットとの連携機能などが揃った“全部入り”の構成です。構造物の全面スキャンから、CADとの高精度な差分解析、自動化ラインへの組込みまでを1台で担えます。生産ラインの精度保証やアセンブリ検査に活用される、大規模現場向けのプロフェッショナルモデルです。

導入コストの考え方

価格だけを見ると高額に感じられるかもしれませんが、従来のCMMでは不可能だった大型ワークの現場測定や、検査の自動化による作業時間削減効果を踏まえると、投資対効果（ROI）は高いと評価されています。導入前には、保守費・校正費（年間で本体価格の10%前後）や設置・教育費なども含めて、全体のランニングコストを見積もっておくことが重要です。

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当サイトでは、大型検査におすすめ三次元測定機・レーザートラッカーを3製品紹介。いずれも卓上では測定の難しい中・大型ワークに対応している製品と、メーカー企業についての情報を記載しています。

大型ワークの検査は、測定の作業効率や取り回しの良さ、環境耐性など、測定対象や環境に合わせて重視する性能・特性を考えることが重要です。ぜひ、使用状況を鑑みながら、装置選定の参考にしてみてください。

レーザートラッカーの代表的なメーカーと製品

ミツトヨ SpaceTrac AP/A シリーズ

SpaceTrac AP/A シリーズは、大型構造物の三次元測定に特化したワイヤレスタイプの三次元測定機です。

• 高精度の測定
  標準で±12.7μm、高精度タイプでは±2.5μm以下の測定が可能です。
• ワイヤレス操作
  本体内蔵バッテリーとWiFiを搭載し、ケーブルレスで効率的に運用できます。
• 広範囲の測定レンジ
  640°の水平方向と138°の垂直方向をカバーし、大型構造物にも対応可能です。

製品概要

測定範囲（垂直方向）	-59～+79度
測定範囲（水平方向）	640度（±320）
測定範囲（測定直径）	SpaceTrac AP（50M）：100m SpaceTrac AP（80M）：160m SpaceTrac A（50M）：100m
三次元測定精度（MPE）	±10μm+5μm/m
角度精度（MPE）	3.5μm/m
距離精度ADM（MPE）	±15μmまたは0.7μm/m（どちらか多いほう）
測長ユニット	ADM
Spacetracタイプ	ワイヤレスタイプ
本体質量	9.8kg
その他	Vプロープ装着可
価格	要問い合わせ

ミツトヨの三次元測定機
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キーエンス WMシリーズ

キーエンス WMシリーズは、広範囲の対象物を1人で簡単に測定できるポータブルな三次元測定機です。

• 簡単な操作
  手持ちプローブを用いて、誰でも正確に測定が可能です。寸法、幾何公差、形状まで一台で対応できます。
• ポータビリティ
  現場での使用を想定した設計で、移動が簡単ですぐに測定が始められます。
• 多用途性
  接触プローブとレーザースキャンプローブにより、さまざまな形状や寸法の対象物に対応します。

詳しいスペックが知りたい方は、公式HPで無料のカタログをダウンロードできます。

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FARO Vantageレーザートラッカー

Vantageレーザートラッカーは、FAROが提供する測定器で、大規模な産業用途に適した機器です。

• 高精度測定：長距離でもある程度の三次元測定を実現し、複雑な部品や構造物に対応します。
• 携帯性：軽量でコンパクトな設計により、現場への持ち運びが容易です。
• 非接触測定：レーザー技術を活用し、触れずに対象物を測定するため、幅広い用途に対応します。

製品概要

測定範囲	VantageS6 Maxレーザートラッカー：最大80m VantageE6 Maxレーザートラッカー：最大35m VantageS レーザートラッカー：最大80m VantageE レーザートラッカー：最大35m
測定精度	要問い合わせ
価格	要問い合わせ

FAROの三次元測定機
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Nikon APDISシリーズ

APDISシリーズは、ニコンが提供するレーザーレーダーで、非接触での自動化された精密計測に強みを持ちます。

• 高速かつ正確な測定
  長時間の立ち上げが不要で、自動計測が可能。
• 自由度の高いレイアウト
  移動が容易で、必要な場所で計測ができる。
• 非接触で前処理不要
  プローブやターゲットの設置が不要なため、効率的に作業が進められます。

製品概要

測定範囲	0.5m～50m
精度 （MPE※）	20µm + 5µm/mまたは13.6µm/m
価格	要問い合わせ
計測速度	500点/秒～1000点/秒
振動計測	最大2000Hz：分解能1µm/m
環境対策	IP54

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Hexagon Absolute Tracker AT960

AT960は、ポータビリティと精度を兼ね備えたレーザートラッカーで、多様な産業用途に対応しています。

• 6自由度測定機能
  T-ProbeやT-Scanなどのアクセサリで、従来の三次元測定機では難しい部位も正確に測定できます。
• パワーロック機能
  動いているターゲットを自動で追尾し、再ロックオンの手間を省くことで、作業効率が向上します。
• 環境センサー内蔵
  気温や湿度を常にモニターし、測定の精度を維持します。

製品概要

測定範囲	最大直径160m
測定精度	±15μm + 6μm/m
寸法	258 x 477 mm
重量	14.2 kg
スキャンスピード	1,000ポイント/秒
スキャン密度	最小点間ピッチ 0.075mm
価格	要問い合わせ

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レーザートラッカーの販売会社と製品

TACC

レーザートラッカーシステム SpaceTrac-AI