非接触式の三次元測定機のメリット

非接触式の三次元測定機は、従来の測定方法では難しかった形状や素材に対して高精度な測定を実現しています。

本記事では、非接触式の三次元測定機の原理、メリット、デメリットについて詳しく解説し、導入の際の参考となるポイントを紹介します。

三次元測定機とは

三次元測定機は、XYZ軸に基づいて物体の三次元座標を取得し、寸法や形状、位置関係を高精度に測定する機器です。

製品の品質管理や検査に欠かせないツールとして、製造業や工業分野で広く使用されています。三次元測定機には「接触式」と「非接触式」があり、測定方法の違いによりそれぞれに利点があります。

非接触式と接触式との違い

三次元測定機には、ワークにプローブを当てて座標を取得する接触式と、レーザーやカメラで離れた位置から形状を読み取る非接触式があります。いずれの方式も三次元座標を精度よく測定できますが、一般には接触式の方が寸法精度を出しやすく、非接触式は機種や測定条件によって精度が変動しやすいなど、測定方法や得意とする対象、向いている測定シーンが異なります。

測定方法と得意分野の違い

接触式は、スタイラスと呼ばれるプローブを測定対象に軽く触れさせ、その接点の座標を一点ずつ取得していく方式です。金属部品の穴径や位置精度の確認など、硬いワークの寸法を厳密に管理したい場面に適しています。一方、非接触式はレーザーや光学センサーで表面の反射光を捉え、得られた情報から三次元形状を計算します。柔らかい素材や微細構造を持つワーク、装飾品のように傷をつけたくない対象でも、形状を損なわずに測定できる点が特徴です。

測定シーンの違い

接触式は、図面寸法に対して許容差内に収まっているかを確認する「寸法検査」に向いています。検査項目を絞り込み、重要な寸法を安定して評価したいときに有効です。非接触式は、一度に広範囲のデータを取得できるため、試作段階での形状確認や、自由曲面を持つ製品の全体形状を把握したいケースに適しています。複雑な曲面や自由形状を短時間で評価し、形状のばらつきを可視化したいときには非接触式が選ばれることが多くなります。

選定時の考え方

どちらの方式が適しているかは、測定したいワークの材質や形状、求められる精度、測定にかけられる時間によって変わります。繰り返し生産される部品の寸法を安定して管理したい場合は接触式、試作品や形状評価を中心に行いたい場合は非接触式が候補になります。また、現場によっては、重要寸法は接触式で確認しつつ、非接触式で外観や形状全体をチェックするように、両方式を併用する運用も行われています。

非接触式の三次元測定機とは？原理も紹介

非接触式の三次元測定機は、光学センサーやレーザーを使って物体の表面から反射する光を捉え、そのデータをもとに三次元座標を計測する装置です。

物体に直接触れることがないため、柔らかい素材や細かい構造を持つ対象物でも損傷を与えることなく正確に測定できます。

主な測定原理には、レーザーや光学カメラを用いた方式があり、表面の形状や寸法を高精度で捉えることが可能です。従来の接触式では難しかった複雑な曲面や自由形状の測定も容易になりました。

非接触式の三次元測定機のメリット

非接触式の三次元測定機には、次のようなメリットがあります。

測定対象に傷をつけない

非接触式は、物理的に接触することがないため、測定対象に傷をつける心配がありません。精密な製品や貴重な試作品の測定において有利です。

測定範囲が広く、複雑な形状にも対応可能

非接触方式は複雑な曲面や自由形状を持つ対象物に対しても測定が可能です。接触式では測定が難しい部分でも、非接触式なら広範囲で正確な測定を実現します。

高い測定精度

非接触式の三次元測定機は、ナノメートルレベルの精度で測定が可能であり、高精度が求められる製造業の品質管理において安定した結果が得られます。

プローブの摩耗がないため、長期的に安定した測定が可能

接触式測定機ではプローブの摩耗による測定精度の低下が避けられませんが、非接触式ではその問題が解消されます。精度が長期間安定して維持されます。

高速な測定

測定速度が速く、一度に広範囲のデータを取得できるため、効率的に作業を進められます。

非接触式の三次元測定機のデメリット

一方で、非接触式測定機にはいくつかの課題も存在します。

コストが高い

非接触式の三次元測定機は、一般的に高価な機器であり、導入には初期投資が必要です。また、メンテナンス費用も高額になる場合があります。

測定対象による制約

非接触式は、表面が鏡面や黒色の対象物には対応しづらい課題があります。これらの場合、表面に特殊な処理を施す必要です。

専門知識が必要

非接触式の三次元測定機を効果的に運用するには、専門的な知識とスキルが求められます。データ解析には経験が必要です。

まとめ

• プローブの摩耗や対象物への損傷がなく、精密な測定を実現
• 接触式では困難な複雑形状や自由曲面でも、非接触方式なら対応可能
• 価格が高く、運用には専門知識が必要

非接触式の三次元測定機は、その高精度と非破壊性によって、製造業における品質管理や製品開発に貢献します。

導入コストや操作の専門性に課題はありますが、製品の品質向上や効率化を実現できるツールです。

適切な機種選定と技術者の育成により、そのポテンシャルを最大限に引き出すことができるでしょう。

【測定対象別】

三次元測定機・レーザー
トラッカー3選

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