ハンドヘルド3Dスキャナの選び方
はじめに
3Dスキャナは、物理的な対象物をCAD/CAMやその他の設計ソフトウェア、3Dプリント、デジタル製造技術と互換性のある3Dデジタルモデルに変換するために不可欠なツールとなっています。今日において、医療、検査、リバースエンジニアリング、教育、文化遺産保護など、多くの産業で広く使用されています。「3Dスキャナ」で検索すると、何百万もの検索結果が表示されることに驚かされます。
ニーズに応じた3Dスキャナはどのように選べばよいのでしょうか？ 最も安いものがベストなのでしょうか？ 最も高いものが正しいのでしょうか？ 製品仕様を慎重に評価し、異なる機種を徹底的に比較することをお勧めします。本記事では、ニーズを完全に満たす機種を選択するのに役立ついくつかの重要な項目である、精度、解像度、スキャン速度、スキャンサイズ、光源など関連する項目を網羅しています。 本記事がニーズに合った3Dスキャナを見つける旅の頼もしいお供になることを願っています。
1-1 レーザースキャナか、構造光スキャナか
レーザースキャナか、構造光スキャナか、どちらがより優れているとは言えません。それぞれに長所と短所があります。
レーザースキャナは、レーザーポイント、ビーム、マルチビームを対象物に投影し、センサーでレーザーの反射を捉えることで機能します。一方、構造光スキャナは、スキャン対象物に光パターンを投影します。光パターンは、1台または複数のカメラで同時に追跡され、カラーカメラではカラーキャプチャも可能です。光のパターンは、さまざまな技術に基づく光変調器を使用して生成されます。
3dnatives.com/en/laser-3d-scanner-vs-structured-light-3d-scannerを参考に翻訳作成
レーザースキャナの主な利点は、環境光の影響を受けにくく、光沢のある表面や暗い表面のスキャンに適していることです。また、レーザースキャナのほとんどはハンディタイプです。しかし、非常に光沢のある表面や透明な表面に対しては、レーザースキャナを使用することが困難となります。
レーザーではなく光パターンを投影する構造光3Dスキャナは、数秒で大きなサイズをスキャンすることができ、高い精度と高解像度を保証します。また、光源は人間の視力に害を与えないため、構造光スキャニング技術は人体スキャンにも使用できます。構造光スキャナは、三脚に取り付けて静止状態でスキャンすることもでき、ハンドヘルドで対象物の周りを回ってスキャンすることもできます。しかし、環境光の条件や反射部分に敏感であることが特長です。
1-2 解像度
解像度とはスキャナが捉える点の距離がどれくらいであるかによって定義されています。3Dモデル内の2点間の距離は、スキャンにとって最も重要な要素の1つです。解像度が高い場合、点間の距離は非常に小さくなり、細部まで捉えることができます。解像度が低い場合、点間距離は大きくなるため、大きなオブジェクトをより速くスキャンすることができます。
SHINING 3Dのハンドヘルドスキャナを使えば、対象物の大きさに応じて解像度を変えることができます。
1-3 精度
精度は、3Dモデルと実物の信憑性に関する情報のことを意味します。スキャナ精度を知ることは、品質検査、リバースエンジニアリング設計、医療、その他厳密な精度が要求される用途に適しているかどうかを判断する上で非常に重要です。通常、スキャナ精度が高ければ高いほど、より多くの用途に使用でき、もちろんコストも高くなります。ですから、精度を検討する際には、何をスキャンしたいのか、高精度が絶対に必要なのかを考える必要があります。それ、本当に高い精度が必要ですか？
スキャナの仕様で使用される精度は、通常1回のスキャン精度を指します。体積精度は3Dデータの精度と対象物の大きさの関係を意味し、EinScan Proシリーズでは精度は0.3mm/mになります。これは、マーカーアライメント下で測定することで得られます。レーザーモードでのEinScan HXの体積精度は0.06mm/mです。
1-4 スキャン速度
スキャン速度とは、1つの対象物をスキャンするのにかかる時間を定義しています。人は長時間じっとしていられないので、人体をスキャンする場合には特に重要です。また、車や建物などの大きな物体をスキャンする場合には作業効率の向上にも関係してきます。
スキャン速度は、1秒間に収集されるポイント数、1秒間に収集されるフレーム数、1回のスキャンにかかる秒数で表すことができます。1秒間に収集されるポイント数やフレーム数が多ければ多いほど、スキャン速度は速いということになります。
プロジェクトに必要な解像度、精度、スキャン速度を考慮し、適切な決断を下しましょう。
2 EinScanの機種仕様
| EinScan | EinScan Pro HD | EinScan H | EinScan HX |
|---|---|---|---|
| 精度 | ★★★★★ 0.045mmまで (ハンドヘルド) 0.04mmまで (固定) | ★★★★ 0.05mmまで | ★★★★★ 0.04mmまで |
| 多用途性 | ★★★★★ | ★★★ | ★★★★ |
| 解像度 | ★★★★★ 0.2-3mm (ハンドヘルド) 0.24mm (固定) | ★★★☆ 0.25-3mm | ★★★★★ 0.05-3mm |
| スキャン速度 | ★★★★★ 10 FPS 300,000 ポイント／秒 (ハンドヘルド hd scan) 30 FPS 1,500,000 ポイント／秒 (ハンドヘルド rapid scan) | ★★★★★ 20 FPS 1,200,000 ポイント／秒 (ホワイトライトモード) 20 FPS 1,060,000 ポイント／秒 (IRモード) | ★★★★★ 20 FPS 1,200,000 points/s (rapid scan) 55 FPS 480,000 points/s (laser scan) |
| 暗部／光沢表面 | ★★★★ | ★★★★ | ★★★★★ |
| 安定的な スキャンサイズ | 3 - 300cm | 30 - 300cm | 30 - 300cm |
| 固定スキャン | インドストリアルパック（オプション）適用で可能 | 不可 | 不可 |
| カラーテクスチャ | カラーパック（オプション）適用で可能 | 可 | 可（Rapid scan） 不可（Laser scan） |
| 光源 | LED | LED、赤外線 | LED、レーザー |
| オプション | インダストリアルパック カラーパック | なし | なし |
3-1 精度比較
一般的に、上記のすべてのEinScanシリーズスキャナにはあまり違いはありません。EinScan Pro HDの精度は、ハンドヘルドHDモードでは0.045mmですが、EinScan Hのボディモードと標準モードでは0.05mm、EinScan HXのレーザーモードでは0.04mmです。したがって、EinScanシリーズの中から適切な装置を選択する上で、精度はそれほど重要なパラメータではないかもしれません。高精度が最優先事項であれば、EinScan HXはすべてのEinScanスキャナーの中で最良の選択です。
結論を出す前に、EinScan Pro HDのハンドヘルドHDモード、EinScan HとEinScan HXの標準モードでスキャンしたデータの画像をご覧ください。
EinScan Pro HDでのHDスキャンモード
（解像度0.2mm）
拡大
EinScan Hでの標準スキャン
（解像度0.25mm）
拡大
EinScan HXでのレーザースキャン
（解像度0.2mm）
拡大
実物
データ品質の比較から判断すると、EinScan Pro HDは、ハンドヘルドHDモードでの投影パターンが異なるため、細部スキャンにおいてより良い仕事をしていることが容易に分かります。
次の画像は、EinScan Pro HDが固定スキャンモードでスキャンしたデータの画像です。
EinScan Pro HDでの固定スキャンモード
（解像度0.24mm）
拡大
結論として、中型から大型の対象物をスキャンする際に高度な解像度が要求される場合は、EinScan Pro HDが理想的なお供となるでしょう。
3-2 スキャン速度比較
スキャナ速度を比較するには、2つの事実を考慮する必要があります。ハンドヘルドrapid modeでは、EinScanプロシリーズのすべてのスキャナーは1秒間に1,500,000ポイントをスキャンします。
EinScan H（標準スキャンとボディスキャン）とEinScan HX（rapid scan）のスキャン速度は同じで、1秒間に取り込むポイント数とスキャン範囲はProシリーズよりも高速です。しかし、EinScan Hの顔スキャンモードでは、最大スキャン範囲は780 x 900mmに達します。
| 機種 | EinScan Pro HD | EinScan H | EinScan HX |
|---|---|---|---|
| 光源 | LED | LED、赤外線 | LED、レーザー |
| シングルスキャン範囲 | 209x160mm - 310x240mm | 420x440mm（標準およびボディスキャン） 780x900mm（顔スキャン） | 420x440mm（rapid scan） |
| スキャン速度 | 3,000,000ポイント／秒 | 1,200,000ポイント／秒 | 1,200,000ポイント／秒 |
4 EinScan活用用途と推奨スキャナ
EinScan Pro HD
EinScan Pro HDは、ハンドヘルドスキャンによる高解像度と高精度スキャンにおいて、比類ないパフォーマンスを提供します。卓越した多用途性と強力な最適化が一体となり、究極の高能率とプロ級の3Dスキャン体験を実現します。
金属パーツ
複雑な彫刻／美術品
自動車インテリアデザイン
新構造のライトプロジェクションを採用することにより、従来固定スキャンモードで使用されていたストライプパターンスキャニングをハンドヘルドHDスキャンモードに活用しました。0.2mmの最小点距離設定と最適化されたアルゴリズムにより、ハンドヘルドスキャンでも固定スキャンと同等の高解像度と高精度を実現します。複雑な彫刻や美術品を細部までスキャンするのに適しています。
新しい照明投影ハードウェアとソフトウェアアルゴリズムにより、EinScan Pro HDは、暗い色や黒い色、金属表面の対象物をより広範囲にスキャンすることができ、素材の3Dスキャン能力を強化し、自動車の内装設計や金属部品のスキャンに適しています。
Einscan Pro HD
EinScan H
光を感じさせない高速スキャンで髪を含むより完全なデータをスキャンします。専用ボディモードとポートレートモードは、スキャンプロセスを容易にします。ポートレートモードは赤外線を採用し、スキャンプロセスにおける目の不快感を軽減し、同時に毛髪の取得を実現し、完全なポートレートデータを取得します。
身体をスキャンする場合、ボディモードの新しい非剛性アルゴリズムは、わずかな動きでのデータ取得を容易にします。
デジタルメディカル分析
義肢義足
カスタマイズデザイン
EinScan H2
EinScan HX
レーザー光を採用することで、EinScan HXは暗い色や黒い色の表面、金属表面も少ない制限でスキャンすることができます。スキャン範囲が広いため、大きな対象物を高速でスキャンすることができ、改造やカスタマイズのための自動車や、リバースエンジニアリングのための大きな金属部品などの用途に適しています。LEDライトパターンにより、事前に基準点を準備することなく高速スキャンが可能です。レーザースキャンは、優れた精度と高解像度を保証します。
2つの異なるタイプの光を1つのデバイスに融合させることで、さまざまな素材スキャンが容易になり、多くの産業分野への幅広い応用が可能になります。
自動車スキャンと修正
リバースエンジニアリング
