コラム

三次元マルチセンサー測定機のメリット(一般機種との比較)

三次元測定機とは

三次元測定機の概要

三次元測定機とは、測定物の縦、横、高さの三次元座標を取得する装置です。
三次元座標をもとに、寸法や部品同士の位置関係、輪郭、幾何形状、幾何公差など三次元形状を測定できます。

三次元測定機を用いる理由

三次元測定機は試作品や立体の測定に用いられています。
測定が困難な対象物の幾何公差や量産品の製造ばらつき検査などにも利用されています。三次元測定により、図面の要求通り製造できているかを確認しているのです。

三次元測定機の測定分野

測定分野は自動車部品や金型、プラスチック部品、各種機械部品などさまざまな分野があげられます。
具体的には、自動車部品のガスケットやスパークプラグ、プラスチックボトルやコネクタピン、アルミ押し出し部品など、測定物は多岐にわたります。

三次元測定機の測定方式

三次元測定機の測定方式は一般的に接触型と非接触型に分けられます。
接触型の例は「プローブ式」です。測定用専用プローブを用いて計測箇所に直接接触させて、座標や寸法を測定します。
非接触型の例は「レーザースキャン式」や「CCD式」です。3Dスキャナやレーザーを用いて対象物の3次元データを測定します。

三次元測定機の測定対象物のサイズ

三次元測定機の測定物のサイズは測定機によって異なります。
小さなものだと縦××高さの測定容積は250mm×160mm×160mm程度です。
大きいものだと1,600mm×2,500mm×160mm程度まで測定できます。

 

一般的な三次元測定機を使うメリット  

1. 測定精度・信頼性の向上

三次元測定機は高い測定精度信頼性を実現します。
高精度の機種であれば、0.1㎛のオーダーまで計測可能です。もちろん、標準器などを用いた校正やキャリブレーションによる適切な使用と管理は必要であるものの、高精度かつ信頼性のある測定を実現します。

2. 複雑形状の測定

三次元測定機は、立体の複雑な形状の評価・測定が可能です。
たとえば、ノギスやマイクロメーターなど人の手では測定が難しい曲線や自由曲面などがあげられます。また、局所的な寸法や幾何公差の測定にも適しています。仮想の線や点をソフトウェア上で作成し、曲面上の二点間の距離を測定可能です。人力では難しい測定も三次元測定機では正確な数値として表せます。

3. 測定時間の短縮

三次元測定機では測定時間が人力に比べて格段に短縮できます。
ノギスやマイクロメーターを使った測定と比べると測定時間は最大で数分の1にもなるのです。CADデータをもとに検査プログラムを作成すると、測定物を自動で測定します。また測定しながら検査プログラムを作成するティーチング機能もあり、検査プログラムの作成を含めても人力よりも高い生産性が見込めます。

 

一般的な三次元測定機を使うデメリット

1. 導入コスト

三次元測定機は大型・高精度になるほど導入コストが高くなる傾向にあります。
大型の測定物の対応や高精度の測定機になると装置単体で数千万円を超すものもあるのです。一般的に本体価格だけではなく測定ソフトウェアの保守費用も上乗せされます。また、設置スペースや測定環境の設営など装置以外の準備が求められます。

2. 導入後コスト

高精度な測定を保ち続けるには、定期的な保守・点検が必要です。
また、三次元装置本体だけではなく測定機の付属ソフトウェアの保守・更新費用も発生します。最新機能の追加は多くの場合、有償です。また、インターネットに接続して使用する場合は、パソコンのアップデート対応も求められます。

3. 設置スペース

三次元測定機は設置スペースが必要です。
大型の装置は縦×横×高さで4,000mm×3,000mm×2,000mmほどの大きさもあり設置場所の確保が必須となります。極めて高い測定精度を得るためには、周囲の振動を受けにくい測定室や、地盤がしっかりした場所への設置が理想的です。

4. 測定環境の管理

高精度の測定には安定した温度環境が必須です。
温度変化により測定物や測定機自体の寸法も変わってくるため、決められた温度を維持できる測定環境の準備も求められます。

5. 測定者の育成

測定機を使いこなすためには知識と経験が必要なため、育成に長い時間がかかります。
また、測定物に合ったプローブの選択やキャリブレーション、ソフトウェアの各種設定方法などの測定ノウハウの取得も必須です。使用方法によっては、装置と測定物の接触により破損してしまうため、高度なスキルを持つ人材が求められます。

三次元マルチセンサー測定機とは?

「三次元マルチセンサー測定機」とは、個別の専用機を各々持つ必要がない、非接触式画像システムをベースに、接触式タッチプローブ、非接触式レーザー、更にはワークを回転させるロータリーが随時追装できる経済性、多様性と融通性により、近年急速に脚光を浴びている先端の測定機です。

なぜ「マルチセンサー測定機」か?

マルチセンサー複合技術は、付加プローブ、一般にはタッチプローブやレーザーを装着した画像ベースの測定システムから構成されます。

マルチセンサーシステムの定義が確立されている訳ではありませんが、一般には複合センサーをシステムに導入した測定機を言い、その経済性、利便性、そして多目的の測定が可能な為、この市場は急速な歩みで成長し続けています。

加えて、毎年急速な技術改良や高度機能を取り入れて来た事で、この市場の継続的な拡大が期待されています。

 

「マルチセンサー」の必要性

マルチセンサーシステムの採用を加速させる大きな要因は製造工程の高レベル化に伴う複雑で入り組んだ構造、且つ厳しい公差適合を求められるコンポーネントの出現により、従来の測定ツールでは最早適応できなくなった為です。

各種調査会社によると、画像測定機市場の70%がマルチセンサー市場からもたらされているとの報告があります。

弊社の設置実績でも年々拡大の一途を辿っておりその数値を裏付けています。(右図)

マイクロ・ビュー三次元画像測定機の装着率

三次元マルチセンサー測定機「マイクロ・ビュー」


画像による非接触三次元測定

上から見える部品の輪郭や形状の高速、高精度測定に、カメラによる非接触式三次元画像測定(XYZ測定)


タッチプローブによる接触測定

上から見えない部品側面の穴や溝の測定に、十字、ナックル、ディスクスタイラスによる接触式タッチプローブ測定。


レーザーによる非接触測定

照明が届かない深い溝や凹凸面、粗い表面や鏡面等の測定に、非接触レーザー測定(拡散用又は/及び鏡面用)。


ロータリーによる回転測定

軸物等、高精度に回転制御しながら測定が必要な部品に、ロータリー(W軸)測定、冶具で表裏の形象測定も可能。

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三次元マルチセンサー測定機「マイクロ・ビュー」の特長

1. 最小限の導入コスト

マイクロ・ビューの三次元測定機は導入コストも最小限です。
「ターンキー方式」を採用し、導入に際する記載のない費用は上乗せされません。測定対象や測定スペースにあったちょうどよいモデルの選択もでき、お客さまにあった測定機を選べます。また、測定機の保守費用は購入後1年間無料など、最小限の導入コストで済みます。

2. 導入後の維持費が明瞭かつ良心的

測定ソフトウェアの更新費は生涯にわたり無料です。
追加機能の更新にも費用はかかりません。また、マイクロ・ビューの三次元測定機は独自の「自己診断機能」を有しています。大きな修繕が必要になる前に装置の異常を事前に検知可能です。これにより、最小限の費用で装置の保守・点検を実現します。

3. 複数の測定機を必要としない

マイクロ・ビューの三次元測定機は1台で接触/非接触を合わせて6種類(例:画像測定タッチプローブ測定レーザー測定回転測定)の測定が可能です。
そのため、複数の測定機を保有する必要はありません。また、タッチプローブやレーザーなどオプション機器は多種類用意されており、必要な精度に応じて後付けて購入もできます。

4. 測定者を選ばない

マイクロ・ビューの三次元測定機のソフトウェアは誰でも1日で習得可能な簡単な操作性です。
マウスをクリックするだけで簡単に検査プログラムを作成できます。測定対象物に合わせた測定方法も選択可能であるため、測定方式にも迷いません。また、温度補正アルゴリズムも搭載済みです。温度制御された環境がなくとも、室温や部品の線膨張係数を基に距離を正しく補正計算します。

まとめ

三次元測定機のメリットとデメリットを解説しました。
マイクロ・ビューの三次元測定機は従来あるデメリットの多くを克服しています。最小限の導入コストかつ維持費も明瞭かつ良心的です。また、誰でも簡単にすぐに使いこなせるうえに、1台の測定機で4種類の測定方式を有しています。三次元測定機をお探しの方は、マイクロ・ビューにぜひお問い合わせください。

 

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