徹底比較！いまさら、聞けないっ！正しい！「選定・使い分け」三次元測定機・ノギス・3Dスキャナー

基礎知識 いまさら、聞けないっ！正しい！ 「選定・使い分け」 徹底比較 三次元測定機・ノギス・3Dスキャナー ・３Dスキャンを使った省人化プロセス ・デジタルを使って効率性の高い製品検査を 　取入れるためには何をしたらいいの？ ・どんな製造業に欠かせない品質管理の工程に 　３Dデジタル技術を取り入れ効率性アップを 　目指しましょう！ 01

【目次】 はじめに. -品質管理における「測定器選定」の重要性 -3Dスキャナーの得意領域と、他手法との相補関係 01. 【特徴】3つの寸法測定手法における決定的な違い 手計測（ノギス等）、接触式三次元測定機（CMM）、非接触式3Dスキャナーの測定アプローチ 02. 【比較】品質管理の要求仕様に応じた特性比較マップ 「測定スピード」「データ特性」「環境要件」などの軸で見る、パッとわかる適材適所適合表 03. 【実践知識】3Dスキャン検査の効率化：製品全体を全てスキャンする必要はない 「評価・検査したい特定箇所」のみを部分スキャンする、実務における工数削減のテクニック 04. 【判定】ワークの属性から導く「3Dスキャナーが最も活きる選定プロセス」 寸法サイズ（大形・小形）、形状複雑度（自由曲面・プレス品・鋳造品）、材質剛性（金属・樹脂・柔らかい弾性体） 05. 【総括】検査工程の最適化を実現する「ハイブリッド運用（いいとこ取り）」の導入ステップ 3Dスキャンによる特定箇所の初期スクリーニングと、最終寸法保証を組み合わせた全体効率化の考え方 06. 【付録】3Dスキャナーの実力値公開 02

はじめに. -品質管理における「測定器選定」の重要性 製造現場では、製品の品質を確保するために、寸法や形状を正確に把握することが欠かせません。 一方で、検査対象の複雑化や検査項目の増加に伴い、測定作業の効率化や検査データの活用が課題となるケースもあります。こうした課題 に対する選択肢の一つが、非接触で対象物の形状をデジタルデータ化できる3Dスキャナーです。 複雑な曲面の形状評価や、CADデータとの比較、製品全体の形状把握など、従来の測定器では対応に手間がかかる検査で活用が期待できま す。 ただし、すべての検査に3Dスキャナーが適しているわけではありません。手軽な寸法確認にはノギス、高精度な寸法測定や幾何公差の評 価には三次元測定機が適する場合もあり、必要な測定精度や検査対象、作業時間などを踏まえた選定が重要です。 本資料では、三次元測定機・ノギス・3Dスキャナーの特徴と違いを比較し、それぞれの得意領域や選定時のポイントを解説します。 自社の検査課題に適した測定器を選び、品質管理の精度向上と効率化につなげるための基礎知識をご紹介します。 03

はじめに. -3Dスキャナーの得意領域と、他手法との相補関係 3Dスキャナーの強みは、単一の寸法を測るだけでなく、対象物の表面形状を広範囲に取得し、 多数の測定点から形状全体を評価できることです。特に、自由曲面や複雑な形状の偏差確認、 CADデータとの比較、試作品と量産品の形状比較などで、その特性を活かせます。 一方、特定の寸法を素早く確認したい場合や、 厳しい公差が設定された寸法を高い信頼性で評価したい場合には、 ノギスや三次元測定機が適していることもあります。 大切なのは、測定器を一つに絞ることではなく、それぞれの得意領域を組み合わせることです。 3Dスキャナーによる形状全体の把握と、従来の測定器による重要寸法の確認を 組み合わせることで、品質を確保しながら検査工程の効率化を目指せます。 04

01. 【特徴】3つの寸法測定手法における決定的な違い 手計測（ノギス等）、接触式三次元測定機（CMM）、非接触式3Dスキャナーの測定アプローチ 測定する対象と、得られるデータが違う ノギスなどの手計測、接触式三次元測定機（CMM）、非接触式3Dスキャナーは、いずれも寸法や形状を評価する
 ための測定手法ですが、測定のアプローチや得られるデータの性質は大きく異なります。 ① 手計測（ノギス・マイクロメータなど） 手計測は、測りたい箇所に測定器を当て、必要な寸法を直接読み取る方法です。操作が比較的簡単で、設備コストも抑えやすく、製造現場 での抜き取り検査や日常的な寸法確認に適しています。一方、基本的には測定した箇所の数値しか得られないため、複雑な曲面や製品全体 の形状を評価するには、測定箇所を増やす必要があります。また、測定者の操作や測定位置によって結果に差が生じる場合があるため、測 定方法の標準化も重要です。 ② 接触式三次元測定機（CMM） 接触式三次元測定機は、プローブを対象物に接触させ、三次元座標を取得して寸法や幾何公差などを評価する測定機です。適切な測定条件 と測定プログラムを設定することで、穴の位置や平面度、位置度など、要求精度の高い検査に対応できます。ただし、測定する箇所や形状 に応じた測定プログラムの作成、治具の準備、測定点の設定などが必要になる場合があります。測定対象の大きさや形状、検査内容によっ ては、測定準備や測定時間が課題となることもあります。 ③ 非接触式3Dスキャナー 3Dスキャナーは、対象物の表面形状を非接触で取得し、多数の点からなる点群やポリゴンメッシュなどの三次元データを生成する測定手 法です。取得したデータをCADモデルと比較することで、形状の偏差を色分けして可視化したり、複雑な曲面の変形や成形品の形状差を確 認したりできます。 広範囲の形状をまとめて取得できるため、測定箇所が多いワークや自由曲面を含む製品の検査で有効です。一方、取得したデータを適切に 評価するには、位置合わせや解析条件の設定が必要です。また、材質や表面状態、対象物の大きさ、要求精度によって適した機種や測定方 法が異なります。 05

01. 【特徴】3つの寸法測定手法における決定的な違い 手計測（ノギス等）、接触式三次元測定機（CMM）、非接触式3Dスキャナーの測定アプローチ 取得したデータを適切に評価するには、位置合わせや解析条件の設定が必要です。の部分の説明の絵
 CADデータと測定データが同じでもどこを基準に位置合わせするのかによって結果が変わってるのが確認できる 06

02. 【比較】品質管理の要求仕様に応じた特性比較マップ 「測定スピード」「データ特性」「環境要件」などの軸で見る、パッとわかる適材適所適合表 「どの測定器が優れているか」ではなく、「何を測りたいか」で選ぶ 測定器を選ぶ際は、測定精度だけで判断するのではなく、検査目的や対象物、測定にかかる時間、必要なデータの種類などを総合的に考える ことが重要です。 例えば、穴径や板厚などの限られた寸法を確認するなら、ノギスやマイクロメータで十分な場合があります。一方、複雑な形状の偏差を広範 囲に確認したい場合は、3Dスキャナーによる形状データの取得が有効です。また、厳しい公差が設定された重要寸法や幾何特性の評価には、 要求仕様に適合する三次元測定機などが適しています。 ※適性は一般的な傾向を示しています。測定器の仕様、要求公差、測定環境、対象物などにより適否は変わります。 3Dスキャナーの現場使用性は、機器の可搬性や設置条件によって異なります。 07

03. 【実践知識】3Dスキャン検査の効率化：製品全体を全てスキャンする必要はない 「評価・検査したい特定箇所」のみを部分スキャンする、実務における工数削減のテクニック 08

04. 【判定】ワークの属性から導く「3Dスキャナーが最も活きる選定プロセス」 寸法サイズ（大形・小形）、形状複雑度（自由曲面・プレス品・鋳造品）、材質剛性（金属・樹脂・柔らかい弾性体） ワークの大きさ・形状・材質から適用可能性を判断する 3Dスキャナーの選定では、対象物の大きさや形状だけでなく、材質、表面状態、要求精度、測定環境などを総合的に確認する必要がありま す。ここでは、ワークの属性ごとに、3Dスキャナーが有効になりやすいケースと選定時の注意点を整理します。 ① 寸法サイズ：大形ワークと小形ワーク 大形ワーク 大型の金型、筐体、車体部品など、広範囲の形状を評価したい場合は、3Dスキャナーが有力な選択肢になります。複数の測定箇所を個別に 測る代わりに、広い範囲の形状をデータ化し、全体的な変形や設計形状との差を把握できるためです。 ただし、大型ワークでは、複数のスキャンデータを位置合わせして統合する作業が必要になる場合があります。測定範囲、測定距離、位置 合わせの方法、必要な精度などを確認して機種を選定することが重要です。 小形ワーク 小型部品でも、複雑な形状や多数の評価箇所がある場合には、3Dスキャナーが有効です。一方、単純な穴径や板厚など、少数の寸法を確認 するだけであれば、ノギスやマイクロメータのほうが効率的な場合があります。 小型ワークでは、対象物のサイズに適した測定性能に加え、細部の形状を十分に取得できるか、必要な測定精度を満たせるかを確認しま しょう。 09

04. 【判定】ワークの属性から導く「3Dスキャナーが最も活きる選定プロセス」 寸法サイズ（大形・小形）、形状複雑度（自由曲面・プレス品・鋳造品）、材質剛性（金属・樹脂・柔らかい弾性体） ② 形状の複雑度：自由曲面・プレス品・鋳造品 自由曲面を持つワーク 自由曲面を持つ部品は、単一の寸法だけでは形状全体の良否を判断しにくい場合があります。3Dスキャナーで表面形状を取得し、CAD データとの差を可視化することで、形状の偏差を広範囲に把握しやすくなります。 プレス品・板金部品 プレス品や板金部品では、反り、ねじれ、曲面の変形などを確認したい場合に3Dスキャナーが活用できます。ただし、板厚や穴径など の重要寸法を保証する必要がある場合は、別の測定器による確認が適することもあります。 鋳造品 鋳造品は、複雑な表面形状や局所的な形状差の確認に3Dスキャナーを活用しやすい対象です。鋳肌の粗さや表面状態、深い凹部などは データ取得に影響する可能性があるため、測定可能な範囲や取得データの品質を事前に確認する必要があります。 時間を確認することをおすすめします。 10

04. 【判定】ワークの属性から導く「3Dスキャナーが最も活きる選定プロセス」 寸法サイズ（大形・小形）、形状複雑度（自由曲面・プレス品・鋳造品）、材質剛性（金属・樹脂・柔らかい弾性体） ③ 材質・剛性：金属・樹脂・柔らかい弾性体 金属ワーク 金属部品の形状検査やCADデータとの比較に3Dスキャナーを活用できます。ただし、光沢の強い金属面や鏡面仕上げの表面は、使用する方式によって測定が難 しくなる場合があります。機種の対応範囲や表面処理の要否を確認しましょう。 樹脂ワーク 樹脂成形品は、複雑な形状や成形後の反り、変形などを確認したい場合に3Dスキャナーが有効です。ただし、透明・半透明の樹脂や光沢面は、測定方式によっ てデータ取得が難しいことがあります。また、樹脂は温度や保持方法によって形状が変化することもあるため、測定条件をそろえることが重要です。 柔らかい弾性体・ゴム製品 柔らかい素材は、接触式測定器で押さえたり固定したりすることで、測定対象そのものが変形する場合があります。非接触測定は、こうした接触による変形を避 けたい場面で選択肢になります。 ただし、柔らかいワークは自重や置き方によっても形状が変化します。非接触であることだけで測定結果が正確になるわけではないため、測定姿勢、支持方法、 温度などを管理する必要があります。 3Dスキャナーの選定前に確認したい項目 •検査対象の寸法と形状 •必要な測定精度と公差 •表面の色、光沢、透明度、粗さ •ワークの剛性や、保持による変形の可能性 •必要な測定範囲と細部の取得性能 •使用環境や測定場所 •データ処理・解析ソフトウェアの機能 •既存の測定器や検査工程との連携 3Dスキャナーの導入を検討する際は、カタログスペックだけで判断せず、実際のワークを用いて測定テストを行い、必要な精度やデータ品質、作業時間を確認 することをおすすめします。 11

05. 【総括】検査工程の最適化を実現する「ハイブリッド運用（いいとこ取り）」の導入ステップ 3Dスキャンによる特定箇所の初期スクリーニングと、最終寸法保証を組み合わせた全体効率化の考え方 それぞれの測定器の強みを組み合わせ、検査工程全体を最適化する 品質管理の効率化を考える際、すべての測定を一つの測定器に集約する必要はありません。ノギス、三次元測定機、3Dスキャナーにはそれぞれ異なる強みがあ り、検査内容に応じて組み合わせることで、品質と作業効率の両立を目指せます。例えば、3Dスキャナーで製品の形状を広範囲に確認し、形状の偏差や異常の 傾向を把握したうえで、重要な寸法や公差については、要求仕様に適合した三次元測定機や専用測定器で確認する方法が考えられます。 このような運用では、3Dスキャナーを初期スクリーニングや形状分析に活用し、重要寸法の最終判定には適切な測定手法を組み合わせることで、不要な測定や 確認作業を減らせる可能性があります。ただし、3Dスキャナーによる測定結果をそのまま合否判定に使えるかどうかは、機種の性能や測定条件、評価方法、要 求公差によって異なります。測定手法ごとの役割と判定基準をあらかじめ明確にしておくことが重要です。 ハイブリッド運用を導入する4つのステップ STEP 1｜検査目的と重要管理項目を整理する まず、どの寸法・形状を確認する必要があるのか、どの公差を満たす必要があるのかを明確にします。製品全体の形状評価が必要なのか、特定の寸法だけを確認 すればよいのかによって、適した測定手法は異なります。 STEP 2｜測定項目ごとに適した測定器を選ぶ 日常的な寸法確認にはノギスやマイクロメータ、重要寸法や幾何公差の評価には三次元測定機、広範囲の形状取得やCADデータとの比較には3Dスキャナーな ど、要求仕様に応じて役割を分担します。 STEP 3｜実際のワークで測定・評価を検証する 導入前に、実際のワークを用いて測定テストを実施します。必要な精度を満たせるか、データ取得から解析までにどの程度の時間がかかるか、既存の測定器と結 果を比較して問題がないかなどを確認します。 STEP 4｜検査手順を標準化し、効果を検証する 測定条件、評価方法、合否判定基準、データの保存方法などを標準化します。導入前後で検査時間、作業工数、再測定の頻度、検査品質などを比較し、運用の効 果を検証します。 12

05. 【総括】検査工程の最適化を実現する「ハイブリッド運用（いいとこ取り）」の導入ステップ 3Dスキャンによる特定箇所の初期スクリーニングと、最終寸法保証を組み合わせた全体効率化の考え方 まとめ｜測定器の使い分けが、品質管理の次の一歩につながる 三次元測定機、ノギス、3Dスキャナーは、それぞれ異なる測定特性を持っています。重要なのは、どの測定器が最も優れているかを一律に決めることではな く、検査対象や要求精度、必要なデータ、作業効率に応じて適切な方法を選ぶことです。 特に3Dスキャナーは、複雑な形状の把握やCADデータとの比較、広範囲の形状評価など、従来の測定方法では手間がかかりやすい検査で活用できる可能性があ ります。既存の測定器を活かしながら、必要な工程に3Dスキャナーを組み合わせることで、品質管理の高度化と検査工数の削減を目指せます。 導入を検討する際は、実際のワークと検査条件に基づいて適用性を確認し、自社に合った測定プロセスを構築することが大切です。 12

06. 【付録】3Dスキャナーの実力値公開 ○○○○○○○○○○○○ 1. メーカーのカタログに書かれている「精度：±〇〇 mm」という数値は、あくまで「理想的な環境（温度・湿度・振動がない研究所 など）で、理想的な対象物を測ったとき」の理論値であることがほとんどです。 実務での信頼性： 「実際の現場」で「実際の対象物」を10回連続で測ったデータは、カタログ上の綺麗事ではないそのスキャナーの 「泥臭い本性の実力」になります。を特別公開致します。

 ダンベルを10回測定した結果 10

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