WM-6000で測った点群から、元の設計を読み解く──CADデータ化のご依頼が増えている理由

こんにちは、株式会社アムシス測定事業部です。

 

ここ最近、「測ったあと、CADデータまで作ってもらえますか」というご依頼が増えています。測定結果を確かめるだけでなく、そのデータを使って部品を作り直したい、周りの部品を設計したい、というご相談です。

 

実は、測った形をCADデータに戻す作業には、測定そのものとは別の難しさがあります。とくに曲線や曲面の部分で、「もともと、どんな値で設計されていたのか」を読み解く必要があるからです。

 

この記事では、三次元測定で得たデータから元の設計を再現することが、なぜ難しいのかをご紹介します。そして、その難しい部分にお応えできるようになってきたことが、ご依頼の増加につながっていると感じている理由もお伝えします。

 

点群に写っているのは「形」で、「設計」ではない

 

WM-6000のレーザスキャンプローブで大きな部品を測ると、表面の形を無数の点で写し取ったデータが得られます。これを点群データと呼びます。

点群は、いま目の前にある部品の形を、とても細かく記録しています。ですが、そこに写っているのは「形」だけです。「この曲面はR250で設計された」「この面とこの面は直角」「この曲面は、ここで平面になめらかにつながる」といった、設計者が決めたことは記録されていません。

 

設計や加工にそのまま使えるCADデータは、こうした「設計の決めごと」でできています。点群からCADデータを作るということは、形だけが写ったデータから、設計の決めごとを推測し直す作業だと言えます。

 

なお、点群とCADデータの違いそのものについては、3Dスキャンしただけのデータが、なぜ「ゴミ箱行き」になるのかでも詳しくご紹介しています。

 

なぜ、推測が難しいのか

 

難しさは、とくに曲線と曲面に集まります。理由は大きく3つあります。

 

1. 誤差の範囲の中に、答えの候補が複数ある

 

現物は、設計値どおりにはできていません。成形時の収縮、加工のばらつき、使ううちの摩耗や変形などで、少しずつ設計からずれています。測定データにも、わずかなばらつきが含まれます。

たとえば、測るとおよそR249になる大きな曲面があったとします。設計値はR250だったのか、R248だったのか。あるいはまったく別の値で設計された部品が、変形してこの形になったのか。どれも、点群とのずれは誤差の範囲に収まってしまいます。

点群だけを見ていても、答えは一つに決まりません。

 

2. 一つの判断が、隣の形に連鎖する

 

曲線は単独で存在していません。直線から曲線へ、曲線から別の曲線へと、なめらかにつながっています。

そのため、一つの丸みの大きさを読み違えると、隣の形との境目の位置が変わります。境目が変わると、その先の直線の長さや、別の丸みの位置まで少しずつずれていきます。一つひとつは小さな判断でも、つながった形全体の再現に影響します。

 

3. 実際の部品は、立体の曲面でできている

 

ここまでは、断面図の上の曲線のように説明してきました。ですが、実際の部品は立体です。

縁に沿って続く丸み、曲面と曲面が交わる部分、場所によって丸みの大きさが変わる面など、三次元の曲面では、どこからどこまでが一つの面なのかを見分けるところから判断が必要になります。一見ひとつのなめらかな面に見えても、複数の面をつないで作られていることもあります。

 

推測を外すと、何が起こるのか

 

点群に忠実に、測った形のままCADデータを作ることもできます。見た目は現物とそっくりなデータになります。

ただ、そうして作ったデータは、半端な数値の曲線や、つなぎ目にわずかな段差やねじれを抱えたものになりがちです。その結果、次のようなことが起こります。

 

　　寸法を少し変えようとすると、形が崩れたり、修正に手間がかかったりする

　　加工用のデータを作ろうとしたときに、つなぎ目で工具の動きが乱れる

　　相手部品と組み合わせたときに、設計どおりの位置関係にならない

 

「現物とそっくり」であることと、「設計データとして使える」ことは別のことです。依頼される方が本当に必要としているのは、多くの場合、後者です。

 

この難しさに応えられるようになって、ご依頼が増えてきた

 

私たちは、もともと機械設計を仕事にしてきた会社です。三次元測定のサービスを始めてからも、測った形を「設計者ならどう決めたか」という目で見ることを大切にしてきました。

点群だけでは答えが一つに決まらないとき、手がかりになるのは点群の外にある情報です。部品の用途、作り方、残っている図面の一部、相手部品との関係。こうした情報と点群を突き合わせながら、元の設計に近い答えを絞り込んでいきます。判断がつかない部分は、候補を示してご依頼主と一緒に決めることもあります。

こうした仕事を一件ずつ重ねてきたことで、曲線や曲面の多い部品でも、設計データとして使える形でお返しできる場面が増えてきました。そして、その結果をご覧になった方から、次のご依頼やご紹介をいただくことが増えています。

ここ最近、測定のあとのCADデータ化までまとめてご依頼いただくことが多くなったのは、こうした積み重ねの結果だと感じています。

 

ご依頼の際に、お知らせいただけると助かること

 

点群の外にある情報が、設計の推測の大きな手がかりになります。CADデータ化をご検討の際は、わかる範囲で次のことをお知らせください。

 

　　データを何に使うか（部品の再製作、周辺部品の設計、試作品の形の取り込みなど）

　　部品の用途と、どうやって作られたか（樹脂成形、板金、切削など）

　　図面の有無（一部だけ、古いものだけ、という場合も手がかりになります）

　　設計値がわかっている箇所があれば、その値

　　特に正確にしたい部分（取り付け穴、合わせ面、相手部品と接する曲面など）

　　欲しいデータの形式（STEP、IGESなど）と、お使いのCADソフト

 

すべて揃っていなくても大丈夫です。「現物しかない」という段階からご相談いただけます。

部品の大きさや形に応じて、測定に使う機種もこちらでご提案します。

 

---

 

まずはご相談ください

 

▶ お問い合わせ・測定のご相談はこちら

 

対応機器：WM-6000 / WM-3000 / VR-6000 / VL-800 / IM-8000 / VHX-8000　出張測定対応エリア：全国（ご相談ください）