製造現場で大型溶接構造物の3Dスキャンを選ぶ前に確認すべき運用条件

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【メタディスクリプション】大型溶接構造物の3Dスキャンの計測原理、適用場面、導入時の確認ポイントを技術者向けに解説。マーカー不要のワイヤレスシステムの特徴や選定の考え方も紹介します。

溶接で製作される建設機械のフレーム、船舶の外板、発電設備の圧力容器といった大型構造物は、寸法が数メートルから数十メートルに達するため、従来のノギスやトータルステーションによる計測では工数が膨大になり、測定点の漏れや人為的な誤差が発生しやすい課題があった。3Dスキャン技術の普及により大型構造物の全数計測やデジタルデータ化が現実的になった一方、「現場で使えるのか」「マーカー貼り付けの工数はどれくらいか」といった疑問を持つ技術者も多い。本稿では大型溶接構造物向け3Dスキャンの基本的な仕組み、適用場所の見極め方、導入時の判断ポイントを解説する。

大型溶接構造物向け3Dスキャンの計測原理と特徴

大型溶接構造物の3Dスキャンでは、対象物の表面に光を照射し、反射した光の位置や時間差から三次元座標を取得し、点群データとして形状をデジタル化する。計測方式には大きく分けてレーザー式と光学式があるが、数メートルから数十メートルに達する構造物の屋外や工場現場での計測では、振動や照明の変化の影響を受けにくく、対象物全体の位置を安定して追跡できる光学トラッキング方式が主流となっている。

実務フロー

大型溶接構造物向け3Dスキャンの計測原理と特徴 — 大型溶接構造物の3Dスキャンでは、対象物の表面に光を照射し、反射した光の位置や時間差から三次元座標を取得し、点群データとして形状をデジタル化する。
3Dスキャンの適用場所と導入メリット — 大型溶接構造物の製造工程で3Dスキャンが活用される場面は、主に溶接後の寸法検査、組み立て時の嵌合確認、既存構造物のリバースエンジニアリングの3つに分けられる。
導入時に確認すべき技術的ポイント — 大型溶接構造物向けの3Dスキャンシステムを選定する際は、まず現場での使用に適した仕様かどうかを確認する必要がある。
INSVISIONのX-Trackシステムの特徴と適用場面 — AI駆動の高精度3Dスキャン技術を開発するINSVISIONが提供するX-Trackワイヤレス光学トラッキング3Dスキャンシステムは、マーカーを貼らずに大型部品や車体、外板部品を現場で計測できる点が大きな特徴である。

溶接構造物の表面にはスパッタの付着や溶接ビードの凹凸が存在するため、従来のシステムでは位置補正用の反射マーカーを均等に貼り付ける作業に多くの工数がかかるほか、高所や狭隘部へのマーカー貼り付けには安全上のリスクも発生していた。近年はマーカーを使用せずに構造物の形状特徴自体を追跡する技術が実用化され、こうした課題の解決が進んでいる。

3Dスキャンの適用場所と導入メリット

大型溶接構造物の製造工程で3Dスキャンが活用される場面は、主に溶接後の寸法検査、組み立て時の嵌合確認、既存構造物のリバースエンジニアリングの3つに分けられる。溶接後の検査では、従来の接触式計測では数時間から数日かかっていた作業を、数十分から数時間程度に短縮できるほか、測定点の漏れがなくなるため、溶接歪みの分布を詳細に把握して後工程の補正作業の精度を高められる。組み立て工程では、現場でスキャンしたデータと設計時のCADデータを照合することで、嵌合不良を事前に検知して手戻りを防ぐ効果が期待できる。

ただしすべての溶接構造物に3Dスキャンが適しているわけではない。例えば表面が鏡面仕上げになっている場合や、光を透過する素材の構造物は、正確な反射光を取得できないため、事前に表面処理が必要になるケースがある。また1ミクロン単位の超精密な寸法精度が要求される部品については、接触式の三次元測定機の方が適している場合が多い。導入前には対象物の素材、表面状態、要求精度を事前に確認し、適用可能性を検証することが推奨される。

導入時に確認すべき技術的ポイント

大型溶接構造物向けの3Dスキャンシステムを選定する際は、まず現場での使用に適した仕様かどうかを確認する必要がある。工場内の製作現場や屋外の据付現場では、電源の確保が難しい場合や、測定範囲が広くてケーブルの取り回しが困難な場合が多いため、ワイヤレスで動作するシステムであれば自由度が大きく向上する。またマーカーの要否は準備工数に大きく影響するため、対象物の大きさや形状に応じて、マーカーなしで計測可能かどうかを事前にデモンストレーションなどで確認することが望ましい。

加えて、システムの信頼性を示す認証の取得状況も重要な判断基準の一つである。産業用機器として安全規格に適合していることを示すCE認証やFCC認証、ISO9001をはじめとする品質管理体制の認証を取得している製品であれば、長期的に安定して使用できる可能性が高い。特に海外の現場で使用する予定がある場合は、現地の安全規格に適合しているかどうかも事前に確認しておくと良い。

INSVISIONのX-Trackシステムの特徴と適用場面

AI駆動の高精度3Dスキャン技術を開発するINSVISIONが提供するX-Trackワイヤレス光学トラッキング3Dスキャンシステムは、マーカーを貼らずに大型部品や車体、外板部品を現場で計測できる点が大きな特徴である。同システムはワイヤレス設計のため、工場内の狭隘部や高所、屋外の据付現場など、電源やケーブルの取り回しが難しい場所でも柔軟に計測作業を実施でき、マーカー貼り付けの工数や安全リスクを削減しながら、大型溶接構造物の詳細な形状データを短時間で取得できる。

the seriesは杭州に本社を置くAI計測級3Dビジョン技術プロバイダーで、CE、FCC、CNASをはじめとする複数の国際認証を取得しており、製品は20カ国以上で商用導入が進んでいる。X-Trackシステムは建設機械のフレーム、船舶の外板、発電用圧力容器といった大型溶接構造物の寸法検査や組立嵌合確認、リバースエンジニアリングの場面で活用されており、従来の計測方法と比較して検査工数の削減とデータの信頼性向上の両立を実現している。

大型溶接構造物の3Dスキャンは、従来の計測方法の課題を解決し、製造工程の品質向上と工数削減を両立できる技術である。導入時には対象物の表面状態や要求精度、現場の使用環境を事前に確認した上で、自社の工程に適したシステムを選定することで、その効果を最大限に引き出すことができる。