CR-Scan Raptorでスキャンして3DCADに取り込む【3Dスキャナー入門】

この記事はAIで音声配信しています。

入門グレードの3Dスキャナーを購入したので、対象物をスキャンして3DCADに取り込むまでの方法を、ざっくり解説します。

記事の目次

1 CR-Scan Raptorでスキャンして3DCADに取り込む
- 1.1 Creality CR-Scan Raptor
- 1.2 上手にスキャンする方法
2 実際にスキャンしてみた
3 ポイントまとめ

CR-Scan Raptorでスキャンして3DCADに取り込む

Creality CR-Scan Raptor

2024年に、クリアリティ（Creality）の3Dスキャナー「Raptor（ラプター）」を購入しました。

3Dスキャナーは、対象物の形状や寸法をデジタルデータとして取得できる装置です。ここでいうデジタルデータとは、物体の表面を「 X・Y・Z」の座標で表現した「点群データ」のことです。

複雑な形状や通常の測定器で数値化できない対象物でも、3Dスキャナーなら計測できるため、リバースエンジニアリングなどに最適です

出典：CREALITY　CR－Scan　Raptor

価格帯は17万円前後で、ハンディで使用できる3Dスキャナーとしては入門的なモデルです。

特徴はこんな感じ

カラーでスキャン可能
ハンディで使用できる
スキャン精度は0.02mm
スキャンサイズは5mm～2m
ブルーレーザーモードは、細かい凹凸やエッジを高精度にスキャンできる
赤外線モードは、スキャンスプレー（白っぽいマットな粉末）なしで黒色や金属のスキャンが可能、ただし精度が悪い

3Dスキャナーには注意点もあります

「スキャンデータ＝ 3Dモデル」ではない

3Dスキャナーで取得できるデータは「点群データ」です。点群データは、物体を無数の点で表現したものであり、「線」や「面」で構成された3Dモデルではありません。

点群データを3DCADに取り込むためには？

点群データをメッシュ化（点を線で繋いだ形）

スキャンしたデータをそのままでは設計や加工に使うことはできません。

Creality CR-Scan Raptorの場合は、専用のスキャンソフトの「Creality Scan」で、点群データをメッシュ化することがきます。

メッシュ化することで、点が面となり、表面が細かくボコボコしたモデルとなります。

この状態に変換したら、3DCADで取り込み可能な、STLファイルなどで保存します。

そして、3DCADでSTLファイルを読み込み、それを元にモデル化（図面化）することで、やっと設計や加工に使うことができます。

ただ、将来的にはスキャンデータをそのまま活用できるようになるのではないかと思います。

上手にスキャンする方法

3Dスキャナーは年々進化しており、また、価格も数万円から数千万円まで幅広く存在します。

上級グレードのスキャナーであれば、マーカーやスキャンスプレーが不要で、対象物の形状を高い精度で取得できます。

一方、比較的安価なスキャナーでは、マーカーの貼り付けやスキャンスプレーの使用が必要となり、データ精度も上級機に比べて劣ります。

今回紹介している、Creality CR-Scan Raptorは安価なスキャナーなので、上手にスキャンするためのポイントがあります。

Creality CR-Scan Raptorで上手にスキャンする方法

対象物の周囲にマーカーブロックを置いた方がスキャンが速い
小物の対象物は回転テーブルに乗せてスキャンしたほうが効率がイイ
黒や透明の対象物にはスキャンスプレー（白っぽいマットな粉末）をすると良いかも

マーカーブロックと回転テーブルとスキャンスプレー

マーカーブロックについて

3Dスキャナーは、対象物の表面を X・Y・Z の座標データとして取得します。そのために必要となるのがマーカーで、マーカーの位置関係をもとに座標を算出しています。

一般的には対象物の表面に直接マーカーを貼り付けますが、それだけでなく、対象物の周囲にマーカーブロックを設置すると座標系の認識が速くなります。私の場合はFusion360で設計し、3Dプリンターで自作したマーカーブロックを活用しています。

回転テーブルの活用

3Dスキャンでは、対象物を全方向から撮影する必要があります。方法としてはスキャナーを動かすか、対象物を回すかのどちらかですが、小物であれば回転テーブルを使用するのがおすすめです。

回転テーブルを使えばスキャナーは固定したまま、対象物の向きを効率よく変えられるため、作業の手間が大きく減ります。

スキャンスプレーについて

スキャン対象の色や表面状態によっては、光を吸収してしまいスキャン精度が落ちることがあります。特に黒色や透明な素材ではデータが正しく取れないこともあります。その対策として使用するのがスキャンスプレーです。

市販の専用スプレーは性能が高い反面、やや高価であるので、代用品として探傷試験用の現像液を使っています。探傷剤は金属のクラック検査に使われるものですが、現像液は表面を白くコーティングでき、水洗いで簡単に落とせるため、使いやすいと思います。

参考

要チェック

: Fusion360を使えば3Dプリンタやmeviyで部品製作できる【無料3DCADでDIYものづくり】

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実際にスキャンしてみた

スキャンの段取り

今回スキャンした対象物はコレ

黒色の取手

スキャンの段取り

スキャンの段取りとしては、①取手にマーカーを直接貼り付ける、②回転テーブルに乗せる、③周囲に自作のマーカーブロックを配置して完了。と言った感じです。

ただ、この取手には座グリ（ボルト穴の加工部）があり、スキャナーの光が届きにくい上に、部品の色が黒いため、光を吸収してスキャンができない可能性がありました。

そのため、座グリのところだけに、スキャンスプレー（現像液スプレー）してみました。白い粉末の薄い膜ができるので、スキャナーの光がしっかり反射し、座グリの奥までデータを取得することを期待してのことです。

ブルーレーザーモードでスキャン

ということで、ブルーレーザーモードでスキャンしてみました。

スキャンのやり方

回転テーブルをゆっくり回転させる
スキャナーを上下・左右に振ってスキャンする
全方向を一度にスキャンすることができないので、表側と裏側を2回に分けてスキャン
スキャンソフトの「Creality Scan」でスキャンの進行状況を確認して、不足している部分を重点的にスキャン

＊表側のスキャンデータと裏側のスキャンデータは、あとでスキャンソフトで結合することができます。

ブルーレーザーモードでスキャン

こんな感じでやってみたのですが、問題が発生しました。

問題発生！

結局、スキャンスプレーをした「座グリの部分」は、うまくスキャンできなかった

座グリの部分が、微妙にスキャンできませんでした。よくよく観察してみると、マーカー不足や光の反射ではなく、座グリの形状が深く複雑で、そもそもブルーレーザーが奥まで届いていないことが問題でした。

こればっかりは何ともできないので、これ以上はあきらめました。

スキャンデータは点群データ

スキャンデータを拡大してみると、点群の集まりであることが分かります。このままでは使えないので、次のステップでメッシュ化します。

データの結合とメッシュ化

スキャンしたデータは点群なので、スキャンソフトの「Creality Scan」で、点と点を線で繋いで面にする「メッシュ化」をおこないます。

その後、表側と裏側のそれぞれのデータを結合することができます。

＊スキャンソフトでは、様々なデータの加工ができるのですが、今回は話しが長くなるので渇愛しています。

メッシュ化と結合

こんな感じで加工したら、データを3DCADに取り込みができるファイル形式で保存をして完成となります。

今回はSTLファイルで保存しました。

SLTファイルでFusion360に取り込む

3DスキャンしたSTLファイルをFusion360に取り込んでみます。

SLTファイルでFusion360に取り込む

ぱっと見は、良い感じに見えますが、上手くスキャン出来ていなかった座グリは、変形してしまっています。

なので、この状態から3Dモデルを作る場合、現物の取手を測定して、その値でモデル化するしかありません。

測定してみる

気になるスキャン精度ですが、取手の内側寸法を測定してみました。

現物はノギスで測定した結果【107.3mm】、スキャンデータは3DCADで測定した結果【約107.2mm】でした。正直なところ、スキャンデータは、表面がボコボコしているので、正確に測定することができませんでした。なので、カタログには「スキャン精度0.02mm」と書いてありますが、実際のところは「良くて0.1mm」程度だと思っておいた方が良さそうです。

この点をどう考えるかですが、メッシュ化したモデルを3DCADで部品モデルにするためには、この寸法の曖昧さを緩和するために、怪しい部分は対象物を実測して、総合的に判断したほうがいいと思われます。