Artec 3D社のレビューによるリバースエンジニアリング用ベストソフトウェア

リバースエンジニアリングでのデータ取得、及びその方法については様々な意見がありますが、本稿の目的上、焦点を当てるのは、現在、最も使用されている方法である3Dスキャニング、フォトグラメトリ、CMM機器、CTスキャニングです。ご紹介するテクノロジーはそれぞれ、主に利用されている産業や用途を基に選出されており、考慮すべき時間や経費上の制約についても付記されています。

完成した製品やパーツのリバースエンジニアリングには、3Dスキャニングは最善の選択と言えるでしょう。オブジェクトをCADモデルへ変換するための、最も速く、最も簡単な方法です。3Dスキャナでは直接3Dモデルは作成できないため（ポイントクラウドやメッシュデータのみの出力が可能）、工程の次の段階ではモデリングツールを利用する必要があります。この段階は『スキャンからCADへの変換』として一般に知られているワークフローであり、3Dデータをプロフェッショナル用ソフトウェアにより、編集可能で直ちに設計へ利用できるCADファイルへと変換する、半自動化されたプロセスです。

3Dスキャナによる正確なサーフェスの計測は、このプロセスにおいては重要です。3Dスキャンデータは実際に、現存するオブジェクトから得られた知見を活用し、オブジェクトを最も正確な形でデジタル化するために役立ちます。プロフェッショナル向け3Dスキャナによりキャプチャされたデータは、利用可能な3Dモデルの形で、オブジェクトや場面の最も詳細なジオメトリを体現しています。

CTスキャナやCMM機器は高価な上、持ち運びが不便で、使用に慣れるまでに時間が掛かる場合が多いですが、3Dスキャナはその正反対に近い特徴を持っています。その速さ、多様性、使い勝手の良さにより、リバースエンジニアリングにも大いに役立ちます。

ポイントクラウドのキャプチャに使用される3Dスキャニングテクノロジーにはあらゆるものがあり、現在のところ、光学式3Dスキャニングが最も普及しています。光学式3Dスキャニングは構造化光法により、若しくはレーザービームを照射してオブジェクトをデジタル式にキャプチャし複製する、非破壊的工程です。

今日、入手可能なスキャニングソフトウェアツールには、スマートフォン用アプリから、オペレーティングシステム、使い易さや経費により異なる種類を選ぶことのできる3Dイメージングソフトウェアまで、実に多様な種類があります。いずれにせよ、十分に開発されたソフトウェアの顕著な特徴の一つは、その扱い方を把握するには長い時間を必要としない点です。つまるところ、最も重要な点は、データキャプチャに費やしたすべての労力を実らせ、成果物を非常に正確で高解像度の上、素晴らしい品質のものとすることなのです。

計測業水準の精度を持つフォトグラメトリは、様々な角度から撮影した写真を組み合わせて3Dポイントクラウドを生成する、もう一つの計測法です。計測業水準に沿ったキットに必ず付属しているものは、ターゲット（貼り付け可能か、マグネット式）、スケールバー、参照クロス、そしてパワフルなカメラです。このようなキットを3Dスキャナと併用すれば、高精度3Dモデルを作成する必要がある場合には良いソリューションとなります。フォトグラメトリにより作成された3Dポイントクラウドは、オブジェクトの3Dスキャンにより得られた3Dメッシュとの位置合わせを行うことも可能です。この双方の組み合わせにより、高精度が実現するのです。

次の段階の作業内容は、リバースエンジニアリング過程の最終目的により異なります。モデルを直接、製造に利用するか、リバースエンジニアリング用CADプログラムで引き続き分析や加工に利用するか、のいずれかを行うことが可能です。ここでは、リバースエンジニアリング過程を完了させるために利用可能なプログラムのうち、最も優秀と思われるものをいくつかご紹介します。

Geomagic Design X

Geomagic Design Xは、3Dスキャンデータを基にフィーチャベースのCADモデルを作成できる、究極のソリューションです。新しいパーツや部分組立品を作成するためにオブジェクトをスキャンする必要がある場合でも、パーツをパラメトリックモデルとして完全に再モデル化する必要がある場合でも、この極めて優れたプラットフォームは大いに役立ちます。Geomagic Design Xは楽々と、平面やスケッチ、フィーチャをスキャンデータから自動的に作成します。

Design Xのユーザーインターフェイスは、開発の際にモデルとされたSOLIDWORKSのインターフェイスと同様に、使い易く設計されています。画面上部にあるアイコンの揃ったリボンは、点、ポリゴン、領域、位置合わせ、スケッチ、サーフェス変換など、必要なすべての機能を装備しています。画面左側には、点やポリゴン、サーフェス、スケッチなど、作成済みのデータがリストアップされます。二〇二二年の最新版のGeomagic Design Xには、様々なスケッチツール、ロフトやサーフェス変換モデリングツールの強化版、ターゲットメッシュの置換機能のような、便利な新機能が搭載されています。

Geomagic for SOLIDWORKS

この3D Systems社が開発したプロフェッショナル用プラグインの使命は、3Dスキャンデータを用いた編集可能なCADオブジェクトの簡単な作成を可能とすることです。メッシュ編集、ポイントクラウド処理、自動化されたフィーチャ抽出は、Geomagic for SOLIDWORKSがリバースエンジニアリング用3Dモデルを超高速で作成できるように提供している、便利なツールのほんの一部です。

多くの3DスキャナはGeomagic for SOLIDWORKSに統合可能なため、お手元のスキャンデータを簡単にインポートすることができます。完成したデータは、インポートされたメッシュであっても、ポイントクラウドであっても、Geomagicのリバースエンジニアリング用アルゴリズムの最終段階の作業に使用することが可能です。このプラグインは、紛失された設計データや、古いパーツ用のCADドローイングの不足や、消耗や損傷したパーツの再製作の必要性などの課題にも、簡単に対処することが可能です。

SpaceClaim

画像提供：Ansys/YouTube

SpaceClaimは、エンジニアがソリッドボディを何もない状態から製作できるように開発された、独立型のソフトウェアです。STLファイルを非常に効率よく取り扱うことのできるSpaceClaimは、ノイズの多いスキャンデータの精製や、満足のいかないスキャン済要素の修正も簡単に実行することができます。SpaceClaimは、高度なCADシステムや従来のシステムの利用方法を学ぶ時間の無い方に、角柱や現実的な形状のものからソリッドジオメトリを自動サーフェス処理する手法であるスキンサーフェスのようなツールを提供することのできる、素晴らしいソリューションです。このため、全く異なった種類のスキャンデータを利用して、その品質に関わらず、サーフェスデータを再構築することが可能です。また、シミュレーション準備に必要な時間も節約できるため、その時間をシミュレーションの結果の取り扱いに利用することも可能です。このプラットフォームにより、ジオメトリの準備が加速化され、分析段階へのより速い移行も可能となり、シミュレーション開始までの時間を短縮することができます。