エンジニアリング
3次元検査用途
凹凸検査
表面に微細な凹凸を持つメッシュの凹凸の程度をカラー分布（ヒートマップ、フェイスごとのカラーマップ）表示します。
象検査形状
- 平面／円筒面／推定曲面／外部ファイル（設計データなど）
出力
- 符号付き距離の最大値、最小値、平均値、標準偏差、平面度、円筒面度
- カラーマップ
- ヒートマップ
- 点群とメッシュの距離分布
- 各区間に該当するセルの数の割合（％）
- CSV
差異断面線表示
- 断面形状の差を強調表示
- 差異断面線取り出し IGES
csv出力機能：計測基準側の頂点座標と距離。
ply（カラー）データ出力機能：カラーマップを3次元的でply形式で保存する機能。
データ提供：理化学研究所 計測情報処理研究チーム 様（2012-2017）
事例
金属板を3次元計測した後、平面との差異をカラーマップで表現した例
2つのデータの差異をカラーマップで表現します。
データ修正用途
特徴
メッシュ整形機能：ノウハウや手間は不要。1クリックで計測データを最適化
光学式メッシュ整形
1クリックで、光学式計測器由来のメッシュを自動的に整形します。
CTメッシュ整形
1クリックで、CT由来のメッシュを自動的に整形します。
解析モデル作成
「X線CT計測から出力されたSTLを用いて、構造解析までの時間短縮を図る取組」
型技術者会議2020(感染予防により中止)及び型技術2020年7月号発表資料より
機能
穴の整形
平面化・円筒面化
稜線化
セグメンテーション
簡単な操作で部位を色分けしてすることができます。
色分けされた部位ごとに編集操作が可能です。
必要部位の切出し
解析のためアームを切り出す手順
- セグメンテーションコマンドを実行すれば、適当な色数に分けることが可能です。
- フェイス削除コマンドで、不必要な部位の色を複数ピックして実行します。
事例
解析モデルの修正
解析システムにデータをインポートできるように、クリーニング、簡略化、リメッシュを行います。
有限要素メッシュ作成のエラー工数が軽減され計算時間が速くなります。
現物解析事例①
データ提供：ライオン株式会社様
現物解析事例②
データ提供：株式会社JSOL様
3Dプリント
3Dプリンタの高性能化、低価格化が進み、活用の幅も大きく広がっています。
そこで、今回は、教育やプレゼンテーション、解析結果の認識などでの利用を目的に、AVS/Express上で可視化した結果を3Dプリントしてみました。
サイバネットシステム様 でAVS/Express上で可視化した結果を、POLYGONALmeisterを使って編集した上で、3Dプリントを行ってきました。
本文はサイバネットシステム様 の許可を得て一部編集を加えた上で転載させて頂いたものです。
3Dプリンターの高性能化、低価格化が進み、活用の幅も大きく広がっています。
そこで、今回は、教育やプレゼンテーション、解析結果の認識などでの利用を目的に、AVS/Express上で可視化した結果を3Dプリントしてみました。
AVS/Express上で可視化した結果を3Dプリンタを利用して造形するには、いくつかの手順が必要です。
まず、等値面やメッシュによる可視化結果をSTLやPLY形状フォーマットに出力します。
データによっては、隙間や穴埋め、また、面の表裏の反転、微小ポリゴンの削除なども必要です。 今回は、AVS/Expressの出力結果に対して、ポリゴン編集ツールにPOLYGONALmeisterを使用し、その編集後、3Dプリントを行ってみました。
- テストマシン
Intel Core2 Duo E7400 @2.8GHz 8GB メモリ
nVidia Quadro FX 580 (ビデオメモリ 512MB）Windows 7 64bit
使用データ
衝突解析結果の一部タイヤ部分を抜き出したデータ・・・編集手順はこちら
3Dプリント結果
修正したデータをSTLに保存し、実際に3Dプリントサービスを使って、成型してみました。
最後に
POLYGONALmeisterについては、まず、使い方が簡単です。また、ある程度大きなデータでも、ストレス少なく操作できます。
大きなデータは某フリーソフトではすぐにクラッシュし、操作できませんでした。
その他、同ソフトには、今回紹介しなかったリダクションやスムージング、リメッシュなどの機能もあります。 ポリゴン編集ツールをお探しの方は試してみられてはいかがでしょうか？
※ 本評価は、VCADシステム研究会 ポリゴンエンジニアリング分科会の活動の一環として行ったものです。
サイバネットシステム株式会社 ビジュアリゼーション部様
2016/10/14
協力：VCADシステム研究会 ポリゴンエンジニアリング分科会様
日本ユニシス・エクセリューションズ株式会社（現 UEL株式会社）
産業用CTデータの修正
- 1億ポリゴンを超えるデータもハンドリング可能
- データ軽量化
- アーチファクト部の修正
※不要部分の除去
CAM連携
ポリゴンCAMの経路計算に時間が掛かる。削った後の三角形が目立つので改善したい。
計測したデータをスムージング処理や細分割処理した後、加工することで良質な加工結果が得られます。
また、簡略化することで計算時間が速くなります。
簡略化による経路計算時間の短縮事例
POLYGONALmeisterで簡略化。精度0.001。
切削面の改善事例
3次元計測した金型データをPOLYGONALmeisterで細分割して切削面の仕上がりの差異を検証
被削材 NAK80 100×100×50(mm)
ポリゴンデータが加工できるCAMソフト
- 製品名：CAM-STL
開発元：UEL株式会社 - 製品名：FFCAM
開発元：株式会社牧野フライス製作所様
鋳物スキャンデータの簡略化例
加工代を把握するため、鋳物をレーザスキャンしたが、スキャンデータが1.5GBと大きくCAM計算できない。
POLYGONALmeisterで簡略化
- 指定精度：0.1mm
- 計算時間：約3.5時間
- ファイルサイズ：約1.5GB→45MB（約3%）
工場内のスキャンデータ
複雑な工場内のデータも、POLYGONALmeisterのセグメンテーション機能を使うことによって、効率よく、構造物単位に分離することが可能です。
リバース用途
計測ポリゴンデータを最短1クリックでCADデータへ
機能概要
変換事例
CAD化の手順
Step１：ポリゴン修正（前処理）
計測データにエラーなどがある場合は修正を行います。省略も可能ですが、前処理を行うことにより、CAD面の品質が良くなり、計算時間も短縮されます。
1クリック編集
手動処理の例
Step2：CAD化
パラメタを選択し実行ボタンを押すだけで、IGES形式で出力されます。
地形・土木・インフラ
地形メッシュ化機能
測量した地形の点群データから、地形の3次元ポリゴンメッシュを作成します。
※オーバハングがない形状が対象となります。
メッシュ化したデータを元に、距離、表面積、体積、ヒートマップなどの測量へ利用できる他、3Dプリンタモデルを製作することが可能です。
測量機能
土量・空間体積
土木工事現場での活用
- 群でなくメッシュのため視認性アップ
- 土量空間体積計算
設計データは不要です。
領域を囲むだけ（わずか数秒）で、土量や空間体積を計算できます。 - 面積計算
- 断面線表示
- 差異計算（距離マップ・差異立体）
データ提供：ESRIジャパン株式会社様
ドローンで撮影した複数枚の写真データをDrone2Map for ArcGIS（Esri社）で処理しDSMをGeoTIFFとして出力、その後POLYGONALmeisterでポリゴン（TIN）化したモデル。
距離測定・等高線
断面線
比較機能
ヒートマップ 2D
国土交通省 ICTの全面活用
- 舗装工事編
- 空中写真測量編
- 地上型レーザスキャナ編
「出来形分布図」、「出来形管理資料の作成」に準拠
ヒートマップ 3D
差異立体
3Dプリントデータ作成機能
【ドローン写真測量から3Dプリントした事例】
データ提供：ESRIジャパン株式会社様
作成手順の例
- データ量削減
- エラー除去
- 色・テクスチャ処理
- 端部や穴（欠損部）の処理
- 投影立体
使用したツール
- Drone2Map for ArcGIS（Esri 社）
- ポリゴン編集ソフト：POLYGONALmeister
- カラー３D プリント ミマキ社製 グラフィッククリエーションに依頼
GPS軌跡表示機能
3次元地形形状にドローンルートなどを重ね表示し距離計算ができます。
対応フォーマット：GPX、KLM、CSV、TXT
インフラ用途
差異断面線表示
- 断面形状の差を強調表示
- 差異断面線取り出し IGES
事例
インフラ検査事例
利用目的
- 目視検査（腐食減肉）の定量化
- 設備の余寿命
効果
- 定量化により、属人的誤差の解消
- 定点観測による経年劣化の定量化
- 設備保全サイクル・費用の最適化
鉄橋（ウェブ部）の腐食解析：（事例提供：株式会社セイコーウェーブ様）
設計データのない形状※に対して減肉量を推定。
※滑らかな形状の場合
※データ提供：セイコーウェーブ様
長年風雨にさらされたプラント設備の一部。腐食が進み、鉄板が薄くなった箇所あり。減肉量を測るにもCADデータなし。
凹凸検査では、元面を推定し腐食部位と量をカラーマップとcsvで出力できます。
トンネルの出来形検査：（事例提供：佐藤工業株式会社様）
※出来形マイスターの機能になります。
人体形状
POLYGONALmeisterを用いて、編集、3Dプリントされたポリゴンモデルは医学教育の一環として、医療関係者がメディカルトレーニングを行う教材として用いられています。
大阪大学歯学部との共同研究 AIによる頭蓋骨、下顎部のランドマーク自動認識
「AIを用いた3次元計測データの部位認識」技術に興味のある方はお問い合わせください。
人体モデルの修正
複雑な人体モデルの修正にもPOLYGONALmeisterは力を発揮します。血管モデル、心臓モデル、歯の品形サンプル
下顎部の切出し
腎臓と血管の切出し事例
骨やノイズを取り除き腎臓とつながる血管を切り出し
・利用モジュール POLYGONALmeister EditorPlus
・所要時間 約3分
内耳圧測定モデルから解析／3Dプリントモデルを制作
CT撮影したモデルから3Dメッシュを作成しPOLYGONALmeisterで乳突蜂巣を一括検出（上記画像）、検出部位を一括除し、乳突洞を空間にしたモデルを作成しました。
データ提供：東北大学 耳鼻咽喉・頭頸部外科 山内大輔 様
口腔内スキャナ
口腔内スキャナから出力された歯のデータ編集に有効です。口腔内スキャナでスキャンできずに穴になってしまった部分を補完、スキャン端部の補正、必要部分の切出し、台座部分作成を行い、ミーリング加工や、3Dプリンタ用のデータが作成できます。
著しい金属アーチファクトが発現する顎骨3DモデルのSTLデータから下顎骨のみのSTLデータを作成。
人体形状の型制作
レーザスキャンした足を2mmオフセットして集合演算機で引き算。
3次元採寸
スキャナで3次元計測したデータに対し各種寸法を計測するプログラム開発を行います。
- 形状特徴を利用した計測
- AIによる自動計測
大学・研究機関
工学部での適用事例
差異の検査：設計データと計測データ、計測データと計測データなどをカラーマップやcsvで出力。上図は平面検査の例
医学部での適用事例
CT／MRIで撮像後ポリゴン化されたデータから必要部位の切り出し。
土木・建築学部での適用事例
土量計算：領域を囲むだで体積算出
差異計算：経年変化や災害前後の地形比較、差異形状の立体抽出
カラープリンタ出力
衝突解析（タイヤ）結果を切り出しエラー処理して、出力した例。
歯学部での適用事例
口腔内スキャナデータの活用やアーチファクト除去
出展：東京歯科大 神尾 様
土木・建築学部での適用事例
国土地理 5m/10mメッシュ、兵庫県 1mメッシュの3次元化
兵庫県1mメッシュ 地理院10mメッシュ
授業用フルカラー3Dプリンタのご案内
大学生協様でPOLYGONALmeisterとセットでお求めください。
フルカラープリンタ利用事例
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教材
POLYGONALmeisterをご購入の教育機関様は、下記シャベルカーのデータを教材、テキストに自由にご利用いただけます。
STEPデータ
STLデータ
