モノづくりとリバースエンジニアリング

現在のモノづくりと生産技術

“モノづくり”という言葉は、生産や製造を意味する言葉としても使われています。
職人の手による高度な製造技術の表現をする際にも”モノづくり”という言葉が用いられています。
熟練した職人の技術によって物を作り出す、日本の伝統技術の延長上に現在の”モノづくり”があるといわれています。
これからの”モノづくり”は新しい製品の企画・開発・設計・生産技術・調達・製造・販売にわたるトータル的な対応力が必要になります。
お客様のニーズを捕らえ、商品を具体化するためには、独創的な技術開発の展開をしていくことが求められています。
現在では企画開発から製造まで、最新技術や各種シミュレーション技術も進化し”モノづくり”にもデジタル化が進んでいます。
既存製品・商品によっては、職人の技をデジタル化する必要があります。
そのツールの一つとして、リバースエンジニアリング(製品の分析・解析)技術があります。
職人の技で作成したモデルや製品をマスターにして、3D-計測においてその形状を3D-CAD化することで、そのデータを基に企画から生産技術までのイノベーションプロセスに、職人の高度な製造技術を取り入れることができます。
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CADを利用したモノづくり

工業標準化法に基づくJIS規格によるCAD(Computer Aided Design)についての記載では、
「製品の形状、その他の属性データからなるモデルを、コンピュータの内部に作成し解析・処理することによって進める設計」となっています。
従来は紙面に手描きによって行われていた設計作業を、コンピュータの支援により効率を高めるという目的から開発されたCAD設計は、コンピュータ支援設計とも言われています。
コンピュータを利用することでコピー機能で同一形状や類似図面の設計が容易になる。
図面データには、寸法、面積などの数値データもつため、計算の手間が省けます。

コンピュータ技術の発展は、モノづくりの環境にIT化導入という変化をもたらしています。

これまでのアナログからデジタル化の変化の中でコンピュータ技術の進歩により設計のCAD化が進みました。
既存の製品データを3D-計測しデジタルデータ化し設計・開発へと再利用のニーズが高まっています。
CAD設計環境で作成されたデジタルデータは、試作から金型設計・完成品の製品解析・不具合の検証・データベース化などのあらゆる工程に利用できます。

さらにCAD/CAMの普及により、デジタルデータを利用した複雑な形状加工も実現しています。
製品の形状・性能・構造の解析などを満たすツールとして、リバースエンジニリングのCADデータを利用しています。
主にコンピュータでのシミュレーション・数値的な解析・CAEの理論的な考察などに使用されています。

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CAM利用のモノづくり

CAM(Computer Aided Manufacturing)は、CADで作成された形状データから、切削加工用の数値制御プログラム、NCプログラムを作成するシステムです。
CADの形状データを元に、加工素材を効率切削するための加工経路をCAMシステムの演算処理で計算させて、加工パスデータを作成します。加工方式はX方向・Y方向で加工する2次元加工。
XY方向にZ方向が段階的にダウンする2.5次元加工。
XYZが同軸移動する3次元加工。
XYZ方向と回転等が加わる5軸加工があります。

使用するCAMソフトウェアやNC装置、工作機械により加工方法が変わります。
インペラ形状(螺旋状)のように微妙に捻りがあるような複雑な形状の加工は5軸機械が使われています。
切削加工はNCソフトウェアとオペレータの高度な技術によるノウハウのかたまりです。

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3D計測によるモノづくり

3D計測によるモノづくりは、新製品開発期間の短縮に利用されています。
既存モデルを3Dデータ化することで、意匠設計で使用されているデータを構想設計、機構設計、詳細設計に利用できます。
3Dデータにする事で様々なシミュミレーション、解析、評価、試作、製作まで一貫した設計手法を行なうことが出来ます。
従来の二次元図面からのモノづくりに比べ、効率の良い工数削減を見直すことができます。
自動車、航空宇宙産業から始った、三次元CADデータを用いた、一気通貫生産システムは各産業に普及しています。
アナログ的な職人の技能や経験と、デジタル技術の融合を可能にします。

カメラ式3D計測・3D測定 ⇒ 座標値データ ⇒ 三角メッシュ ⇒ライン抽出 ⇒ リバースモデリング
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光学式3D計測

光学式3D測定とは、非接触式光学式3Dデジタイザです。左右2個の高度なCCDイメージセンサーと、その中間にあるプロジェクションユニットから構成されています。このプロジェックションユニットからフリンジパターンの縞模様の異なる光を計測対象物に投影します。

プロジェクタランプと移動スライドからの異なる光のパターン投影を、左右2個のカメラが連続撮影します。撮影されたイメージをソフトウェアが読み込み、手順に従ってアルゴリズムにより対象物の3D座標点を計算します。精度を出すため撮影エリアを狭くして分割計測します、この際計測物にリファレンスポイントを貼り計測します。
コンピュータでこのリファレンスポイントを認識し、3つ以上の共通するリファレンスポイントを手掛かりにします。このリファレンスポイントの各座標点を合成し、高精度な3Dデータを生成する事ができます。

光学式3D計測・3D測定⇒乱反射防止対策⇒テーブル⇒LEDブルーライト⇒3Dデータ化
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