工場やプラント、商業施設や集合住宅などの大型構造物の改修には、正確な現況図が不可欠です。3Dレーザースキャナーの活用により、3D CADを用いて3Dモデルを作成することで、完成形を視覚的に理解しやすくなり、相手に伝わりやすくなります。

本記事では、3D CADの概要、モデルの種類など、そして3Dレーザースキャナーを使用した3D CADのモデリングのメリットについて解説します。

3D CAD モデリングとは

CADには2D CAD（二次元CAD）と3D CAD（三次元CAD）があり、モデリングとは、3D CADを使用して3Dモデルを作るプロセスです。

3D CADモデリングのメリット

3D CADの最大の特徴は、立体的に製図できることです。これにより、多角的な視点からの設計が可能となり、2D CADでは表現が難しい配管の位置や新設備の配置などを立体的に示すことができます。また、3Dモデルは、工事上のミスや問題点のシミュレーションを容易にし、工程の効率化を図ることができます。

3D CADのモデルの種類

3D CAD モデルは、次の3種類に大別されます。

• ワイヤーフレームモデル
• サーフェスモデル
• ソリッドモデル

それぞれについて解説します。

ワイヤーフレームモデル

点と線で構成される最も基本的なモデルで、データ量が少なく操作が軽快ですが、立体感の表現には限界があります。

ワイヤーフレームは、頂点と稜線（りょうせん）の情報を元にしたデータ構造を表現しています。「ワイヤーフレームモデル」は、3つの表現方法のうち最もデータ量が少ないため、演算処理や、表示の動作が軽く、能力がさほど高くないパソコンでも比較的操作しやすいです。

しかし、曲線を表現するのは直線の集合体のため、立体感をつかみにくいです。表面積や質量の計算も、ワイヤーフレームモデルでは不可能です。

このように、ワイヤーフレームにはデメリットが多くありますが、サーフェスやソリッドの3Dモデルを作る際の過程でデモ的に使うことができるため、使用する価値はあります。最初に作ったワイヤーフレームを基にして、サーフェスモデルやソリッドモデルを作成します。

サーフェスモデル

サーフェスモデルは、線と面で表現され、曲面の作成に適しています。複雑な形状のモデリングに用いられますが、質量の算出はできません。

ワイヤーフレームに面情報をプラスしたものがサーフェスモデルで、複数の面から構成される複雑な形状のものを表現するのに向いています。表面積の算出は可能ですが、あくまで面のみの構成なので質量の算出はできません。

サーフェスモデルは、ワイヤーフレームでは不可能な面表示、ソリッドでは処理できない複雑な形状のモデルを作るのに向いており、外観デザインや自動車のボディー設計などでよく使われています。また、キャラクターやインテリアのデザインなども、サーフェスを用いて設計されることが多いです。

サーフェスモデルは、改修工事の全体像の把握や、デザインを作成する過程での利用に向いています。しかし、部品間の干渉チェックができないため、最終図面としては使うのには不向きです。

ソリッドモデル

ソリッドモデルは、サーフェスモデルに厚みを加えたもので、体積や重量などの計算が可能です。

サーフェスモデルとの大きな違いは、質量データが加わり、体積・重心・重量などの幾何情報の計算ができる点です。直方体や円柱のような単純な形状を編集するのにも優れます。操作はシンプルで、初めて3D CADに触れる場合でも扱いやすいです。

3Dレーザースキャナーによるモデリングのメリット

3Dレーザースキャナーを使用することで、3D CADモデリングがさらに容易になります。点群データを基に迅速な現況モデリングが可能なうえ、建築設計ソフトを使用すれば点群データから窓や扉などの要素を作成できるのも特徴です。正確な建物内部のデータ収集のほか、作業の効率化、人員の省力化など、多くのメリットがあります。

現地調査と図面化の効率化と時間短縮

現地調査は、改修工事をはじめ、機器や配管などの設備の入れ替えの際にも実施します。その際、3Dレーザースキャナーを使用すると測距と3Dモデリングが容易になります。

これまでスケッチで行っていた現地調査を3Dスキャナーを用いて実施すると、現地調査にかかる時間を大幅に短縮できます。撮影さえ済ませておけばいつでも再測定できるため、手戻りが少ないのも特徴です。

このような理由から、近年では、実際に改修工事で使用したいというニーズが高まっています。

三興バルブ継手が提供する「設備設計・施工図作成」サービスで使用する3Dレーザースキャナーは、1ショットの撮影にかかる時間はおよそ2分ほど。過酷な現場でもノイズが出にくいため測距の精度が高く、撮影現場で点群合成が可能です。通常、最短1〜2日で現調から図面作成を終えています。

人員の省力化と残業など労務負担の軽減

現地調査にかかる時間と期間を大幅に短縮できるため、施工管理技士をはじめとした人員の省力化と作業時間の効率化につながります。残業など労働負担も軽くできます。

プレゼン資料作成のツール機能

顧客へのプレゼンやシミュレーション資料を提出する際のツールとしても、3Dレーザースキャナーは有効です。新しい設備を設置するとどうなるのか、撤去・搬入時のルートは干渉せずに確保できるかの確認ができ、3Dのデータとして渡せるうえ立面図で見られるという付加価値のある提案が可能です。

プレセールス段階での調査にかかる工数を減らし、BIMやCADでも共有できます。強度解析や空調解析も可能です。

3Dレーザースキャナーの詳細はこちらのページをご確認ください。

まとめ：モデリングは多機能の3Dレーザースキャナーで

3Dレーザースキャナーを使えば、点群データから3D CADと同じモデリングが可能です3DCADでは立体的な表現が可能なため、視覚的に誰でも状況を把握でき、モデリングで建築物から工業デザインまで幅の広い視覚的な表現ができます。

業界ひとすじのプロ集団である三興バルブ継手株式会社では、「配管設備資材の販売・納品」だけでなく、改修工事現場を中心とした「3Dスキャナによる図面作成」や、「配管加工・ハウジングプレファブ加工」までワンストップでお届けできるサービスを展開しております。幅広い知識を持つ専任の担当者が対応いたしますので、お気軽にお問い合せください。

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