【別刷特集】計測・測定技術－観察から計測の領域へ拡大

[ 機械 ]

(2016/11/20 11:00)

　欧州に大きく後れを取っていたが、日本にも産業用Ｘ線ＣＴスキャナー（ＸＣＴ）の波が来ているようだ。その契機となったのは、２００８年頃の「Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ＸＣＴ」と呼ばれる装置の登場である。これによってＸＣＴの利用分野が、観察から計測の領域へと拡大した。３次元（３Ｄ）計測が可能となり、応用分野は従来の内部欠陥検査から、寸法・幾何公差検査、形状変形評価、リバースモデリングなどへと広がった。

◇東京大学大学院　工学系研究科　教授　鈴木　宏正

産業用Ｘ線ＣＴスキャナー

図１　高エネルギーＸ線ＣＴ装置による３ＤＣＴ画像（左）／オートバイのエンジン（右）

　ハードウエア技術としてはＸ線源、Ｘ線検出器などの要素部品や機構構造の性能が向上しており、ソフトウエア技術としては画像処理技術の進化が大きく、ＸＣＴの性能向上に貢献している。ソフトウエア技術に関連して強調したい点は、ＸＣＴデータのポスト処理の重要性である。

　図１は右の写真のエンジンを高エネルギーＸＣＴで撮影したものだが、ＸＣＴから得られるデータは雲がかかったような３Ｄのモノクロ画像であり、設計者が通常目にする３ＤＣＡＤモデルとは全く異なっている。そのため、このままでは業務で利用することはできず、ＸＣＴデータから図２のように部品の表面を表す３Ｄデータを生成するポスト処理が不可欠で、ＸＣＴ活用の大きなポイントになっている。

図２　セグメンテーションソフトＳｅｇＭｏによる３Ｄモデル生成
図３　内部部品の３Ｄモデル（左）／図４　内部部品の３Ｄモデルの拡大図（右）

　さまざまなソフトウエアが利用されているが、ＸＣＴデータはアーチファクトやノイズを多く含むために、全自動処理は不可能だ。このため多大な手作業がボトルネックとなっている。図２から図４までは我々の研究室で開発しているソフトウエアの例で、複数の材質からなる組み立て品のＸＣＴデータから、従来のソフトの１０分の１程度の工数で、高精度に部品データを作成することができる。

　このような処理をセグメンテーションと呼ぶが、組み立て品をそのままスキャンできるというＸＣＴの大きな利点を生かすためには必須の技術である。大型で複雑な組み立て品としては自動車がある。自動車を丸ごとスキャンできるＸＣＴが、ドイツのフラウンホーファーＥＺＲＴ研究所で、１３年に構築されたＸＸＬ－ＣＴである。