みなさん、こんにちは。デジタルソリューション事業部です。

最近、建設業や製造業をはじめ、さまざまな分野で「3Dスキャン」や「点群データ」という言葉を耳にする機会が増えてきました。

3Dスキャンで取得した点群データは、施工図の作成や設備の現況把握、デジタルツインの構築など、幅広い用途で活用されています。

計測方法や現場での判断によって、取得できるデータの範囲や、その後の使いやすさにも違いが生まれます。

例えば、計測したはずの設備が一部欠けていたり、必要な箇所が死角になっていたり、いざ施工図の作成やデジタルツインの構築に使用しようとしたときに、必要な情報が足りないということもあります。

では、本当に活用できる点群データを取得するには、何が重要なのでしょうか？

今回は、計測前の計画から機材の選定、現場での判断や計測方法の工夫まで、点群データの品質を高めるために私たちが実践している取り組みを、実際の事例を交えてご紹介します。

1. 3Dスキャンは計測精度だけでなく、データの使いやすさが重要

3Dスキャンの品質というと、まず思い浮かぶのは計測精度ではないでしょうか。

もちろん、寸法や位置を正確に取得することは重要です。しかし、どれだけ高精度なレーザースキャナを使用していても、必要な部分の点群データが取得できていなければ、その後の活用に支障が生じることがあります。

例えば、配管や設備が複雑に入り組んだ場所では、手前の設備に遮られて奥の形状が取得できなかったり、機器の上部や下部が死角になったりすることがあります。
一見すると全体がきれいに計測されているようでも、実際に3Dモデル化や施工図の作成を進めてみると、必要な情報が不足しているケースもあります。

また、点群データは取得密度が高ければよいというものでもありません。必要以上に高密度で計測すると、計測時間が長くなるだけでなく、データ容量が大きくなり、後工程での処理や取り扱いに負担がかかることもあります。

つまり、3Dスキャンで重要なのは、単に高い精度や密度を追求することではなく、利用目的に応じて、必要な箇所を適切な精度・密度で取得することです。

そのためには、計測対象の構造やデータの利用目的を理解したうえで、計測範囲やスキャナの設置位置、計測方法を検討することが大切になります。

2. 用途に応じた3D計測計画と、施工図・デジタルツインへの応用

3Dスキャンで取得した点群データは、施工図の作成や既設設備の3Dモデル化、工場のデジタルツイン構築、設備の更新・メンテナンスなど、さまざまな用途で活用されています。

しかし、利用目的によって必要となる情報や求められる精度、計測範囲は異なります。

当社では、3Dスキャンを実施する前に、必ず計測の目的と取得した点群データの利用用途を確認しています。

事前のヒアリングをもとに、対象設備の構造や現場の状況も考慮しながら、計測範囲や使用機材、スキャナの設置位置、作業手順などを検討し、目的に適した計測計画を立てています。

このように、同じ現場を3D計測する場合でも、利用目的によって優先すべき箇所や計測方法は変わります。

3. 点群データの品質を左右する現場での判断と工夫

3Dスキャンでは、機材を正しく操作する技術に加え、計測対象の構造や設備の役割を理解することも重要です。

例えば、工場やプラント、建築設備などの現場では、配管やダクト、各種機器が複雑に配置されています。
図面を読み、設備の構造や工事・メンテナンスの内容を理解していれば、どの部分の情報が必要になるのか、どこが死角になりやすいのかを予測することができます。

当社ではこれまで、工場・プラントなどの産業施設をはじめ、各種機械室、通信関連施設、商業施設、建設現場、文化財など、幅広い分野で3D計測を行ってきました。

計測対象や現場環境はそれぞれ異なり、設備の稼働状況や作業スペース、立入条件、求められるデータの品質なども一様ではありません。

こうした多様な現場で培ってきた経験を生かし、それぞれの特性や制約を踏まえながら、目的に適した計測方法を検討しています。

計測中は、タブレットを使用して取得した点群データを現地でリアルタイムに確認し、必要な箇所が十分に取得できているかを判断しています。確認するのは平面的な取得範囲だけではありません。
上部・下部を含めた高さ方向の取得状況も確認し、死角や取りこぼしがないかをその場でチェックします。

もし不足している部分があれば、スキャナの設置位置を変更したり、別の角度から追加計測を行ったりして補完します。

※（画像）3Dスキャン中のタブレット画面。点群取得範囲を現場でリアルタイムに確認しながら作業を進めます。

このように現場で確認と調整を繰り返すことで、必要な情報の取りこぼしを防ぎ、後工程で活用しやすい点群データの取得につなげています。

また、事前の図面だけでは把握できない設備の配置や、現場特有の制約が見つかることもあります。そのような場合にも、データの利用目的を踏まえて、その場で計測方法を検討します。

単に指定された範囲をスキャンするだけでなく、後工程で必要となる情報を考えながら計測すること。

こうした技術者の判断が、点群データの品質を高め、追加計測や手戻りの低減につながると考えています。

4. 3Dスキャンの品質と費用を考慮した計測方法の提案

3Dスキャンでは、計測の目的や現場条件に合わせて機材や作業方法を選定することが、品質の確保とコストの最適化につながります。

工場やプラントなどの稼働中の施設では、人や車両の往来、設備の振動などが計測に影響することがあります。また、設備の稼働状況によって、計測したい場所へ立ち入れない場合もあります。

このような現場では、設備が停止する休日や夜間、長期休暇期間などに計測を実施することで、作業中の制約を減らし、より良いデータを取得できる場合があります。

また、計測範囲のすべてを同じ精度・密度で計測することが、必ずしも最適とは限りません。詳細な形状が必要な箇所と、全体の配置や空間を把握できればよい箇所とでは、適した計測方法が異なります。

当社では、こうした現場条件やデータの利用目的を踏まえ、必要な品質を確保しながら、作業時間や費用を抑えられる方法を検討・提案しています。

5. 実例で紹介する点群データの品質を高める工夫

3Dスキャンでは、スキャナの設置位置や計測する方向によって、取得できる点群データの範囲が変わります。

特に、設備や配管が複雑に入り組んだ現場では、通常の三脚を使用した計測だけでは、どうしても死角が生じてしまいます。

当社では、こうした死角をできるだけ減らし、後工程で必要となる情報を取得するために、現場の状況に合わせてさまざまな計測方法を取り入れています。

ここでは、実際の計測事例を交えながら、その工夫をご紹介します。

5-1. 【事例①】高所・低所からの補完計測で点群データの欠損を減らす

工場やプラントなどでは、高所に設置された配管ラックの上部や、設備の下側など、一般的な三脚の高さからでは十分に計測できない場所があります。

現場の構造やデータの利用目的に合わせて計測方法を工夫することで、施工図作成や設備更新、デジタルツインなど、さまざまな用途で活用しやすいデータの取得につなげています。

※（画像）高所からのスキャンにより、地上からのスキャンだけでは死角となっていた設備上部の配管形状などを補完しています。

5-2. 【事例②】ノイズ除去による点群データの品質向上

3Dスキャンで取得した点群データには、計測対象以外の不要な点が含まれることがあります。

例えば、計測中に移動している人や車両だけでなく、工場などでは空気中の粉じんや蒸気がレーザーに反応し、ノイズとして記録される場合があります。
こうしたノイズが多いと、設備の形状が曖昧になったり、データの閲覧や3Dモデル化の際に支障が生じたりすることがあります。

当社では、計測後の点群データについても、作業環境やノイズの発生状況に応じた処理を行っています。

まず、ノイズの種類や分布に合わせて自動処理による除去を行い、その後、残った不要な点を目視で確認しながら手動で除去していきます。このとき、必要な設備や構造物の点群まで削除しないよう、形状を確認しながら慎重に作業することも重要です。

自動処理と手動処理を組み合わせることで、必要な情報を残しながらノイズを減らし、設備の形状を確認しやすい点群データに仕上げています。

ノイズを適切に除去したデータは、施工図作成や3Dモデル化だけでなく、工場のデジタルツイン構築においても、クリアで見やすい空間の再現につながります。

※（画像）不要なノイズを除去することで、配管や設備の輪郭がよりくっきりとし、形状を把握しやすくなります。

6. まとめ：活用できる点群データを取得するために

3Dスキャンで重要なのは、高精度なデータを取得することだけではありません。

施工図作成やデジタルツイン構築、設備更新、メンテナンスなど、その後の用途に適したデータを残すことが大切です。

そのためには、計測前に目的や利用用途を確認し、現場の状況に合わせた計測計画を立てることが欠かせません。

また、計測時の設置位置や作業方法の工夫に加え、取得後のノイズ除去などのデータ処理も、点群データの使いやすさを左右する重要な工程です。

当社では、図面や設備に関する知識とこれまでの現場経験を生かし、計測計画から現場での判断、データ処理まで、後工程での活用を見据えた3D計測に取り組んでいます。

必要な情報をしっかり取得し、不要な情報を適切に取り除く。

こうした一つひとつの工夫を積み重ねることで、品質とコストのバランスを考慮しながら、さまざまな用途で活用しやすい点群データを提供していきたいと考えています。

最後までお読みいただき、ありがとうございます。

3Dスキャンは決して安価なものではなく、取得した点群データは長期にわたって活用されることもあります。

だからこそ、計測の目的や将来的な利用までしっかりと見据え、必要な品質を確保した、長く役立つデータを残すことを大切にしています。

【3D計測・モデリング】ページへ