3Dレーザプロファイラと表面形状測定機の違い｜用途別の選び方

測定機器を選ぶ際、「レーザプロファイラ」と「レーザプロフィロメータ」という名称の違いに迷うことがあります。本記事では、生産ライン用の3D形状センサと、主にオフラインで微細な表面形状を評価する測定機の違いを、用途に沿って整理します。名称の使い方はメーカーや製品によって異なります。

用途に合わない方式を選ぶと、生産速度に追従できない、必要な分解能が得られないといった問題につながります。選定のポイントは、使用環境、測定速度、測定したい形状の大きさの3つです。

それぞれの特徴を比較し、用途に合った3D測定機器の選び方を解説します。

3Dレーザプロファイラ：高速インライン検査向け

3Dレーザプロファイラは、製造現場向けの非接触測定センサです。レーザ三角測量により、移動する対象物に照射したレーザラインをCMOSカメラで読み取り、連続する断面データからX・Y・Z座標を持つ高密度の点群を生成します。コンベヤやロボットによる相対移動を利用して、部品全体の立体形状を取得します。

高速なデータ取得と現場での安定動作を重視し、インライン全数検査に対応します。2D画像のコントラストが安定しにくい照明条件でも、高さ情報を使った検査を行えます。

・使用環境：工場の生産ライン、自動化設備、ロボットセル。

・主な用途：段差・隙間測定、コプラナリティ検査、連続シートの検査、ロボットの位置・経路補正。

・製品例：SinceVision SRIシリーズは、センサ内の処理機能により外部コントローラを不要にします。SRシリーズは、対応機種・条件により最大毎秒67,000プロファイル（67 kHz）、X方向6,400点の取得に対応し、高速搬送品、自動車の溶接部、精密電子部品の検査に活用できます。

レーザプロフィロメータ：微細な表面形状の評価向け

本記事でいうレーザプロフィロメータは、品質保証部門や研究室で用いる精密な表面形状測定機です。高速移動する対象物に広いラインを照射する方式とは異なり、集光したレーザスポットなどを走査して、高分解能の高さ分布を取得します。

微小・ナノメートル領域の評価では振動の影響が大きいため、防振された環境での測定が重要です。ここでは、連続生産の監視よりも、抜取試料の測定や材料の詳細解析に用いるオフライン機を比較対象とします。

・使用環境：クリーンルーム、品質保証の測定室、研究開発部門の防振台上。

・主な用途：適用規格に沿った表面粗さの評価、微細形状の解析、サブµmの段差測定。

・特長：高い分解能で微小な表面の変化を検出します。インライン検査用センサでは捉えにくい形状の評価に適し、精密光学部品や半導体材料の解析に活用されます。

用途に合った測定機器の選び方

新しく開発したコーティング材の微細な粗さを詳しく分析する場合は、卓上型の表面形状測定機が選択肢になります。

一方、生産ラインを止めずに、リチウムイオン電池、半導体ウエハ、自動車用成形部品などの寸法・形状を全数確認する場合は、3Dレーザプロファイラが適しています。コントローラレス構成により、自動検査に必要な3Dデータを設備へ取り込みやすくなります。

よくある質問

Q. 光沢面や黒い材料も測定できますか。

A. レーザラインの位置・形状を利用するため、反射面、暗色面、曲面など、2D画像のコントラストが得にくい対象にも対応できます。材質と表面状態に合わせた機種選定・設定が必要です。

Q. インラインのレーザ三角測量はどの程度の速度ですか。

A. センサ内でデータを処理するSinceVision SRシリーズでは、対応機種・設定により最大毎秒67,000プロファイルを取得できます。高速な連続生産工程での検査に対応します。

Q. ロボットに組み込めますか。

A. SRIシリーズなどは、ロボットアームと連携した自動検査に対応しています。

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