建築模型制作支援のための ソフトウェア研究開発

1. 建築模型制作支援のための　　　　　　　　ソフトウェア研究開発建築模型制作支援のための　　　　　　　　ソフトウェア研究開発 システム情報工学研究科 コンピュータサイエンス専攻２年 200920741　土肥 雅志 指導教員:三谷 純　福井 幸男　金森 由博

2. 目次 研究背景 関連研究 ソフトウェアの概要 展開図面の自動生成 評価実験 まとめ、今後の課題

3. 目次 研究背景 関連研究 ソフトウェアの概要 展開図面の自動生成 評価実験 まとめ、今後の課題

4. 研究背景 4 • 建築模型の需要 • 完成形の事前確認 • 立体的な検討が可能 • 建築模型の製作方法 • スチレンボードを用いる • 2次元の図面を元に 　手作業で模型用の図面を作成、組み立てる • 既存の3Dデータはそのまま模型にできない

5. 研究背景 試 行 錯 誤 展開図面 2次元図面 • 2次元図面から素材の厚みや切り出す形を考えながら 　展開図面を作成しなければならず、試行錯誤を重ねる • コンピュータによる制作支援があれば、非常に有用 5 既存の建築模型の製作方法

6. 目次 研究背景 関連研究 ソフトウェアの概要 展開図面の自動生成 評価実験 まとめ、今後の課題

7. 関連研究 コンピュータを用いたものづくり支援 実世界指向の3D形状データ変換手法の提案 厚みのない素材に適した形状変換を行う 既存形状から形状変換が可能 厚みのある素材は扱うことができない

8. 目次 研究背景 関連研究 ソフトウェアの概要 展開図面の自動生成 評価実験 まとめ、今後の課題

9. 提案するソフトウェア 自 動 展 開 ソフトウェア 2次元図面 展開図面 • 2次元図面を下絵とし、模型の完成形を作成できる • 完成形から素材の厚みを考慮した展開図を自動作成 • ユーザは展開図に沿って切り取り、組み立て 9 自動で展開図を作成してくれる３Dモデラー

10. 目的とするソフトウェアの概要 2次元図面をトレース 立体形状を作成 展開図面を自動作成 スチレンボードの切り取り、組み立て • 今回は、展開図面自動作成のデータ構造

11. ソフトウェアの開発 オープンソースの3DCGソフトウェア Art of Illusion Javaで開発 UIのベースとして利用

12. 目次 研究背景 関連研究 ソフトウェアの概要 展開図面の自動生成システム 評価実験 まとめ、今後の課題

13. 展開図面の自動生成 • スチレンボードをソフトウェアで扱う • 一定の厚みを持った形状のデータ構造 • 素材同士の干渉を考慮 • 厚みのある形状の処理 • 素材の優先順位の管理 • 素材が干渉した際、どちらを優先するか

14. 展開図面の自動生成 • スチレンボードをソフトウェアで扱う • 一定の厚みを持った形状のデータ構造 • 素材同士の干渉を考慮 • 厚みのある形状の処理 • 素材の優先順位の管理 • 素材が干渉した際、どちらを優先するか

15. スチレンボードのデータ化 展開することを前提としたデータ構造 スチレンボードは一定の厚みを持った板状の素材 • 多角形に面を張り、一定の厚みを持たせる • 模型形状の構成単位

16. 形状の構成単位 厚みのある線形状（Wall) 厚みの値 閉じた線形状（Loop）の集合 XYの2次元データ class Wall{ double thickness; Loop[] loop; } class Loop{ Vec2[] vertex; //Vec2はx,yの // 2次元ベクトルクラス }

17. 展開図面の自動生成 • スチレンボードをソフトウェアで扱う • 一定の厚みを持った形状のデータ構造 • 素材同士の干渉を考慮 • 厚みのある形状の処理 • 素材の優先順位の管理 • 素材が干渉した際、どちらを優先するか

18. Wall同士の干渉の排除 干渉により削る箇所を閉じた線形状で表す 削る領域のみ保有 • 形状自体を変形しないため、処理が楽になる

19. 展開図面の自動生成 • スチレンボードをソフトウェアで扱う • 一定の厚みを持った形状のデータ構造 • 素材同士の干渉を考慮 • 厚みのある形状の処理 • 素材の優先順位の管理 • 素材が干渉した際、どちらを優先するか

20. Wall同士の優劣関係 干渉時に、どちらを優先するか 優劣関係を行列で管理する 自動的に面同士の優劣を決定 手動でも優劣を指定可能 自由に設定できるため、意図に沿った設計ができる

21. 優劣の種類(1/4) 干渉時に、どちらを優先するか どのように優先するかで行列の値を変更 2 1

22. 優劣の種類(2/4) 干渉時に、どちらを優先するか どのように優先するかで行列の値を変更

23. 優劣の種類(3/4) 干渉時に、どちらを優先するか どのように優先するかで行列の値を変更

24. 優劣の種類(4/4) 干渉時に、どちらを優先するか どのように優先するかで行列の値を変更

25. 優劣の自動設定 • 2つのWallの位置関係によって条件分け • 行列の値を4パターンから決定

26. 優劣の自動設定 Yes No 面が接触している 2つの面の法線が90°を成す 端同士で接触している

27. 目次 研究背景 関連研究 ソフトウェアの概要 展開図面の自動生成 評価実験 まとめ、今後の課題

28. 評価実験 スチレンボードを用いて実際に作成 下絵の図面の代わりに、完成品の写真から作成 データ構造やシステムが展開図面を作成可能か

29. 評価実験 スチレンボードを用いて実際に作成 ソフトウェア上で完成形状を作成、自動展開 3Dモデルの作成に3時間、優劣行列の調整に1時間

30. 評価実験 スチレンボードを用いて実際に作成 展開図面どおりにスチレンボードを切取、組立 およそ6時間

31. 干渉部分の解消 • 素材の厚みによる干渉部分

32. 目次 研究背景 関連研究 ソフトウェアの概要 展開図面の自動生成 評価実験 まとめ、今後の課題

33. まとめ 建築模型の展開図面を自動作成する ソフトウェアを提案 データ構造と展開図面自動作成システム 厚みが考慮された展開図面を作成 展開図面から模型を作成

34. 今後の課題 建築模型に特化し、迅速に対象物を作成できるインターフェースの作成 建築家へのヒアリング 既存形状からの展開図面作成

35. ありがとうございました

36. 関連研究 コンピュータを用いたものづくり支援 計算機を用いた仮想三次元折り紙システムの開発 古田ら、2008年 立体的な折り紙を仮想的に扱い、任意の視点から折り方のアニメーションを見ることができる 折り紙に適したレンダリングで、面の優劣に行列を使用

37. 干渉部分Loopの作成 • 平面と線分の交点を求める • 削られるWall(1)が構成する平面 • 優先されるWall(2)が構成する線分 交点をv1,v2とする v1,v2を(2)の厚み分下に複製 v1,v2,v2’,v1’ の順に頂点をつなぎ 干渉部分のloopとする

38. 優劣情報の管理 Wallをまとめて管理する（Model Object） Model Objectをrootとする WallはまとめてModel Objectの子とする Model ObjectがWall同士の優劣行列を保持する

39. 90°のパーツ接着 • 表面の厚紙のみを残すことで継ぎ目を消す

40. 角度のついた切り取り • x = h / tanθ • 切り口から距離xの位置に補助線

41. 凹型での例外