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

1

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

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

研究背景

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

4

研究背景

既存の建築模型の製作方法

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

22 次元図面次元図面

試試行行錯錯誤誤

展開図面展開図面

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

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

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

提案するソフトウェア

自動で展開図を作成してくれる３ D モデラー

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

22 次元図面次元図面 ソフトウェアソフトウェア 展開図面展開図面

自自動動展展開開

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

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

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

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

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

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

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}

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

Wall 同士の干渉の排除

形状自体を変形しないため、処理が楽になる

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

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

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

１ ２ ３ ４ ５ ６

１ ○ ＼ ○ ○ ○

２ × ○ ＼ ○ ○

３ ＼ × ○ ○ ○

４ × ＼ × ○ ○

５ × × × × ＼

６ × × × × ＼

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

1１ ２

１

２

１ ２１ ○

２ ×

優劣の種類 (2/4)

× １ ２１

２

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

１ ２１ △

２ △

優劣の種類 (3/4)

× １ ２１

２

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

１ ２１ ○

２ △

優劣の種類 (4/4)

× １ ２１

２

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

１ ２１ ＼

２ ＼

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

優劣の自動設定

2つの面の法線が 90° を成す2つの面の法線が 90° を成す

端同士で接触している端同士で接触している

１ ２

１ ○

２ ×

１ ２

１ △

２ △

１ ２

１ ○

２ △

１ ２

１ ＼

２ ＼

面が接触している面が接触している

YesNo

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

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

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

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

干渉部分の解消

素材の厚みによる干渉部分

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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

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

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

ありがとうございました

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

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

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

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

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

凹型での例外