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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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}
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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
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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
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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
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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 × × × × \
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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 ×
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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 △
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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 △
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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 \
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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ありがとうございました
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関連研究
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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
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用
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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
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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
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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
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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
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凹型での例外