Transcript 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
試
行
錯
誤
2次元図面
展開図面
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
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３Dモデラー
自
動
展
開
2次元図面
ソフトウェア
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
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


素材同士の干渉を考慮


一定の厚みを持った形状のデータ構造
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


素材同士の干渉を考慮


一定の厚みを持った形状のデータ構造
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


素材同士の干渉を考慮


一定の厚みを持った形状のデータ構造
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

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
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


素材同士の干渉を考慮


一定の厚みを持った形状のデータ構造
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
１ ２ ３ ４ ５ ６
１
○ ＼ ○ ○ ○
２ ×
○ ＼ ○ ○
３ ＼ ×
○ ○ ○
４ × ＼ ×
○ ○
５ × × × ×
＼
６ × × × × ＼



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
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
１ ２
１
２ ×
○
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
× １ ２
１
２ △
△
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
× １ ２
１
２ △
○
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
× １ ２
１
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
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
１ ２
１
２ ×
○
１ ２
１
２ △
△
１ ２
１
２ △
○
１ ２
１
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
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
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
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