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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
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 土肥 雅志 指導教員:三谷 純 福井 幸男 金森 由博
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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 建築模型の製作方法 完成形の事前確認 立体的な検討が可能 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
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
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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３Dモデラー ソフトウェア 2次元図面を下絵とし、模型の完成形を作成できる
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
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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 素材同士の干渉を考慮 素材の優先順位の管理 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
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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 素材同士の干渉を考慮 素材の優先順位の管理 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
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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 素材同士の干渉を考慮 素材の優先順位の管理 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
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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
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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 素材同士の干渉を考慮 素材の優先順位の管理 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
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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 ○ ＼ ×
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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 １ ２ ○ × １ ２ 1
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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
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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
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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
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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 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 ○
＼
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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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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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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
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 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
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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
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
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