Grasshopperによる高付加価値・触感デジタルデザイン2022


—広島大学大学院先進理工系科学研究科・栗田雄一研究室・株式会社アプリクラフト共同プロジェクト—

デジタルオブジェクトの表面触感を予測できる触感デジタルデザイン支援ツール


概要

広島大学大学院先進理工系科学研究科・栗田雄一研究室と株式会社アプリクラフトは、2020 年に公開した“Grasshopperにおける高付加価値・触感デジタルデザイン”に続く研究テーマとして、「高度な試作モデルを作成することなく、数値的に評価する事」を目的に、コンピュテーショナルデザイン手法によるさらなる「表面処理生成機能の拡張」と、「デジタル上で生成された3Dデータハイトマップを画像化し、出力するアルゴリズム」をGrasshopperを使用して作成しました。

「高度な試作モデルを作成することなく、3次元デジタルオブジェクトの表面処理加工と画像データ解析から、実物が有する触感の予測を、数値的に評価するソフトウエア」

3次元CADなどで使用されるデジタルデザインにおける表面処理方法において、CMFという概念が一般化されていますが、モデルを実体化するためには、①3次元のCADデータを切削など精度の高い試作を作成する方法と、②フォトエッチング等で代表されるハイトマップ画像という表面の凹凸を高さによりグレースケールで処理した画像を基にレーザー加工で作成する方法があります。①に関しては、3Dプリンターを使用することも可能ですが、出力解像度の問題があり、感性的な要素が高い触感の評価には適しません。また精度の高い試作は費用と時間を要します。②に関しては、ハイトマップ画像は、経験則に基づく手法で作成する方法が主流で、必ずしも正確な表面処理を具現化したものでないという問題があります。

今回の研究では、栗田研究室で作成したソフトウエアにて読込可能な、ハイトマップ画像を正確な3次元モデルから自動生成するアルゴリズムを、新たに追加作成しました。 これにより、以前の表面処理生成アルゴリズムから速やかにハイトマップ画像を生成し、触感の評価予測を行う事が可能になりました。従来の手法では最短でも1週間以上、評価に要していたものが、リアルタイムに、必要な数だけ、デジタルデータの作成及びハイトマップ画像生成を行う事が出来、評価することが可能になりました。

関連リンク

■ 広島大学大学院先進理工系科学研究科・栗田雄一研究室
https://www.bsys.hiroshima-u.ac.jp/kurita/
■ ハイトマップデータから触感を予測する触感デジタルデザインツール
https://www.bsys.hiroshima-u.ac.jp/kurita/work_j_digitalhapt2022.html
■ Grasshopperによる高付加価値・触感デジタルデザイン
https://www.applicraft.com/syokkan_sample/

触感サンプルダウンロード

下記のダウンロードボタンより.ghファイルがダウンロードいただけます。
※こちらのファイルはRhino5用のGrasshopperでは開けません。Rhino7をお持ちでない方は評価版にてご確認が可能です。
※こちらのファイルはMacには対応していません。

■ 全てのサンプルをまとめてダウンロード(1.84MB/.ghファイル15点)   

01-Croco

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

水面などの液体の表面のような不規則な起伏、凹凸のあるパターン。

02-Shizuku

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

平らな表面についた無数の水滴のようなパターン。

03-Ganseki

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

さまざまな形や大きさの粒から成る岩石の表面のようなパターン。

04-Renga

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

煉瓦やパネルをずらしながら敷き詰めたようなパターン。

05-Kibori

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

彫刻や槌目(ハンマー)など、表面を削ったり叩いたりしたときに見られるパターン。

06-Hachinosu

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

蜂巣や甲羅、フジツボなどに見られる六角形をベースとしたボロノイパターン。

07-Croco

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

鰐やヘビなど爬虫類の表皮などに見られるパターン。

08-Uroko

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

魚の鱗のような波打った形状のパターン。

09-PanelArray1

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

1種類のパネルを規則的あるいは不規則に反転・高さ変更しながら配列するアルゴリズム
(Urokoのベースになっているもの)。 

10-PanelArray2

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

2種類のパネルを規則的あるいは不規則に配列するアルゴリズム
(Shizukuのベースになっているもの)。

11-Cross

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

布の織パターン。

12-Irekobishi  

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

入子菱の織パターン。

13-Sazanami

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

さざ波模様のパターン。

14-Koishi

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

小石を散りばめたようなパターン。

15-Rug

画像をクリックすると拡大してご覧いただけます。

ラグのような粗い織パターン。