VR・AR技術を用いた木材加工実習支援ツールの開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K02731
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 入江 隆 岡山大学, 教育学研究科, 教授 (70253325)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森岡 弘 山口大学, 教育学部, 教授 (00249848) ; 平田 晴路 岡山大学, 教育学研究科, 特任教授 (70189835) ; 笠井 俊信 岡山大学, 教育学研究科, 准教授 (80335570)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 中学校技術・家庭科 / 技術分野 / 材料と加工の技術 / 設計 / 製図 / AR技術 / VR技術

Outline of Annual Research Achievements

生徒が「材料と加工の技術」の授業の「設計」段階で完成予想物の問題点，改善点に気付くことを支援するツールの開発を目的とし，本年度は以下の取組を行った。
１．製作品が描かれた製図をタブレット端末で写真撮影するアプリの開発：教育現場で使用する場合，生徒が撮影した写真はその生徒専用のフォルダに保存する。製作品の設計に試行錯誤させる状況を考えると，複数回の写真撮影を想定し，各写真に適切なファイル名を付けて保存する必要がある。また，製図の写真を撮る際，製図とタブレット端末との距離及び撮影角度を一定にすることは困難である。結果として，撮影された製図の大きさはバラバラとなり，歪んだ写真となってしまう。この状況で製作品の各部材を3Dオブジェクトとして正確にディジタルデータ化するためには，写真の補正が必要となる。本年度は使用するタブレット端末をiPadと決定し，その端末上で動作するカメラアプリに必要とされる仕様を定め，アプリ開発を開始した。
２．写真の補正方法検討：上記１．でカメラアプリに必要とされる機能の一つである写真の補正方法を検討し，製図の3隅にマーカーを付けることで対応することになった。それに合わせて専用の製図用紙を作成することになった。
３．製図方法の検討：中学校技術科で学ぶ製図方法（キャビネット図，等角図，第三角法による正投影図）の比較検討を行い，等角図が適当との結論に至った。
４．製図（等角法）から各部材を3Dオブジェクトとしてディジタルデータ化する方法の検討：等角法の特性と各部材の厚さが一定であることを元に，部材の（厚さ方向を含まない）面の3頂点を決定することで3Dオブジェクトとして検出する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

製作品が描かれた製図をタブレット端末で写真撮影するアプリについては，まだ写真撮影まで進んでおらず，想定していたよりも進捗状況が遅れているが，同時に進めていた写真の補正方法の検討，製図方法の検討，製図（等角法）から各部材を3Dオブジェクトとしてディジタルデータ化する方法の検討については，問題解決の目途が立っている。また3DCADを用いて生徒が直接３Dオブジェクトを作製するためのソフトウェアの検討を既に開始していることもあり，全体としては順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

製作品が描かれた製図をタブレット端末で写真撮影するアプリの開発が中心となる。まずは製図を写真撮影して生徒専用のフォルダに保存できるようにする。次に写真を補正して各部材を3Dオブジェクトとしてディジタルデータ化することを目標とする。また3DCADを用いて生徒が直接３Dオブジェクトを作製するためのソフトウェアの検討を進め，本年度中に結論を出す。各部材の3Dオブジェクトデータが取得できるようになった後への準備として，3DオブジェクトデータのAR・VR技術への利用のための使用機器の選定を開始する。

Causes of Carryover

支援ツール開発用のタブレットを本年度購入予定であったが，既有のタブレットを利用して開発をすすめることが可能であった。学校現場における教育実践時に最新タブレットの台数を十分に確保するため，次年度に助成金の一部を残した。