キヤノン、製品設計/開発作業を「MR」システムで支援



キヤノン、キヤノンマーケティングジャパン(キヤノン MJ)、キヤノン IT ソリューションズ(キヤノン ITS)は2012年6月18日、現実の映像と3次元(3D)CG 映像をリアルタイムに合成してヘッド マウント ディスプレイ(HMD)に表示する「MR(複合現実感:Mixed Reality)」技術をベースとして、製品設計/開発業務などに適用可能な MR システムを7月下旬より販売すると発表した。CAD などによって 3D データの業務活用が進んでいる工業デザイン分野や設計/製造分野から販売活動を開始し、建築や商品販売、医療、教育、展示、エンターテインメントといった分野への展開を目指す。
MR とは、現実世界と CG をリアルタイムに融合させ、仮想 3D オブジェクトを現実空間内に実在するよう重ね合わせる映像情報処理技術。CG のみで仮想空間を表現する VR(人工現実感:Virtual Reality)を一歩進めたもの。AR(拡張現実感:Augumented Reality)も MR の一種であるが、キヤノンの MR システムは HMD 装着者の立場で実寸大の 3D CG オブジェクトを視覚的に体感できる点が特徴という。HMD 装着者の位置や視線の方向に合わせて現実世界の映像と 3D CG を実寸大で合成するため、3D CG オブジェクトとの距離に応じて見える大きさが変化するほか、オブジェクトの横や後ろ、上、下に回り込んで見られる。
同 MR システムは、現実の映像を2つのビデオ カメラで取り込みつつ 3D CG と合成表示する専用 HMD、各種処理や映像合成を担当する制御用パソコン(Windows 7/XP)で構成する。HMD ごとに1台の制御用パソコンが必要。用途に応じて、HMD の位置などを検出するための赤外線センサーや磁気センサー、オブジェクト認識用マーカー、ジャイロ センサー、3D CG 操作用コントローラなどを組み合わせて使う。HMD には自由曲面(非球面)プリズムを採用することで、装着者の視線とカメラの光軸を一致させる光学経路をコンパクトに実現したという。
  
HMD としてブラザー工業の「AiRScouter(エアスカウター)」のようなシースルー型 HMD を採用せず、機構が複雑で重くなるビデオ カメラ型 HMD を使う理由について、開発担当者らは「ビデオ カメラ型の方が合成した映像に違和感が少なく、より自然な作業が可能だから」と説明する。シースルー型 HMD には画像合成用のハーフミラーが必要で、ハーフミラー越しに見える現実の風景は色味が変わってしまい、ビデオ映像同士を合成する場合に比べ不自然になりがちだそうだ。さらに、視線を素早く動かすと、シースルー型は CG 生成処理の遅延によって現実映像と CG の位置ずれが生じやすい。ビデオ カメラ型では、映像の位置合わせが行いやすく、作業時の違和感を減らせる。ただし、将来ハーフミラーの画質改善や CG の高速生成が可能になれば、シースルー型を検討することもあり得るとした。
また、ビデオで取り込んだ HDM 装着者の手を映像で識別/抽出し、3D CG オブジェクトの手前に表示する画像処理を施す点も特徴。手の位置などを識別するにはセンサー付きグローブを使う技術もあるが、システムが大がかりになるなどの問題があり、この方式を採用した。
識別用マーカーを貼り付けた製品模型などを用意すれば、あたかも操作可能な製品の 3D CG を HMD に表示し、操作性などを確かめるといった作業ができる。また、作業現場の周囲に赤外線センサーを配置し、HMD に位置/視線方向の検出用オプションを取り付けるとマーカーなしでも利用可能となり、実在しない大きな自動車などの 3D CG オブジェクトを出現させられる。さらに、手にとって作業できる程度の大きさの製品をテーブルの上で確認するような狭い範囲で済む作業であれば、コンパクトな磁場発生装置と磁界センサーの組み合わせで導入可能だ。
    
HMD/制御用パソコンのペアを複数連携させると、複数の作業者がそれぞれの視点で 3D CG オブジェクトを見ながら共同作業が行える。現在用意している制御用ライブラリでは、最大16台の連携が可能。
製品の設計時に MR システムを利用すると、設計者の姿勢や動きに応じて現実映像とリアルタイムに合成表示される実寸大 3D CG を見ながら、デザインや操作性などを評価できる。その結果、モックアップ制作や製品試作の必要性を減らし、開発コストの低減と期間の削減が期待できるという。3D CG 操作用コントローラを使えば、仮想的なオブジェクトに働きかけて移動や扉の開閉といった操作も再現し、実際の機器を動かしているのと同様の操作が行える。製品メンテナンス担当者の訓練などに利用できるだろう。
製品設計/開発以外では、工場内に生産設備を仮想的に配置し、レイアウトや作業性を実際に歩きながら検証するような作業に応用できる。そのほか、外科手術のシミュレーション、販売ショールームでの商品説明、博物館での展示など、さまざまな分野での利用が考えられる。
キヤノン グループ各社が連携し、MR システムと活用するための関連システムを組み合わせてソリューション パッケージとして販売していく。特に 3D CAD ベンダーなどと協力し、顧客ごとの個別対応なども視野に入れる。
システムの価格は、HMD、基本ソフトウェア、パソコン、センサーなど含む最小構成で約1,000万円から。当初、売上高が1,000億円から1兆円以上という大きな企業を対象に提案していくが、段階的により小さな規模の企業にも導入できるよう取り組む。
キヤノンらは、この MR システムを東京ビッグサイトで6月20日から22日に開催される「第20回 3D &バーチャル リアリティ展(IVR)」へ出展する。
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by pachifu | 2012-06-19 06:32