(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-18
(45)【発行日】2024-09-27
(54)【発明の名称】形状データ取得方法および形成方法
(51)【国際特許分類】
G01B 5/20 20060101AFI20240919BHJP
G06T 19/00 20110101ALI20240919BHJP
G01B 5/00 20060101ALI20240919BHJP
G01B 5/24 20060101ALI20240919BHJP
【ＦＩ】
G01B5/20 C
G06T19/00 A
G01B5/00 A
G01B5/24
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021154604
(22)【出願日】2021-09-22
(65)【公開番号】P2023045969
(43)【公開日】2023-04-03
【審査請求日】2023-12-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000005119
【氏名又は名称】日立造船株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】岡村 敬
(72)【発明者】
【氏名】松下 裕明
【審査官】山▲崎▼ 和子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－２４９９５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２０６６４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０３６１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１６０４３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１１３９１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１８５５６８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ ５／００－５／３０
２１／００－２１／３２
Ｇ０６Ｔ １／００
１１／６０－１３／８０
１７／０５
１９／００－１９／２０
Ｇ０６Ｆ ３０／００－３０／３９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
実空間内の構造物の形状をＶＲ空間に取り込むために、当該構造物の形状を示す形状データを取得する取得方法であって、構造物に接触する接触面を有し、当該接触面における所定位置の三次元位置座標および前記接触面の方向を取得可能なセンサを構造物に接触させる接触工程と、
前記構造物に接触した前記センサから前記三次元位置座標および前記接触面の方向を示す方向情報を取得する形状データ取得工程と、を含み、
前記構造物の形状として直方体構造物の形状を取得する場合において、
前記直方体構造物は、第１面と、前記第１面に対して垂直な面である第２面と、前記第１面および前記第２面に対して垂直な面である第３面を有しており、
前記形状データ取得工程は、
前記第１面、前記第２面および前記第３面のそれぞれについて、各面に接触した前記センサから前記三次元位置座標および前記方向情報を取得する工程と、
前記第１面、前記第２面および前記第３面が交差する頂点の対角頂点に接触した前記センサから前記三次元位置座標を取得する工程と、を含む、形状データ取得方法。
【請求項2】
実空間内の構造物の形状をＶＲ空間に取り込むために、当該構造物の形状を示す形状データを取得する取得方法であって、
構造物に接触する接触面を有し、当該接触面における所定位置の三次元位置座標および前記接触面の方向を取得可能なセンサを構造物に接触させる接触工程と、
前記構造物に接触した前記センサから前記三次元位置座標および前記接触面の方向を示す方向情報を取得する形状データ取得工程と、を含み、
前記構造物の形状として多面体構造物の形状を取得する場合において、
前記多面体構造物の各面に対して、前記接触工程および前記形状データ取得工程を行う、形状データ取得方法。
【請求項3】
実空間内の構造物の形状をＶＲ空間に取り込むために、当該構造物の形状を示す形状データを取得する取得方法であって、
構造物に接触する接触面を有し、当該接触面における所定位置の三次元位置座標および前記接触面の方向を取得可能なセンサを構造物に接触させる接触工程と、
前記構造物に接触した前記センサから前記三次元位置座標および前記接触面の方向を示す方向情報を取得する形状データ取得工程と、を含み、
前記構造物の形状として円柱形構造物の形状を取得する場合において、
前記形状データ取得工程は、
前記円柱形構造物の第１底面の中心位置に前記所定位置が接触するように前記第１底面に接触した前記センサから前記三次元位置座標および前記方向情報を取得する工程と、
前記円柱形構造物における前記第１底面に対向する第２底面に接触した前記センサから前記三次元位置座標を取得する工程と、
前記円柱形構造物の側面に前記所定位置が位置するように前記側面に接触した前記センサから前記三次元位置座標を取得する工程と、を含む、形状データ取得方法。
【請求項4】
ＶＲ空間に仮想構造物を形成する形成方法であって、請求項１～３のいずれか１項に記載の形状データ取得方法により実空間内の構造物の形状を示す形状データを取得する取得工程と、
前記取得工程において取得した形状データを用いてＶＲ空間内に仮想構造物を形成する形成工程と、を含む、形成方法。
【請求項5】
前記取得工程において、第１構造物の形状データおよび第２構造物の形状データを取得し、前記形成工程において、前記第１構造物の形状データおよび前記第２構造物の形状データを用いてＶＲ空間内に第１仮想構造物および第２仮想構造物をそれぞれ形成し、
前記第１仮想構造物と前記第２仮想構造物とを組み合わせて第３仮想構造物を形成する工程をさらに含む、請求項４に記載の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、実空間内の構造物の形状をＶＲ空間に取り込むために、当該構造物の形状を示す形状データを取得する取得方法などに関する。
【背景技術】
【0002】
大規模鉄鋼構造物を設計および製造する場合に、製造段階での作業性を確認するために、原寸大のモデルを発泡スチロールなどの模擬構造物を作製して再現することが行われている。しかし、このような再現方法では、製作コストが高くなってしまう。
【0003】
そこで、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）を利用して作業性を確認することが提案されている。ＶＲを利用する場合、作業対象物や使用工具などの構造物の形状データをＶＲ空間内に取り込む必要があるが、構造物の形状データが無い場合には、実空間内の構造物の形状データを取得する必要がある。例えば、特許文献１には、レーザー光を用いて実空間内の構造物の形状データを取得し、ＶＲ空間に仮想構造物を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０２０－１８６９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、レーザー光を使用するため、形状データを取得するのにコストおよび手間がかかってしまうという問題がある。
【0006】
本発明の一態様は、安価で簡便に構造物の形状データを取得することができる形状データ取得方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る取得方法は、実空間内の構造物の形状をＶＲ空間に取り込むために、当該構造物の形状を示す形状データを取得する取得方法であって、構造物に接触する接触面を有し、当該接触面における所定位置の三次元位置座標および前記接触面の方向を取得可能なセンサを構造物に接触させる接触工程と、前記構造物に接触した前記センサから前記三次元位置座標および前記接触面の方向を示す方向情報を取得する形状データ取得工程と、を含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明の一態様によれば、安価で簡便に構造物の形状データを取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態１に係るシミュレーションシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図2】上記シミュレーションシステムが備えるトラッカーの構造を示す斜視図である。
【図3】上記シミュレーションシステムにおいて形状データの取得対象となる直方体構造物の構成を示す斜視図である。
【図4】本発明の実施形態１に係る仮想構造物の形成方法の処理の一例を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施形態２に係る仮想構造物の形成方法の処理の一例を示すフローチャートである。
【図6】本発明の実施形態３に係る仮想構造物の形成方法において形状データの取得対象となる円柱形構造物の構成を示す斜視図である。
【図7】本発明の実施形態３に係る仮想構造物の形成方法の処理の一例を示すフローチャートである。
【図8】本発明の実施形態４に係る仮想構造物の形成方法の処理の一例を示すフローチャートである。
【図9】上記仮想構造物の形成方法における、ＶＲ空間の様子を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステム１００について、詳細に説明する。シミュレーションシステム１００は、実空間上の構造物の形状をＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）空間に取りこみ、ＶＲ空間に仮想構造物を形成し、当該仮想構造物を用いて種々のシミュレーションを行うシステムである。本実施形態では、工具を用いた作業の対象物としての構造物をＶＲ空間に取りこむ場合について説明する。
以下、本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステム１００について、詳細に説明する。シミュレーションシステム１００は、実空間上の構造物の形状をＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）空間に取りこみ、ＶＲ空間に仮想構造物を形成し、当該仮想構造物を用いて種々のシミュレーションを行うシステムである。本実施形態では、工具を用いた作業の対象物としての構造物をＶＲ空間に取りこむ場合について説明する。
【0011】
図１は、シミュレーションシステム１００の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、シミュレーションシステム１００は、トラッカー１１と、ＶＲコントローラ１４と、ベースステーション１６と、情報処理装置２０とを備えている。
【0012】
トラッカー１１、ＶＲコントローラ１４およびベースステーション１６は、実空間上の構造物の形状データを取得するための部材である。
【0013】
図２は、トラッカー１１の構造を示す斜視図である。図２に示すように、トラッカー１１は、例えば、直方体形状をしており、構造物に接触させる面である接触面１２を備えている。トラッカー１１の形状は特に限定されず、接触面１２を含む形状であれば、どのような形状であってもよい。トラッカー１１は、ジャイロセンサ、加速度計、レーザーポジションセンサなどの種々のセンサを有しており、ベースステーション１６に対するトラッカー１１の三次元位置座標、および、ベースステーション１６に対する接触面１２の方向を取得できるようになっている。以下の説明では、「ベースステーション１６に対するトラッカー１１の三次元位置座標」を「トラッカー１１の三次元位置座標」、「ベースステーション１６に対する接触面１２の方向」を「接触面１２の方向」と称して説明する。
【0014】
図１に示すＶＲコントローラ１４は、ベースステーション１６に対して指示を送るコントローラである。また、ＶＲコントローラ１４は、ＶＲ空間でシミュレーションを行う際にも用いられる。ＶＲコントローラ１４は、ジャイロセンサ、加速度計、レーザーポジションセンサなどの種々のセンサを有しており、ベースステーション１６に対するＶＲコントローラ１４の三次元位置座標、および、ベースステーション１６に対するＶＲコントローラ１４の方向を取得できるようになっている。ＶＲコントローラ１４は、ユーザの指示を受け付ける複数のボタンを有している。以下の説明では、「ベースステーション１６に対するＶＲコントローラ１４の三次元位置座標」を「ＶＲコントローラ１４の三次元位置座標」、「ベースステーション１６に対するＶＲコントローラ１４の方向」を「ＶＲコントローラ１４の方向」と称して説明する。
【0015】
ベースステーション１６は、トラッカー１１と無線通信を行い、トラッカー１１の三次元位置座標（より詳細には、所定位置としてのトラッカー１１の接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標）およびトラッカー１１の接触面１２の方向を示す方向情報を取得する。ベースステーション１６は、取得したトラッカー１１の三次元位置座標およびトラッカー１１の方向を示す方向情報を後述する情報処理装置２０に送信する。
【0016】
また、ベースステーション１６は、ＶＲコントローラ１４の三次元位置座標およびＶＲコントローラ１４の方向を示す方向を取得する。ベースステーション１６は、取得したＶＲコントローラ１４の三次元位置座標およびＶＲコントローラ１４の方向を示す方向情報を後述する情報処理装置２０に送信する。
【0017】
情報処理装置２０は、図１に示すように、制御部３０と、通信部４０と、記憶部５０と、表示部６０とを備えている。制御部３０は、シミュレーションシステム１００の各部を制御する。制御部３０は、形状データ取得部３１と、仮想構造物形成部３２と、シミュレーション部３３とを備えている。
【0018】
形状データ取得部３１は、ベースステーション１６がＶＲコントローラ１４からの指示に基づいて取得した、トラッカー１１の接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報の少なくとも一方を、通信部４０を介してベースステーション１６から取得する。形状データ取得部３１は、ベースステーション１６から受け取った形状データを仮想構造物形成部３２へ出力する。
【0019】
仮想構造物形成部３２は、形状データ取得部３１から受け取った形状データ情報を用いてＶＲ空間に仮想構造物を形成する。仮想構造物形成部３２による仮想構造物の形成方法の詳細については後述する。
【0020】
シミュレーション部３３は、仮想構造物形成部３２によってＶＲ空間に形成された仮想構造物を用いて各種のシミュレーションを行う。具体的には、シミュレーション部３３は、記憶部５０に記憶されている手持ち工具の形状データを読み込み、ＶＲ空間に手持ち工具を形成する。また、シミュレーション部３３は、ユーザが上記手持ち工具と対応するように設定されたＶＲコントローラ１４に対して行った動作の情報を、ベースステーション１６を介して受信し、当該動作をＶＲ空間に反映させる。動作としては、例えば、溶接、ボルト締結などが挙げられる。このとき、ユーザは、表示部６０に表示された、仮想構造物形成部３２によってＶＲ空間に形成された仮想構造物に対して動作を行う。これにより、ユーザは、製造段階での作業性を確認することができる。
【0021】
表示部６０は、仮想構造物形成部３２によって形成された仮想構造物などを表示する。表示部６０は、例えば、ヘッドマウントディスプレイであってよい。
【0022】
＜仮想構造物の形成方法＞
次に、シミュレーションシステム１００における仮想構造物の形成方法について説明する。本実施形態では、直方体形状を有する直方体構造物２００の形状をＶＲ空間に形成する場合について説明する。後述するように、本発明は、直方体以外の多角形にも適用可能であり、直方体構造物２００は、シミュレーションシステム１００の対象の一例に過ぎない。図３は、直方体構造物２００の構成を示す斜視図である。図３に示すように、直方体構造物２００は、互いに垂直な平面である第１面２０１、第２面２０２および第３面２０３、ならびに、第１面２０１、第２面２０２および第３面２０３のそれぞれに対向する面である第４面２０４、第５面２０５および第６面２０６を有している。また、直方体構造物２００は、第１面２０１、第２面２０２および第３面２０３が交差する頂点である第１頂点２０７と、直方体構造物２００において第１頂点２０７と対角に位置する対角頂点である第２頂点２０８とを有している。第２頂点２０８は、第４面２０４、第５面２０５および第６面２０６が交差する頂点である。
次に、シミュレーションシステム１００における仮想構造物の形成方法について説明する。本実施形態では、直方体形状を有する直方体構造物２００の形状をＶＲ空間に形成する場合について説明する。後述するように、本発明は、直方体以外の多角形にも適用可能であり、直方体構造物２００は、シミュレーションシステム１００の対象の一例に過ぎない。図３は、直方体構造物２００の構成を示す斜視図である。図３に示すように、直方体構造物２００は、互いに垂直な平面である第１面２０１、第２面２０２および第３面２０３、ならびに、第１面２０１、第２面２０２および第３面２０３のそれぞれに対向する面である第４面２０４、第５面２０５および第６面２０６を有している。また、直方体構造物２００は、第１面２０１、第２面２０２および第３面２０３が交差する頂点である第１頂点２０７と、直方体構造物２００において第１頂点２０７と対角に位置する対角頂点である第２頂点２０８とを有している。第２頂点２０８は、第４面２０４、第５面２０５および第６面２０６が交差する頂点である。
【0023】
図４は、本実施形態における仮想構造物の形成方法の処理の一例を示すフローチャートである。本実施形態における仮想構造物の形成方法では、図４に示すように、まず、ユーザが、直方体構造物２００の第１面２０１にトラッカー１１の接触面１２を接触させる（ステップＳ１）。ステップＳ１は、トラッカー１１の接触面１２を直方体構造物２００に接触させる接触工程である。後述するステップＳ４、Ｓ７およびＳ１１についても同様である。
【0024】
次に、形状データ取得部３１が第１面２０１に接触したトラッカー１１から接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を取得する（ステップＳ２）。以降では、第１面２０１に接触したトラッカー１１から取得する、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を第１形状データと称する。具体的には、ユーザが、トラッカー１１から第１形状データを取得するように、ＶＲコントローラ１４を操作する。これにより、ベースステーション１６は、トラッカー１１から第１形状データを取得し、取得した第１形状データを制御部３０の形状データ取得部３１に送信する。ステップＳ２は、直方体構造物２００に接触したトラッカー１１から、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報の少なくとも一方を取得する形状データ取得工程である。後述するステップＳ５、Ｓ８およびＳ１２についても同様である。上記接触工程および上記形状データ取得工程は、直方体構造物２００の形状を示す形状データを取得する取得工程（取得方法）である。
【0025】
次に、仮想構造物形成部３２が、形状データ取得部３１が取得した第１形状データを用いて、情報処理装置２０によって形成されるＶＲ空間７０において直方体構造物２００の第１面２０１に対応する面が位置する平面を特定する（ステップＳ３）。以降では、当該平面を第１平面と称する。ステップＳ３は、上記取得工程において取得した形状データを用いてＶＲ空間内に仮想構造物を形成する形成工程である。後述するステップＳ６、Ｓ９、Ｓ１０およびＳ１３についても同様である。
【0026】
次に、ユーザが、直方体構造物２００の第２面２０２にトラッカー１１の接触面１２を接触させる（ステップＳ４）。
【0027】
次に、形状データ取得部３１が第２面２０２に接触したトラッカー１１から接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を取得する（ステップＳ５）。以降では、第２面２０２に接触したトラッカー１１から取得する、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を第２形状データと称する。具体的には、ユーザが、トラッカー１１から第２形状データを取得するように、ＶＲコントローラ１４を操作する。これにより、ベースステーション１６は、トラッカー１１から第２形状データを取得し、取得した第２形状データを制御部３０の形状データ取得部３１に送信する。
【0028】
次に、仮想構造物形成部３２が、形状データ取得部３１が取得した第２形状データを用いて、ＶＲ空間７０において直方体構造物２００の第２面２０２に対応する面が位置する平面を特定する（ステップＳ６）。以降では、当該平面を第２平面と称する。
【0029】
次に、ユーザが、直方体構造物２００の第３面２０３にトラッカー１１の接触面１２を接触させる（ステップＳ７）。
【0030】
次に、形状データ取得部３１が第３面２０３に接触したトラッカー１１から接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を取得する（ステップＳ８）。以降では、第３面２０３に接触したトラッカー１１から取得する、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を第３形状データと称する。具体的には、ユーザが、トラッカー１１から第３形状データを取得するように、ＶＲコントローラ１４を操作する。これにより、ベースステーション１６は、トラッカー１１から第３形状データを取得し、取得した第３形状データを制御部３０の形状データ取得部３１に送信する。
【0031】
次に、仮想構造物形成部３２が、形状データ取得部３１が取得した第３形状データを用いて、ＶＲ空間７０において直方体構造物２００の第３面２０３に対応する面が位置する平面を特定する（ステップＳ９）。以降では、当該平面を第３平面と称する。
【0032】
次に、仮想構造物形成部３２が、ＶＲ空間７０において、上記第１平面、上記第２平面および上記第３平面が交差する点を特定する（ステップＳ１０）。当該点は、直方体構造物２００の第１頂点２０７に対応する点である。
【0033】
次に、ユーザが、直方体構造物２００における、第１頂点２０７と対角に位置する対角頂点である第２頂点２０８に接触面１２の中心点１２Ａが接触するように、トラッカー１１を直方体構造物２００に接触させる（ステップＳ１１）。
【0034】
次に、形状データ取得部３１が第２頂点２０８に接触面１２の中心点１２Ａが接触するように直方体構造物２００に接触したトラッカー１１から、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標を取得する（ステップＳ１２）。以降では、第２頂点２０８に接触面１２の中心点１２Ａが接触するように直方体構造物２００に接触したトラッカー１１から取得する、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標を第４形状データと称する。具体的には、ユーザが、トラッカー１１から第４形状データを取得するように、ＶＲコントローラ１４を操作する。これにより、ベースステーション１６は、トラッカー１１から第４形状データを取得し、取得した第４形状データを制御部３０の形状データ取得部３１に送信する。
【0035】
次に、仮想構造物形成部３２が、形状データ取得部３１が取得した第４形状データを用いて、ＶＲ空間７０において直方体構造物２００の第２頂点２０８に対応する点を特定し、ＶＲ空間７０における仮想構造物の形状を特定する（ステップＳ１３）。具体的には、第２頂点２０８に対応する点が特定されることにより、ＶＲ空間７０において、仮想構造物の大きさ、換言すれば、仮想構造物の各面の大きさが決定される。
【0036】
本実施形態における仮想構造物の形成方法における、ステップＳ１、Ｓ４、Ｓ７およびＳ１１は、トラッカー１１の接触面１２を直方体構造物２００に接触させる接触工程である。本実施形態における仮想構造物の形成方法における、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ８およびＳ１２は、直方体構造物２００に接触したトラッカー１１から、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報の少なくとも一方を取得する形状データ取得工程である。上記接触工程および上記形状データ取得工程は、直方体構造物２００の形状を示す形状データを取得する取得工程（取得方法）である。本実施形態における仮想構造物の形成方法における、ステップＳ３、Ｓ６、Ｓ９、Ｓ１０およびＳ１３は、上記取得工程において取得した形状データを用いてＶＲ空間７０内に仮想構造物を形成する形成工程である。
【0037】
以上のように、本実施形態では接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を取得可能なトラッカー１１を直方体構造物２００に接触させる接触工程（具体的には、ステップＳ１、Ｓ４、Ｓ７およびＳ１１）と、直方体構造物２００に接触したトラッカー１１から上記三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を取得する形状データ取得工程（具体的には、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ８およびＳ１２）とを行う。これにより、直方体構造物２００の形状を示す形状データを取得し、ＶＲ空間７０に仮想構造物を形成する。簡潔に述べれば、トラッカー１１を直方体構造物２００に接触させてトラッカー１１から形状データを取得する。当該構成によれば、レーザー光を用いた形状データの取得方法、３Ｄソフトを使用した手作業による仮想構造物の形成方法などの従来の方法に比べて、安価で簡便に構造物の形状データを取得することができる。また、後述する実施形態２における形状データ取得方法に比べて、作業工程が少なくなる。
【0038】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態では、実施形態１とは異なった方法で、直方体構造物２００の形状をＶＲ空間に形成する方法について説明する。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態では、実施形態１とは異なった方法で、直方体構造物２００の形状をＶＲ空間に形成する方法について説明する。
【0039】
図５は、本実施形態における仮想構造物の形成方法の処理の一例を示すフローチャートである。本実施形態における仮想構造物の形成方法では、図５に示すように、まず、実施形態１において説明したステップＳ１～Ｓ９を行う。
【0040】
次に、ユーザが、直方体構造物２００の第４面２０４にトラッカー１１の接触面１２を接触させる（ステップＳ２０）。
【0041】
次に、形状データ取得部３１が第４面２０４に接触したトラッカー１１から接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を取得する（ステップＳ２１）。以降では、第４面２０４に接触したトラッカー１１から取得する、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を第４形状データと称する。具体的には、ユーザが、トラッカー１１から第４形状データを取得するように、ＶＲコントローラ１４を操作する。これにより、ベースステーション１６は、トラッカー１１から第４形状データを取得し、取得した第４形状データを制御部３０の形状データ取得部３１に送信する。
【0042】
次に、仮想構造物形成部３２が、形状データ取得部３１が取得した第４形状データを用いて、ＶＲ空間７０において直方体構造物２００の第４面２０４に対応する面が位置する平面を特定する（ステップＳ２２）。以降では、当該平面を第４平面と称する。
【0043】
次に、ユーザが、直方体構造物２００の第５面２０５にトラッカー１１の接触面１２を接触させる（ステップＳ２３）。
【0044】
次に、形状データ取得部３１が第５面２０５に接触したトラッカー１１から接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を取得する（ステップＳ２４）。以降では、第５面２０２に接触したトラッカー１１から取得する、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を第５形状データと称する。具体的には、ユーザが、トラッカー１１から第５形状データを取得するように、ＶＲコントローラ１４を操作する。これにより、ベースステーション１６は、トラッカー１１から第５形状データを取得し、取得した第５形状データを制御部３０の形状データ取得部３１に送信する。
【0045】
次に、仮想構造物形成部３２が、形状データ取得部３１が取得した第５形状データを用いて、ＶＲ空間７０において直方体構造物２００の第５面２０５に対応する面が位置する平面を特定する（ステップＳ２５）。以降では、当該平面を第５平面と称する。
【0046】
次に、ユーザが、直方体構造物２００の第６面２０６にトラッカー１１の接触面１２を接触させる（ステップＳ２６）。
【0047】
次に、形状データ取得部３１が第６面２０６に接触したトラッカー１１から接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を取得する（ステップＳ２７）。以降では、第６面２０６に接触したトラッカー１１から取得する、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を第６形状データと称する。具体的には、ユーザが、トラッカー１１から第６形状データを取得するように、ＶＲコントローラ１４を操作する。これにより、ベースステーション１６は、トラッカー１１から第６形状データを取得し、取得した第３形状データを制御部３０の形状データ取得部３１に送信する。
【0048】
次に、仮想構造物形成部３２が、形状データ取得部３１が取得した第６形状データを用いて、ＶＲ空間７０において直方体構造物２００の第６面２０６に対応する面が位置する平面を特定する（ステップＳ２８）。以降では、当該平面を第６平面と称する。
【0049】
最後に、仮想構造物形成部３２が、特定した上記第１平面～第６平面によって囲まれる領域を仮想構造物としてＶＲ空間７０に形成する（ステップＳ２９）。
【0050】
本実施形態における仮想構造物の形成方法における、ステップＳ１、Ｓ４、Ｓ７、Ｓ１０、Ｓ１３およびＳ１６は、トラッカー１１の接触面１２を直方体構造物２００に接触させる接触工程である。本実施形態における仮想構造物の形成方法における、ステップＳ２、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ１１、Ｓ１４およびＳ１７は、直方体構造物２００に接触したトラッカー１１から、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報の少なくとも一方を取得する形状データ取得工程である。上記接触工程および上記形状データ取得工程は、直方体構造物２００の形状を示す形状データを取得する取得工程（取得方法）である。本実施形態における仮想構造物の形成方法における、ステップＳ３、Ｓ６、Ｓ９、Ｓ１２、Ｓ１５、Ｓ１８およびＳ１９は、上記取得工程において取得した形状データを用いてＶＲ空間７０内に仮想構造物を形成する形成工程である。
【0051】
以上のように、本実施形態では、直方体構造物２００を構成する面にトラッカー１１を接触させた状態で、トラッカー１１から三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を取得する処理を、第１面２０１～第６面２０６のすべての面に対して行う。これにより、直方体構造物２００の形状を示す形状データを取得し、ＶＲ空間７０に仮想構造物を形成する。簡潔に述べれば、トラッカー１１を直方体構造物２００に接触させてトラッカー１１から形状データを取得する。当該構成によれば、従来の方法に比べて、安価で簡便に構造物の形状データを取得することができる。また、本実施形態における方法は、直方体形状を有する構造部以外の多面体構造物（例えば、四面体、五面体など）にも適用することができる。この場合、多面体構造物を構成する各面に対して、トラッカー１１を接触させた状態で、トラッカー１１から三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を取得する処理を行えばよい。
【0052】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。本実施形態では、円柱形状を有する円柱形構造物３００の形状をＶＲ空間に形成する方法について説明する。図６は、円柱形構造物３００の構成を示す斜視図である。図６に示すように、円柱形構造物３００は、互いに対向する第１底面３０１および第２底面３０２と、第１底面３０１および第２底面３０２を接続する側面３０３とを有している。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。本実施形態では、円柱形状を有する円柱形構造物３００の形状をＶＲ空間に形成する方法について説明する。図６は、円柱形構造物３００の構成を示す斜視図である。図６に示すように、円柱形構造物３００は、互いに対向する第１底面３０１および第２底面３０２と、第１底面３０１および第２底面３０２を接続する側面３０３とを有している。
【0053】
図７は、本実施形態における仮想構造物の形成方法の処理の一例を示すフローチャートである。本実施形態における仮想構造物の形成方法では、図７に示すように、まず、ユーザが、円柱形構造物３００の第１底面３０１の中心位置３０１Ａに接触面１２の中心点１２Ａを接触するように、第１底面３０１にトラッカー１１を接触させる（ステップＳ４１）。
【0054】
次に、形状データ取得部３１が第１底面３０１に接触したトラッカー１１から接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を取得する（ステップＳ４２）。以降では、第１底面３０１に接触したトラッカー１１から取得する、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報を第１形状データと称する。具体的には、ユーザが、トラッカー１１から第１形状データを取得するように、ＶＲコントローラ１４を操作する。これにより、ベースステーション１６は、トラッカー１１から第１形状データを取得し、取得した第１形状データを制御部３０の形状データ取得部３１に送信する。
【0055】
次に、仮想構造物形成部３２が、形状データ取得部３１が取得した第１形状データを用いて、ＶＲ空間７０において円柱形構造物３００の第１底面３０１に対応する面が位置する平面および当該平面において仮想構造物の軸と交差する点を特定する（ステップＳ４３）。以降では、上記平面を第１平面と称する。
【0056】
次に、ユーザが、円柱形構造物３００の第２底面３０２にトラッカー１１の接触面１２を接触させる（ステップＳ４４）。
【0057】
次に、形状データ取得部３１が第２底面３０２に接触したトラッカー１１から接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標を取得する（ステップＳ４５）。以降では、第２底面３０２に接触したトラッカー１１から取得する、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標を第２形状データと称する。具体的には、ユーザが、トラッカー１１から第２形状データを取得するように、ＶＲコントローラ１４を操作する。これにより、ベースステーション１６は、トラッカー１１から第２形状データを取得し、取得した第２形状データを制御部３０の形状データ取得部３１に送信する。
【0058】
次に、仮想構造物形成部３２が、形状データ取得部３１が取得した第２形状データを用いて、ＶＲ空間７０において円柱形構造物３００の第２底面３０２に対応する面が位置する平面を特定する（ステップＳ４６）。以降では、当該平面を第２平面と称する。なお、この段階では、ＶＲ空間７０において、円柱形構造物３００の、第１底面３０１および第２底面３０２にそれぞれ対応する底面が位置する平面（すなわち、上記第１平面および第２平面）が特定されるとともに、仮想構造物の軸の長さおよび配置位置が特定される。
【0059】
次に、ユーザが、円柱形構造物３００の側面３０３に接触面１２の中心点１２Ａが位置するように側面３０３にトラッカー１１を接触させる（ステップＳ４７）。
【0060】
次に、形状データ取得部３１が側面３０３に接触したトラッカー１１から接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標を取得する（ステップＳ４８）。以降では、側面３０３に接触したトラッカー１１から取得する、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標を第３形状データと称する。具体的には、ユーザが、トラッカー１１から第３形状データを取得するように、ＶＲコントローラ１４を操作する。これにより、ベースステーション１６は、トラッカー１１から第３形状データを取得し、取得した第３形状データを制御部３０の形状データ取得部３１に送信する。
【0061】
次に、仮想構造物形成部３２が、形状データ取得部３１が取得した第３形状データを用いて、ＶＲ空間７０に形成する仮想構造物の半径を算出し、ＶＲ空間７０に仮想構造物の形状を特定する（ステップＳ４９）。具体的には、第３形状データにより特定されるＶＲ空間７０における点と、ステップＳ４７において特定した仮想構造物の軸との距離を求めることにより、仮想構造物の半径を算出する。そして、算出した半径と、ステップＳ４７において特定した、第１底面３０１および第２底面３０２にそれぞれ対応する底面が位置する平面（すなわち、上記第１平面および第２平面）および仮想構造物の軸の長さおよび配置位置とに基づいて、仮想構造物形成部３２が、ＶＲ空間７０に仮想構造物を形成する。
【0062】
本実施形態における仮想構造物の形成方法における、ステップＳ４１、Ｓ４４およびＳ４７は、トラッカー１１の接触面１２を円柱形構造物３００に接触させる接触工程である。本実施形態における仮想構造物の形成方法における、Ｓ４２、Ｓ４５およびＳ４８は、円柱形構造物３００に接触したトラッカー１１から、接触面１２の中心点１２Ａの三次元位置座標および接触面１２の方向を示す方向情報の少なくとも一方を取得する形状データ取得工程である。上記接触工程および上記形状データ取得工程は、円柱形構造物３００の形状を示す形状データを取得する取得工程（取得方法）である。本実施形態における仮想構造物の形成方法における、ステップＳ４３、Ｓ４６およびＳ４９は、上記取得工程において取得した形状データを用いてＶＲ空間７０内に仮想構造物を形成する形成工程である。
【0063】
以上のように、本実施形態における形状データ取得方法では、（１）円柱形構造物３００の第１底面３０１の中心位置３０１Ａに接触面１２の中心点１２Ａが接触するように第１底面３０１に接触したトラッカー１１から三次元位置座標および方向情報を取得する工程と、（２）円柱形構造物３００の第２底面３０２に接触したトラッカー１１から三次元位置座標を取得する工程と、円柱形構造物３００の側面３０３に接触面１２の中心点１２Ａが位置するように側面３０３に接触したトラッカー１１から三次元位置座標を取得する工程と、を含む。これにより、円柱形構造物３００の形状を示す形状データを取得し、ＶＲ空間７０に仮想構造物を形成する。簡潔に述べれば、トラッカー１１を円柱形構造物３００に接触させてトラッカー１１から形状データを取得する。当該構成によれば、従来の方法に比べて、安価で簡便に円柱形構造物の形状データを取得することができる。
【0064】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。本実施形態では、ＶＲ空間に仮想構造物を形成する他の方法について説明する。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。本実施形態では、ＶＲ空間に仮想構造物を形成する他の方法について説明する。
【0065】
実施形態１～３では、直方体または円柱といった簡単な構造を有する構造物の形状をＶＲ空間に形成する方法について説明した。しかしながら、より複雑な構造を有する仮想構造物をＶＲ空間に形成したい場合がある。そこで、本実施形態では、より複雑な構造を有する仮想構造物をＶＲ空間に形成する方法について説明する。
【0066】
図８は、本実施形態における仮想構造物の形成方法の処理の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、本実施形態のおける仮想構造物の形成方法は、第１仮想構造物形成工程Ｓ５１と、第２仮想構造物形成工程Ｓ５２と、第３仮想構造物形成工程Ｓ５３とを含む。図９は、本実施形態における仮想構造物の形成方法における、ＶＲ空間の様子を示す概念図である。
【0067】
第１仮想構造物形成工程Ｓ５１は、直方体形状を有する仮想構造物をＶＲ空間７０内に形成する工程である。第１仮想構造物形成工程Ｓ５１では、実施形態１または実施形態２で説明した仮想構造物の形成方法によって、図９に示すように、直方体構造物２００（第１構造物）の形状を有する第１仮想構造物９１を形成する。
【0068】
第２仮想構造物形成工程Ｓ５２は、円柱形状を有する仮想構造物をＶＲ空間７０内に形成する工程である。第２仮想構造物形成工程Ｓ５２では、実施形態３で説明した仮想構造物の形成方法によって、図９に示すように、円柱形構造物３００（第２構造物）の形状を有する第２仮想構造物９２を形成する。
【0069】
第３仮想構造物形成工程Ｓ５３は、第１仮想構造物９１と第２仮想構造物９２とを組み合わせて第３仮想構造物９３を形成する工程である。本実施形態では、図９に示すように、第２仮想構造物９２の一方の底面を第１仮想構造物９１の１つの面に接触させた形状の第３仮想構造物９３を形成する。
【0070】
第３仮想構造物形成工程Ｓ５３では、例えば、ユーザが表示部６０を確認しながらＶＲコントローラ１４を用いて、ＶＲ空間７０上で第２仮想構造物９２を第１仮想構造物９１における所望の面に移動させてもよい。また、トラッカー１１を２つ用意し、２つのトラッカー１１を第１仮想構造物９１および第２仮想構造物９２にそれぞれ対応させて、ＶＲ空間７０内における第１仮想構造物９１と第２仮想構造物９２との位置関係を、実空間上で２つのトラッカー１１の位置関係と対応させることにより、第１仮想構造物９１と第２仮想構造物９２とを組み合わせて第３仮想構造物９３を形成してもよい。
【0071】
上記のように、本実施形態の仮想構造物の形成方法では、第１仮想構造物９１と第２仮想構造物９２とを組み合わせることにより、より複雑な形状を有する仮想構造物を形成することができる。
【0072】
なお、本実施形態では、２つの仮想構造物（すなわち、第１仮想構造物９１および第２仮想構造物）を組み合わせて第３仮想構造物９３を形成する方法ついて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明の一態様では、３つ以上の仮想構造物を組み合わせてより複雑な形状を有する仮想構造物を形成してもよい。また、形状が同じ２つの仮想構造物を組み合わせて仮想構造物を形成してもよい。
【0073】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0074】
１１ トラッカー（センサ）
１２ 接触面
１２Ａ 中心点（所定位置）
９１ 第１仮想構造物
９２ 第２仮想構造物
９３ 第３仮想構造物
２００ 直方体構造物
３００ 円柱形構造物
１２ 接触面
１２Ａ 中心点（所定位置）
９１ 第１仮想構造物
９２ 第２仮想構造物
９３ 第３仮想構造物
２００ 直方体構造物
３００ 円柱形構造物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】