日本語ホームEnglish Home産業技術総合研究所 前川 仁

サイトマップ > ホーム > XVL

XVL: Extensible Virtual world description Language

3次元形状モデルを軽量データで表現

特長

デスクトップ切削機械 (XVL 37 kB, ワイヤフレーム表示に切換えると,従来データ形式との違いが顕著)

デスクトップ切削機械XVL
XVL Playerダウンロード

Ver. 8.x を推奨

XVL: Extensible Virtual world description Language を表示するためには XVL Player をインストールしてください

立体地図表示 (筑波山,養老川 XVL 46~88 kB)

筑波山XVL
国土地理院 出所の明示で利用できる場合
数値地図50mメッシュ(標高) 日本II
数値地図50000(地図画像) 真壁

本XVLモデルは,クライアントの依頼により養老川流域立体地図を製作する過程で実際に使用したものである.立体地図の製作においては比高(高さ方向の強調倍率)を決定しなければならないが,そのためにクライアントはまず比高と完成イメージの関係を把握し,さらに要望する完成イメージに合致する比高を選択する必要がある.ここでXVLを用いた以下のプロセスにより,必ずしも技術の専門家ではないクライアントに多大な負担を強いることなく,容易かつ短時間に最適な比高を決定することができた

  1. 製作側は立体地図のXVLモデル,比高を変更するためのJavaScript,それらを統合するXHTMLを準備してサーバにアップロード
  2. クライアントはXVLビューワをダウンロード・インストール
  3. クライアントは1.のコンテンツにアクセスし,立体地図の完成イメージを表示
  4. クライアントは必要に応じて比高を変更し,それを反映した完成イメージを再検討
  5. クライアントは4.を反復して要望する完成イメージに合致する比高を決定,製作側に連絡
  6. 決定した比高に基づいて製作開始

本プロセスはXVLの基本的な技術思想であるカジュアル3D,すなわち全ての部署における3D情報の共有化の典型例であり,以下の利点を有する

アニメーションによる動作表現

不思議歯車機構: James Ferguson's Mechanical Paradox Orrery (XVL 140 kB)

不思議歯車機構XVL

上段遊星歯車
歯数37, 黄マーク
地面から見ると,キャリアと逆方向に回転する.
地球の公転面およびそれに対して傾いている月軌道の交点が,公転と反対方向に逆行することを表す.
実際の周期(対恒星交点逆行周期)18.6年に対して,18.5年の周期を再現する.
歯数が少ないにもかかわらず,正転位により中間歯車と隙間なくかみ合う.
中段遊星歯車
歯数44, 赤マーク
地面から見ると,キャリアと同方向に回転する.
月軌道の近地点が,地球の周りをその公転と同方向に移動することを表す.
実際の周期(対恒星近点順行周期)8.85年に対して,本機構では8.8年の周期を再現する.
歯数が多いにもかかわらず,負転位により中間歯車と干渉せずにかみ合う.
下段遊星歯車
歯数39, 緑マーク
キャリアの回転にかかわらず,地面に対して回転しない.
地球の自転軸の方向(北極星の方向)が不変であることを表す.
技術移転
渡辺教具製作所, コズミックギア, 2014.
解説記事
前川, 不思議歯車機構 -発想を転換すれば,全く不思議ではない-, 日本機械学会誌, vol. 114, no. 1111, pp. 440-441, 2011.
楽曲
特撮, 中川, 遊星歯車機構, キングレコード, 2014.

機械の素-遊星歯車

遊星歯車XVLDXF 1.2 MB → XVL 4.6 kB, 1/260に軽量化

2K-H型遊星歯車XVL2K-H型遊星歯車 (XVL 2.6 kB)

3K型遊星歯車XVL3K型遊星歯車 (XVL 3.0 kB)

負荷感応変速機に使用した 変位→スラスト 磁気変換機構 (XVL 3.2 kB, 各部をクリックするとアニメーション開始)

磁気変換機構XVL

負荷感応変速機 動作 (XVL 5.6 kB)

変速動作XVL

1級機械加工技能士 (数値制御フライス盤) 採点作業 (XVL 4.1 kB)

他形式XMLデータとの親和性

XVLのデータ構造はXML: Extensible Markup Language に基づいているため,XSL: Extensible Stylesheet Language を介して他形式XMLデータと容易に相互変換することができる.例えば,化学構造式を表すCML: Chemical Markup Language を以下の手順でXVL形式の立体分子模型に変換することができる

  1. CML形式のデータを入手
  2. 以下の変換ルールをXSLとして記述
    • CMLデータから,分子を構成する各原子の種類および3次元配置を抽出
    • 各原子の位置にXVL形式で球を生成
    • 原子の種類に対応して,球の半径および色を設定
  3. XSLTプロセッサにCML (元データ)およびXSL (変換ルール)を入力して,XVLファイルを出力

CMLからXVLに変換した分子模型 (XVL 1.8~8.3 kB)

カフェイン

PDBML: Protein Data Bank Markup Language からXVLに変換した分子模型 (XVL 39~83 kB)

不凍タンパク質 (ocean pout)

Antifreeze Proteins: 不凍タンパク質

ocean pout
winter flounder ←多数のH2O分子(白-赤-白)の相互結合をブロックしている
昆虫
yellow mealworm beetle
snow flea

これらの分子模型では,原子を表す球の半径をファンデルワールス半径の0.6倍に短縮している.これは球半径をファンデルワールス半径に合わせると,球同士が深く重なり合って原子間の結合関係が判りにくくなってしまうためである(カフェインの例).良く見かける原子を棒で繋ぐタイプの分子模型は組立て・分解が簡単な反面,実は原子間隔に対して原子サイズが極過小のスカスカなモデルであることがわかる.

↑ただし,「ファンデルワールス半径を半径とする色付きの球」というモデルが実際の原子の妥当な表現なのか否かは,また別の問題である.

ラピッドプロトタイピング技術により造形した立体分子模型

XVLデータをさらに変換してラピッドプロトタイピング装置に入力すれば,低コスト・短時間で立体分子模型を造形することができる.ここではカラー粉体積層造形を使用した.

球半径=0.6×ファンデルワールス半径×拡大率

左下から カフェイン,コレステロール,ヒスタミン拡大率 5×107

不凍タンパク質(ocean pout)拡大率 2.5×107

壊れ易いので,透明シリコーンに封入

類似の事業例
ラピッドプロトタイピング造形
内部レーザ加工
ストラップ
ゆらゆら分子君

関連造形事例 立体地図

3次元計測データからの変換

メタリック前川 2008/07/09前川近影 (XVL 426 kB), 非接触3次元デジタイザ VIVID 9i により計測

リンク

XVL3D.COM

ラティス・テクノロジー
XVLとは?
ダウンロード

サイトマップ > ホーム日本語English Home

正当なXHTML 1.1正当なCSS