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プロジェクト 02 · AI・家具・パラメトリック設計

家具パネルを認識し、サイズ変更を算出するAI

モデル解析 → AIによるパネル認識 → パラメータ関係の数式化 → 製造データの生成・確認

TensorFlowHierarchical CADNetベースグラフ入力線形回帰BOM・図面

家具のサイズを変更すると、パネルがルールに従って連動して動きます

家具のパネルの幅を変更すると、隣接するパネルが接合関係に基づいて、連動してサイズや位置を調整するアニメーション
研究用レンダー スタディにおいて幅を変更した家具。接合関係に従い、隣接するパネルが連動して移動します。
  • 15種AIが認識するパネルの種類
  • 13個家具ごとに設定される設計パラメータ
  • 1件共同発明の特許出願
  1. パネル・接合面の解析

    家具の3Dモデルから各パネルの寸法と体積を算出し、パネル同士が接合する面を特定してグラフ化します。

  2. 概念図:パネルの種類とそれらの接触関係を説明しています。

    AIパネル認識

    グラフ入力を通じて、側板、底板、天板、背板、チャンネル、巾木、棚板、扉など15種類のパネルを認識します。

  3. パラメータ間の関係の数式化

    幅・奥行き・高さ、巾木・チャンネル(手掛かり)、コーナーキャビネットのフィラー(調整板)や扉のクリアランスなどを変更する際のルールをチームで整理し、線形回帰を用いてパネルの位置やサイズの変動を数式化します。

  4. 生成された加工コードをNCビューアで確認する画面です。板材の加工面と穴の位置を確認します。 翻訳参考図・韓国語の原本を見る

    製造データの生成・確認

    接続ピースとハードウェアを配置し、BOM(部品表)、図面、エッジバンディングを算出します。生成された加工コードは、NCビューアーで加工面や穴の位置を確認できます。

担当する役割

チームプロジェクトにおいて、AI研究を直接担当しました。

  • 家具モデルにおけるパネルおよび接合面の分析
  • 15種類のパネルを認識するAI
  • サイズ変更のルールを線形回帰によって数式化
  • ブラウザ上で、数式のみを用いてパネルを移動

家具に関するルールはチームで整理し、製造データ生成機能はチーム共同で開発しました。

重要な判断
パネルの位置やサイズの変動を線形回帰による数式として定義し、顧客がWeb上で設計パラメータをリアルタイムに調整して発注できるようにしました。

AIが認識するパネル15種

パネル認識に基づく家具設計パラメータ

AIが区別したパネルの種類と接合関係に基づいて、家具の設計パラメータを構成します。顧客がWeb上の値を変更すると、係数式でパネルの位置とサイズを一緒に更新して、必要な仕様の発注につながります。

基本サイズ

  • 幅
  • 深さ
  • 高さ

巾木(はばき)

  • 巾木の高さ
  • 巾木のセットバック(入り込み)・前後位置

チャンネル

  • チャンネルの深さ
  • チャンネルの高さ

コーナーキャビネットの仕上げ

  • コーナーキャビネットの調整板(フィラー)幅 · 前面仕上げ材

内部構成

  • 旋盤の数量
  • 垂直バンドを使用するかどうか
  • 垂直バンドの幅

扉の余白

  • 扉上部の余白
  • 扉下部の余白

家具のタイプや構成されるパネルによって、調整可能な項目は異なります。

01各ステップの処理

  1. パネル・接合面の解析

    • パネルのサイズ、体積、厚みの算出
    • 面の面積、中心、接触関係を抽出
    • パネルと接合面をつなぐ階層グラフ
  2. AIパネル認識

    • Hierarchical CADNetベースのモデルとMLPによる15種の認識
    • ラベルデータから形状、ラベル、グラフをエクスポートするツール
    • 形状系列単位での交差検証用分割
    • 特徴群の除去実験および軸入れ替えの検証
  3. パラメータ間の関係の数式化

    • ルールに基づいて基準値を変動させたサンプルの生成
    • 各パネルの位置とサイズを線形回帰を用いて算出
    • Web上で計算式を用いて寸法をリアルタイムに修正し、発注まで連携

    家具に関するルールはチームで整理しました。

  4. 製造データの生成・確認

    • 接続ピースの位置とハードウェアの配置
    • BOM、図面、エッジバンディングの計算
    • 生成された加工コードの加工面・穴位置の確認

02問題と解決策

  1. 問題サイズや形状が似ていても、家具内における各パネルの役割は異なります。

    解決パネルの形状と接合関係をグラフ構造で分析し、AIを用いて側板、底板、天板など15種類のパネルタイプに分類しました。

  2. 問題顧客はWeb上で家具の寸法や構成をリアルタイムに調整し、希望する仕様でそのまま発注したいと考えています。

    解決機械学習(線形回帰)を用いて、パネルの位置やサイズを算出する係数式を構築しました。ブラウザ上でパラメータをリアルタイムかつ軽量に調整し、そのまま家具を発注できるようにしました。

  3. 問題変更すべきではない値まで、回帰式が影響を及ぼす可能性があります。

    解決値が変化しない出力については、係数を0に固定しました。

03検証

検証内容

  • 形状系列ごとの交差検証
  • 特徴群を一つずつ除外して比較する実験
  • 座標軸を変更した入力の応力評価
  • パネル単位の指標
  • パラメータ変更後のパネル位置の回帰テスト(下部コーナーキャビネットなど)