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泡を用いた 3 次元ディスプレイ の提案

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泡を用いた 3 次元ディスプレイ の提案 - PowerPoint PPT Presentation


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泡を用いた 3 次元ディスプレイ の提案. ○椎名美奈 須佐育弥 時崎崇  加藤史洋 青木孝文* 長谷川晶一 電気通信大学 知能機械工学科 *東京工業大学 精密工学研究所. はじめに. 様々なディスプレイ 水 霧 パウダー 砂 など. 水ディスプレイ. 霧ディスプレイ. 花や葉の成長を表現する場合、細い茎から伸びる大きな葉や花びらの成長を表現するのは難しい。. 3 次元形状を長時間保持することを可能にする 泡ディスプレイ を提案する。. パウダーディスプレイ. 泡ディスプレイ.

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Presentation Transcript
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泡を用いた3次元ディスプレイの提案

○椎名美奈 須佐育弥 時崎崇 

加藤史洋 青木孝文* 長谷川晶一

電気通信大学 知能機械工学科

*東京工業大学 精密工学研究所

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はじめに
  • 様々なディスプレイ
    • パウダー
    • 砂など

水ディスプレイ

霧ディスプレイ

花や葉の成長を表現する場合、細い茎から伸びる大きな葉や花びらの成長を表現するのは難しい。

3次元形状を長時間保持することを可能にする泡ディスプレイを提案する。

パウダーディスプレイ

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泡ディスプレイ

泡の出る量や形を機械的に制御することで造形を行い、そのリアルタイムに変化する造形物にテクスチャを投影することを目指す。

  • <特徴>
    • 3次元造形が可能
    • 発生・消滅を制御できる
    • 投影が容易
  • 今回は泡ディスプレイ実現への第一歩として、細かい泡と荒い泡の2つの泡を用いてこれらの要素を実験した。
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実験(細かい泡)

目的

ノズル形状を変えてどのような造形が可能であるかを実験し、投影を行う。

装置

  • 使用した泡
    • 市販のシェービングフォーム
    • 0.06g/cm3
    • 流量34.2cm3/s
  • 使用したストロー
    • 市販の直径6mmストロー
  • ノズル
    • 柔らかいプラスチック板

ノズル

スプレー缶

 実験装置(細かい泡)

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実験1

丸いノズル

  • ノズル形状
    • 丸く切ったノズルを使用。
    • 上方に勢いよく噴射した。
  • 結果
    • うねりながら泡の出口を中心に

 円を描いた

    • 花のような形状になった。
    • 圧力が弱いと泡は綺麗な円を

 描けなかった。

実験1で使用したノズル

実験1 結果

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実験2

泡を噴出口に対して垂直方向に出す

  • ノズル先端の寸法
    • 30mm×30mm×10mm の直方体
    • 30mm×30mm×10mm の三角柱
    • 噴出口は20mm×4mm
  • 結果
    • 直方体ノズルでは噴出口に対して垂直方向に出た。その後重力で落ちてしまった。
    • 三角柱ノズルでは上に巻きあがった。
  • 考察

ノズル先端と泡の出る管の付近でノズルの厚さが違うので,狭まったノズル先端が抵抗になり,長方形の上部は泡が出にくく巻き上がってしまったと考えられる。

実験2 使用したノズル

実験2 結果

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実験3

ガイドの種類

実験2の結果から、どのようなガイドが最適であるかを調べた。

  • ガイドの種類
    • ガイドの幅を5mm、2mm。本数を2本と3本で実験
    • 実験2と同様の噴出口(20mmx4mm)
  • 結果

幅が広く本数の多いノズル→厚い泡。噴出速度は遅い

幅が狭く本数が少ないノズル→噴出口とほぼ同じ厚さ。

                    噴出速度は速い。

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実験4

幅の異なる長方形噴出口

噴出する泡の厚さを薄くする実験を行った。

  • 実験条件
    • 長方形の短辺の幅7mm,5mm,3mm
    • ガイドなし、ガイドあり
  • 結果
    • ガイドなしの場合

泡の厚さ→噴出口とほぼ同じ

  しかし、ガイドがないためすぐに重力で落ちてしまう。

    • ガイドありの場合

  泡の厚さ→短辺の長さに関係なく噴出口より分厚い。

  ガイドが抵抗なり厚い泡になったと考えられる。

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投影(細かい泡)

ノズルで花と葉の形状を作り、色を投影した。

  • 結果
    • 泡が白いため、色は綺麗に映し出された。
    • 明るい部屋でもある程度薄い色が写し出された。
    • 泡の凹凸に投影されるため、影が生まれ立体的な表現ができた。

葉を作るのに

使用したノズル

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実験(荒い泡)

目的

比較的細かく、投影ができ、形状が保てる泡を生成し、テクスチャを投影する。

  • 使用した洗剤
    • ビオレ泡ハンドソープの原液を水で7倍に薄めたものを使用。

泡の生成

  • 泡発生ユニット
    • インジェクション方式
    • 洗剤を霧状にする
    • ストッキングに均一に洗剤をつけることができる

ストッキング

空気

洗剤

泡発生

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投影(荒い泡)

泡の木を作り、葉と赤い実の色を投影。

  • 結果
    • 色を投影することができた。
    • コントラストがはっきりした色の方が綺麗に映し出された。
    • 形状が変化しやすいため、毎回異なった様子がみられる
    • しかし、変化するため投影が難しい。
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消泡(細かい泡・荒い泡)
  • 市販の消泡剤
    • ユニゾールAF(日本油化工業株式会社)
    • 廃液を再利用できない。
  • エタノール
    • 99.5%の高濃度エタノールを使用。
    • 濃度70%までなら比較的早く消泡できるが、消泡量は濃度に比例するため消えにくくなる。
    • 揮発性が高く、引火しやすので危険。
    • 廃液は再利用可能。
  • 細かい泡に比べ荒い泡の方消えやすかった。
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IVRC2007参加作品
  • 作品名「HAPPA!!」
  • 荒い泡を使用。
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まとめ・今後の課題

まとめ

  • 細かい泡
    • ノズルの形状により泡の造形を行った。
  • 荒い泡
    • 泡発生ユニットを作成した。
  • 細かい泡・荒い泡
    • 色の投影を行った。
    • 消泡を行った。

今後の課題

  • 泡の特性を生かした形状が作れるノズルを考案し、多様な形状が提示できるようにしたい。
  • 生成中の泡形状の計測を行い、計測に合わせたテクスチャを投影することで動きのあるディスプレイを目指す。