JP4129270B2 - シミュレーション方法、シミュレーション装置、およびシミュレーションプログラム - Google Patents

Description

本発明は、所望の木目模様を実現するための原木からの木材の形取位置および形状を模擬的な画像として生成するシミュレーション方法、シミュレーション装置、およびシミュレーションプログラムに関する。

近年、自然素材である木材が注目されている。木材はさまざまな木目を有するため、原木から形取る箇所に応じて個体差が生じ、その個体差が製品ごとの個性となる。また、長期の使用によって生じる傷や色合いの変化自体も、独特の風合いとなって使用者に親しみを生じさせることがある。これらの理由により、合成樹脂や軽金属を用いた製品にはない、個性的で味わい深い製品を生み出すことのできる素材として木材が注目されており、その加工技術も飛躍的に進歩しつつある。

従来、かかる木材の加工技術として、吸水軟化した一枚の木材を圧縮し、その木材を圧縮方向と略平行に切断して板状の一次固定品を得た後、この一次固定品を加熱吸水させながら所定の３次元形状に成形する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、軟化処理した状態で圧縮した一枚の木材を所定の型枠で仮固定し、この木材の回復を型内で行って型成形する技術も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特許第３０７８４５２号公報 特開平１１−７７６１９号公報

しかしながら、通常の切削加工によって木材を形取る場合、その木材表面の木目模様が常に所望する模様になるとは限らなかった。そこで、木目模様を優先した木材の形取りを行おうとすると、成形品としての所定の最終形状が得られない可能性もあった。結局、いずれの場合にも、原木に無駄が生じやすく、歩留まりを向上させることが困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所望の木目模様を実現するための原木における木材の形取位置および形状を模擬的な画像として生成可能であり、その結果として木材加工時の原木の無駄を減らし歩留まりの向上を実現させることができるシミュレーション方法、シミュレーション装置、およびシミュレーションプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の発明は、原木の形状および木目に関する原木情報、ならびに前記原木から形取る木材の形状に関する形状情報を記憶する記憶手段を備えたシミュレーション装置が、前記原木から所定の３次元形状をなす木材を形取る際の位置および形状を模擬的な画像として生成するシミュレーション方法であって、前記原木から形取る木材の一つの表面が有すべき木目模様の入力を受け付ける木目模様入力ステップと、前記木目模様入力ステップで入力された木目模様、ならびに前記記憶手段からそれぞれ読み出した原木情報および形状情報を少なくとも用いることにより、前記入力された木目模様と類似する木目模様をなす表面を備えた木材であって前記３次元形状をなす木材を前記原木から形取ることが可能であるか否かの判定を行う判定ステップと、前記判定ステップで形取りが可能であると判定された場合には、前記原木における木材の形取位置および形状を模擬的に示す画像を生成する画像生成ステップと、前記画像生成ステップで生成された画像を出力する画像出力ステップと、を含むことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記原木から形取られた木材は、所定の圧縮力を加えることによって圧縮成形されるものであり、前記判定ステップは、前記圧縮成形後の木材がなすべき形状に関する情報をさらに用いることによって前記判定を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記判定ステップは、前記木目模様入力ステップで入力された木目模様と所定の範囲内で類似する木目模様をなす切断面が前記原木の内部に存在するか否かの判定を行う類似度判定ステップと、前記類似度判定ステップで前記切断面が前記原木の内部に存在すると判定された場合、当該切断面を一つの表面とする木材であって前記３次元形状と略同形をなす木材の形状が形取可能な形状であるか否かの判定を行う形状判定ステップと、を含むことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記判定ステップは、前記木目模様入力ステップで入力された木目模様と所定の範囲内で類似する木目模様をなす切断面が前記原木の内部に存在するか否かの判定を行う類似度判定ステップと、前記類似度判定ステップで前記切断面が前記原木の内部に存在すると判定された場合、当該切断面の表面の木目模様を模擬的に示す木目画像を生成する木目画像生成ステップと、前記木目画像生成ステップで生成された木目画像を出力するとともに、前記木目画像の良否について当該シミュレーション装置の利用者が判定した結果に係る情報の入力を前記利用者に対して促す内容の情報を出力する木目情報出力ステップと、前記木目情報出力ステップで出力された木目画像に基づいた前記利用者による良否判定の結果に係る情報の入力を受け付ける判定結果入力ステップと、前記判定結果入力ステップで良否判定の結果が良である場合に対応する情報が入力された場合、前記切断面を一つの表面とする木材であって前記３次元形状と略同形をなす木材の形状が形取可能な形状であるか否かの判定を行う形状判定ステップと、を含むことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記木目情報出力ステップは、前記木目画像生成ステップで生成された木目画像とともに、前記木目模様入力ステップで入力された木目模様を出力することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、原木から所定の３次元形状をなす木材を形取る際の位置および形状を模擬的な画像として生成するシミュレーション装置であって、原木の形状および木目に関する原木情報、ならびに前記原木から形取る木材の形状に関する形状情報を記憶する記憶手段と、当該シミュレーション装置の動作を指示する動作指示信号および前記原木から形取る木材の一つの表面が有すべき木目模様の入力を少なくとも受け付ける入力手段と、前記入力手段で入力された木目模様、ならびに前記記憶手段でそれぞれ記憶される原木情報および形状情報を少なくとも用いることにより、前記入力された木目模様と類似する木目模様をなす表面を備えた木材であって前記３次元形状をなす木材を前記原木から形取ることが可能であるか否かの判定を行う判定手段と、前記判定手段での判定結果に基づいて前記原木における木材の形取位置および形状を模擬的に示す画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段で生成された画像を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記記憶手段は、前記原木から形取られた木材に対して所定の圧縮成形が施された後、当該木材がなすべき形状に関する情報をさらに記憶し、前記判定手段は、前記圧縮成形後の木材がなすべき形状に関する情報をさらに用いることによって前記判定を行うことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の発明において、前記判定手段は、前記入力手段で入力された木目模様と所定の範囲内で類似する木目模様をなす切断面が前記原木の内部に存在するか否かの判定を行う類似度判定手段と、前記切断面を一つの表面とする木材であって前記３次元形状と略同形をなす木材の形状が形取可能な形状であるか否かの判定を行う形状判定手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記画像生成手段は、前記類似度判定手段で前記切断面が前記原木の内部に存在すると判定された場合、当該切断面の表面の木目模様を模擬的に示す木目画像を生成することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記形状判定手段は、前記出力手段で出力された前記木目画像に基づいて当該シミュレーション装置の利用者が入力した所定の動作指示信号に応じて形状判定を行うことを特徴とする。

請求項１１記載の発明に係るシミュレーションプログラムは、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシミュレーション方法を前記シミュレーション装置に実行させることを特徴とする。

本発明によれば、原木から形取る木材の一つの表面が有すべき木目模様の入力を受け付け、この入力された木目模様、原木情報、および形状情報を少なくとも用いることにより、入力された木目模様と類似する木目模様をなす表面を備えた木材であって所定の３次元形状をなす木材を前記原木から形取ることが可能であるか否かの判定を行い、この判定の結果、形取りが可能であると判定された場合には、前記原木における木材の形取位置および形状を模擬的に示す画像を生成し、この生成された画像を出力することにより、所望の木目模様を実現するための原木における木材の形取位置および形状を模擬的な画像として生成可能であり、その結果として木材加工時の原木の無駄を減らし歩留まりの向上を実現させることが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、実施の形態と称する）を説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るシミュレーション装置の機能構成を示すブロック図である。同図に示すシミュレーション装置１は、原木から木材を形取るにあたって利用者から入力された木目模様を実現するための木材の形取位置および形状を模擬的な画像として生成し、この生成した画像を表示出力する装置である。

このシミュレーション装置１は、外部からの情報の入力を受け付ける入力部１１と、シミュレーション結果を含む情報を外部に出力する出力部１２と、画像処理を行う画像処理部１３と、当該シミュレーション装置１の動作制御を行う制御部１４と、各種情報を記憶する記憶部１５とを備える。

入力部１１は、出力部１２に表示出力された映像情報等を同じ出力部１２に表示されるマーカ等によって指定可能なマウス等のポインティングデバイス、およびテキスト情報を入力可能なキーボード等を備え、利用者が所望する木目模様を含む情報やシミュレーション装置１の動作指示信号の入力を受け付け、この入力された情報や動作指示信号を制御部１４へ送出する。

出力部１２は、画像や文字等の情報を表示出力するものであり、液晶、プラズマ、または有機ＥＬ（Electroluminescence）等から構成されるディスプレイによって実現される表示部１２１を備える。この出力部１２として、出力すべき情報を紙等の媒体に印刷して出力するプリンタや、音声情報を外部に出力するスピーカーを備えることも可能である。

画像処理部１３は、入力部１１で入力された木目模様などを認識するパターン認識部１３１、このパターン認識部１３１で認識した木目模様と、予め記憶部１５に記憶されている原木の木目情報との相関を調べ、両者の類似度を判定する類似度判定部１３２、入力部１１で入力された木目模様を有するとともに所定の形状をなす木材を原木から形取ることが可能であるか否かを判定する形状判定部１３３、およびシミュレーション結果として出力部１２から表示出力する画像を生成する画像生成部１３４を備える。

制御部１４は、演算および制御機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて実現され、記憶部１５で記憶、格納されるシミュレーションプログラムを読み出すことによって各種動作処理の制御を行う。なお、前述したシミュレーションプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＰＣカード、ｘＤピクチャーカード、ＳＤメモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。

記憶部１５は、原材料である原木に関する情報を記憶する原木情報データベース（ＤＢ）１５１と、原木から形取った木材の圧縮前後の形状に関する情報を記憶する形状情報データベース（ＤＢ）１５２とを備える。この記憶部１５は、所定のＯＳ（Operation System）を起動するプログラムや本実施の形態１に係る各種処理を行うためのシミュレーションプログラム等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）とを用いて実現される。

なお、上述した各種記録媒体のいずれかを装着可能なインタフェースを設け、このインタフェースに所定の記録媒体を装着することによって記憶部１５を構成してもよい。かかるインタフェースを、メモリカード型のＬＡＮ（Local Area Network）カードを装着可能な無線ＬＡＮモジュールなどによって実現することも可能である。

図２は、原木情報データベース１５１に記憶されている原木情報を模式的に示す図である。同図に示す原木２は無圧縮状態の無垢材であり、断面の径は基端部から先端部に向かう方向に沿って（図２の＋ｙ方向）徐々に小さくなっている。このような原木２に関する原木情報としては、基端部の断面（図２のｘ−ｚ平面に平行）の木目２Ｇによる年輪模様とその断面の径ｒ₁、先端部の断面の木目２Ｇによる年輪模様とその断面の径ｒ₂（ｒ₂＜ｒ₁）、原木２の長手方向（図２のｙ軸方向）の長さｈ、原木２の繊維方向Ｌなどである。原木２としては、檜、檜葉、桐、杉、松、桜、欅、黒檀、チーク、マホガニー、ローズウッドなどの素材が用いられるが、このような原木２の素材に関する情報を原木情報データベース１５１に記録しておいてもよい。

原木情報データベース１５１では、原木２の所定の間隔ごとの断層についての情報も記憶する。図２では、その一例として、径がｒ₀であって、木目２Ｇによる年輪模様が基端部の年輪模様と略同一である断層２０１を示している。このような断層の情報は、外形を測定することによって得られる情報（基端部および先端部の径ｒ₁およびｒ₂、長手方向の長さｈ等）を適宜外挿していくことによって得ることができる。このように外挿して得られる断層の情報は、原木２の髄が直線状であって内部の繊維構造がその髄を中心として略一様であるような場合に好適である。

これに対して、原木２の形状や木目の情報をより高精度で原木情報データベース１５１に記録する場合には、Ｘ線、超音波、または核磁気共鳴などを用いた断層撮影によって断面の形状や径を詳細に測定し、この測定結果を記録してもよい。以上説明した原木情報の取得方法のうちどの方法を用いるかは、原木の素材、完成品の用途、形取る木材の形状等の条件に応じて変化する。

ところで、原木情報データベース１５１で記憶する原木情報は、典型的な形状を有する原木のサンプルに関する情報であってもよいし、実際の加工に用いる原木に関する情報であってもよい。前者の場合（サンプル）には、例えば一定の径を有する特定の素材の原木に対して、断面の木目による年輪模様を情報として有していれば事足りるため、原木情報データベース１５１の容量を少なくすることができる。また、後者の場合（個々の原木）には、実際に加工する原木の情報を用いることになるため、高精度のシミュレーションを行うことが可能となる。

続いて、形状情報データベース１５２に記憶される情報について説明する。この形状情報データベース１５２では、所望される圧縮後の木材の形状（寸法を含む）、この形状を得るために原木２から形取る木材の形状（寸法を含む）、および原木２から形取りの際に許容し得る形状の誤差、などを記憶する。このうち、形取りの際に許容し得る形状の誤差は、画像処理部１３の類似度判定部１３２や形状判定部１３３における判定処理の際に参照される。

以上の構成を有するシミュレーション装置１は、１または複数のコンピュータによって実現される。このうち、シミュレーション装置１を複数のコンピュータによって実現する場合には、当該シミュレーション装置１の少なくとも一部の機能をなすコンピュータ同士が直接的に接続される場合に加えて、適当な通信回線（インターネット、専用網、電話網など）を介して相互に接続される場合も含まれるものとする。

図３は、以後の説明において想定する圧縮工程前後の木材の形状の変化を示す説明図である。なお、同図においては圧縮による木材の形状変化を示すのが目的のため、木材表面の木目模様を省略している。この図３に示す場合、原木２から形取る木材２１は、その外側面２１ａの短手方向に平行な任意の切断面が円弧の一部を描くように湾曲して成る。かかる木材２１は、圧縮工程によって減少する分の容積を予め加えた分の容積で原木２から形取られる。これに対し、木材２１を圧縮することによって得られる圧縮木製品２２は、平板状の主板部２２ａと、この主板部２２ａの対向する２つの長辺の各々から当該主板部２２ａに対して所定の角度をなして延出して成る側板部２２ｂおよび２２ｃと、を備える。

次に、シミュレーション装置１の動作を説明する。図４は、本実施の形態１に係るシミュレーション方法の処理の概要を示すフローチャートである。まず、入力部１１で利用者が所望する木目模様の入力を受け付ける（ステップＳ１）と、この入力された木目模様に関する情報は、制御部１４を介して画像処理部１３へ送出され、画像処理部１３のパターン認識部１３１でパターン認識される（ステップＳ２）。

利用者は、出力部１２に表示される木目模様なしの木材２１の画像（図３を参照）に対し、入力部１１が備えるマウスやキーボード等を用いることによって所望の木目模様を描画入力する。この際には、所定の木目模様（テンプレート）を複数種類形成して記憶部１５で記憶しておき、その複数の候補の中から利用者に選択を促すような構成にしてもよいし、適当な描画ツールを用いて利用者に所望の木目模様を描画させるようにしてもよい。

図５および図６は、利用者から描画または選択によって入力された木材２１の外側面２１ａの木目模様の入力例を示す図である。図５に示す木材２１１は、外側面２１１ａが板目面である場合の木目模様である一方、図６に示す木材２１２は、外側面２１２ａが柾目面をなす場合の木目模様である。

続いて、ステップＳ２においてパターン認識された木目模様と類似する切断面が原木２の内部に存在するか否かの判定を行う（ステップＳ３）。より具体的には、類似度判定部１３２において、パターン認識部１３１でパターン認識した木目模様と、原木情報データベース１５１から読み込んだ原木２の木目模様とのパターンマッチングを行い、所定の範囲内で類似する箇所が原木２の内部に存在するか否かの判定を行う。この判定を行う際には、形状情報データベース１５２で記憶する木材形取時の形状の誤差の許容範囲を参照する。なお、本発明における面とは２次元面のことであって、平面または曲面を含むものである。

類似度判定部１３２における類似度判定方法としては、例えば入力された木目模様と原木２の木目模様との比較を行い、両者の相関を調べる方法がある。この場合、原木２をさまざな方向に切断した切断面の木目模様を記憶部１５で記憶しておいてもよいし、原木２に関する原木情報をもとに画像生成部１３４で各切断面の木目模様を生成してもよい。なお、他にもエッジ抽出による領域分割法や、クラスタ分析に基づく統計的パターン認識法等、通常よく用いられる物体認識手法を適用することも可能である。

以上説明したステップＳ３の類似度判定の結果、入力された木目模様と類似する切断面が原木２にある場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、その切断面を含むように原木２から形取りを行うことが可能であるか否かの判定を行う（ステップＳ５）。より具体的には、形状判定部１３３において、ステップＳ３で求めた切断面を一つの表面とする形状を有し、かつ形状情報データベース１５２に記憶されている形取形状と所定の範囲内で類似した形状をなす木材２１を原木２から形取ることが可能な形状であるか否かの判定を行う。この形状判定を行う際にも、形状情報データベース１５２で記憶する形取時の形状の誤差の許容範囲を参照する。

上記ステップＳ５における形取可能性の判定を行うことにより、所望の木目模様をなす切断面は原木２に存在するが、その切断面を含み、かつ木材２１と略同形をなす木材を形取ることが物理的に不可能な場合を形取不可能と判定してシミュレーション対象から除外することができる。また、所望の木目模様をなすような形取りを行うと、外側面の曲率などが木材２１の外側面２１ａの曲率と顕著に異なってしまい、圧縮木製品２２の最終形状には到達できないような場合も除外される。

ステップＳ５における判定の結果、所望の木目模様を有し、かつ圧縮成形可能な木材を形取ることが可能であると判定した場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、画像処理部１３の画像生成部１３４では、形取可能な木材の形取位置および形状を模擬的に示す画像を生成し（ステップＳ７）、この生成した画像を表示部１２１から表示出力する（ステップＳ８）。なお、ステップＳ８において、ステップＳ７で生成した画像とともに原木２から得られる木目模様を表示し、利用者がその両者を比較対照できるようにしてもよい。

図７〜図９は、出力部１２におけるシミュレーション結果の表示出力例を示す図である。より具体的には、外側面２１１ａが板目面をなす木材２１１（図５を参照）と外側面２１２ａが柾目面をなす木材２１２（図６を参照）との原木２の形取位置を模式的に示す図である。このうち、図７は、原木２の斜視図に木材２１１および２１２の形取位置をそれぞれ重畳した画像である。また、図８は、図７の矢視Ａ方向の側面図に木材２１１および２１２の形取位置をそれぞれ重畳した画像を示す。さらに、図９は、図７の矢視Ｂ方向の側面図に木材２１１および２１２の形取位置をそれぞれ重畳した画像を示す。これらの画像を表示部１２１で表示する際には、図７〜９に示す３つの画像を同時に表示してもよいし、利用者が入力部１１から動作指示信号を入力することによって表示する画像を切り替え可能な構成にしてもよい。

なお、ステップＳ１で入力された木目模様を一つの面とすることができる形取位置および形状が複数存在する場合には、その中で最も類似度が高い位置および形状を選択して画像の生成、表示を行う。また、利用者からの印刷に関する動作指示信号の入力があった場合には、出力部１２が具備するプリンタによって紙などに画像を印刷して出力してもよい。

ところで、ステップＳ３における類似度判定の結果、入力された木目模様と所定の範囲内で類似する面が原木２の内部に存在しない場合（ステップＳ４でＮｏ）には、入力された木目模様を実現する形取は不可能である旨のメッセージを出力部１２で出力し（ステップＳ９）、動作を終了する。また、ステップＳ５における形取可能性の判定の結果、木材２１を形取ることが不可能であると判定した場合（ステップＳ６でＮｏ）にも、ステップＳ９に進んで上記同様の処理を行う。

以上説明した本実施の形態１に係るシミュレーション方法によれば、利用者が所望する木目模様と所定の範囲内で類似する原木内部の切断面の有無を判定し、そのような切断面が原木２の内部に存在する場合には圧縮成形可能な形取の可能性を判定し、この二つの判定を通過した場合にのみ形取位置および形状を模擬的な画像として生成、表示するため、無駄な画像処理を行う手間を省くことができる。

ここで、上述したシミュレーション方法によって求めた原木２の形取位置から実際に形取った木材２１を圧縮して圧縮木製品２２を成形する圧縮工程の概要について説明する。この圧縮工程を行うに先立って、木材２１を高温高圧の水蒸気雰囲気中で所定時間放置する。ここでいう高温高圧とは、温度が１００〜２３０℃、より好ましくは１８０〜２３０℃程度であり、圧力が０.１〜３ＭＰａ（メガパスカル）、より好ましくは０.４５〜２.５ＭＰａ程度の状態を指す。これにより、木材２１は過剰に水分を吸収して軟化する。その後、上記同様の水蒸気雰囲気中で木材２１を圧縮する。なお、上述した温度と圧力を有する水蒸気雰囲気中で木材２１を放置する代わりに、例えば木材２１をマイクロウェーブの如き高周波の電磁波によって加熱してから圧縮を行ってもよい。

図１０は、一対の金型を用いて木材２１を圧縮する圧縮工程の概要および金型の構成を示す図であり、図１１は図１０のＣ−Ｃ線縦断面図である。木材２１の上方から圧縮力を加える金型３１は、木材２１の内側面に嵌合する形状をなす凸部３２を有する。また、圧縮時に木材２１の下方から圧縮力を加える金型４１は、木材２１の外側面を嵌入する凹部４２を有する。図１１に示すように、凸部３２が有する曲面の曲率半径Ｒ_Aおよび凹部４２が有する曲面の曲率半径Ｒ_Bは、一様な湾曲面をなす木材２１の曲率半径よりも小さくなければならない。換言すれば、この関係を満たすように木材２１の形取りや、凸部３２および凹部４２の設計が行われる。

図１２は、一対の金型３１および４１を嵌め合わせることによって木材２１を挟持、圧縮している状態（圧縮が完了している状態）を示す図であり、図１１と同一の切断面を有する縦断面図である。木材２１は、この図１２に示す状態で金型３１および４１から圧縮力を受けることにより、金型３１と金型４１との隙間に相当する３次元形状に変形される。なお、この圧縮工程後の木材２１の肉厚は、原木２から形取った圧縮前の状態での肉厚の３０〜５０％程度となる。この結果、木材２１の繊維密度は圧縮前よりも増加し、その強度が高くなる。

図１２に示す圧縮状態で所定時間放置した後、金型３１と金型４１を離間させて圧縮を解除し、水蒸気雰囲気を解いて木材２１を乾燥させることにより、圧縮木製品２２の成形が完了する。図１３は、外側面が板目面をなす木材２１１を圧縮して得られる圧縮木製品の構成を示す斜視図である。同図に示す圧縮木製品２２１は、木材２１からの変形の度合いが大きい主板部２２１ａと側板部２２１ｂとの湾曲部付近、および主板部２２１ａと側板部２２１ｃとの湾曲部付近を除けば、その外側面の木目模様が、圧縮前の木材２１１の外側面２１１ａのなす木目模様と同様である。

ところで、上記圧縮工程によって形成された圧縮木製品は、デジタルカメラ、携帯電話、携帯型通信端末（ＰＨＳ、ＰＤＡ等）、携帯型オーディオ装置、ＩＣレコーダ、携帯型テレビ、携帯型ラジオ、各種家電製品のリモコン、デジタルビデオなどの電子機器用外装材としても適用可能である。これらの電子機器に適用する場合、圧縮木製品の肉厚は、１.６ｍｍ程度であればより好ましい。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、原木から形取る木材の一つの表面が有すべき木目模様の入力を受け付け、この入力された木目模様、原木情報、および形状情報を少なくとも用いることにより、入力された木目模様と類似する木目模様をなす表面を備えた木材であって所定の３次元形状をなす木材を前記原木から形取ることが可能であるか否かの判定を行い、この判定の結果、形取りが可能であると判定された場合には、前記原木における木材の形取位置および形状を模擬的に示す画像を生成し、この生成された画像を出力することにより、所望の木目模様を実現するための原木からの形取位置および形状を模擬的な画像として生成可能となる。この結果として、木材加工時の原木の無駄を減らし歩留まりの向上を実現させることが可能となる。

また、この実施の形態１によれば、利用者が所望する木目模様と類似する木目模様を有する原木内部の面の有無を判定し、そのような面がある場合には圧縮成形可能な形取の可能性を判定し、この二つの判定を通過した場合にのみ形取位置および形状を模擬的な画像として生成、表示するため、無駄な画像処理を行わないで済む。

ところで、以上説明した本発明の実施の形態１は、例えばオーダーメイドの圧縮木製品を提供する場合に好適である。この場合、顧客からの木目模様に関する要望をふまえた上で、その要望に沿った圧縮木製品の製造が可能かどうかを判定することができ、仮に製造が不可能な場合であっても、別の候補を即座に提示することができるので、一段ときめ細かなサービスを顧客に対して提供することが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、上記実施の形態１で説明したのと同じ構成のシミュレーション装置１を用いるが、入力された木目模様と類似する切断面が原木２にあると判定された場合、その切断面の表面の木目模様を模擬的に示す木目画像を生成した後、この生成した木目画像の良否判定を利用者に促し、利用者の判定結果に応じた処理を行うことを特徴とする。

図１４は、本発明の実施の形態２に係るシミュレーション方法の概要を示すフローチャートである。この実施の形態２において、最初の３つのステップ、すなわち木目模様の入力受付（ステップＳ１１）、入力された木目模様のパターン認識（ステップＳ１２）、および入力された木目模様と類似する原木２内部の切断面の有無の判定（ステップＳ１３）は、上記実施の形態１で詳述したステップＳ１、Ｓ２、およびＳ３とそれぞれ同じである。

ステップＳ１３の類似度判定の結果、入力された木目模様と類似する切断面が原木２にある場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、画像生成部１３４では、その類似する原木２の切断面の木目を模擬的に示す木目画像を生成する（ステップＳ１５）。このステップＳ１５における画像生成は、上記実施の形態１のステップＳ７と同様に行われる。なお、ステップＳ１３の類似度判定の結果、入力された木目模様と類似する切断面がない場合（ステップＳ１４でＮｏ）には、形取が不可能である旨のメッセージを出力部１２で出力し（ステップＳ２２）、動作を終了する。

ステップＳ１５で木目画像を生成した後、この生成した木目画像とステップＳ１１で入力された画像とを表示部１２１で表示するとともに、利用者に木目画像の良否判定を促す内容のメッセージを表示出力する（ステップＳ１６）。図１５は、このステップＳ１６における表示部１２１の表示出力例を模式的に示す図である。この図１５に示す場合、表示部１２１には、ステップＳ１１で入力された木目模様５１とステップＳ１５で生成された木目画像５２が表示されている。また、表示部１２１の下方には、「Ｙｅｓ」と表示される選択肢５３および「Ｎｏ」と表示される選択肢５４が設けられている。

図１５に示すように表示出力された画面を見た利用者は、木目模様５１と木目画像５２とを比較し、その木目画像５２が許容範囲内である場合、すなわち良否判定結果が「良」である場合（ステップＳ１７でＹｅｓ）、入力部１１から選択肢５３に対応する動作指示信号の入力を行う。

その後、入力された動作指示信号に応じて、形状判定部１３３が、木目画像５２に対応する木目模様を表面に有するような形取りを原木２から行うことが可能であるか否かの判定を行う（ステップＳ１８）。この判定によって形取可能であると判定された場合（ステップＳ１９でＹｅｓ）には、画像生成部１３４で形取可能な木材の形取位置および形状を模擬的に示す画像を生成し（ステップＳ２０）、この生成した画像を表示部１２１から表示出力する（ステップＳ２１）。このステップＳ２１では、ステップＳ２０で生成した画像とともに原木２から得られる木目模様を表示し、利用者がその両者を比較対照できるようにしてもよい。なお、ステップＳ１８、Ｓ２０、およびＳ２１の詳細は、上記実施の形態１で詳述したステップＳ５、Ｓ７、およびＳ８とそれぞれ同じである。

これに対して、ステップＳ１８の判定により、入力された木目模様と所定の範囲内で類似する切断面が原木２の内部に存在するが、その切断面を含む木材を形取ることが物理的に不可能であると判定された場合（ステップＳ１９でＮｏ）には、入力された木目模様を実現する形取は不可能である旨のメッセージを出力部１２で出力し（ステップＳ２２）、動作を終了する。

次に、表示された木目画像５２を利用者が許容できない場合について説明する。この場合、すなわち利用者による良否判定結果が「否」である場合（ステップＳ１７でＮｏ）、利用者は選択肢５４に対応する動作指示信号を入力部１１から入力する。この動作指示信号が入力された場合、シミュレーション装置１は動作を終了する。

なお、入力部１１における具体的な動作指示信号の入力形態としては、例えばマウス等のポインティングデバイスを操作することによって入力する場合や、キーボード上で各選択肢に対応するキーを押して入力する場合を挙げることができる。また、表示部１２１をタッチパネル形式とし、利用者が選択肢５３または５４を直接押すことによって入力するようにしてもよい。さらに、入力部１１としてマイクロフォンを具備させておき、利用者が音声によって動作指示信号を入力するようにしてもよい。

ところで、ステップＳ１１で入力された木目模様を一つの切断面とすることができる形取位置および形状が複数存在する場合には、上述したステップＳ１５やＳ２０において、その中で最も類似度が高い位置および形状を選択して画像の生成、表示を行ってもよいし、複数の形取位置および形状の全てまたは所定数に対して画像の生成、表示を行って利用者に選択を促すようにしてもよい。後者の場合、利用者は、複数の候補の中から最適と思われる形取位置および形状を判断することができるので、単に模様が類似しているというだけでなく、歩留まり等も考慮した総合的な観点から判断を下すことが可能となる。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様に、所望の木目模様を実現するための原木からの形取位置および形状を模擬的な画像として生成可能となり、木材加工時の原木の無駄を減らし歩留まりの向上を実現させることが可能となる。

また、この実施の形態２によれば、生成した木目画像を利用者が見て良否判定を行い、その判定結果に応じて以後の処理（形取可能性の判定や画像生成）を行うため、利用者の要求に一段ときめ細かく対応することが可能となる。加えて、利用者が生成された木目画像を許容しない場合には、以後の処理を行う必要がなくなるので、無駄な画像処理等を行わないで済み、シミュレーション装置への負荷を軽減させることが可能となる。

ここまで、本発明を実施するための最良の形態を詳述してきたが、本発明は上記二つの実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。すなわち、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。

本発明の実施の形態１に係るシミュレーション装置の機能構成を示すブロック図である。 原木情報を模式的に示す説明図である。 原木から形取った木材を圧縮する前後の木材の形状の変化を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るシミュレーション方法の概要を示すフローチャートである。 板目面をなす木目模様の入力例を示す図である。 柾目面をなす木目模様の入力例を示す図である。 出力部におけるシミュレーション結果の表示出力例を示す図である。 図７の矢視Ａ方向から見たときのシミュレーション結果の表示出力例を示す図である。 図７の矢視Ｂ方向から見たときのシミュレーション結果の表示出力例を示す図である。 原木から形取った木材を圧縮する圧縮工程の概要を示す説明図である。 図１０のＣ−Ｃ線断面図である。 木材を一対の金型によって圧縮している状態を示す断面図である。 圧縮加工によって形成された圧縮木製品の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係るシミュレーション方法の概要を示すフローチャートである。 木目画像およびその木目画像の良否判定を利用者に促すメッセージの表示部における表示出力例を示す図である。

符号の説明

１ シミュレーション装置
２ 原木
２Ｇ 木目
１１ 入力部
１２ 出力部
１３ 画像処理部
１４ 制御部
１５ 記憶部
２１、２１１、２１２ 木材
２１ａ、２１１ａ、２１２ａ 外側面
２２、２２１ 圧縮木製品
２２ａ、２２１ａ 主板部
２２ｂ、２２ｃ、２２１ｂ、２２１ｃ 側板部
３１、４１ 金型
３２ 凸部
４２ 凹部
５１ 木目模様
５２ 木目画像
５３、５４ 選択肢
１２１ 表示部
１３１ パターン認識部
１３２ 類似度判定部（判定手段の一部）
１３３ 形状判定部（判定手段の一部）
１３４ 画像生成部
１５１ 原木情報データベース（ＤＢ）
１５２ 形状情報データベース（ＤＢ）
２０１ 断層

Claims (11)

1. 原木の形状および木目に関する原木情報、ならびに前記原木から形取る木材の形状に関する形状情報を記憶する記憶手段を備えたシミュレーション装置が、前記原木から所定の３次元形状をなす木材を形取る際の位置および形状を模擬的な画像として生成するシミュレーション方法であって、
   前記原木から形取る木材の一つの表面が有すべき木目模様の入力を受け付ける木目模様入力ステップと、
   前記木目模様入力ステップで入力された木目模様、ならびに前記記憶手段からそれぞれ読み出した原木情報および形状情報を少なくとも用いることにより、前記入力された木目模様と類似する木目模様をなす表面を備えた木材であって前記３次元形状をなす木材を前記原木から形取ることが可能であるか否かの判定を行う判定ステップと、
   前記判定ステップで形取りが可能であると判定された場合には、前記原木における木材の形取位置および形状を模擬的に示す画像を生成する画像生成ステップと、
   前記画像生成ステップで生成された画像を出力する画像出力ステップと、
   を含むことを特徴とするシミュレーション方法。
2. 前記原木から形取られた木材は、所定の圧縮力を加えることによって圧縮成形されるものであり、
   前記判定ステップは、
   前記圧縮成形後の木材がなすべき形状に関する情報をさらに用いることによって前記判定を行うことを特徴とする請求項１記載のシミュレーション方法。
3. 前記判定ステップは、
   前記木目模様入力ステップで入力された木目模様と所定の範囲内で類似する木目模様をなす切断面が前記原木の内部に存在するか否かの判定を行う類似度判定ステップと、
   前記類似度判定ステップで前記切断面が前記原木の内部に存在すると判定された場合、当該切断面を一つの表面とする木材であって前記３次元形状と略同形をなす木材の形状が形取可能な形状であるか否かの判定を行う形状判定ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１または２記載のシミュレーション方法。
4. 前記判定ステップは、
   前記木目模様入力ステップで入力された木目模様と所定の範囲内で類似する木目模様をなす切断面が前記原木の内部に存在するか否かの判定を行う類似度判定ステップと、
   前記類似度判定ステップで前記切断面が前記原木の内部に存在すると判定された場合、当該切断面の表面の木目模様を模擬的に示す木目画像を生成する木目画像生成ステップと、
   前記木目画像生成ステップで生成された木目画像を出力するとともに、前記木目画像の良否について当該シミュレーション装置の利用者が判定した結果に係る情報の入力を前記利用者に対して促す内容の情報を出力する木目情報出力ステップと、
   前記木目情報出力ステップで出力された木目画像に基づいた前記利用者による良否判定の結果に係る情報の入力を受け付ける判定結果入力ステップと、
   前記判定結果入力ステップで良否判定の結果が良である場合に対応する情報が入力された場合、前記切断面を一つの表面とする木材であって前記３次元形状と略同形をなす木材の形状が形取可能な形状であるか否かの判定を行う形状判定ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１または２記載のシミュレーション方法。
5. 前記木目情報出力ステップは、
   前記木目画像生成ステップで生成された木目画像とともに、前記木目模様入力ステップで入力された木目模様を出力することを特徴とする請求項４記載のシミュレーション方法。
6. 原木から所定の３次元形状をなす木材を形取る際の位置および形状を模擬的な画像として生成するシミュレーション装置であって、
   原木の形状および木目に関する原木情報、ならびに前記原木から形取る木材の形状に関する形状情報を記憶する記憶手段と、
   当該シミュレーション装置の動作を指示する動作指示信号および前記原木から形取る木材の一つの表面が有すべき木目模様の入力を少なくとも受け付ける入力手段と、
   前記入力手段で入力された木目模様、ならびに前記記憶手段でそれぞれ記憶される原木情報および形状情報を少なくとも用いることにより、前記入力された木目模様と類似する木目模様をなす表面を備えた木材であって前記３次元形状をなす木材を前記原木から形取ることが可能であるか否かの判定を行う判定手段と、
   前記判定手段での判定結果に基づいて前記原木における木材の形取位置および形状を模擬的に示す画像を生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段で生成された画像を出力する出力手段と、
   を備えたことを特徴とするシミュレーション装置。
7. 前記記憶手段は、
   前記原木から形取られた木材に対して所定の圧縮成形が施された後、当該木材がなすべき形状に関する情報をさらに記憶し、
   前記判定手段は、
   前記圧縮成形後の木材がなすべき形状に関する情報をさらに用いることによって前記判定を行うことを特徴とする請求項６記載のシミュレーション装置。
8. 前記判定手段は、
   前記入力手段で入力された木目模様と所定の範囲内で類似する木目模様をなす切断面が前記原木の内部に存在するか否かの判定を行う類似度判定手段と、
   前記切断面を一つの表面とする木材であって前記３次元形状と略同形をなす木材の形状が形取可能な形状であるか否かの判定を行う形状判定手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項６または７記載のシミュレーション装置。
9. 前記画像生成手段は、
   前記類似度判定手段で前記切断面が前記原木の内部に存在すると判定された場合、当該切断面の表面の木目模様を模擬的に示す木目画像を生成することを特徴とする請求項８記載のシミュレーション装置。
10. 前記形状判定手段は、
    前記出力手段で出力された前記木目画像に基づいて当該シミュレーション装置の利用者が入力した所定の動作指示信号に応じて形状判定を行うことを特徴とする請求項９記載のシミュレーション装置。
11. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシミュレーション方法を前記シミュレーション装置に実行させることを特徴とするシミュレーションプログラム。

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