製造現場向けAR技術の開発成果が実用化を達成～3Dモデルによる情報の流れを実現することで、製造業のDXに貢献～

2023-07-05

2023-07-05 新エネルギー・産業技術総合開発機構

NEDOの「Connected Industries推進のための協調領域データ共有・AIシステム開発促進事業」（以下、本事業）の一環で、ラティス・テクノロジー（株）は2020年度から2021年度に「製造工程間でのシームレスな連携を実現する3Dデジタルデータ連携ツール開発」（以下、本テーマ）に取り組みました。今般、その成果を、XVLファイルから3次元（3D）組み立て図などを作成しWEBブラウザーで閲覧できるようにするツール「XVL Web3D Manager」の拡張現実（AR）オプション「XVL AR」として製品化しました。

ARを実現するためには、一般的に実物にマーカーを配置して3Dモデルの位置合わせをしていましたが、実際の試作や製造の現場ではこのマーカーの配置に手間がかかっていました。また、3Dモデルや現物の対象部品の品番など関連する設計・製造情報を確認するには、現物と書類などを見比べる必要があるなど、製造現場でのデジタルデータの活用は十分ではありませんでした。こうした課題を解決するため本テーマでは、マーカー不要で3Dモデルを位置合わせする技術や、3Dモデル上に部品の設計・製造情報を表示する技術を開発し、それらの成果を製品化しました。3Dモデルによる情報の流れを実現することで、製造業のデジタルトランスフォーメーション（DX）に貢献します。

図1　3DモデルにおけるAR機能の位置付け［提供：ラティス・テクノロジー（株）］

1．概要

新型コロナウイルス感染症の世界的流行によって、多くの製造事業者がサプライチェーンの寸断リスクにさらされました。世界各地で地政学的リスクが増長し、国内では自然災害が多発する中で、こうしたリスクは今後さらに高まることが予想され、サプライチェーンの柔軟・強靭（きょうじん）な組み替えが可能な事業体制の構築が求められています。このためには、その時点で調達可能な部品で生産できる代替製品の迅速な設計・生産や、自社工場で生産継続が難しい場合における他の拠点や協力企業への生産工程の移管・代替生産、代替生産を引き受けた企業における短期間のリードタイムでの生産開始など、各製造工程間（エンジニアリングチェーン）の連携強化と高度化がより重要な課題となります。

このような背景の下、NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）は本事業の研究開発項目の一つとして2020年度から「サプライチェーンの迅速かつ柔軟な組換えに資するデジタル技術の開発支援^※1」を実施し、この中でラティス・テクノロジー株式会社は2020年度から2021年度に本テーマに取り組みました。

そして今般、ラティス・テクノロジー（株）は本テーマの成果を、XVL^※2ファイルから3D組み立て図などを作成しWEBブラウザーで閲覧できるようにするツール「XVL Web3D Manager^※3」のAR^※4オプション「XVL AR」として製品化しました。これにより3Dモデルによる情報の流れを実現することで、製造業のDXに貢献します。

なおラティス・テクノロジー（株）は、10月17日から20日まで幕張メッセで開催される「CEATEC 2023」のNEDOブースで、本成果を「生産技術DXを支援するXVL VR／AR」として出展する予定です。

2．本テーマの成果

ラティス・テクノロジー（株）は本テーマで、製造工程間の情報流通を可能な限りデジタル3D情報の流通に置き換えるために以下の4項目の開発を行い、今般項目（4）について製品化しました（図2）。

（1）設計と製造のデジタル連携を強化するための3D図面機能（2022年12月製品化）
（2）デジタル擦り合わせを実現する「XVL VR^※5」技術開発（2022年4月製品化）
（3）現場の属人的ノウハウを体系化するための「XVL SDK^※6」開発（2022年4月製品化）
（4）現場力をデジタルで引き出すための「XVL AR」技術開発（本リリース）

図2　3Dモデルによる設計・製造情報の流れ［提供：ラティス・テクノロジー（株）］

XVL AR技術に関する、本テーマの開発成果は以下の通りです。

【1】マーカーなどの前処理不要で実物と3Dモデルを位置合わせ

ARを実現するには一般的に実物にマーカーを配置し、それをスマートフォンやタブレットのカメラで読み込み3Dモデルと位置合わせを行いますが、実際の試作や製造の現場ではこのマーカーの配置に手間がかかります。本テーマでは、平面の自動認識技術や作業者の動作追跡機能を開発することで、タブレット端末を実物に向けてかざすだけで位置合わせを行い、そこを基準に部品などの3Dモデルを表示できるようにしました。これにより、位置合わせ用のマーカーの配置などの前処理を行うことなく、現実世界の実物と3DモデルのARトラッキングが可能となりました（図3）。

図3　3Dモデルとの位置合わせ例［提供：ラティス・テクノロジー（株）］

【2】3Dモデル上の部品の設計・製造情報を表示

3Dモデルと現物の対象部品の品番など関連する設計・製造情報を確認するには、現物と書類などを見比べる必要があるなど、デジタルデータを十分に活用できていませんでした。本テーマでは、現物・タブレット・3Dモデルの相対位置を検出する技術や位置合わせを容易に実現するユーザーインターフェースを開発することで、ユーザーが3Dモデル上の部品を指定すると、その部品にひもづくPMI^※7などの設計情報や、組み立て時の作業注意事項が実写画像に投影できるようになりました（図4）。これにより、紙など他の情報媒体と見比べる必要なく、AR上で作業に必要な設計・製造情報を正確に把握できます。

図4　実写画像上での情報の表示例［提供：ラティス・テクノロジー（株）］

3．今後の予定

ラティス・テクノロジー（株）は2022年8月に、NEDOの「5G等の活用による製造業のダイナミック・ケイパビリティ強化に向けた研究開発事業^※8」に研究開発テーマ「3Dデジタルツイン^※9を活用したデジタル擦り合わせと現場力向上による製造業のダイナミック・ケイパビリティ強化」で採択されました。現在、今回製品化した「XVL AR」技術をさらに進化すべく、スマートグラスを活用したAR表示の技術開発に取り組んでいます。

NEDOはこれにより、サプライチェーン寸断リスクが生じた際にも製造現場において柔軟・迅速に対応しサプライチェーンを維持するための「企業変革力（ダイナミック・ケイパビリティ）」を強化するとともに、脱炭素化の取り組みとしての生産ライン単位や工場単位での省エネ化を目指します。

【注釈】

※1　サプライチェーンの迅速かつ柔軟な組換えに資するデジタル技術の開発支援

項目名：Connected Industries推進のための協調領域データ共有・AIシステム開発促進事業／サプライチェーンの迅速かつ柔軟な組換えに資するデジタル技術の開発支援
実施形態：助成事業
実施期間：2020年度～2021年度
概要：Connected Industries推進のための協調領域データ共有・AIシステム開発促進事業

※2　XVL

「eXtensible Virtual world description Language」の略で、XML（eXtensible Markup Language）をベースとした超軽量3D表現として､ラティス・テクノロジー（株）が提唱する表現形式です｡XVLを用いることで､3D CAD（コンピューター支援設計）などで生成されたデータを数百分の1にまで軽量化することができます｡また､メモリが少ない環境で巨大な3Dデータを高速表示する技術の実装により､ネットワーク環境での3Dデータ共有に最適な形式です｡ラティス・テクノロジー（株）の登録商標です。

※3　XVL Web3D Manager

製造現場で活用されていたXVLデータから3Dサービスドキュメントや3D組み立て図を生成し、これを関係部署や取引先、顧客やサービスマン・ディーラーがWebブラウザーで閲覧できるようにするための製品です。

※4　AR

AR（Augmented Reality、拡張現実）とは、現実の環境から視覚や聴覚、触覚などの知覚に与えられる情報を、コンピューターによる処理で追加あるいは削減、変化させる技術の総称です。

※5　VR

VR（Virtual Reality、仮想現実）とは、人間の感覚器官に働きかけ、現実ではないが実質的に現実のように感じられる環境を人工的に作り出す技術のことです。

※6　SDK

SDK（Software Development Kit、ソフトウエア開発キット）とは、あるシステムに対応したソフトウエアを開発するために必要なプログラムや文書などをひとまとめにしたパッケージのことです。

※7　PMI

「Product Manufacturing Information」の略で、製品製造情報のことです。加工情報やマテリアル情報、寸法公差、幾何公差などあらゆる情報を3次元CADモデル上に付与することです。

※8　5G等の活用による製造業のダイナミック・ケイパビリティ強化に向けた研究開発事業