2011年3月30日水曜日

Roland D.G. PICZA PIX-4 〜小さなマシンから得たもの〜

こんばんは。YOKOYAMAです。

今日は Roland D.G. PICZA PIX-4 とい三次元計測器をご紹介します。
「三次元計測」という響きはどこか仰々しく、とっつきにくい感がありますが、基本的なパソコン操作ができる人なら、それほど構える必要はありません・・・ということを、私はこのマシンから教わりました。

コンパクトなボディ


PIX-4を選択するまでのあらすじ

ところで、私達がはじめて遺物の三次元計測をしたのは2001年で、その目的は、地形画像処理のアルゴリズムが、石器表面の画像処理に適応できるか?を確認するためでした。無理を言って県の工業技術センターにお願いし、ModelMakerというイギリス製のアーム式レーザー3次元計測器を使わせてもらいました。

もちろんこのマシンは高性能で、考古遺物の特徴線云々という要求を十分に満たしてくれることはすぐにわかりました。反面、とにかく設備が大掛かりなのと、何より数千万もする価格・・手が届くわけもありませんでした。当時、3次元計測器は安くても6~700万円はしていたので、たとえ物体に地形画像処理が応用できたとしても、それを考古学の調査で実用化するのはやっぱ難しいよなぁ・・というドンヨリしたものを抱えていたように思います。

しかしそんな中、13万8千円と桁外れに安い小型マシンがあることを知りました。 それがローランドD.G.社の「PICZA PIX-4」です。 本当にこれでデータが取れるのか?という思いはありましたが、駄目もとでサンプル依頼をしてみました。その結果、数千万円の機械と遜色ないクオリティ・・というよりむしろ更にシャープな画像を得られることがわかった時には正直とても驚きました。一見おもちゃのようなマシンが良い意味で予想を裏切ってくれたんですね。


PIX-4  6つの特徴

さて、以下、PIX-4 の「安さ」以外の特徴、長所短所合わせて6点です。

1)小さいこと(長所)
この↑小ささです。本棚に入れても使えます。

2)わかりやすいこと(長所)
接触型の機構で、構造がとてもわかりやすい。振動針がX方向を往復し、ステージがY方向にスライドします。そして、振動の波長が変化した位置をZとして認識するというだけの実にシンプルな機構です。

video


3)使いやすいこと(長所)
付属の制御ソフトDr.PICZAが秀逸であること。対話型のパラメータ入力は非常に直感的で、ほぼ2ステップでスキャンを開始します。まるでフラットヘッド型のスキャナを使うような感覚で扱えます。データ取得後の表示もご覧のとおりとても綺麗です。
ボディも含めてこの辺のパッケージングはローランドD.G.さんは実に上手い・・。

1-スキャン領域,スキャンピッチを決める
2-スキャンボタンを押す
表面計測結果
同上裏面計測結果

4)時間がかかること(短所)
10cm×7cmのステージ全体を計測するのに、約8時間もかかってしまいます。しかし、これについては、昼夜2サイクルの運用で一日約10点程度の石器のデータ得られることがわかりました。1台で、およそ実測図作成者一日分の素図供給が可能なので大きな問題にはならないと判断しました。

5)対象に触ること(短所)
簡単に言うと、振動針が触れたところを対象だと認識する仕組み上、針が遺物に接触することは不可避です。ただし、このマシンは柔らかいイチゴですら痛めずに測れるという宣伝文句だったのに対して、私たちはそれより遥かに硬い剥片石器のデータ取得を目的としていたので、問題にならないだろうと判断しました。手実測だってディバイダーの先は石器に触れますからね。

6)色が取れないこと(短所)
私たちのねらいは、形情報から画像解析を適用することだったので、高精度の3Dデータが取得さえできれば、色情報を取得できない点は必ずしもマイナス要素ではなかったのです。

その特徴には、一般的には弱点と見られがちな部分もありましたが、大半が私たちの目的には影響のない部分と判断して購入を決意しました。そして起業してからの数年間は、これをメインマシンとして年間数千点(最高で5千点くらいでしょうか)の石器の3次元データを測っていました。最初は1台から始まり、毎年年度末の繁忙期が訪れるたびに1~2台づつ買い足して、現在全部で6台所有しています。



PIX-4というマシンから得た3つのこと

しかし、これらは5年ほど前に社のメインとしての役割を終え、今となっては前線で稼働することはほとんどありません。 というのも、私たちも成長とともにレーザー型の計測器の開発に大きく舵を切ったからです。しかし、最初の段階で PIX-4 を選択したことが、以下の3つの点で、その後の開発設計に良い影響を与えたと思っています。

1)接触型のシンプルな構造を理解したことで、高精度のデータをとるには測点一点づつ測るのが最も確実な方法だ(データ合成やノイズなどの余計な問題が起こりにくい)ということがわかりました。(ただしこれはあくまで「原則」で、これについては期を改めて。)

2)求める情報が、入力装置を決定するということ。つまり、考古学において何をどう記録したいかを先にはっきりさせることが大事で、入力はその手段に過ぎないことを再認識しました。決して計測器の「性能ありき」ではないということです。

3)まるでカメラ撮影のように瞬時に計測できる高価な3次元計測器もありますが、運用方法の工夫で、時間当たりのデータの取得量は、それらとあまり変わらないレベルまで引き上げられることがわかりました。たとえ高速でなくとも「昼夜休まずに稼働する機械」であることが重要だということです。

このPIX-4は、すでに2005年に生産終了しましたが、その仕組みは現行の掘削機能のついたモデルへと継承されています。 お世辞にもハイスペックとは言えないのですが、私自身が最も苦労した起業からの数年間、頼りにしていたマシンですから、今でも深い愛着があります。まるで「よいしょ、よいしょ」と一生懸命働く健気な「ヒト」を想起させる動きも、このマシンの魅力の一つだと思うのです。

それでは。

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