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Last updated: 2017 - November 2012 - December 2008. Kajiyama

技術者のための3-D CADによる設計製図

「図学II」 「3-D CADによるものの形のモデリング入門編」
「基礎製図」 「建築CAD」 「建設CAD」科目 修了後のコースウェア

福岡大学工学部図学教室    梶山 喜一郎


授業で[Jw_cad]と[SketchUp]でデータのやり取りを行う.時代が変わっても .3dsを出力する旧Jw_cad (Version7.11)は今後も使うので保存しておくように. .3dsを読込む旧SketchUp 8は今後も使うので保存しておくように.じゃまにしてはいけない.有料のSketchUp Proを購入すればこのような問題は解決できる.

講義と実習の目次
  1. 2016年11月 SketchUpMake 2017(64bit版)が公開された.32bit版のコンピュータ使用者は旧版のSketchUpMake2016を使用する.
    配布教材は自宅と教室のパソコンのPluginsにインストールする.
    まず「表示」で,隠しファイル・フォルダを見えるように設定する.
    C:/ユーザー/ユーザー名/AppData/Roaming/SketchUp/SketchUp 20xx/SketchUp/Plugins

  2. 2015年12月 SketchUpMake 2016公開.Jw_cadの.3dsファイルを読む
  3. 配布教材は自宅のパソコンにインストールする. 場所はPluginsの中に.ただし SketchUp 8/2013とSketchUpMake 2014-15では,Pluginsが置かれた場所が異なるので注意する. まず,隠しファイル・フォルダを見えるように設定する.
    (1) 2014年 Trimble社SketchUpMake 2014以降Pluginsフォルダが次の場所に移動. C:/ユーザー/ユーザー名/AppData/Roaming/SketchUp/SketchUp 20xx/SketchUp/Plugins(ユーザー名が日本語でも使用できた)  古い年代のPluginはエラーになるがそれ以外は使用できる.
    (2) ユーザーごとに設定が嫌なものは,上記のPluginsフォルダを次のフォルダ内に移動する. C:/ProgramData/SketchUp/SketchUp 20xx/Sketch
    トラブルが起きたら

  4. バグがなければ,新しいバージョンに飛びつかないように.
    注意: すでに,インストールしているSketchUp 6/8/2013 は,使用できるので, コンピュータから削除しないように保存し続ける.
    (1) Trimble社SketchUp 2013 のPluginsフォルダは, C:/Program Files / SketchUp/ SketchUp 2013/Plugins
    (2) Google社SketchUp 6,7,8 のPluginsフォルダは, C:/Program Files/Google/Google SketchUp 8/Plugins
  5. 2012年5月 SketchUpはGoogle社からTrimble社に移動した. 新たな無償版の名称は「SketchUp Make2013」,新バージョンからはNET Framework 4を必要とするので注意する.サポートのwebページも移動している.
  6. 2012年2月Jw_cad(ver7.11)はDXF出力時に3DSフォーマットのデータを出力する機能を追加した. SketchUp はファイル->インポートより*.3ds 拡張子でJw_cadの図面を読み込むことができる.mm単位で読み込む.Jw_cad初期設定参照
  7. 2010年12月よりSketchUp 8日本語版のプラグインに「freedxf.rb」,あるいは,「Dxf_In_v2_0.rb」を入れて,Jw_cadのDXFファイルをインポートできる.ただし付随する問題は多い.
  8. 2010年11月よりSketchUp 8日本語版が使用可能となる.SketchUp 8ではPro以外ではDWG/DXF インポータをサポートしない.データ変換にはProを買うか「SketchUp 6」をリユースして対応する.
  9. 2010年2月 「SketchUp 7」のDXF インポータを有効にするためのプラグインが配布された.現在は配布終了した模様.データ変換には「SketchUp 6」をリユースで対応する.
  10. 2009年11月よりSketchUp 7日本語版が使用可能となる. ファイルを保存する時,これまでのSketchUp 6 の形式で保存するように.
  11. 2007年10月よりSketchUp 6日本語版が使用可能となる.当科目の学習に最適なソフトウェア.


A. はじめに
  1. CADによる3-Dデザインの理想と,このコースウェアの目的.
    ・あなたも、こんな作品にチャレンジ. [ Google 3Dギャラリー ]
    ・2-D CADの図面データをもとに建築,社会基盤施設の3Dモデルを作成する知識とスキルを学ぶ.

  2. 事前学習:3-D CADによるものの形のモデリング入門
    ・ものの形状を,コンピュータで定義する方法(モデリング)を学んでからここに進む.
    ・ここに書いていないことは,この入門編に書いてある.

  3. 配布:授業で使うテンプレート2枚・授業で使うプラグイン

    ・配布したテンプレートは,「Cドライブ:Program Files」->「Google」->
     「Google SketchUp 8(7or6)」->「Resources」->「ja」->「Templates」の中に入れる.
    ・配布したプラグインは,「Cドライブ:/Program Files」->「Google」->
     「Google SketchUp 8(7or6)」->「Plugins」の中に入れる.


B. CAD操作の学習書       [教師用教材]
  1. 旧 SketchUp ver8(7)日本語版 CAD操作の解説書
    1. 操作を忘れたら「ウインドウ」−>「インストラクタ」をクリックする.「インストラクタ」にチェックを入れると,解説がCAD画面に現れる.
    2. 「ヘルプ」−>「ヘルプセンター」オンライン版 SketchUpヘルプ
      日本語マニュアルがあれば1人で使い方を習得する.それが専門家の卵.わかりやすいマニュアルと操作がこのアプリケーションの特徴である.
      1. ユーザー ガイド
      2. リファレンス ガイド
      3. クイック リファレンス カード (印刷して利用する)
      4. --終了した-- DXFの利用はプラグインを使用する.-「SketchUp 7」でDWG/DXF インポートを有効にするためのプラグインを入手.
  2. 旧 SketchUp ver6日本語版 CAD操作の解説書
    1. 操作を忘れたら「ウインドウ」−>「インストラクタ」をクリックする.「インストラクタ」にチェックを入れると,解説がCAD画面に現れる.
    2. オンライン版 日本語マニュアル
      日本語マニュアルがあれば1人で使い方を習得する.それが専門家の卵.わかりやすいマニュアルと操作がこのアプリケーションの特徴である.
    3. PDF版 SketchUp6 ユーザガイド 教えていただきました (400ページ)
      ダウンロードしてデスクトップに置く.操作の手引書は,独力で理解できるようにする.

    SketchUp オンライン・マニュアル 目次

  3. デザイナー向けの最初の自習書  2008年時点の感想です.
      本屋で触って確認する.一ヶ月の電話代以内で購入可能.
    1. 「建築のしくみ 住吉の長屋/サヴォワ邸/ファンズワース邸/白の家」,安藤直見,柴田晃宏,比護結子,丸善 3,780円: 図面と模型と3Dで4つの住宅を徹底解説
    2. 「Google SketchUpパーフェクト 実践編」,阿部秀之,エクスナレッジ 2800円: 木造壁式の戸建住宅,RCの集合住宅のインテリアと外観デザイン
    3. 「Jw_cad×Google SketchUpで建築計画-集合住宅計画編-」,富田泰二,エクスナレッジ 3360円: RCの高層集合住宅の容積・日影・天空率の計画,高層集合住宅の外観デザインと住戸のインテリアデザイン
    4. 「Google SketchUpスタンダードガイド」,船橋仁奈, 山田幸司,秀和システム 3360円:ミースのファンズワース邸のモデリング,ヘリットのレッド&ブルーチェアのモデリング
    5. 「Google SketchUpスーパーマニュアル」,山梨知彦,日本実業出版社 2940円



C. CAD設計製図の基礎 I
  1. CAD利用者は寸法感覚を体に植え込む
    マウスで描いた図形の大きさを,あなたの身体で示せるか.
    例えば,A2製図用紙の大きさは体で示せるか.
    両手の間隔でテーブルの高さや,ドアの幅を示せるか.
    5mの長さ,20mの長さは,歩幅で示せるか.
    猫もマウスを動かします.設計者と猫との違いを見せてください.

  2. CADの初期設定 (作図はmm単位,ラージツールセットを使用)

  3. CADの製図用紙を白くする

  4. 投影面の配置と図面の名称 -平面/立面/側面/底面/背面図-

  5. CADはレイヤを使用する   -レイヤ間移動レイヤ表示-

  6. CADデータを軽くする (図面も整理整頓を)

  7. 他のCADのDXF・3DSファイルをインポート(入力)

  8. 作成した画像をjpeg・png・bmpファイルでエクスポート(出力)

  9. ダイヤログ画面が一部表示されない場合の対処
    Windows OSや機種によりダイヤログ・ウィジェット画面の一部が表示されないことがある.画面の右上の最大化「□」をクリックし,入力画面の全てを表示する

  10. CADデータの入出力の注意点 (仕事をするなら商品版で)

    ・操作:「ファイル」−>「インポート/エクスポート」

    注意: dxfのCADファイルをインポートするには,図面の長さの単位(mm、cm、m)をファイルの単位(mm、cm、m)にする.単位を誤ると,10(mm:cm:m)倍の変換比率でモデルの尺度がずれる.インポートで,「オプション」をクリックして「インポートの単位(mm)」を設定する.

    注意: 「dwg/dxfのインポート」は,SketchUp 8(7) にはなく,SketchUp Pro 版のみになった.SketchUp 8(7) では,プラグインを使用する必要がある.

  11. 旧 SketchUp 6 は今でもリユースする価値のあるソフトウェア
   SketchUp 6     無償版   SketchUp Pro 6    商品版 
インポート
(3D図面入力)
dwg/dxf (3D-CAD),
3ds, dem, ddf, kml/kmz
エクスポート
(3D図面出力)
kmz(Google Earth) kmz(Google Earth),
dxf/dwg (3D-CAD),
3ds, obj, xsi, vrml, fbx  
インポート
(2D図面入力)
bmp/jpg/png, tif,
dxf/dwg (2D-CAD)
エクスポート
(2D図面出力)
bmp/jpg/png, tif
課題はpngで保存
bmp/jpg/png, tif,
dxf/dwg (2D-CAD),
epx, pdf, eps
2D図面ファイル 2Dラスター形式  bmp/jpg/png, tif, epix
2Dベクター形式  dxf/dwg, eps, pdf
D. CAD設計製図の基礎 II −図面の生産性向上のための準備
  1. コンピュータの中の「プラグインフォルダ」の居場所
    1. 「Pluginsフォルダ」の居場所はSketchUpのバージョンにより異なる.
    2. Windows:SketchUpの「Pluginsフォルダ」の情報
    3. MacOSXでは: /Library/Application Support/Google SketchUp X/ SketchUp/Plugins
      -XはGoogle SketchUpのバージョン番号

  2. SketchUp版Rubyスクリプトによる「プラグイン」
    1. 公開中のruby library depot プラグインの貯蔵庫  (メートル単位系を使用) 
       [ 幾何図形作成図形編集建築部品アニメーションforum ]
    2. 日本語で公開中の拡張倉庫  -Trimble社
    3. 日本語で公開中のプラグインと解説  -株式会社アルファコックス

    4. 「プラグイン」は Ruby言語で書いたプログラムで,CADの操作性を向上させる. (拡張子rbとrbsを区別)
    5. Rubyに興味があれば,コピペで学ぶRubyでプログラミング入門を学習
    6. プラグイン制作に興味があれば,コピペで学ぶSketchUp版Ruby入門を学習
    7. 日本語化したら,「UTF-8N CR+LF」文字コードでスクリプトを保存する.

    8. プラグインが必要とするsketchup.rbとextensions.rbはToolsの中にある.
    9. 受講者が使って便利なものは教室のみんなに紹介してほしい.

    10. 作成過程で外国製のプラグインを使用する場合,「ファイル名やフォルダ名」には日本語を使わない.

  3. 「プラグイン」を利用して複雑な図形を作成・編集する
    1. 制約条件
      ():SketchUp Make 2017で使用可能.
      ():SketchUp Make 2013-SketchUp8で使用可能.
      ・(w/m):WinとMacで使用可能.(w):Winで使用可能.(m):Macで使用可能.
    2. テキスト編集
      TextTag(14).rb(w/m)  テキストタグ(文章・記号)を図形に貼り付ける
      ・ numb_e.rb(w/m) 順番どおり,番号を図形に貼り付ける
    3. 図形編集
      grid.rb(w/m)    方眼紙(平面破線グリッド)を作成
      3d_grid.rb(w/m)   方眼紙(立体破線グリッド)を作成
      cubic_grid.rb/cubic_colored_grid.rb(w/m) 方眼紙(立体破線)を作成
      AddVertex+.rb(w/m)  線上に点を打つ
      ・ point.rb(w)        自由に点を描く
      SketchyFFD.rb(w/m)  グループ図形の外枠に格子点を配列
      xLine.rb(w/m)       実線を破線(補助線)に線種変更
      xLine2Line.rb(w/m)   破線(補助線)を実線に線種変更
      ・ GetCentroid.rb(w/m)    円の中心,図形の重心を作図
      ・ k_tools.rb(w/m)       外接円・内接円・角度のn等分割の作図
      mirror.rb(w/m)        鏡像図形を作成コピーする
      PutOnLayer.rb(w/m)    レイヤ間移動を支援する
      drop.rb/smartdrop.rb(w/m)  立体を指定した水平面上に正確に落とす
      makefaces.rb(w/m)     dxf(jww) 図面・閉じた図形に面を貼る
      frontface.rb(w/m)      面の表裏を交換する(組み込まれた)

    4. 幾何図形作成  -CADによる数理造形-
      DrawHelix13.rb(w/m)      らせん 線図形を作成
      BezierSpline_v12.zip(w/m)  ベジェ曲線を作成
      ・ k_tools.rb(w/m)           2次元関数グラフを作成
      extrude_line.rb(w/m)    折れ線・曲線をZ方向に壁化
      ・ dline.rb(w/m)          複線の折れ線をZ方向に壁化
      push_pull_z_set.rb(w/m)   面をZ方向に立体化
      screw.rb(w/m)          らせん応用立体図形を作成
      ・ hel_ramp.rb(w/m)         らせん形の傾斜路を作成
      ・ サンドボックス(w/m)       等高線に曲面を貼る
      ・ SoapSkinBubbleTools.rb(w/m)   膜構造を作成
      ・ jointpushpull.rb(w/m)      曲面,連続面をプッシュプル
      ・ sublend1.9(w/m) v6       sublend ロフト図形 未整理
      ・ Curviloft.rb(w/m) v7      CurviLoft ロフト図形 未整理
      shapes.rb(w/m)           基本立体図形を作成
      ・ k_tools.rb(w/m)           3次元関数グラフを作成
      [CASF]FunShapes.rb(w/m) 複雑な関数・数理立体図形を作成

    5. 建築モデル作成
      SketchUpBIM.rbs(w/m)  
      ラーメン構造の建築モデルを作成

    6. 建築の部品作成
      windowizer3.rb(w/m)   多様な窓・開口部を作成

      windows_kai(w/m)     ドア・窓を作成
      RSkaidan.rb(w/m)     S造らせん階段・RC造階段を作成
      ArchetypesStairMaker.rb(w/m)   直線階段(RC・S・木造)を作成
      RSfence2.rb(w/m)      バルコニー手摺・フェンス・塀を作成
      parking.rbとlinetool.rb(w/m) 駐車場のラインを作成

    7. 植栽
      SketchupIvy(w/)        蔦を作成

    8. カメラアニメーション -カメラの動きを計画する-
      animation2.rb(w/m) Z軸回りをらせん状に回転しながら撮影.
      CameraKeyMaker+cameraKeyMaker.rb+bezier.rb(w/m) 曲線のカメラパスにより撮影.

    9. レンダリング
      ・ su2pov.rb(w) PovRayでレンダリング -[.pov]を作成-

    10. Jw_cad -- Sketchup間のデータ変換
      旧SketchUp 8 は旧Jww(Version7.11)と「3DSファイルで保存したJww図面データ」でやり取りができる. SketchUp Make 2013--2015 は,Jwwとのデータのやり取りには旧SketchUp 8で変換した「Jww図面データ」を準備する.

      1. Jw_cadの図面(DXF・3DS)をSketchUpに取り込む

      Pro版が便利.かってSketchup v6ではDXFファイルがインポートできた.v7以降「DXFインポートのプラグイン」を利用する. Jw_cad (v7.11)以降3DSファイルが出力できる.これをSketchup v8に直接インポートする.
      freedxf.rb(w) 「Jw_cadのdxfファイル」をインポート
      Dxf_In_vX.rb(w/m) 「Jw_cadのdxfファイル」をインポート

      2. SketchUpの図面をJw_cadの図面(DXF)で出力する

      Pro版が便利.初心者は「DXFエクスポートのプラグイン」を利用する.
      LineDxf3m.rb(w) 「Sketchupでdxfファイル」をエクスポート

    11. SketchUpの図面を3Dプリンタのデータに変換
      立体模型制作のための3D printing入門
      su2stl.rbsでSTLデータ変換
      stl_importexport.rbでSTLデータ変換
      CADspanでSTL形式出力
    12. その他
      (1)施工 (2) (4) (5) (6) txt2contourline.rb等高線

  4. コンポーネント(部品)の利用と管理
    1. 自分で作成した部品はコンポーネントにして保存する
    2. 人物・樹木・乗り物・建具など有料・無料の部品(3D ware)を収集整理
      [SketchUpな情報館 (Google 3Dギャラリー)]
    3. マイ(自前)・コンポーネント,マイ・コンポーネントフォルダの作成

E. 3D CAD演習:3D CADに2D図面を取り込み立体化する
  1. モデルの作り方は一つではない
    1. 部品の作り方は一つではない
    2. 部品を作り,組み立てて複雑な形を構築 住宅編 教会編
    3. 建築モデル(ラーメン構造)の作成法
    4. 「アウトライン表示」でモデルや部品の組み立て内容を管理する

  2. 建設(土木)CAD学習コースの演習
    1. 基本問題 VブロックのJw_cad立面図を立体化する-基本を学ぶ- 40分
      ・2D-CAD設計製図の注意事項
      ・図面の初期設定作業
      ・Jw_cad図面(平・立・断面・配置)を3D-CADにインポート

    2. 練習問題 側溝標準図のJw_cad立面図を立体化する 60分
    3. 練習問題 排水トンネルのJw_cad断面図を立体化する 15分
      ・面を貼るプラグインの利用
    4. 練習問題 マンホールのJw_cad断面図を立体化する 60分
    5. 練習問題 標準街路のJw_cad平面図をもとに快適な歩道の提案 60分

    6. 自由課題 高低差のある敷地で利用する階段とスロープの設計 120分
    7. 受講者作品
    8. 参考 土木のモデリング 1234・  40 ブリッジ コンテスト 50 6

  3. 建築CAD学習コースの演習
    1. 自習動画 (床・壁・ドア・窓を作成) 21分
      ・Importing and Preparations
      図面を読み込む
      ・Creating Walls 壁を作成する
      ・Doors and Windowsドアと窓を作成する

    2. 建築構造の復習 RC建築構造を描く 自習 30分
    3. 応用問題 3Dモデルから平面図・断面図を作成する 自習 30分
    4. 基本問題 VブロックのJw_cad立面図を立体化する -基本を学ぶ1- 自習
    5. 基本問題 事務室のJw_cad平面図を立体化する -基本を学ぶ2- 40分
      ・2D-CAD設計製図の注意事項
      ・図面の初期設定作業
      ・Jw_cad図面(平・立・断面・配置)を3D-CADにインポート

    6. 練習問題 排水トンネルのJw_cad断面図を立体化する 15分
      ・面を貼るプラグインの利用
    7. 練習問題 鉄骨造住宅の組み立 (学内のみアクセス可) 20分
      ・移動操作の確認
    8. 練習問題 2階建てコンクリート造事務所ビルのJw_cad図面を立体化する 50分
      ・鉄筋コンクリート・ラーメン構造の理解確認
    9. 自由課題
    10. 受講者作品

F. 3D-CAD演習:3Dモデルから製図用の図面を作成する
  1. Sketchupのモデルから平面図・立面図・側面図を作成する方法

G. 立体模型製作のためのパーソナル3Dプリンティング入門


H. 地形を等高線で表現する
  1. Google Earthの地形の画像をSketchUpに取り込む
  2. Google Earthの地形の画像から等高線の地形図を作る
  3. 長崎県島原普賢岳の等高線を観察する
  4. 福島県双葉郡Tepco第1の等高線を観察する
  5. 等高線に曲面を貼る-プラグイン「サンドボックス」
I. 数理による造形
J. 敷地・地形の立体化
K. モデルの色彩・照明計画
L. 完成作品のチェック


M. 演習課題と受講者の作品


dxf平面図から事務室を立体図化する



歩行者空間の設計



dxf断面図から側溝を立体図化する


dxf断面図からマンホールを立体図化する


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