Paint workers are trained before they work in a field. The workers spray water instead of real paints on walls in practice, since the materials of painting are expensive. Trainees cannot measure the amount of sprayed water on surfaces, and obtain the experiences of the various properties of paints during the training sessions. As an alternative training, we present a simulation system of spray painting in a VR environment. The system can help a user to experience a realistic painting and allows users to evaluate their performance.
The purpose of this study is to provide a trainee realistic painting experience in real-time as well as to represent the thickness of the deposited paint on the surface for evaluation of his performance. The Gaussian model is used for a painting model. It enables our system calculate the thickness of paints. For a painting simulation, we can use a particle system. However, the particle system is hardly implemented in real-time since it may have a lot of particles of paints in painting simulation. Therefore, we propose new heuristic algorithm for painting process. In our method, the particles are sampled a few rays. After we find the collision points of rays with an environment, we get the painted area using flood-fill searching method on the texture map. To enhance the accuracy of the painted area, we process additional steps which are a stage of expanding painting and a stage of removing blocked area.
To verify that the Gaussian model is appropriate for a painting model, we compared it with a flat model and linear model. The result shows that errors of the Gaussian model are smaller than any others. We analyzed time complexity of our method, and measured execution time to verify that our system operates in real-time.
제조 산업에서 도색을 하는 작업은 매우 중요한 일이다. 하지만 도색 공들은 열악한 환경에서 도색 작업을 훈련한다. 구조물에 페인트를 도색 하는 것이 매우 비싸기 때문에, 그들은 벽에 물을 뿌리며 도색 작업을 훈련한다. 만약 가상 현실 훈련 시스템이 있어서, 도색 공들이 시스템을 통해 페인트를 분사하고 결과를 눈으로 보고 페인트의 두께를 측정할 수 있다면 큰 도움이 되겠다는 아이디어에서 이 연구를 시작했다. 페인트 분사 시뮬레이션을 위해서 분사되는 페인트가 어떤 물체에 부딪히고, 도색 되는지 판단하고 도색 효과를 실시간으로 시각화하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 분사되는 페인트와 같이 부피를 가진 입자가 환경의 물체들과 부딪혀 그 부분에 효과를 주는 렌더링 방법을 제안한다.
본 연구는 분사된 입자들 두께의 시뮬레이션, 물체의 접촉 영역 찾기 알고리즘, 입자들이 물체의 표면에 가하는 효과의 시각화에 초점을 맞추었다. 입자 두께의 시뮬레이션을 위해 확률 모델을 이용한다. 특히 페인트 분사 시뮬레이션을 위해서 이전 연구에서 제안한 가우시안 모델을 사용하였다. 이 확률 모델은 어떤 점으로부터 떨어진 한 점에서의 입자 두께를 산출한다. 분사된 입자들과 물체의 접촉 영역을 찾기 위한 방법으로 휴리스틱 알고리즘을 제시한다. 입자들을 몇 개의 직선으로 샘플링하여 충돌검사를 통해 충돌지점을 찾고, 이를 중심으로 텍스처 맵을 확장 탐색해 나가는 방법으로 접촉영역을 찾는다. 텍스처 맵에서 접촉 영역을 찾았기 때문에 간단히 텍스처를 수정함으로써 접촉 효과를 시각화 할 수 있다.
페인트 시뮬레이션을 구현하여 본 논문에서 제시하는 방법의 결과를 보인다. 비단 페인트 시뮬레이션뿐만 아니라 한 점으로부터 퍼져나가는 입자들로 표현할 수 있는 현상에 본 논문의 방법을 적용할 수 있다. 구현된 결과를 조금 수정해 스팟 라이트 효과를 적용한 결과를 보인다. 수행 시간을 분석하고 파티클 시스템과의 수행 시간을 비교하며 본 논문의 렌더링 방법의 효율성을 검증하였다.
