Unreal EngineとCesiumでつくる建設デジタルツイン

＠Unreal Fest 2024 Tokyo
先日11月2日にUnreal Fest 2024 Tokyoが開催され、イベントスポンサーであるCesium GS, Inc様の講演にて、日本工営株式会社様とともにEARTHBRAINの開発事例を紹介させていただきました。Smart Construction VRのユースケースとテクノロジーについてまとめた資料となります。

Transcript

1. Unreal EngineとCesiumでつくる建設デジタルツイン ～ Smart Construction VRのユースケースとテクノロジーについて ～ 株式会社EARTHBRAIN 高没入・デジタルツイン施工グループ 高田 知典
2. 2 会社概要 デジタル技術を駆使し、土木現場の生産性・安全性・環境性の世界革命を起こす 設立 所在地 会社名 2021年7月 東京都港区六本木1丁目6番1号泉ガーデンタワー29F 株式会社EARTHBRAIN 株主 事業内容 建設業向けデジタルソリューションの開発、保守など 従業員数 200名 ※2024年10月現在 役員 代表取締役会長 四家 千佳史 代表取締役社長 小野寺 昭則 取締役副社長 河内山 晃
3. 3 本日のアジェンダ 1. Smart ConstructionⓇの概要 2. Smart Construction VRのユースケース 3. Smart Construction VRのテクノロジー 4. まとめ
4. 4 Smart ConstructionⓇの概要 1
5. 5 建設業の課題 ①労働者の減少と高齢化 出典：国土交通省「建設業を巡る現状と課題」 https://www.mlit.go.jp/policy/shingikai/content/001610913.pdf ②社会インフラの老朽化 出典：国土交通省「国土交通白書 2022」 https://www.mlit.go.jp/hakusyo/mlit/r03/hakusho/r04/pdf/np202000.pdf ③災害の激甚化、頻発化 出典：国土交通省「国土交通白書 2020」 https://www.mlit.go.jp/hakusyo/mlit/r01/hakusho/r02/pdf/np101100.pdf
6. 6 土木施工の問題解決には、施工全体の視点が不可欠 →あらゆる工程をデータでつなぎ、施工に活用する Smart Construction®の発想 企画 調査 計画 設計 施工 維持管理 施工中 掘 削 積 込 運 土 転 圧 舗 装 ICT建機 （３Dマシンコントロール） 盛 土 法 面 施工中の一部プロセスのみに使用 完工検査 施工準備
7. 7 Smart Construction®のワークフロー リアル空間の建設現場 車両 作業員 地形 Realize Digitalize サイバー空間の建設現場 Digital Twin
8. 8 Cesiumエコシステムによるデータ処理フロー オルソデータ(航空写真) 設計データ(BIM/CAD) 測量データ(点群データ) Tiling Pipeline Hosting Server
9. 9 Smart Construction®の展開 約10,000現場 （直近6カ月にSmart ConstructionⓇソリューションが導入された現場）
10. 10 Smart Construction VRのユースケース 2
11. 11 Smart Construction VRの用途とメリット • 用途 • 遠隔検査 • 発注者や近隣住民への説明、合意形成 • メリット • 現地に行かなくてもよい • 移動時間が不要 • 移動コストが削減できる • 安全な環境で作業できる • 現実ではできないことができる • 現在の地形と設計データを重ねて見る • 地形の断面を見る • 建機や安全柵等の配置シミュレーション
12. 12 株式会社 廣瀬 様 R３大河津分水路山地掘削その１４工事 Smart Construction VRの活用事例 【工事概要】 ・工事名 大河津分水路山地部掘削その１４工事 ・工事場所 新潟県長岡市寺泊薮田 地先 ・工期 令和3年3月26日 ～ 令和4年3月24日 ・工事内容 放水路の拡幅
13. 13 【従来の検査方法】 発注者と受注者が現地で2次元の図面を見ながら距離や高さの確認を行っていた。 WEB会議ツール 現場事務所 国交省事務所 【VRによる検査方法】 ドローン等で3次元計測を行っておくことで、いつでも高さや距離の確認を行うことができ、現地に 行く必要が無い。 Smart Construction VRによる検査
14. 14 No 設計値 VR計測値 設計との差 現地計測値 設計との差 1 67.500 67.417 -0.083 67.413 -0.087 2 67.500 67.472 -0.028 67.457 -0.043 3 67.681 67.667 -0.014 67.647 -0.034 Smart Construction VRによる計測と現地での従来方法による計測の比較 Smart Construction VRの地形モデルはレーザースキャナー及びドローンを使用した。 ※Smart Construction VRの地形モデルの精度は計測機器に依存するため、検査内容によっては高精度な測量機器を使用することも必要となる。 Smart Construction VR上での計測結果と従来方法の計 測結果で大きな差はないことが確認できた。 計測結果の精度検証 【計測日 2/15】
15. 15 Smart Construction VRのテクノロジー 3
16. 16 Smart Construction VRのアーキテクチャ Unreal Engine 5.2 Epic Online Services Smart Construction Platform Dashboard API Auth API Smart Construction VR Application / C++ Meta Quest Link Meta Quest Device Cesium for Unreal Plugin Online Subsystem EOS Meta XR Plugin Online Subsystem Landlog Windows VR Multi-User Auth Cesium
17. 17 Smart Construction VRの認証フロー Smart Construction VR Web Browser Smart Construction Platform Epic Online Services (1) Smart Construction Platformの認証 [RFC 8252] OAuth 2.0 for Native Apps https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8252 (2) Epic Online Servicesの認証 Identity Provider Login Flow https://dev.epicgames.com/docs/dev-portal/identity-provider-management ID連携
18. 18 OAuth 2.0/OpenID ConnectによるPlatform認証 ③認証認可画面 ⑤email, password ⑥リダイレクト(redirect_uri?code=&state=) ⑨トークンリクエスト(code, code_verifier) ⑪アクセストークン ⑧state検証 Smart Construction VRアプリ登録済み client_id, app_type=native, redirect_uri, scope ⑩code_verifier検証 Loopback Interface ⑦redirect_uri?code=&state= ④ユーザー入力 (email, pasword) ②認証認可リクエスト(client_id , redirect_uri, scope, code_challenge) ①アプリ起動 PKCE [RFC7636] code_challengeと hash(code_verifier) の一致チェック Smart Construction PlatformのAPIが使える！ Smart Construction VR Web Browser Smart Construction Platform Epic Online Services
19. 19 No ⑬ユーザー 作成 OpenID連携によるEpic Online Servicesの認証 ⑫EOSログイン(ユーザーID、アクセストークン) ⑭ユーザー情報取得(アクセストークン) ⑮ユーザー情報 ⑯ユーザー ID検証 ⑰EOSログイン成功 Smart Construction VR アプリ登録済み ProductId, SandboxId, DeploymentId, ClientId, ClientSecret, ID Provider ユーザーが 存在する？ Yes Multi-User機能 が使える Smart Construction VR Web Browser Smart Construction Platform Epic Online Services Smart Construction PlatformのAPIエンドポイント
20. 20 VRで3D Tilesにテレポートするときの問題 VR空間内でのプレイヤー移動はVR酔いを避ける為、テレポートが基本 LODの低い地面 LODの高い地面 ↓ テレポートするとプレイヤーが地面に埋まる事象が発生 ＋ 3D Tilesは視点からの距離に応じたLODの3Dデータを逐次ダウンロードして表示
21. 21 VRで3D Tilesにテレポートするときの対策 1. ポインターのRaycastが3D TilesにHitしたら、Hitした場所の手前に仮想カメラ を位置づけて、より詳細な3D Tilesの読み込みを促す。 2. テレポート後、頭上から足元方向にRaycastして、Hitした場所(地面)が足元よ り上にあったら、その場所に立ちなおす。
22. 22 Cesium for UnrealのVRチュートリアル https://cesium.com/learn/unreal/vr-introduction/ 今回の内容
23. 23 まとめ 4
24. 24 本日の内容 • Smart Construction®の紹介 • 土木施工分野におけるのデジタルツイン • Cesiumエコシステムの活用 • Smart Construction VRの紹介 • VRの用途とメリット • 実際の施工現場での活用事例 • Unreal EngineとCesiumで作るVRアプリケーションの実装方法 • Smart Construction VRの認証フロー • 3D Tilesの特性に基づいたVRアプリの作り方
25. 25 今後の展望 • 土木施工分野における新たなXRのユースケース／価値の発見 • 測量／検査以外の、安全教育や設計レビュー等での活用 • 事務所で使うVRに加えて、現場で使うモバイルARとの連携 • さらなる品質向上 • 操作性の改善 ⇒ もっと直感的に操作できるようにしたい！ • 臨場感の向上 ⇒ もっとUnreal Engineの良さを発揮したい！