FOTOGRAMMETRISET MENETELMÄT TEOLLISESSA MUOTOILUSSA. Matti Kurkela, Juho-Pekka Virtanen, Hannu Hyyppä

Transkriptio

1 The Photogrammetric Journal of Finland, Vol. 22, No. 3, 2011 FOTOGRAMMETRISET MENETELMÄT TEOLLISESSA MUOTOILUSSA Matti Kurkela, Juho-Pekka Virtanen, Hannu Hyyppä Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu, Rakennetun ympäristön mittauksen ja mallinnuksen instituutti & Fotogrammetria ja kaukokartoitus TIIVISTELMÄ Teollisen muotoilun alalle fotogrammetriset menetelmät tarjoavat uusia ja nykyaikaisia mahdollisuuksia. Tässä artikkelissa käydään läpi nykyisiä käytössä olevia sovelluksia ja luodaan katsaus tuleviin teolliseen muotoiluun ja muotoilun tutkimukseen soveltuviin fotogrammetrisiin tekniikoihin. Laserkeilaus ja digitaalinen kuvilta mittaaminen soveltuvat mallinnusmenetelmäksi tuotemuotoiluprosessissa erityisesti vaikeissa kaksoiskaarevissa kappaleissa. Mallintaminen voidaan osittain automatisoida, mutta toisaalta teollisen muotoilun mallinnuksessa kiinnostuksen kohteet ovat tuotteen ääriviivat, taiteviivat ja muodot, joiden laadukas mallintaminen vaatii osaamista ja aikaa. Mallinnuksessa tarvitaan usein ihmisen tulkintaa ja tällöin vain manuaaliset menetelmät tulevat kyseeseen. Kaiken kaikkiaan fotogrammetrian käyttöä teollisessa muotoilussa on tutkittu varsin vähän. Muotoilu ja muotoilun tutkimus voivat kuitenkin hyötyä myös tuotteiden käytön fotogrammetrisesta mallinnuksesta sekä rakennetun ympäristön mittatarkasta mallinnuksesta. 1. JOHDANTO Teollisen muotoilun historia voidaan ajoittaa Eurooppaan 1700-luvun loppupuolelle sarjatuotannon alkuun, jolloin alkoi mallisuunnittelu paikallista piiriä laajemmalle käyttäjäkunnalle. Muotoilijoina toimivat aluksi taitelijat ja käsityöläiset. Muotoilijoiden ammatilliset tehtävät vakiintuivat kuitenkin vasta toisen maailmansodan jälkeen. (Vihma, 2002, s. 4-6, 10.) Tehtävät ovat edelleen muuttuneet ja muotoilun tehtäväkenttien laajetessa, myös muotoilun käsite on laajentunut ja käsitteistä ei ole selvyyttä välttämättä edes alan sisällä. Nykyisin muotoilulla voidaan käsittää tuotemuotoilun lisäksi esimerkiksi palvelumuotoilua. (ks. esim. Aminoff ym., 2010, s ; Hasu ym., 2010, s. 147.) Tässä artikkelissa käsitellään pääasiassa tuotemuotoilua, jossa muotoilijat toimivat usein eri alojen välisessä maastossa. Teollisen muotoilun tietokoneistuminen ja digitalisoituminen on kahden viime vuosikymmenen aikana kasvattanut kysyntää 3D-digitointimenetelmille (Milroy, 1996; Woo ym., 2006). Osalle muotoilijoista esimerkiksi hahmomallien käyttö on osa luovaa prosessia (Anttila, 1993, s. 130). Kuitenkin iteratiivisessa tuotekehityksessä mallien uudelleen tekeminen vie aikaa ja resursseja muulta työltä. Mallinnuksen osittainen automaatio helpottaa muotoilijan työtä, vähentää mittavirheitä ja lyhentää muotoiluprosessin kokonaisaikaa. Tietokoneiden laskentakapasiteetin kasvaessa muotoilijoiden käyttämiin mallinnusohjelmiin on lisätty pisteaineiston käsittelyominaisuuksia. Tosin ne ovat vielä aika vaatimattomia ja pisteiden määrä on voinut rajoittua vain pisteeseen. Tämä on kuitenkin helpottanut muotoilijoiden mahdollisuutta käyttää fotogrammetrisesti tuotettuja malleja. Olennaisten pisteiden löytäminen on edelleen suurin ongelma pisteaineistojen käsittelyssä. 166

2 Muotoilun kannalta tuotteiden digitoimiseen vaikuttaa erityisesti kulmien, pyöristysten ja viisteiden yksityiskohtainen kuvaaminen. Muotoiluun soveltuvat digitointimenetelmät riippuvat kappaleen suuruudesta ja tekstuurista. Käyttökelpoisimmat 3D-teknologiat ovat digitaalikuvaus ja laserkeilaus. Kuvilta on helpompi hahmottaa tuotteen muodot kuin laserpistepilvestä ja esimerkiksi taiteviivojen mallintaminen onnistuu tarkemmin. Tämä koskee erityisesti pieniä tuotteita. Mikäli tuotteessa ei ole tekstuuria on käytettävä esimerkiksi strukturoitua valoa tai laserjuovaa. Kuvilta mittaamisen voi osittain automatisoida, mutta se vaatii menetelmän hyvää tuntemusta. Esinekeilaimet tuottavat usein pistepilviaineistoa ja mukana on ohjelmisto, jolla aineistosta saa tehtyä pintamallin kohtuullisen helposti. Maalaserkeilaimet soveltuvat suuriin kappaleisiin, joissa on tasomaisia ja loivasti kaarevia pintoja. Laserkeilausaineistot soveltuvat suurien, tekstuurittomien tuotteiden pintojen mallinnukseen. Kuvilta voidaan osoittaa tarkasti pisteitä, kun taas pistepilviltä voidaan osoittaa tarkasti pintoja. (Briese ym., 2003) Aalto-yliopiston maanmittaustieteiden laitoksella on tutkittu fotogrammetristen menetelmien käyttöä teollisessa muotoilussa ja muotoilun tutkimuksessa. Aineistona on käytetty mm. digitaalisen järjestelmäkameran kuvia ja esinekeilaimia. Tässä artikkelissa esitetään muotoiluun soveltuvia fotogrammetrisia mallinnusmenetelmiä ja luodaan katsaus fotogrammetrian mahdollisuuksiin kerätä tietoa tuotteiden käytöstä ja ympäristön mallinnuksesta. 2. MUOTOILUPROSESSI Muotoilijan toimenkuva on viime vuosina muuttunut voimakkaasti. Asiakaskeskeisyyden muuttuessa muotoilijan vastuut muuttuvat ja osaamisvaatimukset kasvavat. Esimerkiksi teknologiateollisuus siirtää yhä vaativampia suunnittelutehtäviä alihankkijoilleen, jolloin työjako muuttuu ja muotoilutyötä on vaikea erottaa muusta työstä. (Hasu ym., 2010, s ) Kuva 1. Tuotesuunnitteluprosessi (Ulrich & Eppinger 1995, s. 15). Tuotemuotoiluprosessi noudattaa usein Ulrich ja Eppingerin (1995, s. 15) yksinkertaistettua yksisuuntaista mallia (Kuva 1). Eri osa-alueita voidaan painottaa eri tavoin. Fotogrammetrian tekniikoita muotoiluprosessissa voidaan käyttää oikeastaan jokaisessa eri vaiheessa. Jo toimeksiannossa yritys on voinut antaa muotoilutoimistolle lähtötiedoiksi mittatarkan mallin rakennetusta ympäristöstä, jossa suunniteltavan tuotteen tulee toimia. Ideointivaiheessa voidaan 167

3 käyttää apuna erilaisia 3D-malleja, esimerkiksi tuotteen kustomointia ideoidessa. 3D-mallit antavat jo alkuvaiheessa käsitystä mittakaavasta ja materiaalivahvuuksista. Tarkkuusvaatimus vaihtelee tuotteittain. Varsinaisessa muotoiluosuudessa tuotteen muotoilussa voidaan hyödyntää edelleen nopeita fotogrammetrisia 3D-digitointimenetelmiä, joilla käsin tehdyistä malleista saadaan nopeasti mallinnettua CAD-malleja. Luovassa prosessissa käsin tehdyt mallit ovat erityisen hyviä, koska niistä saa suoraa palautetta tuotteen tuntumasta ja mittakaavasta. 3. REVERSE DESIGN MUODON TAKAISINMALLINTAMINEN Termi reverse design viittaa termiin reverse engineering (Chikofsky & Cross 1990; Hussain ym., 2008; Milroy ym., 1996), jolla tarkoitetaan takaisinmallinnusta eli jonkin olemassa olevan laitteen tai tietokoneohjelman toiminnallisuuden selvittämistä. Termillä reverse designilla tarkoitetaan tässä tutkimuksessa muotoilun takaisinmallintamista, jolloin mallintamisessa painottuvat tuotteen muoto ja muut mahdollisesti siihen liittyvät visuaaliset elementit, kuten värit ja tekstuurit. Reverse engineering -menetelmällä valmistettuja tuotteita hyödynnetään tuotemuotoilussa, työkalu- ja muottisuunnittelussa, yksilöllisessä valmistuksessa, osien uudelleen valmistuksessa, muotojen analysoinnissa, digitaalisessa arkistoinnissa ja tietokoneavusteissa tutkimuksessa. Reverse design on muotoiluprosessissa usein tärkeä, mutta itse luovalta prosessilta aikaa vievä suoritus. Geometrialtaan yksinkertaiset kappaleet on tehokasta mallintaa perinteisin menetelmin mittaamalla. Sen sijaan monimutkaisten kaksoiskaarevien kappaleiden käsin mittaus on hidasta ja virhealtista. Usein tuotesuunnitteluprosessissa on mukana jo olemassa olevia tuotteita, joista oletetaan löytyvän valmiina tarkka digitaalinen 3D-aineisto. Jos aineistoa ei ole, on se digitoitava itse. Tavoitteena on tuottaa valmiista tuotteesta malli, jota voidaan käyttää uuden tuotteen suunnittelun pohjana. Aina ei tarvita tarkkaa toisen tuotteen mallinnusta, mutta esimerkiksi mobiililaitteiden, kuten mp3-soittimien ja puhelimien, suojakuoret vaativat suunnittelun pohjaksi tarkan 3D-mallin kyseisestä tuotteista. Valmistajille ei välttämättä toimiteta toisen tuotteen CAD-mallia, sillä tuotteisiin liittyvät tiedot halutaan pitää salassa. Esimerkiksi autoteollisuudessa käytetään yleisesti takaisinmallintamista. (Yang ym., 2011.) Tuotteen todelliset mitat eivät välttämättä ole tiedossa edes valmistajalla. Tämä koskee erityisesti suuria muotoilukohteita, kuten paperikoneita ja muita teollisuuslaitteita. Näiden mallintaminen laserkeilaimen pistepilvestä on ollut käytäntöä jo pidemmän aikaa. Tarkoitusta varten on olemassa omia ohjelmistoja. Automaattiset tai puoliautomaattiset kuvatulkintamenetelmät antavat hyviä tuloksia. Myös pistepilvien rekisteröinnit sujuvat ilman manuaalista vastinpisteiden osoittamista, sillä esinekeilainta käytettäessä voidaan usein hyödyntää eri keilausten yhdistämisessä pyörityspöytää, jonka pohjalta pistepilviaineistojen rekisteröinnille annetaan alkuarvot. Tuotteiden mallinnuksessa voidaan usein käyttää vakioituja olosuhteita, valaistusta pystytään hallitsemaan eikä säätilojen vaihtelu tuo samanlaisia ongelmia kuin maastomittauksissa. Muotoilulle ominaiset pisteet ja piirteet perustuvat visuaaliselle tulkinnalle. Kuvilta mittaus mahdollistaa tarkan pisteiden mittauksen ja laserkeilaus mahdollistaa vaikeiden kaksoiskaarevien pintojen nopean mallinnuksen. Kumpikaan menetelmä ei ole optimaalinen mallinnettaessa tuotteita, joiden muodot perustuvat sekä tasomaisiin pintoihin että eri asteisiin pyöristyksiin. Laserkeilauksella saadaan 168

4 mitattua pintoja, mutta kulmien pyöristyksistä tulee liian pehmeitä. Kuviltakaan ei voi aina suoraan mitata tarkkoja pyöristyksiä ilman strukturoidun valon käyttöä. Parhaimmillaan eri fotogrammetrisia menetelmiä (kuvapohjaiset, laserpohjaiset, projisoinnit) käytetään yhtä aikaa. Esimerkiksi kenkämuotoilussa käytetään nykyisin takaisinmallinnusta lestien valmistuksessa. Fotogrammetriset tekniikat mahdollistavat paremman kustomoinnin, säästävät suunnitteluaikaa, parantavat laatua ja pienentävät syntyvää jätettä. Perinteisesti kengät on suunniteltu ja valmistettu lestin mukaan. Materiaalina oli aiemmin puu, nykyisin lestit jyrsitään CNC-koneilla muovista. Usein länsimaissa suunnitellut lestit lähetetään valmistusmaihin kaukoitään, jolloin digitaaliset aineistot nopeuttavat valmistusprosessia. (Chen ym., 2004, Hu ym., 2006) Fotogrammetrialla avustetussa muotoiluprosessissa tehdään käsin ensimmäinen lesti, joka sitten skannataan 3D-pintamalliksi. Mallille tehdään kohinansuodatus. Muutosten tekeminen 3Dmalliin on nopeaa. Kustannus- ja materiaalisäästöjä tulee myös siitä, ettei tarvitse kuljettaa fyysisiä malleja. Fyysinen malli voidaan tarvittaessa rakentaa pikamallitulosteena. Myös digitaalisen virtuaalimallin luominen käy helpommin skannaamalla lesti. Digitoiminen mahdollistaa myös paremmin massakustomoinnin. (Chen ym., 2004; Hu ym., 2006) Muotoilutyön lähtökohtana voi olla myös rakennettu ympäristö. Rakentamisessa toimijoita on useita ja koko prosessi voi viedä vuosia. Pääsuunnittelijoiden lisäksi mukana on erikoissuunnittelijoita. Arkkitehtuurissa muotoilu näkyy paitsi kalusteiden myös teknisten laitteiden, kuten hissien, suunnittelussa. Toteutuneen rakennuksen tarkka mallintaminen muotoilun lähtökohdaksi on tärkeää, jotta mitoitukset saadaan tehokkaasti käytettyä. (Hasu ym., 2010) Teollisuudessa on käytetty kuvilta mittaamista laadun valvontaan tuotantolinjoilla, esimerkiksi puu- ja autoteollisuudessa. Linjastoilla on valvottu erityisesti tuotteiden tasalaatuisuutta ja poikkeamia. Muotoilun kannalta fotogrammetristen menetelmien tulkinta perustuu esim. teollisuuskeilaimesta saadusta pistepilvestä muodostetun pintamallin tulkintaan. Pintamallia suodatetaan, jotta kohinan vaikutus ei olisi niin suuri. Kappaleen reunat ja epäjatkuvat muodot poikkeavat todellisista mitoista. Mittojen poikkeavuuteen vaikuttaa skannauksen todellinen resoluutio. Mitä tiheämpi pisteaineisto on, sitä tarkemmin kappaleen reunaviivat voidaan mallintaa. Toisaalta pelkästään suuresta resoluutiosta ei ole hyötyä, mikäli pisteaineisto sisältää voimakasta kohinaa, sillä kohinan suodatus suodattaa myös pois yksityiskohtia, jotka ovat ihmisen tulkinnan kannalta olennaisia. Tämän vuoksi myös visuaalinen pistepilven päälle mallinnus voi tuottaa muotoilun kannalta parempia lopputuloksia kuin pisteaineistoa käsittelemällä tehty mallinnus. Omissa tarkkuusarvioinneissa muotoilulle tyypillisiä muotoja testattiin eri menetelmillä. Tarkkuuden arvioinnissa on käytettiin testikappaletta. Tuloksia analysoitiin pääasiassa visuaalisesti. Koekohteena käytettiin kuvan 2 kaltaista testikappaletta ja mallinnuksessa käytettiin Konica-Minolta VIVID i9 -laserkeilainta ja maalaserkeilainta Leica HDS

5 Kuva 2. Testikappale ja TLS-keilattu pinta ilman kohinan suodatusta. (Kuvat: Juho-Pekka Virtanen). Keilaavista menetelmistä parhaiten toimi Konica-Minoltan esineskanneri. Sen tuottamaa pistepilveä verrattiin CAD-malliin, jonka perusteella testikappale oli jyrsitty. Ongelmana olivat tekstuurin värimuutokset, jotka aiheuttavat myös etäisyysmuutoksen digitaaliseen malliin. Testikappaleelle tehdyt tarkkuusarvioinnit osoittivat, että TLS-keilaimet eivät sovi pienten esineiden skannaukseen voimakkaan kohinan takia. Tuloksia arvioitiin visuaalisesti ja vertaamalla pintoja. Konica-Minoltan pahimmat virheet olivat useita millimetrejä terävissä kulmissa ja pienten yksityiskohtien toistossa. Ongelmaksi muodostui myös Konica-Minoltan kyky havainnoida mattamustaa tai kiiltävää pintaa. Kuvasensori ei saanut näistä kohteista tarpeeksi voimakasta signaalia lasersäteestä. Sen sijaan tasomaiset, loivasti kaarevat ja kaksoiskaarevat pinnat pystyttiin skannaamaan tarkasti. Virhettä oli pahimmillaan vain +/- 0,2mm. Tekstuurin yksityiskohdat tallentuvat parhaiten valokuvalle (Kuva 3). Tasaisessa valaistuksessa kuvasta puolestaan eivät erotu selvästi kappaleen päällä olevat kohokirjaimet. 3D-muoto tallentuu Meshkolmioverkkomalliin. Kuva 3. Vasemmalla Konica-Minoltalla skannattu pintamalli, oikealla valokuva. (Kuvat: Matti Kurkela). 170

6 4. FOTOGRAMMETRINEN MALLINTAMINEN OSANA MUOTOILUPROSESSIA Muotoiluprosessissa visualisointi on keskeisessä asemassa. Visuaalisuudella on vahva kommunikatiivinen merkitys, sillä malleilla ja piirroksilla taataan se, että eri osapuolet puhuvat samasta asiasta (Hasu ym., 2004, s ). Muotoiluprosessiin saadaan digitaalisella valokuvauksella, keilauksella ja kuvankäsittelyllä visuaalisuutta, jota pelkillä käsin tehdyillä malleilla ja piirroksilla ei voida saavuttaa. Prosessi etenee kuvan 4 mukaisesti. Hahmomalli skannataan ja skannatut pisteet mallinnetaan polygoneiksi tai NURBS-pinnoiksi, joita käytetään yleensä auto- ja teollisuudessa (Rogers, 2001, s. 3-5, 13-14). Pinnat viimeistellään CAD-ohjelmissa. Digitaalisen mallin visualisointi onnistuu helposti niin, ettei itse hahmomallin materiaali ole enää tunnistettavissa. CAD-malli voidaan 3Dtulostaa tai jyrsiä fyysiseksi malliksi, joka muutosten jälkeen CAD-mallinnetaan uudestaan. (Pentagon, 2011) Iteraatioprosessin jälkeen valmis CAD-malli viedään valmistusprosessiin, esimerkiksi lähetään valumuotin tekijälle. Kuva 4. Hahmomallin digitointia hyödyntävä muotoiluprosessi (Kuva: Juho-Pekka Virtanen). Digitoinnin kohteena voi olla myös valumuotti, josta on mahdollista tehdä kopio. Tarkat yksityiskohdat luodaan tietokoneella. Menetelmä nopeuttaa suunnitteluprosessia, koska se vähentää muutoksista johtuvaa käsin tehtävää työtä. Pelkkään kuvaruudulla suunnitteluun verrattuna uudet menetelmät mahdollistavat käsin tekemisen edut, kuten ergonomian ja mittakaavan tutkimisen. Mittakaava ja yleensä mitoitus näkyvät valmiin tuotteen kohdalla monella tasolla. Muotoiluprosessissa pyritään vastaamaan kuluttajien mieltymyksiin suunnittelemalla tuotteita, jotka tyydyttävät useita eri tarvehierarkian tasoja. Jordanin (2000, s. 15) tarvehierarkiassa (Kuva 5) pohjalla on tuotteen toiminnallisuus. Lisäksi tuotteelta halutaan helppoa käytettävyyttä. Tuotteiden ei kuitenkaan haluta olevan pelkkiä työkaluja, vaan niiden tulee vaikuttaa ihmiseen tunnetasolla. Ihmisen tulisi tuntea tuote omaksi, ja tähän liittyy olennaisesti mm. tuotteen oikea mitoitus. Miellyttävyys Käytettävyys Toiminnallisuus Kuva 5. Tarvehierarkia Jordanin (2000) mukaan. 171

7 Sarjatuotannossa valmistetut tuotteet eivät ole mitoitukseltaan aina sopivia. Erityisesti tämä koskee vaate- ja kenkämuotoilua ja muita päälle puettavia tuotteita. Fotogrammetriset menetelmät mahdollistavat yksilöllisen mitoituksen, kun kaavoituksessa voidaan ottaa huomioon yksilön omat mitat. Tällöin voidaan kustomoida tuotteita, muutenkin kuin värien ja materiaalien osalta. Ihmisen mallintamista vaatesuunnittelua varten on TKK:n Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen laboratoriossa tutkittu 1990-luvulla. Vartalon asennon mukaiseen mittatilausvaatteen kaavasuunnitteluun sovellettiin videodigitointia. Yleensä mittatilausvalmistuksessa asiakkaan tietyt mitat muutetaan asiakkaan mittojen mukaisesti, vartalon asento ei vaikuta kaavaan. Projektissa toteutettiin videodigitointisovellus (Kuva 6), jonka avulla kaavasuunnitteluun voitiin käyttää yksilöllistä 3D-tietoa vartalon asennosta. Kuva 6. Videodigitointi sovellus kaavasuunnittelua varten. (Kuva: Petteri Pöntinen ja Sari Länsiluoto). Nykyisin valmistajat tarjoavat jonkin verran kustomoitavia tuotteita. Esimerkiksi Left Shoe Company on keskittynyt pelkästään yksilöllisiin kenkiin. Yritys tekee asiakkaan jalasta 3Dmallin (Kuva 7), jonka mukaan valitaan sopivan kokoinen ja mallinen lesti. Kenkäparista tehdään vielä malli, jota asiakas sovittaa, jotta kengän mitoituksesta voidaan varmistua. Asiakas voi valita tämän jälkeen sopivan mallin, nahkavaihtoehdon sekä pohjan paksuuden ja materiaalin. Kenkiä voi myöhemmin tilata Internetin kautta. (The Left Shoe Company, 2011.) Kuva 7. Jalan mallintamisen periaatekuva (The Left Shoe Company 2011). 172

8 5. KESKUSTELUA JA YHTEENVETO Tähän asti muotoilussa käytetyt fotogrammetriset tekniikat ovat rajoittuneet yleensä joko tuotteen, ihmisen tai rakennetun ympäristön mallintamiseen. Digitaalivalokuvauksen ja keilaustekniikoiden käyttöä voisi laajentaa muotoiluprosessissa laajemminkin. Esimerkiksi 4Dmittaus avaa uusia mahdollisuuksia mitata tuotteiden käyttöä. Osittain mittaustapoja onkin käytetty ihmisen kyvykkyyden mittaamiseen. Graafisessa muotoilussa kirjasinmuotoilun vaikutusta ihmisen lukunopeuteen on tutkittu seuraamalla silmien liikkeitä (Beymer, 2008). Tällä tavoin graafiseen muotoiluun on saatu mitattua tietoa, jonka perusteella voidaan arvioida tuotteen käytettävyyttä ja miellyttävyyttä. Vastaavasti muotoilussa voidaan tutkia ihmisen liikkumiskykyä, kuten raajojen liikkeitä, ja saada tietoa, kuinka tuotteiden toimivuutta ja käytettävyyttä voidaan parantaa. Samalla voidaan tutkia tuotteen muodonmuutoksia käytön aikana. Pistepilviaineiston tarkkuuden arviointiin vaikuttaa erityisesti kappaleen pintatekstuuri. Todellinen pinnan muoto pitäisi erottaa tekstuurin sävyistä. Käytännössä tasomaisella pinnalla olevat värierot tuottavat mallinnettuun kappaleeseen syvyyseroja. Skannauksen ja valokuvan yhdistäminen mahdollistaa nopean kolmiulotteisen mallintamisen, johon samalla yhdistyy tarkka ja korkearesoluutioinen radiometrinen data. Manuaalinen pintojen ja pisteiden käsittely vie paljon aikaa, mikä lisää tarvetta automaattisten ja puoliautomaattisten menetelmien kehitykselle. Toisaalta itse muotoiluprosessissa fotogrammetriset tekniikat toimivat toisinaan luovana ongelmanratkaisumetodina ja ajattelun apuvälineenä. Tällöin manuaalisten menetelmien ongelmat liittyvät mallintamisen käytettävyyteen. Tulevaisuudessa fotogrammetrisista menetelmistä on hyötyä muotoiluprosessin eri osavaiheissa erityisesti kaksoiskaarevien ja monimutkaisten kappaleiden mallinnuksessa. Jos halutaan tarkkoja mittaustuloksia, on ymmärrettävä, mistä tarkkuus syntyy ja millä menetelmillä se saavutetaan. Laserkeilaus ja automaattiset fotogrammetriset menetelmät avaavat taiteellisia mahdollisuuksia. Automaattisin fotogrammetrisin menetelmin tuotetut mallit eivät sovellu sellaisenaan muotoilun tarpeisiin, vaan ne vaativat aina visuaalista tulkintaa. Toisaalta automaattisten menetelmien kehittäminen on tärkeää, sillä ne nopeuttavat muotoilijan työtä ja antavat tilaa muotoiluprosessissa luovalle työlle. Menetelmien kehittäminen vaatii muotoiluprosessin ja muotoilijan työn luonteen tuntemista. Fotogrammetrisin menetelmin toteutettu laadun valvonta tuotannossa on vakiinnuttanut asemansa teollisuudessa. Reverse design on nykyisin käytössä jo monessa muotoilutoimistossa. Sen sijaan muut fotogrammetriset menetelmät muotoiluprosessissa, muotoilun tutkimuksessa ja muotoilun dokumentoinnissa ovat vielä kehitysvaiheessa. Uudet menetelmät tulevat käyttöön, kun niiden käyttö muuttuu riittävän helpoksi ja nopeaksi kuten esimerkiksi esineskannereiden kohdalla on käynyt. Museoiden toiminnassa tulevaisuudessa vaaditaan yhä enemmän digitaalisia, interaktiivisia palveluja ja museoiden tulisi vastata tähän haasteeseen (Salgado, 2010). Virtuaalimaailmat ja www-sivuille sulautetut taidenäyttelyt tarjoavat elämyksiä myös 3D-muodossa. Nykyisin Googlen Art Project tarjoaa tarkkoja panoraamakuvia sisätiloistaan ja taideteoksistaan (Art Project, 2011). 173

9 KIITOKSET Kirjoittajat kiittävät tutkimuksen edistämisestä seuraavia tahoja: MIDE-projektia, 3DWIKIprojektia, Suomen kulttuurirahastoa ja Emil Aaltosen säätiötä. LÄHTEET Aminoff, C., Ha nninen, T., Ka ma ra inen, M. & Loiske, J., Muotoilun muuttunut rooli, Provoke Design Oy, Selvitys (Tyo - ja elinkeinoministerio, Luovan talouden strateginen hanke) Anttila, P., Käsityön ja muotoilun teoreettiset perusteet, WSOY, Helsinki. ISBN Art Project, ( ) Beymer, D., Russell, D. & Orton, P., An eye tracking study of how font size and type influence online reading. In Proceedings of the 22nd British HCI Group Annual Conference on People and Computers: Culture, Creativity, Interaction - Volume 2 (BCS-HCI '08), Vol. 2. British Computer Society, Swinton, UK, UK, Briese, C., Pfeifer, N. & Haring, A., Laserscanning and photogrammetry for the modelling of the statue Marc Anton, CIPA, Antalaya, Chen, J., Tong, S. & Jin T., Research on modeling technologies of shoe last CAD system, Journal of Engineering Design, Chikofsky, E. J. & Cross, J. H., II (1990). "Reverse Engineering and Design Recovery: A Taxonomy". IEEE Software 7 (1): Hasu, M., Keinonen, T., Mutanen, U-M., Aaltonen, A., Hakatie, A. & Kurvinen, E., Muotoilun muutos: näkökulmia muotoilutyön organisoinnin ja johtamisen kehityshaasteisiin 2000-luvulla, Teknologiateollisuus ry, Teknologiainfo Teknova, Helsinki. Teknologiateollisuuden julkaisuja; nro 2/2004. Hu, J., Shen, H., Zeng, S. & Wang, Y B-spline tool offset of a free-form curve in the shoe last highspeed machining CNC system, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Springer London, Issn: , Vol. 30, Issue 9, s Hussain, M., Sambasiva Rao, C.H. & Prasad K Reverse engineering: point cloud generation with cmm for part modeling and error analysis. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. Vol. 3, No. 4, ISSN The Left Shoe Company, Left konsepti, ( ) Milroy, M. J. Weir, D. J. Bradley C. & Vickers, G. W Reverse Engineering Employing a 3D Laser Scanner: A Case Study, International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 12: Pentagon Design, Haastattelu, Rogers, D., An Introduction to NURBS: With Historical Perspective. Academic Press, San Diego, USA Salgado, M., Designing for an Open Museum: An Exploration of Content Creation and Sharing through Interactive Pieces, Dissertation, University of Art and Design, Helsinki, (Publication Series of the University of Art and Design Helsinki A 98) Ulrich, K. & Eppinger, S., Product Design and Development, McGraw-Hill, New York 174

10 Vihma, S., Ornamentti ja kuutio: Johdatus modernin muotoilun historiaan, Taideteollinen korkeakoulu, Ilmari design publications, Helsinki, (Taideteollisen korkeakoulun julkaisu B 68) Woo, H. & Dey, T.K., Updating 3D triangular mesh models based on locally added point clouds. International Journal of Advanced Manufacturing Technology 30: Yang, X., Zhou, T. & Wang, L Reverse Engineering Application in Automobile Parts Design, Advanced Materials Research, Vol , s