画像処理ソフトに関する質問

例えばプラスチック中に、合計面積が同じ穴を開け、その板を引っ張ったとします。その時、どのような穴の開け方が一番強いかを知りたいとします。
例えば、大きい丸穴が1つの時が一番強いのか、それとも小さな丸穴が均等に分布して10個空いてた方が強いのか？　
このため、このような穴が開いている画像を撮影し、これを2値化します。穴部は全て黒にでき、他は全て白にできたとします。この穴部を全てくり抜いたモデルを作製する方法をご存じの方はいらっしゃらないでしょうか？　
適当な厚みを指定して3次元にし、このモデルが出来さえすれば、後は応力シミュレーション・ソフトで引っ張らせることは出来ます。
2値化はPhotoshopなどを使えば簡単にできますが、ここから黒の部分のみをくり抜いた板のCADモデルを作製する方法を知りたいのです。
何らかのソフトウェアが必要かと思いますが、あまり高額なものは買えません。高くても10万円未満が理想です。よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

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  No.2の回答者様のご助言に従い、Fusion 360をダウンロードし、インストールしました。また、画像処理のため、Inkscapeという画像処理ソフトもダウンロード、インストールしました。
  インターネットでの操作法を基に、私の処理したかった元画像をInkscapeで加工し、SVGファイルにしてFusion 360に読み込みました。そして、”押し出し”を行うことで、ただの2次元の画像ファイルを3Dモデル化できました。大変な感動でした。
  これを応力シミュレータに持って行き、荷重を掛けることが出来そうです。
  皆様、貴重なお時間を使わせてしまいましたが、たくさんのご助言を有難うございました。思ったような結果が得られ、大変うれしいです。
  特にNo.2の回答者様にはFusion 360というソフトを教えてもらい、大変なご支援となりました。
  皆様には、心からお礼を申し上げます。有難うございました。

    補足日時：2020/09/29 18:18

No.2 ベストアンサー 回答者： shut0325 回答日時： 2020/09/23 09:08

Photoshopなんて使わなくても、Fusion360で完結しませんか？

あと、その強度計算ですけど、どういう応力がかかるかによって適正値は変わります。穴をあける目的も。（例えば軽量化目的なら貫通穴よりもトメ穴のほうが良い）

ちなみにFusion360は個人利用に限るならフリーで使用できます。

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。No.1のご回答者様にも誤解を与えてしまったようで、質問が的を得ていなかったことをお詫びいたします。
実際には、穴はすでに開いていて、どの穴のパターンが強くて、どの穴のパターンが弱いのかを知りたいのが目的です。
Fusion360というものは知りませんでした。さっそく調べてみます。有難うございます。

お礼日時：2020/09/23 09:23

No.5 回答者： fujillin 回答日時： 2020/09/24 10:37

No4です。

補足等の全体を見て察するところ…

＞どのような穴の開け方が一番強いかを知りたいとします。
という一般的な目的ではなく、実物材料の比較を行いたいのかと解釈し直しました。

分析の方法に固執していらっしゃるようですが、
＞その複合材は手元にあり、顕微鏡で写真も取れます。
とのことなので、実物試験が一番確実だと思われます。

＞その客観的証拠が欲しいな、と思っている次第です。
であるなら、まず、シミュレーションと実物の差異の検証が必要になることでしょう。
また、実験結果（シミュレーションの場合も）が、仮に、「Ａ＞Ｂ」だったとしても、そのまま「Ａ＞Ｂ」と結論付けられないことも理解しておく必要があるでしょう。
（検定等が必要。検証の基本と言えば基本ですが・・・）

この回答へのお礼

ご返事が遅くなり申し訳ありません。お礼を書く場所が分からなくなり、時間が経ってしまいました。
統計学の検定論ですね。実物は荷重を掛けて実測できます。それと同じ試料の画像を撮り、シミュレーションに掛けて比較してみようと考えています。
おそらく実測で強いものはシミュレーションでも強く、実測で弱いものはシミュレーションでも弱くなると予想しています。
明らかに強いグループと明らかに弱いグループを分け、シミュレーションで得た結果が、実測と同じグループに分けられると、理想的な結果となります。

お礼日時：2020/09/29 18:09

No.4 回答者： fujillin 回答日時： 2020/09/23 14:47

こんにちは

申し訳ありませんが、回答ではありません。

＞どのような穴の開け方が一番強いかを知りたいとします。
というのが本当の目的であるとすると、なぜ、

＞このような穴が開いている画像を撮影し、これを2値化します。
＞ここから黒の部分のみをくり抜いた板のCADモデルを作製する方法を知りたいのです。
…というような方法を考えていらっしゃるのでしょうか？

実験計画的にサンプルを考案し、それを直接CADでモデル化してしまう方が、より正確かつ計画的なシミュレーションが可能だと思います。
後で、分析するにしても、基本条件をきちんとデータ化できているので、分析し易いはずと思いますけれど？

この回答へのお礼

貴重なご意見有難うございます。
皆様のご回答を読ませてもらうと、新規の構造物を作る時に、例えば、軽くて強度の強い形状を探している、と私が思っているように見受けられます。これは、私の質問が分かりにくかったな、と大変反省するところです。
実際には逆で、ある複合材があり、母材は強度が高く、その中に所々、強度の弱い物質が入り込んでいて(複雑形状)、その強度の弱い物質の形状や分布の違いにより、複合材全体の引張強度が決まるのではないかと予想しているのですが、その客観的証拠が欲しいな、と思っている次第です。
その複合材は手元にあり、顕微鏡で写真も取れます。強度の強い母材はほぼ白で、強度の弱い物質の部分はほぼ黒です。従いまして、2値化すると完全に白と黒に分離できます。黒の部分は実際に強度が弱く、白の部分に比べて穴と見なせます。しかし、これは画像データですので、このままCADに持って来ることは出来ません。このため、この白黒に2値化された画像データをCADデータにして、応力シミュレーターに持って行きたいという要求が出てきます。
このような説明の長くなる事情がありました。話をわかりやすくするために、敢えて簡単な質問(それでも長かったですが)にしてしまったのが、いけなかったと反省しております。

お礼日時：2020/09/23 17:24

No.3 回答者： gisahan 回答日時： 2020/09/23 09:15

普通に白黒反転で、　黒い部分を一つの図形として認識しないのかな？

また、材料が均質・加工に特別の傷がない・一様に力がかかるとすれば・・・
応力は断面積に反比例するから、一定の方向に関わる残存面積の大きい方が有利ではないでしょうか。

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。白黒2値はPhotoshopなどで簡単にできますが、CADに持って来られるCADデータまたはSTLなどの中間データへの変換法が分かりません。実際に解きたい問題は丸穴より複雑な形状ですので、応力集中や切り欠き係数も関わると思われ、シミュレーターで解析したいと考えております(担体効果、塑性変形などがあるので、それでも難しいかもしれませんが)。貴重なご意見を有難うございました。

お礼日時：2020/09/23 09:49

No.1 回答者： iq0-1 回答日時： 2020/09/23 08:49

形状による。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。応力集中係数や材質特有の切り欠き係数もありますので、確かに形状によりますね。分かりにくい質問で申し訳ありませんでした。
質問を分かりやすくするために、後で穴を開けるように受け取られるような文になってしまいました。穴はすでに開いたものが対象でした。引っ張る対象はストレートの板を想定しています。

お礼日時：2020/09/23 09:18