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              看3D打印如何結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)更智能的制造?

              3D打印動態(tài)
              2018
              08/29
              14:54
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              關(guān)于3D打印在技術(shù)和應(yīng)用層面上發(fā)生的變化,3D打印與機(jī)器人成為生產(chǎn)線的一部分,與其它相關(guān)技術(shù)與裝備協(xié)調(diào)配合,從而不斷地制造不同的產(chǎn)品:包括塑料產(chǎn)品、金屬零件以及復(fù)合材料產(chǎn)品。如今,這一切正在發(fā)生,機(jī)器與機(jī)器之間的連通,不同的技術(shù)相互結(jié)合,不僅創(chuàng)造了新的產(chǎn)品外形, 還創(chuàng)造了新的材料組合。

              智能制造的基礎(chǔ)是一個自動協(xié)作過程–人類和機(jī)器一起工作。據(jù)市場觀察,在一項名為“使用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計交互界面”的新研究中,一些研究人員使用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)為智能制造設(shè)計交互界面。

              在分布式數(shù)字控制(DNC)系統(tǒng)中,每臺設(shè)備,不管是銑床還是3D打印機(jī),都連接到機(jī)器的控制單元(MCU),MCU通過發(fā)送程序來控制這些設(shè)備,這些程序是機(jī)器要執(zhí)行的一組指令的組合。MCU又稱單片微型計算機(jī)或者單片機(jī),我們在諸如手機(jī)、PC外圍、遙控器,至汽車電子、工業(yè)上的步進(jìn)馬達(dá)、機(jī)器手臂的控制等,都可見到MCU的身影。

              據(jù)了解,研究人員為了使工廠智能化,普遍的方法是讓機(jī)器操作員直接在機(jī)床上實現(xiàn)車間級的零件編程任務(wù),這被稱為手動數(shù)據(jù)輸入(MDI),當(dāng)然要實現(xiàn)車間級編程需要對操作員在零件編程方面的進(jìn)行一定的基礎(chǔ)培訓(xùn)。然而,當(dāng)前的趨勢卻在“跳過”人工編程這個方向發(fā)展,操作員只需要手動將零件幾何數(shù)據(jù)和運(yùn)動命令輸入MCU就可以了,這樣MDI只處理簡單的操作和零件。這就迫切需要合適的人機(jī)交互工具(HMI),以支持SmartMFG環(huán)境中的交互化和定制化。

              當(dāng)然,很多人包括研究人員最關(guān)心的問題可能是HMI系統(tǒng)應(yīng)該是什么樣的,以便個人可以訪問,并通過交互的方式實現(xiàn)智能制造?這時候,以AR為基礎(chǔ)設(shè)計的界面的重要性就顯現(xiàn)出來了,而以AR為基礎(chǔ)的界面設(shè)計直接與MCU通訊,從而增加MDI系統(tǒng)中多方面交互并提高指令的復(fù)雜性。

              在這一設(shè)想的基礎(chǔ)上,據(jù)了解,研究人員開發(fā)了一種樣機(jī)系統(tǒng),其中包括AR增強(qiáng)現(xiàn)實平板設(shè)備和作為設(shè)備端的Ultimaker 3D打印機(jī)。


              基于由Google Tango AR工具包提供支持的華碩Zenfone智能手機(jī),研究人員開發(fā)的軟件系統(tǒng)利用物理對象的深度圖像,允許用戶虛擬地與構(gòu)建平臺進(jìn)行交互。并且,系統(tǒng)還支持二次建模,用戶可以在現(xiàn)有對象上繪制2D曲線,并通過簡單的交互將2D曲線轉(zhuǎn)換為3D形狀。設(shè)計完成后,軟件系統(tǒng)會將它們轉(zhuǎn)換為一組控制和指導(dǎo)制造端設(shè)備的指令。使用無線網(wǎng)絡(luò)將指令直接發(fā)送到3D打印機(jī),這樣一個全新的產(chǎn)品就被制造出來了。

              Zenphone設(shè)備通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和Ultimaker 3 3D打印機(jī)建立通訊。物理坐標(biāo)系和AR環(huán)境的坐標(biāo)系通過QR代碼來校對。研究人員還做了一個基于AR的設(shè)計系統(tǒng),允許用戶在現(xiàn)有物體上設(shè)計形狀。Zenphone設(shè)備獲取3D的點云數(shù)據(jù),然后允許用戶繪制和編輯2D曲線并將這些曲線投影到現(xiàn)有平面上。

              除了推動設(shè)備與控制系統(tǒng)的溝通,這個系統(tǒng)的另一個亮點在于建模過程的交互性,這使得用戶可以進(jìn)行二次建模,不管原來的模型是通過掃描完成的還是通過其他的建模軟件由設(shè)計人員完成的,用戶能夠在增強(qiáng)現(xiàn)實中設(shè)計新對象,而且用戶僅僅需要完成2D設(shè)計,軟件將其轉(zhuǎn)換為3D模型,然后將其傳送到3D打印機(jī)上,這對傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)來說是難以實現(xiàn)的。

              來源:3D科學(xué)谷


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