Projektowanie złożonych obiektów poprzez druk 3D i rozszerzoną rzeczywistość

Inteligentna produkcja, znana również jako Industry 4.0, obejmuje zautomatyzowane, ale oparte na współpracy procesy - ludzi i maszyny współpracujące ze sobą. W nowym badaniu zatytułowanym "Interfejs projektowania i interakcji wykorzystujący rozszerzoną rzeczywistość dla inteligentnego wytwarzania", para naukowców wykorzystała rozszerzoną rzeczywistość do opracowania interfejsu projektowania i interakcji dla inteligentnego wytwarzania.

W Distributed Numerical Control (DNC) systemy, każde narzędzie maszyny, takie jak młyn lub drukarka 3D, jest podłączone do jednostki sterującej maszyny (MCU), podobnie jak komputer. MCU kontroluje obrabiarkę poprzez wysłanie programu części, który jest zbiorem instrukcji do wykonania przez maszynę.

"Aby nasz zakład był inteligentny, jednym ze sposobów jest wykonanie przez operatora maszyny zadanie programowania częściowego na obrabiarce, które nazywa się ręcznym wprowadzaniem danych (MDI) ", wyjaśniają naukowcy. "Minimalne szkolenie w zakresie programowania części jest wymagane od operatora maszyny. Jednak obecny rozwój wymaga od operatora ręcznego wprowadzania danych geometrii części i poleceń ruchu do MCU, a zatem MDI może obsługiwać tylko proste operacje i części. Istnieje krytyczna potrzeba posiadania odpowiedniego narzędzia interakcji człowiek-maszyna (HMI) w celu wspierania interakcji i dostosowywania w środowisku SmartMFG. "

Pytanie, które stawiają badacze brzmi:" Jak powinien wyglądać system HMI? że jednostki mogą uzyskać dostęp i współdziałać w ramach inteligentnej produkcji w celu projektowania i wytwarzania niestandardowych produktów? "Następnie stawiają hipotezę, że" interfejsy oparte na AR, które komunikują się bezpośrednio z MCU, zwiększą stopień interakcji i złożoność instrukcji wykonywanych w systemach MDI. "< / p>

Aby przetestować hipotezę, naukowcy opracowali system prototypowania składający się z tabletu z rozszerzoną rzeczywistością i drukarki Ultimaker 3D jako narzędzia obrabiarek CD3D .

"W oparciu o inteligentny telefon Asus Zenfone oparty na pakiecie narzędzi Google Tango AR, nasz system oprogramowania wykorzystuje głębokie obrazy obiektu fizycznego i pozwala użytkownikom na wirtualną interakcję z platformą budowania, " one raport. "Użytkownicy mogą szkicować krzywe 2D na istniejącym obiekcie i przekształcać krzywe 2D w kształty 3D za pomocą prostych interakcji. Po utworzeniu projektów nasz system oprogramowania przekształci je w zestaw instrukcji sterujących i sterujących obrabiarką. Instrukcje są wysyłane bezpośrednio do drukarki 3D z siecią bezprzewodową, tak aby nowedodane kształty 3D zostaną wydrukowane na istniejących obiektach. "

Komunikacja urządzenia Zenphone została nawiązana za pomocą drukarki 3D Ultimaker 3 za pośrednictwem sieci Wi-Fi. Fizyczny układ współrzędnych i układ współrzędnych środowiska AR zostały wyrównane przez kalibrację opartą na kodzie QR. Naukowcy wdrożyli również system projektowania oparty na AR, który umożliwił użytkownikom projektowanie kształtów na istniejących obiektach. Urządzenie Zenphone pozyskuje dane chmury punktów 3D, które następnie umożliwiają użytkownikom rysowanie i edycję krzywych 2D i rzutowanie krzywych na istniejące plansze.

Naukowcy przetestowali system, drukując 3D dwa obiekty na już istniejących obiektach. Zasadniczo użytkownicy mogli projektować nowe obiekty w rzeczywistości rozszerzonej, wyświetlając je na istniejącym obiekcie, takim jak blok. System opracowany przez naukowców był w stanie przyjąć ten projekt 2D i przekształcić go w model 3D, który następnie został przesłany do drukarki 3D i wydrukowany na bloku. Badania łączą rzeczywistość rozszerzoną z drukowaniem 3D w sposób umożliwiający projektantom tworzenie niestandardowych produktów wokół istniejących punktów odniesienia, co jest trudne w przypadku konwencjonalnych systemów CAD.

Autorami publikacji są Yunbo Zhang i Tsz- Ho Kwok.