看3D打印如何結合增強現(xiàn)實技術實現(xiàn)更智能的制造？

關于3D打印在技術和應用層面上發(fā)生的變化，3D打印與機器人成為生產(chǎn)線的一部分，與其它相關技術與裝備協(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、金屬零件以及復合材料產(chǎn)品。如今，這一切正在發(fā)生，機器與機器之間的連通，不同的技術相互結合，不僅創(chuàng)造了新的產(chǎn)品外形， 還創(chuàng)造了新的材料組合。

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

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

據(jù)了解，研究人員為了使工廠智能化，普遍的方法是讓機器操作員直接在機床上實現(xiàn)車間級的零件編程任務，這被稱為手動數(shù)據(jù)輸入（MDI），當然要實現(xiàn)車間級編程需要對操作員在零件編程方面的進行一定的基礎培訓。然而，當前的趨勢卻在“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交互工具（HMI），以支持SmartMFG環(huán)境中的交互化和定制化。

當然，很多人包括研究人員最關心的問題可能是HMI系統(tǒng)應該是什么樣的，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為基礎設計的界面的重要性就顯現(xiàn)出來了，而以AR為基礎的界面設計直接與MCU通訊，從而增加MDI系統(tǒng)中多方面交互并提高指令的復雜性。

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

基于由Google Tango AR工具包提供支持的華碩Zenfone智能手機，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建平臺進行交互。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曲線轉換為3D形狀。設計完成后，軟件系統(tǒng)會將它們轉換為一組控制和指導制造端設備的指令。使用無線網(wǎng)絡將指令直接發(fā)送到3D打印機，這樣一個全新的產(chǎn)品就被制造出來了。

Zenphone設備通過Wi-Fi網(wǎng)絡和Ultimaker 3 3D打印機建立通訊。物理坐標系和AR環(huán)境的坐標系通過QR代碼來校對。研究人員還做了一個基于AR的設計系統(tǒng)，允許用戶在現(xiàn)有物體上設計形狀。Zenphone設備獲取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計人員完成的，用戶能夠在增強現(xiàn)實中設計新對象，而且用戶僅僅需要完成2D設計，軟件將其轉換為3D模型，然后將其傳送到3D打印機上，這對傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)來說是難以實現(xiàn)的。

來源：3D科學谷