Date:2018-06-06 16:54:58
為期五天的世界上最大的計(jì)算機(jī)圖形和交互技術(shù)會(huì)議-SIGGRAPH 2018將于下周在溫哥華啟動(dòng)。來(lái)自世界各地的許多研究團(tuán)隊(duì)在會(huì)上展示他們的最新項(xiàng)目成果,包括3D形狀、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、拓?fù)鋬?yōu)化和3D掃描。今年,代爾夫特理工大學(xué)(TU Delft)也展示了新項(xiàng)目的研究成果。
由代爾夫特理工大學(xué)設(shè)計(jì)工程系先進(jìn)制造教授兼主席Charlie CL Wang博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇論文,標(biāo)題為“Support-Free Volume Printing by Multi-Axis Motion”,并在論文中概述了最新研究成果。 據(jù)悉,該論文將于最近在ACM Transactions on Graphics期刊上發(fā)表。
代爾夫特理工大學(xué)研究人員與中國(guó)清華大學(xué)和法國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與自動(dòng)化研究所(INRIA)的研究人員合作,并在這篇論文中解釋了團(tuán)隊(duì)如何開發(fā)出一種新的機(jī)器人3D打印技術(shù),該技術(shù)能夠自動(dòng)創(chuàng)建用于制造刀具路徑的一個(gè)沒(méi)有使用支撐結(jié)構(gòu)的3D模型。
論文摘要寫道:“本文介紹了一種在配備多軸運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人打印系統(tǒng)上制作3D模型的新方法。材料沿著彎曲的刀具路徑堆積在構(gòu)建室內(nèi),以便減少模型對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的需求。我們針對(duì)來(lái)自多軸3D打印的刀具路徑規(guī)劃挑戰(zhàn)的策略是執(zhí)行兩個(gè)連續(xù)的分解,即首先進(jìn)行體積到表面,然后是曲面到曲線。體積與表面之間的分解是通過(guò)優(yōu)化體積內(nèi)表面制造順序的標(biāo)量場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該字段受到限制,使得其等值代表從下面支撐的曲面層,并呈現(xiàn)凸面以提供打印頭的無(wú)碰撞導(dǎo)航。在提取所有曲面圖層之后,考慮到機(jī)器人打印系統(tǒng)的約束,曲面到曲線的分解用刀具路徑覆蓋它們。我們的方法成功地為具有大懸挑和高屬性拓?fù)涞?D打印模型生成刀具路徑。我們?cè)谖覀兊臋C(jī)器人平臺(tái)上編寫了幾個(gè)具有挑戰(zhàn)性的案例來(lái)驗(yàn)證和展示其功能?!?/span>
Wang教授解釋說(shuō),合作研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了世界上第一種能夠監(jiān)控機(jī)器人系統(tǒng)的算法,該系統(tǒng)通過(guò)使用彎曲的3D刀具路徑來(lái)制作一般的實(shí)體模型。研究團(tuán)隊(duì)在該論文還闡述道,大多數(shù)商業(yè)3D打印系統(tǒng)實(shí)際上使用2.5D制造,其中材料沿著固定方向在平面上逐層堆積,這降低了開發(fā)成本和復(fù)雜性,但使得支撐結(jié)構(gòu)的使用成為必要。
沒(méi)有人真的想要處理支撐結(jié)構(gòu)-一旦你的3D打印物脫離了打印平臺(tái),將它們移除是一件麻煩的事情。但機(jī)器人3D打印系統(tǒng)具有更多的運(yùn)動(dòng)自由度,并且實(shí)際上可以改變打印過(guò)程中材料積聚的方向。
研究人員在論文中寫道:“在本文中,我們提出了一種新的方法來(lái)解決多軸AM刀具路徑生成的挑戰(zhàn)。我們的技術(shù)基于這樣的觀察,首先,通過(guò)將體積分解成曲面層次序列,然后將每個(gè)曲面分解成曲線刀具路徑,可以連續(xù)減少問(wèn)題的維數(shù)。我們的算法搜索無(wú)碰撞的累積序列,確保始終支持材料沉積,并且可以盡可能地打印所有區(qū)域。考慮到硬件限制,曲面圖層會(huì)覆蓋工具路徑。“
據(jù)悉,論文的共同作者包括代爾夫特的Chengkai Dai、Wang教授;清華大學(xué)的Chenming Wu;INRIA的Sylvain Lefebvre;代爾夫特大學(xué)的Guoxin Fang;清華大學(xué)的Yong-Jin Liu。
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