Оператор видит инструкции через цветные линии на экране. Кредит: 2024 EPFL/Andrea SetTimi
Система, разработанная в EPFL, использует дополненную реальность (AR), чтобы помочь плотникам сделать чрезвычайно точные деревянные разрезы без необходимости измерять или отмечать балки. Его гибридный подход может сделать технологии с помощью цифровой помощи доступной для малых предприятий, деревообрабатывающих и специалистов в области развития в развивающихся странах.
Древесина становится все более популярным строительным материалом благодаря своему низкому воздействию на окружающую среду, вместимости углерода, потенциала для быстрой сборки и превосходной изоляционной свойства. Растущий спрос на лесные структуры в сочетании с технологическими достижениями привел многих производителей к автоматизации своих процессов за последние 20 лет.
Сегодня мы можем найти сложных роботов в их семинарах — марки, которые столь же впечатляют, как и дорогие, оснащенные сочлененными руками и точными резаками для выполнения повторяющихся, но сложных задач.
В EPFL инженеры разработали систему на основе AR под названием Augmented Carpentry, которая может положить конец стереотипу плотника, работающего с карандашом в одной руке, и рулеткой в другой. Доступный в открытом исходном коде, система является первым шагом к гибридному процессу, который сочетает в себе ловкость людей с надежностью компьютерной обработки.
Дополненные столярные изделия готовы сделать методы вырезания в цифровой помощи по цифровым способам, доступными для вырезания древесины, доступными для малых предприятий, деревянных работников и специалистов по строительству в развивающихся странах.
Дополненное рабочее пространство
Система является результатом четырех лет исследований, разработок и тестирования Андреа Сеттими — доктора философии EPFL. Студент, чей тезис подлежат совместному со стороны Жюльена Геймерро, бывшего постдокторского сотрудника, и Ив Вайнанд, глава лаборатории EPFL по строительству древесины (Ibois),-наряду с несколькими другими участниками проекта. Он способен производить голограммы с точностью подмиллиметра, чтобы направлять человеческих операторов.
Физическое устройство состоит из экрана, который отображает виртуальное рабочее пространство, переходящее на фактические части древесины. Линии разных цветов дают многочисленные показания: как позиционировать инструмент, насколько глубоко бурить, каков правильный угол резки, как долго должен быть порез и так далее. Они позволяют операторам работать таким образом, чтобы это было интуитивно и точным.
«Наша система включает в себя механизм обнаружения и интегрированные датчики, которые дают обратную связь в режиме реального времени», — говорит Сеттими. «Если инструмент деревообработки или луч, например, нарезает проскальзывание, виртуальное наложение останется в соответствии с фактическим куском древесины, чтобы операторы могли мгновенно увидеть, как регулировать свои движения».
Операторы ставят маркеры случайным образом на кусочки древесины, чтобы система могла обнаружить их ориентацию и положение. Кредит: EPFL/Andrea SetTimi CC-By-SA 4.0
Чтобы достичь такой высокой степени точности, исследовательская группа изучала различные аспекты технологии компьютерного здравоохранения и кропотливо интегрировала их в свое устройство, чтобы она могла включать в себя инструмент деревообработки, а также конкретный кусок древесины и плана деревообработки. Они отсканировали и сгенерировали 3D -компьютерные модели обычно используемых инструментов, создавая обширную базу данных.
Чтобы использовать систему, операторы сначала сканируют свои деревянные элементы по лоту, позволяя программе записывать детали каждого из них. Затем операторы ставят маркеры случайным образом на кусочки древесины, чтобы система могла обнаружить их ориентацию и положение. Последним шагом является загрузка планов деревообработки, которые интегрированы непосредственно в программу в 3D и отображаются в дополненной реальности.
Благодаря использованию компьютерного зрения и датчиков, стандартные инструменты для деревообработки могут стать интеллектуальными устройствами, способными направлять пользователей в режиме реального времени. Например, система визуализирует режущие линии непосредственно на балке, показывая операторы, где именно направлять пила. Это значительно снижает риск человеческой ошибки и повышает точность во время сборки.
Распознавание лучей и инструментов в загроможденных семинарах
Ключевой частью исследовательского проекта было разработка передовых методов компьютерного зрения для обнаружения элементов и позиционирования камеры в сложных, загроможденных пространствах, таких как семинары. Эти пространства, как правило, содержат различные типы объектов — другие кусочки дерева, инструментов, панелей и т. Д. — в любом конкретном порядке, что затрудняет карту системы компьютерного зрения.
Исследовательская группа работала с Центром изображений EPFL, чтобы разработать программы, которые могли бы точно распознать и найти интересные предметы — в данном случае, инструменты для деревообработки и деревянные изделия. Такие возможности никогда ранее не были реализованы в таком масштабе для строительства древесины и необходимы для того, чтобы убедиться, что виртуальное рабочее пространство соответствует физической реальности.
Благодаря дополненному плотницу, даже малые предприятия и деревообработки могут создавать сложные формы и дизайны — задача до сих пор зарезервировано для дорогостоящих роботов. «Еще одним преимуществом нашей системы AR является то, что она использует преимущества человеческих возможностей, даже когда у операторов мало обучения, для быстрого оцифровки процессов строительства», — говорит Сеттими.
Человеческая ловкость и познание повышаются за счет точности машины, в хорошем примере гибридного подхода. «Используя потенциал сотрудничества между человеческими машинами для современного плотницкого дела и дизайна древесных структур, дополненные столярные изделия могут обеспечить участие человеческие операторы в процессе, что способствует тем самым методам строительства, которые помогают в цифровом виде, местных и социально ответственных»,-говорит он.
Предоставлено Ecole Polytechnique Federal De Lausanne
Цитирование: Дополненная реальность улучшает легкость и точность плотницких материалов (2025, 11 апреля), извлеченная 11 апреля 2025 года из этого документа подлежит авторским правам. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
