Interfaccia di progettazione e interazione utilizzando la realtà aumentata per la produzione intelligente con Asus Zenfone

Progettare oggetti composti attraverso la stampa 3D e la realtà aumentata
La produzione intelligente, nota anche come Industria 4.0, comporta processi automatizzati ma collaborativi: uomini e macchine lavorano insieme. In un nuovo studio intitolato ” Interfaccia di progettazione e interazione utilizzando la realtà aumentata per la produzione intelligente “, una coppia di ricercatori ha utilizzato la realtà aumentata per sviluppare un’interfaccia di progettazione e interazione per la produzione intelligente.

Nei sistemi DNC (Distributed Numerical Control), ogni macchina utensile, ad esempio un mulino o una stampante 3D, è collegata a un’unità di controllo della macchina (MCU), come un computer. L’MCU controlla la macchina utensile inviando un programma pezzo, che è un insieme di istruzioni che devono essere eseguite dalla macchina.

“Per rendere la nostra fabbrica intelligente, un modo è quello di fare in modo che l’operatore della macchina esegua il compito di programmazione dei pezzi alla macchina utensile, che è chiamato input manuale dei dati (MDI)”, spiegano i ricercatori. “È richiesto un minimo di formazione nella programmazione delle parti dell’operatore della macchina. Tuttavia, lo sviluppo attuale richiede che l’operatore inserisca manualmente i dati della geometria della parte e i comandi di movimento nell’unità MCU e pertanto MDI può gestire solo operazioni e parti semplici. È fondamentale disporre di uno strumento appropriato di interazione uomo-macchina (HMI) per supportare l’interazione e la personalizzazione nell’ambiente SmartMFG “.
La domanda che i ricercatori chiedono è: “Quale dovrebbe essere il sistema HMI come tale che le persone possano accedere e interagire all’interno della produzione intelligente per progettare e produrre prodotti personalizzati?”. Quindi ipotizzano che “le interfacce di progettazione basate su AR che comunicano direttamente con MCU aumenteranno il grado di interazione e la complessità delle istruzioni eseguite nei sistemi MDI. ”

Per testare l’ipotesi, i ricercatori hanno sviluppato un sistema di prototipazione costituito da un dispositivo tablet a realtà aumentata e una stampante Ultimaker 3D come macchina utensile.

“Basato su uno smartphone Asus Zenfone con tecnologia Google Tango AR, il nostro sistema software sfrutta le immagini di profondità dell’oggetto fisico e consente agli utenti di interagire virtualmente con la piattaforma di costruzione”, riportano. “Gli utenti possono disegnare curve 2D sull’oggetto esistente e convertire le curve 2D in forme 3D tramite semplici interazioni. Dopo la creazione dei disegni, il nostro sistema software li convertirà in un insieme di istruzioni che controllano e indirizzano la macchina utensile. Le istruzioni vengono inviate direttamente alla stampante 3D con la rete wireless, in modo che le forme 3D appena aggiunte vengano stampate sugli oggetti esistenti. ”

La comunicazione del dispositivo Zenphone è stata stabilita con la stampante 3D Ultimaker 3 tramite una rete Wi-Fi. Il sistema di coordinate fisiche e il sistema di coordinate dell’ambiente AR sono stati allineati con una calibrazione basata sul codice QR. I ricercatori hanno anche implementato un sistema di progettazione basato su AR che consentiva agli utenti di progettare forme su oggetti esistenti. Il dispositivo Zenphone acquisisce i dati della nuvola di punti 3D, che consente agli utenti di disegnare e modificare curve 2D e proiettare tali curve su piani esistenti.

I ricercatori hanno testato il sistema stampando in 3D due oggetti su oggetti già esistenti. Essenzialmente, gli utenti sono stati in grado di progettare nuovi oggetti in realtà aumentata, proiettandoli su un oggetto esistente come un blocco. Il sistema progettato dai ricercatori è stato in grado di prendere quel disegno 2D e trasformarlo in un modello 3D, che è stato poi comunicato alla stampante 3D e stampato sul blocco. La ricerca combina realtà aumentata e stampa 3D in un modo che consente ai progettisti di creare prodotti personalizzati intorno ai punti di riferimento esistenti, il che è difficile da fare con i sistemi CAD convenzionali.

Gli autori del documento includono Yunbo Zhang e Tsz-Ho Kwok.

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