自动剪发机器人万圣节变身3D南瓜雕刻机!
还记得YouTube上那位制作“百发百中”篮板的博主Shane Wighton吗?最近,他又更新视频了,为了顺应即将到来的万圣节,他做了一个“3D南瓜雕刻机”,喏,就长成上图这个样子。
这图...明明是P的。没错,小编调皮了一下~ 南瓜雕刻机确实不长这样,但这张图中的机器可是小哥的灵感来源。
可能有细心的读者发现了,这不是他在疫情期间做的“机器人理发师”吗!答对啦。
Shane在发布了剪发机器人的视频后,网友们简直操碎了心,“你不怕被划到脸吗?”
于是,Shane的灵感就来了,如果把头换成南瓜会有怎样的效果?大概是这样的
话不多说,开启我们的南瓜雕刻之旅吧~
软件写到差点怀疑人生,硬是用上了几个世纪前诞生的投影方法
要制作这个雕刻机,面临的问题可真不少,首先,在硬件方面,需要用到什么工具来做出这个机器?其次,在软件方面,要写一个怎样的程序才能将二维的平面图映射到南瓜上?
想到这里,Shane自己都吐槽到,从没见过谁专门做个机器人来雕刻南瓜,“可能因为这真的很蠢,但我就喜欢做这种蠢东西”。
既然决心要做,那就别灰心,一件一件来解决。
Shane决定在原来的剪发机器人上做一些改动,毕竟剪头发不费力,而雕刻南瓜的话,机器得结实才行。
原来的剪发机器人建立在一个五轴联动数控机床(Five-Axis CNC Machine)的基础上,并且有着一个特殊的末端可以用来剪发。Shane决定拆下一些旧机器人的附件,换成一个铣削主轴(Milling Spindle)。此外,他还做了一些调整以经得起数控铣削的严格要求。
经过了Shane的一番“折腾”,南瓜雕刻机终于有了雏形。
理论上,这个机器可以围绕着南瓜任意移动,但它还不会雕刻。也就是说,光有机器才只完成了一半,成功与否的关键就在于——软件。
Shane一开始是这样想的,随便找一张图片,把上面的图案映射到南瓜上,然后就让机器按照图案刻刻刻不就完事了。结果,图案被刻到了南瓜里...也就是说,需要把2D图像转换为3D。
那么问题就来了,如何把2D图像转换为3D?这个问题不止困扰着Shane,几个世纪前,就有地理学家想把三维的地球画在平面上。
于是,Shane查到了一个伟大投影方式——墨卡托投影,简单来说就是将地球展开成一个圆柱,再将圆柱展开成平面。
对于这个项目来说,借助墨卡托投影来实现平面图像的3D化再适合不过了,因为从纸张转换到球体时,南瓜上垂直维度的线就相当于地球上的经线,而水平线则相当于纬线。
在查阅了一番资料后,Shane开始设计代码了。他绞尽脑汁写了几个小时,结果,整出来的这是啥???
Shane险些怀疑人生,“我不明白为什么这个行不通。我已经敲了几个小时有关墨卡托投影的代码了。”
经过一番调整,终于,像那么回事了。(这是他妻子的头像~)
但是,问题又来了,不是所有南瓜都这么圆啊,万一没碰到南瓜就开始刻了怎么办?
既然这么难写的软件都搞定了,这个嘛,问题不大。Shane想到一个办法,用一个特殊的工具来帮助机器定位,就像这样,一个蓝色的触发器:
当这个触发器的开关闭合,就说明找对了位置,可以开始雕刻了。
对于这个南瓜雕刻机,Shane只寄希望于两件事:能够切割出形状,能够Lithophane(一种隐雕技术,只有在对着光源时能够清楚的看出图像)。
那么,接下来就按照这两种切割方法,展示!
成品大合集
切割出形状相对来说比较简单,Shane准备把他女儿的画刻在南瓜上,来做一个南瓜灯。
一切工作都已就绪,只需把图案转换成三维,just do it !
可以说是相当成功,“这个南瓜笑起来很像我只有三颗牙的女儿。”
再来看看刚刚说的隐雕Lithophane,来看看Shane这是刻了一个什么大作。
看的出来吗,就像是一个迷你的南瓜图案。Shane表示自己非常喜欢这个作品,虽然看起来不是很明显,因为切得不够深。
但是,用灯照一下就好看多了~ 可以清晰的看到迷你南瓜的纹路,“that‘s really cool~”
还记得一开始Shane用妻子的头像来测试代码吗?成果来了!不得不说,刻出来有那么一点点惊悚。
这个在灯光下也很好看~
最后来个成品大合集:
祝大家万圣节快乐~
最后,附上这则YouTube视频,播放量已经达到326w+了!
https://www.youtube.com/watch?v=X9zXcnSXNF0
好的文章,需要您的鼓励
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