Suatu sistem yang dikembangkan di EPFL menggunakan augmented reality (AR) untuk membantu tukang kayu membuat pemotongan kayu yang sangat tepat tanpa harus mengukur atau menandai balok. Pendekatan hibridanya berdiri untuk membuat teknologi yang dibantu secara digital terjangkau untuk usaha kecil, pekerja kayu, dan profesional konstruksi di negara -negara berkembang.
Kayu adalah bahan konstruksi yang semakin populer berkat dampak lingkungannya yang rendah, kapasitas penyimpanan karbon, potensi untuk perakitan cepat dan sifat isolasi yang sangat baik. Meningkatnya permintaan untuk struktur kayu, ditambah dengan kemajuan teknologi, telah menyebabkan banyak produsen untuk mengotomatisasi proses mereka selama 20 tahun terakhir. Hari ini kita dapat menemukan robot canggih di lokakarya mereka – mesin yang sama mengesankannya dengan mahal, dilengkapi dengan lengan yang diartikulasikan dan pemotong presisi untuk melakukan tugas yang berulang namun rumit.
Di EPFL, para insinyur telah mengembangkan sistem berbasis AR yang disebut augmented carpentry yang dapat memberi bayaran pada stereotip tukang kayu yang bekerja dengan pensil di satu tangan dan pita pengukur di tangan lainnya. Tersedia di Open Source, sistem ini merupakan langkah pertama menuju proses hibrida yang menggabungkan ketangkasan manusia dengan keandalan pemrosesan komputer. Augmented Carpentry siap untuk membuat metode pemotongan kayu yang dibantu secara digital terjangkau untuk usaha kecil, pekerja kayu dan profesional konstruksi di negara-negara berkembang.
Sistem kami termasuk umpan balik secara real time. Jika alat pertukangan kayu atau balok yang dipotong, misalnya, overlay virtual akan tetap selaras dengan sepotong kayu yang sebenarnya sehingga operator dapat secara instan melihat cara menyesuaikan gerakan mereka.
Andrea Settimi, seorang mahasiswa doktoral di laboratorium Ibois
Ruang kerja yang augmented
Sistem ini adalah hasil dari empat tahun penelitian, pengembangan, dan pengujian oleh Andrea Settimi – kandidat PhD EPFL yang tesisnya diawasi bersama oleh Julien Gamerro, mantan rekan pasca -doktoral, dan Yves Weinand, kepala Laboratorium Konstruksi Kayu EPFL (IBOIS) – bersama dengan beberapa peserta proyek lainnya. Ini mampu menghasilkan hologram dengan presisi sub-milimeter untuk memandu operator manusia. Perangkat fisik terdiri dari layar yang menampilkan ruang kerja virtual di atas potongan kayu yang sebenarnya. Garis -garis warna yang berbeda memberikan banyak indikasi: bagaimana memposisikan alat, seberapa dalam untuk mengebor, apa sudut pemotongan yang tepat, berapa lama potongan harus dan sebagainya. Mereka memungkinkan operator untuk bekerja dengan cara yang intuitif dan tepat. “Sistem kami mencakup mekanisme deteksi dan sensor terintegrasi yang memberikan umpan balik secara real time,” kata Settimi. “Jika alat pertukangan kayu atau balok yang dipotong, misalnya, overlay virtual akan tetap selaras dengan sepotong kayu yang sebenarnya sehingga operator dapat secara instan melihat cara menyesuaikan gerakan mereka.”
Untuk mencapai tingkat presisi yang tinggi, tim peneliti mempelajari berbagai aspek teknologi penglihatan komputer dan dengan susah payah mengintegrasikannya ke dalam perangkatnya sehingga dapat menggabungkan alat pengerjaan kayu serta bagian spesifik dari kayu dan rencana pengerjaan kayu. Mereka memindai dan menghasilkan model komputer 3D dari alat yang umum digunakan, membuat database yang luas. Untuk menggunakan sistem, operator pertama -tama memindai potongan kayu mereka dengan banyak, memungkinkan program untuk merekam detail masing -masing. Kemudian operator menempatkan spidol secara acak pada potongan kayu sehingga sistem dapat mendeteksi orientasi dan posisinya. Langkah terakhir adalah mengunggah rencana pengerjaan kayu, yang diintegrasikan langsung ke dalam program dalam 3D dan ditampilkan dalam augmented reality.
Berkat penggunaan visi dan sensor komputer, alat pengerjaan kayu standar dapat menjadi perangkat pintar yang mampu membimbing pengguna secara real time. Sistem memvisualisasikan garis pemotongan langsung pada balok, misalnya, menunjukkan kepada operator di mana untuk memandu gergaji. Ini secara signifikan mengurangi risiko kesalahan manusia dan meningkatkan ketepatan selama perakitan.
Mengenali balok dan alat di bengkel yang berantakan
Bagian penting dari proyek penelitian adalah mengembangkan metode penglihatan komputer canggih untuk mendeteksi item dan memposisikan kamera di ruang yang kompleks dan berantakan seperti lokakarya. Ruang -ruang ini umumnya berisi berbagai jenis objek – potongan kayu, alat, panel, dll. – Tersebar tanpa urutan tertentu, membuatnya sulit bagi sistem penglihatan komputer untuk memetakan lingkungan. Tim peneliti bekerja dengan Pusat Pencitraan EPFL untuk mengembangkan program yang dapat secara akurat mengenali dan menemukan barang -barang yang menarik – dalam hal ini, alat pengerjaan kayu dan potongan kayu. Kemampuan seperti itu belum pernah diimplementasikan pada skala ini untuk konstruksi kayu dan sangat penting untuk memastikan ruang kerja virtual selaras dengan realitas fisik.
Metode konstruksi manual yang dibantu secara digital yang lokal dan tangguh
Berkat augmented carpentry, bahkan usaha kecil dan pekerja kayu dapat membuat bentuk dan desain yang rumit – tugas sampai sekarang disediakan untuk robot yang mahal. “Manfaat lain dari sistem AR kami adalah memanfaatkan kemampuan manusia, bahkan ketika operator memiliki sedikit pelatihan, untuk dengan cepat mendigitalkan proses konstruksi,” kata Settimi. Ketangkasan dan kognisi manusia ditingkatkan dengan presisi mesin, dalam contoh yang baik dari pendekatan hibrida. “Dengan memanfaatkan potensi kolaborasi mesin manusia untuk pertukangan modern dan desain struktur kayu, pertukangan augmented dapat memastikan operator manusia tetap terlibat dalam proses tersebut, sehingga mempromosikan metode konstruksi yang dibantu secara digital, lokal dan bertanggung jawab secara sosial,” katanya.
