自動剪發機器人萬聖節變身3D南瓜雕刻機!還能刻上女兒畫作~

2020-11-01 新設記資訊

對 DIY 達人來說,有關萬聖節的回憶都是開心又瘋狂的~

一年一度的萬聖節又到了!

這個節日之所以在西方很讓人期待,是因為在萬聖夜很多娃都可以隨心所欲地提著南瓜燈“裝神弄鬼”,做一天“不給糖就搗蛋”的壞小孩。

為此,很多人都絞盡腦汁地圍繞著南瓜燈和各種裝扮下功夫,力圖打造一個不一樣的萬聖節~

比如說 油管博主、DIY 達人 Shane Wighton,就費勁心機搞出了一個“3D南瓜雕刻機”!

話說前段時間,我們介紹過想理發的 Shane 小哥在疫情期間有點打怵讓頻繁接觸人群的 Tony 老師觸碰自己的腦袋,一不做二不休搞了一個理發機器人~

Shane Wighton 畢業於北卡羅來納大學夏洛特分校,獲得了機械工程學士學位和計算機科學碩士學位,目前在 3D 打印技術開發商和製造商 Formlabs 公司擔任首席工程師,熱愛製作各種新奇的玩意。

這位剪頭機器人理發過程不用推子,隻用剪刀,而且動作行雲流水:

後來,Shane 小哥在油管上發布了剪發機器人的視頻,看過的網友們簡直操碎了心,“你不怕被劃到臉嗎?

於是,Shane 的靈感就來了:如果。。把頭換成南瓜會有怎樣的效果??

要製作這個雕刻機,麵臨的問題可真不少,首先,在硬件方麵需要用到什麽工具來做出這個機器?

Shane 決定在原來的剪發機器人上做一些改動,畢竟剪頭發不費力,而雕刻南瓜的話,機器得牢固可靠還能雕刻才行。於是他先開始用電腦軟件進行了設計建模~

原來的剪發機器人建立在一個五軸聯動數控機床(Five-Axis CNC Machine)的基礎上,並且有著一個特殊的末端可以用來剪發。

小哥拆下了一些舊機器人的附件,換成一個銑削主軸(Milling Spindle),另外他還做了一些調整以經得起數控銑削的嚴格要求。

經過了一番改造和折騰,南瓜雕刻機終於有了雛形。

理論上,這個機器可以圍繞著南瓜任意移動,但它還不會雕刻。

Shane 先找來一張圖片,把上麵的圖案映射到南瓜上,然後就讓機器按照圖案刻刻刻~結果,圖案被刻到了南瓜裏。也就是說,需要把2D圖像轉換為3D。

那麽問題就來了,如何把2D圖像轉換為3D?

其實這個問題不止困擾著Shane,幾個世紀前,就有地理學家想把三維的地球畫在平麵上。是的Shane 想了——為何不用墨卡托投影!簡單來說就是將地球展開成一個圓柱,再將圓柱展開成平麵。

於這個項目來說,借助墨卡托投影來實現平麵圖像的3D化再適合不過了,因為從紙張轉換到球體時,南瓜上垂直維度的線就相當於地球上的經線,而水平線則相當於緯線。

在做了一番研究後,小哥開始了設計代碼。他絞盡腦汁寫了幾個小時,結果整出這麽一個東東。。

雖然這個結果讓 Shane 小哥險些懷疑人生,但他沒有氣餒。經過一番調整,終於像那麽回事了。原來這個圖形是他妻子的頭像~

但萬一沒碰到南瓜就開始刻了怎麽辦?

Shane 想到了用一個特殊工具:一個藍色的觸發器來幫助機器定位,當這個觸發器的開關閉合,就說明找對了位置,可以開始雕刻了。

除了能夠切割出形狀外,小哥還運用了 Lithophane 隱雕技術,一種隻有在對著光源時能夠清楚的看出圖像。

考驗的時刻終於到了,Shane 把他女兒的畫刻在南瓜上,來做一個南瓜燈。切割出形狀來後,再把圖案轉換成三維~

雕刻的結果可以說是相當成功,“這個南瓜笑起來很像我隻有三顆牙的女兒。”再來看看隱雕 Lithophane,過程也是非常順利。

最後的成果是一個迷你的南瓜圖案。Shane 表示自己非常喜歡這個作品,雖然看起來不是很明顯,因為切得不夠深。

如果用燈照一下就出效果了,神秘感十足,還可以清晰的看到迷你南瓜的紋路~

還記得一開始 Shane 用妻子的頭像來測試代碼嗎?成果來了!不得不說,刻出來有那麽一點點驚悚。。。

這個連接的六邊形圖案在燈光下也很好看~

至於字母,雕刻起來就是輕鬆加愉快了~

最後來個成品大合集:

到目前為止,

Shane Wighton 在油管上傳的南瓜雕刻機視頻,

播放量已經達到340w+了。

網友們紛紛留言問:

除了南瓜之外,這個機器還能雕刻什麽呢??

最後,

祝大家萬聖節快樂~ 🎃