String art skabt af en robot

String art er en teknik til skabelse af visuelt kunstværk, hvor billeder dukker op fra et sæt strenge, der spænder mellem stifter. Nu, på TU Wien kan dette arbejde delegeres til en robot - et eksempel på en kompleks opgave, som digital fabrikation kan løse.

Den grundlæggende idé om strengekunst er enkel:kroge fordelt på en ramme er forbundet med strenge frem og tilbage, indtil de smelter sammen med et mærkbart billede. Den vej, meget interessante geometriske mønstre kan skabes - ja, sande eksperter formår endda at lave portrætter. Traditionelt set kunstnere laver sådanne billeder manuelt i en yderst sofistikeret og kedelig designproces, der kræver erfaring og en stabil hånd.

På TU Wien, denne form for skabelse af kunstneriske billeder er nu blevet automatiseret:Computeren beregner den optimale trådsti fra et vilkårligt givet billede, og en industriel robot overtager derefter opgaven med at arrangere tråden.

Utallige muligheder

"Fra et videnskabeligt synspunkt, dette er et meget interessant problem, fordi det er særligt svært at løse, "siger Przemyslaw Musialski fra Institut for Diskret Matematik og Geometri ved TU Wien. Generelt et billede kan ikke ligefrem gengives på denne måde - trods alt trådmetoden kan ikke bruges til at indstille individuelle pixels, men kun for at tegne kontinuerlige linjer. Det er derfor nødvendigt at finde den bedst mulige tilnærmelse.

Dette er en udfordring:Antallet af forskellige måder at spænde en tråd mellem et større antal kroge er astronomisk. Det er helt umuligt at prøve alle tænkelige varianter. "Denne opgave tilhører de såkaldte NP-hårde problemer, "siger Musialski." Dette er klassen af ​​computerproblemer, der ikke kan løses nøjagtigt af computere inden for en rimelig tid. "

For at oprette billedet, der bruges en cirkulær ramme med 256 kroge. "Vores beregninger har vist, at øget antal kroge yderligere forbedrer det endelige resultat kun marginalt, "siger Przemyslaw Musialski. Tråden kan strækkes fra højre eller venstre side af hver krog til højre eller venstre side af enhver anden krog. På denne måde kan selv med kun omkring 30 trådlinjer, der er flere mulige varianter, end der er atomer i det observerbare univers - og for at gengive et genkendeligt billede, et meget større antal er påkrævet. Derfor, det var en stor udfordring at finde en algoritme til at beregne en sti for tråden til at gengive et givet billede så præcist som muligt.

Robottrådkunstneren

Imidlertid, den matematiske løsning på problemet var ikke nok for forskerholdet. Målet var at producere ægte "string art" på en fuldautomatisk måde. En industriel robot med høj præcision blev brugt til at spænde en enkelt lang tråd på tværs af 256 kroge for at skabe cirkulære strengkunstbilleder med en diameter på 63 cm. Selv den industrielle robot kan ikke udføre denne opgave på et øjeblik:Afhængigt af billedet, produktionen tager 2-5 timer og kræver mellem 2 og 6 kilometer tråd.

Forskerteamet er en del af Center for Geometri og Computational Design på TU Wien, og det blev støttet af Peter Wonkas forskningsgruppe ved King Abdullah University of Science and Technology i Saudi -Arabien. "Selvom vores robot producerer smukke billeder, vores arbejde er naturligvis ikke et kunstprojekt, "siger Przemyslaw Musialski." I sidste ende, vi vil vise, hvordan særligt vanskelige tekniske problemer kan løses. I string art -projektet, Vi arbejder med metoder, der vil spille en vigtig rolle i digital fremstilling i fremtiden. "