Carpentry Compiler hjælper træarbejdere med at designe genstande, som de rent faktisk kan lave

Når ferien nærmer sig, folk tænker måske på pæne gør-det-selv træbearbejdningsprojekter at give som gaver. Men der er ofte en afbrydelse mellem at designe et objekt og finde frem til den bedste måde at lave det på.

Nu har forskere ved University of Washington skabt Carpentry Compiler, et digitalt værktøj, der giver brugerne mulighed for at designe træbearbejdningsprojekter. Når først et projekt er designet, værktøjet skaber optimerede fremstillingsinstruktioner baseret på de materialer og udstyr, en bruger har til rådighed. Holdet præsenterede denne forskning 19. november på SIGGRAPH Asia i Brisbane, Australien.

"For at lave et godt design, du er nødt til at tænke over, hvordan det bliver lavet, " sagde seniorforfatter Adriana Schulz, en adjunkt ved Paul G. Allen School of Computer Science &Engineering. "Så har vi det her meget svære problem med at optimere fremstillingsinstruktionerne, mens vi også optimerer designet. Men hvis man tænker på både design og fremstilling som programmer, du kan bruge metoder fra programmeringssprog til at løse problemer i tømrerarbejde, hvilket er rigtig fedt."

For tømrerkompiler, forskerne skabte et system kaldet Hardware Extensible Languages ​​for Manufacturing, eller HELM. HELM er sammensat af to forskellige programmeringssprog:et sprog på højt niveau til at designe et objekt, og derefter et sprog på lavt niveau til fremstillingsinstruktionerne.

"Sig, at jeg vil lave et stykke træ, der er skåret i en 45 graders vinkel, " sagde Schulz. "I designbrugergrænsefladen, Jeg laver en boks, og så tegner jeg en streg, hvor jeg vil have snittet, og fortæller computeren 'Fjern denne del'. Det er sproget på højt niveau. Så siger sproget på lavt niveau 'Tag en to-og-fire, tag din huggesav, indstille din huggesav til en 45 graders vinkel, juster tømmeret til din huggesav og hugg."

Når brugeren designer et objekt ved hjælp af sproget på højt niveau, som ligner standard CAD-software, en compiler verificerer at designet er muligt baseret på hvilke værktøjer og materialer brugeren har angivet de har. Når brugeren er færdig med at designe, kompilatoren kommer med et sæt optimale fremstillingsinstruktioner baseret på forskellige omkostninger.

"Hvis du vil lave en reol, det vil give dig flere planer om at lave det, " sagde Schulz. "Man bruger måske mindre materiale. En anden kan være mere præcis, fordi den bruger et mere præcist værktøj. Og en tredje er hurtigere, men det bruger mere materiale. Alle disse planer laver den samme reol, men de er ikke identiske med hensyn til omkostninger. Dette er eksempler på afvejninger, som en designer kunne udforske."

Compileren skal gennemsøge et stort rum af mulige kombinationer af instruktioner for at finde de bedste. Men hvis den behandler fremstillingsinstruktioner som et program, så kan den bruge programmeringstricks til at forenkle sin søgning og udvælge lovende kandidater.

"Et program kan have en god måde at lave kanten af ​​bordet på; et andet finder en god måde at lave benene på, " sagde medforfatter Zachary Tatlock, en lektor i Allen-skolen. "Og vi kan finde dem og kombinere dem igen for at lave den bedste overordnede plan."

I øjeblikket optimerer Carpentry Compiler fabrikationsplaner baseret på fabrikationstid og præcision. I fremtiden, teamet ser gerne, at det tager højde for kornorientering og usikkerhed ved brug af specifikke typer værktøjer. Derfra, teamet håber at udvide denne idé til mere komplekse projekter – såsom et projekt, der kræver træbearbejdning og 3-D-print.

"Fremtiden for fremstilling handler om at være i stand til at skabe forskelligartede, tilpasselige højtydende dele, " sagde Schulz. "Tidligere revolutioner har for det meste handlet om produktivitet. Men nu handler det om, hvad vi kan lave. Og hvem kan klare det."