MIT开发AI新工具,替设计师“省材料钱”:支持实时预览、兼容CAD软件

MIT 开发 AI 新工具,替设计师 ” 省材料钱 “:支持实时预览、兼容 CAD 软件丨开源

传统的机器切割经常产生大量的剩余材料,用户为避免浪费,不得不在排列零件时反复尝试。

这一过程不仅费时费力,还很难获得最优结果。

为了减少切割材料的浪费,提高制造准备的效率,麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(MIT CSAIL)的研究人员开发了一个新工具——Fabricaide。

它可以智能地安排零件位置、分配材料、分析材料使用情况等,并且支持在设计的同时打包预览,实时展现零件放置效果和材料使用情况。

从而缩短了设计创建与制造准备之间的反馈循环,帮助设计师提高效率、节约材料、降低成本。

一起来感受一下~

△Fabricaide 界面的组件现已提供 Adobe 插件

Fabricaide 作为现有设计工具集成的界面,并且可以在 2D 和 3D 工作流中使用,与AutoCAD、SolidWorks以及Adobe Illustrator等兼容。

只需用设计工具或手动,将设计导出为 2D 矢量文件,或者如果工具支持,可以定期或在随时添加、修改设计零件时,自动导出。

例如:为了与 Adobe Illustrator 兼容,使用 Illustrator 脚本,定期将当前文档导出为 SVG 文件;用 Python 预处理设计文件,并将其发送到打包算法,生成图像。

将 Fabricaide 与 FlatFab(从 2D 截面创建 3D 结构的设计工具)集成:

绘制零件和多材料分配

零件可以用 Illustrator 中的任何绘图工具制作,只需满足闭合路径即可。

在「材料调色板」中,每个色板有唯一的名称和颜色,用来标识特定类型、颜色和厚度的材料。

Fabricaide 分析导出文件中零件的属性,与数据库中的材料进行对应,将多材料设计的零件分配给材料表。

自动放置零件,并实时预览

Fabricaide 提供了基于临界多边形(NFP)方法的 2D 零件放置算法,其关键部分由 C++ 实现;使用 Python 进行预处理和后处理,预处理将 SVG 元素离散为多边形,并进行膨胀处理,确保多边形完整。

按零件面积递减的顺序,利用 NFP 方法查找可以放置的位置;再以启发式评分确定最佳位置,实现材料的最大化利用。

该算法能够解决现有漏洞,并以交互速度工作,将多种材料分配给要切割的不同部分,并且用户能够实时预览零件的放置方式。

对于类似的零件,可以进行打包组合:

材料使用情况追踪,利用率分析

在制造准备过程中,Fabricaide 跟踪每种材料剩余空间,向用户展示每种材料的利用率以及

单个板材的利用率;并且通过各零件膨胀区域的重叠,提高材料利用率。

用户可以将材料板材拍照上传,添加到数据库:

还可以通过材料数据库查看所有材料的状态,以便及时了解库存状态,考虑可用材料的分配以及剩余材料的利用计划。

帮助用户在设计过程中,更早地主动规划材料分配,实现有制造意识的设计过程。

材料不足时提供解决方案

当同种材料均没有足够的空间时,Fabricaide 会发出警告,并给出同颜色和同厚度的替代品建议,使用户可以根据可用材料来调整设计。

Fabricaide 与现有的开源工具相比,在质量可比的前提下速度更快。

研究团队对 Fabricaide 在共享空间中的应用提出了设想:用户可以看到其他人正在使用特定材料,从而可以切换到其他材料,以节省资源。

团队还希望 Fabricaide 能结合更多、更复杂的材料特性,并且表示,可能进一步探索该技术在3D 减法制造中的应用。

该项目得到了美国国家科学基金会的部分支持;其论文将在 CHI 2021 上发表。

2021 年 ACM CHI,是关于计算系统中人为因素的虚拟会议,也是人机交互领域的主要国际会议,将于 2021 年 5 月 8 日至 13 日在日本横滨举行。

项目代码已经开源,想要了解更多信息,可以通过文末连接查看~

链接:

https://hcie.csail.mit.edu/research/fabricaide/fabricaide.html

https://github.com/tichaesque/Fabricaide

https://news.mit.edu/2021/less-wasteful-laser-cutting-fabricaide-0217

量子位
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