Computerwetenschappers van de Carnegie Mellon University hebben een systeem ontwikkeld dat een grote verscheidenheid aan 3D-vormen kan vertalen in steek-voor-steek instructies waarmee een computergestuurde breimachine die vormen automatisch kan produceren.

Onderzoekers in het Carnegie Mellon Textiles Lab hebben het systeem gebruikt om een ​​verscheidenheid aan pluche speelgoed en kleding te produceren. Bovendien, James McCann, assistent-professor in het Robotics Institute en leider van het lab, zei dat dit vermogen om breiinstructies te genereren zonder menselijke expertise on-demand machinaal breien mogelijk zou kunnen maken.

McCann's visie is om dezelfde machines te gebruiken die routinematig duizenden gebreide mutsen produceren, handschoenen en andere kleding om op maat gemaakte stukken één voor één of in kleine hoeveelheden te produceren. Handschoenen, bijvoorbeeld, kan worden ontworpen om precies in de handen van een klant te passen. Bovenwerk van sportschoenen, truien en hoeden kunnen unieke kleurpatronen of versieringen hebben.

"Breimachines kunnen net zo gebruiksvriendelijk worden als 3D-printers, ' zei McCann.

Dat staat in schril contrast met de wereld van het breien van vandaag.

"Nutsvoorzieningen, als je een verdieping van breimachines hebt, je hebt ook een afdeling ingenieurs, " zei McCann, die opmerkte dat kledingontwerpers zelden de gespecialiseerde expertise hebben die nodig is om de machines te programmeren. "Het is geen duurzame manier om eenmalige maatwerkstukken te maken.

In hun laatste werk, deze zomer te presenteren op SIGGRAPH 2018, de conferentie over computergraphics en interactieve technieken in Vancouver, Canada, McCann en zijn collega's ontwikkelden een methode voor het omzetten van 3D-mazen - een veelgebruikte methode voor het modelleren van 3D-vormen - in instructies voor V-bed-breimachines.

Deze veelgebruikte machines manipuleren garenlussen met haakvormige naalden, die in parallelle naaldbedden liggen die in een omgekeerde V-vorm naar elkaar toe gericht zijn. De machines zijn zeer capabel, maar zijn beperkt in vergelijking met handbreien, zei Vidya Narayanan, een doctoraat student informatica.

Het CMU-algoritme houdt rekening met deze beperkingen, ze zei, het maken van instructies voor patronen die binnen de grenzen van de machine werken en het risico op garenbreuken of vastlopen verminderen.

Een front-end ontwerpsysteem zoals dit is gebruikelijk in 3D-printen en in computergestuurde machinewerkplaatsen, maar niet in de breiwereld, zei McCann. Hetzelfde, 3D-print- en machinewerkplaatsen gebruiken gemeenschappelijke talen en bestandsformaten om hun apparatuur te laten werken, terwijl breimachines een verscheidenheid aan talen en gereedschappen gebruiken die specifiek zijn voor bepaalde merken breimachines. McCann leidde een eerdere poging om een ​​gemeenschappelijk breiformaat te creëren, genaamd Knitout, die met elk merk breimachine kan worden geïmplementeerd.

Er is meer werk nodig om on-demand breien mogelijk te maken. Bijvoorbeeld, het systeem produceert nu alleen nog glad gebreide stof, zonder de patroonsteken die gebreide kledingstukken onderscheidend kunnen maken. Ook het brei-ecosysteem moet worden uitgebreid, met ontwerptools die met elke machine werken. Maar de vooruitgang zou op dit punt snel kunnen gaan, zei McCann.

"Het breimateriaal is al heel goed, " legde hij uit. "Het is de software die een duwtje nodig heeft. En software kan snel verbeteren omdat we zoveel sneller kunnen itereren."

Naast McCann en Narayanan, het onderzoeksteam omvatte Jessica Hodgins, hoogleraar informatica en robotica; Lea Albaugh, een doctoraat student in het Human-Computer Interaction Institute; en Stelian Coros, een faculteitslid aan de ETH Zürich en een adjunct-professor robotica aan de CMU.

Het onderzoeksrapport, samen met een filmpje, is beschikbaar op GitHub.