(肯尼斯·貝瑞有自己的工作間,這臺(tái)數(shù)控雕刻機(jī)床(設(shè)計(jì)方案是從別人的網(wǎng)站剽竊來(lái)的)由他親手搭建。)
打印月球表面
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和許多居住在加利福尼亞美國(guó)人一樣,肯尼斯· 貝瑞是個(gè)迷信雙手力量的動(dòng)手派。
三年前,肯尼斯· 貝瑞還只是一家櫥柜商店里管電腦的伙計(jì)。但是當(dāng)老板請(qǐng)他幫助公司實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公時(shí),他一鼓作氣,干脆組裝出一臺(tái)機(jī)器,把通常需要手工完成的木匠活全都自動(dòng)化了。他這第一臺(tái)數(shù)控雕刻機(jī)床倉(cāng)促成型,還很粗糙,設(shè)計(jì)方案是從別人的網(wǎng)站上剽竊來(lái)的,機(jī)床結(jié)構(gòu)則是用一堆浴室裝修用的塑料板拼湊而成。但就是這臺(tái)機(jī)器,能讓這位二十多歲的年輕父親只需要輕敲幾下鍵盤,就能制作出自己想要的家具。很快,他想出了一個(gè)點(diǎn)子,把自己的3D建模技巧與個(gè)人愛(ài)好之一——在線策略游戲《春天(Spring)》結(jié)合起來(lái)。他意識(shí)到,機(jī)器的計(jì)算機(jī)數(shù)控模塊能夠讀取游戲中存儲(chǔ)了每一關(guān)地形數(shù)據(jù)的“高度圖”,并且在木材上把實(shí)際的地形雕刻出來(lái)。首次嘗試時(shí),雕出的地圖表面粗糙而且高低出入很大,所以第二次他索性大張旗鼓制造了一臺(tái)新的機(jī)床,他把自家車庫(kù)的墻拆掉了一面,才放下那具8x10英尺的龐然大物。這次他成功了,得到了一張獨(dú)一無(wú)二的,有著月球表面古怪地形的咖啡桌。
第一步:優(yōu)化原始數(shù)據(jù)
在游戲的高度圖中,每一個(gè)高度級(jí)別都用一種顏色來(lái)代表。我使用一種免費(fèi)的開(kāi)源工具SpringMapEdit將彩色的高度圖轉(zhuǎn)化為灰度圖像,輸出格式為JPG格式或者bitmap格式。標(biāo)的灰度圖像中共包含256個(gè)深淺度,等于有256個(gè)可被識(shí)別的海拔高度——灰度越深,數(shù)控機(jī)床的鉆頭下探程度也會(huì)越深。在Photoshop軟件中,我調(diào)整了色階以增強(qiáng)對(duì)比度,這樣最深度的灰就變成漆黑,最淺的灰就變成了純白。這讓機(jī)器能夠更加容易地識(shí)別所有高度的細(xì)微層次變化。
第二步:把圖像轉(zhuǎn)化為代碼
之后,我就把圖片轉(zhuǎn)換為刀具路徑文檔——也就是指揮數(shù)控機(jī)床操作的一系列指令。市面上有很多軟件可以完成轉(zhuǎn)換工作。我使用的是PhotoVCurve,在軟件中,我選擇我將要使用的原材料類型(中密度纖維板),表面尺寸(2x3英尺),厚度(2.25英寸)和鉆頭尺寸(1/4英寸)。然后我在地圖上確定一個(gè)起始點(diǎn)——也叫X0 Y0 Z0原點(diǎn)——并點(diǎn)擊“渲染”。PhotoVCarve還能幫我預(yù)估出雕刻完成所需的時(shí)間:完成這張地圖共需要3小時(shí)44分鐘。
第三步:載入指令并固定木材
PhotoVCarve生成的刀具路徑文檔使用的是G代碼,一種幾乎在所有數(shù)控機(jī)床上都能通用的程序語(yǔ)言。操縱機(jī)床運(yùn)動(dòng)的每一個(gè)詳細(xì)指令——不僅考慮到地圖上所有的升降曲線,也考慮了鉆頭的尺寸——被轉(zhuǎn)化為457,440行代碼,我用閃存盤把它輸入到數(shù)控機(jī)床自帶的電腦中。把木材固定好之后,我把懸在機(jī)床上方的槽刨裝置移到X0 Y0 Z0的起始點(diǎn),并且點(diǎn)擊機(jī)床電腦上的“歸位”鍵校準(zhǔn)它的位置。
第四步:坐在一邊看著雕工機(jī)床完成工作
最后,我戴上耳機(jī),按下“開(kāi)始”。槽刨機(jī)緩緩下降,在木材表面上快速移動(dòng),雕鑿出月球表面的隕石坑。一個(gè)由齒條齒輪傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)讓鉆頭以每分鐘1,184英寸的速度移動(dòng)。當(dāng)機(jī)器讀完最后一行代碼并且完成了對(duì)每一處位置的刀具運(yùn)動(dòng)路徑后,桌面地形圖就宣告完成了。我還計(jì)劃以游戲中的人物和交通工具為原型,用一臺(tái)3D打印機(jī)做些玩具。