Stringkonst är en teknik för att skapa visuella konstverk där bilder kommer från en uppsättning strängar som spänner mellan stift. Nu, vid TU Wien kan detta arbete delegeras till en robot - ett exempel på en komplex uppgift som digital tillverkning kan lösa.

Grundidén med strängkonst är enkel:krokar som fördelas på en ram är anslutna med strängar fram och tillbaka tills de smälter ihop med en märkbar bild. På det sättet, mycket intressanta geometriska mönster kan skapas - ja, sanna experter lyckas till och med skapa porträtt. Traditionellt, konstnärer skapar sådana bilder manuellt i en mycket sofistikerad och tråkig designprocess som kräver erfarenhet och en stadig hand.

På TU Wien, denna typ av skapande av konstnärliga bilder har nu automatiserats:datorn beräknar den optimala trådvägen från en godtycklig given bild och en industriell robot tar sedan över arbetet med att ordna tråden.

Otaliga möjligheter

"Ur vetenskaplig synvinkel, detta är ett mycket intressant problem eftersom det är särskilt svårt att lösa, "säger Przemyslaw Musialski från Institutet för diskret matematik och geometri vid TU Wien. Generellt sett en bild kan inte exakt återges på detta sätt - trots allt, trådmetoden kan inte användas för att ställa in enskilda pixlar, men bara för att dra kontinuerliga linjer. Det är därför nödvändigt att hitta bästa möjliga approximation.

Detta är en utmaning:antalet olika sätt att spänna en tråd mellan ett större antal krokar är astronomiskt. Det är helt omöjligt att prova alla tänkbara varianter. "Denna uppgift tillhör de så kallade NP-hårda problemen, "säger Musialski." Detta är klassen av dataproblem som inte kan lösas exakt av datorer på en rimlig tid. "

För att skapa bilden, en cirkulär ram med 256 krokar används. "Våra beräkningar har visat att ökning av antalet krokar ytterligare förbättrar slutresultatet endast marginellt, "säger Przemyslaw Musialski. Tråden kan sträckas från höger eller vänster sida av varje krok till höger eller vänster sida av någon annan krok. På detta sätt kan även med bara cirka 30 trådlinjer, det finns fler möjliga varianter än det finns atomer i det observerbara universum - och för att återge en igenkännlig bild, ett mycket större antal krävs. Därför, det var en stor utmaning att hitta en algoritm för att beräkna en väg för tråden för att återge en given bild så exakt som möjligt.

Robottrådskonstnären

Dock, den matematiska lösningen på problemet var inte tillräckligt för forskargruppen. Målet var att producera äkta "strängkonst" på ett helautomatiserat sätt. En industrirobot med hög precision användes för att spänna en enda lång tråd över 256 krokar för att skapa cirkulära strängkonstbilder med en diameter på 63 cm. Till och med industriroboten kan inte klara denna uppgift på ett ögonblick:Beroende på bilden, produktionen tar 2-5 timmar och kräver mellan 2 och 6 kilometer tråd.

Forskargruppen är en del av Center for Geometry and Computational Design vid TU Wien och den fick stöd av Peter Wonkas forskargrupp vid King Abdullah University of Science and Technology i Saudiarabien. "Även om vår robot producerar vackra bilder, vårt arbete är naturligtvis inte ett konstprojekt, "säger Przemyslaw Musialski." I slutändan, vi vill visa hur särskilt svåra tekniska problem kan lösas. I strängkonstprojektet, Vi arbetar med metoder som kommer att spela en viktig roll i digital tillverkning i framtiden. "