När semestern närmar sig, folk kanske funderar på snygga gör-det-själv träbearbetningsprojekt att ge bort i present. Men det finns ofta en koppling mellan att designa ett objekt och att komma på det bästa sättet att göra det.

Nu har forskare vid University of Washington skapat Carpentry Compiler, ett digitalt verktyg som låter användare designa träbearbetningsprojekt. När ett projekt är designat, verktyget skapar optimerade tillverkningsinstruktioner baserat på de material och den utrustning en användare har tillgänglig. Teamet presenterade denna forskning den 19 november på SIGGRAPH Asia i Brisbane, Australien.

"För att göra en bra design, du måste tänka på hur den ska göras, " sa seniorförfattaren Adriana Schulz, en biträdande professor vid Paul G. Allen School of Computer Science &Engineering. "Sedan har vi det här mycket svåra problemet med att optimera tillverkningsinstruktionerna samtidigt som vi optimerar designen. Men om man tänker på både design och tillverkning som program, du kan använda metoder från programmeringsspråk för att lösa problem inom snickeri, vilket är riktigt coolt."

För snickerikompilator, forskarna skapade ett system som heter Hardware Extensible Languages ​​for Manufacturing, eller HELM. HELM är sammansatt av två olika programmeringsspråk:ett högnivåspråk för att designa ett objekt, och sedan ett lågnivåspråk för tillverkningsinstruktionerna.

"Säg att jag vill göra en träbit som är kapad i en 45-graders vinkel, ", sa Schulz. "I designanvändargränssnittet, Jag skapar en ruta och sedan ritar jag en linje där jag vill att skärningen ska vara och säger till datorn "Ta bort den här delen." Det är språket på hög nivå. Sedan säger lågnivåspråket "Ta en två-av-fyra, ta din huggsåg, ställ in kapsågen för en 45-graders vinkel, rikta in virket mot din huggsåg och hugga.'"

När användaren designar ett objekt med hjälp av högnivåspråket, som liknar standard CAD-programvara, en kompilator verifierar att designen är möjlig baserat på vilka verktyg och material användaren har specificerat att de har. När användaren är färdig med designen, kompilatorn kommer med en uppsättning optimala tillverkningsinstruktioner baserade på olika kostnader.

"Om du vill göra en bokhylla, det kommer att ge dig flera planer för att göra det, " Sa Schulz. "Man kan använda mindre material. En annan kan vara mer exakt eftersom den använder ett mer exakt verktyg. Och en tredje är snabbare, men det använder mer material. Alla dessa planer gör samma bokhylla, men de är inte identiska vad gäller kostnad. Det här är exempel på avvägningar som en designer kan utforska."

Kompilatorn måste sålla igenom ett stort utrymme av möjliga kombinationer av instruktioner för att hitta de bästa. Men om den behandlar tillverkningsinstruktioner som ett program, sedan kan den använda programmeringsknep för att förenkla sin sökning och välja ut lovande kandidater.

"Ett program kan ha ett bra sätt att göra kanten på bordet, ett annat hittar ett bra sätt att göra benen, " sa medförfattaren Zachary Tatlock, en docent i Allenskolan. "Och vi kan hitta dem och kombinera dem igen för att göra den bästa övergripande planen."

För närvarande optimerar Carpentry Compiler tillverkningsplaner baserat på tillverkningstid och precision. I framtiden, teamet skulle vilja att det tar hänsyn till kornorientering och osäkerhet vid användning av specifika typer av verktyg. Därifrån, teamet hoppas kunna utöka denna idé till mer komplexa projekt – som ett projekt som kräver träbearbetning och 3D-utskrift.

"Framtiden för tillverkning handlar om att kunna skapa olika, anpassningsbara högpresterande delar, ", sade Schulz. "Tidigare revolutioner har mest handlat om produktivitet. Men nu handlar det om vad vi kan göra. Och vem kan göra det."