Manos

Apuesto a que la sierra de mano realmente cambió algunas cosas. Un día estás cortando un tronco con un hacha. Es un trabajo horrible y sudoroso, y los resultados nunca son los esperados. Al día siguiente, el nuevo e inteligente aprendiz de la herrería hace una demostración de la versión beta de su nuevo invento Saw y busca evaluadores, inversores y una novia. A partir de ese día el trabajo nunca vuelve a ser el mismo. No es un cambio incremental, es un cambio. Puro y simple.

Este es uno de esos momentos. El mundo de las herramientas está experimentando un nuevo cambio y creo que esta es la primera de muchas herramientas que cambiarán la forma en que construimos.

Como la mayoría de las cosas que suponen un gran cambio, los componentes para construirlas existen desde hace un tiempo. De hecho, la mayoría de las veces, el objeto en cuestión ha existido de una forma u otra durante años. Como una grieta en una presa, eventualmente a alguien se le ocurre la variación de la idea que es perfecta. En realidad, eso hace lo que todo lo demás ha prometido hacer. No es nuevo, pero es la diferencia entre el crudo y la gasolina.

Dejando a un lado mi áspera poética, Shaper Origin es el futuro de la fabricación de cosas. Es tentador resumirlo y decir que es una máquina CNC o un enrutador. Es simplemente más que eso. Nos hace más. De repente, los cortes complejos en cualquier superficie plana son fáciles. Realmente fácil. No tendrás que pasar horas interminables con la sierra de cinta y la lijadora. No es necesario que un enrutador de pórtico de 25.000 dólares ocupe medio garaje. No se necesitan herramientas de diseño. No hay necesidad de preocuparse por la alineación. Ni siquiera existe una necesidad real de pasar de la herramienta a la computadora. Puede ser tanto la herramienta de diseño como la herramienta de producción. Es como un lápiz mágico que convoca todo lo que dibuja. Pero incluso yo tuve que verlo para creerlo.

Shaper Origin es un enrutador CNC de realidad aumentada. La parte aumentada es un conjunto de sensores y una computadora a bordo. Le das algunos puntos de referencia en una superficie y los usa para rastrear su posición en la superficie. Luego aumenta su vista de esa superficie con una representación de los trazados que le gustaría crear, editar o cortar.

A diferencia de la mayoría de los dispositivos AR, no solo aumenta los datos disponibles, sino que también cambia las cosas físicas del mundo que lo rodea. Esto incluye su capacidad para utilizar la herramienta. Cuando usa el enrutador para rastrear las rutas que proyecta en su pantalla, corrige automáticamente cualquier error que cometa moviendo el bit opuesto a ellos. Anteriormente, su mejor trabajo a mano alzada podría haber sido permanecer a media pulgada del camino. Ahora eres mágicamente capaz de alcanzar una centésima de pulgada.

Sin duda, son muchos los ingredientes de la salsa secreta que conforma el Origen. Uno de ellos es la cinta fiduciaria que utiliza el sistema. La cinta parece (y es) un patrón de fichas de dominó perpetuamente aleatorio. Sólo hay unos pocos cientos de fichas de dominó posibles, pero el software de visión por computadora de la herramienta interpreta tanto las fichas como su relación con las fichas vecinas. Cuando considera que la cinta se repite infinitamente y es aleatoria, la posibilidad de que tenga los mismos segmentos de cinta en la misma pieza de trabajo en la misma orientación se vuelve prácticamente nula.

Una característica realmente interesante de la cinta, que Origin utiliza a su favor, es como marcador de identificación. Dado que es muy poco probable que la cinta tenga la misma configuración dos veces, Origin puede utilizar la configuración de la cinta colocada como identificador único del material. Digamos que tienes un trozo de abedul báltico en la esquina de tu tienda. Hace unos meses le cortaste unos engranajes de madera. Bueno, cuando necesites cortar una nueva pieza, Origin reconocerá instantáneamente la disposición de la cinta. Sabrá dónde había cortado previamente el engranaje. Entonces, es posible tener una biblioteca completa de materiales en su taller con muy poca configuración necesaria para comenzar un corte.

En cuanto a la colocación de la cinta, Origin no es exigente. Se utiliza solo la distancia relativa a la cinta, por lo que la cinta se puede colocar en cualquier orientación. No es necesario hacer ningún esfuerzo para mantener la cinta en una alineación particular. Origin puede descubrir dónde está siempre que pueda ver al menos seis fichas de dominó en su campo de visión para lograr la máxima precisión.

Por último. Si corta la cinta fiduciaria o necesita más cinta. Es absolutamente trivial agregar más. Simplemente colóquelo en la superficie y vuelva a escanear. No perderá su progreso en la pieza de trabajo.

En el centro de Origin se encuentra este mecanismo. Dos levas excéntricas están dentro de dos brazos creando un varillaje de cinco barras muy compacto. Es lo más no lineal que existe, pero afortunadamente es determinista. Como de todos modos todo está controlado por computadora, esto no importa en absoluto. Cualquier microcontrolador podría realizar sin esfuerzo la transformación requerida. Lo que sí significa es que no hay guías de movimiento lineal voluminosas, lo que permite un dispositivo compacto.

Además, las levas excéntricas proporcionan muchas ventajas mecánicas para un movimiento rápido, compacto y restringido. Esto es especialmente importante cuando se trata de compensar los movimientos desenfrenados y descoordinados de un escritor de La-Tecnologia. Tanto Mike Szczys como yo pudimos coger la herramienta y cortarla sin problemas y con una formación mínima.

Ciertamente tiene un truco. Los empleados de Shaper pudieron mantener tolerancias mucho más estrictas gracias a la práctica. Origin en realidad tiene bastante retroalimentación. En lugar de configurar la velocidad de corte en GCODE, el usuario la configura moviendo el dispositivo. Esto es especialmente útil al cortar un material frágil o al acercarse al extremo de una tabla. En lugar de simplemente aceptar que habrá una explosión, puedes simplemente reducir la velocidad del corte y ser más suave. Ofrece mucho control. No es una herramienta que hace el trabajo por ti, Origin es una herramienta que te hace mejor en el trabajo.

Origin obtiene la mayor parte de su poder de seguimiento de una cámara cuidadosamente montada en el lado frontal del dispositivo. Dado que los algoritmos conocen la ubicación exacta de la cámara en relación con la herramienta de corte, puede retroceder desde la cinta fiduciaria para determinar su posición. Por supuesto que no todo es tan fácil. Lograr la precisión que ofrece Origin requirió años de trabajo, y pasará un tiempo antes de que cualquiera de los competidores que, sin duda, surgirán próximamente pueda igualarlos.

En la foto de arriba podemos ver muy bien la pantalla de Origin. El triángulo en el medio es un botón de menú. Al cortar, la ubicación de la broca se muestra con un círculo centrado en la pantalla. Si miras la parte inferior de la pantalla, puedes ver algunas partes delineadas. Estos todavía tienen que ser cortados. Para colocar una pieza, simplemente mueva y gire Origin hasta que la pieza esté orientada correctamente debajo de ella en el tablero; Origin funciona como un mouse.

El trapezoide en el medio es la vista real en vivo de la cámara. Todas las fichas de dominó resaltadas son las que utiliza Origin para mantener su posición. Todo lo que rodea al trapezoide es ciego para el dispositivo, está mostrando una imagen que escaneó anteriormente. De esta manera, el usuario obtiene una visión general de muy alto nivel de la pieza de trabajo. Muy genial.

Origin puede almacenar una amplia gama de rutas en su memoria interna. También puede tomar rutas vectoriales desde la nube, generarlas directamente desde la interfaz de pantalla táctil de la herramienta y, afortunadamente, puede leer diseños desde unidades USB. (Mirándote Glowforge).

Una de las características más interesantes, mencionada anteriormente, es que Origin puede usarse para dibujar los caminos necesarios. ¿Quieres cortar un agujero de 30 mm? Marca una X con un lápiz donde quieras que esté el centro del agujero. Mueve Origin hasta que puedas ver la X en la pantalla. Coloque el centro del círculo en la X y luego arrastre Origen para cambiar el tamaño. Opcionalmente, simplemente escriba la dimensión del círculo usando el teclado en pantalla. Es posible más que esquemas. Puedes hacer fácilmente cosas como diseñar un bolsillo para una bisagra oculta sin tener que abrir un software CAD o vectorial.

La mejor parte del Origin es su capacidad de respuesta. Se ha trabajado mucho para situarlo por debajo del umbral de la percepción humana. Robert B. Miller escribió por primera vez en 1968 que cualquier elemento de la interfaz de usuario debe responder en una décima de segundo o el usuario notará el retraso. Teniendo en cuenta la cantidad de procesamiento pesado que implica este tipo de máquina, es casi milagroso que logren mantenerse por debajo de este umbral.

Solo pudimos vislumbrar las miles y miles de horas de desarrollo que sin duda se han dedicado a Origin. Afortunadamente, nos dieron un gran conjunto de aspectos destacados.

El origen de Shaper and Origin comenzó con un marco. No es un bastidor de máquina ni nada técnicamente difícil; Alec Rivers, uno de los fundadores de la empresa, decidió que le gustaría mucho encuadrar adecuadamente una fotografía. Por lo que sabemos, unas horas después de iniciado el proyecto… tal vez incluso unas cuantas lágrimas de frustración después, el fundador se dio cuenta de que trabajar la madera no era lo suyo en absoluto.

Sin embargo, ninguna deficiencia puede sobrevivir por mucho tiempo sin ser molestada por el progreso. La ingeniería siempre está esperando en las sombras, lista para resolver un problema. "Seguramente se puede construir un robot para hacer esto", pensó Alec. “Sería sencillo, simplemente actuar en sentido contrario a todos los errores que estoy cometiendo”, siguió la progresión lógica; pensamientos sin obstáculos.

Nos han dicho que han pasado cinco años y el marco del cuadro aún no se ha construido, pero en cambio tenemos el Shaper Origin tal como lo vemos hoy.

Comenzó con una cámara de visión artificial y una plataforma xy portátil. Esta plataforma utilizó tornillos de avance regulares y cojinetes lineales para realizar las traslaciones. Se suponía que el usuario se encargaría de la profundidad Z. La siguiente iteración fue la primera en presentar el mecanismo que se utiliza hoy en día. La profundidad Z todavía la gestionaba el usuario. Tendrían que sumergir manualmente el enrutador.

Es en el siguiente punto donde La-Tecnologia interactúa por primera vez con Origin en Makerfaire. El dispositivo empieza a evolucionar. Atrás quedaron los mangos toscos y el mejor diseño industrial comienza a tener su influencia. Aún así, está muy lejos de la máquina que vemos hoy. Puedes ver hasta qué punto llega en el siguiente vídeo (Shaper cambió su nombre de Taktia a Shaper en 2015):

Otras pruebas y desarrollo de usuarios agregaron el control del eje Z. Este es un avance importante. No solo es posible embolsar, sino que Origin ahora puede retraerse cuando detecta un error o el corte ha finalizado. Finalmente, Origin comienza a parecerse a la máquina que vemos hoy. No estamos seguros de si la versión comercial será similar, pero imaginamos que será similar.

Fue todo un desafío encontrar un fabricante que pudiera producir la cinta fiduciaria. El patrón no solo debe ser infinitamente aleatorio, sino que también debe imprimirse con extrema precisión o Origin tendrá errores en su posicionamiento. Ilan Moyer, el otro cofundador de Shaper, confió que su temor original era tener que hacerlo ellos mismos. Para ello construyó un montaje bastante interesante. Un cabezal de inyección de tinta industrial imprimiría un patrón continuo en un carrete de cinta cuidadosamente enrollado. Un script en Python lo controlaba todo. Afortunadamente, finalmente lograron enseñar el proceso de producción a un fabricante de cintas profesional, quien ahora suministra a Shaper la cinta mágica.

Naturalmente, un dispositivo tan complicado necesita pruebas exhaustivas. El equipo de Shaper ha ideado muchas soluciones internas interesantes para probar su máquina.

Por ejemplo, es necesario optimizar la cinta para su uso en talleres. Debe adherirse a una variedad de superficies. Tiene que ser barato. Debe desprenderse de la superficie sin dejar residuos. También tiene que ser duradero. Después de todo, una máquina herramienta será raspada sobre su superficie varias veces durante su uso.

Shaper había encargado su primera tirada de cintas fabricadas profesionalmente. También habían pedido toda la gama de revestimientos abrasivos que se ofrecían. Llegó el momento de finalizar las especificaciones de la cinta, pero se dieron cuenta de que las pruebas realizadas hasta ese momento eran demasiado poco científicas para haber producido un ganador claro. Entonces hicieron lo único que tenía sentido. Construyeron una máquina de pruebas con lo que tenían a mano.

La máquina es sencilla. Un Arduino impulsa una cabeza flotante con un poco de papel de lija pegado hacia adelante y hacia atrás. Cuenta los ciclos. La cinta con el menor daño sería la clara ganadora.

Otro problema fue el del husillo. Si bien el enrutador Dewalt que todos parecen usar está bien y es elegante; Existen cientos de ejes de enrutador y Shaper quería encontrar uno que proporcionara la mejor potencia, control, calidad y costo para integrarlo en Origin. La única forma de saberlo con certeza es probar las opciones, todas ellas. Pero hay un problema. ¿Cómo se prueba un husillo de todos modos? ¿Tiene un recorrido interno de madera durante todo el día y lleva un registro subjetivo del rendimiento del huso?

Nos quedamos un poco impresionados con el dispositivo de prueba, pero estos tipos son muy inteligentes. Se les ocurrió una manera de colocar una carga arbitraria en el eje. Lo hacen colocando un imán muy fuerte en el extremo de un eje unido al eje. El imán se sitúa sobre una placa de aluminio. Al acercar y alejar el imán de la placa, pueden ajustar dinámicamente la carga induciendo corrientes parásitas en el metal. Naturalmente, esto calienta bastante la placa cuando consume 500 vatios de potencia, pero les dio una forma de probar cualquiera de los husillos que hay en el mercado. Un poco de refrigeración líquida disponible en el mercado destinada a CPU y la máquina puede funcionar indefinidamente.

Jeremy Blum creó un panel de control con pantalla táctil simple que registra las métricas del husillo en tiempo real y les permite empujar los husillos hasta que se rompan. Nos encantaría ver sus datos para todos los enrutadores del mercado.

Lo explican con cierto detalle en su blog detrás de escena, pero otra razón de su éxito es su excelente sistema para rastrear errores y probar resultados. El dispositivo de arriba se llama "La Canasta"; les gusta bromear diciendo que todos sus "huevos" (sus prototipos beta hechos a mano) están en una sola canasta. La canasta emplea un software especialmente diseñado para registrar la entrada y salida de unidades y registrar informes de errores detallados para cada unidad. El estante, por supuesto, también está fabricado íntegramente con Origin. Creemos que su capacidad para cortar orificios del tamaño adecuado para tapones vale la pena por sí sola.

Basket puede rastrear quién está usando la herramienta, quién la rompió, su estado actual y mucho más. Incluso lo utilizan para realizar un seguimiento de los probadores beta. Todos los datos se envían sin problemas a su sistema de registro beta interno. Un problema al que se enfrenta cualquier ingeniero al realizar pruebas en un hardware de nuevo diseño es si los problemas que ve son un fallo de diseño o simplemente un fallo de montaje. Tener registros bien organizados es la mejor manera de tomar esas determinaciones.

Afortunadamente, Shaper recientemente comenzó a publicar más videos del dispositivo en acción. La respuesta simple es: cualquier cosa que puedas imaginar construir con un Shopbot o Shapeoko es un juego limpio. Pero también puede hacer mucho más, ya que no hay límite para construir envolventes y puede cortar materiales que no sean láminas, como escritorios existentes y paneles ya instalados, etc. Actualmente, Shaper recomienda que Origin se utilice para materiales similares a la madera y metales blandos. , plásticos y compuestos. Sin embargo, han estado haciendo muchas pruebas con baldosas y granito. Dado que todo lo que requiere es la cinta fiduciaria, puede fabricar cualquier cosa, desde el tamaño de una caja de cerillas hasta algo tan grande como una mesa de conferencias de diez metros. La mayoría de los bancos de pruebas que se muestran en este artículo se realizaron con este dispositivo. A continuación se muestra una lista de reproducción que muestra muchos más vídeos de ejemplo.

Después de una larga espera, Shaper abrió pedidos anticipados para el dispositivo. Esperan tener las primeras unidades de producción en manos de la gente el próximo año. Tenga en cuenta que esto no es un Kickstarter en el que dicen "bastante seguros de que funcionará, conocemos a un chico", han estado en esto durante cinco años. Así que apostamos por una buena posibilidad de que les vaya bien. Hay algunos descuentos por reserva anticipada que aumentan hasta el costo minorista final estimado de $2,099 dólares estadounidenses.

Habiendo usado Shaper's Origin, no hay ninguna herramienta que quiera agregar más a mi tienda personal. He fantaseado con tener un Shopbot durante años, pero incluso si pudiera permitírmelo, las posibilidades de tener un lugar lo suficientemente grande para ello son aún menores. Esto simplemente abre muchas vías posibles para crear. Para la mayoría de las cosas para las que he usado una cortadora láser o CNC, esto servirá. Para la mayoría de las cosas para las que quería un taller de carpintería completo, esto servirá. Es del tamaño de una panera, fácil de usar y habilitante.