隨著計(jì)算機(jī)的加入，激光切割機(jī)已迅速成為一種相對(duì)簡(jiǎn)單且功能強(qiáng)大的工具，通過(guò)軟件控制可以切割金屬、木材、紙張和塑料的機(jī)械。雖然這種奇特的材料混合體讓人感覺(jué)很有吸引力，但用戶仍然很難區(qū)分視覺(jué)上相似的材料，在這些材料中，錯(cuò)誤的材料會(huì)造成黏糊糊的混亂，發(fā)出可怕的氣味，或者更糟糕的是，會(huì)噴出有害的化學(xué)物質(zhì)。

麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）的科學(xué)家們提出了一種“SensiCut”，一種用于激光切割機(jī)的智能材料傳感平臺(tái)，解決了肉眼可能看不到的問(wèn)題。傳統(tǒng)的攝像頭方法很容易錯(cuò)誤識(shí)別材料，與之相比，SensiCut采用了更細(xì)微的融合。它使用深度學(xué)習(xí)和一種稱為“斑點(diǎn)傳感”的光學(xué)方法來(lái)識(shí)別材料，這是一種利用激光感應(yīng)表面微觀結(jié)構(gòu)的技術(shù)，只需一個(gè)圖像傳感附加組件即可實(shí)現(xiàn)。

SensiCut的一點(diǎn)幫助可能會(huì)起到很大的作用——它可能會(huì)保護(hù)用戶免受有害廢物的影響，提供特定于材料的知識(shí)，建議進(jìn)行細(xì)微的切割調(diào)整以獲得更好的效果，甚至可以雕刻各種物品，如由多種材料組成的服裝或手機(jī)殼。

麻省理工學(xué)院CSAIL博士研究生穆斯塔法·多加·多根說(shuō)：“通過(guò)使用無(wú)透鏡圖像傳感器增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)激光切割機(jī)，我們可以輕松識(shí)別車間中常見(jiàn)的視覺(jué)相似材料，并減少總體浪費(fèi)。”我們通過(guò)利用材料的微米級(jí)表面結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這是一種獨(dú)特的特性，即使在視覺(jué)上與另一種類型相似。如果沒(méi)有這些，您可能需要從大型數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)正確的材料名稱進(jìn)行有根據(jù)的猜測(cè)。”

除了使用相機(jī)，貼紙標(biāo)簽（如二維碼）也被用于單張紙上，以識(shí)別它們。這似乎很簡(jiǎn)單，但是，在激光切割過(guò)程中，如果代碼從主頁(yè)上被切斷，它就無(wú)法識(shí)別以供將來(lái)使用。此外，如果附加了錯(cuò)誤的標(biāo)簽，激光切割機(jī)將采用錯(cuò)誤的材料類型。

為了成功地區(qū)別材料種類，研究小組對(duì)SensiCut的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了訓(xùn)練，對(duì)30種不同材料類型的38000多張圖像進(jìn)行了訓(xùn)練，然后它可以區(qū)分丙烯酸、泡沫板和苯乙烯等物質(zhì)，甚至可以提供關(guān)于功率和速度設(shè)置的進(jìn)一步指導(dǎo)。

在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，研究小組決定建造一個(gè)面罩，這需要區(qū)分車間的透明材料。用戶首先在界面中選擇一個(gè)設(shè)計(jì)文件，然后使用“精確定位”功能使激光器移動(dòng)，以識(shí)別板材上某一點(diǎn)的材料類型。激光與表面的微小特征相互作用，光線從表面反射出來(lái)，到達(dá)圖像傳感器的像素并產(chǎn)生獨(dú)特的二維圖像。然后，該系統(tǒng)可以提醒或標(biāo)記用戶他們的板材是聚碳酸酯，這意味著如果被激光切割，可能會(huì)產(chǎn)生劇毒火焰。

散斑成像技術(shù)被用于激光切割機(jī)內(nèi)部，具有低成本的現(xiàn)成組件，如樹(shù)莓皮零微處理器板。為了使其緊湊，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并三維打印了一個(gè)輕型機(jī)械外殼。

除了激光切割機(jī)之外，該團(tuán)隊(duì)還設(shè)想了一個(gè)未來(lái)，SensiCut的傳感技術(shù)最終可以集成到其他制造工具中，如3D打印機(jī)。為了捕捉更多細(xì)微差別，他們還計(jì)劃通過(guò)添加厚度檢測(cè)（材料組成中的一個(gè)相關(guān)變量）來(lái)擴(kuò)展系統(tǒng)。

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