Facebook 3D打印“隐形”的增强现实 (AR) 标签

Facebook Reality Labs 和麻省理工学院 (MIT) 的研究人员开发了一种3D打印对象的方法,该对象具有“隐形”增强现实 (AR) 标记。

通过设计带有内置间隙的部件,图案化成二维码,然后用红外 (IR) 发射灯丝3D打印它们,该团队发现他们能够创建能够与 AR 设备接口的对象。工程师们表示,这样做可以跟踪这些物品的运动,甚至可以将它们用作控制器,从而有可能让制造商在家中3D打印自己的游戏输入。


一名研究人员正在使用 3D 打印的方向盘控制器玩游戏

使AR标签集成可访问

现在,AR 技术被用于促进从元宇宙到手术训练模拟器的一切,AR 技术开始真正进入主流。鉴于3D打印也是一项先进技术,通常被认为是对传统制造方法的颠覆,因此研究人员开始尝试将两者结合起来以探索其潜力也就不足为奇了。

然而,虽然已经开发了许多方法来实现这一目标,但麻省理工学院-Facebook 团队表示,限制继续阻碍它们更广泛地采用。例如,关于 2017 年推出的 AirCode 和 InfraStructs 流程,研究人员将它们标记为合格的成功,因为它们可以运行,但代价是复杂、难以访问的硬件设置。

为了解决这些问题,工程师们建议使用红外灯丝的气隙对物体进行3D打印,这些气隙可以使用低成本相机进行扫描。虽然他们承认这是在 2019 年作为 LayerCode 项目的一部分进行试验的,但这种方法在生产前将树脂浸泡在 IR 染料中并通过昂贵的改良打印机沉积,因此该团队围绕现成的材料进行了研究。

“在我们的方法中物体的主要几何形状是使用 IR 灯丝3D打印的,而标签本身是通过留下气隙来创建的,”该团队在他们的论文中解释道。“因为主要几何结构在红外区域是半透明的,近红外相机可以看穿它并捕捉到气隙,即以不同强度显示的标记。”


研究人员的“InfraredTags”嵌入界面

使用3D打印控制器进行游戏

为了将他们对可访问的AR集成打印的愿景变为现实,研究人员最初将标签嵌入到一个使用红外发射 PLA 的日常FDM系统的物体中。虽然这产生了可读的代码,但该团队后来发现,通过将他们的材料与常规PLA混合,他们能够改善间隙和填充区域之间的对比度,从而产生更清晰的标记。

在优化了他们的3D打印方法后,工程师们随后将注意力转向了任何生成的 QR 码与数字设备的接口。尽管坚持认为他们的标签可以通过许多智能手机的红外摄像头读取,但该团队承认这可能是一项高级功能,因此为了确保他们的方法可以访问,他们还开发了一个定制的成像模块和应用程序。

研究人员的适配器由一个红外摄像机和可见光截止滤光片,以及两个在黑暗时照亮物体的红外 LED 组成,安装在 TPU 3D 打印外壳上,据说可以与任何现代手机配合使用。更重要的是,这个附加组件的持续使用时间向用户展示了他们可以看到的东西,而不是向他们提供 IR 提要,当在 AR 应用程序中使用时,允许在顶部覆盖更多信息。

作为对其著名的“InfraredTag”方法的现场测试,该团队将其部署到3D打印带有嵌入式基准标记的轮子,从而可以跟踪其运动并将其用作游戏转向输入。未来,该团队建议,这样的对象可能非常适合与配备 IR 的 AR 耳机(如 Microsoft 的 HoloLens 2)一起使用,同时也非常适合数据共享。

“在对象本身中空间嵌入元数据或文档信息可以提供更丰富的上下文并允许信息共享,”该团队总结道。“例如,我们可以将对象的制造/来源链接(例如缩短的 Thingiverse URL)嵌入为 InfraredTag 供用户查找,以防他们想从其创建者那里获取更多信息或自己进行 3D 打印。”


该团队的代码读取适配器,用于未配备红外功能的智能手机

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