Simultaneous trajectory planning, control, and inspection by image region segmentation and its application to 3D printer

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01281
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Yamakawa Yuji 東京大学, 大学院情報学環・学際情報学府, 准教授 (90624940)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山崎 敬則 東京電機大学, 理工学部, 教授 (80342476) ; 田崎 良佑 青山学院大学, 理工学部, 准教授 (70644467)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 高速画像処理 / 高速視覚制御 / 画像領域分割処理

Outline of Final Research Achievements

This research aims to realize a new 3D printer system by proposing methods of high-speed image processing and high-speed visual feedback control and developing a new actuation system. To achieve this, we propose a method of simultaneous trajectory planning, nozzle position control, and inspection. In particular, regarding visual sensing control method, we divide the image into regions of interest, and we performed different image processing for each region. As a result, we achieved simultaneous trajectory planning, control, and inspection every 1 milliseconds. We also conducted 3D printing experiments using the proposed technology and the developed system to confirm the effectiveness of the proposed methodology.

Free Research Field

ロボティクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在の3Dプリンタの多くは，基本的に与えられた形状モデルに対して，軌道生成等の調整を行い，フィードフォワード制御によって実現されている．そのため，造形中における経路変更，環境の変化への対応や造形中の検査などが困難な状況にある．それに対して，本研究による成果は，フィードバック型であり，造形中において経路変更や外乱に対する対応，さらには検査を同時に実現した技術である．特に，高速性と高精度性を両立したシステムを開発したことにより，実時間で，造形速度を低下させることなく実現した点も実用性の高い技術である．このように，上述した課題解決に限らず，3D造形技術の性能向上に資する技術である．