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作者：牛婉杨
还记得YouTube上那位制作“百发百中”篮板的博主Shane Wighton吗？最近，他又更新视频了，为了顺应即将到来的万圣节，他做了一个“3D南瓜雕刻机”，喏，就长成上图这个样子。
这图...明明是P的。没错，文摘菌调皮了一下~ 南瓜雕刻机确实不长这样，但这张图中的机器可是小哥的灵感来源。
可能有细心的读者发现了，这不是他在疫情期间做的“机器人理发师”吗！答对啦。
Shane在发布了剪发机器人的视频后，网友们简直操碎了心，“你不怕被划到脸吗？”
于是，Shane的灵感就来了，如果把头换成南瓜会有怎样的效果？大概是这样的
话不多说，开启我们的南瓜雕刻之旅吧~
软件写到差点怀疑人生，硬是用上了几个世纪前诞生的投影方法
要制作这个雕刻机，面临的问题可真不少，首先，在硬件方面，需要用到什么工具来做出这个机器？其次，在软件方面，要写一个怎样的程序才能将二维的平面图映射到南瓜上？
想到这里，Shane自己都吐槽到，从没见过谁专门做个机器人来雕刻南瓜，“可能因为这真的很蠢，但我就喜欢做这种蠢东西”。
既然决心要做，那就别灰心，一件一件来解决。
Shane决定在原来的剪发机器人上做一些改动，毕竟剪头发不费力，而雕刻南瓜的话，机器得结实才行。
原来的剪发机器人建立在一个五轴联动数控机床(Five-Axis CNC Machine)的基础上，并且有着一个特殊的末端可以用来剪发。Shane决定拆下一些旧机器人的附件，换成一个铣削主轴(Milling Spindle)。此外，他还做了一些调整以经得起数控铣削的严格要求。
经过了Shane的一番“折腾”，南瓜雕刻机终于有了雏形。
理论上，这个机器可以围绕着南瓜任意移动，但它还不会雕刻。也就是说，光有机器才只完成了一半，成功与否的关键就在于——软件。
Shane一开始是这样想的，随便找一张图片，把上面的图案映射到南瓜上，然后就让机器按照图案刻刻刻不就完事了。结果，图案被刻到了南瓜里...也就是说，需要把2D图像转换为3D。
那么问题就来了，如何把2D图像转换为3D？这个问题不止困扰着Shane，几个世纪前，就有地理学家想把三维的地球画在平面上。
于是，Shane查到了一个伟大投影方式——墨卡托投影，简单来说就是将地球展开成一个圆柱，再将圆柱展开成平面。
对于这个项目来说，借助墨卡托投影来实现平面图像的3D化再适合不过了，因为从纸张转换到球体时，南瓜上垂直维度的线就相当于地球上的经线，而水平线则相当于纬线。
在查阅了一番资料后，Shane开始设计代码了。他绞尽脑汁写了几个小时，结果，整出来的这是啥？？？
Shane险些怀疑人生，“我不明白为什么这个行不通。我已经敲了几个小时有关墨卡托投影的代码了。”
经过一番调整，终于，像那么回事了。（这是他妻子的头像~）
但是，问题又来了，不是所有南瓜都这么圆啊，万一没碰到南瓜就开始刻了怎么办？
既然这么难写的软件都搞定了，这个嘛，问题不大。Shane想到一个办法，用一个特殊的工具来帮助机器定位，就像这样，一个蓝色的触发器：
当这个触发器的开关闭合，就说明找对了位置，可以开始雕刻了。
对于这个南瓜雕刻机，Shane只寄希望于两件事：能够切割出形状，能够Lithophane(一种隐雕技术，只有在对着光源时能够清楚的看出图像)。
那么，接下来就按照这两种切割方法，展示！
成品大合集
切割出形状相对来说比较简单，Shane准备把他女儿的画刻在南瓜上，来做一个南瓜灯。
一切工作都已就绪，只需把图案转换成三维，just do it ！
可以说是相当成功，“这个南瓜笑起来很像我只有三颗牙的女儿。”
再来看看刚刚说的隐雕Lithophane，来看看Shane这是刻了一个什么大作。
看的出来吗，就像是一个迷你的南瓜图案。Shane表示自己非常喜欢这个作品，虽然看起来不是很明显，因为切得不够深。
但是，用灯照一下就好看多了~ 可以清晰的看到迷你南瓜的纹路，“that‘s really cool~”
还记得一开始Shane用妻子的头像来测试代码吗？成果来了！不得不说，刻出来有那么一点点惊悚。
这个在灯光下也很好看~
最后来个成品大合集：
祝大家万圣节快乐~
最后，附上这则YouTube视频，播放量已经达到326w+了！
https://www.youtube.com/watch?v=X9zXcnSXNF0
BTW，如果你还想看更多关于Shane的自制黑科技，欢迎关注文摘菌~
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来源：oschina
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