EPFL联合奢侈品手表制造商江诗丹顿开发VR激光雕刻系统

根据miragenews报道，EPFL工程师与奢侈品手表制造商江诗丹顿（Vacheron Constantin）合作开发了一种创新系统，该系统使用VR来操作激光，雕刻手表使用的蓝宝石晶体。

像钟表雕刻这样的古老工艺是否仍可以现代化？这是一个挑战，尤其是对于江诗丹顿（始建于1755年）这样的传统钟表制造商来说。EPFL旗下Galatea实验室的工程师尝试着用21世界的科技来改造古老工艺，从而使工匠能够使用激光而不是雕刻机、剪刀或切割器来雕刻钟表晶体。激光可以在晶体的核心内画出细线，但是这一过程必须使用VR头显来引导激光。

位于瑞士西部城市纳沙泰尔Microcity的Galatea实验室与江诗丹顿（Vacheron Constantin）已经合作了两年时间，以开发一种高科技的方法来改造这种古老的工艺。“我们希望利用新技术来拓宽手工艺人可以探索的领域，但又不会让他们放弃自身的传统知识或机芯的精湛技艺”， Galatea实验室负责人Yves Bellouard教授说。江诗丹顿（Vacheron Constantin）工程和创新项目经理Paul Bertusi补充道：“我们希望将创新纳入这种高度传统的工作方法中，手工雕刻技术在我们公司已经应用了265年以上。”

该项目于2016年开始，此时Bellouard刚刚加入EPFL并成立了Galatea Lab，目的是研究激光与材料的相互作用以及微工程的潜在应用。他的团队使用高强度、超短激光脉冲进行工作，能够改变材料的性能。这些脉冲的发现开辟了全新的研究途径。“在那之前，我们无法对材料内部进行加工”， Bellouard说，“我与江诗丹顿的母公司Richemont进行了交流，探讨了如何将这项技术与工艺技术相结合，将其应用于手表雕刻似乎是一个完美的选择。”

在江诗丹顿任职超过十二年的雕刻师Emmanuelle Maridat认为这是一个好想法，她很高兴有机会通过这种新的方式来改变自己的职业。激光雕刻是一项复杂的工作，仅使用一小束光束和数字笔在晶体内部蚀刻线条并不容易，因为线条太细无法用肉眼看到，而如何在虚拟空间中控制手部的精细移动也是一个难题。研究团队尝试了几种用于这一系统的观察设备：首先是双目显微镜，然后是计算机屏幕，最终选择了VR头显。但是VR头显目前仍然需要进一步调整。

Maridat发现的最大困难是她移动数字笔时没有感受到任何物理阻力。“在我的工作中，不仅要能看到和感知雕刻的形状，还会感受到与材料的相互作用——当你的刀具触碰金属或者晶体时，移动和蚀刻的过程中会产生阻力。但换成激光后，这些阻力消失了，也让我失去了方向。”

因此，参与该项目的雕刻师不得不重新认识新技术下的雕刻工作，他们必须习惯使用高科技工具，并在此过程中帮助改进系统，另一方面，工程师则必须从工匠的角度出发，找到恢复物理联系和阻力感受的方法。“使用激光后，工匠们失去了与雕刻材料的物理接触，这对他们来说是个问题，因为他们只能看到自己的所作所为，而没有触觉反馈。我们必须以虚拟的方式重新创建该反馈”，Bellouard说。

为此，Galatea实验室的工程师联系了Force Dimension，这是EPFL旗下的子公司，主要开发手术机器人技术，但也参与了精密手表制造。Force Dimension的专家设计了一种可以重现物理阻力的设备。他们创造了一种附在机械手臂上的数字笔，该笔使用触觉技术在虚拟雕刻材料时为用户带来触摸感。Force Dimension的共同创始人FrançoisConti这样描述它：“程序员将所需的运动强度和位置数据输入到机器中，然后在机械臂上进行复制。这就赋予了工匠正确的阻力，让他们感觉好像真的在触摸物体一样。”

该项目还远远没有结束，最终也可能转向VR以外的其他形式。

“江诗丹顿的创新目标是寻求能够继续制造卓越手表的新技术。能够以3D形式构造手表手表，在一块晶体中的任何地方雕刻真正的3D雕塑，将带来非常有趣的可能性” Bertusi表示，同时Bertusi还透露，有关项目的进一步研究工作已经在讨论中。