Modelowanie numeryczne surowców rolniczych z wykorzystaniem inżynierii odwrotnej na przykładzie owoców ogórka siewnego ®

Anders, Andrzej; Kaliniewicz, Zdzisław; Markowski, Piotr; Choszcz, Dariusz; Ślesicka, Elwira

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Modelowanie numeryczne surowców rolniczych z wykorzystaniem inżynierii odwrotnej na przykładzie owoców ogórka siewnego ®

Autorzy

Anders Andrzej , Kaliniewicz Zdzisław , Markowski Piotr , Choszcz Dariusz , Ślesicka Elwira

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Numerical modeling of agricultural products with the use of reverse engineering – the example of cucumber fruits®

Języki publikacji

Abstrakty

Celem pracy przedstawionej w artykule było zbudowanie za pomocą skanera 3D modeli numerycznych owoców ogórka siewnego odmiany Śremski oraz wykorzystanie tych modeli do analizy wybranych cech geometrycznych. Do budowy modeli oraz wykonania pomiarów zastosowano programy komputerowe ScanStudio HD PRO firmy NextEngine, MeshLab oraz Solid Edge v. 20. Dokładność pomiarów wynosiła d = 0.01 mm. Zmierzono pole powierzchni, objętość, pole powierzchni wybranych przekrojów, podstawowe wymiary owoców oraz współczynniki kształtu. Badanie wyników pomiarów przeprowadzono za pomocą testu t, przyjmując poziom istotności a = 0.05. Różnica między polem powierzchni określonym za pomocą skanera 3D a polem powierzchni obliczonym na podstawie formuły zaproponowanej przez McCabe i in. w 1986 jest istotna, natomiast różnica między objętością owocu ogórka określoną z modelu 3D a objętością ogórka określoną na podstawie formuły przedstawionej przez Gaston’a i in. w 2002 jest nieistotna. Model numeryczny opisujący szczegółowo geometrię owoców wraz z określoną masą i gęstością pozwala na efektywne wykorzystanie go w pracach badawczych i projektowych.

Numerical models of cucumbers cv. Śremski were developed with the use of a 3D scanner, and the results were used to analyze selected geometric parameters of cucumber fruits. NextEngine ScanStudio HD PRO, MeshLab and Solid Edge v. 20 programs were used to develop the models and perform measurements. Geometric parameters were measured within an accuracy of d = 0.01 mm. The surface area, volume, selected cross-sectional areas, basic dimensions and aspect ratios of cucumbers were determined. The results were analyzed by a t-test at a significance level of a = 0.05. The difference between the surface area determined in the 3D scanner and the surface area calculated based on the formula proposed by McCabe et al. (1986) was statistically significant, whereas the difference between cucumber volume determined from the 3D model and the volume calculated based on the formula proposed by Gaston et al. (2002) was not statistically significant. Numerical models that describe the geometric properties, mass and density of fruit can be effectively used in research and design.

Słowa kluczowe

inżynieria odwrotna skaner 3D modelowanie owoc ogórek siewny

reverse engineering 3D scanner fruit cucumber

Wydawca

Wyższa Szkoła Menadżerska

Czasopismo

Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego

Rocznik

2019

Tom

nr 1

Strony

59--64

Opis fizyczny

Bibliogr. 33 poz., fig., rys., tab.

Twórcy

autor

Anders Andrzej

andrzej.anders@uwm.edu.pl

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Kaliniewicz Zdzisław

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Markowski Piotr

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Choszcz Dariusz

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Ślesicka Elwira

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Bibliografia

[1] ANDERS A., P. MARKOWSKI, Z. KALINIEWICZ. 2015. „Numerical modelling of agricultural products on the example of bean and yellow lupine seeds”. International Agrophysics 29 (4): 397–403.
[2] BALCERZAK K., J. WERES, K. GÓRNA, P. IDZIASZEK. 2015. „Modeling of agri-food products on the basis of solid geometry with examples in autodesk 3ds Max and finite element mesh generation”. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering 60 (2): 5–8.
[3] BORSA J., R. CHU, J. SUN, N. LINTON, C. HUNTER. 2002. „Use of CT scans and treatment planning software for validation of the dose component of food irradiation protocols”. Radiation Physics and Chemistry 63: 271–275.
[4] CAHSIR S., T. MARAKOGLU, H. OGUT, O. OZTURK. 2005. „Physical properties of rapeseed (Brassica napus oleifera L.)”. J. Food Eng. 69: 61–66.
[5] CROCOMBE J.P., S. J. LOVATT, R. D. CLARKE. 1999. Evaluation of chilling time shape factors through the use of three-dimensional surface modeling. In: Proceedings of 20th International Congress of Refrigeration, IIR/IIF, Sydney (Paper 353).
[6] COSKUNER Y., E. KARABABA. 2007. „Some physical properties of flaxseed (Linum usitatissimum L.)”. J. Food Eng. 78: 1067–1073.
[7] DATTA A.K., A. HALDER. 2008. „Status of food proces modeling and where do we go from here (synthesis of the outcome from brainstorming)”. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 7: 117–120.
[8] DESHPANDE S.D., S. BAL, T. P. OJHA. 1993. „Physical properties of soybean”. J. Agric. Eng. Res. 56: 89– 98.
[9] DU C. J., D. W. SUN. 2006. „Estimating the Surface area and volume of ellipsoidal ham using computer vision”. Journal of Food Engineering 73: 260–268.
[10] ERDOGDU F., M.O. BALABAN, K.V. CHAU. 1998. „Modeling of heat conduction in elliptical cross-section: II. Adaptation to thermal processing of shrimp”. Journal of Food Engineering 38: 241–258.
[11] Frączek J., M. Wróbel . 2006. „Methodic aspects of seed shape assessment”. Inżynieria Rolnicza 12 (87): 155–163 (in Polish).
[12] GASTÓN ANALÍA L., M. R. ABALONE, A. S. GINER. 2002. „Wheat drying kinetics. Diffusivities for sphere and ellipsoid by finite elements”. Journal of Food Engineering, 52(4): 313–322.
[13] GONI S. M., E. PURLIS, V. O. SALVADORI. 2007. „Three-dimensional reconstruction of irregular foodstuffs”. Journal of Food Engineering 82: 536–547.
[14] GONI S.M., E. PURLIS, V. O. SALVADORI. 2008. „Geometry modeling of food materials from magnetic resonance imaging”. Journal of Food Engineering 88: 561–567.
[15] GUPTA R.K., S. K. DAS. 1997. „Physical properties of Sunflower seeds”. J. Agric. Eng. Res. 66: 1–8.
[16] JADWISIEŃCZAK K., Z. KALINIEWICZ. 2011. „Analysis of the mustard seeds cleaning process. Part 1. Physical properties of seeds”. Inżynieria Rolnicza 9 (134): 57–64 (in Polish).
[17] JANCSOK P.T., L. CLIJMANS, B. M. NICOLAI, J. DE BAERDEMAEKER. 2001. „Investigation of the effect of shape on the acoustic response of ‘conference’ pears by finite element modeling”. Postharvest Biology and Technology 23: 1–12.
[18] KIM J., R. G. MOREIRA, Y. HUANG, M. E. CASTELL- PEREZ. 2007. „3-D dose distributions for optimum radiation treatment planning of complex foods”. Journal of Food Engineering 79: 312–321.
[19] LUZURIAGA D.A., M. O. BALABAN, S. YERALAN. 1997. „Analysis of visual quality attributes of white shrimp by machine vision”. Journal of Food Science 62: 113–118.
[20] McCABE W.L., J. C. SMITH, P. HARRIOT. 1986. Unit Operations of Chemical Engineering. McGraw- Hill, New York.
[21] MESHLAB VISUAL COMPUTING LAB – ISTI – CNR, 2013. http://meshlab.sourceforge.net.
[22] MIESZKALSKI L. 2013. Computer-aiding of mathematical modeling of the carrot (Daucus carota L.) root shape. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Agriculture 61: 17–23.
[23] MIESZKALSKI L. 2014. Bezier curves in modeling the shapes of biological objects. Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Agriculture 64: 117– 128.
[24] MOHSENIN N.N. 1986. Physical properties of plant and animal materials. Gordon and Breach Science Public, New York.
[25] NEXTENGINE USER MANUAL. 2010. http://www. nextengine.com.
[26] RAHMI U., E. FERRUH. 2009. „Potential use of 3-dimensional scanners for food process modeling”. Journal of Food Engineering: 93: 337–343.
[27] SABLIOV C.M., D. BOLDER, K. M. KEENER, B. E. FARKAS. 2002. „Image processing method to determine surface area and volume of axi-symmetric agricultural products”. International Journal of Food Properties 5: 641–653.
[28] SCHEERLINCK N., D. MARQUENIE, P. T. JANCSOK, P. VERBOVEN, C. G. MOLES, J. R. BANGA, B. M. NICOLAI. 2004. „A model-based approach to develop periodic thermal treatments for Surface decontamination of strawberries”. Postharvest Biology and Technology 34: 39–52.
[29] SIRIPON K., A. TANSAKUL, G. S. MITTAL. 2007. „Heat transfer modeling of chicken cooking in hot water”. Food Research International 40: 923–930.
[30] SZWEDZIAK K., J. RUT. 2008. „Assessment of pollutants of the grain corn with the help of computer analysis of the image”. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 1: 14–15 (in Polish).
[31] TAŃSKA M., D. ROTKIEWICZ, W. KOZIROK, I. KONOPKA. 2005. „Measurement of the geometrical features and surface color of rapeseeds using digital image analysis”. Food Research International 38: 741–750.
[32] VERBOVEN P., J. DE BAERDEMAEKER, B. M. NICOLAI. 2004. Using computational fluid dynamics to optimize thermal processes. In: Richardson, P. (Ed.), Improving the Thermal Processing of Foods. CRC Press, Boca Raton, FL: 82–102.
[33] ZAPOTOCZNY P. 2002. „Measuring geometrical parameters of cucumbers fruits using computer image analysis”. Problemy Inżynierii Rolniczej 4: 57–64 (in Polish).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-82740583-e7f5-414f-b6ab-f036ccf20ed9