Reverse engineering in modeling agricultural products

• Autorzy: Boryga Marek , Kołodziej Paweł

Identyfikatory

DOI

10.2478/agriceng-2022-0009

Warianty tytułu

PL

Inżynieria odwrotna w modelowaniu produktów rolniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the study was to use reverse engineering to model biological products, especially sugar beet root. In the process of creating the solid model, the appropriate tools available in the 3D design environment were applied. The 3D scan of the beet, in the form of a spatial point cloud, was used to project the root geometry. This was, in turn, used to construct a triangulation grid that includes nodal points of triangles. The subsequent steps presented the process of creating a solid model using the Interpolation Spline tool. Attention has been paid to the possibility of modifying the geometry by inserting additional points into the existing interpolation spline and changing angular position as well as the distance of the structural planes. Geometry mapping error values were determined with regard to the reference model depending on the spread value of the Structural Planes. Error courses are non-linear with a logarithmic line trend (surface field error) and a linear line trend (volume error). The effects demonstrated the usefulness of geometry projection and its applicability to support the strength testing of biological materials, with particular emphasis on dynamic tests using whole roots.

PL

Celem pracy było zastosowanie inżynierii odwrotnej do modelowania produktów pochodzenia biologicznego a w szególności korzenia buraka cukrowego. W procesie tworzenia modelu bryłowego wykorzystano odpowiednie narzędzia jakimi dysponuje środowisko do projektowania 3D. Pomocą w odwzorowaniu geometrii korzenia był trójwymiarowy skan buraka stanowiący przestrzenną chmurę punktów. Posłużyła ona do budowy siatki triangulacyjnej obejmującej punkty węzłowe trójkątów. W kolejnych krokach przedstawiono przebieg tworzenia modelu bryłowego za pomocą narzędzia Splajn interpolacyjny. Zwrócono uwagę na możliwości modyfikacji odtwarzania geometrii poprzez wprowadzanie kolejnych dodatkowych punktów do istniejącego Splajnu interpolacyjnego oraz zmiany położenia kątowego jak również odległości Płaszczyzn konstrukcyjnych. Wyznaczono wartości błędów odwzorowania geometrii w odniesieniu do modelu referencyjnego w zależności od wartości rozstawienia Płaszczyzn konstrukcyjnych. Przebiegi błędów mają charakter nieliniowy z logarytmiczną linią tredu - błąd pola powierzchni oraz z liniową linią tredu - błąd objętości. Na podstawie uzykanych efektów wykazano przydatność odtwarania geometrii i możliwość jej zastosowania do wspomagania badań wytrzymałościowych materiałów biologicznych ze szczególnym uwzględnieniem testów dynamicznych z wykorzystaniem całych korzeni.

Słowa kluczowe

EN

reverse engineering; 3D scan; interpolation spline; projection of root geometry; sugar beet

PL

inżynieria odwrotna; skan 3D; splajn interpolacyjny; odwzorowanie geometrii korzenia; burak cukrowy

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 26, No. 1
• Strony: 105--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Boryga Marek

• Department of Mechanical Engineering and Automation, University of Life Sciences in Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-5991-7871

autor

Kołodziej Paweł

• Department of Mechanical Engineering and Automation, University of Life Sciences in Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0479-1770

Bibliografia

• Ameen, W., Al-Ahmari, A.M., Mian, S.H. (2018). Evaluation of handheld scanners for automotive applications. Applied Sciences, 8(2), 217.
• Bochnia, J. (2019). The use of 3D scanning in reverse engineering. Mechanik, 3/2019, 194-196.
• Burek, J., Jamuła, B., Flejszar, R. (2019). Analysis of the accuracy of the reproduction of the solid model from the parametric surface in the module Reverse Engineering NX system. Mechanik, 7, 468-470.
• Celik, H.K., Rennie, A.E.W., Akinci, I. (2017). Reverse engineering approach for precise measurement of the physical attributes related to the geometric features of agricultural products. Food Measure, 11(1), 75-84.
• Costa, C., Antonucci, F., Pallottino, F., Aguzzi, J., Sun, D.W., Menesatti, P. (2011). Shape analysis of agricultural aroducts: A review of recent research advances and potential application to computer vision. Food and Bioprocess Technology, 4(5), 673-692.
• Dubravcik, M., Kender, S. (2012). Application of reverse engineering techniques in mechanics system services. Procedia Engineering, 48, 96-104.
• Gapinski, B., Wieczorowski, M., Marciniak-Podsadna, L., Dybala, B., Ziolkowski, G. (2014). Comparison of different method of measurement geometry using CMM, optical scanner and computed tomography 3D. Procedia Engineering, 69, 255-262.
• Kovacs, I., Varady, T., Salvi, P. (2015). Applying geometric constraints for perfecting CAD models in reverse engineering.Graphical Models, 82, 44-57.
• Pieróg, B.,Filipowicz, K., Pajor, M. (2020). Making copies of religious culture relics using reverse engineering. Mechanik, 4, 16-19.
• Sikorski, S., Duda, P., Dulęba, K., Wróbel, Z. (2016). Reverse engineering in modeling of hip replacement. Mechanik, 12, 1912-1913.
• Sokovic, M., Kopac, J. (2006). RE (reverse engineering) as necessary phase by rapid product development. Journal of Materials Processing Technology, 175(1-3), 398-403.
• Vagovsky, J., Buransky, I., Gorog, A. (2015). Evaluation of measuring capability of the optical 3D scanner. Procedia Engineering, 100, 1198-1206.
• Wang, J., Gu, DX., Yu, ZY., Tan, CB., Zhou, LS. (2012). A framework for 3D model reconstruction in reverse engineering. Computers & Industrial Engineering, 63(4), 1189-1200.
• Ye, XZ., Liu, HZ., Chen, L., Chen, ZY., Pan, X., &Zhang, SY. (2008). Reverse innovative design - an integrated product design methodology. Computer-Aided Design, 40(7), 812-827.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).