Zastosowanie inżynierii odwrotnej w celu odtworzenia elementów wyposażenia ochrony osobistej służb pożarniczych

• Autorzy: Guzik M. , Pieniak D. , Kamocka-Bronisz R. , Ogrodnik P. , Blukacz M.

Warianty tytułu

EN

Application of reverse engineering in improvement of the firefighters personal protective equipment safety

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy podjęto działania mające na celu otrzymanie zbioru informacji o rzeczywistym obiekcie w postaci numerycznego modelu 3D skorupy hełmu strażackiego wraz z styropianowym wypeł- nieniem absorbującym. Celem zadania jest opracowanie zoptymalizowanej siatki trójkątów, jak najdokładniej oddającej kształt geometryczny rzeczywistego obiektu oraz ocena możliwości wykorzystania narzędzi inżynierii odwrotnej do poprawy bezpieczeństwa elementów znajdujących zastosowanie w ochronie osobistej służb pożarniczych. Do wykonania pomiaru użyto skanera 3D PT-M1600, którego zasada działania oparta jest na projekcji światła strukturalnego i analizie odgięcia serii prążków pokrywających obszar pomiarowy. W skład skanera wchodzą między innymi projektor LCD, dwie kamery do pozyskiwania informacji o przestrzennym usytuowaniu punktów oraz kamera do pozyskiwania kolorowej tekstury w celu lepszej wizualizacji gotowego modelu 3D. Skaner wyposażony jest w platformę obrotową PTR-200. Do analizy i obróbki otrzymanego materiału numerycznego zostało wykorzystane oprogramowanie QTSculptor v3.6, stanowiące integralną część systemu skanowania. Skanowanie wypełnienia oraz wierzchniej strony skorupy hełmu zostało wykonane w sekwencji 12 slajdów co 30° od góry i w takiej samej sekwencji od spodu, po odwróceniu obiektów. Pomiar został wykonany z dużą dokładnością, znacznie przewyższającą zapotrzebowanie wynikające z docelowego zastosowania modelu (wykonanie analizy wytrzymałościowej MES). Na przykładzie obu skanowanych obiektów – styropianowego wypełnienia oraz skorupy hełmu – można stwierdzić, że każdy obiekt wymaga indywidualnego podejścia. Proces skanowania nie przebiega rutynowo, lecz musi być właściwie zaplanowany i zorganizowany. Również obróbka materiału cyfrowego wymaga niekiedy poczynienia wielu prób zmierzających do znalezienia optymalnego rozwiązania. Przedstawiona praca jest typowym przykładem zastosowania inżynierii odwrotnej. Rzeczywisty obiekt – wyselekcjonowany egzemplarz hełmu strażackiego – posłużył do opracowania cyfrowego modelu 3D z zamiarem powrotu do fazy projektowania, tym razem z użyciem nowoczesnych technik komputerowych. Rozwiązania techniczne, jakie współcześnie mogą być wykorzystane w inżynierii odwrotnej, oferują szeroki zakres możliwości i wysoką jakość modeli odtwarzanych obiektów, które nadają się do dalszych, szczegółowych badań lub modyfikacji. Obecnie istnieje możliwość wydrukowania modelu z wysokowytrzymałych żywic, w celu przeprowadzenia badań porównawczych obecnie produkowanych hełmów dla których opracowana jest dokumentacja 3D oraz starszych modeli ale nadal używanych zgodnie z współczesnymi wymaganiami.

EN

The activities in this study were directed at obtaining information about a real object in the form of a numerical 3D model firefighter's helmet shell with absorbing polystyrene filling. The purpose was to develop an optimized mesh of triangles that accurately renders the geometric shape of the real object and to assess the possibilities of using the reverse engineering tools to improve the safety of components applied in the firefighters personal protection. The 3D scanner PT-M1600 has been used to perform measurements. Its principle is based on the structured light projection and analysis of bending series of bands covering the measured area. The scanner includes, inter alia, LCD projector, two cameras to obtain information about the spatial location of the points and the camera to acquire a color texture for better visualization of the finished 3D model. The scanner is equipped with a rotating platform PTR-200. QTSculptor v3.6 software was applied for analysis and treatment of the obtained numerical material. It constitutes an integral part of the scanning system. Scanning of the fill and the top part of the helmet shell has been made in the sequence of 12 slides at 30 ° from the top and in the same sequence from the bottom, after turning the objects. The measurement was performed with a high accuracy, considerably exceeding the need resulting from the end use of the model (reliability analysis execution MES). Taking both scanned objects, polystyrene fill and shell of the helmet, as examples -– it can be stated that every object requires an individual approach. The scanning process is not carried out routinely, but must be properly planned and organized. Also, the treatment of digital material requires sometimes multiple attempts to find the optimal solution. The presented study is a typical example of the reverse engineering use. The authentic object – a selected firefighter's helmet copy - was used to develop a 3D digital model with the intention to return to the design phase, using the modern computer techniques this time. Technical solutions, which today can be used in the reverse engineering, offer a wide range of capabilities and high quality of the reconstructed objects models that are suitable for further and detailed testing or modifications.

Słowa kluczowe

PL

inżynieria odwrotna; model 3D; hełm strażacki

EN

reverse engineering; 3D model; firefighter's helmet

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 5
• Strony: 917--924, CD1
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys.

Twórcy

autor

Guzik M.

• Wyższa Szkoła Ekonomii i Innowacji w Lublinie, Wydział Transportu i Informatyki, Zakład Technicznych Środków Transportu

autor

Pieniak D.

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie, Wydział Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego, Katedra Techniki Pożarniczej

autor

Kamocka-Bronisz R.

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie, Wydział Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego, Katedra Techniki Pożarniczej

autor

Ogrodnik P.

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie, Wydział Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego, Katedra Techniki Pożarniczej

autor

Blukacz M.

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie, Wydział Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego, Katedra Techniki Pożarniczej

Bibliografia

• [1]. http://pl.wikipedia.org/wiki/In%C5%BCynieria_odwrotna
• [2]. http://pl.wikipedia.org/wiki/Reengineering_%28oprogramowanie%29
• [3]. Materiały firmy Polymetric: Competence in Optical 3D Measuring. 2012 (dostępne na stronie http://www.polymetric.de/)
• [4]. Draeger A., Unkelbach F.: QTSculptor User's Manual v.2.6. 2007