TRADICIONALNEGA SLOVENSKEGA PLOVILA BATELA VZVRATNO INŽENIRSTVO NA PRIMERU TOMAŽ GNIDOVEC

(1)

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo

TOMAŽ GNIDOVEC

VZVRATNO INŽENIRSTVO NA PRIMERU TRADICIONALNEGA SLOVENSKEGA PLOVILA

BATELA

MAGISTRSKO DELO

MAGISTRSKI ŠTUDIJSKI PROGRAM DRUGE STOPNJE GEODEZIJA IN GEOINFORMATIKA

Ljubljana, 2021

Hrbtna stran: GNIDOVEC TOMAŽ 2021

(2)

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo

Kandidat/-ka:

TOMAŽ GNIDOVEC

VZVRATNO INŽENIRSTVO NA PRIMERU TRADICIONALNEGA SLOVENSKEGA PLOVILA

BATELA

Magistrsko delo št.:

REVERSE ENGINEERING ON THE EXAMPLE OF THE TRADITIONAL

SLOVENIAN VESSEL BATELA

Master thesis No.:

Mentor/-ica: Predsednik komisije:

doc. dr. Tilen Urbančič, univ. dipl. inž. geod.

Član komisije:

Ljubljana, 2021

(3)

Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela. I Mag. delo. Ljubljana, UL FGG, Magistrski študijski program druge stopnje Geodezija in geoinformatika.

_______________________________________________________________________________________________________________

STRAN ZA POPRAVKE

Stran z napako Vrstica z napako Namesto Naj bo

(4)

II Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela.

Mag. delo. Ljubljana, UL FGG, Magistrski študijski program druge stopnje Geodezija in geoinformatika.

_______________________________________________________________________________________________________________

»Ta stran je namenoma prazna.«

(5)

Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela. III Mag. delo. Ljubljana, UL FGG, Magistrski študijski program druge stopnje Geodezija in geoinformatika.

_______________________________________________________________________________________________________________

BIBLIOGRAFSKO-DOKUMENTACIJSKA STRAN IN IZVLEČEK

UDK: 004.896:62:629.5(043.3)

Avtor: Tomaž Gnidovec

Mentor: doc. dr. Tilen Urbančič, univ. dipl. inž. geod.

Naslov: Vzvratno inženirstvo na primeru tradicionalnega slovenskega plovila Batela

Tip dokumenta: magistrsko delo

Obseg in oprema: 27 str., 2 pregl., 29 sl., 1 pril.

Ključne besede: čoln, Batela, kulturna dediščina, 3D modeliranje, CAD model, vzvratno inženirstvo

Izvleček:

V magistrski nalogi smo obravnavali slovenski tradicionalni čoln Batela. Edini ohranjeni primerek se nahaja v Pomorskem muzeju, v prostorih nekdanjega skladišča soli Monfort. Dolg je 6 m. Je v zelo dotrajanem stanju in brez jambora, sedeža in krmila. Za potrebo izdelave rekonstrukcije in vizualizacije je muzej potreboval CAD model čolna. Izvorni podatek za izdelavo načrtov predstavlja oblak točk laserskega skeniranja. Postopek izdelave načrtov obstoječega čolna zaradi izbranega pristopa imenujemo vzvratno inženirstvo. Oblak točk smo georeferencirali v Leica Infinity in ga pripravili za uvoz v Civil 3D v Recap formatu. V programu Civil 3D smo na oblaku točk s pomočjo prerezov izrisali karakteristične profile, ki so bili izhodišče za izris ploskev in tvorjenje CAD modela. Izdelan model je možno izvoziti v poljubne formate za izdelavo fizičnega modela z različnimi postopki, kot sta npr. 3D tiskanje ali rezkanje. Z rekonstrukcijo tovrstnih objektov ohranjamo kulturno dediščino, ki pa služi tudi nam za izobraževalne namene ter ozaveščanje ljudi o starih navadah.

(6)

IV Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela.

_______________________________________________________________________________________________________________

(7)

Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela. V Mag. delo. Ljubljana, UL FGG, Magistrski študijski program druge stopnje Geodezija in geoinformatika.

_______________________________________________________________________________________________________________

BIBLIOGRAPHIC-DOCUMENTALISTIC INFORMATION AND ABSTRACT

UDK: 004.896:62:629.5(043.3)

Author: Tomaž Gnidovec

Supervisor: assist. prof. Tilen Urbančič, PhD

Title: Reverse engineering on the example of the traditional Slovenian vessel Batela

Document type: M. Sc. Thesis

Scope and tools: 27 p., 2 tab., 29 fig., 1 ann.

Keywords: vessel, Batela, traditional Slovenian vessel, 3D modeling, CAD model, Civil 3D, reverse engineering

Abstract:

In the master's thesis, we discussed the Slovenian traditional vessel Batela. The only surviving specimen is in the Maritime Museum on the premises of the former Monfort salt warehouse. It is 6 m long. It is in a very dilapidated condition and without a mast, seat and handlebars. To make the reconstruction and visualization, the museum needed a CAD model of the boat. The source data for making the plans is a cloud of laser scanning points. The process of making plans for an existing boat is called reverse engineering due to the chosen approach. The point cloud was processed in Leica Infinity and prepared for import into Civil 3D in Recap. In the Civil 3D program, we drew characteristic profiles on the point cloud with the help of cross-sections, which were the starting point for plotting plots and creating a CAD model. The manufactured model can be exported to the necessary formats for production in physical form by various processes such as 3D printing or milling. With the reconstruction of such facilities, we preserve the cultural heritage, which also serves us for educational purposes and to make people aware of old customs.

(8)

VI Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela.

_______________________________________________________________________________________________________________

(9)

Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela. VII Mag. delo. Ljubljana, UL FGG, Magistrski študijski program druge stopnje Geodezija in geoinformatika.

_______________________________________________________________________________________________________________

ZAHVALA

Zahvalil bi se svojemu mentorju doc. dr. Tilen Urbančič, univ. dipl. inž. geod. za vso pomoč pri izvedbi magistrske naloge.

Zahvaljujem se Pomorskemu muzeju za omogočeno izvedbo izdelave magistrskega dela ter kustosu Urošu Hribar za pomoč pri izvedbi terenske izmere in pridobitvi potrebne literature.

(10)

VIII Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela.

_______________________________________________________________________________________________________________

(11)

Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela. IX Mag. delo. Ljubljana, UL FGG, Magistrski študijski program druge stopnje Geodezija in geoinformatika.

_______________________________________________________________________________________________________________

KAZALO VSEBINE

STRAN ZA POPRAVKE ... I BIBLIOGRAFSKO-DOKUMENTACIJSKA STRAN IN IZVLEČEK... III BIBLIOGRAPHIC-DOCUMENTALISTIC INFORMATION AND ABSTRACT ... V ZAHVALA ... VII KAZALO VSEBINE ... IX KAZALO SLIK ... X KAZALO PREGLEDNIC... XI

1 UVOD ... 1

2 ZGODOVINSKI PREGLED ... 3

2. 1 Zgodovina modeliranja čolnov ... 3

2.2 Pomorski muzej ... 4

3 VZVRATNO INŽINERSTVO ... 6

4 UPORABLJENE METODE IN PODATKI... 8

4.1 BATANA ... 8

4.2 UPORABLJEN INSTRUMENTARIJ ... 9

4.3 Terenska izmera ... 10

4.4 OBDELAVA PODATKOV ... 12

5 REZULTATI ... 14

5.1 Rezultati izravnave geodetske mreže ... 14

5.2R EZULTATI SKENIRANJA ... 15

5.3 MODELIRANJE ... 16

6 RAZPRAVA IN ZAKLJUČEK ... 24

VIRI... 26

(12)

X Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela.

_______________________________________________________________________________________________________________

KAZALO SLIK

Slika 1: Izvorni načrt Istrskega Topa [12] ... 3

Slika 2: Muzej nekdanjega skladišča soli Monfort Nekoč in danes [14]... 4

Slika 3: Izvorno plovilo Istrski Topo [12] ... 5

Slika 4: Oblak točk Istrskega Topa [12] ... 5

Slika 5: CAD model Istrskega Topa [12] ... 5

Slika 6: Rekonstruiran model Istrskega Topa [12] ... 6

Slika 7: Postopek vzvratnega inženirstva [8]... 7

Slika 8: Obravnavan čoln Batela ... 8

Slika 9: Rekonstruirana Batana v Cesenatiku [18] ... 9

Slika 10: Instrument Leica Nova MS50 ... 10

Slika 11: Skica geodetske mreže s položajem obravnavanega čolna ... 11

Slika 12: Slika delovišča na dan izmere ... 12

Slika 13: Skica geodetske mreže z izrisanimi elipsami pogreškov ... 14

Slika 14: Prikaz oblaka točk Batele ... 16

Slika 15: Horoizontalni prerez oblaka točk ... 17

Slika 16: Prikaz horizontalnih profilov oboda ... 17

Slika 17: Nagubana ploskev oboda ... 17

Slika 18: Izrisane 3D linije za izdelavo ploskve oboda ... 18

Slika 19: Ploskev oboda čolna ... 18

Slika 20: Zgornja rebra ... 19

Slika 21: Podrobni prikaz zgornjega rebra ... 19

Slika 22: Spodnja rebra ... 19

Slika 23: Podrobni prikaz spodnjega rebra ... 20

Slika 24: Stranska rebra ... 20

Slika 25: Podrobni prikaz stranskega rebra ... 21

Slika 26: CAD model čolna Batela ... 22

Slika 27: Postavitev profilov ... 22

Slika 28: Izris profilov ... 23

Slika 29: Kotiran profil C ... 23

(13)

Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela. XI Mag. delo. Ljubljana, UL FGG, Magistrski študijski program druge stopnje Geodezija in geoinformatika.

_______________________________________________________________________________________________________________

KAZALO PREGLEDNIC

Preglednica 1: Specifikacije instrumenta Leica Nova MS50 ... 9 Preglednica 2: Koordinate orientacijskih točk ter njihove natančnosti ... 15

(14)

XII Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela.

_______________________________________________________________________________________________________________

(15)

Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela.

_______________________________________________________________________________________________________________

1 UVOD

Batela je tradicionalno slovensko plovilo. Uvrščamo ga med enostavne ribiške čolne Jadrana. Začetek izdelave tovrstnih čolnov umeščamo v obdobje 18. stoletja. Batele so se izdelovale ročno, različnih dimenzij, med 4 m in 6 m dolžine. Glavna oblikovna lastnost je ravno dno, ki je po dolžini rahlo upognjeno, kar omogoča uporabo v nizkih vodah. Za pogon so uporabljali vesla in jambor z jadri [1].

Namenjene so bile ribolovu ter prevozu tovora. Izdelane so bile iz hrastovega in macesnovega lesa.

Hrastov les daje konstrukciji dobro trdnost, macesen pa je primernejši za obok ter dno, saj ima v sebi smolo, ki služi kot naravna zaščita pred soljo in zajedalci [2]. Na slovenski obali je edini ohranjeni primer Batele v razstavnem prostoru Pomorskega muzeja Sergeja Mašera Piran, natančneje v nekdanjem skladišču soli Monfort v Portorožu.

Vsi ohranjeni primerki tradicionalnih slovenskih plovil predstavljajo pomemben del kulturne dediščine.

Prvo plovilo, s katerimi si je človek pomagal pri lovu in prevozu, se je imenoval drevak. Izdelan je bil iz enega kosa debla. Sprva so služili prevozu tovora ter ribolovu, danes pa se vse bolj uveljavlja turistični namen. Z razvojem tehnologije se je njihova izdelava močno spremenila. V veljavo so prišli novi materiali, kot so karbonska vlakna, kovina in umetne mase, kar posledično spremeni tudi postopek izdelave. Načrtovanje in modeliranje plovil se v drugi polovici 19. stoletja iz analognega načina spremeni v digitalnega [3]. S pomočjo programske opreme se ustvari optimalen model, ki zadošča namenu uporabe. Plovila v grobem delimo na čolne in ladje. Čoln je vsako plovilo, ki je dolgo manj kot 25 m ali lažje od 500 ton. Vse ostalo se tretira kot ladja.

V okviru ohranjanja kulturne dediščine in za izobraževalne namene je treba dotrajane primerke obnoviti oziroma rekonstruirati. Za izdelavo novega primera je potrebna načrtna dokumentacija, ki pa v večini primerov ni ohranjena. Za pridobitev nove se pogosto uporabi proces vzvratnega inženirstva [4].

Sestavljen je iz digitalizacije modela, obdelave 3D podatkov in izdelave CAD modela ter uporabe izdelanega modela [5].

Digitalizacija obsega postopek zajema prostorskih podatkov, ki v obliki točk določajo obliko modela.

Poznamo kontaktne in brezkontaktne načine zajemanja točk. Pri kontaktnem načinu uporabljamo analogna tipala za kontinuimo zajemanje ali pa koračne digitalizatorje s točkovnim zajemanjem. Ti načini se uporabljajo večinoma v strojništvu, saj so to najnatančnejši načini zajema karakterističnih točk predmeta obdelave [6]. Pri brezkontaktnem načinu govorimo o daljinskem zaznavanju, kjer je najpogosteje uporabljeno lasersko skeniranje, s katerim dobimo oblak točk. Poleg laserskega skeniranja poznamo tudi fotogrametrične postopke. Metodi sta po kakovosti primerljivi, izbira metode pa je odvisna od velikosti in oblike obravnavanega objekta ter pogojev v okolici objekta kot so temperatura in razpoložljiv čas. Z obdelavo 3D podatkov oblak točk registriramo in georeferenciramo. Po potrebi ga filtriramo in obrežemo nepotrebne točke [7]. Urejen oblak točk uporabimo pri izdelavi CAD modela,

(16)

2 Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela.

_______________________________________________________________________________________________________________

kjer tvorimo povezane ploskve, ki predstavljajo naš model objekta. Poleg omenjenih načinov obdelave poznamo tudi avtomatizirane načine izdelave modela, kjer programska oprema iz oblaka točk ustvari mrežo trikotnikov, ki predstavlja površino modela. Programi, ki to omogočajo so npr. Cyclone 3DR, Leica CloudWorx, in Leica Infinity. Izdelan model lahko po potrebi dopolnimo oz. izboljšamo. Zadnja faza je izdelava realnega modela, kar lahko naredimo s 3D tiskanjem, rezkanjem ali ročnim obdelovanjem [8].

Za postopek izdelave CAD modela plovil lahko uporabimo programe, ki so izvorno namenjeni modeliranju plovil. To so npr. Ship Hull Design (https://www.caeses.com/industries/marine/), Autoship (https://www.autoship.com/), BoatExpress (http://www.boatarchitect.com/) in NavCAD (https://www.hydrocompinc.com/solutions/navcad/). Za izdelavo praktičnega primera izdelave CAD modela v magistrski nalogi upprabimo AutoCAD, s čimer pokažemo, da je izdelava izvedljiva tudi v splošno namenskih CAD programi, kot sta npr. Civil 3D in GstarCAD.

Eden od primerov uporabe vzvratnega inženirstva je uporaba v avtomobilski industriji. Model vozila se prvotno izdela v računalniškem programu. Nato se izdela realen 3D model, katerega dizajnerji fizično oblikujejo tako, da dobi novo obliko. Sledi digitalizacija in izdelava CAD modela, ki služi za nadaljnje modeliranje vozila [9]. Zanimiv primer je tudi uporaba v vojski. Na terenu velikokrat pride do poškodb na vojaških vozilih. Posamezne uničene dele na terenu digitalizirajo ter s 3D tiskalniki natisnejo.

Sodobni 3D tiskalniki omogočajo izdelavo modela različnih materialov, ki s svojimi lastnostmi pripomorejo k uporabi v večino primerov [10].

Glavni namen in cilj naloge je, da na osnovi oblaka točk terestričnega laserskega skeniranja izdelamo 3D model čolna Batela. Tako pripravljen izris omogoča dosego tudi drugih ciljev, kot so izdelava 2D načrtov iz prerezov, izdelavo kosovnice posameznih gradnikov barke ter različne vizualne prikaze.

Magistrsko delo sestavlja pet poglavij. Po uvodu je v drugem poglavju podanih nekaj splošnih značilnosti o zgodovini čolnarstva na slovenskem in opis Pomorskega muzeja. V tretjem poglavju je predstavljeno vzvratno inženirstvo, v četrtem uporabljene metode in podatki. Peto poglavje predstavlja rezultate izmere geodetske mreže in oslonilnih točk, laserskega skeniranja in modeliranja. Na koncu magistrskega dela je zaključek, kjer so povzete bistvene ugotovitve.

(17)

Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela. 3 Mag. delo. Ljubljana, UL FGG, Magistrski študijski program druge stopnje Geodezija in geoinformatika.

_______________________________________________________________________________________________________________

2 ZGODOVINSKI PREGLED 2. 1 Zgodovina modeliranja čolnov

Začetki izdelave in uporabe plovil segajo v prazgodovino. Človek je uporabljal plovila za lov, tovor in prevoz. Z iznajdbo plovnosti lesa na vodi so bila plovila sprva enostavnih oblik, podobno splavom, kasneje pa se je oblika prilagajala namenu in učinkovitejši uporabi. Kot prvo priznano plovilo nam je poznan drevak, narejen iz izdolbenega debla drevesa. Razvoj plovil se je v 15. stoletju močno povečal.

Začeli so se izdelovati vedno večji čolni in posledično tudi prve ladje, ki so služile vojski in prevozu tovora. Glavni pogonski vir energije je bil veter, ki je potiskal jadra. Leta 1819 se izdela prva ladja iz železa. Temu sledi uporaba parnega stroja, ki nadomesti izrabo vetra. Z letom 1910 pridejo v uporabo naftni motorji. Velikost plovil je vedno bolj naraščala. V poštev pridejo tudi drugi materiali, ki so močno spremenili način izdelave plovil. Do danes so glavni materiali les, jeklo, aluminij, plastika ter steklena in karbonska vlakna [11].

Načrtovanje in modeliranje plovil je do druge polovice 19. stoletja potekalo ročno z risanjem načrtov ter izdelavo modelov. Spodnja slika (slika 1) prikazuje ročno izdelan izvorni načrt Istrskega Topa, ki je pripomogel k projektu Pomorskega muzeja, rekonstrukcije Istrskega Topa. Z razvojem tehnologije je načrtovanje in modeliranje močno olajšano. Razviti so računalniški programi, namenjeni

modeliranju plovil, ki omogočajo razna optimiziranja modela do najučinkovitejše izvedbe.

Slika 1: Izvorni načrt Istrskega Topa [12]

(18)

_______________________________________________________________________________________________________________

2.2 Pomorski muzej

Pomorski muzej Sergeja Mašera Piran se nahaja v palači Gabrielli tik ob piranskem pristanišču. »Muzej zbira, preučuje in predstavlja pomorsko dediščino in na pomorstvo vezane gospodarske panoge obalnega območja in celotnega slovenskega prostora.« [13]. Predstavljajo obdobje od srednjega veka do konca 2.

svetovne vojne. Muzej sestavljajo še štiri druge lokacije: Muzej solinarstva v Sečovljah, etnološka zbirka Tonina hiša, Tartinijeva spominska soba v Piranu ter nekdanje skladišče soli Monfort (slika 2), kjer se nahaja Batela, ki je bila predmet mojega magistrskega dela. V nekdanjem skladišču soli, predstavljajo zbirko tradicionalnega ladjedelstva in razvoja vodnih športov.

Slika 2: Muzej nekdanjega skladišča soli Monfort Nekoč in danes [14]

Muzej je neposredno povezan s Fakulteto za pomorstvo in promet, saj veliko projektov izvajajo skupaj.

Eden izmed teh je bil projekt izdelave rekonstrukcije Istrskega topa v sklopu mednarodnega projekta Mala barka. Na slikah 3, 4, 5 in 6, so prikazani rezultati že izvedenega primera vzvratnega inženirstva na Istrskem topu iz leta 2017. To je bil prvi tovrstni primer v okviru Pomorskega muzeja. Izdelali so dvojnik ohranjenega plovila, ki v trenutnem stanju ni več ploven. Na sliki (slika 3) vidimo izvorno plovilo, na podlagi katerega je bil pridobljen oblak točk z laserskim skeniranjem. V programu Rhino 6 je bil izdelan CAD model, ki je bil osnova za izdelavo dvojnika Istrskega topa. Model je bil izdelan s strani slovenskega projektanta plovil Andreja Justina. Na sliki 6 vidimo končni izdelek plovila predstavljenega na prireditvi ob proslavi Dneva pomorstva pred Avditorijem Portorož.

(19)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 3: Izvorno plovilo Istrski Topo [12]

Slika 4: Oblak točk Istrskega Topa [12]

Slika 5: CAD model Istrskega Topa [12]

(20)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 6: Rekonstruiran model Istrskega Topa [12]

3 VZVRATNO INŽENIRSTVO

Vzvratno inženirstvo (anlg. reverse engineering), imenovano tudi obratno inženirstvo je proces izdelave dokumentacije o obstoječih izdelkih, kadar nimamo podatkov o njihovi strukturi ali obliki. Ime je dobilo po postopku njegove izvedbe, ki je obratno postopku izdelave izdelka. V grobem proces sestavlja 3D digitalizacija in obdelava digitaliziranih podatkov modela [15]. Babič [16] v svojem magistrskem delu pravi, da se vzvratno inženirstvo pri razvijanju novih izdelkov opredeljuje zgolj kot tehnika, s katero si razvijalci, na podlagi starih izdelkov pomagajo pri razvoju novih.

Glede na način uporabe ločimo dve vrsti vzvratnega inženirstva. Programsko se ukvarja s prototipiranjem računalniških procesov, produktno pa zajema postopke izdelave dokumentacije o fizičnem objektu [16]. Osredotočili se bomo na produktno vzvratno inženirstvo, saj je naš predmet obdelave čoln Batela v fizični obliki. Ker pri izdelavi večine izdelkov uporabimo predhodno izdelan model, na podlagi katerega se izdela končni izdelek, lahko sklepamo, da zgodovina vzvratnega inženirstva sega že v začetke industrijske revolucije [8].

Proces vzvratnega inženirstva izhaja iz obstoječega predmeta, iz katerega s postopkom digitalizacije pridobimo podatke o samem objektu obdelave. Digitalizacijo modela lahko izvedemo s kontaktnimi in analognimi tipali za kontinuimo zajemanje, koračnimi digitalizatorji s točkovnim zajemanjem ter z brezkontaktnim načinom, kot so metode daljinskega zaznavanja [16]. Pri digitalizaciji z daljinskim zaznavanjem tako dobimo oblak točk, ki v digitalni obliki predstavlja obliko in lastnosti objekta. Oblak točk je brez naknadne obdelave skorajda neuporaben, zato moramo iz njega zmodelirati ploskve kot so mreža trikotnikov, NURBS površine ali CAD model. Proces vzvratnega inženirstva lahko tako

(21)

_______________________________________________________________________________________________________________

razdelimo na digitalizacijo modela, obdelavo 3D podatkov, izdelava CAD modela ter uporaba izdelanega modela [15]. Na sliki 7 je prikazan postopek vzvratnega inženirstva.

• Kontinuimo zajemanje

• Točkovno zajemanje Faza digitalizacije fizičnega modela

• Daljinsko zaznavanje

• Urejanje zajetih podatkov

• Filtriranje oblaka točk

Faza rekonstrukcije

• Izdelava ploskev

• Izdelava CAD modela

• Optimizacija

• 3D tiskanje Faza izdelave realnega modela

• Rezkanje

Slika 7: Postopek vzvratnega inženirstva [8]

Digitalizacijo modela lahko opravimo s kontaktnimi (analogna tipala za kontinuimo zajemanje, koračni digitalizatorji s točkovnim zajemanjem) ter z brezkontaktnim načinom (daljinsko zaznavanje) [16].

Izbira metode je odvisna od lastnosti obravnavanega modela ter namena izdelave modela, kar nam posledično poda željeno natančnost in podrobnost zajema podatkov. Cilj digitalizacije so prostorske koordinate točk, ki opisujejo geometrijo površine objeta. Obdelavo 3D podatkov predstavlja urejanje oblaka točk, pridobljenega z digitalizacijo objekta. Odstraniti moramo odvečne točke, ter odpraviti določene napake, ki so posledica nepopolne digitalizacije [6]. Izdelava CAD modela je glavni korak vzvratnega inženirstva. Iz urejenega oblaka točk tvorimo povezane ploskve, ki predstavljajo model objekta. V tem koraku lahko model prilagodimo oz. izboljšamo [17]. Zadnji korak prestavlja uporabo izdelanega modela. Izdelek lahko pretvorimo v fizično obliko z različnimi postopki, kot sta 3D tiskanje ali rezkanje. Vzvratno inženirstvo se največ uporablja v strojništvi in industrijski proizvodnji. Veliko se uporablja tudi za vojaške namene, arhitekturo, gradbeništvo, medicino, programiranje ter umetnost [5].

Digitalizacija modela

Obdelava 3D podatkov

• podatkov

Izdelava CAD modela

Uporaba izdelanega modela

(22)

_______________________________________________________________________________________________________________

4 UPORABLJENE METODE IN PODATKI

V tem poglavju predstavljamo obravnavan čoln Batela, uporabljen instrumentarij, postopek izmere ter obdelave podatkov.

4.1 BATELA

Obravnavan čoln Batela je v zelo dotrajanem stanju. Ohranjeno je rebrasto ogrodje ter del oboka. Kot pravi kustos in skrbnik zbirke čolnov v Primorskem muzeju Piran, g. Uroš Hribar, je na čolnu razvidno, da je bila v času uporabe narejena obnova oziroma nadgradnja, ki pa ni uničila značilne oblike Batele, ki ima ravno dno ter rebrasto ogrodje. Dolga je 6 m. Rebrasto ogrodje je narejeno iz hrastovega lesa, obok in dno pa iz macesna. Jambor, krmilo, sedež in pokrov palube niso ohranjeni. O njihovi dejanski obliki in velikosti lahko le sklepamo iz različnih načrtov Batel, ki so jih s skicami in načrti evidentirali italijanski ljubitelji tovrstnih bark iz širšega območja Benetk.Ker teh delov ni, ji tudi ne obravnavamo v magistrskem delu. Na sliki 8 je obravnavan čoln v stanju v času izmere, na sliki 9 pa rekonstruiran primer Batane v Pomorskem muzeju v Cesenatiku v Italiji. Batana je manjša različica Batele.

Na sliki 8 lahko vidimo, da je barka podprta na več delih. Obseg poškodb je na vseh elementih, predvsem nosilnih, tako velik, da sama po sebi več ne ohranja prave oblike. Podpore barki smo pred izvedbo skeniranja dodali skupaj s kustosom. Pri tem smo upoštevali njegovo poznavanje lastnosti tovrstnih čolnov. Pri uravnavanju lege čolna smo si v vzdolžni smeri pomagali z vrvico, napeto v vzdolžni osi.

Za uravnavanje položaja v prečni smeri smo si pomagali z vodno tehtnico ter žepnim merskim trakom.

Na ta način smo zagotovili primerno postavitev čolna za dosego končnega cilja, torej geometrijsko čim bolj pravilnega 3D modela.

Slika 8: Obravnavan čoln Batela

(23)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 9: Rekonstruirana Batana v Cesenatiku [18]

4.2 UPORABLJEN INSTRUMENTARIJ

Terenska izmera je vključevala vzpostavitev geodetske mikromreže in lasersko skeniranje barke. Zaradi ustreznih tehničnih lastnosti instrumenta smo za izmero izbrali tahimeter Leica Nova MS50 (preglednica 1 in slika 10). Gre za enega sodobnejših instrumentov, ki poleg vseh običajnih načinov delovanja tahimetrov omogoča tudi lasersko skeniranje, merjenje razdalj brez reflektorja ter ima slikovno podporo. Ravno vse naštete lastnosti so bile tiste, ki so bile naš pogoj pri izboru ustreznega instrumentarija.

Preglednica 1: Specifikacije instrumenta Leica Nova MS50 [19]

Območje delovanja −20°C do +50°C

Povečava daljnogleda 30 x

Natančnost merjenje kotov 1'' oz. 0,3 mgona

Z reflektorjem (doseg/nat.) 1,5−10000 m / ±1,0 mm + 1,5 ppm

Brez reflektorja (doseg/nat.) 1,5−2000 m / ±2,0 mm + 2,0 ppm

ATR doseg (GPH1P) 1,5−1000 m

Nosilno valovanje 0,658 μm

Merska frekvenca 100−150 MHz

Referenčni pogoji: 𝑛0, 𝑝0, 𝑡0 1,0002863; 1013,25 hPa; 12°C

(24)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 10: Instrument Leica Nova MS50 v času izmere

Poleg instrumenta smo uporabili tri različno velike stative Leica, in sicer običajnega, s podaljšanimi in s kratkimi nogami. Za stabilizacijo geodetske mreže smo uporabili odbojne nalepke.

4.3 Terenska izmera

Meritve smo 20. novembra 2020 opravili v prostoru, kjer je razstavljena obravnavana barka, torej v Pomorskem muzeju v Portorožu. Terenska izmera je obsegala izmero lokalne geodetske mikromreže sedmih točk (1, 2,…, 7) v treh girusih ter lasersko skeniranje čolna iz sedmih stojišč (100, 200,…, 700).

(25)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 11: Skica geodetske mreže s položajem obravnavanega čolna

Točke geodetske mikromreže smo stabilizirali z okroglimi odbojnimi nalepkami. Glede na vso ostalo opremo v prostoru in predvidenimi položaji stojišč skeniranja, smo točke poskušali razporediti čim bolj enakomerno po prostoru. Točke smo trajno stabilizirali na različne lesene nosilne elemente v prostoru.

Izmera točk mreže je potekala vzporedno z laserskim skeniranjem. Na vsakem stojišču smo najprej z ročnim viziranjem izmerili vse merjene količine proti vsem točkam mreže. Do vseh vidnih točk mreže smo v treh ponovitvah, v obeh krožnih legah izmerili horizontalne smeri, zenitne razdalje in poševne dolžine. Po končani izmeri mreže smo izvedli še lasersko skeniranje dela barke, ki smo ga videli s posameznega stojišča.

Pri izbiri stojišč za lasersko skeniranje čolna smo se osredotočili na levo polovico čolna. Ta je bila bolj ohranjena in tudi po uravnavanju lege manj deformirana. S pomočjo slikovne podpore instrumenta smo definirali območja skeniranja. Pri določitvi parametrov skeniranja smo na vseh stojiščih prostorsko ločljivost skeniranih točk določili tako, da smo na razdalji do približno sredine skeniranega območja nastavili gostoto skeniranja 2 mm. Z določitvijo območja skeniranja smo optimizirali čas skeniranja in dobili že skoraj obrezan oblak točk.

(26)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 12: Slika delovišča na dan izmere

4.4 OBDELAVA PODATKOV

Po izmeri je sledila obdelava podatkov, ki jo lahko razdelimo na naslednje korake:

- izračun sredin merjenih vrednosti v geodetski mreži, - izravnava mikromreže,

- georeferenciranje oblakov točk in registracija, - priprava oblaka točk v Recap-u.

Pri pripravi vhodnih podatkov smo podali približne koordinate točk, izračunali sredine horizontalnih smeri, višinske razlike točk ter reducirane dolžine. Izravnavo mreže smo izvedli kot prosto 3D mrežo v programu Leica Infinity. Z izravnavo smo določili koordinate točkam geodetske mreže s pripadajočimi natančnostmi. Ker so postopki obdelav podatkov izmer geodetske mreže in izravnav geodetskih mrež uveljavljen postopek, ki je med drugim predstavljen tudi v številnih zaključnih delih študentov na Fakulteti za gradbeništvo in geodezijo, si lahko več o tem preberemo npr. v [20] in [21] .

Sledila je osnovna obdelava oblakov točk laserskega skeniranja. Ker smo izmero opravili s tahimetrom in se pred izvedbo skeniranja navezali na vse vidne točke geodetske mreže, lahko oblake točk neposredno georeferenciramo. To pomeni, da nam običajnega postopka registracije oblakov točk ni treba izvesti. Neposredno georeferenciranje oblakov točk različnih stojišč smo lahko izvedli kar v

(27)

_______________________________________________________________________________________________________________

programu Leica Infinity. Ob upoštevanju rezultatov izravnave geodetske mreže se samodejno preračunajo tudi vse koordinate stojišč ter posredno tudi orientacija in lega oblaka točk. Po združitvi oblakov točk vseh stojišč v skupen oblak točk, je sledil izvoz v formatu pts.

Naslednji korak obdelave je predstavljal pripravo oblaka točk za uvod v program Civil 3D, kjer smo opravili modeliranje. Program Civil 3D omogoča, da si kot podlago za modeliranje uvozimo oblak točk v formatu rcp, kar dejansko predstavlja shranjen projekt programa Recap. Izvorni oblak točk smo po uvozu v program Recap obrezali in ponovno shranili.

Modeliranje barke iz oblaka točk smo izvedli v programu Civil 3D. Ves postopek modeliranja smo izvedli samo za levo polovico barke. Pri določitvi simetralne ploskve smo si pomagali z vrvico, ki je predstavljala vzdolžno os čolna. Tako smo se odločili, ker je desna stran čolna na zadnji polovici ohranjena tako slabo, da je nemogoče določiti obliko boka. Po drugi strani pa je modeliranje samo polovice čolna smiselno tudi zato, ker je čoln teoretično narejen simetrično. Oblak točk desne polovice smo uporabili za izvajanje posameznih kontrolnih meritev v oblaku točk. Program omogoča prikaze prerezov oblaka točk na izbranih mestih in v poljubnih smereh. Ker smo si oblak točk čolna pred začetkom modeliranja orientirali tako, da je vzdolžna os barke sovpadala s koordinatno osjo x, je bila izdelava vseh prerezov vezana na koordinatne osi x, y in z. Nastavimo lahko tudi želeno debelino prereza. Na osnovi prerezov smo s povezovanjem točk prereza izrisali polilinije. Te smo v geometrijskem smislu optimizirali v čim bolj gladke oblike ter iz njih tvorili ploskve. Končni model je sestavljen iz ukrivljenih in ravnih ploskev. Pri tem smo uporabili funkciji loft in network. Loft tvori ploskev med dvema ali več nepovezanimi linijskimi objekti. Za razliko network deluje le v primeru, da imamo sklenjen obod ploskve.

Pri določitvi dimenzij posameznih elementov konstrukcije čolna smo si pomagali tudi z merjenjem direktno v oblaku točk ter s primerjanjem leve in desne strani čolna. V postopku izdelave CAD modela moramo zajete podatke prilagoditi v pravilne oz. izvorne oblike. V našem primeru je velik problem predstavljala deformiranost lesene konstrukcije in pomanjkanje delov čolna. Pri reševanju teh problemov smo si pomagali s starimi načrti podobnih vrst plovil, ki smo jih dobili s strani g. Uroša Hribarja iz Pomorskega muzeja. Po končanem modeliranju polovice čolna smo objekt prezrcalili tako, da smo dobili popolno obliko čolna. Iz nje smo lahko izdelali tudi različne 2D prikaze.

(28)

_______________________________________________________________________________________________________________

5 REZULTATI

V tem poglavju so predstavljeni rezultati terenske izmere, obdelav geodetske mreže in vsi končni rezultati modeliranja. Končni 3D model je predstavljen tudi po segmentih.

5.1 Rezultati izravnave geodetske mreže

Na spodnji sliki (slika 13) je prikazan razpored točk geodetske mreže 1, 2, 3, 4, 5, in 7 ter stojiščnih točk pri skeniranju 100, 200, 300, 400, 500, 600 in 700. V izravnavo geodetske mreže je bilo skupaj vključenih 117 opazovanj. Nadštevilnost opazovanj omogoča, da zanesljivo najdemo morebitno grobo pogrešena opazovanja in da lahko pričakujemo veliko zanesljivost končnih rezultatov.

Slika 13: Skica geodetske mreže z izrisanimi absolutnimi ni relativnimi elipsami pogreškov

Mreža je bila izravnana kot prosta 3D mreža. V preglednici 2 so prikazane izravnane koordinate točk geodetske mreže in stojišč ter njihove natančnosti. Vidimo, da so natančnosti koordinat v vseh treh koordinatnih smereh manjše od 1 mm. Izstopajo natančnosti višin, ki znašajo do največ 0,2 mm. Te natančnosti mreže več kot ustrezajo za izvedbo skeniranja. Pri interpretaciji rezultatov moramo upoštevati, da so točke signalizirane z odbojnimi nalepkami.

(29)

_______________________________________________________________________________________________________________

Preglednica 2: Koordinate točk geodetske mreže in stojišč ter njihove natančnosti Točka y [m] x [m] H [m] 𝜎_𝑦 [mm] 𝜎_𝑥 [mm] 𝜎_𝐻 [mm]

1 97,1033 105,1927 100,8355 0,4 0,5 0,2

2 103,7459 105,1962 100,858 0,2 0,4 0,1

3 106,6379 104,3966 99,7706 0,5 0,3 0,1

4 106,7267 99,5981 99,7918 0,5 0,2 0,1

5 106,9358 95,7249 99,8368 0,6 0,7 0,1

6 92,0599 98,5502 100,9683 0,8 0,3 0,1

7 92,0170 104,5924 100,6380 0,8 0,3 0,1

100 104,7318 98,4986 99,9632 0,3 0,3 0,2

200 104,1883 104,0438 100,0390 0,4 0,2 0,1

300 103,4059 102,9939 99,5176 0,2 0,2 0,1

400 102,7564 97,3699 99,8968 0,5 0,4 0,1

500 99,3943 98,2933 99,3454 0,4 0,3 0,1

600 97,9426 102,4354 99,2009 0,3 0,2 0,1

700 98,7733 105,2213 99,4911 0,7 0,3 0,1

Lasersko skeniranje smo izvedli iz točk 100, 200,…, 700. Natančnosti točk stojišč so primerljive z natančnostmi danih točk, kar je glede na način izravnave mreže pričakovano. Natančnosti vseh 14 točk vplivajo na natančnost koordinat posameznih točk v celotnem oblaku točk.

5.2 REZULTATI SKENIRANJA

Na instrumentu smo pred vsakim skeniranjem posebej nastavili gostoto skeniranja. Gostoto smo določali na razdalji do približnega težišča čolna in prostorsko ločljivost skeniranih točk na površini nastavili na 2 mm. Območje skeniranja smo si z izrisom poligona omejili s pomočjo slikovne podpore.

Glavni namen določitve območje je v optimizaciji časa skeniranja. Pri skeniranju smo za celovitejše skeniranje notranjosti barke uporabili visok stativ. Za popolnejše skeniranje ostalih delov barke smo si pomagali z običajnim in nizkim stativom. Ker smo barko skenirali z več zornih kotov in ker je gostota skeniranja vezana na točno določeno dolžino, smo na večini skenirane površine dobili oblak točk, ki ima prostorsko ločljivost skeniranih točk na objektu okoli 1 mm. Skupen oblak točk, ki smo ga uporabili za modeliranje vključuje 2,7 milijona točk (slika 14).

Posebnost skeniranja s tahimetri, ki imajo vgrajeno tehnologijo laserskega skeniranja je, da imamo po izračunu koordinat stojišča neposredno georeferenciran tudi oblak točk laserskega skeniranja. Vsak od sedmih oblakov točk je bil torej že georeferenciran in običajne registracije preko veznih točk oz.

(30)

_______________________________________________________________________________________________________________

ploskev ni bil potreben. Oblake točk smo le združili v en skupen oblak točk in ga lahko uporabili za nadaljnje delo.

Slika 14: Izvorni oblak točk Batele

Iz osnovnega oblaka točk, ki smo ga izvozili iz programa Leica Infinity, smo v programu Recap izbrisali točke, ki so predstavljale odboje od bližnje okolice barke. Ostali postopki obdelave oblakov točk niso bili potrebni. Shranjen Recap projekt v obliki *.rcp smo lahko neposredno uvozili v program Civil3D.

5.3 MODELIRANJE

Pred začetkom modeliranja smo uvožen oblak točk rotirali tako, da je bil s svojimi glavnimi osmi skladen z osmi koordinatnega sistema. To omogoča enostavnejši nadzor in delo pri modeliranju. S pomočjo vrvice v vzdolžni osi barke smo določili ploskev, ki model razpolavlja vertikalno vzdolž čolna. Kot že omenjeno v poglavju 3.3, smo za izdelavo modela uporabili le oblak točk leve strani čolna, saj je bila desna stran močno deformirana.

Sledilo je izdelovanje ploskev, ki tvorijo model obravnavanega čolna. Delo smo si razdelili po

segmentih. Največji izziv je predstavljal obod čolna, saj je bil najbolj deformiran. S funkcijo slice smo tvorili horizontalne prereze v razmaku 5 cm. Širino prereza smo nastavili na 5 mm (slika 15). S prerezom smo dobili točke, ki definirajo obod oblaka točk na določeni višini prereza.

(31)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 15: Horizontalni prerez oblaka točk

Te točke smo smiselno povezali v polilinije ter jih pretvoril v zlepke, ki lomljenko spremeni v zvezno krivuljo. Na sliki 16 lahko vidimo združene krivulje oboka čolna s stranskim pogledom.

Slika 16: Prikaz horizontalnih profilov oboda

Z ukazom network smo tvorili ploskev, ki je zaradi preveč podrobno izrisanih linij ustvaril nagubano ploskev, ki jo lahko vidimo na spodnji sliki (slika 17). Žal v programu ni vgrajene funkcije, ki bi omogočala glajenje izdelane ploskve.

Slika 17: Nagubana ploskev oboda

S ciljem dobiti bolj gladko ploskev, smo zmanjšali število karakterističnih linij in dobili boljšo rešitev, katera pa še vedno ni izpolnjevala ciljev. Ves postopek izdelave ploskve smo ponovili z izdelavo vertikalnih prerezov pravokotnih na središčno razpolovilno ploskev. Izkazalo se je, da je vertikalna

(32)

_______________________________________________________________________________________________________________

usmerjenost karakterističnih linij tvorila boljšo ploskev. S preizkušanjem različnih kombinacij smo prišli do optimalne rešitve, kjer smo upoštevali nekaj horizontalnih in vertikalnih karakterističnih linij.

Za končni model oboda smo uporabili linije, ki so prikazane na sliki 18. Na sliki 19 je prikazana končna ploskev oboda čolna.

Slika 18: Izrisane 3D linije za izdelavo ploskve oboda

Slika 19: Ploskev oboda čolna

Za izdelavo ploskve smo uporabili funkcijo network. S funkcijo offset smo naredili dodatno ploskev na oddaljenosti 25 mm, kar določa debelino desk oboda.

Modeliranje smo nadaljevali z izrisom zgornjih reber, ki podpirajo palubo. Zaradi pravilnejše in lepše zaokrožitve smo modelirali celotna rebra, ne samo leve polovice. Posamezno rebro je visoko 60 mm in široko 50 mm. Razmak med rebri se vzdolž palube spreminja. Ker ima vsako rebro drugačno

ukrivljenost, smo morali modelirati vsako rebro posebej. Pomagali smo si z vertikalnimi prerezi. Prvi del reber povezuje sredinska deska širine 200 mm in višine 20 mm, ki je vdelana v zgornji del reber.

Na zadnjem delu čolna je luknja namenjena sedežu. Ob straneh se rebra prilegajo notranji ploskvi oboda (slika 20).

(33)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 20: Zgornja rebra

Slika 21: Podrobni prikaz zgornjega rebra

Dno čolna tvorijo rebra, na katera so s spodnje strani pritrjene deske debeline 30 mm. Ta rebra so v prečni smeri ravna, široka 50 mm in visoka 50 mm (slika 22). Ob straneh se prilegajo notranji ploskvi oboda. Dno ima značilno vzdolžno ukrivljeno lego.

Slika 22: Spodnja rebra

(34)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 23: Podrobni prikaz spodnjega rebra

Zgornja in spodnja rebra povezujejo stranska rebra, na katera je pritrjen obod čolna. Ta segment nam je pri modeliranju vzel največ časa, saj je njihova oblika zelo kompleksna. Oblika se prilega obodu, na dnu pa so v njih vdelana spodnja rebra (slika 24). Vsako stransko rebro ima svoje dimenzije in obliko, da se prilega vsem prej naštetim in modeliranim elementom barke. Širina in globina reber je okoli 50 mm.

Slika 24: Stranska rebra

(35)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 25: Podrobni prikaz stranskega rebra

Poleg že naštetih segmentov je še kar nekaj manjših elementov barke, kot so zadnji del, pomožna stranska rebra, paluba, povezovalna rebra, premčna statva in dodatki sedeža. Pri modeliranju vseh naštetih elementov smo si pomagali z izrisovanjem številnih prerezov. Izrisane polilinije iz zlepkeov smo v ploskve zapisali na enak način kot ostale elemente, torej s funkcijama loft in network. Na fizičnem modelu čolna ni ohranjenega pokrova palube. Za zaključitev izdelave modela barke smo iz načrtov in skic podobnih bark razbrali, da je običajna debelina pokrova palube 20 mm. Z združitvijo vseh segmentov smo dobili končen model čolna Batela, ki ga lahko vidimo na sliki 26. V prilogi (priloga A) so prikazani pogledi z različnih smeri, vendar brez palube, da se vidi notranjost trupa čolna.

(36)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 26: CAD model čolna Batela

Glavna prednost izdelanih 3D modelov je, da lahko poljubno izberemo mesta prerezov, ki omogočajo izdelavo 2D načrtov oz. profilov. Iz končnega 3D modela smo izrisali 5 karakterističnih prečnih profilov A, B, C, D in E ter vzdolžni profil F. Postavitev profilov lahko vidimo na sliki 22. Iz profilov na sliki 23 lažje razberemo pomembne geometrijske elemente in dimenzije posameznih delov.

Slika 27: Postavitev profilov

(37)

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika 28: Izris profilov/prerezov

Za prečni profil C smo izdelali tudi 2D načrt s kotiranimi vrednostmi. Na podoben način je pred izdelavo replike treba pripraviti načrte za prav vse elemente. Brez podrobnih načrtov posameznih elementov izdelava barke ni mogoča.

Slika 29: Kotiran profil C

(38)

_______________________________________________________________________________________________________________

6 RAZPRAVA IN ZAKLJUČEK

Razvoj najrazličnejših tehnologij in programske opreme nam omogoča, da sta zajem prostorskih podatkov najrazličnejših objektov in kasnejša obdelava predstavljata vedno manjši problem. Podatke lahko pridobimo na vsakomur dostopnih lokacijah. Večji izziv predstavlja znanje o uporabi in obdelavi teh podatkov. Obstaja ogromno programske opreme, ki je prilagojena posameznim področjem uporabe.

Zagotovo se z uporabo prilagojene programske opreme izboljša učinkovitost in kakovost obdelave podatkov, vendar sodobni splošni CAD programi ponujajo funkcije, ki omogočajo dovolj profesionalno izvedbo številnih nalog.

Z obravnavo praktičnega primera smo še enkrat več dokazali, da postopek vzvratnega inženirstva omogoča izdelavo potrebne dokumentacije za rekonstrukcijo izbranega objekta. V prvem koraku smo z laserskim skeniranjem pridobili oblak točk čolna. Po osnovni obdelavi v programih Leica Infinity in Recap, smo podatke pripravili za uporabo v programu Civil 3D. Do končnega 3D modela smo prišli z izdelavo različnih prerezov oblaka točk in izrisovanjem profilov. Iz izrisanih profilov, ki so predstavljali 3D linije, smo tvorili ploskve, ki predstavljajo CAD model. Izvorni čoln Batela je v zelo dotrajanem neplovnem stanju. Večina segmentov je zaradi starosti izgubila popolno obliko, zato je bilo potrebno kar nekaj prilagajanja. Na čolnu Batela, ni ohranjenega jambora, sedeža in krmila, zato jih v magistrski nalogi nismo obravnavali. Za izdelavo teh modelov bi morali uporabiti skice ali pa fizične primerke sorodnih čolnov.

V magistrskem delu smo na praktičnem primeru pokazali, da lahko v CAD programu za splošno uporabo, kot je Civil 3D, ustvarimo CAD model čolna Batela, ki omogoča izdelavo rekonstruiranega čolna. Izdelali smo CAD model, ki uprizarja izvorni čoln Batela. Sodobna programska oprema omogoča izvoz podatkov modela v standardnih formatih, ki omogočajo 3D tisk, rezkanje in izdelavo dodatnih potrebnih formatov za izdelavo realnega modela. V okviru magistrskega dela smo zmodelirali vse elemente Batele, ki so neposredno uporabni za izdelavo posameznih komponent plovila. Za konkretno izdelavo replike bi bilo potrebno izdelati tudi 3D modele nekaterih manjkajočih delov. Za fazo izdelave bi bilo potrebno izdelati tudi kosovnico vseh elementov in številne 2D načrte, ki bi omogočali pravilno obdelavo lesa. To delo presega obseg magistrske naloge, zato ga nismo opravili. Izdelava čolna na način, kot so izdelovali izvornega, terja veliko ročne obdelave posameznih kosov lesa do končnega pravilnega prileganja. Tak način dela je neizogiben, saj je večina delov nepravilnih in svojevrstnih oblik. Z digitalizacijo in rekonstruiranjem tovrstnih primerov skrbimo za ohranjanje kulturne dediščine. Velik pomen tega projekta je tudi izobraževanje študentov, ki se odločijo za študij pomorstva. Z izvedenim praktičnim delom in samo magistrsko nalogo upamo, da bomo pomagali pri aktivnostih, ki jih izvajajo v okviru ohranjanja in posodobitve zbirke bark v Pomorskem muzeju. Po odlično speljanem projektu izdelave replike Istrskega Topa, leta 2017, zdaj želijo izdelati CAD modele vseh plovil, ki jih hranijo v

(39)

_______________________________________________________________________________________________________________

muzeju. CAD model omogoča dobro prezentacijo in vizualizacijo obiskovalcem ter osnovno načrtno dokumentacijo za izdelavo replike.

(40)

_______________________________________________________________________________________________________________

VIRI

[1] Batana. 2020. Wikipedija The Free Encyclopedia. https://sl.wikipedia.org/wiki/Batana

[2] Podgoršek, A. 2020. Proizvodni proces izdelave motornega plovila – jahte. Diplomsko delo.

Portorož, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za pomorstvo in promet. (samozaložba A. Podgoršek):

36 f.

[3] Mohović, R., 2019. Študija tehničnih opisov in značilnosti tradicionalnih plovil Kvarnerja, Istre in slovenskega primorja. Pomorski in zgodovinski muzej hrvaške obale Reka: 72 f.

[4] Reverse engineering techniques: From 3D scanning to the CAD file in the concrete industry.

BFT International 05/2019.

https://www.bft-International.com/en/artikel/bft_Reverse_engineering_techniques_From_3D_

scanning_to_the_CAD_file_in_the_3357131.html (Pridobljeno 13. 3. 2021.)

[5] Hess, B. 2019. What Is Reverse Engineering and How Does It Work?

https://astromachineworks.com/what-is-reverse-engineering/ (Pridobljeno 12. 2. 2021.)

[6] Nabeel, A. 2020. Reverse Engineering Technology.

https://www.researchgate.net/publication/341464189_Reverse_Engineering_Technology (Pridobljeno 13. 3. 2021.)

[7] Robin, H. H., Hirpa, G. 2021. A case study on use of 3D scanning for reverse engineering and quality control. Materials Today: Proceedings 45, 6: 5255-5262.

[8] Yao, A. 2005. Applications of 3D scanning and reverse engineering techniques for quality control of quick response products. Int J Adv Manuf Technol 26, 1284–1288.

[9] Ping, F. 2008. Reverse Engineering in the Automotive Industry. Springer Series in Advanced Manufacturing, 7: 141 – 142.

[10] Nünlist, C. 2019.Military Technology: The Realities of Imitation. CSS Analyses in Security Policy, 238.

[11] Dulikravich, G., Orlande, H. R. B., Dennis,B. H.. 2006. Inverse Engineering.

https://www.researchgate.net/publication/251091884_Inverse_Engineering.

(Pridobljeno 12. 2. 2021.)

[12] Hribar, U. 2017. Tehnični opis Istrski Topo. Osebna komunikacija. (15. 2. 2021.)

[13] Juri, F. Pomorski muzej – Museo del mare »Sergej Mašera« Piran.

https://pomorskimuzej.si/sl/razstavisce-monfort (Pridobljeno 12. 2. 2021.) [15] Razstavišče Monfort. https://pomorskimuzej.si/sl/razstave/stalne/monfort

(Pridobljeno 14. 2. 2021.)

(41)

_______________________________________________________________________________________________________________

[15] Eilam, E. 2005. Reversing: Secrets of Reverse Engineering.

https://doc.lagout.org/security/Reversing%20Secrets%20of%20Reverse%20Engineering.pdf (Pridobljeno 12. 2. 2021.)

[16] Babič, D. 2018. Analiza in primerjava postopkov digitalizacije za namene vzvratnega inženirstva. Magistrsko delo. Maribor, Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo (samozaložba D. Babič): 84 f.

[17] Holger M. K., Hausi, A. 2010. The Tools Perspective on Software Reverse Engineering:

Requirements, Construction, and Evaluation. Advances in computers, 79: 189 – 290.

[18] Batana. https://sl.wikipedia.org/wiki/Batana#/media/Slika:Battana.jpg (Pridobljeno 15. 2. 2021.)

[19] Purič, D. 2018. Vzpostavitev oslonilnih točk za potrebe terestričnega laserskega skeniranja na Letalnici bratov Gorišek. Diplomska naloga. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo (samozaložba D. Purič): 20f.

[20] Tisovnik, M. 2013. Primerjava rezultatov izravnave prostorske mreže z rezultati izravnav horizontalne in višinske mreže. Diplomska naloga. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo (samozaložba M. Tisovnik): 16 – 36.

[21] Bone, M. 2012. Projektiranje in obdelava geodetske mreže za ugotavljanje morebitnih premikov MHE Melje. Diplomska naloga. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo (samozaložba M. Bone): 29 – 35.

(42)

_______________________________________________________________________________________________________________

SEZNAM PRILOG

PRILOGA A: POGLEDI CAD MODELA ČOLNA BATELA A1

(43)

Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela.. A1 Mag. delo. Ljubljana, UL FGG, Magistrski študijski program druge stopnje Geodezija in geoinformatika.

_______________________________________________________________________________________________________________

PRILOGA A: POGLEDI CAD MODELA ČOLNA BATELA Slika A.1: Tlorisni pogled CAD modela čolna Batela.

Slika A.2: Pogled CAD modela čolna Batela s prve strani.

(44)

A2 Gnidovec, T. 2021. Vzvratno inženirstvo na tradicionalnem slovenskem plovilu Batela.

_______________________________________________________________________________________________________________

Slika A.3: Pogled CAD modela čolna Batela na zadnjo stran.

Slika A.4: Pogled CAD modela čolna Batela na dno.