Opracowanie interaktywnej aplikacji z wykorzystaniem techniki komputerowej VR do badania sytuacji wypadkowych w przemyśle metalowym dla potrzeb profilaktyki.

Głównym celem projektu było wykonanie interaktywnej aplikacji (zwanej dalej narzędziem do interaktywnej symulacji obsługi tokarki), która umożliwi prowadzenie badań sytuacji wypadkowych na potrzeby profilaktyki oraz szkoleń wyrabiających prawidłowe nawyki bezpiecznej pracy u operatorów tokarek. Narzędzie to wykonano w technice rzeczywistości wirtualmej (VR), która umożliwia osobie zanurzonej w środowisku wirtualnym uczestniczenie w symulowanym procesie toczenia oraz w odtwarzanych w tymśrodowisku zdarzeniach wypadkowych.We wstępnej fazje projektu przeprowadzono analizę typowych przyczyn wypadków w przemyśle metalowym oraz opracowano ogólny plan postępowania przy tworzeniu komputerowego narzędzia do interaktywnej symulacji obsługi tokarki. Sformułowano wytyczne dotyczace wykonania tego narzędzia.Wykonano komputerowe wirtualne środowisko pracy do symulacji obsługi tokarkiw warsztacie mechanicznym. Środowisko to zostało oprogramowane w zakresie wprowadzenia ograniczeń pomiędzy obiektami symulowanego środowiska pracy, dynamiki zdarzeń występujących w środowisku, interakcji pomiędzy obiektami środowiska, a także w zakresie rejestracji zdarzeń występujących w środowisku podczas symulacji. Podjęte dzialania umożliwiły wykonanie narzędzia do interaktywnej symulacji obsługi tokarki.

Informacje uzupełniające

Głównym celem projektu jest opracowanie i wykonanie interaktywnej aplikacji do badania sytuacji wypadkowych w przemyśle metalowym dla potrzeb profilaktyki wypadkowej oraz do prowadzenia szkoleń wyrabiających prawidłowe nawyki wśród operatorów obsługujących obrabiarki do skrawania metali. Aplikacja wykonana zostanie z zastosowaniem nowych rozwiązań wykorzystujących technikę rzeczywistości wirtualnej, które osobie zanurzonej w środowisku wirtualnym dadzą wrażenie uczestniczenia w symulowanym procesie skrawania i w odtwarzanej w wirtualnym środowisku pracy sytuacji wypadkowej
W 1. etapie projektu przeprowadzono analizę typowych sytuacji wypadkowych występujących w przemyśle metalowym. Następnie uwzględniając zidentyfikowane przyczyny i opisy wypadków oraz analizę narzędzi do wykonania wirtualnego środowiska pracy, opracowano ogólną koncepcję komputerowego narzędzia do interaktywnej symulacji obsługi tokarki. Sformułowano wytyczne dotyczące sposobu wykonania tego narzędzia, a także ustalono i opisano metodę funkcjonowania oprzyrządowania zewnętrznego (inforękawic, infohełmu, systemu śledzenia) połączonego z tym narzędziem w celu zapewnienia interaktywnej komunikacji użytkownika (operatora) z wirtualnym środowiskiem pracy
Natomiast w 2 etapie projektu, na podstawie opracowanej koncepcji, wykonano komputerowe wirtualne środowisko pracy do symulacji obsługi tokarki w warsztacie mechanicznym. Środowisko to składa się z trójwymiarowych komputerowych modeli obiektów, które w zależności od usytuowania ich względem miejsca pracy operatora tokarki (użytkownika interaktywnego narzędzia), podzielono na obiekty pierwszego i drugiego planu
Komputerowe obiekty pierwszego planu to obiekty środowiska pracy znajdujące się w strefie pracy użytkownika, takie jak tokarka TUK-40 oraz wyposażenie tego stanowiska pracy, tj.: skrzynie z półproduktami i odpadami, parawan, klucz trzpieniowy, podest drewniany itp. Obiekty te wykonano w sposób realistyczny z uwzględnieniem kolorystyki oraz odpowiedniej wielkości, tak aby ich obraz był jak najbardziej zbliżony do wyglądu ich odpowiedników w rzeczywistym środowisku pracy (Fot. 1.)

Fotografia.1 Komputerowo generowany widok stanowiska tokarki do interaktywnej jej symulacji

Natomiast obiektami drugiego planu są elementy środowiska pracy umieszczone w pewnej odległości od miejsca lokalizacji użytkownika interaktywnej symulacji obsługi tokarki. Obiekty te wykonano mniej szczegółowo, ale z zachowaniem kolorów właściwych dla poszczególnych elementów obiektów oraz z zachowaniem odpowiednich proporcji, kształtów i konturów. Wykorzystując tak stworzone komputerowe obiekty pierwszego i drugiego planu wykonano wirtualne środowisko pracy w warsztacie mechanicznym (Fot. 2)

Fotografia.2 Widok z góry komputerowo generowanego środowiska pracy w warsztacie mechanicznym

Obiekty pierwszego i drugiego planu wykonano w programie 3Ds Max firmy AutoDesk, a następnie całe złożone z tych obiektów środowisko warsztatu mechanicznego przeniesiono do programu Quest 3D VR Edition firmy Act-3D. Na tej podstawie w trzecim etapie projektu będzie wykonane komputerowe narzędzie do interaktywnej symulacji obsługi tokarki
W ramach 2. etapu, na podstawie sformułowanych w poprzednim etapie założeń i wytycznych, opracowano dwa scenariusze działania interaktywnego narzędzia komputerowego do symulacji obsługi tokarki. W pierwszym scenariuszu szczegółowo ujęto parametry wirtualnego środowiska pracy w którym użytkownik będzie mógł się poruszać i obsługiwać wirtualnie tokarkę. W scenariuszu tym opisano również elementy otoczenia środowiska i rozmieszczenia w nim stanowisk pracy, w tym tokarki TUK-40. Ponadto opisano czynności, jakie będzie mógł wykonywać użytkownik podczas symulowanej obsługi tokarki oraz sposób uruchamiania tego narzędzia. W scenariuszu przedstawiono również obiekty aktywne wirtualnego środowiska pracy, które będą mogły być poruszane, przenoszone lub przyciskane przez użytkownika podczas symulacji
Natomiast w drugim scenariuszu opisano szczegółowo okoliczności powstawania zdarzeń wypadkowych, które inicjowane będą (w określonych warunkach) podczas obsługi wirtualnej tokarki. Będą to następujące zdarzenia wypadkowe: wyrzut klucza trzpieniowego pozostawionego w uchwycie tokarskim po uruchomieniu obrotów wrzeciona, uderzenie pracownika przez wyrzucony przedmiot obrabiany, pochwycenie części ciała pracownika przez ruchomy uchwyt tokarski lub śrubę pociągową. W scenariuszu tym opisano również sposób prezentacji tych zdarzeń, rodzaj wirtualnego urazu jaki odniósł użytkownik narzędzia oraz dostępne środki zapobiegawcze. Opisy środowiska pracy, jego wyposażenia oraz stanowisk pracy zawarte w scenariuszach opracowano wykorzystując szczegółową dokumentację szkicową i fotograficzną zebraną podczas wizyt w zakładzie mechanicznym. Wymienione scenariusze oraz wykonane wirtualne środowisko pracy warsztatu mechanicznego będą wykorzystane w 3. etapie projektu do stworzenia komputerowego narzędzia do interaktywnej symulacji obsługi tokarki.