Reverse Engineering

Einige Open-Hardware-Projekte, die von großem Wert sind, haben im Internet nur Fotos und Videos der realen Ausrüstung, ohne Abmessungen oder jede andere Art von Informationen über die Größe ihrer Teile, Informationen, die für die Realisierung oder den Bau erforderlich sind; In diesen Fällen hat OHO ein Verfahren entwickelt, um mit einem gewissen Grad an Präzision die wesentlichen Abmessungen von Objekten und physischen Strukturen, von Fotos, mit Hilfe von nützlichen Programmen für diesen Zweck zu schätzen.

Richtlinien in Reverse-Engineering-Projekten

Die wichtigsten Aspekte im sogenannten Reverse-Engineering-Verfahren werden im Folgenden anhand von im Internet gefundenen Bildern des Falles eines Werkstattkrans dargestellt:

Videoauswahl

Für den gezeigten Fall haben wir mit dem Video des Links gearbeitet: Werkstattkran powered by DRILL, in dem folgendes angesprochen wurde:

Gibt es Ansichten aus verschiedenen Blickwinkeln?

Das Video zeigt die Bauabschnitte aus verschiedenen Blickwinkeln.

Gibt es Einblicke in die wichtigsten Details?

Es werden Details zu den Herstellungsprozessen gezeigt: Abisolieren, Schneiden, Schweißen und Montage.

Gibt es Einblicke in die geöffneten oder entschärften Geräte?

Das Team ist völlig offen.

Sind Teile der Ausrüstung, Materialien und Montagelogik erkennbar?

In der Ausrüstung kann man die Teile erkennen und wie sie zusammengebaut werden.

Gibt es in OHO eine Kategorie für Videoausrüstung?

Nach den in [www.oho.wiki | OHO] verfügbaren Kategorien passt dieses Gerät in die Kategorie 'Mobilkräne'.

Werden die Bilder mit der erforderlichen Klarheit angezeigt?

Ja, es handelt sich um ein hochauflösendes Video, die Bilder sind also scharf.

Referenzmessung

Um die Abmessungen des Projekts zu bestimmen, ist es notwendig, über eine oder mehrere vorher bekannte Abmessungen zu verfügen; diese Messungen müssen von OHO bei der Entwicklung dieses Verfahrens zur Verfügung gestellt werden, sofern nicht anders angegeben.

Bei dem Kranprojekt wurde die Breite des 60-mm-Rohrs als Referenzmaß verwendet, eine Information, die aus den Kommentaren des Videos gewonnen wurde, was der Referenz Gültigkeit verleiht.

Überprüfung der Kommentare und Videoinformationen

Im Allgemeinen sind sehr nützliche Daten in den Kommentaren und in den Videoinformationen verfügbar, im Falle von Projekten, die von YouTube bezogen wurden; hier können Sie Daten zu den für die Herstellung erforderlichen Abmessungen erhalten (explizite Messungen).

Kommentare zur Bewertung

In manchen Fällen ist die Anzahl der Kommentare sehr hoch, so dass sie gründlich überprüft werden sollten.

Im analysierten Video wurden alle Kommentare und ihre Antworten erweitert, indem nach unten gescrollt wurde. Dabei wurden insgesamt 507 Punkte gefunden, einschließlich der Antworten.

• Da es sich um ein Video mit vielen Kommentaren handelt, wurden alle Antworten mit dem YouTube-Tool "Antwortkommentare erweitern" erweitert.

• Da die Kommentare in verschiedenen Sprachen verfasst sind, übersetzten wir sie in Google docs, GOOGLETRNSLATE () UND DATECTLANGUAGE (). Das Ergebnis wurde später überarbeitet, um Übersetzungsfehler zu korrigieren.
• Um den Prozess effizienter zu gestalten, wurde eine Tabelle mit dem Namen 'youtube comments checker.ods' erstellt, die wie folgt organisiert ist:
  • Originalkommentare in der ersten Spalte
  • Kommentare auf Englisch in der zweiten Spalte
  • Kommentare auf Spanisch in der dritten Spalte (dies hängt von der Person ab, die die Analyse durchführt)
  • Die Kommentare wurden anhand von Schlüsselwörtern wie "mm", "cm", "kg", "Kabel", "Riemenscheibe", "Rad" usw. hervorgehoben, um Daten zu extrahieren, die Aufschluss über Abmessungen und Spezifikationen geben können.
• Auf die gleiche Weise werden die Informationen des vom Autor veröffentlichten Videos auf der Suche nach Daten von Interesse ausgewertet.

Hier sind einige Screenshots mit den Kommentaren und Informationen, die zu Ergebnissen geführt haben.

Erfassen	Erhaltene Daten
	Reducer verwendet mit einem Verhältnis von 1: 100 Vom Hersteller geschätzte Kapazität: 200 kg
	Eine mögliche Verbesserung, indem die Position des Untersetzungsgetriebes geändert wird, würde eine kompaktere Konstruktion ergeben
	Belastbarkeit möglicherweise größer als 200 kg
	Empfehlung, Kunststoffräder und Riemenscheiben durch Metallräder zu ersetzen
	Hinweis zur Beschaffung des Reduzierstücks.

Überprüfung der Kapazität der Ausrüstung

Einige Aspekte wie die Kapazität des Geräts oder Systems müssen überprüft werden, damit das zu entwickelnde Projekt als Open Hardware einen praktischen Wert hat.

Im Falle des Krans gibt es auf dem Markt derzeit ähnliche Geräte mit höheren Kapazitäten, jedoch wird er auf der Grundlage der 200 kg Kapazität arbeiten, die oben in der Videoabschrift angegeben ist.

Aufnahme von Schlüsselbildern für die Bildverarbeitung

Wenn die Entscheidung für die Entwicklung des Reverse-Engineering-Verfahrens gefallen ist und das Video ausgewählt wurde, werden zunächst Aufnahmen gemacht, in denen die Längen der Bauteile gemessen werden können.

Alternativen, die in die Aufnahmen für Referenzmessungen aufgenommen werden können

Wie bereits erwähnt, werden einige der aufgenommenen Messungen Referenzmessungen sein, so dass ihr Wert bereits bekannt ist:

• Kalibrierungselemente wie Messgeräte, Lineale, Nonius und andere.
• Bekannte, gut identifizierte Objekte, die im Video als Teile von Fahrzeugen, Teile von anderen Maschinen wie Waschmaschinen, Ventilatoren, u.a. verwendet werden. Das Gerät verfügt über eine Handbohrmaschine als motorisches Element, die bei Bedarf als Referenz dienen kann.
• Geschätzte Objekte, die im Video verwendet werden, wie z. B. Zahnräder, Lager, Wellen, Träger, Platten u. a., deren Größe angenommen wird. Diese müssen mit anderen Referenzen wie der Anthropometrie bestätigt oder von OHO genehmigt werden.
• Interaktion von Personen im Video, wenn menschliche Teile gezeigt werden. Bei dem Kranprojekt wurden Aufnahmen mit menschlicher Interaktion für die Plausibilitätsprüfung verwendet.
• Werkstattmöbel, insbesondere Arbeitstische, Eingänge, Bodenplatten, Wände und andere nützliche Gegenstände.
• Werkstattausrüstung wie Schraubstöcke, Bohrer, Schraubenschlüssel usw. Mit einigen Daten der beobachteten Ausrüstung ist es möglich, die Abmessungen von nahe gelegenen Komponenten zu extrahieren, die zur Ausrüstung oder zum System des Projekts gehören. In diesem Fall wurden die Daten aus den Informationen im Video gewonnen.
  
  • Magnetischer Bohrer: Bohrer evo28
  • Kreissäge: EVOSAW230 mit Ständer
  • Schweißgerät: Ideal Tecnomig 200GD Synergic

Bildbearbeitung

Nachdem die für die Bestimmung der Abmessungen erforderlichen Aufnahmen oder Bilder gewonnen wurden, müssen sie mit den folgenden Methoden bearbeitet werden:

Korrektur perspektivischer Verzerrungen

Wenn die Aufnahme verzerrt ist, keine "Fluchtlinien" aufweist und außerdem alle Abmessungen in derselben Ebene liegen, muss die Perspektive korrigiert werden.

Bildbearbeitungsprogramme wie Gimp oder andere können zur Korrektur der Perspektive verwendet werden.

Bestimmung des Bezugsmaßes durch Anthropometrie oder Objekte mit bekannten Abmessungen

Nach der Festlegung der Erfassungen, bei denen Personen oder Objekte bekannter Größe zusammenwirken, müssen Durchschnittsmaße ermittelt werden, für Personen können die in der Norm DIN 33 402 oder andere angegebene Maße verwendet werden.

Im Rahmen des evaluierten Projekts wurden für Referenzen zur Körpergröße und anderen anthropopmetrischen Daten akademische Quellen unter den folgenden Links verwendet:

• http://erecursos.uacj.mx/handle/20.500.11961/3098
• https://docplayer.es/23252748-Ergonomia-desde-el-punto-de-vista-de-la-higiene-y-seguridad-industrial-lic-jose-luis-melo.html

Aus diesen Quellen wurden einige Durchschnittswerte entnommen, um Vergleiche mit den im Video beobachteten Proportionen anstellen zu können.

Die Kamera passt die Größe der Ausrüstung an

Es gibt Werkzeuge, die in der Lage sind, die Dimensionen von Objekten in verschiedenen Achsen eines Koordinatensystems zu bestimmen, das einem perspektivisch aufgenommenen Foto des Objekts überlagert ist, wie das Programm fSpy, das Open Source ist und aus dem bearbeiteten Foto eine "Kameramatch"-Datei erzeugen kann, die ein Koordinatensystem im Foto enthält und später von einem anderen sehr leistungsfähigen Programm wie Blender verwendet werden kann, in dem das Foto und das Koordinatensystem in einer dreidimensionalen Umgebung manipuliert werden.

Einige der Aufnahmen des evaluierten Projekts wurden in fSpy und Blender verarbeitet, wobei es gelang, anhand von Referenzmessungen andere Dimensionen in zufriedenstellender Weise zu bestimmen.

Eine wichtige Voraussetzung für die Anwendung von 'camera match' ist, dass das Capture gerade Linien der Objekte in mindestens zwei Koordinatenachsen zeigt und dass sie perspektivisch sind. Falls einige Captures dies nicht erfüllen, z.B. nur gekrümmte Formen oder völlig orthogonale Ansichten zeigen, ist es dennoch möglich, die Bilder in Programmen wie dem bereits erwähnten gimp.org.es/ Gimp oder Tools wie Meazure zu bearbeiten, bei denen das Bild zweidimensional analysiert und die Maße anhand bekannter Referenzen bestimmt werden, wobei sogar trigonometrische Beziehungen hergestellt werden können, wenn die Messung und die Referenz in unterschiedlichen Abständen von der Kamera aufgenommen wurden.

Plausibilitätsprüfung

Da bei diesem Verfahren Schätzungen vorgenommen werden, ist es ratsam, bei Zweifeln an einem geschätzten Maß dessen Bestimmung mit einer anderen Referenz zu wiederholen, um dem betreffenden Maß Gültigkeit zu verleihen.

Im Fall des Krans wurde festgestellt, dass die Höhe des Mastes auf der Höhe der Schultern seines Erbauers liegt, so dass diese Messung mit Hilfe eines maßstabsgetreuen Modells von Blender, dem sogenannten "Meta-Rig", überprüft werden konnte.

Referenzen aus der Erfahrung des Designers

In vielen Fällen hat die Person, die die Reverse-Engineering-Analyse durchführt, aufgrund ihrer Erfahrung bereits Kenntnisse über einige kritische Maße einiger Objekte, die von OHO validiert werden müssen, was den Prozess der Dimensionsbestimmung beschleunigt.

Abschließend sei darauf hingewiesen, dass OHO vor Beginn der Modellierung der Teile die Hauptmaße und die relevanten Maße, die nach diesem Verfahren ermittelt wurden, überprüfen und genehmigen muss.