Розробка нової конструкції фільтрувального респіратора для гірників

Метою роботи є розробка нової конструкції фільтрувального респіратора для гірничих підприємств з урахуванням антропометричних параметрів облич працівників з покращеною формою смуги обтюрації. Використано метод оптичної тріангуляції для побудови 3D-моделі півмаски респіратора на основі визначення координат ключових антропометричних точок, а також функцію Гаусса радіального вигляду для згладжування та локальної підгонки моделі півмаски до топології обличчя користувача. Використано процес розробки півмаски на основі цифрового зображення обличчя, який складається з формування кон­турів півмаски за висотою і довжиною обличчя та визначення дизайну смуги обтюрації. Розроблено нову конструкцію фільтрувального респіратора з покращеною формою смуги обтюрації, яка враховує антропометрію обличчя користувача. Вдосконалено метод 3D-моделювання півмаски респі­ратора шляхом визначення координат ключових антропометричних точок облич потенційних користува­чів методом оптичної тріангуляції. Запропоновано процес визначення площі прилягання смуги обтюрації півмаски до обличчя користувача. Встановлено, що зі збільшенням розміру півмаски площа контакту сму­ги обтюрації півмаски з обличчям зменшується, що пов’язано зі зміною геометрії самої півмаски. Визначе­но, що респіратор до 70 % своєї смуги обтюрації контактує з обличчям людини в ділянці щік. Наукова новизна полягає в удосконаленні процесу проєктування півмаски фільтрувального респіратора з використанням методу оптичної тріангуляції для побудови півмаски за ключовими антропометричними точками, а також функцію Гаусса радіального вигляду для локальної підгонки смуги обтюрації півмасок до топологічної структури обличчя користувача. Практична цінність полягає у розробці процесу процес визначення площі прилягання смуги обтюрації півмаски до обличчя користувача.

The purpose of the research is to develop a new design of a filtering respirator for conditions of mining enterprises, taking into account the anthropometric parameters of workers’ faces and featuring an improved the sealing line. The optical triangulation method was used to design a 3D model of the respirator face blank based on the determination of the coordinates of key anthropometric points, as well as a Gaussian radial basis function for smoothing and local fitting of the half mask model to the user’s facial topology. A new design of a filtering respirator has been developed, which takes into account the user’s facial anthropometry. The 3D modeling method of the respirator sample was improved by determining the coordinates of key anthropometric points of users’ faces using the optical triangulation method. A process for determining the contact area of the sample with the user’s face was proposed. It was established that as the size of the sample increases, the contact area of the sealing line with the face decreases, which is related to changes in the half mask’s geometry. The scientific novelty lies in improving the respirator design process through the use of the optical triangulation method to design the sample on key anthropometric points as Gaussian radial basis function for local adjustment of the facial topological structure. The practical value consists in developing a process for determining the contact area of the half mask sealing line with the user’s face.