DE102008005761A1 - Method for work planning by human movement modeling device, involves performing real human movement, where image of real human movement is determined, and image is transferred in motion simulation model - Google Patents

Method for work planning by human movement modeling device, involves performing real human movement, where image of real human movement is determined, and image is transferred in motion simulation model Download PDF

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Christian Bade
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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Abstract

The method involves performing a real human movement, where an image (19) of the real human movement is determined. The image is transferred in a motion simulation model. The real human movement is performed using a real person (7) in a real work environment. The real human movement is performed in a planning scenario (3) of the work environment provided with a planning medium (5). An independent claim is included for a device for modeling human movements and for electronic data processing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fabrikplanung mit Hilfe einer Vorrichtung zum Modellieren von menschlichen Bewegungsabläufen.The The invention relates to a method for factory planning using a Device for modeling human motion sequences.

Es ist bekannt, ein Fabriklayout mittels auf Modellen basierenden Simulationen von Fertigungsabläufen zu planen. Die DE 102 40 338 A1 zeigt ein Verfahren und eine Anordnung zur Prozessplanung von Fertigungsschritten. Das spätere Montagelayout kann mittels der Simulationen noch vor einer tatsächlichen Verkörperung auf die späteren Produktionsabläufe abgestimmt beziehungsweise optimiert werden. Ferner ist es bekannt, zusätzlich Modelle von menschlichen Bewegungsabläufen in eine Layout- und Prozessplanung von Montageanlagen mit einzubeziehen. Die Dissertationsschrift "System zur effizienten Layout- und Prozessplanung von hybriden Montageanlagen", Ulrich Roßgoderer, Lehrstuhl für Montagesystemtechnik und Betriebswissenschaften der Technischen Universität München, beschreibt eine solche Vorgehensweise.It is known to plan a factory layout by means of model-based simulations of production sequences. The DE 102 40 338 A1 shows a method and an arrangement for process planning of manufacturing steps. The subsequent assembly layout can be tuned or optimized by the simulations even before an actual embodiment of the subsequent production processes. Furthermore, it is known to additionally include models of human motion sequences in a layout and process planning of assembly plants. The dissertation "System for efficient layout and process planning of hybrid assembly systems", Ulrich Roßgoderer, Chair of Mounting Systems and Industrial Management of the Technical University of Munich, describes such a procedure.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Fabrikplanung zu ermöglichen.task The invention is to enable improved factory planning.

Die Aufgabe ist mit einem Verfahren zur Fabrikplanung mit Hilfe einer Vorrichtung zum Modellieren von menschlichen Bewegungsabläufen mit folgenden Schritten gelöst: Durchführen eines realen menschlichen Bewegungsablaufs, Ermitteln eines Abbild des realen menschlichen Bewegungsablaufs und Überführen des Abbilds in ein Bewegungssimulationsmodell. Unter menschlichem Bewegungsablauf kann ein beliebiger Bewegungsablauf, beispielsweise ein beliebiger humanoider Bewegungsablauf verstanden werden, wie er beispielsweise von einer Person durchführbar ist. Vorteilhaft kann der menschliche Bewegungsablauf in Echtzeit aufgezeichnet werden. Für verschiedene Werkzeuge einer sogenannten digitalen Fabrik, wie sie zur Fabrikplanung verwendbar ist, können sogenannte Menschmodelle beziehungsweise das menschliche Bewegungssimulationsmodell verwendet werden. Dem menschlichen Bewegungssimulationsmodell können kinematische Informationen zu Grunde liegen. Vorteilhaft wird das ermittelte Abbild in das Bewegungssimulationsmodell überführt. Üblicherweise notwendige Schritte, die einen hohen manuellen Aufwand zum Erstellen einzelner Bewegungen für verschiedene Körperachsen und Gliedmaßen zum händischen Programmieren der Menschsimulationsmodelle erfordern, sind nicht notwendig. Vorteilhaft ist es möglich, eine exakte Modellbildung für spezifische Zielgruppen vorzunehmen. Hierfür können entsprechend geeignete Probanden den realen menschlichen Bewegungsablauf durchführen. Außerdem können aufgrund des erhaltenen menschlichen Bewegungssimulationsmodells Analysen von Arbeitsräumen sowie Reichweiten zur Arbeitsplatzgestaltung vorgenommen werden. Außerdem ist es möglich, darauf basierend Zeitanalysen auf Basis der sogenannten MTM-1-Methode durchzuführen. Ferner können Ergonomieanalysen, wie zum Beispiel Anheben, Körperhaltung sowie Energieeinsatz durchgeführt werden. Insgesamt ergibt sich eine authentischere Kinematik von mittels des Bewegungssimulationsmodells simulierbaren virtuellen Bewegungsabläufen. Schließlich ist es möglich, eine Dokumentation zu erstellen, beispielsweise Ergonomieberichte und animierte Arbeitsanweisungen.The Task is with a procedure for factory planning with the help of a Device for modeling human motion sequences with the following steps: Perform a real human movement, determining an image of real human movement and convicting of the image into a motion simulation model. Under human Movement can be any movement, for example be understood any humanoid movement, such as he is for example carried out by a person. Advantageous The human movement can be recorded in real time. For various tools of a so-called digital Factory, as it is suitable for factory planning, can so-called human models or the human motion simulation model be used. The human motion simulation model can be kinematic Information is based. The determined is advantageous Transferred image into the motion simulation model. Usually necessary steps that require a lot of manual effort to create individual movements for different body axes and limbs for manual programming of the Require human simulation models are not necessary. Advantageous is it possible to make an exact model for specific target groups. For this purpose can appropriately suitable subjects the real human movement carry out. Besides, due to of the obtained human motion simulation model analyzes of work spaces as well as ranges for workplace design be made. Besides, it is possible based on that Perform time analyzes based on the so-called MTM-1 method. Furthermore, ergonomics analyzes, such as lifting, Posture and energy use performed become. Overall, a more authentic kinematics of virtual simulated by the motion simulation model Movements. Finally, it is possible to create documentation, such as ergonomics reports and animated work instructions.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Durchführen des realen menschlichen Bewegungsablaufs mittels einer Person in einem Arbeitsumfeld. Vorteilhaft kann sich die Person in dem Arbeitsumfeld orientieren, in gewisser Weise mit diesem interagieren und sich mithin in typischer Art und Weise bewegen. Es ist möglich, dass es sich bei dem Bewegungsablauf um einen typischen Arbeitsschritt, beispielsweise das Anheben und Transportieren eines Gegenstandes, handelt. Vorteilhaft kann daraus beispielsweise eine Ablaufsimulation von Werktätigkeiten zur Planung einer Fertigungszelle generiert werden.at An embodiment of the method is the following step provided: performing the real human movement by a person in a work environment. Advantageously, the Person in the work environment, in a sense, with this interact and thus move in a typical way. It is possible that it is the movement around a typical work step, such as lifting and transporting an object. Advantageously, for example a flow simulation of work activities for the planning of a Manufacturing cell are generated.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Durchführen des realen menschlichen Bewegungsablaufs in einem mit Planungshilfsmitteln versehenen Planungsszenario des Arbeitsumfeldes. Vorteilhaft kann der reale menschliche Bewegungsablauf in einer typischen Art und Weise sowie räumlichen Orientierung erfolgen, ohne dass die zu planende Fabrik bereits tatsächlich real existiert. Zur Orientierung genügen schnell auf- und abbaubare Planungshilfsmittel.at Another embodiment of the method is as follows Step provided: perform the real human Motion sequence in a provided with planning tools planning scenario of the working environment. Advantageously, the real human movement in a typical way as well as spatial orientation without the factory being planned actually being real exists. For orientation quickly up and degradable planning aids.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Ermitteln des Abbilds des realen menschlichen Bewegungsablaufs mittels eines Tracking-Systems. In Betracht kommen beispielsweise videobasierte oder auch infrarotbasierte Tracking-Systeme. Sogenannte Tracking-Systeme werden beispielsweise verwendet, um Augmented-Reality-Anwendungen durchzuführen. Die DE 10 2004 051 600 B4 sowie die DE 10 2005 058 240 A1 zeigen beispielhaft solche Systeme. Mittels des Tracking-Systems kann beispielsweise die Position der den menschlichen Bewegungsablauf durchführenden Person über einen zeitlichen Ablauf ermittelt werden. Die Position der Person kann dabei in allen sechs translatorischen und rotatorischen Freiheitsgraden ermittelbar sein.In a further embodiment of the method, the following step is provided: determination of the image of the real human movement sequence by means of a tracking system. For example, video-based or even infrared-based tracking systems may be considered. So-called tracking systems are used, for example, to perform augmented reality applications. The DE 10 2004 051 600 B4 as well as the DE 10 2005 058 240 A1 exemplify such systems. By means of the tracking system, for example, the position of the person performing the human movement can be determined over a time sequence. The position of the person can be determined in all six translational and rotational degrees of freedom.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Tracking-System zumindest eines der folgenden Merkmale aufweist: Zumindest einen Bildgeber, an der Person und/oder den Planungshilfsmitteln anbringbare Marker und/oder eine der Person zuordenbare mechanische Körpertracking-Vorrichtung. Vorteilhaft kann so die Position der Person über die Zeit ermittelt werden. Die Marker können mittels des Tracking-Systems auswertbare Positionsinformationen liefern. Für den Fall, dass bestimmte Bereiche des menschlichen Bewegungsablaufs für den Bildgeber des Tracking-Systems verdeckt sind, kann vorteilhaft die mechanische Körpertracking-Vorrichtung zusätzliche Informationen liefern. Die Körpertracking-Vorrichtung kann beispielsweise eine Absolutposition, eine Relativposition und/oder eine Winkelstellung eines Körpergelenks der Person aufzeichnen.In a further embodiment of the method, it is provided that the tracking system has at least one of the following features: At least one imager, markers attachable to the person and / or the planning aids and / or a person-assignable mechanical body tracking device. Advantageously, the position of the person over time can thus be determined. The markers can deliver evaluable position information by means of the tracking system. In the event that certain areas of human motion are obscured for the imager of the tracking system, advantageously, the mechanical body tracking device can provide additional information. The body tracking device can record, for example, an absolute position, a relative position and / or an angular position of a body joint of the person.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Zeitliches Auflösen des Abbilds des realen menschlichen Bewegungsablaufs mittels eines Zeittakts. Vorteilhaft können so beispielsweise verschiedene Videostreams und/oder Daten der Körpertracking-Vorrichtung, also mehrerer verschiedener Gebersysteme zeitlich miteinander synchronisiert werden.at Another embodiment of the method is as follows Step provided: temporal dissolution of the image of the real human movement through a time clock. Can be advantageous for example, various video streams and / or data of the body tracking device, So several different encoder systems synchronized with each other in time become.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Räumliches Auflösen des Abbilds des realen menschlichen Bewegungsablaufs mittels Koordinaten. Die Koordinaten können beispielsweise den zeitlichen Positionsverlauf von speziellen beobachteten Punkten, beispielsweise den Markierungen, beschreiben.at Another embodiment of the method is as follows Step provided: Spatially dissolving the image of the real human movement through coordinates. The For example, coordinates can be the temporal position history from specific points observed, such as the marks, describe.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Korrelieren und/oder Parametrieren von zumindest einer Bewegungssimulationsfunktion des Bewegungssimulationsmodells auf die zeitliche und/oder räumliche Auflösung. Vorteilhaft kann durch diesen Schritt die Bewegungssimulationsfunktion so an den aufgezeichneten Bewegungsablauf angepasst werden, dass diese ein für den aufgezeichneten Bewegungsablauf und damit für die diesen ausführende Person oder dieser Person ähnliche Personen ein besonders exaktes Modell liefert. Vorteilhaft kann dieser Schritt automatisiert erfolgen, so dass eine aufwändige händische Parametrierung des Bewegungssimulationsmodells nicht notwendig ist. Vorteilhaft ist das Bewegungssimulationsmodell ohne händischen Aufwand an eine Versuchsperson anpassbar. Vorteilhaft kann also durch die Auswahl einer einen bestimmten Menschentyp besonders gut repräsentierenden Person das Bewegungssimulationsmodell auf einen solchen Personenkreis angepasst werden. Es ist also möglich, das Bewegungssimulationsmodell durch die Auswahl entsprechender Versuchspersonen, beispielsweise länderspezifisch und/oder geschlechtsspezifisch auf einfache Art und Weise anzupassen.at Another embodiment of the method is as follows Step provided: correlate and / or parameterization of at least a motion simulation function of the motion simulation model on the temporal and / or spatial resolution. Advantageously, by this step, the motion simulation function be adapted to the recorded movement, that this one for the recorded movement and thus for the person or person similar to that person Provides people a particularly accurate model. Advantageously This step can be done automatically, so that a complex Manual parameterization of the motion simulation model is not necessary. Advantageous is the motion simulation model adaptable without manual effort to a subject. So it can be advantageous by selecting a certain type of person particularly well-representing person the motion simulation model be adapted to such a group of people. So it's possible the motion simulation model by selecting appropriate Subjects, for example, country-specific and / or to adapt to gender in a simple way.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist folgender Schritt vorgesehen: Manipulieren von Gegenständen des Arbeitsumfelds während des realen menschlichen Bewegungsablaufs. Vorteilhaft können die manipulierten Gegenstände in das Bewegungssimulationsmodell eingerechnet werden, beispielsweise zum Erstellen einer Ergonomieanalyse und/oder zum Überprüfen hinterlegter Bewegungssimulationsfunktionen zur Simulierung einer gewissen Belastung einer virtuellen Person.at Another embodiment of the method is as follows Step provided: Manipulating objects of the work environment during the real human movement. Advantageous can manipulate the manipulated objects into the motion simulation model be included, for example, to create an ergonomic analysis and / or for checking stored motion simulation functions to simulate a certain load on a virtual person.

Die Aufgabe ist außerdem mit einer Vorrichtung zur Verarbeitung von EDV-Daten, softwaretechnisch eingerichtet und/oder ausgelegt zum Ausführen des vorab beschriebenen Verfahrens gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.The Task is also with a device for processing of computer data, software-technically furnished and / or designed solved for carrying out the method described above. This results in the advantages described above.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist vorgesehen, dass diese ein Tracking-System aufweist. Mittels des Tracking-Systems kann das Abbild des realen menschlichen Bewegungsablaufs ermittelt werden.at an embodiment of the device is provided that this has a tracking system. By means of the tracking system can detect the image of the real human movement become.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further Advantages, features and details emerge from the following Description, in which with reference to the drawing an embodiment is described in detail. Same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Ansicht eines Planungsszenarios einer Fabrikplanung mit einer Vorrichtung zum Modellieren von menschlichen Bewegungsabläufen; 1 a schematic view of a planning scenario of a factory planning with a device for modeling human motion sequences;

2 eine dreidimensionale Ansicht von schräg oben eines weiteren Planungsszenarios mit realen Personen; und 2 a three-dimensional view obliquely from above of another planning scenario with real people; and

3 eine dreidimensionale Ansicht von schräg hinten oben einer simulierten Person in Interaktion mit einem simulierten virtuellen Arbeitsumfeld. 3 a three-dimensional oblique view from above of a simulated person interacting with a simulated virtual work environment.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zum Modellieren von menschlichen Bewegungsabläufen als Teil eines Planungsszenarios 3 zur Fabrikplanung beziehungsweise Fabriklayoutplanung. Das Planungsszenario 3, das beispielsweise im Rahmen eines Planungsworkshops aufbaubar ist, weist Planungshilfsmittel 5 sowie eine mit diesen interagierende reale Person 7 auf. Es ist jedoch auch denkbar, anstelle der Planungshilfsmittel 5 eine bereits existierende Fertigungszelle zu verwenden. Die Planungshilfsmittel 5 sowie die reale Person 7 können mittels eines Tracking-System 9 abgebildet werden, wobei ein Abbild 19 eines realen Bewegungsablaufs der realen Person 7 ermittelbar ist. Das Tracking-System 9 kann hierzu zumindest einen Bildgeber 11 aufweisen, beispielsweise zwei Videokameras oder Infrarot-Bildgeber. Um den Bewegungsablauf der realen Person 7 besser aufzeichnen zu können, insbesondere um verdeckte Bereiche ebenfalls erfassen zu können, kann die Person 7 eine Körpertracking-Vorrichtung 13 aufweisen. Mittels der Körpertracking-Vorrichtung 13 kann beispielsweise eine relative Position, eine absolute Position und/oder eine Winkelstellung eines Körpergelenks der realen Person 7 ermittelbar sein. Zusätzlich können die Planungshilfsmittel 5 sowie die reale Person 7 Markierungen 15 aufweisen, die ebenfalls mittels der Bildgeber 11 erfassbar sind, beispielsweise um Rückschlüsse auf entsprechende Positionen der Planungshilfsmittel 5 beziehungsweise der realen Person 7 zu ermöglichen. Die Vorrichtung 1 weist eine Zentraleinheit 17, insbesondere ausgelegt zum Speichern, Verarbeiten und/oder Errechnen des Abbilds 19 des Bewegungsablaufs der Person 7 auf. Die Zentraleinheit 17 kann in weitere Untereinheiten zerfallen, beispielsweise Teile des Tracking-Systems 9 aufweisen. Die Zentraleinheit 17 weist eine Modellierungseinheit 21 auf, mittels der das Abbild 19 in ein Bewegungssimulationsmodell überführbar ist. Mittels der Zentraleinheit 17 kann das ermittelte Abbild 19 sowohl zeitlich, beispielsweise mittels eines Zeittakts, als auch räumlich, beispielsweise mittels Koordinaten, aufgelöst und/oder synchronisiert werden. Daten der unterschiedlichen Geber 11, 13 können zu dem Abbild 21 zusammengeführt werden. Zum Überführen des Abbilds 21 in das Bewegungssimulationsmodell kann die Modellierungseinheit zumindest eine Bewegungssimulationsfunktion beziehungsweise eine Vielzahl von Bewegungssimulationsfunktionen auf das zeitlich und/oder räumlich aufgelöste Abbild 19 korrelieren beziehungsweise parametrieren. 1 shows a schematic view of a device 1 to model human motion as part of a planning scenario 3 for factory planning or factory layout planning. The planning scenario 3 , which can be set up, for example, as part of a planning workshop, has planning aids 5 and a real person interacting with them 7 on. However, it is also conceivable, instead of planning aids 5 to use an existing manufacturing cell. The planning tools 5 as well as the real person 7 can by means of a tracking system 9 be imaged, with an image 19 a real movement of the real person 7 can be determined. The tracking system 9 this can at least one imager 11 have, for example, two video cameras or infrared imagers. To the movement of the real person 7 to record better, In particular, in order to also be able to detect hidden areas, the person can 7 a body tracking device 13 exhibit. By means of the body tracking device 13 For example, a relative position, an absolute position and / or an angular position of a body joint of the real person 7 be determinable. In addition, the planning tools 5 as well as the real person 7 marks 15 also by means of the imagers 11 can be detected, for example, to conclusions about corresponding positions of the planning tools 5 or the real person 7 to enable. The device 1 has a central unit 17 , in particular designed for storing, processing and / or calculating the image 19 the movement of the person 7 on. The central unit 17 can decay into other subunits, for example parts of the tracking system 9 exhibit. The central unit 17 has a modeling unit 21 on, by means of the image 19 into a motion simulation model is feasible. By means of the central unit 17 can the determined image 19 both temporally, for example by means of a time clock, as well as spatially, for example by means of coordinates, resolved and / or synchronized. Data of the different donors 11 . 13 can to the image 21 be merged. To transfer the image 21 In the motion simulation model, the modeling unit, at least one motion simulation function or a variety of motion simulation functions on the temporally and / or spatially resolved image 19 correlate or parameterize.

Vorteilhaft kann die reale Person 7 Gegenstände manipulieren, beispielsweise eines der Planungshilfsmittel 5, wobei der manipulierte Gegenstand ebenfalls mittels der Modellierungseinheit 21 in das Bewegungssimulationsmodell einrechenbar ist.Advantageously, the real person 7 Manipulate objects, for example, one of the planning tools 5 , wherein the manipulated object also by means of the modeling unit 21 into the motion simulation model is einrechbar.

2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines weiteren realen Planungsszenarios 3, versehen mit Planungshilfsmitteln 5. Das Planungsszenario 3 stellt eine spätere Fertigungszelle 23 eines zu planenden Fabriklayouts dar. Hierzu sind mehrere Planungshilfsmittel 5, die jeweils eine der Markierungen 15 aufweisen, in den späteren Abmaßen der geplanten Fertigungszelle 23 innerhalb des Planungsszenarios 3 angeordnet. Zwischen den Planungshilfsmitteln 5 kann eine oder mehrere der Personen 7 sich so bewegen, wie sie dies in der späteren fertig gestellten Fertigungszelle 23 tun würde. Vorteilhaft kann dieser Bewegungsablauf mittels der Vorrichtung 1 und der Modellierungseinheit 21 in ein entsprechendes Bewegungssimulationsmodell überführt werden. 2 shows a three-dimensional view of another real planning scenario 3 , provided with planning aids 5 , The planning scenario 3 represents a later manufacturing cell 23 of a planned factory layout. There are several planning aids for this purpose 5 , each one of the markers 15 in the later dimensions of the planned manufacturing cell 23 within the planning scenario 3 arranged. Between the planning tools 5 can one or more of the persons 7 move as they do in the later finished manufacturing cell 23 would do. Advantageously, this movement sequence by means of the device 1 and the modeling unit 21 be converted into a corresponding motion simulation model.

3 zeigt eine virtuelle Person 25 in Interaktion mit einem virtuellen Arbeitsumfeld 27. Es ist möglich, simulierte Bewegungsabläufe der virtuellen Person 25, basierend auf dem mittels der Modellierungseinheit 21 parametrierten Bewegungssimulationsmodell zur weiteren Planung des virtuellen Arbeitsumfelds 27 zu verwenden. Es können vorteilhaft vorab simulierte Bewegungen der virtuellen Person beobachtet werden, wobei das virtuelle Arbeitsumfeld an die virtuelle Person 25 optimal anpassbar ist. 3 shows a virtual person 25 interacting with a virtual work environment 27 , It is possible to simulate virtual person movements 25 based on the modeling unit 21 parameterized motion simulation model for further planning of the virtual work environment 27 to use. Advantageously, previously simulated movements of the virtual person can be observed, the virtual work environment being addressed to the virtual person 25 is optimally adaptable.

Es werden menschliche Bewegungsabläufe in Echtzeit aufgezeichnet. Für verschiedene Werkzeuge einer sogenannten digitalen Fabrik, zum Beispiel einer Menschsimulation beziehungsweise Ergonomieuntersuchungen in einem eM-Human genannten beziehungsweise unter diesem Namen bekannten System, können Menschmodelle mit kinematischen Informationen eingesetzt werden. Vorteilhaft können diese Modelle mittels der Vorrichtung 1 beziehungsweise mittels der Modellierungseinheit 21 der Vorrichtung 1 ohne großen manuellen Aufwand, beispielsweise eine sonst notwendige händische Programmierung für einzelne Bewegungen für verschiedene Körperachsen und Gliedmaßen, angepasst beziehungsweise parametriert werden. Im Rahmen einer Prozessplanung können reale Testabläufe beziehungsweise Bewegungsabläufe stattfinden, in denen die realen Personen reale Arbeitsschritte ausführen beziehungsweise durchlaufen. Die Aufzeichnung beziehungsweise die Ermittlung des Abbilds 19 der Bewegungen der realen Personen 7 während der realen Testabläufe ermöglicht die automatische Erstellung des menschlichen Bewegungssimulationsmodells mittels der Vorrichtung 1, wobei zu einem späteren Planungszeitpunkt vorteilhaft authentischere virtuelle Bewegungen simulierbar sind, als dies mit bisherigen manuell erstellten Modellen möglich war.Human motion sequences are recorded in real time. Human models with kinematic information can be used for various tools of a so-called digital factory, for example a human simulation or ergonomic examinations in a system known or known under this name by eM-Human. Advantageously, these models by means of the device 1 or by means of the modeling unit 21 the device 1 without much manual effort, such as an otherwise necessary manual programming for individual movements for different body axes and limbs, adapted or parameterized. In the context of a process planning, real test procedures or sequences of movements can take place in which the real persons execute or go through real work steps. The recording or the determination of the image 19 the movements of real people 7 during the real test procedures allows the automatic creation of the human motion simulation model by means of the device 1 , where at a later planning time advantageously more authentic virtual movements are simulated, as was possible with previous manually created models.

Die so generierten Bewegungssimulationsmodelle ermöglichen eine exakte Modellbildung für spezifische Zielgruppen, Analyse von Arbeitsräumen und Reichweite zur Arbeitsplatzgestaltung, Zeitanalysen auf Basis der MTM 1-Methode, Ergonomieanalysen, wie zum Beispiel, Anheben, Körperhaltung und Energieeinsatz, authentische Kinematik sowie Generierung von Dokumentationen, beispielsweise Ergonomieberichte und animierte Arbeitsanweisungen. Vorteilhaft werden beispielsweise Laufwege mittels des Tracking-Systems 9, beispielsweise optisch, aufgezeichnet. Hierzu können gegebenenfalls die entsprechenden Markierungen 15 an den realen Personen 7 angebracht werden. Das Tracking-System 9 kann sowohl infrarot- als auch videobasierte Bildgeber 11 aufweisen. Aufgrund von Sichtverdeckungen können Bewegungsabläufe einzelner Gliedmaßen der Personen 7 nicht optisch aufgezeichnet werden. Vorteilhaft kann dazu ein zusätzliches mechanisches Körpertracking-System, beispielsweise die Körpertracking-Vorrichtung 13, zur Aufzeichnung verwendet werden. Die aufgezeichneten Koordinaten und Orientierungen der betrachteten Punkte können über eine Taktzeit synchronisiert und in das Bewegungssimulationsmodell überführt werden.The motion simulation models generated in this way allow exact modeling for specific target groups, analysis of workspaces and range for workplace design, time analyzes based on the MTM 1 method, ergonomics analyzes, such as lifting, posture and energy use, authentic kinematics and generation of documentation, such as ergonomics reports and animated work instructions. For example, walking paths are advantageous by means of the tracking system 9 , for example, optically recorded. If necessary, the corresponding markings can be used 15 at the real persons 7 be attached. The tracking system 9 can use both infrared and video-based imagers 11 exhibit. Due to visual obscurations, movements of individual limbs of persons 7 not be recorded optically. Advantageously, an additional mechanical body tracking system, for example the body tracking device, can be used 13 , to be used for recording. The recorded coordinates and orientations of the considered points can be synchronized over a cycle time and into the movement si be transferred.

11
Vorrichtungcontraption
33
Planungsszenarioplanning scenario
55
Planungshilfsmittelplanning tools
77
reale Personreal person
99
Tracking-SystemTracking system
1111
Bildgeberimager
1313
Körpertracking-VorrichtungBody tracking device
1515
Markierungenmarks
1717
Zentraleinheitcentral processing unit
1919
Abbildimage
2121
Modellierungseinheitmodeling unit
2323
Fertigungszellemanufacturing cell
2525
virtuelle Personvirtual person
2727
virtuelles Arbeitsumfeldvirtual work environment

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10240338 A1 [0002] - DE 10240338 A1 [0002]
  • - DE 102004051600 B4 [0007] - DE 102004051600 B4 [0007]
  • - DE 102005058240 A1 [0007] DE 102005058240 A1 [0007]

Claims (11)

Verfahren zur Fabrikplanung mit Hilfe einer Vorrichtung (1) zum Modellieren von menschlichen Bewegungsabläufen mit folgenden Schritten: – Durchführen eines realen menschlichen Bewegungsablaufs, – Ermitteln eines Abbilds (19) des realen menschlichen Bewegungsablaufs, – Überführen des Abbilds (19) in ein Bewegungssimulationsmodell.Factory planning procedure using a device ( 1 ) for modeling human movement sequences, comprising the following steps: - performing a real human movement sequence, - determining an image ( 19 ) of the real human movement, - transfer of the image ( 19 ) into a motion simulation model. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgendem Schritt: – Durchführen des realen menschlichen Bewegungsablaufs mittels einer realen Person (7) in einem realen Arbeitsumfeld.Method according to claim 1, comprising the following step: - performing the real human movement sequence by means of a real person ( 7 ) in a real work environment. Verfahren nach Anspruch 2, mit folgendem Schritt: – Durchführen des realen menschlichen Bewegungsablaufs in einem mit Planungshilfsmitteln (5) versehenen Planungsszenario (3) des Arbeitsumfelds.Method according to claim 2, comprising the following step: - performing the real human movement sequence in a planning aid ( 5 ) planning scenario ( 3 ) of the work environment. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgendem Schritt: – Ermitteln des Abbildes des realen menschlichen Bewegungsablaufs mittels eines Tracking-Systems (9).Method according to one of the preceding claims, with the following step: determining the image of the real human movement sequence by means of a tracking system ( 9 ). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Tracking-System (9) zumindest eines der folgenden Merkmale aufweist: – zumindest einen Bildgeber (11), – an der realen Person (7) und/oder den Planungshilfsmitteln (5) anbringbare Markierungen (15), – eine der realen Person (7) zuordenbare mechanische Körpertracking-Vorrichtung (13).Method according to the preceding claim, wherein the tracking system ( 9 ) has at least one of the following features: - at least one imager ( 11 ), - on the real person ( 7 ) and / or planning aids ( 5 ) attachable markings ( 15 ), - one of the real person ( 7 ) assignable mechanical body tracking device ( 13 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgendem Schritt: – Zeitliches Auflösen des Abbilds des realen menschlichen Bewegungsablaufs mittels eines Zeittakts.Method according to one of the preceding claims, with the following step: - temporal dissolution the image of the real human movement by means of a Time clock. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgendem Schritt: – Räumliches Auflösen des Abbilds (19) des realen menschlichen Bewegungsablaufs mittels Koordinaten.Method according to one of the preceding claims, comprising the following step: - spatially resolving the image ( 19 ) of the real human movement through coordinates. Verfahren nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, mit folgendem Schritt: – Korrelieren und/oder Parametrieren von zumindest einer Bewegungssimulationsfunktion des Bewegungssimulationsmodells auf die zeitliche und/oder räumliche Auflösung.Method according to one of the preceding two claims, with the following step: - Correlate and / or parameterize of at least one motion simulation function of the motion simulation model on the temporal and / or spatial resolution. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgendem Schritt: – Manipulieren von Gegenständen des Arbeitsumfelds während des realen menschlichen Bewegungsablaufs.Method according to one of the preceding claims, with the following step: - manipulating objects the working environment during the real human movement. Vorrichtung (1) zum Modellieren von menschlichen Bewegungsabläufe und zum Verarbeiten von EDV-Daten, softwaretechnisch eingerichtet und/oder ausgelegt zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Contraption ( 1 ) for modeling human motion sequences and for processing EDP data, software-adapted and / or designed to carry out a method according to one of the preceding claims. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung (1) ein Tracking-System (9) aufweist.Device according to the preceding claim, wherein the device ( 1 ) a tracking system ( 9 ) having.
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