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
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Abstract
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
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
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:
Vorteilhaft
kann die reale Person
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
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
- 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
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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