Motion Capturing

Ergonomie im Nutzfahrzeug

Das Ziel der Anwendung ist es, die heute verfügbaren Tools zur Bewegungsdarstellung von Menschmodellen zu einer integrierten generischen Lösung zusammenzuführen, um ergonomische Absicherungen in einer virtuellen Umgebung bereits in der Konzeptfindungsphase durchführen zu können.  

Prämissen

  • Aufnahme diverser Szenen
  • Zerlegung in einzelne Sequenzen
  • Parametrisierung
  • Erstellung einer Bibliothek
  • Zusammensetzen der einzelnen Sequenzen zu einer Ablaufszene
  • Implementierung in der VR-Welt zu einer integrierten Ablaufszene
  • Belastbare Aussagen bereits in der Konzeptphase
Leben im Nfz:
©Daimler 2013
Stechow/Daimler

In einem ersten Schritt werden Bewegungsabläufe mit einem herkömmlichen Trackingsystem aufgenommen.

MoCap-Systeme in der Ergonomieanwendung

Zur späteren Weiterverarbeitung werden diese aufbereitet und in logische und handhabbare Teileinheiten segmentiert. In einem Pool von Grundbewegungen werden sie mittels eines Capture Data Management (CDM) archiviert.  

Mit Hilfe eines Bewegungskonfigurators werden diese Sequenzen zu neuen synthetischen Bewegungsabläufen zusammengesetzt und angepasst (Simulation). Dabei werden sowohl das beabsichtigte Szenario, die anthropometrischen Kennwerte der Perzentile als auch die funktionsrelevante Geometrie der Untersuchungsumgebung berücksichtigt. Eine so erstellte Ablaufszene wird in ein VR-Fahrzeugumfeld eingespielt und mit seiner Umgebung derart verlinkt, dass die Bewegungen kongruent und realitätsnah dargestellt werden. Durch einen vorgegebenen Bewegungspfad und eine Kollisionserkennung wird der mögliche Bewegungsraum eingegrenzt.

Ziel des TP "Ergonomiesimulation Truck": Realistische Bewegungsabläufe in VR selbst erzeugen und bewerten

In der Endausbaustufe sind in einem Pool ausreichend viele Bewegungssequenzen abgelegt, so dass für bestimmte Ergonomieuntersuchungen hinreichend realitätsnahe menschliche Bewegungsabläufe aus der Retorte erstellt werden können, ohne auf ein erneutes Tracking von Bewegungsabläufen angewiesen zu sein.  

Beispiel Einstiegsszene

Eine reine Aneinanderreihung von Bewegungssequenzen wirkt abgehackt und nicht plausibel. Die Haltungsunterschiede zwischen den aufeinanderfolgenden Takes muss angeglichen sein. Entweder durch

  • definierte Übergangsstellen (Haltung Ende Taken =Haltung Start Taken+1) oder
  • ein Überblendeffekt zwischen den Takes: plausibilisiert die Unterschiede der Haltungen (z.B. Morphing-Effekt von Haltung Taken zu Haltung Start Taken+1) oder
  • zusätzlich eingefügte Standard-Zwischenhaltungen

MoCap als "Dolmetscher" zwischen Realität und VR

Kostengünstige Trackingsysteme

Der Schwerpunkt der Anwendung „Kostengünstige Trackingsysteme zur Absicherung manueller Arbeitsvorgänge“ ist die Erforschung und Umsetzung einer integrierten Lösung für die Baubarkeits- und Montageabsicherung in rein virtuellen und Mixed-Reality-Umgebungen.

Mobiler Systemaufbau zur interaktiven Montageabsicherung mit fließendem Übergang zwischen virtueller und realer Welt

Prämissen:

  • Einsatzbereich: Baubarkeits- und Montageabsicherungsworkshops
  • Interaktion der Teilnehmer mit virtueller Szene in Echtzeit
  • Bereits verfügbare physikalische Komponenten oder Attrappen sollen in der Mixed-Reality Umgebung einsetzbar sein. Mit steigendem Reifegrad während der Entwicklungsphase ist eine steigende Verfügbarkeit von physikalischen Attrappen bzw. Bauteile verbunden:

  1. Frühe Baubarkeitsuntersuchungen: rein virtuelle Szene
  2. Nachfolgende Prozessbestätigungen: Mixed-Reality Setup mit der Integration von physikalischen Komponenten

  • Einfache Konfiguration für Anwender
  • Dienste basierte Umsetzung auf Basis der ARVIDA Referenzarchitektur
Darstellung der drei Anwendungsfälle über die Prozessphasen der Produktionsplanung

Die obige Grafik zeigt beispielhaft drei Anwendungsfälle mit typischen Interaktions- und Visualisierungskonfigurationen. Der Workshop-Verantwortliche kann die vorhandenen Technologien nach den jeweiligen Untersuchungsanforderungen frei kombinieren. Daher ist die Interoperabilität der Dienst und Ressourcen ein essenzieller Bestandteil der entwickelten Lösung und der Referenzarchitektur. Auf Basis der Referenzarchitektur werden Informationen aus unterschiedlichen Sensor-Quellen aufgenommen, verarbeitet und fusioniert damit eine kompletter Koordinatengraph aufgebaut werden kann. 

Darstellung der verwendeten Trackingtechnologien, Softwaremodule und Visualisierungskomponenten

Als Ergebnis können unterschiedliche und teilweise konträre Baubarkeits- bzw. Montageziele gleichzeitig abgesichert werden. Beispielsweise hat der Anwender die Möglichkeit, mehrere Baubarkeitskriterien wie z.B. die Schrauber Zugänglichkeit und die Werker Körperhaltung gleichzeitig abzusichern. Des Weiteren kann durch einen höheren Grad der Virtualisierung länger im Entwicklungsprozess auf reale Prototypen verzichtet werden. Damit wird ein hohes Maß an Einsparpotential geschaffen und zusätzlich können die Absicherungsziele früher erreicht werden.