ART Motion Capture with IFM's human model software Dynamicus

Motion Capture

Digitalisieren von Bewegungen

Motion Capture ("mocap") ist die Digitalisierungstechnik der Bewegungen von Menschen, Tieren oder Objekten. Beim ART Motion Capture System werden Marker, die über der normalen Kleidung getragen werden, an den Armen und Beinen der Versuchsperson angebracht. (Es ist kein extra Lycra-Anzug notwendig!) Die Daten werden erfasst, indem Bewegungen vor einer vorinstallierten Kamerareihe ausgeführt werden.

Das ART Motion Capture System wurde speziell für Anwendungen wie immersive Virtual Reality und Ergonomieanalysen entwickelt. Es ist das Ergebnis des Forschungsprojekts AVILUS, einer Forschungsarbeit von ART in enger Zusammenarbeit mit der Volkswagen AG. Das System unterstützt das kollaborative Arbeiten und ermöglicht das Motion Capture von bis zu drei Personen (bei der dritten Person nur der Oberkörper) gleichzeitig.

Das Motion Capture von ART überzeugt durch

  • bewegungsfrei - beim Tragen der Targets
  • sehr robust - mit robusten, beschichteten Markern
  • anpassbar - an alle menschlichen Körpergrößen
  • optische und hybride Lösung verfügbar
  • ideal für z.B. ergonomische Analysen
  • Schnittstellen zu: Alaska Dynamicus, Anybody, Catia, Delmia, ema, Siemens Jack, Virtools ⇒Bitte beachten Sie, dass jede Motion Capture Software, die BVH oder C3C Daten unterstützt, ART Tracking Daten nutzen kann!
  • zusätzliches Tracking der Finger - mit dem ART Fingertracking System

Bevor Motion Capture stattfinden kann, müssen die Körpermarker genau kalibriert werden, um eine exakte Nachbildung der Bewegungen des Probanden zu erzeugen.  Zu diesem Zweck verwendet ART Motion Capture ein einstufiges Kalibrierungsverfahren, das schnell, genau und bequem ist. Die Versuchsperson führt einfach eine Reihe von willkürlichen Bewegungen aus, woraufhin die Knochenlänge und die Position der Ziele automatisch berechnet werden. Die Ergebnisse werden automatisch an ein digitales Manikin übertragen, wo sie direkt in Echtzeit verwendet werden können, ohne dass eine Nachbearbeitung erforderlich ist.

Optisches Target Set

Das ART Motion Capture Set ermöglicht die präzise Aufzeichnung von Körperbewegungen. Erreicht wird dies durch die Verwendung von 17 einzelnen 6DOF-Targets, die an verschiedenen Körperteilen angebracht sind. Dies ist sehr flexibel einsetzbar, da nur die für die jeweilige Motion Capture-Aufgabe benötigten Targets getragen werden müssen. In einem Sitzbock-Setup verwenden wir beispielsweise eine Teilmenge der Targets, um nur den Oberkörper, den Kopf und die Arme zu erfassen. Das System kann zwei Personen mit Ganzkörper-Tracking gleichzeitig erfassen, zusätzlich ist es Möglich den Oberkörper einer dritten Person ebenfalls zeitgleich zu erfassen. Die einzelnen reflektierenden Marker sind mit einer robusten Kunststoffbeschichtung versehen, die sie äußerst widerstandsfähig gegenüber Kratzern und anderen kleinen Schäden macht, die in rauen Arbeitsumgebungen entstehen können.

Unsere ART-Human-Software für virtuelle Gliederpuppen ermöglicht eine schnelle und einfache Kalibrierung des menschlichen Modells auf die Maße der verfolgten Person.

 

Bewegungserfassung in VR

Kopfmontiertes Display (HMD)

Ein getracktes HMD bietet ein hervorragendes immersives Seherlebnis. Wenn die Probanden außerdem ein Motion-Capture-System tragen, können sie mit anderen Benutzern in einer 3D-Umgebung zusammenarbeiten und realistisch interagieren. Dies bietet große Vorteile für das  Training mit  mehreren Personen bei Tätigkeiten, die bei realen Bedingungen entweder sehr teuer oder potenziell gefährlich wären.

Montage-Simulation

Bei der Planung einer Montageaufgabe ist es wichtig zu wissen, ob das Teil selbst in den vorgesehenen Raum passt und ob der Arbeiter genug Platz hat, um die Arbeit sicher und effizient auszuführen. Motion Capture hat sich als wesentlich kostengünstiger erwiesen als die Verwendung eines physischen Prototyps.

Sitzplatz Buck

Bei der Gestaltung von Autoinnenräumen wird als Alternative zu physischen Prototypen ein "virtueller Sitzbock" verwendet. Das bedeutet, dass die Testperson ein HMD verwendet, um ein detailliertes 3D-Modell des Fahrzeuginnenraums zu betrachten. Häufig wird eine Zielvorgabe für den Oberkörper verwendet, da nur die Position des Oberkörpers und der Arme gemessen werden muss. Kunden verwenden auch das ART Fingertracking-System in Verbindung mit Motion Capture, um eine genaue Darstellung der Fingerbewegungen zu erhalten.

Schulung

Die Schulung von Mitarbeitern in der Verwendung von Geräten oder Verfahren, die potenziell gefährlich, teuer und möglicherweise nicht verfügbar sind, ist ein ständiges Problem (z. B. ein Brand in einem kritischen Bereich des Unternehmens oder die Wartung von schweren Maschinen). Der Einsatz von VR-basiertem Training bedeutet, dass Mitarbeiter in einer sicheren, aber realistischen, computergenerierten Umgebung geschult werden können, in der die Wiederholung komplexer Aufgaben ein hohes Maß an Lernen und Verständnis ermöglicht.

Motion Capture für ergonomische Studien

In der Phase der Produktionsplanung ist es wichtig zu wissen, wie das Produkt so schnell wie möglich zusammengebaut werden kann und dass der Arbeiter die Aufgabe über einen langen Zeitraum sicher ausführen kann. Zu diesem Zweck werden ergonomische Studien durchgeführt, bevor der eigentliche Arbeitsplatz eingerichtet wird. Anstelle einer Simulation mit einer virtuellen Puppe, die mit Maus und Tastatur bedient wird, ist es realistischer, einen Arbeiter die Montageaufgabe in der realen Welt mit Motion Capture durchführen zu lassen. Dadurch werden die Bewegungen bei der Ausführung der Arbeit genau digitalisiert und auf eine virtuelle Puppe übertragen, die wiederum eine detaillierte Analyse ermöglicht, so dass ein objektiver Vergleich zwischen verschiedenen Aufgaben möglich ist.

Ein möglicher Nachteil bei der Durchführung von Operationen in der realen Welt ist, dass die optische Verfolgung manchmal durch Objekte zwischen den Kameras und den Motion Capture-Zielen behindert werden kann. Deshalb hat ART ein neues hybrides Motion Capture System entwickelt, das traditionelle optische Ziele mit robusten Trägheitssensoren kombiniert. Dadurch wird sichergestellt, dass der Fluss präziser Tracking-Daten nicht unterbrochen wird, selbst wenn sich das Objekt außerhalb des Sichtfelds der Kameras befindet.

Das ART Motion Capture System verfügt über eine direkte Anbindung an die Ergonomiesoftware Alaska/Dynamicus des IfM Chemnitz. Diese berechnet die ergonomische Belastung der Person nach dem EAWS (Ergonomic Assessment Work Sheet) Standard.

 

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