搜索proengineer Manikin—盡顯CAD人性化設(shè)計
2013-05-18 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
e-works王陽 來源:e-works
關(guān)鍵字:proeNGINEER Manikin 人機工程 PTC
三個月后的PTC辦公室,筆者采訪了PTC航天國防行業(yè)技術(shù)總監(jiān)張曉梅女士,作為致力于CAD/CAM技術(shù)推廣和應(yīng)用十余年的專家,張曉梅詳細介紹了了proeNGINEER Manikin這一盡顯CAD人性化設(shè)計的解決方案。
08年的PTC中國區(qū)用戶大會上,PTC全球CTO James Hepplemann(現(xiàn)為PTC 總裁兼首席運營官)透露了即將在Pro\ Engineer中融入人體工程模塊,簡單介紹之余,留足了懸念。08年的最后一天,PTC終于宣布推出了人機交互的最新解決方案proeNGINEER Manikin,而對其功能,一直不得而知。三個月后的PTC辦公室,筆者采訪了
一、proeNGINEER Manikin的由來
正如PTC收購Arbortext、Mathcad、CoCreate一樣,PTC的proeNGINEER Manikin功能模塊也是通過并購而來,旨在進一步增強PRO\Engineer的功能,延長和完善PDS產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。
隨著產(chǎn)品的設(shè)計需求逐漸提高,在很多產(chǎn)品設(shè)計前期就需要人的參與,而不是產(chǎn)品定型后交給CAE來完成。為了滿足Pro\Engineer的數(shù)字化人類模型的概念,PTC收購了當時還只有幾個員工的公司,一經(jīng)融合,成為PTC公司做人體建模研發(fā)的團隊。
經(jīng)過約莫兩年的磨合,Pro\Engineer的人體模型已經(jīng)能夠準確表示人類的各種物理特點,如身高、形態(tài)、視力、運動、力量和舒適感等,并成為人機交互不可缺少的模塊。
圖1proeNGINEER Manikin擴充了PTC的CAD\CAE產(chǎn)品線
proeNGINEER Manikin是業(yè)內(nèi)第一個以ISO為質(zhì)量標準的解決方案,能夠為全球用戶提供完整、易用的人機互動的仿真及傳遞功能。proeNGINEER Manikin包括三大功能模塊,處于最低層的Manikin Lite可以在沒有proeNGINEER人體模型許可證的情況下向proeNGINEER內(nèi)插入一個預(yù)先設(shè)定的人體模型,而不能進行驗證、保存。因此,proeNGINEER Manikin 更為重要的兩大模塊分別是 proeNGINEER Manikin Extension和proeNGINEER Manikin Analysis Extension ,其主要功能特點如下:
圖2 proeNGINEER Manikin三大模塊
proeNGINEER Manikin Extension
?快速插入、定制和處理符合標準的準確 3D 人體模型
?生成人體的可觸及包絡(luò)和視野,以了解設(shè)計方案中可能存在哪些限制
?可從用戶的視角觀察產(chǎn)品
?利用全球人群和人體姿態(tài)庫快速建立 Manikin 方案
proeNGINEER Manikin Analysis Extension
?使用公用標準和準則模擬、傳遞和優(yōu)化手工處理的任務(wù)
?確保產(chǎn)品符合健康安全規(guī)定及人類工程設(shè)計標準。包括運用標準運算法則對工作任務(wù)進行分析,如舉起和放下( NIOSH 81/91)、推拉(Snook)、能量消耗(GARG)及姿勢(RULA)。
?利用簡化的工作流程更快速地分析設(shè)計方案,并可重復(fù)使用已保存的分析設(shè)置
?在研發(fā)初期利用高級報告功能,更快地提供為人設(shè)計和優(yōu)化的產(chǎn)品
圖3 proeNGINEER Manikin解決方案的優(yōu)勢
此外,從2008年12月起,proeNGINEER所有的產(chǎn)品包都將包括基本的人體造模產(chǎn)品功能,用戶能夠在3D模型中插入一個預(yù)先定義好的人體模型,通過對模型的簡單操控實現(xiàn)人機交互效果。
三、proengineer Manikin盡顯人性化設(shè)計
人體工程里的人體模型是數(shù)字化樣機的一個類型,但是兩者也存在著較大的區(qū)別。數(shù)字樣機主要是利用三維來展現(xiàn)一個產(chǎn)品的部件和整個產(chǎn)品的構(gòu)成,而基于人體模型的CAD則是利用三維展現(xiàn)人如何和這些產(chǎn)品產(chǎn)生交互作用。
為人體建模這和為某個物體建模存在著很大的不同,雖然技術(shù)上頗為相似,但是人體建模會牽涉到更多的方面,譬如人的姿態(tài)、關(guān)節(jié)、肌肉、視野范圍、疲勞程度等等因素,都需要考慮到人體模型中去,所以是非常復(fù)雜的。
proeNGINEER Manikin將數(shù)字化人體可視性和仿真模擬用大家熟悉的CAD用戶界面的方式呈現(xiàn)在工程師們的桌面上,工程師們因此不必花費時間去研究人體行為。這才是PTC新推出的proeNGINEER Manikin軟件的最顯著特征。
從另一個層面來看,proeNGINEER Manikin的推出也是PTC‘以人為本’設(shè)計理念的重要一步,讓客戶能夠從使用者的角度出發(fā),進一步優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計,并更好地對產(chǎn)品進行使用、加工及維護。
四、proeNGINEER Manikin搶先體驗
在proeNGINEER Manikin中,包含了人體擴展包和人體分析擴展包。
在人體擴展包里,可以將人體模型快速添加到產(chǎn)品模型中去,靜態(tài)地分析人體和產(chǎn)品之間的交互。這種人體擴展包含蓋了全球目標人群的各種模型,固定形態(tài)達146種之多,隨著人體和產(chǎn)品之間交互的深入,還可以建立定制化的人體姿態(tài)。
圖4 proeNGINEER Manikin里豐富的姿態(tài)庫
除此之外,在人體模型中可任意添加附件庫,包括眼鏡、頭盔、符合任務(wù)場景的各種物件等。頗具亮點的是proeNGINEER Manikin中的視錐、包絡(luò)和到達功能。如同真實的人體,人體模型并不是可以接觸到任何一個目標,視野范圍也在一定的區(qū)域之內(nèi),這些都在proeNGINEER Manikin體現(xiàn)得淋漓盡致,在產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)的初期對有很高的利用價值。
同樣,在改善產(chǎn)品制造、裝配和服務(wù)等業(yè)務(wù)中,加入人體模型的功能為縮短產(chǎn)品上市時間提供了必要的工具。
圖5、proeNGINEER Manikin選擇人體模型姿態(tài)
在人體分析擴展包里,值得一提的是proeNGINEER Manikin通過模擬人體運動,提供了詳細的分析結(jié)果。譬如,proeNGINEER Manikin Analysis中的搬運分析,在分析人體模型搬運某件物品時,對物品的重量、搬運距離、搬運頻率和持續(xù)時間等等因素加以約束,就能評價出這一人體模型是否可以承擔這一搬運工作,因此也能得出復(fù)合這一人體模型特性的人群是否能在相似工作場景中勝任該工作。
對于分析結(jié)果,proeNGINEER Manikin Analysis提供了兩組數(shù)據(jù),一組是Niosh結(jié)果,即計算出推薦的指標限值;另一種是Snook結(jié)果,即計算多少人能承受,多少人承受不了。根據(jù)兩種結(jié)果可以將產(chǎn)品設(shè)計得更加科學和人性化。
另外,proeNGINEER Manikin Analysis還包括RULA分析,提舉\放下分析、推\拉分析等,可以幫助工程師在產(chǎn)品設(shè)計階段了解到產(chǎn)品與使用者實際互動的情況,更有針對性的、從客戶體驗的角度出發(fā)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。
如圖6所示,proeNGINEER Manikin通過人體模型在車身設(shè)計中為座椅位置的調(diào)整提供參考,圖7是proeNGINEER Manikin通過人體模型為汽車方向盤設(shè)計的調(diào)整提供參考,圖8為proeNGINEER Manikin模擬工作場景,提供人體交互參考。
圖6、人體模型在車身設(shè)計中為座椅位置的調(diào)整提供參考
圖7、人體模型為汽車方向盤設(shè)計的調(diào)整提供參考
圖8、proeNGINEER Manikin模擬工作場景
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