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                                                             3D-Menschmodelle
                                                             Typen, Anwendungen, Nutzen

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   3D-Menschmodelle

    Vorstellung VDC                Zielsetzung & Nutzen          Beschreibungsdimensionen             Anwendungsgebiete            Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Inhalt
         Anwendungsklassen 3D-Menschmodelle
         Zielsetzung und Nutzen 3D-Menschmodelle
         Beschreibungsdimensionen
         Anwendungsgebiete
         Aufnahme, Digitalisierung




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   3D-Menschmodelle

   Anwendungsklassen
    Vorstellung VDC                Zielsetzung & Nutzen          Beschreibungsdimensionen             Anwendungsgebiete            Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Anwendungsklassen 3D-Menschmodelle
         Digitaler Entwurf und Test von (technischen) Systemen für Benutzung durch Menschen
          (Beispiele: Bedienbarkeit, Erreichbarkeit, Sichtbarkeit, Komfort, Sicherheit, Schutz, Crash,
          Orthetik, Prothetik)
         Digitaler Entwurf und Test technischer Systeme unter Berücksichtigung der Anwesenheit
          von Menschen: Mensch als physische Einflussgröße etwa in Simulationsmodellen
          (Beispiele: Crash, Luftströmung Cockpit, Schwingungsanalyse Sitz)
         Physikalische Simulation von Körperfunktionen
          (Beispiele: Kräfte, Strömung)
         Entwurf, Test, Training von Abläufen unter Einbeziehung weiterer Akteure/Avatare
          (Beispiele: Trainingsumgebungen Militär, Noteinsatz-Simulatoren)
         Training und Ausbildung am digitalen Menschen
          (Beispiel: Chirurgie)
         Virtueller Mensch als Trainer zur Verbesserung Wissenstransfer
         Medien, Entertainment, Infotainment, Tele-Konferenzen


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   3D-Menschmodelle

    Vorstellung VDC             Zielsetzung und Nutzen
                                   Zielsetzung & Nutzen          Beschreibungsdimensionen             Anwendungsgebiete            Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Zielsetzung und Nutzen 3D-Menschmodelle
         Vermeidung (Unfall-/Lebens-)Gefahr
         im Systementwurf Betrachtung vieler Altersklassen, Perzentile, Somatotypen:
          Absicherung Produktfunktionalität für großen Bevölkerungsteil erzielbar
         objektive, wiederholbare Aussagen zu Komfort
         aussagekräftige Simulationsergebnisse (Physik) tw. nur unter
          Berücksichtigung Menschmodell möglich
         realistische aber risikofreie militärische und medizinische Simulatoren:
          besserer Trainingseffekt
         Diagnoseunterstützung
         Simulationsumgebungen mit Avataren mittelfristig kostengünstiger als
          Feldübungen; unabhängig von Störeinflüssen (wie Wetter)
         Steigerung Unterhaltungswert, Verbesserung Transfer




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    3D-Menschmodelle

    Vorstellung VDC                            Zielsetzung & Nutzen                   Beschreibungsdimensionen
                                                                                      Beschreibungsdimensionen                         Anwendungsgebiete                                 Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Beschreibungsdimensionen 3D-Menschmodelle
                                                                                                                    Menschmodell



                                                  Funktionale                                                            Darstellung und                Zeitbezogene
                                                                                                                                                                             Autonomie         Individualität
                                                     Sicht                                                                Visualisierung                    Sicht



                                                                                                                                                         Animation,           Grad der            Rollen-
Anthropometrie        Biomechanik        Physiologie        Kognition           Sprache          Emotionalität    Detailgrad        Ausgabesystem
                                                                                                                                                        Manipulation         Autonomie         beschreibung



   Umsetzbarkeits-                              Körper-                                              Dynamische                          Desktop-
                         Bewegungs-                                                                                  Ganzkörper-
                                             temperatur-        Wahrnehmen       Spracheingabe        Emotions-                           basierte          Keyframing          Proaktivität       Konversation
     bewertung            analysen                                                                                     modell
                                               analysen                                               zustände                         3D-Darstellung


      Haltungs-                                                                                                                         Immersive VR       Parametrisierte
                         Kraftanalysen                          Problemlösen    Sprachausgabe                      Gesichtsmodell                                               Reaktivität        Präsentation
      analysen                                                                                                                           (graphisch)         Animation



      Komfort-            Belastungs-                                                                                                                         Inverse
                                                                Entscheiden                                         Kleidermodell          Haptik                               Robustheit           Assistenz
      analysen             analysen                                                                                                                          Kinematik



   Erreichbarkeits-                                                                                                                                           Motion
                            Unfall                                Lernen                                             Haarmodell                                                 Adaptivität         Pädagogik
      analysen                                                                                                                                               Capturing



                                                                                                                    Anatomische                              Gesichts-                               Kulturelle
    Sichtanalysen          Analysen                                                                                                                                              Kognition
                                                                                                                      Modelle                                animation                               Aspekte



                                                                                                                                                           Lippensynchrone
                                                                                                                                                           Sprechanimation       Sozialität




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   3D-Menschmodelle

    Vorstellung VDC                Zielsetzung & Nutzen          Beschreibungsdimensionen             Anwendungsgebiete
                                                                                                      Anwendungsgebiete            Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Anwendungsfelder
    Engineering: Entwurf Arbeitsplätze,
     Cockpit, Arbeitsabläufe, Werkzeuge,
     Sportgeräte, (Schutz-)Kleidung
    Verteidigung: Training,
     Gefechtsfeld-Simulation
    Medizin: Training Chirurgie,
     Entwurf Implantat mit CT-Daten,
     Simulation als Diagnoseunterstützung
    Fashion Design
    Unterhaltung: Spiele, Film
    Ausbildung: digitale Trainer
                                                    Anwendungsbereiche für digitale Menschmodelle [Badler, Norman (1997): Virtual Humans for
                                                           Animation, Ergonomics, and Simulation. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society

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    Vorstellung VDC                Zielsetzung & Nutzen          Beschreibungsdimensionen             Anwendungsgebiete
                                                                                                      Anwendungsgebiete              Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Anthropometrische Modelle
         Komfort- und Erreichbarkeitsanalysen
         Sichtbarkeitsanalysen
         Kollisionsüberprüfungen
          (etwa im Fahrzeugbereich)
                                                                                Jack (Siemens PLM)
         Realitätsnahe Bewegungssimulation
         Anthropometrie-Datenbank
          zur statistischen
          Körperformdimensionierung
         Automatische, statisch fundierte
          Generierung von Körpertypen, die
          auf Angabe drei bestimmter Maße
          basiert
         Skelett mit Knochen und Gelenken                                                IDO:Ergonomics (ICIDO)
          (Kinematiken), Winkelbeschränkungen
                                                                                                          RTT Ramsis (RTT)


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                                                                                                      Anwendungsgebiete             Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Anthropometrische Modelle
    Fashion Design
    Virtual Prototyping von Fashion,
     Evaluation Styling
    Generierung Schnittmuster

                                                                                                                      Fashion Visualisierung (RTT)




                                                                                                           Fashion Visualisierung (Wurzel-Medien)


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   3D-Menschmodelle

    Vorstellung VDC                Zielsetzung & Nutzen          Beschreibungsdimensionen             Anwendungsgebiete
                                                                                                      Anwendungsgebiete               Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Biomechanikmodelle
    Digitale Atlanten und
     Analyse CT- und MRT-Daten
    räumliche Darstellung
     menschlicher Anatomie                                                                             DigiHom
     für die Ausbildung                                                                         (Fraunhofer IPA)


    CT- und MRT-Daten ebenfalls
     immersiv darstellbar
    räumliches Arbeiten
     (Navigation, Schnitte) möglich



                                                                  Google Body Browser
                                                                             (Google)


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                                                                                                      Anwendungsgebiete            Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Biomechanikmodelle
         Analyse des menschlichen Bewegungsapparats
         Muskel- und Gelenkkräfte
         Elastische Energie in Sehnen
         Muskelaktivität
         Entwicklung von Prothesen und Implantaten
         Ergonomische Untersuchungen
         Bewegungsanalysen im Sportbereich
         Rehabilitation



                                                             Menschlicher Bewegungsapparat
                                                                                 (AnyBody)


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   Anwendungsklassen



   Biomechanikmodelle
    graphische und haptische Darstellung
     invasiver Eingriffe mit zugehöriger
     Gerätetechnik
     (Endoskope, Laparoskope, …)
     zur Ausbildung
                                                                                    Laparoskop--Simulator                     Endoskop--Simulator




                                                                                 Virtuelle Operation mit der dazugehörigen haptischen Schnittstelle
                                                                                      (The Medical News (2010): http://www.thaimedicalnews.com)

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                                                                                                      Anwendungsgebiete            Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Physiksimulationsmodelle
    Analyse von Strömungs- und
     Struktursimulationsergebnissen
    räumliche Darstellung und Interaktion für die
     Analyse von Simulationsergebnissen




          Strömungssimulation
           Aneurisma (Visenso)


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                                                                                                      Anwendungsgebiete            Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Physiksimulationsmodelle
    Belastungsrechnung für Implantate auf
     der Basis FEM und MKS
    Produkt AnyBody:
     Kinematik der Wirbel festlegen
    Produkt ANSYS:
     FEM-Analyse (Belastung, Festigkeit) des
     Wirbel-Implantats auf der Basis der
     Wirbel-Kinematik




                                                                              Implantatberechnung
                                                                               (CADFEM, Anybody)


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                                                                                                      Anwendungsgebiete                Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Avatare
    Digitale Trainer
    Multimodale Kommunikation:
     Sprechen, Gestikulieren,
     Zeigen gleichzeitig




                                                                                                            Assistent Steve erläutert, was zu tun ist
                                                                                                                 (University of Southern California )




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                                                                                                         Anwendungsgebiete                      Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Avatare
         Einsatz von Menschmodellen
          als eigenständige Akteure
         Erstellung parametrischer
          Bewegungen
         Modelle fest programmiert
          oder Verhaltens-basiert
         Spezielle Modellier- und                                                            Spezialisierte Software: Poser (li.) und MakeHuman (re.)
                                                                        (POSER - Complete 3D Figure Design & Animation http://poser.smithmicro.com/poser.html ,
          Animationswerkzeuge,                                          MAKEHUMAN - Open Source Tool for making 3D charakters, http://www.makehuman.org)

          Animations-Bibliotheken
         Verarbeitung Motion-Capturing-Daten
         Zusatz-PlugIns (etwa Stoffsimulation)
         Morphing (etwa für Gesichtsanimation)
         Haarsimulation                                                                         Virtuelle Schauspielerin aus dem Spiel „Heavy Rain“
                                                                                   [Heavy Rain - Playstation 3 (2010), http://www.heavyrainps3.com]

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                                                                                                      Anwendungsgebiete                 Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Avatare
         Bereitstellung von Handlungsszenarien                                                                           Learn2work der Fa. Korion

         Nachstellen von Produktionsszenarien:
          Mitarbeiterführung, Entlohnungssysteme
         Schulung, Team-Training, Einsatzplanung, :
          Team-Training, Überprüfen von Abläufen,
          Virtuelle Unfallübungen, Üben des
          Einsatzes
                                                                                                    ADMS der Fa. ETC
         Nachstellen von Katastrophenszenarien,                                                Simulation, Florida/USA
          Rekonstruktion von Abläufen in
          Zusammenhang mit Katastrophen und
          den anschließenden Rettungsmaßnahmen
         Abnahme von Bauwerken und Anlagen:
          Überprüfung hinsichtlich der Eignung zur
          Evakuierung, zur Isolation eines Störfalls
                                                                                                                 XVR der Fa. E-Semble, Niederlande

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                                                                                                                                    Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Aufnahme, Digitalisierung
    länderweite Reihenmessungen (z.B. iSize)
    Body Scanner: Oberflächenmodell
    Computer-Tomographie (CT):
     v.a. Knochen
    Magnetresonanztomographie (MRT):
     v.a. Gewebe und Organe
                                                                                               3D Bodyscanner (Vitus)
    Kraft-Momenten-Sensoren
                                                                                                 CT-Daten (Wikipedia)




   Aufnahme Kraft-Weg-Verlauf
  (hier noch mittels Tierpräparat)
            Quelle: TU München


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                                                                                                                                   Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Aufnahme, Digitalisierung
   Motion Capturing
    Aufnahme der
     Positionen von
     Gliedmaßen
     und Gelenken
    Übertrag auf Avatar
    echtzeitfähig
    hoher Realismus
     der Bewegungen         Motion Capturing optisch, magnetisch, mechanisch und gyroskopisch [Tümmler, Jörn (2007):
                                     Avatare in Echtzeitsimulationen. Dissertation, Kassel University Press GmbH, Kassel]
    optisch,
     elektromagnetisch,
     mechanisch, gyroskopisch

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                                                                                                                                   Digitalisierung
   Anwendungsklassen



   Literatur
         Brechter, Matthias: Entwicklung einer Auswahlsystematik für digitale Menschmodelle. Masterthesis, Hochschule
          Reutlingen, 2010
         Badler, Norman (1997): Virtual Humans for Animation, Ergonomics, and Simulation. Los Alamitos, Calif.: IEEE
          Computer Society
         Bubb, Heiner: A Scientific perspective of digital human models: past, present, and future. In: Duffy, Vincent; R
          aton, Boca: Handbook of Digital Human Modelling.CRC Press, 2009
         Jens Mühlstedt, Hans Kaußler und Birgit Spanner-Ulme: Programme in Menschengestalt: Digitale
          Menschmodelle für CAx- und PLM-Systeme. The Software Incarnate: Digital Human Models for CAx- and
          PLMSystems. In: Zeitschrift für Arbeitswissenschaft, 2/2008


   Organisationen
         Global Human Body Models Consortium, www.ghbmc.com
         SAE G-13 Committee on Digital Human Modelling Technology
          http://www.sae.org/standardsdev/aerospace/g13.htm
         IEA Technical Committee on Human Simulation and Virtual Environments (TC HSVE),
          http://www.iea.cc/02_about/Technical%20Committees/Human%20Simulation%20and%20Virtual%20Environ
          ments.html
         International Society for Human Simulation http://www.societyhumansimulation.org/



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   Anwendungsklassen



   Normen, Richtlinien, Ausschüsse
         ISO 7250               Anthropometrie /Wesentliche Maße des menschlichen Körpers für die
                                 technische Gestaltung
         ISO 15535              General requirements for establishing anthropometric databases
         ISO 15536-1/-2         Ergonomics - Computer manikins and body templates
         ISO 13407              Benutzer-orientierte Gestaltung interaktiver Systeme
         ISO 20685              3-D scanning methodologies for internationally compatible
                                 anthropometric databases
         ISO/IEC 19774          Information technology - Computer graphics and image processing –
                                 Humanoid Animation (H-Anim)
         DIN EN 547-1/3 Körpermaße des Menschen
         VDI 3633-6             Simulation - Abbildung des Personals in Simulationsmodellen
         VDI 4499 Part 4 Features and Limitations of Human Models, German Guideline




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Whitepaper
   3D-Menschmodelle

    Vorstellung VDC                Zielsetzung & Nutzen          Beschreibungsdimensionen             Anwendungsgebiete           Digitalisierung
                                                                                                                                   Digitalisierung
   Anwendungsklassen



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3D- & Virtual-Reality-Menschmodelle: VDC-Whitepaper

  • 1. Whitepaper 3D-Menschmodelle Typen, Anwendungen, Nutzen von: www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 2. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Inhalt  Anwendungsklassen 3D-Menschmodelle  Zielsetzung und Nutzen 3D-Menschmodelle  Beschreibungsdimensionen  Anwendungsgebiete  Aufnahme, Digitalisierung www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 3. Whitepaper 3D-Menschmodelle Anwendungsklassen Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Anwendungsklassen 3D-Menschmodelle  Digitaler Entwurf und Test von (technischen) Systemen für Benutzung durch Menschen (Beispiele: Bedienbarkeit, Erreichbarkeit, Sichtbarkeit, Komfort, Sicherheit, Schutz, Crash, Orthetik, Prothetik)  Digitaler Entwurf und Test technischer Systeme unter Berücksichtigung der Anwesenheit von Menschen: Mensch als physische Einflussgröße etwa in Simulationsmodellen (Beispiele: Crash, Luftströmung Cockpit, Schwingungsanalyse Sitz)  Physikalische Simulation von Körperfunktionen (Beispiele: Kräfte, Strömung)  Entwurf, Test, Training von Abläufen unter Einbeziehung weiterer Akteure/Avatare (Beispiele: Trainingsumgebungen Militär, Noteinsatz-Simulatoren)  Training und Ausbildung am digitalen Menschen (Beispiel: Chirurgie)  Virtueller Mensch als Trainer zur Verbesserung Wissenstransfer  Medien, Entertainment, Infotainment, Tele-Konferenzen www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 4. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung und Nutzen Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Zielsetzung und Nutzen 3D-Menschmodelle  Vermeidung (Unfall-/Lebens-)Gefahr  im Systementwurf Betrachtung vieler Altersklassen, Perzentile, Somatotypen: Absicherung Produktfunktionalität für großen Bevölkerungsteil erzielbar  objektive, wiederholbare Aussagen zu Komfort  aussagekräftige Simulationsergebnisse (Physik) tw. nur unter Berücksichtigung Menschmodell möglich  realistische aber risikofreie militärische und medizinische Simulatoren: besserer Trainingseffekt  Diagnoseunterstützung  Simulationsumgebungen mit Avataren mittelfristig kostengünstiger als Feldübungen; unabhängig von Störeinflüssen (wie Wetter)  Steigerung Unterhaltungswert, Verbesserung Transfer www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 5. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Beschreibungsdimensionen 3D-Menschmodelle Menschmodell Funktionale Darstellung und Zeitbezogene Autonomie Individualität Sicht Visualisierung Sicht Animation, Grad der Rollen- Anthropometrie Biomechanik Physiologie Kognition Sprache Emotionalität Detailgrad Ausgabesystem Manipulation Autonomie beschreibung Umsetzbarkeits- Körper- Dynamische Desktop- Bewegungs- Ganzkörper- temperatur- Wahrnehmen Spracheingabe Emotions- basierte Keyframing Proaktivität Konversation bewertung analysen modell analysen zustände 3D-Darstellung Haltungs- Immersive VR Parametrisierte Kraftanalysen Problemlösen Sprachausgabe Gesichtsmodell Reaktivität Präsentation analysen (graphisch) Animation Komfort- Belastungs- Inverse Entscheiden Kleidermodell Haptik Robustheit Assistenz analysen analysen Kinematik Erreichbarkeits- Motion Unfall Lernen Haarmodell Adaptivität Pädagogik analysen Capturing Anatomische Gesichts- Kulturelle Sichtanalysen Analysen Kognition Modelle animation Aspekte Lippensynchrone Sprechanimation Sozialität www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 6. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Anwendungsfelder  Engineering: Entwurf Arbeitsplätze, Cockpit, Arbeitsabläufe, Werkzeuge, Sportgeräte, (Schutz-)Kleidung  Verteidigung: Training, Gefechtsfeld-Simulation  Medizin: Training Chirurgie, Entwurf Implantat mit CT-Daten, Simulation als Diagnoseunterstützung  Fashion Design  Unterhaltung: Spiele, Film  Ausbildung: digitale Trainer Anwendungsbereiche für digitale Menschmodelle [Badler, Norman (1997): Virtual Humans for Animation, Ergonomics, and Simulation. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 7. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Anthropometrische Modelle  Komfort- und Erreichbarkeitsanalysen  Sichtbarkeitsanalysen  Kollisionsüberprüfungen (etwa im Fahrzeugbereich) Jack (Siemens PLM)  Realitätsnahe Bewegungssimulation  Anthropometrie-Datenbank zur statistischen Körperformdimensionierung  Automatische, statisch fundierte Generierung von Körpertypen, die auf Angabe drei bestimmter Maße basiert  Skelett mit Knochen und Gelenken IDO:Ergonomics (ICIDO) (Kinematiken), Winkelbeschränkungen RTT Ramsis (RTT) www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 8. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Anthropometrische Modelle  Fashion Design  Virtual Prototyping von Fashion, Evaluation Styling  Generierung Schnittmuster Fashion Visualisierung (RTT) Fashion Visualisierung (Wurzel-Medien) www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 9. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Biomechanikmodelle  Digitale Atlanten und Analyse CT- und MRT-Daten  räumliche Darstellung menschlicher Anatomie DigiHom für die Ausbildung (Fraunhofer IPA)  CT- und MRT-Daten ebenfalls immersiv darstellbar  räumliches Arbeiten (Navigation, Schnitte) möglich Google Body Browser (Google) www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 10. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Biomechanikmodelle  Analyse des menschlichen Bewegungsapparats  Muskel- und Gelenkkräfte  Elastische Energie in Sehnen  Muskelaktivität  Entwicklung von Prothesen und Implantaten  Ergonomische Untersuchungen  Bewegungsanalysen im Sportbereich  Rehabilitation Menschlicher Bewegungsapparat (AnyBody) www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 11. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Biomechanikmodelle  graphische und haptische Darstellung invasiver Eingriffe mit zugehöriger Gerätetechnik (Endoskope, Laparoskope, …) zur Ausbildung Laparoskop--Simulator Endoskop--Simulator Virtuelle Operation mit der dazugehörigen haptischen Schnittstelle (The Medical News (2010): http://www.thaimedicalnews.com) www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 12. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Physiksimulationsmodelle  Analyse von Strömungs- und Struktursimulationsergebnissen  räumliche Darstellung und Interaktion für die Analyse von Simulationsergebnissen Strömungssimulation Aneurisma (Visenso) www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 13. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Physiksimulationsmodelle  Belastungsrechnung für Implantate auf der Basis FEM und MKS  Produkt AnyBody: Kinematik der Wirbel festlegen  Produkt ANSYS: FEM-Analyse (Belastung, Festigkeit) des Wirbel-Implantats auf der Basis der Wirbel-Kinematik Implantatberechnung (CADFEM, Anybody) www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 14. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Avatare  Digitale Trainer  Multimodale Kommunikation: Sprechen, Gestikulieren, Zeigen gleichzeitig Assistent Steve erläutert, was zu tun ist (University of Southern California ) www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 15. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Avatare  Einsatz von Menschmodellen als eigenständige Akteure  Erstellung parametrischer Bewegungen  Modelle fest programmiert oder Verhaltens-basiert  Spezielle Modellier- und Spezialisierte Software: Poser (li.) und MakeHuman (re.) (POSER - Complete 3D Figure Design & Animation http://poser.smithmicro.com/poser.html , Animationswerkzeuge, MAKEHUMAN - Open Source Tool for making 3D charakters, http://www.makehuman.org) Animations-Bibliotheken  Verarbeitung Motion-Capturing-Daten  Zusatz-PlugIns (etwa Stoffsimulation)  Morphing (etwa für Gesichtsanimation)  Haarsimulation Virtuelle Schauspielerin aus dem Spiel „Heavy Rain“ [Heavy Rain - Playstation 3 (2010), http://www.heavyrainps3.com] www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 16. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Anwendungsgebiete Digitalisierung Anwendungsklassen Avatare  Bereitstellung von Handlungsszenarien Learn2work der Fa. Korion  Nachstellen von Produktionsszenarien: Mitarbeiterführung, Entlohnungssysteme  Schulung, Team-Training, Einsatzplanung, : Team-Training, Überprüfen von Abläufen, Virtuelle Unfallübungen, Üben des Einsatzes ADMS der Fa. ETC  Nachstellen von Katastrophenszenarien, Simulation, Florida/USA Rekonstruktion von Abläufen in Zusammenhang mit Katastrophen und den anschließenden Rettungsmaßnahmen  Abnahme von Bauwerken und Anlagen: Überprüfung hinsichtlich der Eignung zur Evakuierung, zur Isolation eines Störfalls XVR der Fa. E-Semble, Niederlande www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 17. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Digitalisierung Anwendungsklassen Aufnahme, Digitalisierung  länderweite Reihenmessungen (z.B. iSize)  Body Scanner: Oberflächenmodell  Computer-Tomographie (CT): v.a. Knochen  Magnetresonanztomographie (MRT): v.a. Gewebe und Organe 3D Bodyscanner (Vitus)  Kraft-Momenten-Sensoren CT-Daten (Wikipedia) Aufnahme Kraft-Weg-Verlauf (hier noch mittels Tierpräparat) Quelle: TU München www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 18. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Digitalisierung Anwendungsklassen Aufnahme, Digitalisierung Motion Capturing  Aufnahme der Positionen von Gliedmaßen und Gelenken  Übertrag auf Avatar  echtzeitfähig  hoher Realismus der Bewegungen Motion Capturing optisch, magnetisch, mechanisch und gyroskopisch [Tümmler, Jörn (2007): Avatare in Echtzeitsimulationen. Dissertation, Kassel University Press GmbH, Kassel]  optisch, elektromagnetisch, mechanisch, gyroskopisch www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 19. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Digitalisierung Anwendungsklassen Literatur  Brechter, Matthias: Entwicklung einer Auswahlsystematik für digitale Menschmodelle. Masterthesis, Hochschule Reutlingen, 2010  Badler, Norman (1997): Virtual Humans for Animation, Ergonomics, and Simulation. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society  Bubb, Heiner: A Scientific perspective of digital human models: past, present, and future. In: Duffy, Vincent; R aton, Boca: Handbook of Digital Human Modelling.CRC Press, 2009  Jens Mühlstedt, Hans Kaußler und Birgit Spanner-Ulme: Programme in Menschengestalt: Digitale Menschmodelle für CAx- und PLM-Systeme. The Software Incarnate: Digital Human Models for CAx- and PLMSystems. In: Zeitschrift für Arbeitswissenschaft, 2/2008 Organisationen  Global Human Body Models Consortium, www.ghbmc.com  SAE G-13 Committee on Digital Human Modelling Technology http://www.sae.org/standardsdev/aerospace/g13.htm  IEA Technical Committee on Human Simulation and Virtual Environments (TC HSVE), http://www.iea.cc/02_about/Technical%20Committees/Human%20Simulation%20and%20Virtual%20Environ ments.html  International Society for Human Simulation http://www.societyhumansimulation.org/ www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 20. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Digitalisierung Anwendungsklassen Normen, Richtlinien, Ausschüsse  ISO 7250 Anthropometrie /Wesentliche Maße des menschlichen Körpers für die technische Gestaltung  ISO 15535 General requirements for establishing anthropometric databases  ISO 15536-1/-2 Ergonomics - Computer manikins and body templates  ISO 13407 Benutzer-orientierte Gestaltung interaktiver Systeme  ISO 20685 3-D scanning methodologies for internationally compatible anthropometric databases  ISO/IEC 19774 Information technology - Computer graphics and image processing – Humanoid Animation (H-Anim)  DIN EN 547-1/3 Körpermaße des Menschen  VDI 3633-6 Simulation - Abbildung des Personals in Simulationsmodellen  VDI 4499 Part 4 Features and Limitations of Human Models, German Guideline www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 21. Whitepaper 3D-Menschmodelle Vorstellung VDC Zielsetzung & Nutzen Beschreibungsdimensionen Anwendungsgebiete Digitalisierung Digitalisierung Anwendungsklassen Mitglieder im Thema www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
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