搜索proengineer Manikin—盡顯CAD人性化設計
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航天國防行業技術總監張曉梅女士,作為致力于CAD/CAM技術推廣和應用十余年的專家,張曉梅詳細介紹了了proeNGINEER Manikin這一盡顯CAD人性化設計的解決方案。
08年的PTC中國區用戶大會上,PTC全球CTO James Hepplemann(現為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產品開發系統。
隨著產品的設計需求逐漸提高,在很多產品設計前期就需要人的參與,而不是產品定型后交給CAE來完成。為了滿足Pro\Engineer的數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,一經融合,成為PTC公司做人體建模研發的團隊。
經過約莫兩年的磨合,Pro\Engineer的人體模型已經能夠準確表示人類的各種物理特點,如身高、形態、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產品線
proeNGINEER Manikin是業內第一個以ISO為質量標準的解決方案,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內插入一個預先設定的人體模型,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和視野,以了解設計方案中可能存在哪些限制
?可從用戶的視角觀察產品
?利用全球人群和人體姿態庫快速建立 Manikin 方案
proeNGINEER Manikin Analysis Extension
?使用公用標準和準則模擬、傳遞和優化手工處理的任務
?確保產品符合健康安全規定及人類工程設計標準。包括運用標準運算法則對工作任務進行分析,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計方案,并可重復使用已保存的分析設置
?在研發初期利用高級報告功能,更快地提供為人設計和優化的產品
圖3 proeNGINEER Manikin解決方案的優勢
此外,從2008年12月起,proeNGINEER所有的產品包都將包括基本的人體造模產品功能,用戶能夠在3D模型中插入一個預先定義好的人體模型,通過對模型的簡單操控實現人機交互效果。
三、proengineer Manikin盡顯人性化設計
人體工程里的人體模型是數字化樣機的一個類型,但是兩者也存在著較大的區別。數字樣機主要是利用三維來展現一個產品的部件和整個產品的構成,而基于人體模型的CAD則是利用三維展現人如何和這些產品產生交互作用。
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、關節、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,所以是非常復雜的。
proeNGINEER Manikin將數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’設計理念的重要一步,讓客戶能夠從使用者的角度出發,進一步優化產品設計,并更好地對產品進行使用、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品模型中去,靜態地分析人體和產品之間的交互。這種人體擴展包含蓋了全球目標人群的各種模型,固定形態達146種之多,隨著人體和產品之間交互的深入,還可以建立定制化的人體姿態。
圖4 proeNGINEER Manikin里豐富的姿態庫
除此之外,在人體模型中可任意添加附件庫,包括眼鏡、頭盔、符合任務場景的各種物件等。頗具亮點的是proeNGINEER Manikin中的視錐、包絡和到達功能。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域之內,這些都在proeNGINEER Manikin體現得淋漓盡致,在產品設計和開發的初期對有很高的利用價值。
同樣,在改善產品制造、裝配和服務等業務中,加入人體模型的功能為縮短產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
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。
對于分析結果,proeNGINEER Manikin Analysis提供了兩組數據,一組是Niosh結果,即計算出推薦的指標限值;另一種是Snook結果,即計算多少人能承受,多少人承受不了。根據兩種結果可以將產品設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品設計階段了解到產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優化產品設計。
如圖6所示,proeNGINEER Manikin通過人體模型在車身設計中為座椅位置的調整提供參考,圖7是proeNGINEER Manikin通過人體模型為汽車方向盤設計的調整提供參考,圖8為proeNGINEER Manikin模擬工作場景,提供人體交互參考。
圖6、人體模型在車身設計中為座椅位置的調整提供參考
圖7、人體模型為汽車方向盤設計的調整提供參考
圖8、proeNGINEER Manikin模擬工作場景
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