搜索proengineer Manikin—尽显CAD人性化设计
2013-05-18 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线
e-works王阳 来源:e-works
关键字:proeNGINEER Manikin 人机工程 PTC
三个月后的PTC办公室,笔者采访了PTC航天国防行业技术总监张晓梅女士,作为致力于CAD/CAM技术推广和应用十余年的专家,张晓梅详细介绍了了proeNGINEER Manikin这一尽显CAD人性化设计的解决方案。
08年的PTC中国区用户大会上,PTC全球CTO James Hepplemann(现为PTC 总裁兼首席运营官)透露了即将在Pro\ Engineer中融入人体工程模块,简单介绍之余,留足了悬念。08年的最后一天,PTC终于宣布推出了人机交互的最新解决方案proeNGINEER Manikin,而对其功能,一直不得而知。三个月后的PTC办公室,笔者采访了
一、proeNGINEER Manikin的由来
正如PTC收购Arbortext、Mathcad、CoCreate一样,PTC的proeNGINEER Manikin功能模块也是通过并购而来,旨在进一步增强PRO\Engineer的功能,延长和完善PDS产品开发系统。
随着产品的设计需求逐渐提高,在很多产品设计前期就需要人的参与,而不是产品定型后交给CAE来完成。为了满足Pro\Engineer的数字化人类模型的概念,PTC收购了当时还只有几个员工的公司,一经融合,成为PTC公司做人体建模研发的团队。
经过约莫两年的磨合,Pro\Engineer的人体模型已经能够准确表示人类的各种物理特点,如身高、形态、视力、运动、力量和舒适感等,并成为人机交互不可缺少的模块。
图1proeNGINEER Manikin扩充了PTC的CAD\CAE产品线
proeNGINEER Manikin是业内第一个以ISO为质量标准的解决方案,能够为全球用户提供完整、易用的人机互动的仿真及传递功能。proeNGINEER Manikin包括三大功能模块,处于最低层的Manikin Lite可以在没有proeNGINEER人体模型许可证的情况下向proeNGINEER内插入一个预先设定的人体模型,而不能进行验证、保存。因此,proeNGINEER Manikin 更为重要的两大模块分别是 proeNGINEER Manikin Extension和proeNGINEER Manikin Analysis Extension ,其主要功能特点如下:
图2 proeNGINEER Manikin三大模块
proeNGINEER Manikin Extension
•快速插入、定制和处理符合标准的准确 3D 人体模型
•生成人体的可触及包络和视野,以了解设计方案中可能存在哪些限制
•可从用户的视角观察产品
•利用全球人群和人体姿态库快速建立 Manikin 方案
proeNGINEER Manikin Analysis Extension
•使用公用标准和准则模拟、传递和优化手工处理的任务
•确保产品符合健康安全规定及人类工程设计标准。包括运用标准运算法则对工作任务进行分析,如举起和放下( NIOSH 81/91)、推拉(Snook)、能量消耗(GARG)及姿势(RULA)。
•利用简化的工作流程更快速地分析设计方案,并可重复使用已保存的分析设置
•在研发初期利用高级报告功能,更快地提供为人设计和优化的产品
图3 proeNGINEER Manikin解决方案的优势
此外,从2008年12月起,proeNGINEER所有的产品包都将包括基本的人体造模产品功能,用户能够在3D模型中插入一个预先定义好的人体模型,通过对模型的简单操控实现人机交互效果。
三、proengineer Manikin尽显人性化设计
人体工程里的人体模型是数字化样机的一个类型,但是两者也存在着较大的区别。数字样机主要是利用三维来展现一个产品的部件和整个产品的构成,而基于人体模型的CAD则是利用三维展现人如何和这些产品产生交互作用。
为人体建模这和为某个物体建模存在着很大的不同,虽然技术上颇为相似,但是人体建模会牵涉到更多的方面,譬如人的姿态、关节、肌肉、视野范围、疲劳程度等等因素,都需要考虑到人体模型中去,所以是非常复杂的。
proeNGINEER Manikin将数字化人体可视性和仿真模拟用大家熟悉的CAD用户界面的方式呈现在工程师们的桌面上,工程师们因此不必花费时间去研究人体行为。这才是PTC新推出的proeNGINEER Manikin软件的最显著特征。
从另一个层面来看,proeNGINEER Manikin的推出也是PTC‘以人为本’设计理念的重要一步,让客户能够从使用者的角度出发,进一步优化产品设计,并更好地对产品进行使用、加工及维护。
四、proeNGINEER Manikin抢先体验
在proeNGINEER Manikin中,包含了人体扩展包和人体分析扩展包。
在人体扩展包里,可以将人体模型快速添加到产品模型中去,静态地分析人体和产品之间的交互。这种人体扩展包含盖了全球目标人群的各种模型,固定形态达146种之多,随着人体和产品之间交互的深入,还可以建立定制化的人体姿态。
图4 proeNGINEER Manikin里丰富的姿态库
除此之外,在人体模型中可任意添加附件库,包括眼镜、头盔、符合任务场景的各种物件等。颇具亮点的是proeNGINEER Manikin中的视锥、包络和到达功能。如同真实的人体,人体模型并不是可以接触到任何一个目标,视野范围也在一定的区域之内,这些都在proeNGINEER Manikin体现得淋漓尽致,在产品设计和开发的初期对有很高的利用价值。
同样,在改善产品制造、装配和服务等业务中,加入人体模型的功能为缩短产品上市时间提供了必要的工具。
图5、proeNGINEER Manikin选择人体模型姿态
在人体分析扩展包里,值得一提的是proeNGINEER Manikin通过模拟人体运动,提供了详细的分析结果。譬如,proeNGINEER Manikin Analysis中的搬运分析,在分析人体模型搬运某件物品时,对物品的重量、搬运距离、搬运频率和持续时间等等因素加以约束,就能评价出这一人体模型是否可以承担这一搬运工作,因此也能得出复合这一人体模型特性的人群是否能在相似工作场景中胜任该工作。
对于分析结果,proeNGINEER Manikin Analysis提供了两组数据,一组是Niosh结果,即计算出推荐的指标限值;另一种是Snook结果,即计算多少人能承受,多少人承受不了。根据两种结果可以将产品设计得更加科学和人性化。
另外,proeNGINEER Manikin Analysis还包括RULA分析,提举\放下分析、推\拉分析等,可以帮助工程师在产品设计阶段了解到产品与使用者实际互动的情况,更有针对性的、从客户体验的角度出发优化产品设计。
如图6所示,proeNGINEER Manikin通过人体模型在车身设计中为座椅位置的调整提供参考,图7是proeNGINEER Manikin通过人体模型为汽车方向盘设计的调整提供参考,图8为proeNGINEER Manikin模拟工作场景,提供人体交互参考。
图6、人体模型在车身设计中为座椅位置的调整提供参考
图7、人体模型为汽车方向盘设计的调整提供参考
图8、proeNGINEER Manikin模拟工作场景
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