DE102006048165A1 - Person training and learning progress examining method, involves presenting image information by presentation device, on display unit, where image information representing operational process is filed in database - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Training von Personen und zur Überprüfung deren Lernfortschritts und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6.The The invention relates to a method for training persons and to check their persons Learning progress and one suitable for carrying out the procedure Device according to the preambles of claims 1 and 6th
Obwohl mittlerweile industrielle Fertigungsprozesse vielfach vollautomatisch ablaufen, werden hochwertige Industriegüter, welche für gewöhnlich wechselnde individuelle Merkmale aufweisen und komplexen Fertigungsschritten unterliegen, häufig noch manuell bearbeitet. Es zeigt sich, dass sich ein Mensch gegenüber einer Maschine zwar wesentlich flexibler und anpassungsfähiger erweist, jedoch bei sich wiederholenden Arbeiten zu Fehlern neigt. Auch ist die Einarbeitung von Personen in komplexe Fertigungsschritte zeitaufwändig. Besondere Problematik stellt sich durch den kurzfristigen und kurzzeitigen Einsatz von Aushilfspersonal, insbesondere von Ferienarbeitskräften, da hier der Schulungsaufwand aus Zeit- und Kostengründen minimiert werden muss.Even though In the meantime industrial production processes are often fully automatic become high quality industrial goods, which usually change have individual characteristics and complex manufacturing steps subject, often still edited manually. It turns out that one person faces one Machine is much more flexible and adaptable, but tends to errors in repetitive work. Also is the incorporation of people into complex production steps is time-consuming. Special Problem arises through the short-term and short-term use of temporary staff, in particular of holiday workers Here the training effort for time and cost reasons must be minimized.
Um
das Training von Personal effektiver zu gestalten, schlägt das
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu finden, mittels welcher ein Anzuweisender ohne notwendiges Beisein eines menschlichen Trainers in Arbeitabläufe eingelernt werden kann und auch nach Abschluss dieses Trainings einer qualifizierten Kontrolle hinsichtlich der Qualität seines Arbeitsablaufes unterzogen werden kann.task The invention is therefore a method and a for carrying out the Method to find suitable device by means of which an Anweisweisender to be trained into work processes without the necessary presence of a human trainer can and even after completing this training a qualified Subjected to scrutiny regarding the quality of his work process can be.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die Unteransprüche beschrieben.The The object is achieved by a method and a device having the features of the claims 1 and 6 solved. Advantageous embodiments and further developments of the invention will be by the subclaims described.
Zum
Training wenigstens einer Person und zur Überprüfung deren Lernfortschritts
wird der Person (
In besonders vorteilhafter Weise wird durch die Erfindung die Möglichkeit gegeben, Personen für die Durchführung neu zu erlernender Arbeitsabläufe zu trainieren und bei der Durchführung automatisiert zu überwachen, ohne auf professionelles Trainingspersonal zurückgreifen zu müssen. Eine Überprüfung/Überwachung des Arbeitsablaufs muss hierbei nicht kontinuierlich erfolgen, sondern es ist durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen, auch über größere Zeitabstände verteilt, stichprobenartig die Qualität eines Arbeitsablaufs zu überprüfen und so durch routinemäßiges handeln verursachte Ungenauigkeiten in der Arbeitsausführung aufzudecken.In Particularly advantageous way by the invention, the possibility given, persons for the execution newly learned workflows too train and perform to automatically monitor without resorting to professional training staff. A review / monitoring The workflow does not have to be continuous, but rather It is the possibility by the invention created, too, over distributes larger time intervals, random quality to review a workflow and doing so by routine uncovered inaccuracies in workmanship.
In
besonders vorteilhafter Weise handelt es sich bei der der Person
(
Bei
der in der Datenbank abgelegten Bildinformation, mit welcher das
Bildverarbeitungssystem (
Nachfolgend
wird die Erfindung unter Zuhilfenahme einer Figur im Detail erläutert. Dabei
zeigt die Figur die Datenbank (
Selbstverständlich müssen im
Rahmen der Realisierung der Erfindung die Trainingseinheit (
In
besonders vorteilhafter Weise wird die Präsentationseinrichtung (
Ebenso
vorteilhaft ist es, zur Beeinflussung der Funktionsweise des Bildverarbeitungssystems (
In
besonders vorteilhafter Weise bietet es sich an das Kamerasystem
(
Besonders gewinnbringend ist es, wenn die von dem Kamerasystem erfassten Bilddaten hinsichtlich der Abbildung einer Person untersucht werden, und dann, wenn eine Person in den Bilddaten detektiert wurde, dieser Personen-Hypothese ein artikuliertes, virtuelles 3D-Modell des menschlichen Körpers angepasst wird. Nachfolgend wird dieses virtuelle Körpermodell fortlaufend an das Bewegungsverhalten der in den Bilddaten detektierten Person angepasst.Especially it is profitable if the image data captured by the camera system be examined with regard to the image of a person, and then, if a person was detected in the image data, this person hypothesis adapted an articulated, virtual 3D model of the human body becomes. Subsequently, this virtual body model is continuously updated to the Movement behavior of the person detected in the image data adjusted.
In
besonders vorteilhafter Weise erfolgt diese Erstellung des 3D-Models
der Person auf Basis von 3D-Punktdaten. Diese Punktdaten können durch multiokulare
Bildanalyse, insbesondere auch Stereobildanalyse, erstellt werden.
Beispielsweise können durch
den Einsatz eines auf raumzeitlichen Merkmalen basierenden Stereo-Verfahrens
Informationen für jeden
3D-Punkt im Raum gewonnen werden, die über dessen Ortskoordinaten
(x, y, z) hinausgehen; so beispielsweise dessen Geschwindigkeit
oder Beschleunigung. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise
in der nachveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung
Im vorangegangenen Schritt unnötigerweise ausgeschlossene 3D-Punkte, insbesondere Fußpunkte in der Nähe des Bodens oder Kontaktpunkte mit anderen Objekten, werden vorzugsweise wieder hinzugenommen. Ergebnis dieses ersten Verarbeitungsschritts sind die Personen in der Szene, dargestellt als konvexe Hüllen der sie repräsentierenden Cluster. Über die Zeit lässt sich die so detektierte Person vorteilhafterweise durch Tracking der auf den Boden projizierten konvexen Hülle, welche ein 2D-Polygon ergibt, mittels linearer Prädiktion und Kalman-Filterung verfolgen.In the previous step unnecessarily excluded 3D points, in particular foot points near the ground or contact points with other objects, are preferably added again. The result of this first processing step are the persons in the scene, represented as convex hulls of those representing them Cluster. Over time, the person thus detected can advantageously be tracked by tracking the convex hull projected onto the ground, yielding a 2D polygon, by linear prediction and Kalman filtering.
An
die so gefundenen Personenhypothesen kann in gewinnbringender Weise
ein artikuliertes 3D-Modell des menschlichen Körpers angepasst werden. Vorteilhaft
ist es dabei, die Körperteile
durch miteinander verbundene Zylinder zu modellieren. Die Postur
der Person wird in diesem Modell als Vektor der Gelenkwinkel des
Modells gegeben. Die Bewertung einer Postur erfolgt vorzugsweise
durch Bestimmung der Abweichung zwischen den aus der 3D-Punktewolke
und den Bildern der Szene abgeleiteten Merkmalen und dem Aussehen
des Modells bei gegebener Postur, wodurch sich eine Wahrscheinlichkeit
dafür ermitteln
lässt,
dass die gegebene Postur die gemessene Form der Person wiedergibt.
Als probabilistischer Ansatz zur Exploration des Suchraums eignet
sich besonders ein
Gewinnbringend werden die detektierten Bewegungen der Körperteile durch Motion-Templates dargestellt. Dabei handelt es sich bei derartigen Motion-Templates um durch 3D-Vermessung typischer menschlicher Bewegungsabläufe erhaltene repräsentative Bewegungsmuster, die den Raum möglicher Gelenkwinkel und Gelenkwinkelgeschwindigkeiten des Personenmodells eingrenzen. Auf diese Weise wird eine in biologischem Sinne realistische Extrapolation der Bewegungen der Person möglich, insbesondere mit dem Ziel der Erkennung einer drohenden Kollision zwischen Mensch und Maschine. Ein Bewegungsvorgang kann hierbei als ein zusammengesetzter Ablauf von Bewegungsphasen angesehen werden.profitably The detected movements of the body parts are represented by motion templates. Such motion templates are by 3D measurement typical human movements received representative Movement patterns that make the space more possible Joint angle and joint angular velocities of the person model enclose. In this way, a biologically realistic Extrapolation of the movements of the person possible, especially with the Aim of the detection of an impending collision between humans and Machine. A movement process can be used as a composite Sequence of movement phases are viewed.
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