DE102021001458A1

DE102021001458A1 - Procedure for ergonomics analysis at workplaces

Info

Publication number: DE102021001458A1
Application number: DE102021001458.8A
Authority: DE
Inventors: Georgios Farmakidis; Tobias Rizman; Bernhard Häussler; Sebastian Koffler
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2021-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen, wobei Körperhaltungen einer Person mittels zumindest einer Kamera (2) erfasst werden. Erfindungsgemäß werden mittels zumindest einer Monokamera Bildsequenzen (B) eines Werkers während einer Ausführung seiner Tätigkeit erfasst und gemeinsam mit mittels zumindest eines Lidars (3) erfassten Lidardaten (L) als Punktewolkendaten des Werkers während der Ausführung seiner Tätigkeit ausgewertet. In der Auswertung werden mittels eines dreidimensionalen Menschmodells Positionen von Gelenkpunkten des Werkers und deren Varianz in einem dreidimensionalen Raum statistisch geschätzt und eine Haltung des Werkers wird abgeleitet. Anhand von Datenbankinformationen ermittelte Haltungen des Werkers werden klassifiziert und anhand von Klassifizierungsergebnissen werden Haltungsbelastungen des Werkers ermittelt.The invention relates to a method for ergonomics analysis at workplaces, the postures of a person being recorded by means of at least one camera (2). According to the invention, image sequences (B) of a worker are recorded using at least one mono camera while performing his activity and, together with lidar data (L) recorded using at least one lidar (3), are evaluated as point cloud data of the worker while performing his activity. In the evaluation, positions of articulation points of the worker and their variance in a three-dimensional space are statistically estimated by means of a three-dimensional human model and an attitude of the worker is derived. Postures of the worker determined using database information are classified, and postural stresses on the worker are determined on the basis of classification results.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for ergonomics analysis at workplaces according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2013 013 936 A1 ist ein Verfahren zum Gestalten einer Produktionsabsicherungsumgebung bekannt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

- Bereitstellen mindestens eines Bauteils;
- Bereitstellen einer virtuellen Repräsentation der Produktionsumgebung;
- Visualisieren der virtuellen Repräsentation;
- Durchführen einer Produktionshandlung in der visualisierten Produktionsumgebung durch eine Person;
- Ermitteln eines Bewegungsablaufs der Person und dem Bewegungsablauf entsprechende Positionen des Bauteils während des Durchführens der Produktionshandlung mittels eines Laserscanners oder einer Kamera;
- Erstellen einer virtuellen Repräsentation der Person auf Grundlage des ermittelten Bewegungsablaufs sowie Erstellen einer virtuellen Repräsentation des Bauteils auf Grundlage der ermittelten Position;
- Integrieren der virtuellen Repräsentation der Person und des Bauteils in die virtuelle Repräsentation der Produktionsumgebung;
- Bewerten des Bewegungsablaufs der Person und der Position des Bauteils nach einem vorgegebenen Kriterium.

From the DE 10 2013 013 936 A1 a method for designing a production assurance environment is known. The process consists of the following steps:

- Provision of at least one component;
- Providing a virtual representation of the production environment;
- visualize the virtual representation;
- Carrying out a production action in the visualized production environment by a person;
- Determination of a movement sequence of the person and the positions of the component corresponding to the movement sequence while the production operation is being carried out by means of a laser scanner or a camera;
- Creating a virtual representation of the person based on the determined sequence of movements and creating a virtual representation of the component based on the determined position;
- Integrating the virtual representation of the person and the component into the virtual representation of the production environment;
- Evaluating the movement sequence of the person and the position of the component according to a predetermined criterion.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen anzugeben.The invention is based on the object of specifying a novel method for ergonomic analysis at workplaces.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a method which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject of the subclaims.

In einem Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen werden Körperhaltungen einer Person mittels zumindest einer Kamera erfasst.In a method for ergonomics analysis at workplaces, the postures of a person are recorded by means of at least one camera.

Erfindungsgemäß werden mittels zumindest einer Monokamera Bildsequenzen eines Werkers während einer Ausführung seiner Tätigkeit erfasst und gemeinsam mit mittels zumindest eines Lidars erfassten Lidardaten als Punktewolkendaten des Werkers während der Ausführung seiner Tätigkeit ausgewertet. In der Auswertung werden mittels eines dreidimensionalen Menschmodells Positionen von Gelenkpunkten des Werkers und deren Varianz in einem dreidimensionalen Raum statistisch geschätzt und eine Haltung des Werkers wird abgeleitet. Weiterhin werden anhand von Datenbankinformationen ermittelte Haltungen des Werkers klassifiziert und anhand von Klassifizierungsergebnissen werden Haltungsbelastungen des Werkers ermittelt.According to the invention, image sequences of a worker are recorded by means of at least one mono camera while performing his activity and, together with lidar data recorded by means of at least one lidar, are evaluated as point cloud data of the worker while performing his activity. In the evaluation, positions of articulation points of the worker and their variance in a three-dimensional space are statistically estimated by means of a three-dimensional human model and an attitude of the worker is derived. Furthermore, postures of the worker determined using database information are classified, and postural stresses on the worker are determined on the basis of classification results.

Um die ergonomischen Bedingungen an einem Arbeitsplatz in einer Produktion zu bewerten, werden in Unternehmen Bewertungsmethoden vorgeschrieben. Mittels des Verfahrens werden Körperhaltungen des Werkers automatisch erkannt und klassifiziert. Dies ermöglicht eine objektive Bewertung durch vorgegebene Algorithmen, welche zudem mit einer Zeit- und Aufwandersparnis einhergeht. Zweitaufwändig und häufig aufgrund von Subjektivität unterschiedliche und ungenaue von einer Person durchgeführte Erfassungen können somit entfallen.In order to evaluate the ergonomic conditions at a workplace in a production, evaluation methods are prescribed in companies. The body postures of the worker are automatically recognized and classified by means of the method. This enables an objective evaluation using predefined algorithms, which is also associated with time and effort savings. This means that there is no need for second-time and inaccurate measurements that are often carried out by one person due to subjectivity.

Weiterhin ermöglicht das Verfahren aufgrund seiner automatisierten Ergonomie-Analyse, dass eine Vielzahl von Nutzern, insbesondere auch Nutzer ohne besondere Kenntnisse auf dem Gebiet der Ergonomie-Analysen, solche Analysen durchführen. Dabei werden eine objektive Bewertung, eine Vereinfachung durch standardisierte Algorithmen, eine zeitliche Optimierung und eine Verknüpfung von Informationen aus unterschiedlichen Informationsquellen ermöglicht.Furthermore, due to its automated ergonomics analysis, the method enables a large number of users, in particular also users without special knowledge in the field of ergonomics analyzes, to carry out such analyzes. This enables an objective evaluation, a simplification through standardized algorithms, a temporal optimization and a linking of information from different information sources.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigt:

1 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen.

It shows:

1 schematically a block diagram of a device for ergonomics analysis at workplaces.

In der einzigen 1 ist ein Blockschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen dargestellt.In the only one 1 Figure 3 is a block diagram of one possible embodiment of an apparatus 1 shown for ergonomics analysis at workplaces.

Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest eine als Monokamera ausgebildete Kamera 2, ein Lidar 3, eine Auswerteeinheit 4 und eine Datenbank 5.The device 1 comprises at least one camera designed as a mono camera 2 , a lidar 3 , an evaluation unit 4th and a database 5 .

Die Kamera 2 und/oder das Lidar 3 können Bestandteil eines mobilen Endgeräts, beispielsweise eines so genannten Smartphones, sein.The camera 2 and / or the lidar 3 can be part of a mobile device, for example a so-called smartphone.

Mittels der Vorrichtung 1 wird ein Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen ausgeführt.By means of the device 1 a procedure for ergonomics analysis at workplaces is carried out.

Hierbei werden mittels der Kamera 2 Bildsequenzen B eines Werkers als Video während einer Ausführung seiner Tätigkeit erfasst und gemeinsam mit mittels des Lidars 3 erfassten Lidardaten L als Punktewolkendaten des Werkers während der Ausführung seiner Tätigkeit mittels der Auswerteeinheit 4 algorithmisch ausgewertet.This is done by means of the camera 2 Image sequences B of a worker as a video during a Execution of his activity recorded and together with by means of the lidar 3 recorded lidar data L as point cloud data of the worker during the execution of his activity by means of the evaluation unit 4th evaluated algorithmically.

In der Auswertung werden Positionen menschlicher Gelenkpunkte im dreidimensionalen Raum statistisch geschätzt und dienen zur Grundlage für eine Haltungsermittlung. Proportionen dieses dreidimensionalen Menschmodells sind algorithmisch generierbar und dienen zur Varianzermittlung unterschiedlicher potenzieller realer Gegebenheiten. Objekte, welche eine zusätzliche Belastung bei Haltungen, auch als Haltungsbelastungen bezeichnet, darstellen, werden erkannt oder vom Anwender zusätzlich annotiert und fließen unter Abgleichung mit in der Datenbank 5 enthaltenen Datenbankinformationen in die Haltungsklassifizierung mit ein. Als Haltungsbelastungen des Werkers werden beispielsweise Kräfte und/oder Hebelbelastungen ermittelt.In the evaluation, positions of human articulation points in three-dimensional space are statistically estimated and serve as the basis for determining posture. The proportions of this three-dimensional human model can be generated algorithmically and are used to determine the variance of different potential real conditions. Objects that represent additional stress in postures, also referred to as postural stresses, are recognized or additionally annotated by the user and flow with comparison in the database 5 database information contained in the attitude classification. For example, forces and / or lever loads are determined as postural loads on the worker.

Eine Klassifizierung der Haltung bedient ein Berichtstool, um etwaige Verbesserungen einer Arbeitsplatzgestaltung abzuleiten. Dies ermöglicht eine ergonomische Bewertung von konstruktiven Änderungen von Werkzeugen und Vorrichtungen, insbesondere über eine Objekterkennung.A reporting tool is used to classify the posture in order to derive any improvements in workplace design. This enables an ergonomic assessment of design changes to tools and devices, in particular via object recognition.

Eine simulative Generierung von unterschiedlichen Menschproportionen hilft bei planerischen Tätigkeiten, eine Auslegung einer Anlagenkonfiguration schnell zu variieren und zu testen. Das Verfahren erlaubt dabei eine mögliche Generierung unterschiedlicher Varianten realer menschlicher Haltungen auf Basis verschiedener Körpergrößen-Perzentile.A simulative generation of different human proportions helps in planning activities to quickly vary and test the design of a system configuration. The method allows different variants of real human postures to be generated on the basis of different body height percentiles.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102013013936 A1 [0002]

Claims

A method for ergonomics analysis at workplaces, wherein the postures of a person are recorded by means of at least one camera (2), characterized in that - by means of at least one mono camera, image sequences (B) of a worker are recorded while performing his activity and together with by means of at least one lidar (3) recorded lidar data (L) are evaluated as point cloud data of the worker during the execution of his activity, - in the evaluation using a three-dimensional human model, positions of articulation points of the worker and their variance in a three-dimensional space are statistically estimated and a posture of the worker is derived - postures of the worker determined using database information are classified and - postural stresses on the worker are determined on the basis of classification results.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that an adaptation of the design of a workplace is planned on the basis of the classification results and determined postural stresses.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that forces and / or lever loads are determined as postural loads on the worker.