3D-body-hub
Resultados de los demostradores
Entregable: E3.1ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN 5
2. DEMOSTRADOR 1: GENERACIÓN DE MODELOS DIGITALES ESTADÍSTICOS PARA DISEÑO DE
PRODUCTO 6
Objetivo 6
Descripción de la empresa ¡Error! Marcador no definido.
Planteamiento del demostrador 6
Ejecución del demostrador 6
3. DEMOSTRADOR 2: EMO 1D-3D 8
Objetivo 8
Descripción de la empresa ¡Error! Marcador no definido.
Planteamiento del demostrador 8
Ejecución del demostrador 9
4. DEMOSTRADOR 3: EMO PARTICIONES 12
Objetivo 12
Descripción de la empresa 13
Planteamiento del demostrador 13
Ejecución del demostrador 13
4. DEMOSTRADOR 4: VICCARBE 17
Objetivo 17
Descripción de la empresa ¡Error! Marcador no definido.
Planteamiento del demostrador 17
1. INTRODUCCIÓN
Este entregable muestra los resultados obtenidos tras la ejecución del Paquete de Trabajo 3 (Desarrollo de demostradores) del proyecto 3D-body-hub (Desarrollo de herramientas digitales para la gestión y uso de las bases de datos antropométricas de la población para la innovación en el diseño de nuevos productos, procesos y
servicios).
El objetivo de este paquete de trabajo ha sido poner a punto y aplicar las distintas funcionalidades del sistema en el proceso de desarrollo de productos. Para ello, se han llevado a cabo distintos demostradores en colaboración con las empresas cooperantes en el proyecto.
A continuación, se listan los demostradores desarrollados durante la segunda anualidad.
Demostrador 1. Generación de modelos digitales estadísticos para diseño de producto. Este demostrador ha contado con la colaboración de la empresa Manufacturas Febel S.A. (Febel).
Demostrador 2. Demostrar la viabilidad de disponer de un modelo 3D del individuo a partir de medidas 1D. Este demostrador ha contado con la colaboración de la empresa Especialidades Médico Ortopédicas S.L. (EMO).
Demostrador 3. Demostrar la viabilidad de la extracción y uso de particiones corporales para el diseño de producto. Este demostrador ha contado con la colaboración de la empresa Especialidades Médico Ortopédicas S.L. (EMO).
Demostrador 4. Aplicación de la antropometría funcional al diseño de producto. Este demostrador ha contado con la colaboración de la empresa Viccarbe Habitat S.L. (Viccarbe).
Este entregable describe el planteamiento, ejecución y los resultados alcanzados tras el desarrollo de cada uno de los demostradores. En las siguientes secciones del entregable se describen las actividades llevadas a cabo en cada uno de ellos.
2. DEMOSTRADOR 1: GENERACIÓN DE MODELOS
DIGITALES ESTADÍSTICOS PARA DISEÑO DE PRODUCTO
OBJETIVO
Aplicar la metodología para asesorar a las empresas en el sistema de tallas así como aplicar las herramientas para la visualización de los resultados del PCA para la generación de modelos digitales.
PLANTEAMIENTO DEL DEMOSTRADOR
El objetivo planteado para el demostrador, acordado con la empresa, es llevar a cabo una revisión del patronaje y escalado de la camisa con fit regular. Para ello, se empleará información antropométrica de la población masculina española de edad comprendida entre los 40 y los 65 años.
Para poder llevar a cabo el análisis del patronaje y escalado, es necesario transformar las medidas prenda en medidas cuerpo. La empresa desconoce el valor de las holguras (diferencia entre la dimensión de la prenda y la dimensión correspondiente del cuerpo). Por tanto, se plantea estimar el valor de estas holguras a partir de las dimensiones corporales de los probadores reales de la empresa.
Con estas consideraciones, el plan de trabajo queda definido tal y como se describe a continuación:
1. Captura de la forma corporal de los probadores de la empresa 2. Determinación de las holguras
3. Población vestida por cada talla de la prenda 4. Ploteado de cajas y análisis
EJECUCIÓN DEL DEMOSTRADOR
Captura de la forma corporal de los probadores de la empresa
Febel empleó la aplicación de smartphone 3D AVATAR BODY del IBV para capturar la forma corporal de varios de sus probadores de producto. Facilitó a IBV los códigos correspondientes para la obtención de las dimensiones corporales de estos probadores.
Además, la persona experta en ajuste de la empresa cumplimentó una valoración del ajuste por zonas para cada uno de sus probadores vistiendo la camisa de patrón regular en la talla correspondiente. En la Figura 1 se muestra esta encuesta.
Figura 1. Encuesta de valoración del ajuste de la camisa
Determinación de las holguras
La empresa facilitó a IBV la tabla con las dimensiones de la camisa regular en todo el rango de tallas.
A partir de la tabla de dimensiones del producto y de las medidas cuerpo de los probadores de la empresa se determinaron las holguras de la prenda y las correspondientes tolerancias. Para determinar cada holgura, fue preciso asociar una dimensión corporal a cada una de las dimensiones de la camisa incluidas en la tabla de medidas.
Finalmente, con la herramienta de visualización de resultados del modelado PCA se han generado los avatares correspondientes al centro de cada una de las cajas. Es decir, los avatares correspondientes al individuo medio que viste cada una de las tallas del patrón. Para ello, se ha empleado la colección de medidas mostradas en la Tabla 3. El resto de medidas y formas de cada avatar corresponden a las del individuo medio de la población. En la se muestra la vista frontal y la vista lateral de cada uno de los avatares 3D generados.
Figura 2. Colección de avatares correspondientes a los modelos ideales de cada talla
CONCLUSIONES:
A partir de los resultados de este demostrador la empresa podrá plantearse diferentes acciones:
• Mejorar el patrón y reducir el ratio de devoluciones. Actualmente es del 60%
• Optimizar el largo de la camisa, crítico en el coste de fabricación del producto (reducción de costes).
Por otra parte, se ha demostrados la viabilidad de la metodología desarrollada para asesorar a las empresas en el sistema de tallas así como la funcionalidad de las herramientas de visualización de los resultados del PCA para la generación de modelos digitales basados en métricas concretas.
3. DEMOSTRADOR 2: EMO 1D-3D
OBJETIVO
Aplicar la metodología para la generación de modelos 3D a partir de medidas 1D a un caso real de la empresa.
PLANTEAMIENTO DEL DEMOSTRADOR
El objetivo planteado para el demostrador, acordado con la empresa, es demostrar la viabilidad de disponer de un modelo 3D del individuo a partir de medidas 1D.
Con estas consideraciones, el plan de trabajo quedó definido tal y como se describe a continuación:
1. Facilitar datos y medidas de tres individuos
2. Captura de la forma corporal 3D de los tres individuos empleando 3D AVATAR BODY
3. Obtención de resultados
EJECUCIÓN DEL DEMOSTRADOR
Facilitar datos y medidas de tres individuosLas medidas a facilitar debían incluir: edad, peso, estatura, contorno de pecho, contorno de cintura y contorno de cadera. Las medidas debían ser adquiridas según las especificaciones mostradas en la Tabla 6.
Medida Description Figure(s)
Estatura ISO 7250: distancia vertical desde el suelo hasta el punto más alto de la cabeza
Contorno
de pecho ISO 7250: circunferencia del torso medida a la altura de los pezones
Contorno de cintura
ISO 7250: Circunferencia del tronco a un nivel medio entre las costillas más bajas y la cresta ilíaca superior.
Medida Description Figure(s)
Contorno de cadera
ISO/DIS 8559-1: perímetro horizontal medido a la altura de la cadera. El individuo permanece en pie con ambos pies juntos y el abdomen relajado.
Tabla 1. Especificaciones para la toma de medidas 1D
EMO seleccionó los tres individuos, dos mujeres y un hombre, y facilitó a IBV los datos mostrados en la Tabla 7.
INDIVIDUO 1 INDIVIDUO 2 INDIVIDUO 3
EDAD 51 48 24 PESO 60 76 67 ESTATURA 156 178 163 CONTORNO DE PECHO 93 105 93 CONTORNO DE CINTURA 87 100 86 CONTORNO DE CADERA 105 105 104
Tabla 2. Medidas de los tres individuos seleccionados por la empresa
Captura de la forma corporal 3D de tres individuos
EMO empleó la aplicación de smartphone 3D AVATAR BODY del IBV para capturar la forma corporal de los tres individuos seleccionados. Esta app permite obtener una reconstrucción 3D del individuo a partir de dos imágenes obtenidas empleando la cámara del smartphone, una de frente y una de perfil. EMO facilitó a IBV los códigos correspondientes a los tres individuos, mostrados en la Tabla 8.
INDIVIDUO 1 INDIVIDUO 2 INDIVIDUO 3
CÓDIGO APP IVW369 FU62DK CKKTQN
Tabla 3. Códigos de identificación para la obtención de la captura 3D corporal de los tres individuos seleccionados
Obtención de resultados
A partir de los datos facilitados en la Tabla 7, IBV generó una malla 3D de cuerpo completo para cada uno de los individuos, empleando la metodología para la generación de modelos 3D a partir de medidas 1D desarrollada en el proyecto. En paralelo, obtuvo los avatares 3D generados a partir del empleo de la app 3D AVATAR BODY. En las siguientes tablas se muestran los avatares de los tres
INDIVIDUO 1
Reconstrucción 1D-3D Reconstrucción 2D-3D
Tabla 4. Avatares correspondientes al Individuo 1
INDIVIDUO 2
INDIVIDUO 3
Reconstrucción 1D-3D Reconstrucción 2D-3D
Tabla 6. Avatares correspondientes al Individuo 1
Todos los avatares digitales han sido facilitados a la empresa para su análisis.
CONCLUSIONES:
A partir de los resultados de este demostrador la empresa podrá plantearse el empleo de medidas 1D para obtener modelos digitales humanos, simplificando el sistema de captura.
Por otra parte, se ha demostrados la viabilidad de la metodología desarrollada para generar modelos 3D a partir de medidas 1D.
4. DEMOSTRADOR 3: EMO PARTICIONES
OBJETIVO
Aplicar las herramientas para obtener particiones o segmentos corporales, basados en las demandas de las empresas, así como modelos estadísticos corporales empleando estas particiones.
PLANTEAMIENTO DEL DEMOSTRADOR
El objetivo planteado para el demostrador, acordado con la empresa, es demostrar la viabilidad de disponer de particiones corporales que representen modelos estadísticos de la población objetivo con el fin de ser empleados como ‘templates’ para el diseño de producto.
Con estas consideraciones, el plan de trabajo quedó definido tal y como se describe a continuación:
1. Selección del producto y del perfil de usuario 2. Extracción de las particiones corporales 3. Obtención de los ‘templates’
EJECUCIÓN DEL DEMOSTRADOR
Selección del producto y del perfil de usuario
El demostrador se ha centrado en uno de los productos de la empresa: las ortesis de tronco. La población objetivo son las mujeres españolas de más de 60 años.
Extracción de las particiones corporales
La partición corporal se ha basado en la extracción de la zona del tronco del modelo corporal completo. Para la definición de las líneas semánticas que han determinado la partición, se valoraron los diseños de los diferentes productos aplicados en esta zona, a fin de asegurar que se incluían todas las regiones corporales relevantes para el diseño.
Con estas premisas, la partición del tronco se ha definido considerando como cota superior la base del cuello y como cota inferior la cota de la entrepierna. Una vez extraídas las particiones corporales de todos los individuos de la base de datos, se procedió a aplicar el análisis de componentes principales para determinar los principales modelos de variación de la población. Estos modos se muestran en las siguientes figuras.
Figura 3. Variabilidad asociada a la primera componente del PCA
Modo 2: estatura
Figura 4. Variabilidad asociada a la segunda componente del PCA
Figura 5. Variabilidad asociada a la tercera componente del PCA
Modo 4: perímetro de cadera
Figura 6. Variabilidad asociada a la cuarta componente del PCA
Obtención de los ‘templates’
Se definieron los siguientes modelos estadísticos para la población objetivo definida:
- Modelo P5-P5: correspondiente al percentil 5 del peso y de la estatura de la población
- Modelo P50-P50: correspondiente al percentil 50 del peso y de la estatura de la población
- Modelo P95-P95: correspondiente al percentil 95 del peso y de la estatura de la población
Figura 7. Vista frontal de los modelos estadísticos. Izda.: P5-P5; Centro: P50-P50; Drcha.: P95-P95
Figura 8. Vista lateral de los modelos estadísticos. Izda.: P5-P5; Centro: P50-P50; Drcha.: P95-P95
CONCLUSIONES:
Se ha demostrado la viabilidad de la metodología desarrollada para extraer particiones corporales de los modelos 3D de cuerpo completo.
A partir de los resultados de este demostrador la empresa podrá plantearse el empleo de las particiones corporales representativas de individuos estadísticos de la población como ‘templates’ para el diseño de productos.
Además, los resultados del PCA proporcionan una valiosa información para revisar los sistemas de tallas y los sistemas de ajuste y regulación de los productos ortésicos destinados a la zona del tronco.
OBJETIVO
Aplicar las metodologías y herramientas para obtener modelos digitales humanos posicionados de acuerdo a las necesidades de las empresas.
PLANTEAMIENTO DEL DEMOSTRADOR
Viccarbe se plantea desarrollar un nuevo concepto de sofá. Para abordar el diseño, precisa disponer de una colección de modelos digitales humanos representativos de la población objetivo, en una postura similar a la postura de uso del nuevo producto. Estos modelos le permitirán dimensionar el nuevo producto para asegurar su adecuación ergonómica.
Por tanto, el objetivo planteado para el demostrador es obtener una colección de modelos digitales humanos y posicionarlos en una postura de partida para abordar el diseño del nuevo producto.
Con estas consideraciones, el plan de trabajo quedó definido tal y como se describe a continuación:
1. Definición del briefing de producto y de la población objetivo 2. Definición del briefing de posturas
3. Generación de los DHM (Digital Human Models)
EJECUCIÓN DEL DEMOSTRADOR
Definición del briefing de producto y de la población objetivo
El briefing del producto es el siguiente:
Concepto: Sofá, sin complementos, sencillo, para entorno hogar y oficina Contexto de Uso en el Entorno Hogar:
El uso principal en entorno hogar es el de descanso y relax, así como el realizar actividades lúdicas. El tipo de uso predispone para una disposición de los usuarios frontal.
Como elementos fijos llevará asiento (que puede ser extraíble), respaldo (que suele ser abatible) y reposabrazos, usualmente fijos, aunque pueden ser abatibles y/o extraíbles.
Contexto de Uso en el Entorno Oficina:
El uso tradicional en entorno oficina es el de elemento confortable en zonas de espera o relax activo. Esto lleva asociado realizar actividades ligeras, consulta de móvil, lectura, en periodos de tiempos cortos. En otros usos se han incluido tareas de trabajo ligeras como reuniones informales, trabajo colaborativo, trabajo personal con portátil o tablet, etc. El tipo de usos y la relación entre usuarios predispone para una disposición de los usuarios menos frontal, requiriendo más espacio por plaza que en entorno hogar (superior a los 55cm por plaza).
Como elementos fijos llevará asiento (no suele ser extraíble), respaldo (no suele ser abatible) y reposabrazos, usualmente fijos.
En función de su uso principal puede tener asociados otros elementos de mobiliario principalmente mesas auxiliares.
Cuando no emplea reposabrazos o por ser altos no se pueden usar, favorece
la liberación de las manos para conversar, trabajar etc.
Definición del briefing de posturas
Hogar
Posición frontal, piernas relajas delante del cuerpo (o cruzadas), espalda apoyada totalmente en el respaldo, apoyo lateral de brazo en reposabrazos (para lectura, charlar, ver la televisión, etc.)
Posición frontal piernas subidas al asiento de manera lateral, apoyo lateral del costado en el reposabrazos.
Posición lateral piernas relajadas, espalda apoyada entre respaldo y reposabrazos, principalmente para leer/ver la televisión. Posición tumbada, cuerpo estirado en supino o en lateral (ver televisión o descanso). Apoyo de la cabeza en el reposabrazos o en almohadones. Se pude llegar a dormir en él. Se evita deslizamientos por la firmeza y los acabados.
Posición frontal, piernas relajas delante del cuerpo espalda no apoyada o apoyada parcialmente. Usualmente con ayuda de superficie auxiliar de trabajo o sobre las rodillas. (Poco común)
A fin de evitar riesgo de deslizamiento para posturas relax el ángulo de asiento condicionará el ángulo mínimo asiento-respaldo (Ver tabla).
Inclinación del
asiento asiento-respaldo Ángulo mínimo
0⁰ 125⁰
5⁰ 123⁰
10⁰ 120⁰
15⁰ 115⁰
20⁰ 110⁰
Para posturas relax el ángulo recomendado será
>115⁰ (respecto a la
horizontal) .
Para posición relax o ángulos de respaldo >30⁰ (respecto a la vertical) la altura recomendada será entre 36 y 38 cm. El asiento puede ser más profundo que en otros tipos de asiento ya que su altura tiende a ser más baja, puede estar entre los 45 y 48 cm.
Oficina
Posición frontal, piernas relajas delante del cuerpo (o cruzadas), espalda apoyada totalmente en el respaldo, apoyo lateral de brazo en reposabrazos (para lectura, espera, consultar el móvil, etc.)
Posición lateral piernas más relajadas y extendidas, espalda apoyada entre respaldo y reposabrazos, principalmente para leer, postura más informal.
Postura frontal (trabajo individual) o levemente ladeada (trabajo colaborativo), piernas relajas delante del cuerpo con espalda erguida, dependiendo del diseño (profundidad de asiento e inclinación de respaldo) sin apoyo de la espalda en el respaldo, similar a la postura en silla de trabajo, pero con un punto de atención más bajo (usualmente con ayuda de superficie auxiliar de trabajo o sobre las rodillas.).
Para posturas muy erguidas donde no existe riesgo de deslizamiento el ángulo mínimo será de
3⁰ (respecto a la horizontal). Para posiciones erguidas (comunes en entorno oficina) el ángulo asiento-respaldo será entre
105⁰-115⁰, mientras que el ángulo de asiento será entre 3⁰
-15⁰.
Para posturas erguidas y/o de trabajo el ángulo recomendado será entre
105⁰-115⁰ (respecto a la
horizontal).
Para posición relax o ángulos de respaldo >30⁰ (respecto a la
vertical) la altura recomendada será entre 36 y 38 cm. Para posición erguida / ángulos de respaldo <30⁰ (respecto a la vertical) la altura recomendada será entre 38 y 40 cm. El asiento puede ser más profundo que en otros tipos de asiento ya que su altura tiende a ser más baja, puede estar entre los 45 y 48 cm.
Combinación
Posturas de relax similares, la principal diferencia es el uso más “formal” en entorno Oficina. Podría precisar necesariamente el uso de reposabrazos, ya sean fijos o extraíbles.
No suele haber postura de descanso en entorno Oficina por el uso más “formal”.
La posición de trabajo que se da en entorno Oficina es similar a la que se puede llegar a darse en entrono Hogar, asociada a superficie auxiliar de trabajo que deberá tener en cuenta la altura de asiento
Los ángulos asiento-respaldo no son compatibles entre usos muy diferenciados. Cabe la posibilidad de hacerlo regulable.
Los ángulos de respaldo no son compatibles entre usos y se ven afectados por la altura de asiento. Cabe la posibilidad de hacerlo regulable.
La profundidad de asiento puede ser compatible entre entornos de uso.
Generación de los DHM (Digital Human Models)
Cada uno de los DHM generados incluye un esqueleto virtual, que incluye además de los huesos las posiciones de las articulaciones, los ejes de cada hueso y la jerarquía de la cadena ósea.
Se han generado los siguientes modelos digitales empleando la base de datos representativa de la población española:
- Mujer P5-P5: correspondiente al percentil 5 del peso y de la estatura de la población femenina
- Hombre P50-P50: correspondiente al percentil 50 del peso y de la estatura de la población masculina
- Hombre P95-P95: correspondiente al percentil 95 del peso y de la estatura de la población masculina
Esta selección va a permitir representar los individuos medios y extremos a fin de permitir consensuar un diseño adecuado en la medida de lo posible a todos ellos. Para el posicionamiento de los DHM se ha definido una postura estándar de relax, que será empleada como punto de partida para el diseño del nuevo producto. En las siguientes figuras se muestran los DHM generados y posicionados.
Figura 10. DHM posicionado, hombre P50-P50
Figura 11. DHM posicionado, hombre P95-P95
CONCLUSIONES:
Se ha demostrado la viabilidad de la metodología y las herramientas desarrolladas para obtener modelos digitales humanos posicionados de acuerdo a las
Por otra parte, se ha demostrado la funcionalidad de las herramientas de visualización de los resultados del PCA para la generación de modelos digitales basados en percentiles concretos de la población.
A partir de los resultados de este demostrador la empresa podrá plantearse el diseño del nuevo concepto de sofá, adaptado a las dimensiones y posturas de la población objetivo.
