DE102021001458A1

DE102021001458A1 - Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen

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.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen werden Körperhaltungen einer Person mittels zumindest einer Kamera erfasst.
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.
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.
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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:

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

In der einzigen 1 ist ein Blockschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen dargestellt.
Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest eine als Monokamera ausgebildete Kamera 2, ein Lidar 3, eine Auswerteeinheit 4 und eine Datenbank 5.
Die Kamera 2 und/oder das Lidar 3 können Bestandteil eines mobilen Endgeräts, beispielsweise eines so genannten Smartphones, sein.
Mittels der Vorrichtung 1 wird ein Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen ausgeführt.
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.
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.
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.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013013936 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Ergonomie-Analyse an Arbeitsplätzen, wobei Körperhaltungen einer Person mittels zumindest einer Kamera (2) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass - 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 werden, - in der Auswertung mittels eines dreidimensionalen Menschmodells Positionen von Gelenkpunkten des Werkers und deren Varianz in einem dreidimensionalen Raum statistisch geschätzt werden und eine Haltung des Werkers abgeleitet wird, - anhand von Datenbankinformationen ermittelte Haltungen des Werkers klassifiziert werden und - anhand von Klassifizierungsergebnissen Haltungsbelastungen des Werkers ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Klassifizierungsergebnisse und ermittelten Haltungsbelastungen eine Anpassung einer Gestaltung eines Arbeitsplatzes geplant wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Haltungsbelastungen des Werkers Kräfte und/oder Hebelbelastungen ermittelt werden.