Motion Capture. Modellversuch für das Fallschirmspringen. Prof. Dr.-Ing. Dieter Weidlich; Dipl.-Inf. Holger Zickner. Dipl.-Wirt.-Ing.

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1 Prof. Dr.-Ing. Dieter Weidlich; Dipl.-Inf. Holger Zickner Dipl.-Wirt.-Ing. Franziska Pürzel Dipl.-Ing. (FH) Philipp Klimant Informations- und Sicherheitstagung des DFV Schweinfurt 29. November 2008

2 Agenda Virtual Reality und das VRCP am IWP der TU Chemnitz Projekt: für das Fallschirmspringen Perspektiven 2

3 Virtual Reality und das VRCP am IWP der TU Chemnitz Was ist Virtual Reality? Eintauchen in eine computergenerierte virtuelle Welt (Immersion) Anwender interagiert mit virtueller Szene (Eingabegeräte: Flystick, 3D-Mouse) Trackingbrille Flystick Szene passt sich Position und Blickwinkel des Betrachters an (Tracking) Maßstabsgetreue Darstellung in Echtzeit 3

4 Virtual Reality und das VRCP am IWP der TU Chemnitz VR/VE = Immersion + Interaktion + Echtzeit Eintauchen in die virtuelle Welt Gefühl der Anwesenheit (Präsenz) Immersive Displays: Mensch-Maschine-Schnittstelle Datenmanipulation Navigieren Positionsbestimmung (Tracking) Gewährleistung verzögerungsfreies Interagieren Flüssige, flimmerfreie Darstellung eine Projektionsfläche zwei Projektionsflächen mehrere Projektionsflächen Powerwall L-Bench CAVE 4

5 Virtual Reality und das VRCP am IWP der TU Chemnitz Virtual Reality Center Production Engineering: VRCP Interdisziplinäre Kommunikationsplattform für Forschung, Industrie und Ausbildung Innovationszentrum für virtuelle und erweitere Realität mit Anwendungen für die Produktentwicklung bis hin zur Fabrikplanung 5-Seiten CAVE mit optischem Tracking, Powerwall, L-Bench, Hochleistungscluster für Echtzeit-Rendering, ICIDO- VDP, COVISE, AVALON, Studierstube, div. Modelliersoftware 5

6 Virtual Reality und das VRCP am IWP der TU Chemnitz Ausgewählte Anwendungsfelder Design Review Virtuelle Inbetriebnahme Laserscanning Fabrik- und Anlagenplanung NC-VR Kopplung Ergonomie 6

7 Virtual Reality und das VRCP am IWP der TU Chemnitz Beispiel realisierter VR-Anwendung im Werkzeugmaschinenbau VR-Entwicklungsplattform zum Entwurf von WZM: VRAx Durchgängige VR-Unterstützung im Entwurfsprozess zentrale Steuerung von Entwicklungsworkflows Templatebasierter Entwurf (Datenbank mit Standardbaugruppen) Generische Schnittstellen Anbindung eines 3D-CAD Kerns für immersives Skizzierung und CAD-Datenaustausch Anbindung von interaktiver Kinematiksimulation, FE-Visualisierung, PDM-Schnittstelle 7

8 Virtual Reality und das VRCP am IWP der TU Chemnitz von XSENS Traditionell Bewegungsanalyse mittels optischer Verfahren Quelle: UC Berkeley Neuentwicklung der Firma Datenerfassung durch Beschleunigungssensoren im Anzug Zusätzlich Aufzeichnung von Beschleunigungen, Geschwindigkeiten, Lageinformationen und Kräften Quelle: XSENS, 8

9 Virtual Reality und das VRCP am IWP der TU Chemnitz Anwendungsmöglichkeiten Bewegungsanalyse in verschiedenen Bereichen des Profisports Sportarten mit schnellen Bewegungsabläufen Zur Korrektur falscher Bewegungsabläufe in Echtzeit oder zur nachträglichen detaillierten Auswertung der Bewegungen Betrachtung der Bewegungen aus allen Perspektiven möglich Ergonomiebetrachtungen bei Montagevorgängen Ausführbarkeit von Bewegungen Belastung bzw. Beanspruchung der Mitarbeiter (z.b.: Diskomfort) Betrachtung von Seh-, Greif- und Arbeitsräumen Ziele: - Optimierung manueller Arbeitsplätze - Gestaltung von Mensch-Maschine-Schnittstellen - Test von Montagevorgängen 9

10 Agenda Virtual Reality und das VRCP am IWP der TU Chemnitz Projekt: für das Fallschirmspringen Perspektiven 10

11 Projekt: für das Fallschirmspringen Auftraggeber: Xsens Technologies B.V. Projektpartner: GoJump GmbH Auftrag vom Hersteller des Moven-Anzuges XSENS Test der Anwendbarkeit des Systems im freien Fall Alle Sprünge wurden von Mike Vetter in Gransee ausgeführt 11

12 Projekt: für das Fallschirmspringen Projektablauf Durchführung von 10 Sprüngen Erfassung der vollständigen Messdaten (Beschleunigung, Geschwindigkeit, Lage) Vergleich Messdaten von Sprüngen aus unterschiedlichen Höhen Vergleich Messdaten von Sprüngen mit verschiedenen Kappen Ablauf eines Sprungs Anziehen Moven-Anzug Anziehen Sprunganzug Kalibrierung Anlegen Gurtzeug Starten der Messung Schließen Sprunganzug Steigflug Sprung Stoppen der Messung Auswerten der Messdaten Vorbereitung für neuen Sprung 12

13 Projekt: für das Fallschirmspringen Vorbereitung/Kalibrierung Quelle: XSENSE, user manual T-Pose Neutrale Pose Kniebeuge Hand-Arm-Kreis Kalibrierung der Sensoren vor dem Sprung Verstauen von Kabeln und Mini-Notebook Normaler Sprunganzug wird über Moven-Anzug getragen 13

14 Projekt: für das Fallschirmspringen Sprünge aus verschiedenen Höhen Absprunghöhe: 2000 m Gute Daten gute Messergebnisse, fast keine Fehler 2500 m Ebenfalls gute Daten 4000 m 15 min Steigflug, wegen Kalibrierung begann Datenaufzeichnung schon am Boden, Probleme: lange Datenaufzeichnung, daher große Datenmengen; Akkulaufzeit Fehler durch Verrutschen der Sensoren Probleme: bspw. verdrehter Arm oder Fuß bei aufgezeichneten Daten 14

15 Projekt: für das Fallschirmspringen Sprünge mit verschiedenen Kappen Icarus Canopies - Crossfire Größe: 119 sq ft 9 Zellen ZP-Gewebe elliptisches Profil a) Beschleunigungsdaten Nackensensor a) 15

16 Projekt: für das Fallschirmspringen Sprünge mit verschiedenen Kappen Aerodyne Research Corporation - Pilot 150 Größe: 150 sq ft 9 Zellen ZP-Gewebe elliptisches Profil a) Beschleunigungsdaten - Nackensensor 16

17 Projekt: für das Fallschirmspringen Sprünge mit verschiedenen Kappen - Vergleich Qualitative Beschleunigungsverläufe (Hüllkurve) Vergleich beider Datenreihen gleichmäßigere Beschleunigungsentwicklung bei Kappe Crossfire 17

18 Agenda Virtual Reality und das VRCP am IWP der TU Chemnitz Projekt: für das Fallschirmspringen Perspektiven 18

19 Perspektiven im Bereich Fallschirmspringen Vergleich verschiedener Kappentypen Öffnungsverhalten Auf Springer und Fallschirm wirkende Kräfte www. icaruscanopies.aero Gewonnene Realdaten als Eingangswerte für Langzeitmaterialtests Zuverlässige Aussagen über die Nutzungsdauer von Gurtzeug und Kappen Bewegungsanalyse bei Profispringern Optimierung komplexer Bewegungsabläufe 19

20 Perspektiven im Bereich Fallschirmspringen Ausbildung von Sprungschülern Erhöhung der Sicherheit Bewegungsanalyse in Echtzeit bei Trockenübungen am Boden Weniger Stress, da Schüler seine Bewegungen im Vorfeld analysieren kann Marketing Alleinstellungsmerkmal Attraktives Zusatzangebot für Springer www1.unionlinz.com/ 20

21 Die Zukunft kommt von selbst, der Fortschritt nicht. Georg Lukács Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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