EINFÜHRUNG

Die UTP 9060-Serie ist ein zusammen mit dem Fraunhofer Institut UMSICHT entwickelter Haptikversuchsstand für kombinierte Visiontests, Thermographie und Kraftmessungen. Er ermöglicht es, die für die Kaufentscheidung relevanten subjektiven Eigenschaften wie Oberflächenbeschaffenheit, Shore-Härte oder Textur zu erfassen und gemäß ihrem Qualitätseindruck zu katalogisieren. Er realisiert eine Verknüpfung von objektiven Messwerten und subjektiven Empfindungen zu einem Werkstoff.

Während ein Proband die auf dem Versuchsstand befestigte Materialprobe haptisch analysiert, werden verschiedene physikalische Messdaten generiert. Parallel dazu wird die subjektive Bewertung durch den Probanden festgehalten. In einer anschließenden Auswertung können die Messwerte mit den subjektiven Daten korreliert werden, um Kriterien für ein geeignetes Haptik-Design festlegen zu können.

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Von der Messung dreidimensionaler Kräfte, über Weg-/Spurverfolgung, bis hin zu Temperaturanalysen mittels Infrarottechnologie beinhaltet dieser Tester zahlreiche Systeme zur Ermittlung der physikalisch messbaren Eigenschaften des Werkstoffs und des Verhaltens des Probanden. Diese Messgrößen können während des Versuchs probanden- und prüflingsbezogen erfasst und abgespeichert werden:

Während der Proband mit dem Finger über die zu beurteilende Oberfläche fährt, zeichnet eine Infrarot-Kamera das Wärmebild auf. Die entstehenden Kräfte werden erfasst, um zu ermitteln, inwieweit der Druck auf eine Oberfläche ihre Beurteilung beeinflusst. Mit Hilfe einer Videokamera wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Fingers ermittelt und kann ebenfalls in die Auswertung einbezogen werden.

Dem Probanden kann der beim Überstreichen zu wählende Weg vorgeben werden, indem ein laufender Punkt auf die zu testende Oberfläche projiziert wird, so dass für unterschiedliche Probanden gleiche Testabläufe gewährleistet sind.

Über eine einfache, intuitive Bedienoberfläche ist es möglich, Versuchsprofile zu erstellen, die Versuchsleiter und Probanden zuverlässig durch eine Versuchsreihe führen. Ein Versuchsprofil kann auf einer von zwei Analysemöglichkeiten basieren:

  1. Auf einer Kraftmessplatte können mehrere Materialproben eingespannt werden, um beim Überstreichen der Proben mit dem Finger Kraftmesskurven aufzuzeichnen.
  2. Ein Probekörper mit Stahlkern wird auf einen Elektromagneten gelegt. Durch Spannungsregelung wirkt eine definierte Gewichtskraft auf den Körper, der vom Probanden angehoben werden soll.

Die Kombination der subjektiven Empfindungen mit den physikalischen Messwerten und den Bewegungsprofilen ermöglicht eine detaillierte Analyse der haptischen Interaktion. Die vollständige, parallele Erfassung der Daten ermöglicht eine umfangreiche Analyse der Eigenschaften des Prüflings in Abhängigkeit von den Reaktionen der Probanden.

Für die Erzeugung einer leicht bedienbaren Oberfläche sowie für die Aufzeichnung sämtlicher Messwerte wird NI LabVIEW eingesetzt. Um eine möglichst vielfältige Auswertung zu gewährleisten, werden die Daten nach der Aufzeichnung an NI Diadem übergeben. Hier besteht die Möglichkeit, flexible Untersuchungen und Berechnungen mit den Daten durchzuführen.

Das vollständige Haptiktester-System besteht aus:

  • IPC mit Touchpanel
  • Projektspezifische NI Datenerfassungs- und Steuerkarte
  • 3D-Kistler-Kraftmesseinheit
  • Wärmebildkamera von Flir
  • Projektor zur Positionsvorgabe
  • Firewire Kameras für die Spurverfolgung
  • Sonderkonstruktion des NOFFZ UTP Rack-Aufbaus für einen ergonomischen Steharbeitsplatz mit Touchpanel zur einfachen Bedienung
  • NOFFZ UTP Software Framework mit integrierter Datenbank für die Sicherung der Probanden- und Prüflingsdaten

Vorteile

  • Umsetzung von subjektiven, haptischen Eindrücken in physikalisch messbare Größen
  • Kombinierte Visiontests, Thermographie und Kraftmessungen
  • Intuitive Benutzeroberfläche zur einfachen Erstellung von Versuchsprofilen
  • Sicherung aller Messdaten sowie der subjektiven Beurteilung
  • Ermittlung der Zusammenhänge zwischen subjektivem Eindruck und Materialtemperatur, ausgeübtem Druck oder Überstreichgeschwindigeit

Zusammenfassung

Die UTP 9060-Serie ist ein modularer Haptikversuchsstand für kombinierte Visiontests, Thermographie und Kraftmessungen. Er ermöglicht eine Verknüpfung von objektiven Messwerten mit den subjektiven Empfindungen eines Probanden, die beim Überstreichen eines Materials mit dem Finger entstehen. Das System erfasst physikalische Größen wie den beim Überstreichen verwendeten Druck, die Materialtemperatur oder die Überstreichgeschwindigkeit und kombiniert sie mit den subjektiven Eindrücken des Probanden, so dass Aussagen über die qualitative Beurteilung eines Materials anhand seiner Haptik möglich werden.
Um die haptischen Material-Eigenschaften noch besser beurteilen zu können, sind verschiedene Ergänzungen des Systems möglich, die z.B. eine Geräuschmessung beinhalten können.
Neben der Erfassung von subjektiven Eindrücken zu verschiedenen Materialien ist das System auch einsetzbar, um Bedienelemente für Radios im KFZ-Bereich hinsichtlich der richtigen Druckpunkte und der erforderlichen Kraft zum Betätigen eines Elementes zu untersuchen. Dieser Test kann auch automatisiert und robotisch ausgeführt werden.