大众汽车怎么用ANSA人体模型缩放工具创建模型变体

人体模型（HBM）的研究应用日益广泛，并正逐渐被纳入汽车评估规程之中，例如欧洲新车安全评鉴协会（Euro NCAP）的乘员和行人保护规程。目前主要有两种类型的人体模型被使用：一种是全球人体模型联盟（GHBMC）开发的模型，另一种是丰田公司开发的全面人体安全模型（THUMS）。这两种模型都包含了所有人体主要解剖结构，并已通过大量实验数据集的验证。每种模型都包含了与各种碰撞测试假人相对应的模型，例如50百分位男性、5百分位女性和95百分位男性。

然而，这种标准化限制了未来的发展变化，例如为不同身高或体重设计个性化的约束系统。为了解决这个问题，需要更多样化的模型来改进以适用于不同人群的约束系统。

面临的挑战

本研究的目的是开发并实施一种自动化方法，用于生成多种不同的人体模型变体，从而确保能更全面地代表不同人群，并更好地理解不同体型的人是如何与汽车安全系统相互作用的。

解决方案

由ANSUR和CEESAR等现有数据库中提供的人体测量数据为人体模型（HBM）变体的自动生成提供了可靠性保障。这些数据库提供了各种身体部位的详细测量数据，每个部位都由特定的解剖标志定义，而这些标志构成了精确的解剖描述框架。

目前，在ANSA的HBM人体模型缩放工具中，人体测量数据是通过 PIPER（http://piper-eu.piper-project.org/）元数据文件提供的。此外，借助 PIPER 元数据文件，可以定义缩放过程所需的标志点、节段和截面。为了生成这些变体，我们开发了HBM缩放工具，该工具以特定“目标”人群的人体测量数据和 PIPER 元数据文件作为输入。通过这些输入，工具通过缩放每个身体节段的相关部分来生成相对应的 HBM 表达。同时，工具应用了先进的网格变形技术来调整原始 HBM，确保身体各个部位的结构和功能保持一致性。

这种方法能够确保，当皮肤表面在被进行缩放和变形时，肌肉、骨骼和内脏等下层结构也会被相应调整，从而保持人体组织的相互关联性。

该缩放工具旨在适用于未来所有人体模型（HBM），从而支持用户在单个节段层面和整体模型层面进行修改，为创建定制化人体模型提供灵活性和精确性。

取得的成果

在一个概念验证试点项目中，大众集团的AM50模型（改进型 THUMS）成功地被缩小到了身高差为 6 厘米的体型较小个体。定义好模型特定的变形文件和目标数据后，变形过程仅需几分钟。最终模型符合目标人体测量数据，同时内部器官、骨骼和肌肉也与皮肤表面协调一致地进行了调整，保持了身体各部位的解剖学连续性。缩放后，只需对网格质量进行少量手动修正即可得到满足用于仿真的质量标准的最终结果。

这项概念验证项目展示了缩放工具的未来潜力，该工具能够高效地将默认百分位人体模型缩放到不同的人体测量数据下的大小，也可以修改单个身体部位，例如腿长。未来，这项工作将扩展到其他模型，包括不同百分位数模型和女性模型。

用户说

“ANSA中的人体模型（HBM）缩放工具为创建不同体态的人体模型提供了更多可能性，使得蕴含在基于人体模型进行的车辆安全系统开发的潜力得到充分发挥。ANSA的工具不仅稳定高效，而且相较于其他软件中类似的工具，处理速度明显更快。对于任何开发团队而言，ANSA工具都是不可或缺的。”

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