Verfahren zur Optimierung der haptischen Wertanmutung von Produkten auf der Basis von Simulationsmodellen

Produktbeschreibung

Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Verfahren, welches Produktentwicklern bereits im Entwurfsprozess die Möglichkeit bietet, die Haptik von Produkten zielgerichtet für die Kunden auszulegen. Im Gegensatz zu den bestehenden Vorgehensweisen umfasst das in dieser Arbeit vorgestellte Verfahren den gesamten Prozess zur simulationsbasierten Optimierung der Produkthaptik – von der Objektivierung der Produkthaptik über die direkte Kopplung dieser Wahrnehmungsobjektivierung mit Methoden aus der Simulationstechnik bis hin zum abschließenden Einsatz von Optimierungsverfahren. Die Anwendbarkeit des Verfahrens wird anhand einer Optimierung eines Handygehäuses und eines Handwerkzeugs nachgewiesen.

Inhaltsverzeichnis

Nomenklatur IX
Kurzfassung XI
Abstract XII

1. Einleitung 1

1.1 Problemstellung und Zielsetzung 2
1.2 Aufbau der Arbeit 3
2 Grundlagen und Stand der Wissenschaft 4
2.1 Die wahrgenommene Qualität 4
2.2 Mathematische Grundlagen 6
2.2.1 Kennwerte zur Beschreibung von Datensätzen 6
2.2.2 Regressionsmodelle 7
2.2.3 Varianzanalyse 8
2.3 Gütekriterien der Datenerhebung 10
2.3.1 Objektivität 10
2.3.2 Reliabilität 11
2.3.3 Validität 11
2.4 Die menschliche Wahrnehmung 12
2.4.1 Grundlagen der Wahrnehmung 13
2.4.2 Die haptische Wahrnehmung 14
2.4.3 Taktile Sensorik 15
2.4.4 Propriozeptive Sensorik 17
2.5 Haptische Explorationsprozeduren 17
2.6 Griffarten und Kräfte 19
2.7 Simulationsmethoden 20
2.7.1 FEM 21
2.7.2 MKS 22
2.8 Forschung im Bereich der haptischen Wahrnehmung von Produkten 23

2.8.1 Taster und Drehsteller 24
2.8.2 Schaltgetriebe 28
2.8.3 Haptik eines Griffgestänges 28
2.8.4 KFZ−Innenräume 31
2.9 Zusammenfassung und Diskussion 34
3 Handsystem zur Erfassung der Belastungskollektive 35
3.1 Sensorische Kraftmesssysteme 37
3.2 Verwendetes System 38
4 Entwicklung eines Verfahrens zur numerischen Analyse und Optimierung der Produkthaptik 41
4.1 System analysieren 43
4.2 Nutzertest durchführen 44
4.3 Testobjekte vermessen 46
4.4 Simulation durchführen 47
4.5 Optimierungsziele ermitteln 49
4.6 Optimierung durchführen 51
5 Erprobung des Verfahrens am Beispiel eines Handygehäuses 54
5.1 System analysieren 55
5.2 Nutzertest durchführen 56
5.3 Testobjekt vermessen 63
5.4 Simulation durchführen 66
5.5 Optimierungsziele ermitteln 70
5.6 Optimierung durchführen 76
5.7 Validierung der Optimierung 79
6 Anwendungsbeispiel Gartenschere 82
6.1 Optimierung der Schneidhaptik 83
6.1.1 System analysieren 83
6.1.2 Nutzertest durchführen 83
6.1.3 Testobjekte vermessen 87
6.1.4 Simulation durchführen 89
6.1.5 Optimierungsziele ermitteln 91
6.1.6 Optimierung durchführen 91
6.2 Optimierung der Haptik im Lastfall 92
6.2.1 System analysieren 93
6.2.2 Nutzertest durchführen 93
6.2.3 Testobjekte vermessen 95
6.2.4 Simulation durchführen 97
6.2.5 Optimierungsziele ermitteln 98
6.2.6 Optimierung durchführen 99
7 Zusammenfassung und Ausblick 103
A Anhang 107
A.1 Sensoranordnung des Handschuhs 107
A.2 Verwendete Messtechnik 108
A.3 Modelldaten aus der Simulation des Handygehäuses 112
A.4 Daten der Scheren A1−A6 und B1−B6 118
A.5 Gesamtansicht des FE−Modells der Schere C5 121
Literaturverzeichnis 122

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