Tracking von Rigid Body’s (Kapitel 1)

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Ihr Qualisys System ermöglicht es Ihnen Rigid Bodys mit sechs Freiheitsgraden zu tracken (6DoF). Als Daten erhalten Sie die Position im Raum, die Translation/Rotation sowie die aktuelle Ausrichtung des Körpers.

Im Folgenden erfahren Sie, wie Sie Marker auf einem Körper platzieren und ihn als 6DoF Modell in QTM anlegen.

Überblick

Der Vorteil beim Tracking von sechs Freiheitsgraden im Vergleich zu drei Freiheitsgraden liegt darin, dass neben der Position die Ausrichtung eines Körpers bestimmt werden kann.

Beim Rigid Body Tracking mit Qualisys ist es außerdem möglich virtuelle Punkte zu tracken, die nicht als physischer Marker auf dem Körper vorhanden sein müssen (z.B. Mittelpunkt zwischen zwei Markern).

 

Platzierung von Markern auf einem Rigid Body

Die folgenden Punkte sollten stets beachtet werden, wenn Sie Marker auf einem Rigid Body platzieren:

  • Mindestens drei Marker werden benötigt, um einen Körper als 6DoF Modell zu tracken. Es ist jedoch empfohlen vier oder mehr Marker zu verwenden, damit keine Lücken in den Daten entstehen, wenn ein Marker verdeckt wird. Solange drei Marker Ihres Modells sichtbar sind, kann es getrackt werden.
  • Die verwendeten Marker sollten möglichst nicht in einer Reihe liegen, sondern über die Oberfläche des Körpers verteilt werden.
  • Die Marker sollten asymmetrisch platziert werden, sodass die Ausrichtung des Objektes stets klar ist.
  • Sie können viele Rigid Bodys auf einmal tracken, solange jeder Körper eine einzigartige Anordnung von Markern hat.
  • Körperteile von Lebewesen können nicht als simple Rigid Bodys betrachtet werden, da Weichteilartefakte und komplexe Bewegungen auftreten können.

Erstellen eines 6DoF Modells in QTM

  1. Starten Sie Ihr Qualisys System (strg+N). Die Kameras sollten bereits kalibriert und Ihr Rigid Body mit Markern bestückt sein.
  2. Überprüfen Sie in der 3D-Ansicht, ob alle Marker zu sehen sind (rot).
  3. Starten Sie eine Aufnahme (strg+M).
  4. Setzen Sie die Messdauer (Caputre Period) auf eine Sekunde und klicken Sie auf Start, damit QTM die Position der Marker aufzeichnet.
  5. Die Messung stoppt von alleine und öffnet sich automatisch in der Ansicht.

Als nächstes können Sie den Rigid Body definieren:

  1. Wählen Sie alle Marker aus, die zu Ihrem Rigid Body gehören. Nutzen Sie dafür strg+Linksklick oder ziehen mit shift+Linksklick eine Box um die Marker in der 3D-Ansicht.
  2. Rechtsklicken Sie einen der Marker und wählen “Define rigid body” (6DOF).
  3. Tragen Sie einen Namen für den Rigid Body ein und klicken OK.
  4. QTM bearbeitet die Daten und speichert die Definition des neuen Rigid Bodys ab. Klicken Sie OK.

Sie werden feststellen, dass die Marker auf dem Bildschirm nun Verbindungen aufweisen und ein eigenes Koordinatensystem besitzen. Der Rigid Body ist nun automatisch in Ihrem QTM Projekt hinterlegt. Wenn Sie zurück in den Live-Modus schalten (strg+N) sehen Sie, dass der Rigid Body auch in Echtzeit erkannt wird.

Sollte die Darstellung der Marker sich nicht verändert haben und kein eigenes Koordinatensystem sichtbar sein, müssen Sie die Einstellungen in QTM anpassen:

  1. Öffnen Sie die Optionen über das Zahnrad in der oberen Leiste oder durch strg+W.
  2. Klicken Sie auf Processing in der linken Leiste.
  3. In der Zeile Real time actions, muss die Checkbox neben Calculate 6DOF angewählt sein.

Anpassung der Berechnung von Rigid Bodys in QTM

 

In den Optionen (strg+W) finden sich diverse Einstellmöglichkeiten zu Rigid Bodys: Processing → 6DOF Tracking.

 

Die Bone length tolerance gibt den Fehlerwert an, wie weit die Position eines Markers von seiner erwarteten Position im Vergleich zu den anderen Markern abweichen darf, sodass der Körper immer noch als Rigid Body erkannt wird. Sollten Probleme beim Tracking Ihres Körpers auftreten, oder

wenn Sie ein flexibles Objekt tracken möchten, können Sie diesen Wert erhöhen. Zu hohe Werte werden jedoch die Reliabilität Ihrer Messungen negativ beeinflussen!
Über Edit Color können Sie die Farbe, in der Ihr Körper in der 3D-Ansicht angezeigt wird, anpassen.
Wenn Sie alle Einstellungen nach Ihren Wünschen angepasst haben, bestätigen Sie mit OK. Weitere Informationen zu den Einstellmöglichkeiten folgen in den nächsten Kapiteln.

Betrachtung der 6DoF Daten

Wenn sich Ihr System im Live-Modus befindet (strg+N), können Sie die 6DoF Daten Ihres Rigid Bodys streamen:

  1. Klicken Sie auf View in der oberen Leiste und öffnen ein Datenfenster (Data info 1) oder drücken strg+D auf der Tastatur.
  2. Rechtsklicken Sie auf eine leere Stelle innerhalb des Datenfensters und wählen Display 6DoF data.
  3. Es werden nun im Datenfenster die Koordinaten und Rotationen Ihres Körpers angezeigt:
  4. Die Spalte Residual zeigt die durchschnittliche Abweichung der getrackten Marker Ihres Körpers im Vergleich zu der im Modell definierten Position (in mm). Es gibt keine guten oder schlechten Werte; akzeptable Werte hängen von Ihrer Anwendung ab und wie hoch die Genauigkeit ist, die Sie benötigen.