Akademin för Innovation, Design och Teknik
Produktutveckling av
Penny Interaktiva Glasögon
Examensarbete, produktutveckling
30 högskolepoäng, avancerad nivå
Produkt- och processutveckling
Civilingenjörsprogrammet Innovation och produktdesign
Maria Hjerppe
Presentationsdatum: 11 juni 2010 Uppdragsgivare: Penny AB
Handledare (företag): Erik Lundström Handledare (högskola): Ragnar Tengstrand Examinator: Rolf Lövgren
Detta examensarbete har utförts för företaget Penny AB som har uppfunnit en produkt, ett par Interaktiva Glasögon. Produkten gör så att en person kan se en display (ungefär som en datorskärm) i sitt synfält svävande i luften framför personen. Produkten består av en inre och en yttre båge. Den inre består av de delar som rör vid användarens ansikte på något vis (till exempel belastning vid näsa och öron). Den yttre bågen innefattar alla andra delar, till exempel den teknik som gör att produkten fungerar samt yttre skyddande kåpor och form. I detta projekt har Penny Interaktiva Glasögons innerbåge utvecklas med hänsyn till ergonomi och användbarhet. Innerbågens form har anpassas för att passa många olika personers ansikten genom justerbarhet och formgivning efter studerad antropometri för ansikten. Produktutvecklingen har främst utförts med avseende på materialval och formgivning av innerbågen. Bågen har anpassats för den professionella marknaden, till exempel en industri. Innerbågen har skapats i ett utförande (med justerbarhet) för att möjliggöra användning av samma par bågar av flera personer på en arbetsplats.
Arbetet har följt en metod för produktutveckling sammanställd av författaren med utgångspunkt från olika referenser. Metoden innefattar övergripligt; planering, problemformulering, konceptskapande, genomförande, projektsammanställning samt redovisning. Produktutvecklingsverktyg som använts i arbetet är bland annat utformade för att få produktförståelse genom att identifiera funktioner och samband mellan kundkrav och produktegenskaper. Dessa möjliggör en sammanställning av en kravspecifikation som arbetet kan grundas på och kvalitetssäkras efter. En användarstudie har utförts för att möjliggöra ergonomisk formgivning av produkten. Utvecklingskoncept som framtagits har utvärderats i en matris (mall) som steg för steg jämför dem mot krav och önskvärda egenskaper, vilket har bidragit till kvalificerade val.
Arbetet har resulterat i ett koncept på en flexibel innerbåge samt ett förslag på en fästanordning till denna för en avlastande näsbåge. Fästanordningen inkluderar en justeringslösning till näsbågen för att kunna anpassas till olika personer. Inställningen utförs med en inställningsratt som är greppvänlig för professionell användning. Resultatet visas med hjälp av digitala 3D‐modeller samt med fysiska prototyper av respektive konceptkomponent.
Syftet och målet med examensarbetet anses ha uppnåtts och bereder för fortsatt utveckling av produkten.
Nyckelord: produktutveckling, mekanisk konstruktion, design, ergonomi, interaktiva glasögon, augmented reality.
Jag vill börja med att tacka Erik Lundström och övriga intressenter på Penny AB för möjligheten att utföra detta examensarbete hos dem, jag vill även tacka för det stöd och visade intresse som de uppvisat under arbetets gång. Jag vill likaså tacka min handledare, Ragnar Tengstrand och min examinator, Rolf Lövgren vid Mälardalens högskola som genomgående under arbetet varit tillgängliga och hjälpt mig att komma vidare i projektet. Verkstadstekniker Bengt Erik Gustafsson vill jag tacka varmt för den ovärderliga hjälpen med konstruktionsgranskning av mina 3D-modeller, samt lärare Göran Svensson som bistått med sina kunskaper om olika material.
Jag vill även tacka de partners som jag lärt känna genom Penny AB och fått ovärderligt stöd av. Fredrik Finnberg som på sitt företag skapat en prototyp som annars aldrig hade hunnit bli utförd inom ramen för projektet. Göran Lund som bistått med konstruktionsidéer, CAD underlag samt med värdefull kunskap inom materialval. Stefan Söderlund som bidragit med förståelse för produkten samt motivation och tips under användarstudien. Slutligen även Penny AB:s, rådgivare Kjell Söderman hos Optiker Rynger som hjälpsamt visat och tillhandahållit de modeller av näsbågar som finns tillgängliga på glasögonmarknaden.
Ett stort tack vill jag även rikta till de bibliotek vars bibliotekarier hjälpt mig på ett enastående vis i min studie. Jag vill speciellt tacka bibliotekarie Juliana Cucu. Jag vill tacka de personer som ställt upp på min näsvisa mätning av näsor, och ett stort tack vill jag ge till Selina Rometsch som assisterade mig under delar av mätningen. Jag vill även tacka Sandra Pettersson, Mattias Engvall och Jonas Persson Fürtig som vågade testa och utvärdera min tidiga skissmodell. Även Kristina Hjerppe och återigen Mattias Engvall som ville vara med på fotografi med den slutgiltiga prototypen.
Jag vill tacka Christian Eriksson, Göran Lund, Erik Lundström, Sandra Pettersson och Selina Rometsch som har bidragit med värdefull feedback gällande rapporten. Slutligen vill jag rikta ett varmt tack till min familj som har varit ett stort stöd under hela arbetet.
Eskilstuna, maj 2010.
I detta avsnitt definieras begrepp, termer och förkortningar som används i följande rapport. Även begrepp som kan tolkas på olika sätt förtydligas här med
avsedd betydelse.
Abstraktionsnivå (abstraktion): ”Abstraktion, tankeprocess (eller resultatet av
en sådan) i vilken man bortser från vissa egenskaper hos en företeelse eller ett föremål och i stället uppmärksammar en eller några få egenskaper”.
(www.ne.se/abstraktion, 2010) I detta projekt avser abstraktionsnivån den detaljnivå i vilken till exempel ett koncept (se koncept) illustreras, alla koncept har försökt illustreras på samma nivå.
Anpassningsbar: En produkt som har en inställningsmöjlighet är anpassningsbar. I detta projekt avser det, till exempel en utförbar storleksförändring eller en möjlighet att specialbeställa produkten i en viss storlek.
Antropometri: ”Läran om människokroppens måttförhållanden. Antropometri används bl.a. inom ergonomin för att anpassa arbete och arbetsmiljö till människans anatomiska och fysiologiska förutsättningar.”
(www.ne.se/antropometri, 2010) I detta projekt innebär det främst mått på
olika ansiktsdelar som studerats.
Användarstudie: I detta projekt avser det, en undersökning bland tilltänkta användare av produkten, eller av personer som kan representera denna grupp.
Användbarhetsdesign: I detta projekt avser det, en produktdesign (se design) som är väl anpassad efter tänkt användare vilket gör att användaren förstår hur produkten skall användas och lätt kan använda den på det viset.
Assembly (sammanställningspart): I detta projekt avser det, flera CAD-parter (se part och CAD) tillsammans i En CAD-fil. Beskrivning av assembly i CAD program: ett 3D arrangemang bestående av parter och/eller andra assemblys (flera assembly) (SolidWorks 2009 SP3.0). Det engelska ordet används på grund av att det är kraftfullare och beskriver bättre att CAD-delar sammanställda till en ny CAD-fil menas.
Augmented reality: ”förstärkt eller utökad verklighet, och det går enkelt
beskrivet ut på att man projicerar ett lager av digital information över verkligheten.” (www.IDG.se, 2010) Läs mer om detta i avsnitt 1.1.5
Augmented reality (förstärkt verklighet).
CAD: Computer Aided Design, den vanligaste typen av 3D-
modelleringsprogram för ingenjörer. I detta kan produkter (och annat) konstrueras i den form som designern önskar. Se även part och assembly, begrepp som används kring CAD.
och innovativt sätt där både funktionella och estetiska krav ingår med utgångspunkt från brukarens behov. Design tillämpas för utveckling av varor, tjänster, processer, budskap och miljöer.” (www.svid.se, 2010) I
detta projekt avser det, formgivning det vill säga gestaltning av hantverksmässigt eller industriellt framställda produkter, inklusive konstruktion av dem. (www.ne.se/design, 2010)
Duktilitet: ”Mått på ett materials förmåga att utsättas för deformation utan att
spricka.” (www.ne.se/duktilitet, 2010)
E-modul (elasticitetsmodul): ”ett tal som karakteriserar styvheten hos ett
elastiskt material och uttrycks i tryckenheten pascal.”
(www.ne.se/elasticitetsmodul, 2010)
Ergonomi: ”kunskapsområde som avser individualiserad anpassning av
arbetsmetoder och arbetsmiljö så att de i möjligaste mån är i harmoni med människokroppens struktur och funktionssätt och inte har benägenhet att framkalla hälsoproblem. Ergonomiska åtgärder kan gälla bl.a.
arbetsställning, lyfthjälpmedel och optimal belysning.”
(www.ne.se/ergonomi, 2010) I detta projekt avser det främst att produkten skall vara bekväm för användaren, detta genomförs genom studier kring antropometri (se antropometri). Läs mer i avsnitt 6.3.1 Användarstudier. Idé: I detta projekt avser det, en tanke, i tidigt stadium, som kan tillgodose en
funktion eller en frågeställning.
Idégenerering: I detta projekt avser det, en process där idéer skapas (se idé). Ofta med hjälp av ett kreativt (se kreativitet) tankesätt. Till exempel genom olika typer av inspirationskällor.
Innerbåge: I detta projekt avser det, de delar av Penny Interaktiva Glasögon som på något vis berör användarens ansikte. Penny AB:s Interaktiva
Glasögonbåge är uppdelad i två fysiskt separata delar, innerbåge och ytterbåge. Se även ytterbåge.
Kameradel: I detta projekt avser det, del av innerbåge (se innerbåge) i koncept, inklusive slutkoncept där kameran är placerad. I slutkonceptet är även inställningsmöjlighet för näsbåge (se näsbåge) placerad i denna del. I
slutkonceptet är produktdelen placerad i centrum på glasögonbågen, ovanför näsan. Den berör även användarens panna.
Koncept: I detta projekt avser det, en vidareutveckling av tidigare idéer, en eller flera idéer sammansatta. ”Allmän plan för viss ny produkt som innehåller de
grundläggande egenskaperna vilka särskilt utmärker produkten framför andra” (www.ne.se/koncept, 2010).
Konceptgenerering: I detta projekt avser det, en process där koncept (se koncept) skapas genom att sammanställa och utveckla en eller flera idéer (se idé) till koncept. Vidare även att utveckla konceptet eller koncepten ytterligare.
att se verkligheten med nya ögon.” (www.ne.se/kreativitet, 2010) I detta
projekt avser det, att hitta nya infallsvinklar för att skapa fler idéer (se idé). Modell: Skissmodell: ”är ett medel i designarbetet, inte målet i sig, i motsatts till
presentationsmodellen.” (Österlin, 2003, s. 67) I detta projekt avses
skissmodell vara en typ av prototyp i ett tidigt stadium där funktioner och former kan utvärderas. En presentationsmodell visar hur produkt målet ser ut i önskad form samt med önskad färgsättning och ytfinish.
Näsbåge: I detta projekt avser det, den del av glasögonen som vilar på användarens näsa.
Optik: I detta projekt avser det, element som gör att en bild kan projiceras
framför användaren. Optiken i produkten består till exempel av linser i olika utföranden.
Optikpaket: I detta projekt avser det, del av Pennys Interaktiva Glasögon som innehåller alla tekniska delar, inklusive optik (se optik).
Optronik: I detta projekt avser det, ett samlingsord för den optik (se optik) och de tekniska element (komponenter) som finns i Penny Interaktiva Glasögon. Part (del): I detta projekt avser det, en enskild fil i CAD (se CAD), det vill säga
en fil som inte är sammanställd av flera olika lösa delar (parter), (se
assembly) Beskrivning av part i CAD program: En 3D representation av en
enskild konstruktionskomponent (SolidWorks 2009 SP3.0). Det engelska ordet används på grund av att det är kraftfullare och beskriver bättre att CAD-delen menas, delen i svensk text kan annars vara dubbeltydigt. Plastiskt tillstånd: I detta projekt menas, ett material i mjukt, smidigt och
formbart tillstånd.
Positionsjustering: I detta projekt avser det, inställning av en komponents läge i produkten eller positionering av produkt i relation till användaren.
Prototyp: ”Överstämmer i princip med den planerade produkten vad gäller form,
funktion och material.” (Österlin, 2003, s. 68) I detta projekt avser en
prototyp vara en visualisering av produkt eller koncept som överensstämmer med utseende, konstruktion samt även beskrivning av konceptets funktion Semiotik: ”det systematiska studiet av tecken och andra betydelsebärare,
inklusive de icke-språkliga” (www.ne.se/semiotik, 2009). I detta projekt
avser det, systematisk lära om tecken, där alla varianter av tecken är representerade, allt som är en del av en kommunikation (eller relation). Alltså ’läran om relationens betydelser’. Läs mer om detta i avsnitt 6.4 Genomförande.
Shore(-hårdhet): I detta projekt avser det, värde som anger hårdhet hos polymera material (se avsnitt 6.4.1
Släppningsvinkel: För att verktyg (i formsprutningsmaskin) skall ha möjlighet att avlägsnas efter materialet stelnat krävs släppningsvinklar i formen (och därmed på produktkonstruktionen). Vinkeln som krävs beror på önskad ytfinish och kan ligga på mellan 0,5-7 grader. (Berggren, Jansson, Nilsson, & Strömvall, 2002, ss. 208-209) Läs mer i avsnitt 0
Material och tillverkningsval.
Snäppfattning: ”Snäppfattning är ett mekaniskt förband som håller samma två
eller flera detaljer med hjälp av en underskärning. Vid monteringen skall underskärningen fjädra åt sidan så att detaljerna kan fästas i varandra.”
(Berggren, Jansson, Nilsson, & Strömvall, 2002, s. 174)
Snäppförband: Fäste som håller samman detaljer med hjälp av en snäppfattning (se snäppfattning).
Underskärning: I detta projekt avser det, konstruktion (vid snäppfattning) som möjliggör att två komponenter fäster i varandra genom att den ena
komponenten har en urgröpning som den andra kan fästa i. Detta är möjligt om komponenterna tillåter viss svikt. Genom underskärning stannar
komponenterna i sitt nya läge tills de monteras itu.
Ytterbåge: Avser de delar av Penny Interaktiva Glasögon som inte tillhör innerbågen, se innerbåge.
I detta avsnitt följer förteckningar över rapportens innehåll. Den första innehållsförteckningen beskriver huvudrapportens olika rubriker (rubriknivå fyra
är inte representerad), nästkommande förteckning beskriver de figurer och tabeller som finns i rapporten och den sista förteckningen beskriver vilka bilagor
som finns representerade.
1 INLEDNING ... 18
1.1 UPPDRAGSGIVAREN PENNY AB ... 18
1.1.1 Vision och mission ... 18
1.1.2 Företaget och organisationen idag ... 19
1.1.3 Partners ... 21
1.1.4 Penny AB:s arbete med glasögonen ... 22
1.1.5 Augmented reality (förstärkt verklighet) ... 23
1.1.6 Penny AB:s produkt idag ... 24
1.1.7 Marknader ... 26
1.1.8 Penny AB i framtiden ... 28
1.2 INLEDNING TILL EXAMENSARBETET ... 29
2 SYFTE OCH MÅL ... 30
2.1 SYFTE ... 30
2.2 MÅL ... 30
3 PROJEKTDIREKTIV ... 31
3.1 ARBETET SKA PRESENTERAS I FORM AV ... 32
4 PROBLEMFORMULERING ... 33
4.1 KONSTRUKTION MED FOKUS PÅ ERGONOMI... 33
4.2 FUNKTIONELL FORMGIVNING MED FOKUS PÅ SEMIOTIK ... 33
4.3 MATERIALVAL MED FOKUS PÅ KOMFORT ... 33
4.4 METOD FÖR BEHANDLING AV PROBLEMSTÄLLNING ... 33
5 PROJEKTAVGRÄNSNINGAR ... 34
6 TEORETISK BAKGRUND OCH LÖSNINGSMETODER ... 35
6.1 PLANERING ... 35
6.1.1 Definiera projektet med uppdragsgivare och handledare ... 35
6.2.1 Kunskapsinhämtning ... 36 6.2.2 Produktförståelse ... 38 6.2.3 Krav på produkten ... 40 6.3 KONCEPTSKAPANDE ... 41 6.3.1 Användarstudier ... 41 6.3.2 Idégenerering ... 45 6.3.3 Konceptgenerering ... 46 6.3.4 Konceptval ... 48 6.4 GENOMFÖRANDE ... 50
6.4.1 Material och tillverkningsval ... 52
6.4.2 3D-modellering ... 61
6.4.3 Fysisk modellframtagning ... 61
6.4.4 Utvärdering och ytterligare utveckling av koncept ... 62
6.4.5 Ständiga förbättringsverktyg ... 64
6.5 PROJEKTSAMMANSTÄLLNING OCH REDOVISNING ... 64
6.6 LÖSNINGSPROCESS ... 64
6.6.1 Lösningsprocesser som inspirerat ... 64
6.6.2 Tillämpad lösningsprocess ... 68 6.7 METODKRITIK ... 70 6.7.1 Validitet ... 70 6.7.2 Reliabilitet ... 70 7 TILLÄMPAD LÖSNINGSMETODIK ... 71 7.1 PLANERING ... 71
7.1.1 Definiera projektet med uppdragsgivare och handledare ... 71
7.1.2 Aktivitetsplanering... 71
7.2 GRUND TILL PROBLEMFORMULERING ... 73
7.2.1 Kunskapsinhämtning ... 73
7.3 KONCEPTSKAPANDE ... 78 7.3.1 Användarstudie ... 79 7.3.2 Idégenerering ... 83 7.3.3 Konceptgenerering ... 85 7.3.4 Konceptval ... 90 7.4 GENOMFÖRANDE ... 95
7.4.1 Material och tillverkningsval ... 100
7.4.2 3D-modellering ... 103
7.4.3 Fysisk modellframtagning ... 105
7.4.4 Utvärdering och ytterligare utveckling av koncept ... 108
7.4.5 Ständiga förbättringsverktyg ... 115
7.5 METODKRITIK ... 116
7.5.1 Validitet ... 116
7.5.2 Reliabilitet ... 116
8 RESULTAT ... 117
8.1 PRODUKTEN I SIN HELHET ... 117
8.1.1 Renderade bilder på resultatet ... 117
8.1.2 Resultatet i delar ... 118
8.1.3 Näsbåge med justeringsmöjlighet ... 119
8.1.4 Innerbåge anpassad efter ansikte ... 122
8.1.5 Resultat tillsammans med befintlig ytterbåge ... 123
8.2 PROTOTYP ... 124
8.3 MATERIAL ... 125
8.4 PRODUKTENS ÅTERVINNING ... 126
8.5 EXEMPEL PÅ PRODUKTEN I OLIKA UTFÖRANDEN ... 126
9 ANALYS ... 127
9.1 KONSTRUKTION MED FOKUS PÅ ERGONOMI... 127
9.2 FUNKTIONELL FORMGIVNING MED FOKUS PÅ SEMIOTIK ... 128
10.1 ANVÄNDARSTUDIE ... 131
10.2 KONSTRUKTION ... 131
10.3 TILLVERKNING ... 133
10.4 JÄMFÖRELSE MOT UPPSTÄLLDA MÅL ... 134
10.5 REFLEKTIONER OCH SLUTSATSER KRING METODVAL OCH UTFÖRANDE ... 134
11 REFERENSER ... 137
11.1 TRYCKTA KÄLLOR ... 137
11.2 ELEKTRONISKA KÄLLOR ... 138
11.3 MUNTLIGA REFERENSER OCH SAMARBETEN ... 140
11.4 ÖVRIGA KÄLLOR ... 140
Figurförteckning Figur 1 VD för Penny AB, Erik Lundström. (Lundström, www.penny.se) ... 19
Figur 2 Penny AB i tidningsmedia, sammanställning av Erik Lundström, Penny AB 2010. ... 20
Figur 3 Penny AB:s fyra olika organisationssegment, sammanställning (Lundström, VD Penny AB, 2010). ... 21
Figur 4 Bildlig beskrivning av Pennys partnersamarbete, (Lundström, VD Penny AB, 2010). ... 21
Figur 5 Exempel på tidigare idéskisser av glasögon skissade av David Larsson för Penny AB 2008. Sammanställning av författaren. ... 22
Figur 6 Penny eller C-More:s första prototyp, skapad av David Larsson för Penny AB 2008. ... 23
Figur 7 Befintlig design på Penny AB:s glasögon, skapad av David Larsson och Göran Lund för Penny AB 2009. ... 24
Figur 8 Beskrivning av funktionen hon Penny AB:s glasögon i tidningen Ny Teknik (www.nyteknik.se, 2009). ... 24
Figur 9 Placering av PDS (Projecting Display Solution) på Penny Interactive Glasses. (Lundström, Penny) ... 25
Figur 10 Funktionen MTS (Motion Tracking System) illustreras. (Lundström, Penny) ... 25
Figur 11 Placering av CBS (Command Button Sensor) på Penny Interactive Glasses. (Lundström, Penny) ... 26
Figur 12 Bilderna i figuren visar visualisering av Penny AB:s Interaktiva Glasögon; i industrimiljö, vid en räddningsaktion, i sjukvårdsmiljö, i försvarsindustri och i ett exempel för underhållningsbranschen. (Lundström, www.penny.se) ... 27
2010) ... 28
Figur 14 Penny AB:s befintliga glasögon i erhållet CAD-format. Sammanställt och beskrivet av Maria Hjerppe tillsammans med Erik Lundström. ... 29
Figur 15 Mall till SWOT-analys. (Andersson & Lundström, 2005, s. 12) ... 38
Figur 16 Mall för Funktionsträd till funktionsanalys. (Österlin, 2003) ... 39
Figur 17 Mall för QFD-huset för QFD-analys. (Ullman, 2003, s. 116) ... 40
Figur 18 Exempel på antropometri för ansikte, här sammanställt av Tilley och Dreyfuss. (2002, s. 27) ... 42
Figur 19 Text som beskriver mean index value (väntevärde), standard deviation (standardavvikelse) och normal range (normalfördelning). (Farkas & Munro, 1987, s. 6) ... 43
Figur 20 Cephalic Index, procentuell relation mellan huvudbredd och huvudlängd för man och kvinna i åldern 18 år. (Farkas & Munro, 1987, s. 166) ... 44
Figur 21 Exempel på konkretiseringsverktyg. Från författarens projekt i kursen Produkt och processutveckling (KPP306, vid Mälardalens högskola, VT09). ... 47
Figur 22 Grundläggande struktur för en Pugh-analys med de fem utvärderingsstegen markerade. (Ullman, 2003, s. 185) ... 49
Figur 23 En modell av Carelman’s Coffeepot for Masochists finns på Mälardalens högskola. Ett exempel på en oanvändbar produkt. (Foto: Maria Hjerppe, 2009) 52 Figur 24 Interaktionen mellan funktion, material, tillverkningsmetod och form. Inspirerad av (Ashby, 1999). ... 52
Figur 25 Materialvalsdiagram från programmet CES Selector. Se beskrivning av olika delar i figuren. ... 53
Figur 26 Översikt över konstruktionsmaterialens huvudklasser. (Sunnersjö & Rask, 1998) ... 53
Figur 27 De polymera materialens indelning och strukturuppbyggnad. (Edshammar, 2002, s. 26) ... 55
Figur 28 Exempel på snäppförbandstyper; (från vänster) böjfjäder, torsionsfjäder och ringsnäppe. (Berggren, Jansson, Nilsson, & Strömvall, 2002, s. 174) ... 59
Figur 29 Exempel på hur en PolyJet maskin kan se ut. Denna maskin skapar prototyper genom friformning. (www.digitalmechanics.se, 2010) ... 62
Figur 30 Exempel på färgskala i von Mises stress test. (SolidWorks 2009 SP3.0) ... 63
Figur 31 Designprocessen, skapad av SVID (Stiftelsen Svensk Industridesign). (www.svid.se, 2010) ... 65
Figur 32 Arbetsgång vid designarbete enligt Österlin. (Österlin, 2003, s. 27) ... 66
Figur 33 Processbeskrivning skapad av projektgrupp i kursen Produkt och processutveckling (VT09), av Maria Hjerppe med projektkamrater. ... 67
Maria Hjerppe. ... 67
Figur 35 Tillämpad lösningsprocess för detta examensarbete. ... 69
Figur 36 Exempel på glasögon som kan anses konkurera med Penny AB:s. 1) solglasögon med inbyggd kamera och mp3-spelare. 2) Myvu Crystal Media Viewer förvandlar Ipod till en handsfree-enhet för filmvisning. 3) Vuzix Sightmate portablelt ”förstoringsglas”. 4) solglasögon med bluetooth-funktion. 5) glasögon med inbyggt ”sömnalarm”, som piper eller vibrerar om man håller på att somna 6) Nvidias grafikkort med tillhörande 3d-glasögon för datorspel. (www.pcforalla.idg.se, 2009) ... 74
Figur 37 Konkurrerande teknik från Fraunhoferforskare i Dresden. Från artikel i Ny Teknik (www.nyteknik.se, 2009) ... 75
Figur 38 Referens för huvudbredd från antropometriska data (Tilley & Dreyfuss, 2002) samt från befintliga Penny Interaktiva Glasögon (CAD-material från Penny AB). (Sammanställning och redigering av material: Maria Hjerppe) ... 80
Figur 39 Visar författarens mätutrustning med vadderat skydd för testpersonens säkerhet. (Foto: Maria Hjerppe) ... 81
Figur 40 Mätning av näsrotens bredd... 81
Figur 41 Mätning av näsbenets bredd. ... 81
Figur 42 Sammanställning av idéer från idégenerering. Färgfälten representerar olika tidsfaser samt inspirationskällor från idégenereringen. ... 84
Figur 43 Konkretisering (beskrivning) av koncept 1 Lock it. ... 86
Figur 44 Konkretisering (beskrivning) av koncept 2 Snaps... 86
Figur 45 Konkretisering (beskrivning) av koncept 3 Hard nose. ... 87
Figur 46 Konkretisering (beskrivning) av koncept 4 Squeeze. ... 87
Figur 47 Konkretisering (beskrivning) av koncept 5 Compeedable. ... 88
Figur 48 Konkretisering (beskrivning) av koncept 6 Mine. ... 88
Figur 49 Konkretisering (beskrivning) av koncept 7 Covers. ... 89
Figur 50 Konkretisering (beskrivning) av koncept 8 Headset. ... 89
Figur 51 Beskrivning av hur koncepten kombinerats och skapar det valda konceptet redo för vidareutveckling... 92
Figur 52 Den enkla skissmodellen skapades av skummaterial, papperskartong, ståltråd samt av den avlastande näsbågen från Optiker Rynger. (Foto: Maria Hjerppe) ... 93
Figur 53 Enkel skissmodell skapad av skummaterial, papperskartong, ståltråd och den avlastande näsbågen från Optiker Rynger. Formad ungefär som dåvarande koncept. (Foto: Maria Hjerppe) ... 94 Figur 54 användarstudien av den enkla skissmodellen utfördes på tre stycken modiga vänner; Jonas Persson Fürtig, Mattias Engvall och Sandra Pettersson.
den raka markeringen visar näsbågens lutning (vinkel). (Foto: Maria Hjerppe) .. 94 Figur 55 Idéer kring hur näsbågen kunde fästas med hjälp av typen snäppfattning. Med taggar, fjäll som fläker ut, en bräda med pigg som fäster i räfflor samt ett spänne som snäpper fast genom hålen i den befintliga näsbågen. ... 95 Figur 56 Idéer kring hur näsbågen kunde fästas med hjälp av typen skruv och
gänga. Med skruvbart "lock", enkel gängad stång, en hona och en hane som
passar i varandra samt en gängad skruv med ratt som liknar övriga
inställningsmöjligheter hos Penny AB:s nuvarande glasögondesign... 96 Figur 57 Idéer kring hur näsbågen kunde fästas med hjälp av typerna; tryck fast,
kläm ihop för att flytta och kläm för att öka eller minska trycket i en behållare och
få näsbågen att röra sig på grund av det. ... 96 Figur 58 Skiss av förslag fyra. Snäppfattning på axel med gropar som förs in i ett hål med piggar. ... 96 Figur 59 Skisser kring problemet med inställningsratt i ett led och justeringsaxel i ett annat led. ... 97 Figur 60 Exempel på lämplig kuggväxel. Rak respektive sned konisk kuggväxel. Sammanställt av Maria Hjerppe, bildunderlag K-H Decker (Decker, 2006) ... 97 Figur 61 Lypsyl och läppstift. Från vänster, Bild 1: skåra för utstickande pigg på lypsylhållare (som en korg som håller fast lypsylet) att röra sig upp och ned i. Isärplockad. Bild 2: Spiralskåra för pigg på lypsylhållare att följa på väg upp och ned, vilket gör att lypsylhållaren, och därmed även lypsylet, rör sig just upp och ned. Isärplockad. Bild 3: Sammansatt fungerade läppstift som fungerar på samma vis som de tidigare beskrivna två delarna. Vi ser en skåra och kan skymta en läppstiftshållare på väg upp. ... 98 Figur 62 Bilder på basen att fortsätta bygga slutkoncept kring. Dessa bilder
visades för uppdragsgivaren för verifiering att fortsätta bygga på konceptet. ... 99 Figur 63 Tidiga CAD-modeller då olika konceptidéer testades... 103 Figur 64 Konceptförslag (grönt i bild) testas mot befintlig modell av Penny
Interaktiva Glasögon. Vy från framsida, i 3D (trimetriskt) och från ovan. ... 104 Figur 65 Slutkonceptet börjar ta form i CAD. (Alla delar hör till slutkonceptet i denna figur.) ... 104 Figur 66 Prototyp av innerbåge. (Foto: Maria Hjerppe) ... 106 Figur 67 Prototyper av de mekaniska komponenterna samt avlastande båge i standardutförande. (Foto: Maria Hjerppe) ... 106 Figur 69 Prototyp på testanvändare Mattias Engvall och Kristina Hjerppe. Med och utan lösa delar från justeringsfunktionen. (Foto: Maria Hjerppe) ... 106 Figur 68 Prototyp på användare i närbild. (Foto: Maria Hjerppe) ... 106 Figur 70 Prototyp av upphängningskomponent i jämförelse med en tändsticka. (Foto: Maria Hjerppe) ... 107 Figur 71 Bild från programmet SolidWorks SimulationXpress. 3 Newton stor kraft per yta i normalriktning från ”Right Plane” mot fyra stycken ytor på
modellens fastspänning. ... 108 Figur 72 Bild från programmet SolidWorks SimulationXpress. 10 Newton stor kraft per yta mot fyra stycken ytor på innerbågens skalm. Pilarna visar krafternas riktning. ... 108 Figur 73 Bild från programmet SolidWorks SimulationXpress. Röd markering visar områden där designen understiger säkerhetsfaktor 1. Fyra stycken krafter på 10 Newton belastar vardera glasögonskalm. ... 109 Figur 74 Bild från programmet SolidWorks SimulationXpress. Röd markering visar områden där designen understiger säkerhetsfaktor 15. 3 Newton stor kraft belastar nedre yta på skruvenhetens skåra ... 109 Figur 75 Bild från programmet SolidWorks SimulationXpress. 3 Newton stor kraft mot yta på skruvenhetens skåra. Den stora pilen tydliggör kraftens riktning. ... 109 Figur 76 Bild från programmet SolidWorks SimulationXpress. Inställningsratten är fasthållen (placerad) på ytan som är grönmarkerad. ... 109 Figur 77 Bild från programmet SolidWorks Simulation. 10 Newton stor kraft mot innerbågen (lila pilar), gröna pilar visar modellens fastspänning. Mesh
(triangelmönster) visas även. ... 110 Figur 78 Bild från programmet SolidWorks Simulation, visar von Mises stress test på innerbågen. Med 10 Newton stor kraft mot skalm. ... 111 Figur 79 Bild från programmet SolidWorks Simulation, visar displacement
(förskjutnings) test på innerbågen. Med 10 Newton stor kraft mot skalm... 112 Figur 80 Bild från programmet SolidWorks Simulation, visar von Mises stress test på innerbågen. Gröna pilar visar fastspänningen i ena skalmen, en kraft på 15 Newton påverkar motstående skalm. ... 112 Figur 81 Bild från programmet SolidWorks Simulation, visar von Mises stress test på innerbågen i en annan vy. Gröna pilar visar fastspänningen i ena skalmen, en kraft på 15 Newton påverkar motstående skalm. ... 113 Figur 82 Bild från programmet SolidWorks Simulation visar displacement
(förskjutnings) test med hela innerbågen visad. Gröna pilar visar
fasthållningsplats. Röd färg visar störst förskjutning. Med 15 Newton stor kraft mot skalm. ... 113 Figur 83 Bild från programmet SolidWorks Simulation visar töjning (strain) i materialet. Töjning uppstår i de delar av modellen som inte är mörkblå i figur. Med 15 Newton stor kraft mot skalm. ... 114 Figur 84 Bild från programmet SolidWorks Simulation, von Mises stress test. 4 Newton stor kraft riktas mot sidan av upphängningskopplingen. Lila pilar visar kraftens riktning, röda pilar visar att modellen är fastspänd i toppen. Bilden överst till höger visar mesh. Bilden nederst till höger visar hur materialet förflyttats (skala hör inte till denna). ... 115 Figur 85 Resultatbild på slutkonceptet i sin helhet, i svart utförande. ... 117
för näsbåge. I svart utförande, med näsbågsfäste i vit/grå nyans. ... 117 Figur 87 Sprängskiss av resultatet med förklarande text till varje komponent, samt en förstorad bild av de mekaniska komponenterna när de är sammansatta. ... 118 Figur 88 Sprängskiss som visar hur de olika komponenterna monteras. ... 119 Figur 89 Två bilder som båda visar spiralen inuti den cylinder som innehåller justeringsmekaniken. I den ena bilden är hela innerbågen transparent, i den andra opak med spiral markerad i grönt. Blå pilar markerar att inställningsratten skall vridas för att näsbågen skall förflyttas i höjdled. ... 120 Figur 90 Närbild på mekaniska delar. Inställningsratten är här transparent och vi ser den ljusgröna upphängningskomponenten med pigg som förs genom den raka skåran i inställningsratten, markerat i rött, och vidare i spiralen som inte finns med på denna bild men som visats i Figur 91. ... 121 Figur 91 Förstoring från del av Figur 89, grön streckad markering visar spiralen inuti den cylinder som innehåller justeringsmekaniken. På bilden visas även den gröna piggen på upphängnings-komponenten (se i Figur 87) som följer spiralen. ... 121 Figur 92 Visar hur kulleden bidrar till justering av vinkeln på näsbågen. Figuren visar även att bågen kan justeras i höjdled samt indirekt i sidled då näsbågen vinklas. ... 122 Figur 93 Sammanställning med resultat (rött i bild) tillsammans med Pennys befintliga glasögonbåge (grå/transparent i bild). ... 123 Figur 94 Bas för utveckling av ytterbåge, grön del i de olika vyerna visar den del av ytterbågen som glasen fästs i. På den delen byggs sedan ytterbågen vidare och skapar en yttre form för produkten. I figuren visas konceptet ovanifrån (top), framifrån (front), från sidan (left) och i 3D (isometrisk). ... 123 Figur 95 Fotografi visar alla delar av prototypen på resultatet. (Foto: Maria
Hjerppe) ... 124 Figur 96 Fotografi till vänster visar hur justeringskomponenterna skall monteras, till höger visas gummidel vid öra. (Foto: Maria Hjerppe) ... 124 Figur 97 Fotografi visar prototyp av resultatet på Kristina Hjerppe. Hur näsbåge skall vara placerad syns i bild. (Foto: Maria Hjerppe) ... 125 Figur 98 Figur med angivna material för respektive komponent. ... 125 Figur 99 Renderade exempelbilder på resultatet i olika färger. Överst till vänster, Svart båge med röd justeringsdel, transparent båge med svart justeringsdel, röd innerbåge med svart inställningsratt, förstorad vy med hela innerbågen i rött. .. 126 Figur 100 Röd pil visar var en smart lösning för snäppfunktion som fäster
12.2 BILAGA 2: KRAVSPECIFIKATION ...3
12.2.1 Resultat från kravspecifikation ...5
12.3 BILAGA 3: PLAN ERINGSRAPPORT ...6
12.4 BILAGA 4: ANTROPOMETRISKA MÅTT ...12
12.5 BILAGA 5: PUGH‐AN ALYS ...14
12.5.1 Resultat av Pugh‐analys ...14
12.6 BILAGA 6: UTDRAG UR PM‐MATERIALVAL ...19
12.7 BILAGA 7: CES SELECTOR ‐ MATERIALDATA ...25
12.7.1 PA 12 (PolyAmid) ...25
12.7.2 POM, Polyoxymetalen (Acetalplast) ...27
12.7.3 TPE, Termoplastisk elast ...29
12.8 BILAGA 8: PROTOTYPTILLVERKNIN G HOS DIGITAL MECHAN ICS ...31
12.8.1 Möjliga material för tillverkning hos Digital Mechanics ...33
12.9 BILAGA 9: PROJEKTPLAN – GANTT‐SCHEMA...35
12.9.1 Resultat av Gantt‐schema...35
12.10 BILAGA 10: PROJEKTLOGGBOK ...42
12.11 BILAGA 11: HANDLEDNINGSDOKUMENTATION ...52
12.12 BILAGA 12: SWOT‐ANALYS...69
12.12.1 Resultat av SWOT‐analys ...69
12.13 BILAGA 13: FUNK TIONSANALYS ...70
12.13.1 Resultat av funktionsanalys ...74
12.14 BILAGA 14: QFD (QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT ...75
12.14.1 Resultat av QFD‐matris ...76
12.15 BILAGA 15: ANVÄNDARSTU DIE – MÄTN ING AV NÄSOR ...77
12.15.1 Resultat av användarstudie – mätning av näsor ...79
12.16 BILAGA 16: BERÄKNINGSRAPPORT AV 3D‐MODELL (SOLIDWORKS) ...80
12.17 BILAGA 17: PIPS‐ANALYS ...88
12.17.1 Resultat av PIPS‐analys ...90
1 Inledning
Detta avsnitt ger en kort bakgrund till det problem som behandlas i rapporten. Författaren beskriver företaget Penny AB som är uppdragsgivare i projektet samt
dess produkt; Penny Interaktiva Glasögon. Författaren beskriver även kort produktens nuläge och vidare några problem med den nuvarande designen. Detta examensarbete har utförts vid institutionen Innovation Design och Teknik
(IDT) vid Mälardalens högskola och ligger till grund för examination från civilingenjörsprogrammet Innovation och produktdesign, 300 högskolepoäng. Utbildningen påbörjades vid Mälardalens högskola hösten 2006. Projektarbetet har utförts under våren 2010 med start den 18:e januari och avslut den 11:e juni. Uppdragsgivaren för examensarbetet har varit Penny AB i Västerås. För att ge en bakgrund till examensarbetet beskrivs här Penny AB och den produkt som examensarbetet behandlar.
1.1 Uppdragsgivaren Penny AB
Företaget Penny AB utvecklar Interaktiva glasögon som skapar helt nya
möjligheter för användningen av mobila datorer och mobiltelefoner. Penny AB är ett ungt företag som arbetar med utveckling och tillverkning av det egna
patentsökta systemet (Lundström, www.penny.se). Med Penny AB:s Interaktiva Glasögon får en användare bilden från en extern handdator (Pocket PC) projicerad och reflekterad på sin egen näthinna (retina). Användaren ser då verkligheten och datorgrafiken samtidigt. Detta skapar näst intill oanade möjligheter för
användaren, enligt Erik Lundström VD på Penny AB. ”Penny utmanar
traditionella sätt för användare att interagera och kommunicera med mobila datorer. Vi frigör dina händer till viktiga arbetsuppgifter.” (Lundström, www.penny.se)
1.1.1 Vision och mission
Penny AB:s vision är att: ”Penny AB skall bli det världsledande företaget inom
hårdvara och mjukvara för interaktiva hands free applikationer med mobila datorer.” (Lundström, www.penny.se)
Penny AB:s mission är att: ”Alla, oberoende av deras fysiska kapacitet,
arbetsuppgift, arbetsplats eller datormiljö skall kunna använda Penny Interactive Glasses, så länge de har bibehållen syn.” (Lundström, www.penny.se)
”I dag ställer större delen av alla mobila datorsystem krav på att användaren på något sätt skall kommunicera med gränssnittet med hjälp av sina händer genom att peka på en skärm, mata in tecken på tangentbord och enheterna måste bäras i handen för att användas. Det vill vi ändra på! Plockande och byte av fokus från användarens
huvuduppgift till den mobila datorn (PDA) gör att användaren förlorar fokus från sin huvuduppgift och effektiviteten sänks. Genom att placera både skärm och alla
inmatningsenheterna framför ögonen på användaren ökas effektiviteten och därmed
användarnyttan. Användarna av Penny Interactive Glasses skall känna att arbetet med den mobila datorn skall vara ett hjälpmedel och inte ett hinder för att utföra sin
arbetsuppgift.” (Lundström, www.penny.se)
1.1.2 Företaget och organisationen idag
Företaget startades 2005 av Erik Lundström. Penny AB har sitt kontor i Västerås Science Park och sedan oktober 2007 på adressen Linsslagargränd 5. Här har de möjlighet att växa och via stödet från Create Business Incubator förstärks deras möjligheter att effektivt nå företagets mål. Penny AB befinner sig nu i Creates acceleratorfas med ett stöd som har tyngdpunkt på företagets
organisationsutveckling nationellt likväl som internationellt. Detta kan läsas på Penny AB:s hemsida (Lundström, www.penny.se).
Penny AB är ett litet familjeföretag som drivs med ett antal partners och
konsulter. Penny AB har även en god meriterad styrelse med ledamöter med lång erfarenhet från företagande, ledning, ekonomi, marknadsföring, juridik och
produktion. (Lundström, www.penny.se)
Verkställande Direktör är Erik Lundström (se Figur 1) som även har
fungerat som handledare under detta examensarbete. Erik Lundström är uppfinnare till Penny Interactive Glasses. Erik arbetar med den dagliga driften av företaget och ansvarar för utvecklingen av företagets
produkter. (Lundström, www.penny.se)
Jan-Erik Lundström är President i företaget och arbetar aktivt med företagets framtida finansieringsfrågor och affärerna med de som har intresse av att investera i bolaget. (Lundström, www.penny.se) Mariann Lundström är Ekonomiansvarig och har det huvudsakliga ansvaret för företagets ekonomi, hon driver även den dagliga bokföringen i Penny AB. (Lundström, www.penny.se) Företaget planerar även att anställa en säljare och en person ansvarig för utveckling och produktion i framtiden.
Företagets kortsiktiga mål: ”Under 2009 har Penny AB haft huvudsakligt fokus på
försäljningen av företagets nollserie av produkten Penny Interactive Glasses BM10. Målet har varit att knyta till sig kunder som är villiga att delta i ett test och valideringsprogram för att testa användarnyttan med systemet.” (Lundström,
www.penny.se)
Sedan starten har företaget och Lundström fått ett antal nomineringar i olika tävlingar. De har även varit med i flertalet mediebevakningar. Se exempel på detta i följande sammanställning samt i Figur 2 nedan.
Figur 1 VD för Penny AB, Erik Lundström. (Lundström, www.penny.se)
2010 Nominerad som Innovation of the Year av European Business Awards.
2009 Red Herring Europe100 vinnare, vilket visar att Penny AB anses vara bland de 100 mest lovande teknikföretagen i Europa. 2009 Nominerade i tävlingarna: Invention of the year (Sweden Mobile
Awards), Rising Stars of the North (SIME Awards), Most Innovative Swedish IT Company (The Diamond Award) och Innovator of the Year (Västerås City).
2005 Kick Start Company of the Year av Science Park Västerås och Linköpings Universitet.
Penny Interactive Glasses är en produkt som är svår att fullt förstå för en person som inte är insatt i nya tekniska prylar. Tidningen Mobil och deras affärsbilaga
Mobilbusiness har på dess hemsida http://www.mobilbusiness.se/webb-tv/Dator-i-glasogon-gor-handerna-fria-1.245837.html (2010-05-11) en video där glasögonen beskrivs av Erik Lundström. Även på hemsidan Bambuser,
http://bambuser.com/channel/SwedishTradeCouncil/broadcast/68161 (2010-05-08), finns en video där glasögonen testas av en entusiastisk Penny-nybörjare. Där fick författaren tidigt en ökad förståelse för produkten och de möjligheter som produkten kan skapa.
Företagsorganisationen är uppdelad i fyra olika segment, se Figur 3.
Figur 3 Penny AB:s fyra olika organisationssegment, sammanställning (Lundström, VD Penny AB, 2010).
1.1.3 Partners
”Penny AB arbetar med ett antal partners och konsulter för att möjliggöra tillverkningen av de interaktiva glasögonen. Penny AB står själva för all projekt- och produktionsledning. För att kunna få bästa möjliga kvalitet används en partnerstruktur med kvalificerade konsulter.” (Lundström, www.penny.se)
Figur 4 Bildlig beskrivning av Pennys partnersamarbete, (Lundström, VD Penny AB, 2010).
Partnersamarbete är viktigt för Penny AB, Erik Lundström (2010) beskriver det bildligt i Figur 4. I detta examensarbete har författaren varit i kontakt med några av Penny AB:s partners. Dessa är: Solarit AB som ansvarar för projektledning, elektronikdesign och sensorutveckling för Penny AB. (Lundström,
www.penny.se) Lund I&G ansvarar för konstruktionen av mekaniken i glasögonsystemet samt produktionsledning i företaget. (Lundström, www.penny.se)
Förutom partners har Penny AB ett antal specialister och rådgivare som varit till stor nytta. I detta examensarbete har de varit: Optiker Rynger som stöttar Penny AB med konsultation och rådgivning gällande optik samt glasögonkonstruktion. David Larsson Design som står för utvecklingen av Penny AB:s produktdesign. (Lundström, www.penny.se) Samt Digital Mechanics som utför prototyper för företaget.
1.1.4 Penny AB:s arbete med glasögonen
Arbetet med glasögonen har pågått sedan starten 2005. Till att börja med kallades glasögonen C-More (Se Mer på svenska), och detta namn använder många än idag för att benämna glasögonen. Dock blev företaget tvingat att byta namn då C-More registrerades av ViaSat år 2005. Sedan dess har glasögonen benämnts Penny Interctive Glasses. I Figur 5 nedan visas exempel på idéer som Penny AB haft innan den nuvarande designen spikades.
Figur 5 Exempel på tidigare idéskisser av glasögon skissade av David Larsson för Penny AB 2008. Sammanställning av författaren.
Den fösta prototypen av Penny AB:s eller dåvarande C-More:s glasögon visas i Figur 6. Som vi ser i figuren är denna modell betydligt mer slimmad än den nuvarande prototypen, som bland annat visas i Figur 7 Detta beror på att de tekniska elementen som glasögonen behöver blev större än beräknat. Som bilden (Figur 6) även visar hade konceptet löstagbara skalmar.
1.1.5 Augmented reality (förstärkt verklighet)
Penny AB är en av de aktörer som globalt kommit längst inom den idag väldigt omtalade teknologin kring Augmented Reality. (Lundström, VD Penny AB, 2010) I detta avsnitt beskrivs kort vad detta begrepp innebär.
Den engelska encyklopedin Britannica beskriver Augmented reality inom
dataprogramering som följer: “a process of combining or “augmenting” video or
photographic displays by overlaying the images with useful computer-generated data“. (www.eb.com, 2010)
Begreppet augmented reality är ett samlingsbegrepp för ett antal nya tekniker och applikationer. ”Den svenska betydelsen är ungefär förstärkt eller utökad
verklighet, och det går enkelt beskrivet ut på att man projicerar ett lager av digital information över verkligheten.” (www.IDG.se, 2010)
På IDG.se nämns följande: ”New York Times-skribenten Rob Walker beskriver
det på ett bra sätt då han skriver att augmented reality är som att man tagit konceptet virtual reality – och vänt det ut och in. Alltså: istället för att koppla in sig till en helt virtuell digital värld så placeras digitala föremål i den vanliga världen.” (www.IDG.se, 2010)
Larsson som är skribent på IDG diskuterar även möjliga användningsområden för augumented reality och avslutar med att deklarera att: ”De riktigt användbara
tillämpningarna har vi nog framför oss. Men den sammanblandning av den fysiska världen och väven av digital information som augmented reality står för lär bli mycket viktig för utvecklingen av framtidens spel, medier och affärer.”
(www.IDG.se, 2010)
1.1.6 Penny AB:s produkt idag
En version av glasögonen finns idag på 0-serie stadium (Figur 7), de ska nu vidareutvecklas och anpassas till att passa olika personers ansikten, främst med hänsyn till näsor. Detta på grund av att dagens prototyp inte är bekväm för en stor andel av användarna. Penny AB önskar att kunna skapa och tillverka en modell av glasögonen som passar alla. (Lundström, VD Penny AB, 2010)
Figur 7 Befintlig design på Penny AB:s glasögon, skapad av David Larsson och Göran Lund för Penny AB 2009.
I Figur 8 finns en beskrivning av glasögonens funktion som de beskrivits i tidningen Ny Teknik. Genom glasögonen ser användaren en display med Ny Tekniks hemsida, på armlängds avstånd. Bilden visar även förenklat hur tekniken för optikelementen är placerade och fungerar. Figuren visar även hur muspekaren styrs på displayen, med hjälp av ett gyro och en klicksensor mot användarens käkmuskel.
Erik Lundström beskriver funktionen som följer: Pennys innovativa lösning som projicerar displayen från en Pocket PC på användarens näthinna. Det skapar en virtuell transparent skärm framför denne. Penny Interactive Glasses är ett mycket avancerat system som gör vardagen enklare för alla användare som befinner sig på en mobil arbetsplats. (Lundström, www.penny.se)
Användaren ges möjlighet att kontrollera en extern enhet utan att använda händerna. Penny Interactive Glasses visar inte endast ett displayinnehåll de ger även möjlighet att navigera och göra urval i en helt transparent miljö. (Lundström, www.penny.se) Med Penny Interactive Glasses kan alla Pocket PC funktioner utföras och alla program kan användas. Med programvara anpassad för en speciell arbetsplats eller uppgift blir det mycket enklare och arbetet effektivare.
(Lundström, www.penny.se)
Systemet Penny Interactive Glasses består av Penny AB:s patentansökta
egenutvecklade lösningar som gemensamt skapar möjligheten till kommunikation och interaktion utan att behöva använda händerna. Lösningarna Motion Tracking System, Command Button Sensor, Projecting Display Solution, Spider Embedded System samt en Pocket PC (som krävs för glasögonens funktion) beskrivs i de nästkommande avsnitten. (Lundström, www.penny.se)
PDS – Projecting Display Solution Ett transparent interface med PDS Projecting Display Solution. Penny AB:s egendesignade optiska paket ger dig möjlighet att se igenom skärmens alla kulörer. (Lundström,
www.penny.se) Se placering i Figur 9. PDS är den komplicerade lösningen som möjliggör att du får Pocket-PC'ns bildskärm projicerad på din näthinna och som skapar den transparenta skärmen framför dig. (Lundström, www.penny.se)
MTS - Motion Tracking System
Kontroll utan att använda händerna kan ges på flera olika sätt. Penny AB:s MTS Motion Tracking System är ett
samlingsnamn på flera utvalda tekniker som möjliggör mjuk och följsam huvudstyrning. MTS är ett alternativt sätt för dig som användare att navigera i ett användargränssnitt i din Pocket PC. Se visualisering i Figur 10. Det system som är framtaget till Penny Interactive Glasses bygger på att du som användare
med små nätta huvudrörelser kan flytta markören, hoppa i listor, flytta objekt i gränssnittet och så vidare. Du behöver inte göra häftiga eller snabba rörelser för
Figur 9 Placering av PDS (Projecting Display Solution) på Penny Interactive Glasses. (Lundström, Penny)
Figur 10 Funktionen MTS (Motion Tracking System) illustreras. (Lundström, Penny)
CBS - Command Button Sensor
Det finns fler sätt att göra urval än att använda fingrarna och olika pekdon. Vi har sedan länge sett ögonblinkningar, röststyrnignar, sug och blås och olika fotpedaler. CBS ger dig ett helt nytt verktyg; möjligheten att klicka med tinningmuskeln, genom att bita ihop käken. CMS är ett unikt sensorsystem som du lätt applicerar mot din tinning eller kind för att kunna klicka.
Sensorns utformning är gjord så att den passar alla oavsett anatomiska
förutsättningar; brett eller smalt ansikte
spelar ingen roll. Genom justerbarheten i själva sensorn kan du själv placera den mot den ansiktsmuskel som lättast kan detekteras med sensorn. Penny AB har gjort tester på individer med olika bredd på ansikten och olika mängd
underhudsfett och har kommit fram med en lösning som passar alla. Se visualisering i Figur 11. (Lundström, www.penny.se)
SES – Spider Embedded System
Hjärnan bakom de olika delarna i systemet, fungerar som ett spindelnät som sammanlänkar alla de tre ovanstående delarna, PDS, MTS, CBS samt Pocket PC, GPS (Global Positioning System) och videokamera med mera. SES är placerad på två platser, en på vardera sida av glasögonen. (Lundström, VD Penny AB, 2010) Dagens utformning
Dagens utformning av glasögonen är riktad till de två främsta målgrupperna, industrier och försvaret. Dessa båda har höga krav på kvalificerad och certifierad design. Penny AB valde även att försöka undvika en futuristisk design för att produkten inte skulle uppfattas som en konsumentprodukt i detta tidiga stadium. Självklart var det även viktigt att skydda teknologin från de tuffa situationer som är vanliga för dessa målgrupper. Se de befintliga glasögonen i Figur 7.
(Lundström, VD Penny AB, 2010)
1.1.7 Marknader
Penny AB bedriver verksamhet inom fyra affärsområden där de funnit att det finns tydliga behov och önskemål att arbeta i en mobil datormiljö och samtidigt ha händerna fria. (Lundström, www.penny.se) De är industri, räddningstjänst & specialsjukvård, försvar & säkerhetstjänst samt underhållning. Dessa beskrivs ytterligare nedan i skriftligt format, samt bildligtformat i Figur 12. För exempel på verkliga tillämningsområden se även Bilaga 1.
Figur 11 Placering av CBS (Command Button Sensor) på Penny Interactive Glasses. (Lundström, Penny)
Figur 12 Bilderna i figuren visar visualisering av Penny AB:s Interaktiva Glasögon; i industrimiljö, vid en räddningsaktion, i sjukvårdsmiljö, i försvarsindustri och i ett exempel för underhållningsbranschen. (Lundström, www.penny.se)
Industrisystem
”Penny AB:s fokus ligger på att personer som arbetar inom industrin och som har allt högre krav på sig att både kunna arbeta mobilt och med sina händer samtidigt som de måste vara uppkopplade mot någon form av datortjänst.” (Lundström, www.penny.se)
Penny Interactive Glasses erbjuder en plattform som olika industrier länge sökt efter, allt från tillverkning till servicetjänster. Under 2008-2010 har ett antal företag inom industrin börjat få upp ögonen för affärsnyttan med Penny AB:s system. (Lundström, www.penny.se)
Räddningstjänst och specialistsjukvård
Räddningstjänsten utgör ett typexempel på en användargrupp som gör viktiga arbetsinsatser med händerna och som samtidigt ofta behöver kritisk information om sin omgivning och direkt data om exempelvis hälsotillstånd. Genom att använda Penny Interactive Glasses behöver aldrig fokus flyttas från
räddningsinsatsen för att utföra datasökningar och extern kommunikation. (Lundström, www.penny.se)
Inom sjukvården ger Penny Interactive Glasses en rad nya möjligheter. Alltifrån patientövervakning och digitala journaler till stöd i avancerad kirurgi. En kirurg kan få livsviktig information framför ögonen som idag presenteras på
storbildskärmar eller på mätdon i operationssalen. (Lundström, www.penny.se) Försvar och säkerhetstjänst
Försvarsindustrin är en av Penny AB:s största kundgrupper med intressenter från svensk, europeisk och amerikanskt håll. Det moderna försvaret handlar mer och mer om makten över informationen och möjlighet till kommunikation. Det är det som Penny AB och Penny Interactive Glasses tillför denna kundgrupp.
(Lundström, www.penny.se)
Genom att använda Penny Interactive Glasses kan personer inom
säkerhetstjänsten få tillgång till en stor mängd data utöver den som ges via vanlig kommunikationsradio. Med bildinformation blir till exempel den operativa mobila säkerhetsvakten som rör sig till fots mycket bättre förberedd och informerad. Säkerhetsarbeten utförs på flera olika plan och med många skilda inriktningar; allt från personskydd till gränsbevakning och terrorskydd. (Lundström,
Underhållning
Underhållningsbranschen är väldigt stor. Penny AB ser en rad olika möjligheter utöver datorspel. Ett exempel är att använda glasögonen vid golf, då kan spelaren till exempel se vilka golfklubbor som valts tidigare rundor och på så vis göra sitt val efter den kunskapen. (Lundström, www.penny.se)
I detta examensarbete är det i huvudsak till industrisegmentet som produkten skall anpassas.
1.1.8 Penny AB i framtiden
Nedan, i Figur 13, visas Penny AB:s tre olika produktfamiljer (Basic, Extended och Professional) samt i vilket stadium som de är planerade att släppas till
respektive marknad. Penny AB arbetar enligt en struktur med olika modeller inom varje produktfamilj och arbetar noggrant med sina versionsbeteckningar. Varje familj kommer i huvudsak ha system med både mekaniska och optiska sensorer i MTS och i CBS (se beskrivning i avsnitt 1.1.6 Penny AB:s produkt idag) vilket återspeglas i de olika benämningarna av systemen. Den familj som är avsett i detta examensarbete är Penny Interactive Glasses BM10. BM10 står för Basic Mechanical version 1.0, således kommer även en BO (Basic Optical) serie att lanseras i familjen Basic. Under våren 2010 har Penny AB inlett sitt arbete med den första produkten i produktfamiljen Extended med målsättningen att bygga in en dator direkt i det egna systemet. Penny AB har stora framtidsvisioner och planerar att etablera sig i merparten av världens olika världsdelar (Lundström, VD Penny AB, 2010).
Figur 13 Penny AB:s planering för produktserier (Lundström, VD Penny AB, 2010)
Penny AB har länge talat om att göra glasögonbågen till två fysiskt separata delar, en inre och en yttre båge. I Figur 14 försöker de två begreppen beskrivas.
Innerbågen avser de delar av Pennys Interaktiva Glasögon som på något vis berör användarens ansikte och huvud, se grönt parti i Figur 14. Ytterbågen avser alla de delar av glasögonen som inte tillhör innerbågen, se övriga komponenter i samma figur.
Figur 14 Penny AB:s befintliga glasögon i erhållet CAD-format. Sammanställt och beskrivet av Maria Hjerppe tillsammans med Erik Lundström.
1.2 Inledning till examensarbetet
I detta examensarbete skall den inre bågen (Figur 14) av glasögonen produktutvecklas. Bågens from skall anpassas efter många olika personers ansikten. Den bör vara justerbar för att uppnå målet att passa olika ansikten. Det är viktigt att bilden hamnar på rätt position framför användarens ögon, på grund av detta bör en funktion finnas för att ställa in bågen i höjdled. En justeringsfunktion för sidledsjustering är redan befintlig i dagens prototyp. Arbetet utförs i samråd med uppdragsgivare på företaget och handledare på högskolan. Förståelse skapas genom att identifiera funktioner, kunder och användare. Med hjälp av den insamlade kunskapen kan produktutveckling av glasögonen ske på ett genomtänkt och analytiskt sätt.
Innerbåge (grön markering) Ytterbåge (ej grönt) Optronik paket
2 Syfte och mål
Detta avsnitt konkretiseras det övergripande syftet och målet med projektet.
2.1 Syfte
Syftet med detta examensarbete är att utveckla Penny AB:s interaktiva glasögon. Utvecklingen skall främst ske med avseende på materialval och formgivning av glasögonens innerbåge (Figur 14). En önskan från företagets sida är även att den formgivning som skapas skall vara applicerbar på flera av glasögonens
användningsområden. De olika användningsområdena kan exempelvis kräva speciell teknik i glasögonen samt speciell placering och fästanordning kring huvud och ansikte. Viktigast, enligt Penny AB, är formgivningen kring näsan, den bör möjliggöra bekvämlighet och höjdjusteringsmöjlighet för alla användare. Detta för att medge optimal placering av glasögonens informationsdisplay. Genom Re-design och eventuella ändringar i material utifrån de befintliga
glasögonen skall produkten bli ergonomisk och fungera väl vid användning under en längre tid och för olika ändamål.
2.2 Mål
Pennys Interaktiva Glasögon skall vara:
Väl anpassade för flera olika användares ansikten. Ergonomiska och bekväma att använda.
Utformade för att attrahera en stor grupp användare i olika miljöer. Anpassningsbara med valbarhet genom tre olika storlekar av näsbåge för placering på näsa (Lundström, VD Penny AB, 2010), alternativt äga en justeringsmöjlighet som möjliggör steglös reglering av storlek.
Funktionella för användaren.
Producerade i ett material som är anpassat till tekniken men som inte framkallar överkänslighet eller allergier hos användaren.
Målgruppsanpassade mot den främsta målgruppen, den professionella marknaden; exempelvis olika industrier och sjukvårdsinrättningar, därför bör resultatet av examensarbetet vara ett par glasögon som är robusta och tål en mängd olika förhållanden.
Examensarbetet skall resultera i:
Ett koncept som är attraktivt och användbart för uppdragsgivaren. Ett förslag på Penny Interaktiva Glasögon som är möjliga att tillverka på ett
kostnadseffektivt sätt och i material som har rimlig prisklass eftersom Penny AB är ett litet företag med en snäv budget.
En presentation av konceptet med en modell av den framtagna produkten i digital form (CAD) samt i fysisk form (RapidPrototyping). Även genom visualisering av produkten i sin helhet med det framtagna konceptet
3 Projektdirektiv
Detta avsnitt anger specifika förutsättningar, villkor och begränsningar från uppdragsgivaren för att genomföra projektet.
De interaktiva glasögonen skall undvika att se futuristiska ut. De skall efterlikna ett par klassiska solglasögon och kunna användas utan att dra uppmärksamhet till sig från omgivningen.
Mycket av Penny AB:s teknik genomgår för närvarande patentprocesser runt om i världen varvid dessa delar måste skyddas och inte kan publiceras för allmänheten. I denna rapport nämns inte dessa delar. Ett sekretessavtal kring
företagshemligheterna har signerats.
Den nuvarande designen styrs av flera, redan idag kända, parametrar anpassade för teknik. Penny AB:s mål är nu att satsa mer på ergonomi och att skapa en glasögonbåge som klarar att bära alla tekniska element, är praktisk för användaren samt bekväm. (Lundström, VD Penny AB, 2010)
Eftersom ett par glasögon säkerligen i många fall kommer att delas mellan flera olika användare på en arbetsplats bör innerbågen som tidigare nämnts göras justerbar för att passa flera olika huvudtyper, näsor, öron med mera.
Under tiden Penny AB har arbetat med designen har de talat om en inre båge och en yttre båge. Med detta menas att den inre bågen är de element som ska göra bågen bekväm och användbar medan den yttre ska innefatta tekniken och det yttre skalet. (Lundström, VD Penny AB, 2010)
Examensarbetet har fokus på den inre bågen och arbetet med att göra ett utbytbart och i höjdled justerbart parti som ska kunna innefattas i näsbågen. En rad olika parametrar styr arbetet med designen och det kräver en studie kring anatomi (antropometri) och ergonomi för att resultatet ska bli tillfredställande. (Lundström, VD Penny AB, 2010)
Penny AB önskar att ett eller flera näspartmodeller tas fram anpassade efter tre olika bredder av näsor. De ska vidare kunna justeras i höjdled för att respektive användare ska få en korrekt projicerad och reflekterad bild från displayen på det egna ögat. Företaget föreslår ett justerbart näsparti för glasögonbågen så att den ska kunna anpassas till flera olika näsformer och därigenom olika användare. Genom att de är justerbara kan brukarens anskaffningskostnader minimeras eftersom alla kan använda samma par bågar. Även tillverkningskostnaden blir lägre då alla bågar tillverkas i samma verktygsuppsättning. (Lundström, VD Penny AB, 2010)
Materialvalet är viktigt, det ska i största mån vara mjukt och formbart mot näsan och samtidigt styvt och hållbart i fästet mot den inre bågen. Det bör även vara någon form av material som förhindrar svettbildning över näsan vilket i sin tur gör att glasögonen sitter på plats. (Lundström, VD Penny AB, 2010) Materialet får inte framkalla överkänslighet eller allergier. De ska vara bekväma mot huden och ha en ytstruktur som lämpar sig för användning kring ansiktet.
3.1 Arbetet ska presenteras i form av
• Ritningar och modeller i SolidWorks som CAD filer. • En rapport till företaget och högskolan.
• En fysisk modell, utskrivs av företaget Digital Mechanics i
Västerås alternativt i Mälardalens högskolas verkstad. Beroende på tillgänglighet och kostnader.
• Författarens koncept fogas ihop med Penny AB:s befintliga
prototyp om möjligt (ritningar finns tillgängliga). För att visualisera produkten i sin helhet.
4 Problemformulering
I detta avsnitt specificeras det problem som författaren skall lösa i projektet samt de krav som ställs på lösningen. Problemställningen formuleras här i form av
frågor under tre stycken övergripande rubriker.
4.1 Konstruktion med fokus på Ergonomi
Hur skall produktutveckling av Pennys Interaktiva Glasögon utföras för att glasögonen skall passa många olika personer och professionella yrkesgrupper (exempelvis inom industri och sjukvård)?
Hur skall produkten göras ergonomisk mot användarens ansikte och tillåta bekvämlighet i upp till den eftersträvansvärda tiden; åtta timmar i sträck? Kan innerbågen göras anpassningsbar till olika personer med olika storlek och form på ansiktet och kan i så fall glasögonens position i ansiktet även justeras?
4.2 Funktionell formgivning med fokus på Semiotik
Hur skall produkten utformas för att på ett intuitivt vis medge informationsdisplay och användning medan användaren gör något annat med sina händer?
Hur skall produkten utvecklas för att vara tydlig (intuitiv) och lätt att förstå och använda?
4.3 Materialval med fokus på Komfort
Vilket material skall användas för att möjliggöra bekvämlighet vid användning av glasögonen och samtidigt vara ekonomisk vid tillverkning samt miljövänlig?
4.4 Metod för behandling av problemställning
Problemställningen är planerad att utföras enligt följande metod.
• Planera och definiera projektet tillsammans med uppdragsgivaren och sedan hämta in nödvändigt kunskap.
• Skapa produktförståelse genom att identifiera och förstå funktioner, kunder och användare.
• En studie av olika ansiktsformer kommer att utföras.
• Använda produktutvecklingsverktyg som tydliggör krav och önskemål kring produktens utformning och funktioner.
• En utförlig idé- och konceptgenerering samt urval med hjälp av olika verktyg utförs för att stödja ett kvalificerat konceptval.
• Det valda konceptet kommer att finslipas och vidareutvecklas. • En modell alternativt prototyp skapas, i digital samt i fysisk form. • Resultatet kommer att utvärderas och eventuella ändringar utförs
alternativt föreslås för vidare arbete efter projektets slut.
Projektet skall resultera i en design som tillgodoser de krav som ställts på den, vilka kan utrönas i frågeställningen ovan samt i kravspecifikationen (se Bilaga 2). Resultatet inklusive rapportering, ritningar i SolidWorks 2009 och övrigt
5 Projektavgränsningar
Detta avsnitt förtydligar vad slutprodukten av projektet förväntas bli, det vill säga vad projektet kan förväntas resultera i.
I detta projekt skall koncept skapas kring hur Penny AB:s glasögon kan anpassas för att passa olika sorters ansikten. Störst vikt skall ligga vid att glasögonen sitter bra på näsan då detta är det största problemområdet för Penny AB idag.
Innerbågen skall bli följsam mot ansiktet och vara ergonomiskt utformad för bekväm användning. Projektets syfte är att utforma glasögonens innerbåge, den yttre bågen utvecklas inte inom ramen för detta projekt. Dock kommer det slutgiltiga konceptet att på något sätt visualisera hur glasögonens helhet kommer att förefalla med den nya innerbågen.
Ergonomi har en viktig del i det önskade resultatet, det är därför viktigt att få fram data kring olika typer av ansikten. Eftersom det finns ont om forskningsdata kring antropometri i den ansiktsregion som studeras i detta projekt, utförs en fältstudie där ansikten mäts. De delar i ansiktet som mäts är; näsans bredd vid näsrot samt vid näsben. Mätningen utförs på 50-100 personer i olika åldersgrupper med hjälp av ett vadderat skjutmått. De mätdata som genereras jämförs och vidgas mot de forskningsdata som finns dokumenterade i böcker kring antropometri.
Fortlöpande under konceptgenerering och utveckling av koncept skall användarstudier utföras för att verifiera att produkten blir ergonomisk.
Produkten skall, som tidigare nämnts, anpassas till professionell användning, till exempel för en industri eller inom sjukvård. Därför bör glasögonen vara robust utformade och tåla många olika förhållanden. Glasögonen skall alltså inte användas av privata konsumenter och behöver därför inte certifieras för det. Produkten skall anpassas för tillverkning i industriell produktion. Kostnadskalkyl, utförs inte, endast enkel uppskattning kring materialkostnad utförs.
Arbetet kommer inte att behandla elektronik eller teknik kring glasögonen. Detta innebär även att Penny AB:s klicksensor (som sitter mot käkmuskel) inte kommer att behandlas. Däremot kommer de värmeförhållanden som uppstår på grund av elektroniken att beaktas, främst med avseende på materialval men även kring formgivning.
Examensarbetet kommer att utföras under 20 veckors heltidsarbete av en student. Avgränsningarna gäller alltså:
• Att inte utveckla den yttre glasögonbågen.
• Att inte behandla elektronik eller teknik som finns i glasögonen.
• Att skapa en robust modell av en produkt för professionell användning. • Att utföra arbetet under 20 veckors tid.
• Att inte skapa en kostnadskalkyl, endast enkel uppskattning av hur tillverknings- och materialval påverkar kostnader.
• Att utvärdera och testa prototypen inom området ergonomi och hållfasthet, inte teknik eller funktion.
