Afgeronde projecten
Fieldlab UPPS | Maatbrillen voor speciale gebruikers
Made4Eyes B.V. (M4E) maakt sinds 2015 brillen op maat met behulp van 3D-scan- en 3D-printtechnologie. M4E gebruikt een Structure sensor van Occipital om de client te scannen. Begin 2019 lanceerde M4E een nieuw merk waarin brillen op maat gemaakt worden: Maat!, gericht op mensen die geen standaard gezichtsvorm hebben. Dit zijn vaak mensen met een medische aandoening, zoals het syndroom van Down, mensen met een craniofaciale (schedel)aandoening of andere aandoeningen.
In de afgelopen jaren heeft M4E twee grote uitdagingen opgemerkt in hun praktijk. Het 3D-scanproces enerzijds en de registratienauwkeurigheid anderzijds. Dat laatste vooral achter het oor.
Probleemstelling
Een deel van de cliënten zijn (kleine) kinderen en hebben een verstandelijke beperking waardoor ze moeilijk voor 10 seconden stil kunnen zitten, wat nodig is om een goede scan uit te voeren met een handheld 3D scanner.
Een ander probleem dat zich voordoet, is de ergonomische nauwkeurigheid. De uiteinden van de brilpootjes (eartips) zijn vaak niet goed genoeg gevormd voor kleine kinderen en mensen met een sterk afwijkende schedelvorm. In deze gevallen bieden de monturen te weinig steun, waardoor de bril gaat inzakken. Omdat de 3D-scan het gebied achter het oor niet bereikt, ontbreekt deze geometrische informatie. Door onderzoek te doen naar de ergonomie van de schedel bij deze doelgroep en in het bijzonder de vorm achter het oor, wil Maat! inzicht krijgen in de overeenkomsten en verschillen tussen de leeftijdsgroepen en eventuele veelvoorkomende aandoeningen. De vorm van de neus en het gewicht van de bril (als gevolg van toenemende sterkte van de glazen) zullen ook het ontwerp van de veerpunten bepalen.
Deze twee problemen resulteerden in twee onderzoeksvragen:
hoe ontwerp je een 3D-hoofdscanner die geschikt is voor de doelgroep van jonge kinderen met verschillende afwijkingen?
En
hoe kan je de registratie van de schedelgeometrie achter de oren verbeteren?
Deze twee onderzoeksvragen zijn gebruikt als uitgangspunt voor twee deelprojecten binnen Fieldlab UPPS.
Activiteiten en taakverdeling
Hoofdscanner project
In elk van de twee deelprojecten is een afstudeerder aan de slag gegaan. Voor het hoofdscanner project deed de student onderzoek naar scantechnologieën, medische aandoeningen en klantinteracties, waarna een werkende scanner werd gebouwd. Eerst werd de huidige 3D-scanmethode geëvalueerd. Vervolgens moest er een nieuwe lay-out worden ontworpen die voldeed aan de eisen van het project, namelijk een statische opstelling. Na een grondig onderzoek van alle scantechnologieën, werd gekozen voor het gebruik van een op fotogrammetrie-gebaseerd systeem waarbij meerdere afbeeldingen bij elkaar worden gevoegd om de uiteindelijke scan te vormen. Deze scanner bevat drie Intel Realsense scanners gecombineerd in een 3D-geprinte behuizing (zie onderstaande afbeelding). De eigenschappen en oriëntatie van de scanner zijn geoptimaliseerd voor de gebruikssituatie, waarbij zoveel mogelijk afstand tot het hoofd mogelijk is, zodat de klant zich meer op zijn gemak voelt.
Eartip project
In het Eartip project deed de student onderzoek naar scanapparatuur en het gebruik van mallen om geometrische informatie te krijgen van het gebied achter de oren van cliënten en vrijwilligers.
De statistische analyses op basis van de 3D-scaninformatie resulteerden in verschillende ontwerpen voor brilpootjes. Het ontwerp moet nog voor elke klant worden geoptimaliseerd, aangezien de individuele vorm meer of minder uitgesproken kan zijn dan het gemiddelde dat uit de statistieken kwam. In onderstaande figuur is een voorbeeld te zien van een op maat gemaakte eartip: de ronding van de tip volgt de ronding van het oor beter, en een zeer opvallende uitstulping is zichtbaar waar de schedel van de cliënt hol is. Hoe beter de oortip de vorm van de schedel volgt, hoe meer grip en minder druk de bril zal geven.
Kennisontwikkeling & deling
De twee deelprojecten hebben geresulteerd in een grote hoeveelheid kennis en ervaring voor het bedrijf M4E in het gebruik van 3D-scantechnologieën voor hun bedrijf. In het project hoofdscanner is een werkende scanner ontwikkeld en geleverd voor M4E om in hun praktijk te gebruiken. Er moeten echter een aantal verbeteringen worden aangebracht aan dit apparaat om volledig te worden geoptimaliseerd voor hun bedrijf. De belangrijkste verbetering zou kunnen worden aangebracht op het gebied van behuizing en/of interactie, aangezien de huidige scanner ervoor zorgt dat sommige cliënten zich enigszins geïntimideerd of claustrofobisch voelen.
Wat het Eartip project betreft, waren er enkele nieuwe en creatieve benaderingen van het probleem. Dit project kan worden verbeterd door meer deelnemers aan het onderzoek op te nemen en meer differentiatie in geometrie mogelijk te maken.