SISTEMA DIGITA – AQUISIÇÃO DE DADOS ANTROPOMÉTRICOS BASEADA EM TÉCNICAS FOTOGRAMÉTRICAS PARA APLICAÇÕES EM ERGONOMIA Isabel Christina Corrêa Dias Universidade Federal da Paraíba – Bolsista PIBIC/CNPq/UFPB [email protected]Francisco dos Santos Rebelo, PhD Universidade Técnica de Lisboa [email protected]Francisco Soares Masculo, PhD Universidade Federal da Paraíba [email protected]Resumo: Este artigo tem por finalidade divulgar a utilização do Sistema DIGITA, que tem como objetivo coletar dados antropométricos de uma população. O trabalho foi realizado a partir de pesquisa bibliográfica do próprio programa e de estudos-piloto feitos pela Universidade Técnica de Lisboa – UTL e Universidade Federal da Paraíba – UFPB, proporcionando grande contribuição para a constituição de tabela de dados antropométricos em nível de Brasil devido à diminuição do tempo de coleta de dados, diminuição de erros de paralaxe e facilidade no tratamento dos dados. Palavras-chave: tabela, antropometria, Sistema DIGITA. Abstract: This article has for purpose to become public the use of the DIGITA System, which has as objective to supply a table of anthropometric data of a population. The work was carried through from bibliographical research of the program manual and pilot-study made by the Universidade Técnica de Lisboa - UTL and Universidade Federal da Paraíba - UFPB, providing great contribution for the table constitution of anthropometric data in Brazil due to reduction of the time of data collection, reduction of parallax errors and easiness in the treatment of the data. Keywords: table, anthropometry, Sistema DIGITA. 1. Introdução
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SISTEMA DIGITA – AQUISIÇÃO DE DADOS ANTROPOMÉTRICOS BASEADA EM TÉCNICAS FOTOGRAMÉTRICAS PARA APLICAÇÕES EM ERGONOMIA
Isabel Christina Corrêa Dias Universidade Federal da Paraíba – Bolsista PIBIC/CNPq/UFPB
Francisco Soares Masculo, PhD Universidade Federal da Paraíba [email protected]
Resumo: Este artigo tem por finalidade divulgar a utilização do Sistema DIGITA, que tem
como objetivo coletar dados antropométricos de uma população. O trabalho foi realizado a
partir de pesquisa bibliográfica do próprio programa e de estudos-piloto feitos pela
Universidade Técnica de Lisboa – UTL e Universidade Federal da Paraíba – UFPB,
proporcionando grande contribuição para a constituição de tabela de dados antropométricos
em nível de Brasil devido à diminuição do tempo de coleta de dados, diminuição de erros de
paralaxe e facilidade no tratamento dos dados.
Palavras-chave: tabela, antropometria, Sistema DIGITA.
Abstract: This article has for purpose to become public the use of the DIGITA System, which
has as objective to supply a table of anthropometric data of a population. The work was
carried through from bibliographical research of the program manual and pilot-study made
by the Universidade Técnica de Lisboa - UTL and Universidade Federal da Paraíba - UFPB,
providing great contribution for the table constitution of anthropometric data in Brazil due to
reduction of the time of data collection, reduction of parallax errors and easiness in the
treatment of the data.
Keywords: table, anthropometry, Sistema DIGITA.
1. Introdução
A antropometria trata das medidas físicas do corpo humano. A origem da
antropometria remonta-se à Antigüidade, pois os egípcios e gregos já observavam e
estudavam a relação das diversas partes do corpo (SALVENDY, 1997).
A importância das medidas ganhou especial interesse na década de 40, provocada de um
lado pela necessidade da produção em massa, e por outro lado, devido ao surgimento dos
sistemas de trabalho complexos onde o desempenho humano é crítico e os desenvolvimentos
desses sistemas dependem das dimensões antropométricas dos seus operadores.
Em 1942, o jovem grupo de antropologia da Army Air Force (Forças Aéreas Armadas
Americanas - USAF) incluiu 55 medidas de pilotos em sua pesquisa antropométrica (Randall
et al apud McConville e Laubach, 1980). Em outra grande pesquisa da USAF, conduzida em
1950, o número de medidas havia crescido para 132 (Hetzeberg et al apud McConville e
Laubach, 1980), e a mais recente pesquisa, conduzida em 1967, o número de variáveis
alcançou um total de 190 (CHURCHILL et al apud McCONVILLE e LAUBACH, 1980).
Segundo Soudt et al (1963), a primeira pesquisa militar antropométrica que incluiu as
medidas do corpo, incluindo altura e peso para que se pudesse orientar os designers de
equipamentos foi aparentemente a Army Anthropology de Davenport e Love, baseada em 100
mil homens das tropas americanas, medidos entre 1919 e 1920. “Este trabalho monumental
tornou possível uma descrição padronizada dos homens americanos entre as duas Grandes
Guerras, mas parece que nunca foram usados para sua finalidade pretendida, os
dimensionamentos de trajes” (SOUDT et al, 1963).
Todas as populações são compostas de indivíduos de diferentes tipos físicos, que
apresentam diferenças nas proporções de cada segmento do corpo. Os dados antropométricos
são plotados em função de sua distribuição em uma população, informando quanto por cento
de pessoas apresentam mesmos valores de cada variável. Nas tabelas antropométricas,
qualquer percentagem é denominada percentil.
Muitos são os aparelhos que se utiliza para colher dados antropométricos, porém com
menor precisão. Atualmente, existem softwares que fazem a coleta de dados por meio da
fotogrametria (fotos digitais). Um destes softwares foi desenvolvido pela Faculdade de
Motricidade Humana de Lisboa (Portugal), que utiliza a metodologia para análise
antropométrica estática e técnicas e requisitos de fotogrametria.
2. Objetivo
Divulgar uma metodologia de coleta de dados antropométricos, baseado em técnicas
fotogramétricas, Sistema DIGITA, que tem como objetivo fornecer uma tabela de dados
antropométricos de uma população, bem como diminuir o tempo de coleta de dados
antropométricos, os erros de paralaxe durante a aquisição dos dados e o tempo de
processamento de dados.
3. Metodologia
Foi utilizada uma revisão bibliográfica: manual do próprio software, estudos correlatos
e estudos-piloto já realizados pela Universidade Técnica de Lisboa – UTL e pela
Universidade Federal da Paraíba – UFPB.
4. Sistema DIGITA
O Digita possibilita o registro e localização dos pontos de referência antropométricas
no espaço, obtidos a partir de fotografias digitais. Dados de várias articulações podem ser
obtidos através da fixação de marcadores reflexivos (ou diodos emitentes de luz) no corpo
e solicitando-se ao indivíduo que realize algumas poses para a visualização de todas os
seguimentos articulares, mesmo em pontos tridimensionais. Através do posicionamento de
uma câmera digital e do sujeito, procede-se a calibração de uma superfície de detenções
conhecidas para o programa (este procedimento consome bastante tempo da análise),
obtém-se os dados fotogramétricos de todas as outras distâncias do plano.
4.1 Metodologia do Sistema DIGITA
O Sistema Digita produz bons resultados apenas com a realização de 5 etapas:
apreciação ergonômica, configuração da base de dados, realização de fotografias digitais,
digitalização de coordenadas e apresentação dos resultados.
4.1.1 Apreciação Ergonômica
Para Rebelo (2002), o analista deve ter em mente o que se pretende analisar. Esta
decisão pode ser tomada através da aplicação de entrevistas e questionários, definição
detalhada do público alvo e outras técnicas que justifiquem quais medidas antropométricas
deverão ser coletadas.
Ainda para o mesmo autor, ao fim desta etapa o analista deverá ter conhecimento
pleno sobre os seguintes itens:
• Qual a população que será analisada e quais as suas características e particularidades;
• Qual o número de medidas antropométricas que será necessário à coleta;
• Qual o maior e o menor sujeito da amostra (prioritariamente o maior);
• Quantas imagens serão necessárias para coletar todos os pontos, No mínimo 1 e no
máximo 4 imagens. Normalmente 2 imagens, uma sagital e uma frontal, são
suficientes para a maioria das análises (Figura 1);
• Determinar quais serão as medidas analisadas em cada uma das imagens;
• Confeccionar ou disponibilizar referenciais tridimensionais para identificação dos
pontos antropométricos;
• Local e data da coleta (registrar turnos, situação do trabalho, inicio ou fim da jornada,
etc...);
• Quais informações serão necessárias para identificar cada um dos sujeitos. (nome,
idade, sexo, etc...)”.
Figura 1. Tipos de posturas para a coleta de imagens (simulação utilizando o modelo WORKMAN). Fonte: Rebelo (2002).
4.1.2. Configuração da Base de Dados
Esta é a etapa onde se utiliza o software propriamente dito, onde são registrados os
dados que serão analisados na próxima etapa.
FIGURA A - Sagital -
FIGURA B - Frontal -
O primeiro passo é abrir o banco de dados do programa, onde serão inseridas
características dos indivíduos e as medidas a serem coletadas. A janela de abertura é mostrada
na Figura 2.
Figura 2. Janela da base de dados com 12 variáveis para identificação do indivíduo e 42 para as medidas antropométricas. Fonte: Rebelo (2003).
Observa-se que existem dois conjuntos de dados a serem preenchidos; o primeiro, com
12 campos deve conter informações a respeito das características do sujeito. Para o referido
projeto, serão inseridas as seguintes variáveis:
A. Nome B. Idade C. Sexo D. Curso E. Peso corporal F. Etnia G. Local de nascimento H. Indivíduo n° I. Opção 1 J. Opção 2 K. Opção 3
O segundo conjunto de dados a ser preenchido possui 42 campos, onde deverão ser
inseridas as medidas a serem recolhidas. Rebelo (2003) atenta para que nesta fase o analista
siga os requisitos indispensáveis listados a seguir:
1) Determinar qual será a primeira imagem que será coletada.
2) Determinar quais as medidas que serão vistas na primeira imagem, na segunda,
terceira ou quarta (se houverem);
3) Preencher, ordinalmente, as medidas da primeira imagem, da segunda,
sucessivamente...
Por exemplo:
1. Largura da cabeça
2. Largura do tórax
3. Largura do abdômen
4. Largura da anca
5. Largura do ombro (biacromial)
6. Comprimento do braço
7. Comprimento do antebraço
8. Comprimento da mão
9. Comprimento do membro superior
10. Estatura
4) Deixar livre os campos que sobrarem.
Ao completar esta fase, o analista deve clicar no botão “Criar base de dados”, e, em
seguida, clicar no botão “Sair”.
Concluída esta fase, o programa reconhecerá esta base de dados durante toda a análise.
4.1.3 Realização de fotografias digitais
4.1.3.1. A câmera
Segundo Rebelo (2003), “para esta etapa o analista deve ter a sua disposição uma
máquina fotográfica digital para coletar imagens digitais. O uso de câmeras fotográficas
convencionais é desaconselhado devido a interferência direta de um instrumento de captura de
imagem em papel, como um scanner, que pode alterar, significativamente, as demissões reais
das imagens, além de tornar o processo de coleta mais demorado e dispendioso, devido aos
custos com revelação do negativo”. A câmera deve ter uma resolução superior a 640X480
pixel, para facilitar a identificação dos pontos, mesmo com a ampliação da imagem.
IMAGEM B - Lateral -
Imagem B - Lateral -
Imagem A - Frontal -
4.1.3.2. Preparando o ambiente para coleta Esta etapa é de fundamental importância para a análise, visto que qualquer desvio nas
medidas pode comprometer os resultados da análise.
O analista deve ficar atento as seguintes exigências:
Marcação e posicionamento da câmera e dos sujeitos: seguir a orientação conforme mostra a
Figura 3, onde:
• Os planos Aa, Bb e Cc devem estar perpendiculares ao solo. O plano Aa deve esta
paralelo ao plano Bb distando exatos seis (6) metros um do outro. O plano Cc deve
cortar os planos Aa e Bb ao meio.
• No plano Aa deve-se posicionar a lente da câmera de forma que o plano Cc corte-a ao
meio. O plano Bb deve cortar o sujeito ao meio, que por sua vez também é cortado
pelo pano Cc, perpendicularmente.
• Estes planos devem ser representados por marcações no solo (linhas A, B e C)
conforme visto na Figura 3.
• A distância de 6 metros deve ser rigorosamente aferida, para não haver distúrbios
posteriores na leitura dos pontos.
• Paralelo ao plano Bb deva ser posicionado um fundo branco ou de uma cor neutra
qualquer, que não interferira na visualização dos pontos antropométricos. Geralmente
é indicada a cor branco gelo ou verde claro, para uso com marcadores de cor
vermelha.
Figura 3. Representação esquemática do posicionamento da câmera e do sujeito.
6m
C (Cc)
A (A
a)
B (B
b)
Fonte: Rebelo (2002).
Ambiente e iluminação: “O local escolhido para a coleta deve ser plano e possibilitar a instalação
de um ambiente controlado. Este ambiente deve conter uma boa iluminação natural (luz difusa) e
não possuir nenhum tipo de interferência externa como vibração, ventilação em abundância e luz
solar direta. A coleta em ambientes externos é contra indicada devido à impossibilidade de
controle dos agentes ambientais”. Rebelo (2003).
Calibrador de imagens: Para que o software reconheça a distância entre os pontos da imagem, no
início de cada análise, uma medida conhecida pelo sistema. A partir deste segmento conhecido o
programa pode calcular os outros pontos indicados no mesmo plano. Para confeccionar um
calibrador deve-se traçar a mediatriz de um quadrado, com 50 cm de aresta. Esta mediatriz deve
ser desenhada em uma cartolina ou outro material plano e rígido. O calibrador deve ser colocado
no plano Bb que (cortará os sujeitos ao meio). Este calibrador deve esta visível em todas as
imagens. Vide Figura 4.
Marcação e visualização dos pontos anatômicos: Para determinar os pontos anatômicos, o
analista pode fazer uso de qualquer material que indique a sua exata localização na imagem.
Deve-se dar preferência a marcadores volumétricos para que se tenha visibilidade dos pontos em
diversas posições.
A localização de cones tridimensionais na cabeça é impossibilitada devido ao volume
do cabelo. Neste caso, aconselha-se o uso de uma fita elástica que reduza o volume do cabelo
e possa ser visualizado o vértice cranial (Figura 5).
Sujeito
Apoio
Calibrador
Figura 4. Imagem de uma determinada amostra com a presença do calibrador à direita. Fonte: Rebelo (2003).
Figura 5. Fita para redução do volume do cabelo e localização dos pontos anatômicos. Fonte: Rebelo (2003).
Cumprindo-se estes requisitos, o analista estará pronto para a medição dos pontos. 4.1.4 Digitalização das coordenadas
Conforme Rebelo (2003), nesta etapa o analista passa a utilizar o segundo software, o
Digita propriamente dito.
Com o acesso ao programa de análise o usuário terá que preencher item a item todas as
informações requeridas pela base de dados. Isto se dá porque o menu está organizado por
objetos, o que faz com que o usuário tenha que fornecer o dado anterior para passar para as
informações seguintes.
As informações para a configuração da análise são as seguintes:
1. Número total de medidas que serão analisadas. (máximo de 42 medidas).
2. Número total de imagens recolhidas para cada indivíduo. (no mínimo 1 e no
máximo 4).
3. Momento de entrada de cada imagem em ralação as medidas.. Exemplo: em
uma determinada análise temos 20 medidas, os primeiros 10 segmentos estão
sendo visualizados na imagem A, os pontos restantes serão vistos na imagem
B. Neste caso o usuário deve informar o número 1 para a primeira imagem e o
número 11 para a segunda. Quando chegar na medida de número estabelecido,
o programa automaticamente requisita a segunda imagem.
FITA ELÁSTICA para evitar a influência provocada pelo volume do cabelo
PONTOS ANATÔMICOS
4.1.5 Apresentação dos resultados
Na apresentação dos resultados o programa gera uma planilha no Microsoft Access
com todas as medidas aferidas, separadas por grupos ou classes. O analista poderá livremente
calcular o percentil máximo e mínimo de cada uma dos seguimentos corpóreos analisados ou
de cada membro da população analisada, conforme mostra a Figura 6.
Figura 6: Percentis 5 e 95 sirmulados pelo WORKMAN a partir de dados antropométricos recolhidos pelo DIGITA. Fonte: Rebelo (2003).
6. Conclusão
Através de estudos realizados pela Universidade Técnica de Lisboa – UTL e a
Universidade Federal da Paraíba – UFPB, concluiu-se que a utilização do DIGITA é um meio
eficaz para a caracterização antropométrica do indivíduo devido aos seguintes fatos:
• Avaliação num curto espaço de tempo: com a utilização deste software, o tempo de
coleta de dados diminuiu significantemente, comparado com os métodos tradicionais;
• Grau de erro aceitável: a partir dos estudos feitos na UTL, verificou-se que os erros
com a utilização deste programa é de até 1 mm para pontos bem definidos e de até 5
mm para pontos de difícil identificação.
Também pode-se observar a utilização de outros modelos em paralelo com este
programa, como por exemplo, a utilização do WORKMAN para a simulação do percentil de
uma determinada amostra estatisticamente representativa.
BIBLIOGRAFIA
MASCULO, Francisco Soares. Ergonomia. Apostilas do Curso de Especialização em
Engenharia de Segurança. João Pessoa: DEP/CT/UFPB, 2003.
McCONVILLE, J. T.; LAUBACH, L. L. An anthropometric data bank: its hidden dimensions. NATO Symposium, Anthropometry and Biomechanics: Theory and Application. Cambridge, England: Queens College, 1980. REBELO, Francisco dos Santos. Sistema Digita: aquisição de dados antropométricos
baseada em técnicas fotogramétricas para aplicações em ergonomia. Manual técnico. Lisboa,
Portugal: Universidade Técnica de Lisboa - UTL, 2003.
SALVENDY, Graviel (Ed.). Handbook of human factors and ergonomics. 2nd. New York:
John Wiley & Sons Inc., 1997.
SANDERS, Mark; McCORMICK, Ernest J. Human Factors in Engineering and Design.
6th. New York: McGraw-Hill, 1987.
SOUDT, H. W.; DAMON, Albert; McFARLAND, Ross. Anthropometry. In: MORGAN, C.
T.; COOK, J. S.; CHAPANIS, A et al.. Capítulo 11. Human Engineering Guide to
Equipment Design. New York: McGrall-Hill, 1963.
SISTEMA DIGITA – AQUISIÇÃO DE DADOS ANTROPOMÉTRICOS BASEADA EM TÉCNICAS FOTOGRAMÉTRICAS PARA APLICAÇÕES EM ERGONOMIA
Isabel Christina Corrêa Dias Universidade Federal da Paraíba – Bolsista PIBIC/CNPq/UFPB
