ISO 20685-2:2023
(Main)Ergonomics — 3-D scanning methodologies for internationally compatible anthropometric databases — Part 2: Evaluation protocol of surface shape and repeatability of relative landmark positions
Ergonomics — 3-D scanning methodologies for internationally compatible anthropometric databases — Part 2: Evaluation protocol of surface shape and repeatability of relative landmark positions
This document establishes protocols for testing of 3-D surface-scanning systems in the acquisition of human body shape data and measurements. It does not apply to instruments that measure the motion of individual landmarks. While mainly concerned with whole-body scanners, this document is also applicable to body-segment scanners (head scanners, hand scanners, foot scanners). It applies to body scanners that measure the human body in a single view. When a hand-held scanner is evaluated, the human operator can contribute to the overall error. When systems are evaluated in which the participant is rotated, movement artefacts can be introduced; these can also contribute to the overall error. This document applies to the landmark positions determined by an anthropometrist. It does not apply to landmark positions automatically calculated by software from the point cloud. The quality of surface shape of the human body and landmark positions is influenced by the performance of scanner systems and humans, including measurers and participants. This document addresses the performance of scanner systems by using artefacts rather than human participants as test objects. Traditional instruments are required to be accurate to the millimetre. Their accuracy can be verified by comparing the instrument with a scale calibrated according to an international standard of length. To verify or specify the accuracy of body scanners, a calibrated test object with known form and size is used. The intended audience is those who use 3-D body scanners to create 3-D anthropometric databases, the users of these data, and body scanner designers and manufacturers. This document intends to provide the basis for agreement on the performance of body scanners between scanner users and scanner providers as well as between 3-D anthropometric database providers and data users.
Ergonomie — Méthodologies d'exploration tridimensionnelles pour les bases de données anthropométriques compatibles au plan international — Partie 2: Protocole d'évaluation de la forme extérieure et de la répétabilité des positions relatives de repères
Le présent document établit les protocoles d’essai des systèmes d’exploration à l’aide de scanners 3D de surface permettant de collecter des données sur la forme du corps humain et les mesurages. Il ne s’applique pas aux instruments qui mesurent le déplacement de repères individuels. La majeure partie du présent document concerne les scanners pour le corps entier, mais il s’applique également aux scanners limités à une partie du corps (scanners pour la tête, scanners pour la main, scanners pour le pied). Il s’applique aux scanners corporels qui mesurent le corps humain dans une seule vue. En cas d’évaluation d’un scanner portatif, l’opérateur humain peut contribuer à l’erreur globale. En cas d’évaluation de systèmes dans lesquels le participant subit une rotation, des artéfacts liés au mouvement peuvent être introduits et contribuer aussi à l’erreur globale. Le présent document s’applique aux positions de repères déterminées par un expert en anthropométrie. Il ne s’applique pas aux positions de repères calculées automatiquement par le logiciel à partir du nuage de points. La qualité de la forme extérieure du corps humain et des positions des repères est influencée par les performances des systèmes d’exploration et des humains, y compris les opérateurs réalisant les mesurages et les participants. Le présent document évalue les performances des systèmes d’exploration en utilisant des objets façonnés plutôt que des participants humains comme objets d’essai. Les instruments traditionnels doivent être précis au millimètre près. Leur exactitude peut être vérifiée en comparant l’instrument à une échelle étalonnée par rapport à un étalon international de longueur. Pour vérifier ou spécifier l’exactitude des scanners corporels, un objet d’essai étalonné de forme et de dimensions connues est utilisé. Le présent document s’adresse aux utilisateurs des scanners corporels 3D pour créer des bases de données anthropométriques 3D, aux utilisateurs de ces données ainsi qu’aux concepteurs et fabricants de scanners corporels. Le présent document est destiné à servir de base d’accord sur les performances des scanners corporels entre les utilisateurs des scanners et les fournisseurs de scanners ainsi qu’entre les fournisseurs de bases de données anthropométriques 3D et les utilisateurs de ces données.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20685-2
Second edition
2023-09
Ergonomics — 3-D scanning
methodologies for internationally
compatible anthropometric
databases —
Part 2:
Evaluation protocol of surface shape
and repeatability of relative landmark
positions
Ergonomie — Méthodologies d'exploration tridimensionnelles
pour les bases de données anthropométriques compatibles au plan
international —
Partie 2: Protocole d'évaluation de la forme extérieure et de la
répétabilité des positions relatives de repères
Reference number
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Test protocol for evaluating surface shape measurement . 3
4.1 General aspects . 3
4.2 Test sphere . 3
4.3 Procedure . 3
4.3.1 Measurement of test sphere . 3
4.3.2 Calculation of quality parameters . 4
4.3.3 Report. 5
5 Test protocol for evaluating repeatability of landmark positions .5
5.1 General aspects . 5
5.2 Test object . 5
5.3 Landmarks . 5
5.4 Procedure . 7
5.4.1 Measurement . 7
5.4.2 Calculation of quality parameter . 7
5.4.3 Report. 7
6 E valuation of hidden area .7
6.1 General aspect . 7
6.2 Recruitment of participants . 8
6.3 Posture control and measurement . 8
6.4 Procedure to evaluate the hidden area. 8
6.5 Report . 8
Annex A (informative) Sample of test object . 9
Annex B (informative) Example of test and report .11
Annex C (informative) Example of report of evaluation of hidden area .17
Annex D (informative) Superimposition of landmark coordinate data from 10 scans and
calculation of quality parameters .19
Bibliography .20
iii
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ISO 20685-2:2023(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use
of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed
patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received
notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are
cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent
database available at www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all
such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 159, Ergonomics, Subcommittee SC 3,
Anthropometry and biomechanics, in collaboration with the European Committee for Standardization
(CEN) Technical Committee CEN/TC 122, Ergonomics, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 20685-2:2015), which has been
technically revised.
The main changes are as follows:
— landmark names in Table 1 and Table B.2 and subclause numbers in Table 1 harmonized with those
in ISO 7250-1:2017;
— standard deviation of radial distances deleted from Clause 3;
— calculation of quality parameter for the repeatability of landmark positions, Annex B and Annex D
revised.
A list of all parts in the ISO 20685 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
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ISO 20685-2:2023(E)
Introduction
Anthropometric measures are key to many International Standards. These measures can be gathered
using a variety of instruments. An instrument with relatively new application to anthropometry is a
three-dimensional (3-D) scanner. 3-D scanners generate a 3-D point cloud of the outside of the human
body that can be used in a number of situations, including clothing and automotive design, engineering
and medical applications. Recently, digital human models have been created from a 3-D point cloud and
used for various applications related to technological design process. Quality control of scan-extracted
anthropometric data is important since required quality can differ according to applications.
There are a number of different fundamental technologies that underlie commercially available
systems. These include stereophotogrammetry, ultrasound and light (laser light, white light and
infrared). Furthermore, the software that is available to process data from the scan varies in its
methods. Additionally, methods to extract landmark positions differ between commercially available
systems. In some systems, anthropometrists decide landmark locations and paste marker stickers,
and scanner systems calculate locations of marker stickers and identify their names. In other systems,
landmark positions are automatically calculated from the surface shape data. The quality of landmark
locations has a significant effect on the quality of scan-extracted 1-D measurements, as well as digital
human models created based on these landmarks.
As a result of differences in fundamental technology, hardware and software, the quality of body surface
shape and landmark locations from several different systems can be different for the same individual.
Since 3-D scanning can be used to gather these data, it was important to develop an International
Standard that allows users of such systems, as well as users of scan-extracted measurements, to judge
whether the 3-D system is adequate for these needs.
The intent of this document is to ensure the quality control process of body scanners, especially that of
surface shape and locations of landmarks as specified by ISO 7250-1.
This document is not intended to be used for an acceptance test.
v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 20685-2:2023(E)
Ergonomics — 3-D scanning methodologies for
internationally compatible anthropometric databases —
Part 2:
Evaluation protocol of surface shape and repeatability of
relative landmark positions
1 Scope
This document establishes protocols for testing of 3-D surface-scanning systems in the acquisition of
human body shape data and measurements. It does not apply to instruments that measure the motion
of individual landmarks.
While mainly concerned with whole-body scanners, this document is also applicable to body-segment
scanners (head scanners, hand scanners, foot scanners). It applies to body scanners that measure
the human body in a single view. When a hand-held scanner is evaluated, the human operator can
contribute to the overall error. When systems are evaluated in which the participant is rotated,
movement artefacts can be introduced; these can also contribute to the overall error. This document
applies to the landmark positions determined by an anthropometrist. It does not apply to landmark
positions automatically calculated by software from the point cloud.
The quality of surface shape of the human body and landmark positions is influenced by the performance
of scanner systems and humans, including measurers and participants. This document addresses the
performance of scanner systems by using artefacts rather than human participants as test objects.
Traditional instruments are required to be accurate to the millimetre. Their accuracy can be verified
by comparing the instrument with a scale calibrated according to an international standard of length.
To verify or specify the accuracy of body scanners, a calibrated test object with known form and size is
used.
The intended audience is those who use 3-D body scanners to create 3-D anthropometric databases, the
users of these data, and body scanner designers and manufacturers. This document intends to provide
the basis for agreement on the performance of body scanners between scanner users and scanner
providers as well as between 3-D anthropometric database providers and data users.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 7250-1:2017, Basic human body measurements for technological design — Part 1: Body measurement
definitions and landmarks
ISO 20685-1:2018, 3-D scanning methodologies for internationally compatible anthropometric databases
— Part 1: Evaluation protocol for body dimensions extracted from 3-D body scans
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
1
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ISO 20685-2:2023(E)
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
error of spherical form measurement
error within the range of the Gaussian radial distance, determined by a least-squares fit of measured
data points on a test sphere
Note 1 to entry: Error of spherical form measurement is associated with the performance of the body scanner
and the sphericity of the test sphere.
3.2
spherical form dispersion value (n)
smallest width of a spherical shell that includes n % of all the measured data points
Note 1 to entry: See Figure 1.
Key
1 best-fit sphere
2 spherical form dispersion value (n)
3 centre of the best-fit sphere
d diameter of the best-fit sphere
r radial distance of a measured data point from the centre of the best-fit sphere
NOTE 1 Best fit sphere is a sphere determined by a least-squares approximation of the measured points of the
test sphere.
NOTE 2 Spherical form dispersion value (n), in which n % of the measured data points are located, is shown as
the radial thickness of the shaded area of the right-hand image. Spherical form dispersion value (n) is calculated
as the 100 – n/2 percentile value minus n/2 percentile value of the radial distances of the measured data points
from the centre of the best-fit sphere.
Figure 1 — Error of diameter measurement and spherical form dispersion value
3.3
error of diameter measurement
error of the diameter of a least-squares fit of measured data points on a test sphere
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: See 4.3.2.
2
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4 Test protocol for evaluating surface shape measurement
4.1 General aspects
The environmental conditions shall correspond to the operating conditions of the 3-D body scanner.
When operation mode needs to be modified to measure the test object, it shall be specified in the report.
4.2 Test sphere
Spheres made of steel, ceramic or other suitable materials with a diffusely reflecting surface are used to
determine the quality parameter spherical form dispersion value and error of diameter measurement.
The diameter of the sphere should be close to the size of a part of the human body, such as the head.
The diameter and form of the test sphere shall be calibrated using precision measuring equipment such
as a coordinate-measuring machine that has traceability to the international standard of the length; a
calibration certificate shall be available.
The spherical form dispersion value (100) of the test sphere shall be smaller than 0,1 mm.
The surface properties of the test sphere can significantly affect the test results. The material of the
test sphere shall be reported.
The reference sphere supplied with the body scanner for calibration purposes shall not be used for this
test.
An example of a sphere is shown in Annex A.
4.3 Procedure
4.3.1 Measurement of test sphere
The sphere shall be measured in at least nine different positions within the scanning volume.
Measurement positions shall include the following nine positions (Figure 2): position 1 is the centre
of the scanning volume on the floor; position 2 to position 5 are 500 mm, 1 000 mm, 1 500 mm and
2 000 mm off the floor, above position 1; position 6 and position 7 are 250 mm in front of or behind the
centre position and 1 000 mm off the floor; position 8 and position 9 are 400 mm to the right or left of
the centre position and 1 000 mm off the floor.
When the sphere cannot be measured in these positions due to a smaller scanning volume, measure the
sphere at a position close to the intended position and record the exact position.
3
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ISO 20685-2:2023(E)
Dimensions in mm
Key
A top view
B front view
C right-side view
L left
R right
a
Anterior.
Figure 2 — Measurement positions of the sphere
4.3.2 Calculation of quality parameters
Data points from objects other than the test sphere, such as a tripod, shall be deleted manually. Outlying
data points due to reflection can also be removed.
The best-fit sphere shall be calculated from the measured data points. Calculate radial distances from
the centre of the best-fit sphere to all data points.
Error of diameter measurement shall be calculated as the diameter of the best-fit sphere minus the
calibrated diameter.
Spherical form dispersion value (90) shall be calculated as 95 percentile value minus 5 percentile value
of the radial distances.
4
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The standard deviation of radial distances from all the measured data points to the centre of the best
fit sphere shall be calculated. This is an indicator of error of spherical form measurement and highly
correlated with error of spherical form dispersion value (90)
4.3.3 Report
Material and calibration results of the test sphere [diameter and spherical from dispersion value (100)]
shall be reported.
For each position, actual measurement position, error of diameter measurement, spherical form
dispersion value (90) and standard deviation of radial distances from measured data points and the
best-fit sphere shall be reported at least to the nearest 0,1 mm. Figures for measured data points of the
test sphere can help with interpreting results.
Examples of the test procedure and report are shown in Annex B, Clause B.1.
5 Test protocol for evaluating repeatability of landmark positions
5.1 General aspects
The environmental conditions shall correspond to the operating conditions of the 3-D body scanner.
When operation mode needs to be modified to measure the test object, it shall be specified in the report.
5.2 Test object
An anthropomorphic dummy representing the size and shape of a natural human, rather than an
idealized human, shall be used. The dummy should have no movable parts and the posture should be
that recommended in ISO 20685-1 for circumferences. It should be made of fibre-reinforced plastics
(FRP), metal or other suitable materials with a diffuse reflecting surface. The landmarks to be evaluated
shall be premarked on the dummy.
Landmark positions on the dummy should be determined by an experienced anthropometrist as
1)
described in ISO/TR 7250-4 when the dummy is not premarked. If the physical representation of the
3D scan of an actual human is used, actual landmark positions shall be used.
An example of a dummy is shown in Annex A.
5.3 Landmarks
Landmarks to be evaluated are listed in Table 1. Among the 47 landmarks, No 1 to No 15 and No 18
to No 25, as defined in ISO 7250-1, and No 26 and No 27, as defined in ISO 20685-1, shall be evaluated.
Landmarks No 16, No 17 and No 28 to No 47 are optional. When landmarks other than those listed in
Table 1 need to be evaluated, these landmarks are numbered from No 48.
Before measurement, marker stickers are pasted on landmark positions to be evaluated. Marker
stickers should be chosen to be appropriate for the scanner being tested.
Table 1 — Landmarks to be evaluated
No Landmark Source
1 Vertex (top of head) ISO 7250-1:2017, 5.22
2 Tragion, right ISO 7250-1:2017, 5.20
3 Tragion, left ISO 7250-1:2017, 5.20
4 Orbitale – Infraorbitale, right ISO 7250-1:2017, 5.13
5 Orbitale – Infraorbitale, left ISO 7250-1:2017, 5.13
1) Under preparation. Stage at the time of publication: ISO/DTR 7250-4:2023.
5
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TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
No Landmark Source
6 Glabella ISO 7250-1:2017, 5.6
7 Sellion ISO 7250-1:2017, 5.15
8 Menton ISO 7250-1:2017, 5.9
9 Opisthocranion ISO 7250-1:2017, 5.14
10 Cervicale ISO 7250-1:2017, 5.3
11 Acromion, right ISO 7250-1:2017, 5.2
12 Acromion, left ISO 7250-1:2017, 5.2
13 Mesosternale ISO 7250-1:2017, 5.10
14 Thelion, right ISO 7250-1:2017, 5.18
15 Thelion, left ISO 7250-1:2017, 5.18
16 Iliocristale, right Optional
17 Iliocristale, left Optional
18 Iliospinale anterius – Anterior superior iliac spine, right ISO 7250-1:2017, 5.7
19 Iliospinale anterius – Anterior superior iliac spine, left ISO 7250-1:2017, 5.7
20 Stylion (radial stuylion), right ISO 7250-1:2017, 5.16
21 Stylion (radial stuylion), left ISO 7250-1:2017, 5.16
22 Ulnar stylion, right ISO 7250-1:2017, 5.21
23 Ulnar stylion, left ISO 7250-1:2017, 5.21
24 Tibiale, right ISO 7250-1:2017, 5.19
25 Tibiale, left ISO 7250-1:2017, 5.19
26 Lateral malleolus, right ISO 20685-1:2018, 3.8
27 Lateral malleolus, left ISO 20685-1:2018, 3.8
28 Suprapatella, standing, right Optional
29 Suprapatella, standing, left Optional
30 Neck shoulder point, right Optional
31 Neck shoulder point, left Optional
32 Front neck point Optional
33 Anterior axilla point, right Optional
34 Anterior axilla point, left Optional
35 Posterior axilla point, right Optional
36 Posterior axilla point, left Optional
37 Omphalion Optional
38 Trochanterion, right Optional
39 Trochanterion, left Optional
40 Buttock point, right Optional
41 Buttock point, left Optional
42 Radiale, right Optional
43 Radiale, left Optional
44 Mid patella, right Optional
45 Mid patella, left Optional
46 Sphyrion, right Optional
47 Sphyrion, left Optional
6
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ISO 20685-2:2023(E)
5.4 Procedure
5.4.1 Measurement
The dummy shall be scanned 10 times. After each scan, the dummy shall be moved slightly to simulate
the variation in the standing position of human participants. Variation in position shall include antero-
posterior and lateral translations and rotational differences. The 10 positions shown in Table 2 are
recommended.
Table 2 — Recommended positions in which to scan the dummy
No Position
1 The base position, the position where human participants stand
2 10 mm anterior to the base position
3 10 mm posterior to the base position
4 10 mm right of the base position
5 10 mm left of the base position
6 Rotate counter-clockwise: place only the right heel anterior to the base position by 10 mm
7 Rotate clockwise: place only the left heel anterior to the base position by 10 mm
8 10 mm anterior to the base position and rotate counter-clockwise as position 6
9 10 mm posterior to the base position and rotate clockwise as position 7
10 The base position
5.4.2 Calculation of quality parameter
Landmark coordinates are obtained for each scan using the available method.
Only those landmarks that can be obtained from all 10 scans shall be used to calculate quality
parameters. The 10 sets of landmark position data are superimposed. After the superimposition, the
error is calculated as the distance between corresponding landmark coordinates of two superimposed
scans. For each landmark, the error is calculated for all pairs of superimposed scans, and mean error
and standard deviation of errors shall be calculated as the quality parameters.
Annex D explains methods of superimposition of landmark data obtained from 10 scans and calculation
of quality parameters.
5.4.3 Report
Material, size, posture, colour and other relevant information relating to the anthropomorphic dummy
used shall be described.
For each landmark, the number of scans for which the landmark position can be calculated shall be
reported. For the landmarks with 10 scans, mean error and standard deviation of errors shall be
reported to the nearest 0,1 mm.
Examples of the test procedure and report are shown in Annex B, Clause B.2.
6 E valuation of hidden area
6.1 General aspect
There are several aspects of quality of human body shape data that cannot be evaluated using a dummy,
because dummies possibly do not represent the population of interest and the available body shapes
are limited. One of the most important aspects that affects the quality of surface shape and landmark
positions is the hidden area, a part of the body that cannot be measured because of the occlusion by
7
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ISO 20685-2:2023(E)
other part(s) of the body. Hidden area depends on the body shape. Therefore, actual humans should be
used to evaluate the hidden area as well as to verify that the scanner can accommodate the population
of interest.
6.2 Recruitment of participants
Scans from more than one participant shall be used. Participants should represent the shape variability
of the population of interest. This could include a combination of male and female participants who are
small (e.g. 5th percentile) and large (e.g. 95th percentile) in stature and body mass index (BMI) or it
could include people with various disabilities.
6.3 Posture control and measurement
The participant shall take the posture for circumference measurement recommended in ISO 20685-1.
The participant is scanned once according to the usual scanning procedure.
6.4 Procedure to evaluate the hidden area
Measured data after ordinal data processing of the body scanner system should be displayed as the
surface polygon without smooth shading. Some body scanners automatically fill gaps or holes before
visualization. If possible, do not use such functions. If this is impossible, report it.
The operator checks the lack of surface data as the hidden area by eye inspection. The standard area
code of the hidden area should be recorded. Table 3 shows the area codes. Other areas can be added
when necessary.
Table 3 — Recommended positions in which to scan the dummy
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20685-2
Deuxième édition
2023-09
Ergonomie — Méthodologies
d'exploration tridimensionnelles
pour les bases de données
anthropométriques compatibles au
plan international —
Partie 2:
Protocole d'évaluation de la forme
extérieure et de la répétabilité des
positions relatives de repères
Ergonomics — 3-D scanning methodologies for internationally
compatible anthropometric databases —
Part 2: Evaluation protocol of surface shape and repeatability of
relative landmark positions
Numéro de référence
ISO 20685-2:2023(F)
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ISO 20685-2:2023(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 2
4 Protocole d’essai pour l’évaluation du mesurage de la forme extérieure .3
4.1 Aspects généraux . 3
4.2 Sphère d’essai. 3
4.3 Mode opératoire . 3
4.3.1 Mesurage de la sphère d’essai . 3
4.3.2 Calcul des paramètres de qualité . 4
4.3.3 Rapport . 5
5 Protocole d’essai pour évaluer la répétabilité des positions de repères .5
5.1 Aspects généraux . 5
5.2 Objet d’essai . 5
5.3 Repères . 5
5.4 Mode opératoire . 7
5.4.1 Mesurage . 7
5.4.2 Calcul des paramètres de qualité . 7
5.4.3 Rapport . 7
6 Évaluation de la zone cachée. 8
6.1 Aspects généraux . 8
6.2 Recrutement des participants . 8
6.3 Contrôle de la posture et mesurage . 8
6.4 Procédure d’évaluation de la zone cachée . 8
6.5 Rapport. 9
Annexe A (informative) Échantillon d’objet d’essai .10
Annexe B (informative) Exemple d’essai et de rapport .12
Annexe C (informative) Exemple de rapport d’évaluation de la zone cachée .18
Annexe D (informative) Superposition des coordonnées des repères issues de
10 numérisations et calcul des paramètres de qualité .20
Bibliographie .21
iii
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ISO 20685-2:2023(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner
l’utilisation d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité
et à l’applicabilité de tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent
document, l’ISO n'avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa
mise en application. Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent
document que des informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de
brevets, disponible à l'adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié tout ou partie de tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 159, Ergonomie, sous-comité SC 3,
Anthropométrie et biomécanique, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 122, Ergonomie,
du Comité européen de normalisation (CEN), conformément à l’Accord de coopération technique entre
l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 20685-2:2015), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— harmonisation des noms des repères dans le Tableau 1 et le Tableau B.2 et des numéros de
paragraphes dans le Tableau 1 avec ceux de l’ISO 7250-1:2017;
— suppression de l’écart-type des distances radiales de l’Article 3;
— révision du calcul des paramètres de qualité pour la répétabilité des positions de repères dans
l’Annexe B et l’Annexe D.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 20685 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
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ISO 20685-2:2023(F)
Introduction
Les mesures anthropométriques sont la clef de nombreuses Normes internationales. Ces mesures
peuvent être recueillies à l’aide d’un certain nombre d’instruments. L’application du scanner
tridimensionnel (3D) à l’anthropométrie est relativement récente. Les scanners 3D génèrent un nuage
de points en 3D représentant la forme extérieure du corps humain, qui peut être utilisé dans de
nombreuses situations, notamment pour la conception des vêtements et des voitures, les applications
en ingénierie et les applications médicales. Depuis peu, des modèles humains numériques ont été créés
à partir d’un nuage de points en 3D et utilisés pour diverses applications en rapport avec le processus
de conception technologique. Le contrôle de la qualité des données anthropométriques obtenues par
scanner est important, car la qualité requise peut varier selon les applications.
Il existe un certain nombre de technologies fondamentales différentes qui sous-tendent des systèmes
disponibles dans le commerce. Ils comprennent la stéréophotogrammétrie, les ultrasons et la lumière
(lumière laser, lumière blanche et lumière infrarouge). De plus, les logiciels utilisés pour traiter
les données obtenues par scanner fonctionnent selon des méthodologies différentes. En outre, les
méthodes d’acquisition des positions de repères diffèrent selon les systèmes disponibles sur le
marché. Dans certains systèmes, les experts en anthropométrie déterminent les positions des repères
et appliquent des autocollants de repérage, et des systèmes d’exploration calculent les positions des
autocollants de repérage et identifient leurs noms. Dans d’autres systèmes, les positions des repères
sont automatiquement calculées à partir des données relatives à la forme extérieure. La qualité des
positions de repères a un impact significatif sur la qualité des mesures unidimensionnelles obtenues
par scanner ainsi que sur la qualité des modèles humains numériques créés sur la base de ces repères.
Compte tenu de ces différences de technologie fondamentale, tant au niveau matériel qu’au niveau
logiciel, la qualité de la forme extérieure du corps et des positions des repères obtenues avec des
systèmes différents peut être différente pour le même individu. L’exploration 3D pouvant servir à
recueillir ces données, il était important d’élaborer une Norme internationale afin de permettre aux
utilisateurs de ces systèmes ainsi qu’aux utilisateurs des mesurages obtenus par scanner de juger si le
système 3D répond à ces besoins.
L’objectif du présent document est d’assurer le processus de contrôle de la qualité des scanners
corporels, notamment en ce qui concerne la forme extérieure et les positions des repères, tels que
spécifiés dans l’ISO 7250-1.
Le présent document n’est pas destiné à être utilisé pour un essai de réception.
v
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NORME INTERNATIONALE ISO 20685-2:2023(F)
Ergonomie — Méthodologies d'exploration
tridimensionnelles pour les bases de données
anthropométriques compatibles au plan international —
Partie 2:
Protocole d'évaluation de la forme extérieure et de la
répétabilité des positions relatives de repères
1 Domaine d’application
Le présent document établit les protocoles d’essai des systèmes d’exploration à l’aide de scanners 3D
de surface permettant de collecter des données sur la forme du corps humain et les mesurages. Il ne
s’applique pas aux instruments qui mesurent le déplacement de repères individuels.
La majeure partie du présent document concerne les scanners pour le corps entier, mais il s’applique
également aux scanners limités à une partie du corps (scanners pour la tête, scanners pour la main,
scanners pour le pied). Il s’applique aux scanners corporels qui mesurent le corps humain dans une
seule vue. En cas d’évaluation d’un scanner portatif, l’opérateur humain peut contribuer à l’erreur
globale. En cas d’évaluation de systèmes dans lesquels le participant subit une rotation, des artéfacts
liés au mouvement peuvent être introduits et contribuer aussi à l’erreur globale. Le présent document
s’applique aux positions de repères déterminées par un expert en anthropométrie. Il ne s’applique pas
aux positions de repères calculées automatiquement par le logiciel à partir du nuage de points.
La qualité de la forme extérieure du corps humain et des positions des repères est influencée par
les performances des systèmes d’exploration et des humains, y compris les opérateurs réalisant les
mesurages et les participants. Le présent document évalue les performances des systèmes d’exploration
en utilisant des objets façonnés plutôt que des participants humains comme objets d’essai.
Les instruments traditionnels doivent être précis au millimètre près. Leur exactitude peut être vérifiée
en comparant l’instrument à une échelle étalonnée par rapport à un étalon international de longueur.
Pour vérifier ou spécifier l’exactitude des scanners corporels, un objet d’essai étalonné de forme et de
dimensions connues est utilisé.
Le présent document s’adresse aux utilisateurs des scanners corporels 3D pour créer des bases de
données anthropométriques 3D, aux utilisateurs de ces données ainsi qu’aux concepteurs et fabricants
de scanners corporels. Le présent document est destiné à servir de base d’accord sur les performances
des scanners corporels entre les utilisateurs des scanners et les fournisseurs de scanners ainsi qu’entre
les fournisseurs de bases de données anthropométriques 3D et les utilisateurs de ces données.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 7250-1:2017, Définitions des mesures de base du corps humain pour la conception technologique —
Partie 1: Définitions des mesures du corps et repères
ISO 20685-1:2018, Méthodologies d'exploration tridimensionnelles pour les bases de données
anthropométriques compatibles au plan international — Partie 1: Protocole d'évaluation des dimensions
corporelles obtenues à l'aide de scanners 3D
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ISO 20685-2:2023(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
erreur de mesure d’une forme sphérique
erreur dans la plage de distance radiale gaussienne, déterminée par un ajustement par les moindres
carrés des points de données mesurés sur une sphère d’essai
Note 1 à l'article: L’erreur de mesure d’une forme sphérique est associée aux performances du scanner corporel et
à la sphéricité de la sphère d’essai.
3.2
valeur de dispersion d’une forme sphérique (n)
la plus petite largeur d’une enveloppe sphérique englobant n % de tous les points de données mesurés
Note 1 à l'article: Voir la Figure 1.
Légende
1 sphère de meilleur ajustement
2 valeur de dispersion d’une forme sphérique (n)
3 centre de la sphère de meilleur ajustement
d diamètre de la sphère de meilleur ajustement
r distance radiale d’un point de données mesuré par rapport au centre de la sphère de meilleur ajustement
NOTE 1 La sphère de meilleur ajustement est une sphère déterminée par une approximation des moindres
carrés des points mesurés de la sphère d’essai.
NOTE 2 La valeur de dispersion de la forme sphérique (n), dans laquelle sont situés n % des points de données
mesurés, est représentée par l’épaisseur radiale de la zone ombrée dans l’image de droite. La valeur de dispersion
de la forme sphérique (n) est calculée en tant que valeur du percentile 100 – n/2 moins la valeur du percentile n/2
des distances radiales des points de données mesurés par rapport au centre de la sphère de meilleur ajustement.
Figure 1 — Erreur de mesure du diamètre et valeur de dispersion d’une forme sphérique
2
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3.3
erreur de mesure du diamètre
erreur du diamètre d’un ajustement par les moindres carrés des points de données mesurés sur une
sphère d’essai
Note 1 à l'article: Voir la Figure 1.
Note 2 à l'article: Voir 4.3.2.
4 Protocole d’essai pour l’évaluation du mesurage de la forme extérieure
4.1 Aspects généraux
Les conditions ambiantes doivent correspondre aux conditions de fonctionnement du scanner
corporel 3D. Lorsqu’un mode de fonctionnement doit être modifié pour mesurer l’objet d’essai, cela doit
être spécifié dans le rapport.
4.2 Sphère d’essai
Des sphères en acier, céramique ou autres matériaux appropriés ayant une surface à réflexion diffuse
sont utilisées pour déterminer les paramètres de qualité: valeur de dispersion d’une forme sphérique
et erreur de mesure du diamètre. Il convient que le diamètre de la sphère soit proche de la taille d’une
partie du corps humain comme la tête.
Le diamètre et la forme de la sphère d’essai doivent être étalonnés au moyen d’un équipement de mesure
de précision, tel qu’une machine de mesure des coordonnées ayant une traçabilité par rapport à l’étalon
international de longueur; un certificat d’étalonnage doit être disponible.
La valeur de dispersion de la forme sphérique (100) de la sphère d’essai doit être inférieure à 0,1 mm.
Les caractéristiques de surface de la sphère d’essai peuvent avoir une incidence significative sur les
résultats d’essai. Le matériau de la sphère d’essai doit être indiqué dans le rapport.
La sphère de référence fournie avec le scanner corporel à des fins d’étalonnage ne doit pas être utilisée
pour cet essai.
Un exemple de sphère est présenté à l’Annexe A.
4.3 Mode opératoire
4.3.1 Mesurage de la sphère d’essai
La sphère doit être mesurée en au moins neuf positions différentes comprises dans le volume de
numérisation. Les positions de mesurage doivent inclure les neuf positions suivantes (Figure 2): la
position 1 est le centre du volume de numérisation au sol; les positions 2 à 5 sont situées à 500 mm,
1 000 mm, 1 500 mm et 2 000 mm du sol, au-dessus de la position 1; les positions 6 et 7 sont situées
à 250 mm devant ou derrière la position centrale et à 1 000 mm du sol; les positions 8 et 9 sont situées
à 400 mm à droite ou à gauche de la position centrale et à 1 000 mm du sol.
Lorsque la sphère ne peut pas être mesurée à ces positions en raison d’un plus petit volume de
numérisation, mesurer la sphère à une position proche de la position prévue et enregistrer sa position
exacte.
3
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ISO 20685-2:2023(F)
Dimensions en mm
Légende
A vue du dessus
B vue de face
C vue du côté droit
L gauche
R droite
a
Antérieur.
Figure 2 — Positions de mesurage de la sphère
4.3.2 Calcul des paramètres de qualité
Les points de données obtenus pour des objets autres que la sphère d’essai, par exemple un trépied,
doivent être supprimés manuellement. Les points de données aberrants dus à une réflexion peuvent
également être supprimés.
La sphère de meilleur ajustement doit être calculée à partir des points de données mesurés. Calculer
les distances radiales par rapport au centre de la sphère de meilleur ajustement de tous les points de
données.
L’erreur de mesure du diamètre doit être calculée comme le diamètre de la sphère de meilleur
ajustement moins le diamètre étalonné.
4
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ISO 20685-2:2023(F)
e
La valeur de dispersion de la forme sphérique (90) doit être calculée comme la valeur du 95 percentile
e
moins la valeur du 5 percentile des distances radiales.
L’écart-type des distances radiales déterminé à partir de tous les points de données mesurés au centre
de la sphère de meilleur ajustement doit être calculé. Il s’agit d’une indication de l’erreur de mesure
d’une forme sphérique, fortement corrélée à l’erreur de mesure de la valeur de dispersion d’une forme
sphérique (90).
4.3.3 Rapport
Le matériau et les résultats d’étalonnage de la sphère d’essai [diamètre et valeur de dispersion de la
forme sphérique (100)] doivent être consignés dans le rapport.
Pour chaque position, la position réelle de mesurage, l’erreur de mesure du diamètre, la valeur de
dispersion de la forme sphérique (90) et l’écart-type des distances radiales déterminés à partir des
points de données mesurés et de la sphère de meilleur ajustement doivent être consignés dans le rapport
à au moins 0,1 mm près. Des figures des points de données mesurés de la sphère d’essai peuvent aider à
interpréter les résultats.
Des exemples de modes opératoires d’essai et de rapports sont donnés à l’Annexe B, en B.1.
5 Protocole d’essai pour évaluer la répétabilité des positions de repères
5.1 Aspects généraux
Les conditions ambiantes doivent correspondre aux conditions de fonctionnement du scanner
corporel 3D. Lorsqu’un mode de fonctionnement doit être modifié pour mesurer l’objet d’essai, cela doit
être spécifié dans le rapport.
5.2 Objet d’essai
Un mannequin anthropométrique représentant les mensurations et la forme d’un être humain
normal, plutôt que d’un être humain idéal, doit être utilisé. Il convient que le mannequin ne comporte
pas d’éléments amovibles et qu’il ait la posture recommandée dans l’ISO 20685-1 pour le mesurage
des périmètres. Il convient qu’il soit fabriqué en plastique renforcé de fibres (FRP), en métal ou
autres matériaux appropriés avec une surface à réflexion diffuse. Les repères à évaluer doivent être
préalablement marqués sur le mannequin.
Il convient que les positions des repères sur le mannequin soient déterminées par un expert en
1)
anthropométrie expérimenté comme décrit dans l’ISO/TR 7250-4 lorsque le mannequin n’est pas
préalablement marqué. Si la représentation physique de la numérisation 3D d’un humain réel est
utilisée, des positions de repères réels doivent être utilisées.
Un exemple de mannequin est présenté à l’Annexe A.
5.3 Repères
Les repères à évaluer sont énumérés dans le Tableau 1. Parmi les 47 repères, les n° 1 à n° 15 et n° 18 à
n° 25 tels que définis dans l’ISO 7250-1 et les n° 26 et n° 27 tels que définis dans l’ISO 20685-1 doivent
être évalués. Les repères n° 16, n° 17 et n° 28 à n° 47 sont facultatifs. Lorsque des repères autres que
ceux énumérés dans le Tableau 1 doivent être évalués, ils sont numérotés à partir du n° 48.
Avant le mesurage, des autocollants de repérage sont collés au niveau des positions de repères à évaluer.
Il convient de choisir des autocollants adaptés au scanner soumis à essai.
1) En préparation. Stade au moment de la publication: ISO/DTR 7250-4:2023.
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ISO 20685-2:2023(F)
Tableau 1 — Repères à évaluer
N° Repère Source
1 Vertex (sommet de la tête) ISO 7250-1:2017, 5.22
2 Tragion, droit ISO 7250-1:2017, 5.20
3 Tragion, gauche ISO 7250-1:2017, 5.20
4 Orbitale – Infraorbitale, droite ISO 7250-1:2017, 5.13
5 Orbitale – Infraorbitale, gauche ISO 7250-1:2017, 5.13
6 Glabelle ISO 7250-1:2017, 5.6
7 Sellion ISO 7250-1:2017, 5.15
8 Menton ISO 7250-1:2017, 5.9
9 Opisthocranion ISO 7250-1:2017, 5.14
10 Point cervical ISO 7250-1:2017, 5.3
11 Point acromial, droit ISO 7250-1:2017, 5.2
12 Point acromial, gauche ISO 7250-1:2017, 5.2
13 Mesosternale ISO 7250-1:2017, 5.10
14 Thelion, droit ISO 7250-1:2017, 5.18
15 Thelion, gauche ISO 7250-1:2017, 5.18
16 Aile iliaque, droite Facultatif
17 Aile iliaque, gauche Facultatif
18 Crête iliaque – Épine iliaque antéro-supérieure, droite ISO 7250-1:2017, 5.7
19 Crête iliaque – Épine iliaque antéro-supérieure, gauche ISO 7250-1:2017, 5.7
20 Styloïde radiale, droite ISO 7250-1:2017, 5.16
21 Styloïde radiale, gauche ISO 7250-1:2017, 5.16
22 Styloïde cubitale, droite ISO 7250-1:2017, 5.21
23 Styloïde cubitale, gauche ISO 7250-1:2017, 5.21
24 Point tibial, droit ISO 7250-1:2017, 5.19
25 Point tibial, gauche ISO 7250-1:2017, 5.19
26 Malléole latérale, droite ISO 20685-1:2018, 3.8
27 Malléole latérale, gauche ISO 20685-1:2018, 3.8
28 Point supra-patellaire, sujet debout, droit Facultatif
29 Point supra-patellaire, sujet debout, gauche Facultatif
30 Jonction cou-épaule, droite Facultatif
31 Jonction cou-épaule, gauche Facultatif
32 Point antérieur du cou Facultatif
33 Point axillaire antérieur, droit Facultatif
34 Point axillaire antérieur, gauche Facultatif
35 Point axillaire postérieur, droit Facultatif
36 Point axillaire postérieur, gauche Facultatif
37 Point ombilical Facultatif
38 Trochanter, droit Facultatif
39 Trochanter, gauche Facultatif
40 Point fessier, droit Facultatif
41 Point fessier, gauche Facultatif
42 Point radial, droit Facultatif
43 Point radial, gauche Facultatif
44 Milieu de la rotule, droite Facultatif
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TTabableleaauu 1 1 ((ssuuiitte)e)
N° Repère Source
45 Milieu de la rotule, gauche Facultatif
46 Sphyrion, droit Facultatif
47 Sphyrion, gauche Facultatif
5.4 Mode opératoire
5.4.1 Mesurage
Le mannequin doit être numérisé 10 fois. Après chaque numérisation, le mannequin doit être déplacé
légèrement pour simuler la variation de la position debout des participants humains. La variation de
position doit inclure des translations antéro-postérieures et latérales et des différences de rotation.
Les 10 positions indiquées dans le Tableau 2 sont recommandées.
Tableau 2 — Positions recommandées pour numériser le mannequin
N° Position
1 Position de base, c’est-à-dire position debout des participants humains
2 10 mm vers l’avant par rapport à la position de base
3 10 mm vers l’arrière par rapport à la position de base
4 10 mm à droite de la position de base
5 10 mm à gauche de la position de base
Rotation anti-horaire: déplacer uniquement le talon droit de 10 mm vers l’avant par rapport à la position
6
de base
Rotation horaire: déplacer uniquement le talon gauche de 10 mm vers l’avant par rapport à la position
7
de base
8 10 mm vers l’avant par rapport à la position de base et rotation anti-horaire comme pour la position
...
Questions, Comments and Discussion
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