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Sean Higgins Di, Okt 6, '20 6 min read

NavVis VLX: Ein tragbarer mobiler Mapper für den Vermessungsalltag

Mitglieder des D&E Teams von NavVis erklären, worauf sie bei der Entwicklung des NavVis VLX besonders Wert gelegt haben.

Als tragbare mobile Indoor-Mappingsysteme um 2015 auf den Markt kamen, versprachen sie eine noch nie dagewesene Geschwindigkeit und Flexibilität beim Scannen.

Frühe Modelle hatten jedoch mit einer Reihe technischer Probleme zu kämpfen und auch die Datenqualität ließ teils zu wünschen übrig, weswegen sie für tägliche Vermessungsarbeiten eher ungeeignet waren. Kein Wunder also, dass das Urteil der Laserscanning-Branche eher gemischt ausfiel.

Im Jahr 2017 begann NavVis dann mit der Entwicklung eines neuen mobilen Mappers, der nicht nur einfach zu bedienen sein sollte, sondern auch Daten in höchster Qualität erzeugen sollte - und das für die unterschiedlichsten Anwendungsszenarien. Das Ergebnis: der NavVis VLX.

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Um mehr über den Entwicklungsprozess des NavVis VLX zu erfahren, haben wir mit einigen Mitgliedern des D&E Teams von NavVis gesprochen.

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Das richtige Design

Wie Sarah Godoj und Nils Christensen erklären, hat das Team sich zunächst einmal einen Überblick über die verschiedenen möglichen Designs verschafft. Mobile Mapper gab es, grob gesprochen, in zwei Varianten: Entweder als Rucksacksystem, oder als Handscanner. Und jede Option hatte ihre Vor- und Nachteile.

Ein Handscanner beispielsweise ist enorm flexibel und kompakt, hat aber auch eine kleinere Sensornutzlast, was i. d. R. mit einer geringeren Datenqualität einhergeht. Im Gegensatz dazu verfügt ein Rucksackscanner über mehr Sensoren und liefert oft Daten von höherer Qualität, ist allerdings meistens auch deutlich schwerer und sperriger, wodurch er beispielsweise nicht sonderlich geeignet ist für das Scannen in engen Fluren o. ä.

„Ich würde sagen, dieses Design ist weltweit einzigartig.“

Bei beiden Lösungen musste man also immer einen Kompromiss eingehen - einen Umstand, den das NavVis-Team nicht hinnehmen wollte. Mit ihrem Design wollten sie daher das Beste aus beiden Welten vereinen.

Der NavVis VLX ist ein kompaktes, tragbares System, das alle für eine maximale Datenqualität erforderlichen Sensoren enthält, darunter zwei Velodyne VLP-16 Lidarsensoren, vier 20-MP-RGB-Kameras und eine hochwertige IMU. Mit seinen knapp 9,3 kg ist das Gerät nicht nur leicht und bequem zu tragen, sondern auch enorm flexibel.

„Ich würde sagen, dieses Design ist weltweit einzigartig“, sagt Christensen.

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Gute Ergonomie

Relativ schnell war klar, dass eine Reihe unterschiedlichster Sensoren verbaut werden sollte. Dabei sollte die Datenqualität jedoch nicht auf Kosten der Ergonomie beim Tragen und Scannen gehen:

„Da man das Gerät trägt“, so Godoj, „sollte es natürlich so gut wie möglich am Körper anliegen. Für die Entwicklung haben wir auf 3D-Druck gesetzt und unser Design Schritt für Schritt immer weiter verbessert. Wir haben verschiedene Ideen ausprobiert, um eine gute Kombination aus Größe, Gewicht und Passform zu finden.“

Diese Sorgfalt spiegelt sich in verschiedenen Details des Designs wider, z. B. daran, dass es keine Schulterriemen gibt. Stattdessen ist der NavVis ist mit innovativen Schulterpolstern ausgestattet, die einen besseren Komfort bieten sollen:

„Theoretisch könnte man mit dem Gerät auch problemlos wandern gehen - das sollte ungefähr so bequem sein wie mit einem Rucksack.“

Der nächste Punkt, an dem dieser Fokus auf die Ergonomie zum Tragen kommt, ist der Hüftgurt, der das Gewicht gleichmäßig verteilen soll. Dieses Feature wurde nach ausgiebigen Praxistests hinzugefügt, bei denen das D&E Team eine Reihe von Gewichten - z. B. Zwei-Liter-Wasserflaschen - am Gerät befestigte, um das Gewicht einer Sensornutzlast zu simulieren.

„Einige empfanden das als sehr unangenehm“, sagt Christensen. „Uns war klar, dass wir dafür eine Lösung finden mussten, also haben wir den Hüftgurt hinzugefügt. Theoretisch könnte man mit dem Gerät auch problemlos wandern gehen - das sollte ungefähr so bequem sein wie mit einem Rucksack.“

Maximale Flexibilität

Bei der Entwicklung des NavVis VLX wurde außerdem darauf geachtet, dass man beim Scannen so viel Bewegungsfreiraum hat wie möglich.

Dafür setzte das Team auf ein cleveres Scharniersystem. Wie Godoj erklärt, kann man das Gerät vorderseitig ausschwenken, wobei das Gewicht vollständig auf dem Hüftgurt lastet. Das Gerät kann völlig frei im Raum bewegt werden, um - ähnlich wie mit einem Handscanner - auch engste Stellen erfassen zu können.

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Praktische Panoramen

Eines der wichtigsten Kriterien bei der Entwicklung des NavVis VLX war die einfache Erfassung von 360°-Panoramabildern. Da eine große (und immer größer werdende) Zahl von Laserscanning-Profis Panoramen verwendet, um immersive Begehungen bei Gebäudedokumentationsprojekten zu erstellen, wurde dieser Aspekt von Anfang an in die Entwicklung des Gerätes miteinbezogen, so Godoj.

„Wir haben uns gefragt: Welche Sensoren wollen wir verwenden und wie platzieren wir sie, um die beste Leistung zu erzielen?“

„Welche Sensoren wollen wir verwenden und wie platzieren wir sie, um die beste Leistung zu erzielen?“

Ein Problem mobiler Mapper, dessen sich auch das Team bewusst war, besteht darin, dass die RGB-Kameras oftmals so angeordnet sind, dass die Person, welche den Scanner trägt, immer auf den Aufnahmen zu sehen ist und dadurch teilweise wichtige Informationen verdeckt werden.

Beim NavVis VLX wurde dieses Problem umgangen, indem die vier 20-MP-Kameras über dem Kopf des Bedieners bzw. der Bedienerin mit Blick nach außen positioniert wurden. Dadurch wird eine vollständige 360°-Abdeckung der Panoramaaufnahmen erreicht. Wie bei einer normalen Digitalkamera müssen Sie nur auf einen Knopf drücken und Sie erhalten ein komplettes Panorama.

Vollständige Abdeckung

Die geschickte Platzierung der Sensoren des NavVis VLX sorgt außerdem dafür, dass man beim Scannen eine vollständige Punktwolkenabdeckung erreicht, ohne besonders darauf achten zu müssen, wie man das Gerät hält.

Bei einigen anderen Mappingsystemen sind die Sensoren so platziert, dass das Gerät in ungeraden Winkeln gehalten werden muss, dass Abtastvorgänge durchgeführt werden müssen oder dass sogar Merkmale während des Scanvorgangs erneut überprüft werden müssen, um eine vollständige Erfassung zu gewährleisten.

Beim NavVis VLX wurde dieses Problem gelöst, indem ein Velodyne VLP-16-Lidarsensor über dem Kopf und der andere in einer vertikalen Position vor dem Kopf platziert wurde, so Christensen. Dadurch lässt sich ohne Probleme eine nahtlose Abdeckung sowohl der Vorder- als auch der Rückseite des Geräts beim Scannen erreichen.

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Geringere Kollisionsgefahr

Die Platzierung der Sensoren auf dem NavVis VLX hat einen weiteren Vorteil: Man hat den Scanner immer im Blick.

„Wir haben uns bewusst dafür entschieden, die Sensoren nicht hinten anzubringen“, sagt Christensen, „da wir wollten, dass man alles sieht, wenn man in engen Umgebungen unterwegs ist.“

„Wir wollten, dass man alles sieht, wenn man in engen Umgebungen unterwegs ist.“

Durch die Platzierung der Sensoren über dem Kopf hat man eine klare Sicht auf den Lidar-Scanner und die Kameras, während man sich und das Gerät durch schwierige und enge Umgebungen manövriert. Wenn Sie sich zum Beispiel durch enge Räume wie z. B. einen kleinen Heizungsraum bewegen, sehen Sie immer, wie viel Platz Sie bzw. Ihr Scanner noch haben und können so Kollisionen vermeiden.

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Mehr als die Summe seiner Teile

Angesichts der Liebe zum Detail, die sich wie ein roter Faden durch den gesamten Entwicklungsprozess zieht, dass der NavVis VLX noch mit zahlreichen weiteren cleveren Designelementen ausgestattet ist; viel mehr, als wir in einem einzigen Beitrag besprechen könnten.

Deshalb hier nur ein paar weitere Beispiele: Auch bei der Platzierung der Griffe und des Displays im Hinblick auf Sicherheit, Komfort und eine einfache Bedienbarkeit des Geräts haben Godoj und Christensen immer wieder Verbesserungen vorgenommen. Um eine möglichst lange Scanzeit garantieren zu können, arbeitet der NavVis VLX mit hotswapfähigen Batterien, die im Betrieb ausgetauscht werden können. Und wenn man mit dem Scannen fertig ist, lässt sich NavVis VLX einfach zusammenfalten und in einem Gepäckkoffer verstauen.

Jeder Aspekt des Designs wurde bewusst gewählt, um das Scannen so reibungslos wie möglich zu gestalten, so dass Sie sich nicht mit technischen Mängeln oder nervigen Macken herumschlagen müssen und sich auf das konzentrieren können, was wirklich wichtig ist: genaue und zuverlässige Daten.

Sean Higgins ist ein selbstständiger Technikjournalist, ehemaliger Redakteur einer Fachzeitschrift und Naturliebhaber. Er ist der Meinung, dass 3D-Technologien klar und verständlich erklärt und besprochen werden sollten.

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Sean Higgins

Sean Higgins is an independent technology writer, former trade publication editor, and outdoors enthusiast. He believes that clear, buzzword-free writing about 3D technologies is a public service.