NavVis VLX 的设计：用于日常测绘的可穿戴移动扫描

NavVis D&E 团队成员讲述了NavVis VLX 的设计，以及如何通过精确设计使其在日常测量任务中发挥更好的性能。

2015 年左右，当便携式室内移动扫描 设备进入市场时，它们为建筑文档工作流程带来了前所未有的速度和灵活性。

但是，早期的产品面临着各种技术挑战，限制了它们在日常调查应用中的可用性，也限制了它们所能生成的数据的质量。这使得该技术在激光扫描专业人员 中毁誉参半。

从 2017 年开始，NavVis 开始设计一种新型的可穿戴式移动扫描 设备。他们从零开始，开发一种能在最广泛的应用中捕捉最高质量数据的工具，操作者只需付出最小的努力。结果是 NavVis VLX.

我们采访了NavVis 的设计和工程团队成员，进一步了解了这款工具的设计，以及它是如何更好地完成日常勘测任务的。

正确的外形因素

NavVis 工业设计师 Sarah Godoj 和 Nils Christensen 解释说，团队考虑了所有可能的外形因素。他们发现，市场上的便携式室内移动扫描 系统有两种形式：背包或手持设备。每种选择都有利有弊。

手持式扫描仪最灵活、最紧凑，但传感器有效载荷最小。这通常意味着数据质量较低。背负式扫描仪包含更多的传感器，通常能生成更高质量的数据。但这些设备往往又大又重，很难（或不可能）进入狭小区域。

“这应该是世界上第一个这样形状的扫描仪。”

由于这两种方案都无法满足日常扫描任务的需要，因此该团队开发了一种新颖的设计，可同时满足这两种需求。

NavVis VLX 是一款小巧的可穿戴系统，包含了最大限度提高数据质量所需的所有传感器，包括两个 Velodyne VLP-16 激光雷达传感器、四个 20 MP RGB 相机和专业级IMU 。该设备重量轻（仅 9.3 千克）、舒适、灵活，足以满足实际野外工作的需要。

"克里斯滕森说："我想说，这是世界上第一个这样的形状。

良好的人机工程学

D&E 团队知道NavVis VLX 需要包含一定数量的传感器。但他们不希望数据质量影响到野外工作时的人体工学舒适度。

"戈多杰说："由于设备是佩戴式的，我们必须确保它适合人体。因此，我们使用了 3D 打印技术，并进行了大量的迭代。我们尝试了不同的想法，以获得尺寸、重量和合身性的良好结合。

NavVis VLX 包括创新的软垫挂钩，为更多人提供卓越的舒适度。

“如果你愿意，你甚至可以带着这个设备去徒步旅行——它就像你的背包一样舒适。”

人体工学设计的下一个亮点是胯带，它比单独的肩部支撑能更均匀地分配重量。设计和工程团队经过大量用户测试，在设备上安装了各种重量的物品，例如两升的水瓶，以模拟传感器有效载荷的重量。

"克里斯滕森说："有些人觉得这样很不舒服。"因此，我们决定要做点什么，于是增加了腰带。现在，只要你愿意，就可以带着设备去远足--它应该和你的背包一样舒适。

易操作性

两位设计师说，他们设计 NavVis VLX 的目的是为现场扫描提供灵活性。

为此，他们开发了一种巧妙的铰链系统。正如戈多杰所解释的那样，你可以将设备摆到身前，同时腰带可以完全支撑设备的重量。您可以根据需要在空间中自由移动设备，例如捕捉狭小的位置--就像使用手持扫描仪一样。

轻松捕捉全景图

NavVis VLX 最重要的设计标准之一是能够简单地捕捉 360° 全景图像。由于大量（而且越来越多）激光扫描专业人员 使用全景图来生成建筑文档项目的沉浸式演练，因此这一点至关重要。

戈多杰解释说，D&E 团队从开发过程一开始就牢记这一目标。"我们问自己--我们想使用哪些传感器，如何放置才能达到最佳性能？

"我们要使用哪些传感器，如何放置才能达到最佳性能？"

正如该团队所知，许多移动绘图仪的问题在于，它们通常会将 RGB 摄像机放置在操作员无法看到的地方视野 。当操作员试图捕捉全景时，它们会遮挡重要数据。

NavVis VLX 通过将四个 2000 万像素的摄像头置于操作员的头顶向外看的位置，可以避免这个问题。它的全景拍摄可实现 360° 全方位覆盖，同时将你排除在拍摄之外。只需按下按钮，就能捕捉到完整、无障碍的图像。

轻松实现全覆盖

NavVis VLX巧妙的传感器布置有助于实现该设备的另一个重要目标。它可以确保操作人员在现场获得全面的点云覆盖，而无需特别注意如何握持设备。

有些系统放置传感器的方式要求在扫描过程中以奇怪的角度握住设备、进行扫描，甚至重新检查特征，以确保全面覆盖。

Christensen 说，NavVis VLX 通过将 Velodyne VLP-16 激光雷达的一个置于头顶，另一个垂直置于前方，解决了这一问题。这意味着在扫描时，该设备可以毫不费力地覆盖前方和后方。

更好地现场控制

NavVis VLX 上传感器的布置还有一个值得注意的好处：对导航的控制能力。

"克里斯滕森说："我们特别决定不把传感器放在后面，因为我们希望你在狭窄的环境中走动时能看到一切。

“我们希望你在狭窄的环境中走动时能有清晰的视角。”

通过将传感器置于头顶，NavVis VLX ，当您在困难地点移动时，可以清楚地看到激光雷达扫描仪和摄像头。这意味着，举例来说，如果您要穿过一个拥挤的 MEP 房间，您就可以随时查看设备的间隙大小，并相应地进行移动，以保护您的投资。

超越其各部分的总和

鉴于 D&E 团队对细节的关注，如果您知道他们在开发过程中做出了更多明智的选择，您一定不会感到惊讶（比我们这里的篇幅要多得多）。

除上述内容外，我们再举几个例子：戈多杰和克里斯滕森反复推敲了手柄和显示屏的位置，以确保安全、舒适和易于控制设备。他们使用热插拔电池，以最大限度地延长扫描时间。他们还将设备做得小巧、可折叠，以便将其折叠后放入标准行李箱中。

NavVis VLX 的每个细节都考虑到了如何帮助您完成工作。它的设计使您在执行日常调查工作时，不会被特异性、怪癖和功能缺陷所绊倒。因此，您可以收集到业务所依赖的数据。

肖恩·希金斯 （Sean Higgins） 是一位独立的技术作家、前贸易出版物编辑和户外运动爱好者。他认为，关于3D技术的清晰、无流行语的写作是一项公共服务。