用簡單的方法捕捉現(xiàn)實(shí)

徠卡Geosystems是Hexagon公司的一部分，是值得信賴的高端傳感器、軟件和服務(wù)供應(yīng)商。這些傳感器包括實(shí)景捕捉設(shè)備，例如 3D 激光掃描儀。這些電池供電的設(shè)備用于現(xiàn)場使用，使用結(jié)合了激光和各種相機(jī)的雙軸系統(tǒng)，以數(shù)萬億點(diǎn)記錄其環(huán)境。然后將這些點(diǎn)組合到軟件中以創(chuàng)建準(zhǔn)確且彩色的環(huán)境 3D 點(diǎn)云，可用于檢查、監(jiān)控或數(shù)字化建筑物或基礎(chǔ)設(shè)施、建筑信息模型 (BIM)、取證、碰撞和犯罪現(xiàn)場、考古學(xué)或測量不同的位置。

挑戰(zhàn):覆蓋所有應(yīng)用案例

它們在不同環(huán)境中的使用對 Leica Geosystems 開發(fā) 3D 激光掃描儀的工程師提出了挑戰(zhàn)，同時(shí)又不影響設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性。從沙漠環(huán)境到極度潮濕甚至寒冷的環(huán)境，設(shè)備的每個(gè)部分都需要仔細(xì)設(shè)計(jì)，以考慮到環(huán)境的影響。包括系統(tǒng)摩擦、生產(chǎn)過程以及現(xiàn)場人機(jī)交互。

然而，還有一個(gè)因素是徠卡地理系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)辦公室面臨的最大挑戰(zhàn):用戶。各種用例表明，用戶可以想出創(chuàng)造性的解決方案來安裝3D激光掃描儀，以適合他們自己的獨(dú)特的用例。 這包括將它們安裝在機(jī)器人上，甚至將它們倒置在自制的三腳架上以檢查下水道，或者將它們用磁鐵倒置安裝在漢堡公司 Hanack und Partner 使用的安裝架上。 這些不同的安裝方式都會以某種方式影響掃描儀，這意味著 Leica Geosystems 的團(tuán)隊(duì)在開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)必須將它們?nèi)靠紤]在內(nèi)。

先進(jìn)的開發(fā)周期

由Leica Geosystems驅(qū)動(dòng)辦公室的高級系統(tǒng)和電子設(shè)計(jì)工程師Benjamin Müller領(lǐng)導(dǎo)，該辦公室是研發(fā)驅(qū)動(dòng)解決方案的專業(yè)跨學(xué)科辦公室，采用先進(jìn)的原型設(shè)計(jì)方法，以確保他們的高精度現(xiàn)實(shí)捕捉設(shè)備保持在指定的范圍內(nèi)，而不管用例。這種原型制作方法包括一個(gè)精心設(shè)計(jì)的模擬程序來分析其原型的各個(gè)方面。首先，他們在一個(gè)數(shù)字孿生模型中進(jìn)行模擬，以確定應(yīng)用程序的需求。其次，構(gòu)建一個(gè)原型來滿足這些需求，并通過仿真進(jìn)行分析。這些發(fā)現(xiàn)隨后被研究并用于進(jìn)一步改進(jìn)數(shù)字模型，從而產(chǎn)生第二個(gè)原型并進(jìn)行分析，以此類推，直到系統(tǒng)滿足所有條件和風(fēng)險(xiǎn)的所有最低要求。由于系統(tǒng)、用例和環(huán)境條件的復(fù)雜性，這種基于模型的設(shè)計(jì)方法對于減少開發(fā)時(shí)間和對生命周期問題做出快速反應(yīng)至關(guān)重要。

除了分析應(yīng)用程序外，仿真軟件還用于創(chuàng)建公式和代碼塊以加快設(shè)計(jì)周期。但這并不是 Benjamin 的團(tuán)隊(duì)縮短上市時(shí)間的唯一方法，他解釋說：“我們的 3D 激光掃描儀具有快速旋轉(zhuǎn)的仰角軸和慢速方位軸。這個(gè)較慢的軸是最難控制的軸，因?yàn)樗枰_的定位以及非常緩慢、恒定和精確的運(yùn)動(dòng)。再加上外部危險(xiǎn)，這會在三腳架中引入難以察覺的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。更是如此，因?yàn)樗€取決于用戶安裝激光掃描儀的方式?！?

驅(qū)動(dòng)效率

為確保最高精度同時(shí)將振動(dòng)降至最低，選用TRINAMIC高性能的TMC5130 驅(qū)動(dòng) Leica BLK360 和 Leica RTC360 激光掃描儀的方位軸。與 BLK360 相比，RTC360 通過實(shí)施更復(fù)雜的控制回路來控制低速運(yùn)動(dòng)，使用快速閉環(huán)和實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)分析，提供更高的精度。BLK360 的設(shè)置稍微簡單一些，處理器僅將速度傳送給 Trinamic 的運(yùn)動(dòng)控制器，監(jiān)控速度并在慢速控制回路中調(diào)整速度。TMC5130 完成其余的工作。

我們真正喜歡芯片的是它提供的可能性。首先，訂購一個(gè)評估工具包，并使用它與自由軟件是一個(gè)簡單的過程。其次，芯片本身通過其設(shè)計(jì)提供了許多可能性，加速的應(yīng)用場景的實(shí)現(xiàn)。這使得我們可以自己集成芯片和設(shè)置，而無需擁有完整的系統(tǒng)原型或需要軟件部門在早期階段實(shí)現(xiàn)功能。這不僅縮短了我們的設(shè)計(jì)周期，也降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，因?yàn)門MC芯片可以單獨(dú)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)控制，這或多或少是獨(dú)立的。

在3D激光掃描儀中，驅(qū)動(dòng)效率和生產(chǎn)率提高，在3D激光掃描儀中明顯可見，降低系統(tǒng)復(fù)雜性的直接方法。提供具有用戶友好的軟件，Leica Geosystems的掃描儀為世界各地的專業(yè)人士提供了直觀的解決方案，他們需要以最高準(zhǔn)確性捕獲現(xiàn)實(shí)。

審核編輯 ：李倩