NavVis借助3D打印技術(shù)快速迭代可穿戴式掃描儀

來源： uCRobotics

NavVis VLX可不是一款普通的室內(nèi)掃描儀。它是世界上最精確的可穿戴式測(cè)繪設(shè)備，具備同步測(cè)繪和定位（SLAM）技術(shù)�？焖伲�精確和緊湊等特性，使操作者可以有效捕獲已建成的室內(nèi)數(shù)據(jù)，以便在AEC行業(yè)和其他地方進(jìn)行可視化。

NavVis的工業(yè)設(shè)計(jì)師Sarah Godoj和Nils Christensen負(fù)責(zé)開發(fā)這款極具顛覆性的硬件設(shè)備。為了完成這項(xiàng)艱巨的任務(wù)，他們利用了3D打印快速原型制作的方式來測(cè)試和完善自己的設(shè)計(jì)。

結(jié)果如何呢？通過Ultimaker設(shè)備打印驗(yàn)證——精度，可訪問性和人體工程學(xué)之間達(dá)到理想的平衡。尼爾斯說：“這是我們團(tuán)隊(duì)出色的工程技術(shù)壯舉。” “如果需要，您可以使用NavVis VLX進(jìn)行遠(yuǎn)足�！�

Nils Christensen 3D打印多種護(hù)肩迭代，以確保NavVis VLX的舒適性

對(duì)于Sarah Godoj來講，使用3D打印加快開發(fā)周期是準(zhǔn)時(shí)發(fā)布NavVis VLX的關(guān)鍵

傳感器首測(cè)  
總部設(shè)在德國慕尼黑的 NavVis 專注于開發(fā)下一代能夠精確繪制室內(nèi)空間的地圖技術(shù)�？紤]到可穿戴式 NavVis VLX系統(tǒng)的精度必須與地面解決方案競(jìng)爭(zhēng)，因此掃描儀的傳感器位置將是設(shè)計(jì)人員的首要任務(wù)。

經(jīng)過多次迭代，該團(tuán)隊(duì)致力于將兩個(gè)多層LiDAR傳感器與四個(gè)高分辨率攝像頭結(jié)合在一起的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。它們共同測(cè)量并繪制室內(nèi)空間的360度視圖-安裝在操作員頭部上方的理想距離處，讓操作員遠(yuǎn)離視野，同時(shí)使用戶能夠看到環(huán)境中的所有事物。

△在Ultimaker晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，設(shè)計(jì)師們通過將PVC管連接到精確的3D打印角形件上來快速驗(yàn)證設(shè)計(jì)

但是，在確定了基本概念之后，設(shè)計(jì)師很快意識(shí)到他們還希望將NavVis VLX與其他可穿戴式掃描儀區(qū)分開來，不需要任何東西戴在使用者的背上。為了避免用戶在狹窄的空間內(nèi)碰到任何東西。

Sarah解釋說：“我們也使用了替代品，例如木材和紙板，但3D打印更接近最終設(shè)計(jì)，我們沒有考慮其他任何因素，因?yàn)闆]有比3D打印更好的替代品了�！�

一切都觸手可及  
確保每一個(gè)用戶交互易于訪問是一項(xiàng)獨(dú)特而復(fù)雜的挑戰(zhàn)。尤其是觸摸屏需要大量迭代，它必須在視野內(nèi)，但仍需要用戶看到地板以找到地面控制點(diǎn)并避免危險(xiǎn)。

由于有這么多變量可以找到最佳的顯示角度和位置，因此團(tuán)隊(duì)再次借助于3D打印，以更準(zhǔn)確地驗(yàn)證他們的想法。將3D打印角度的PVC管連接起來可以盡快測(cè)試配置�？梢暂p松地將PVC管切割成任意長度，僅留下要進(jìn)行3D打印的連接角。

Nils說：“我們希望有精確的角度來真正驗(yàn)證CAD�！� “這意味著它是快速原型制作和真實(shí)精度的完美結(jié)合�！�

借助這種技術(shù)，團(tuán)隊(duì)還非常熟悉Ultimaker 3D打印機(jī)內(nèi)部的尺寸精度。雖然所有3D打印在材料冷卻時(shí)都會(huì)收縮少，但他們通過打印多個(gè)連接器來解決收縮問題，每個(gè)連接器之間的間距為0.1 mm。

通過使用Ultimaker Cura設(shè)置，設(shè)計(jì)師在完善CAD設(shè)計(jì)時(shí)增加了打印的細(xì)節(jié)

打造最適合人體工程學(xué)的體驗(yàn)  
“創(chuàng)建適合人體的設(shè)備會(huì)遇到很多挑戰(zhàn)�！� Sarah解釋說�！暗�是，使用3D打印，我們可以進(jìn)行多次迭代，以達(dá)到最佳的尺寸和重量的完美結(jié)合�！�

團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是創(chuàng)造一種符合人體工程學(xué)的體驗(yàn)，使用戶感覺像是在胸前背著背包。他們將裝滿水的瓶子裝到粗糙的木制和3D打印形狀上以模擬該重量。如果有任何測(cè)試用戶感到不舒服，Sarah和Nils就知道他們需要進(jìn)行調(diào)整。

對(duì)于肩墊尤其必要。為了找到最佳設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)，調(diào)整了Ultimaker Cura中的 設(shè)置在進(jìn)行詳細(xì)打印之前以創(chuàng)建快速的“草稿”打印。這種方法確保了在不會(huì)使NavVis VLX滑落的情況下，肩墊對(duì)于任何人來說都是舒適的。

△可穿戴式掃描儀提出了許多人體工程學(xué)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，以至于3D打印成為他們的原型技術(shù)

另一個(gè)人體工程學(xué)挑戰(zhàn)是該設(shè)備在運(yùn)輸箱中的安全存儲(chǔ)，單個(gè)用戶可以隨身攜帶并在現(xiàn)場(chǎng)快速安裝。為此，將需要折疊裝置。但是，NavVis VLX應(yīng)該在哪里安全折疊以使體積最�。�

同樣，工業(yè)設(shè)計(jì)師使用3D打印來驗(yàn)證CAD模型。他們?cè)谑直凵狭粝铝丝�，并用使用長螺絲插入3D打印臨時(shí)固定了它們。

COVID-19期間的快速原型迭代  
為了實(shí)現(xiàn)快速的產(chǎn)品迭代，團(tuán)隊(duì)依靠的主力輸出設(shè)備是 Ultimaker 2+ 和 Ultimaker S5。

也得益于打印機(jī)的可靠性，Sarah和Nils開發(fā)了24小時(shí)的迭代節(jié)奏，使他們能夠盡快測(cè)試新想法：

您可以在周五點(diǎn)擊“打印”，周末回家，然后周一回來打印已經(jīng)完成了。

當(dāng)然，當(dāng)COVID-19迫使大多數(shù)設(shè)計(jì)師在家工作時(shí)，他們的工作流程就不得不改變。為此，他們依靠Ultimaker S5和Ultimaker Digital Factory遠(yuǎn)程3D打印功能。

△盡管有COVID-19的限制，但Ultimaker S5上的遠(yuǎn)程打印和監(jiān)控意味著快速原型制作可以繼續(xù)進(jìn)行而不會(huì)受到干擾

他們能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)視打印作業(yè)，并只問辦公室里的某人，“您能取下打印件并按'確認(rèn)？”為了避免在打印過程中途更換耗材，他們還設(shè)置了第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像頭來監(jiān)控線軸。這樣，無論大流行病的限制如何，他們都快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品迭代。

Nils說：“我們一直認(rèn)為3D打印機(jī)有點(diǎn)復(fù)雜，但Ultimaker真的是一個(gè)性能穩(wěn)定和易于使用的解決方案�！�

這種易用性表現(xiàn)在：盡管團(tuán)隊(duì)由15位設(shè)計(jì)師和機(jī)械工程師組成，但每個(gè)人都將零件切成3D打印模型文件，并且“沒有人真的害怕接觸Ultimaker”。

持續(xù)改進(jìn)  
由于NavVis是按照訂單來制造掃描儀，因此設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將持續(xù)使用3D打印來迭代和改進(jìn)其產(chǎn)品。Nils透露：

在每一次的開發(fā)步驟中，80％的情況下，我們首先會(huì)通過3D打印來替代金屬塊來制造零件，您可以想象，這確實(shí)節(jié)省了成本。

Nils和Sarah繼續(xù)完善他們的3D打印流程。由于Ultimaker的 開放式耗材體系，他們通過越來越多地使用可回收材料進(jìn)行打印，為NavVis的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)做出了貢獻(xiàn)。

通過這種方式，他們正在幫助NavVis建立更好的世界-以及更好的室內(nèi)掃描儀。

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