EP4264325A1 - Platform for a mobile scanning assembly, and mobile scanning assembly - Google Patents

Platform for a mobile scanning assembly, and mobile scanning assembly

Info

Publication number
EP4264325A1
EP4264325A1 EP21844660.7A EP21844660A EP4264325A1 EP 4264325 A1 EP4264325 A1 EP 4264325A1 EP 21844660 A EP21844660 A EP 21844660A EP 4264325 A1 EP4264325 A1 EP 4264325A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
platform
scanning
laser scanner
mobile
platform according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21844660.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Fröhlich
Christoph Held
Markus Mettenleiter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zoller and Froehlich GmbH
Original Assignee
Zoller and Froehlich GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/EP2021/077624 external-priority patent/WO2022074083A1/en
Application filed by Zoller and Froehlich GmbH filed Critical Zoller and Froehlich GmbH
Publication of EP4264325A1 publication Critical patent/EP4264325A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002Active optical surveying means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/86Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4813Housing arrangements

Definitions

  • the invention relates to a platform for a mobile scanning arrangement according to the preamble of patent claim 1 and to a mobile scanning arrangement implemented with such a platform.
  • the applicant's document EP 3 056 923 A1 discloses a scanning arrangement with at least one laser scanner that can scan objects located in the field.
  • the scanning arrangement is designed with a memory for storing project-related data and an integrated computer and with a navigation unit for detecting a scanner position and/or a scanner position relative to a starting position.
  • the scanning arrangement also has a satellite computer, for example a tablet, which can register the scan in the field in a project-specific coordinate system in parallel with a subsequent scanning process using the laser scanner.
  • SLAM Simultaneous Localization And Mapping
  • the publication EP 3 280 977 B1 shows a mobile scanning arrangement that can also be operated in a SLAM mode, in which a 3D Reference map is created and then in a following step based on the 3D reference map in a SLAM mode using a 3D scanner scanned the environment and at the same time a position determination is carried out so that the current location of the 3D scanner is known.
  • the current scanner data is then recorded within the existing 3D reference map and can be displayed on a real-time user interface (e.g. on a tablet).
  • the 3D laser scanner is positioned on a cart that also carries a CPU for evaluating the data recorded by the scanner and the location data recorded during SLAM mode.
  • a tablet is also assigned to this scanning arrangement, via which information processed by the CPU is displayed.
  • MMS systems Mobile Mapping System
  • INS Inertial Measurement System
  • SID carrier vehicle
  • a disadvantage of these known mobile scanning arrangements is that the laser scanner, as one of the main components of the scanning arrangement, can only be used specialized for one application.
  • Another disadvantage of the existing mobile scanning arrangements is that the platforms used in each case, on which the laser scanners are mounted, are only optimized for one application.
  • the invention is based on the object of creating a platform for a mobile scanning arrangement that enables flexible use.
  • the invention is also based on the object of providing such a flexible scanning arrangement.
  • the platform according to the invention is designed with at least two mounts for selectively positioning a scanning device or for positioning at least two scanning devices, these mounts preferably being set at an angle to one another.
  • Such an arrangement of recordings makes it possible to position the scanning devices or different scanning devices variably depending on the respective measurement situation on the platform and thus align them in an optimal way with the measurement object.
  • Two measurement runs can be carried out with a scanning device mounted at different positions.
  • two scanning devices can also be installed at the same time, so that two scans can be recorded during one movement of the mobile scanning arrangement.
  • the receptacles for the scanning devices are set at a predetermined angle to one another, so that optimal alignment is ensured.
  • undercuts i. H. Covered areas of a room can be detected
  • the platform is designed with two receiving walls which are positioned in relation to one another and on each of which a receptacle is formed. Accordingly, these recordings are then positioned on compact recording walls, so that a reliable support of the respective scanning device is guaranteed.
  • the platform is designed with a base which, together with the receiving walls, side walls and a rear wall, forms a receiving space for an electronics unit with an on-board PC for controlling the electronic components of a mobile scanning arrangement and/or for evaluating measurement signals .
  • the platform can be adapted particularly well to different conditions if the electronics unit is designed with a DC/DC converter for the batteries.
  • holders for the batteries are formed on the side walls, into which the batteries can be inserted without tools and correspondingly also easily replaced.
  • the discharged batteries can be charged via the DC/DC converter without removing them.
  • These brackets are preferably designed in such a way that the batteries are held in a positive and non-positive manner.
  • the platform arrangement is particularly compact if two holders for a pair of rechargeable batteries are formed on the side walls and/or the rear wall.
  • the mounts for positioning the scanning devices in the mount walls are designed to be essentially identical.
  • the receptacles are formed by pocket-shaped recesses, in each of which a holder for a scanning device can be inserted.
  • Such a holder is preferably designed with a flange plate that fits exactly into the recesses and carries a retaining flange for the respective scanning device.
  • This retaining flange is standardized so that different scanning devices, for example a 3D scanner, a 2D scanner, a camera module or other extensions can be attached.
  • the mobile scanning arrangement according to the invention is designed with such a platform, with at least one scanning device, in particular a laser scanner, being attached to a receptacle and having an energy and signal connection with the electronic unit.
  • at least one scanning device in particular a laser scanner
  • the platform can be mounted on a mobile carrier unit, such as a cargo backpack, a SKID, an AGV, a hand truck, a car, a quad or a boat.
  • a mobile carrier unit such as a cargo backpack, a SKID, an AGV, a hand truck, a car, a quad or a boat.
  • the platform can also be conventionally mounted on a tripod or the like for recording a static scan.
  • a 3D laser scanner and/or a 2D laser scanner, a device for location detection and optionally at least one color camera are arranged on the mobile carrier unit, with these each having an energy and data connection with the batteries or the electronics unit .
  • the mobile scanning arrangement has a mobile platform on which at least one scanning device for the 2D or 3D measurement of objects/areas is arranged.
  • the platform is held in such a way that it can be moved along a predetermined path of movement along the area to be measured and has an electronics unit (processing unit (CPU)) which is in data communication with the scanning device.
  • the mobile scanning arrangement also has a device for location detection.
  • the computing unit makes it possible to evaluate the data determined by means of the scanning device, which is preferably operated in an MMS rotation mode, in particular an MMS-SLAM rotation mode, and the device for location detection and to determine a trajectory (movement path) of the scanning device, with the computing unit being designed in insufficient data quality of the trajectory or the resulting scan to determine at least one position for the additional implementation of a static scan and / or a corresponding information and / or a signal to perform a further mobile scan preferably output in a profile mode.
  • an MMS rotation mode in particular an MMS-SLAM rotation mode
  • Such a mobile scanning arrangement can be used very flexibly, it being ensured that due to the different measuring principles (static mode and MMS mode) a high-precision detection of the object or the area to be measured, for example a production hall, is made possible.
  • the computing unit integrated into the platform is synchronized with at least one of the scanning devices, so that the scans and location data recorded in mobile and/or static mode can be synchronized with the scan data stored in the scanning device.
  • the computing unit is designed in such a way that it can process the scans and location data recorded in the mobile and/or in the static mode with the aim of registering in the field (on site). This registration can then take place via the processing unit or via an external computer assigned to the scanning device.
  • the processing unit is designed in such a way that the processed data sets/scan data can be transmitted back to the evaluation unit of the scanning device - in other words, the data sets are synchronized between the platform-side processing unit and the at least one scanning device in both directions .
  • said pre-registration in the field takes place via an external computer, for example a tablet (handheld), which is in data connection with the scanning device, or via the computing unit.
  • an external computer for example a tablet (handheld), which is in data connection with the scanning device, or via the computing unit.
  • the processing unit has an interface for an external memory, for example an SSD or a USB stick, on which the project data, i.e. the data resulting from the synchronization of the processing unit and the internal computer of the scanning device , can be saved.
  • the project data can also be stored centrally on an external computer via an interface.
  • the device for location detection can be an IMU-/INS- and/or GNSS-based system or a system that uses localization techniques such as radar, Bluetooth, ultrasonic, RFID etc.
  • a method for controlling a mobile scanning arrangement accordingly requires a scanning device that is positioned on a mobile platform and that is implemented with a computing unit that is synchronized with the scanning device.
  • a mobile scanning arrangement is preferably controlled in such a way that, in a first step, a mobile data set assigned to the object/area to be measured is generated via the scanning device, which is preferably operated in an MMS rotation mode, in particular an MMS-SLAM rotation mode.
  • This mobile data set recorded by the scanning device is then evaluated by the computing unit and a trajectory is also calculated. This is the basis of the evaluation, because this is the only way to locate the profiles in 3D.
  • the trajectory or the mobile data set (scans) is analyzed and, if necessary, a signal is output to carry out a static scan from a location determined by the computing unit or another mobile scan, preferably in a profile mode of the scanning device.
  • the static scan or the further mobile scan and the mobile data set from the first measurement are then evaluated to determine a corrected mobile data set and a corrected trajectory, which are possibly synchronized with the scanning device.
  • a method of this type enables high-precision detection of an object/area to be measured with minimal outlay in terms of device and process technology.
  • the inventive method is particularly effective when based on the corrected data set in the field a pre-registration or a correction Registration is carried out by means of the computing unit or an external computer with a data connection to the scanning device.
  • this external computer can be, for example, a tablet assigned to the scanning device.
  • trajectory and the data sets are particularly easy if this data is stored on an external memory, which then serves as a backup to the internal memory.
  • the method described above can be used particularly effectively in a scanning arrangement with a 3D laser scanner, via which a first mobile data set is generated in an MMS rotation mode, preferably a SLAM rotation mode, and possibly the static scan. It is preferred if at least a second mobile data set is generated via the 3D laser scanner operated in a profile mode along the same movement path (possibly in the opposite direction) or via another 2D laser scanner held on the platform.
  • This double acquisition of mobile data sets optimizes the trajectory and the resulting SD point cloud, whereby all available data and loop closures from other passes, control points and also the static scans mentioned can be taken into account via the CPU.
  • the recording of the static scan is particularly precise if the scanning device is removed from the platform and placed in an optimal measuring position.
  • the 3D laser scanner or the scanning device can then be mounted on a tripod or the like.
  • the platform on which all components can be precisely mounted, can be designed differently depending on the application.
  • the platform may contain multiple, preferably adjustable, devices to accommodate one or more scanner at different angles.
  • the laser scanner which can be releasably attached to the platform in a defined orientation (preferably vertical or tilted backwards), allowing it to be removed at any time and set up on a tripod in the traditional manner, is designed to also record static scans.
  • the mobile and flexible applicability of such an embodiment of a scanning arrangement is particularly advantageous.
  • the scanner can be operated both on the platform and independently as a so-called stand-alone device at fixed locations.
  • the platform is also designed in such a way that it can be mounted on a SKID/push trolley or a carrying frame or other mobile support device.
  • the scanning arrangement preferably has an integrated or separate camera unit, consisting of a number of cameras that take pictures in the visible and/or infrared and/or multispectral range.
  • This camera unit is preferably designed as a 360° panorama camera system, as a result of which the entire environment can advantageously be recorded in a data set, also referred to as a panorama.
  • a camera or camera arrangement can also be used which records color images parallel to the scan profiles, the scanner and the camera arrangement then being operated in a profile mode, so to speak. Such a concept is used, for example, in the "Z+F MapCam®" camera system.
  • the platform of the scanning arrangement has an electronic unit, the essential electronic components required for generating supply and control signals, as well as the computing unit and a navigation system (INS (Inertial Navigation System) & optionally GNSS (Global Navigation Satellite System)) includes.
  • the electronic unit can also be used to establish a preferably wireless connection from the computer to a handheld device, eg smartphone, tablet or the like, via which the operator can control and/or monitor the entire system.
  • the transformations relative to the INS (Lever Arms) of scanner and camera are preferably determined by calibration, so that the data of all components, synchronized via a common "PPS" pulse, can be transformed into a uniform coordinate system.
  • the platform and/or the electronic unit is preferably designed to accommodate a base board.
  • This base board is used e.g. the connection and connection of different components of the scanning arrangement.
  • a computing unit is mounted on or in the platform and/or is part of the electronics unit. Since this is directly or indirectly connected to the platform, it is also referred to as an onboard PC and can be used directly in the field. This can control the individual components and/or generate a preview live, which is displayed to a user on a satellite computer, for example a handheld, tablet or similar.
  • the computing unit could also be part of a separate camera unit.
  • the rechargeable batteries are particularly preferably attached to or in the platform in such a way that they can be easily reached and thus exchanged in a short time. This exchange can take place during a scanning process, so that it does not have to be interrupted. In the case of a measurement in the field, the mileage of the scanning arrangement can be significantly extended by replacing the batteries.
  • the rechargeable batteries can be integrated in or on the platform in such a way that they also supply the laser scanner with energy, so that the rechargeable batteries of the laser scanner are not necessarily held on the laser scanner itself. This reduces the weight of the laser scanner and the rotating mass, which is beneficial for the quality of the images.
  • a DC/DC converter is provided for the scanning arrangement, which is also held on or in the platform, in particular as part of the electronics unit.
  • different battery types can be used.
  • the voltages can be between 6V and 48V amount and the DC/DC converter adapts this to the operating voltage of the scanning arrangement or the individual components.
  • the laser scanner is connected to the platform via an adapter with a recording device attached to the platform. In this way, an exact and sufficiently reproducible alignment is advantageously ensured in a simple manner.
  • an inertial sensor is provided on the platform, which is aligned in such a way that its orientation to the laser scanner is fixed and known.
  • the onboard PC and a large part of the other components of the electronic unit are integrated in an interior of the platform, so that external data carriers can be connected via interfaces.
  • the entire platform can advantageously be converted from one portable device to another without having to dismantle and reassemble individual parts of the electronics unit.
  • a load backpack such as a so-called Kraxe
  • the platform can be mounted on the carrier device, for example the Kraxe, in just a few simple steps.
  • backpacks are ergonomically optimized so that a user can bear the load of the scanning arrangement over a longer period of time without any problems.
  • the carrier device is a production platform.
  • this can be a so-called SKID or an AGV (driverless transport system), which is used, for example, in larger production lines, for example in the automotive industry.
  • the platform can be quickly assembled on a SKID conveyor or the AGV without interfering with the production process and can scan and record the entire production hall in one pass.
  • a SKID is preferably used to To record the interior of the production hall, while using an AGV preferably walking / travel paths and outdoor facilities are recorded.
  • the carrier device is an object that can move in different ways. This can, for example, drive, fly (drone), or swim.
  • the target object is recorded in one pass in a SLAM rotation mode.
  • a SLAM rotation mode This is a typical operating mode of SLAM systems already available on the market.
  • large areas can be detected very quickly from a continuous movement.
  • the scene is recorded in an MMS profile mode.
  • This mode is primarily used in classic, mostly vehicle-based, MMS systems. The advantage is that large areas can be scanned quickly, but the accuracy and data density is much greater and also more homogeneous than when using a SLAM rotation mode.
  • a third, optional step individual scans are recorded at stationary points where a very high resolution is required. These individual scans are carried out in a classic laser scanner mode, in which many individual positions are recorded. Advantageously, the resolution and 3D accuracy in this mode are very good.
  • a very precise SLAM-based trajectory of the movement of the scan is generated after the measurement has been completed, whereby a favorable INS can already be sufficient for a position estimation.
  • at least one loop closure return to the starting point or to individual objects during recording in order to compensate for slow drifts in the trajectory.
  • the same route from the first step is walked or traversed again, although scanning is carried out in profile mode.
  • the (approximately parallel) profiles are aligned using the SLAM algorithm based on the data already generated from the first pass, which greatly increases the data density and homogeneity of the 3D data, with approximately the same accuracy.
  • Other sensors can be used to support trajectory determination, such as cameras / GPS etc..
  • individual scans can be recorded in the classic laser scanner mode, i.e. a spherical 3D scan at a fixed position, at a few, particularly critical points, either in order to determine specific reference objects with great precision or to identify specific objects with a particularly high resolution to measure or to support the trajectory at difficult points of the SLAM pass.
  • the individual points of view are at least roughly known to the system, either via the SLAM algorithm or the internal sensors of the scanning arrangement or the laser scanner, so that these scans can advantageously be seamlessly registered with the existing data set.
  • a high-resolution, high-precision 3D point cloud of a large area is obtained in a short time, with accuracy and resolution approximately corresponding to that of the classic laser scanner mode - and this without the use of expensive INS systems.
  • the use of further laser scanners can advantageously be dispensed with.
  • the individual recordings are registered in the field.
  • the scans from the laser scanner mode have been registered to the data set recorded in SLAM mode, they can serve as a reference due to their high level of accuracy in order to align the profiles of the SLAM data set even more precisely, which is preferably done automatically.
  • multiple independent but overlapping SLAM records could be mutually exclusive serve as a reference.
  • the trajectory calculated in the SLAM can be drawn to so-called "tie points" and thus improved with high precision.
  • tie points can also be generated in other ways, for example by means of target marks recorded by the camera system or with the help of the laser scanner in static use. This can also be simple geometries such as planes, lines, spheres, cylinders or the like.
  • the estimation of the trajectory for the SLAM data set can also be improved by including differential GNSS data.
  • the camera unit can advantageously be used to further improve the trajectory via corresponding videometry evaluation, for example estimation of the movement by tracking features in successive images, or video SLAM.
  • the second step can be saved if the scanning arrangement used is equipped with an additional profile scanner, which records additional approximately parallel profiles during the first pass and whose data are aligned with the data from the first scanner using the SLAM process.
  • Figure 1 shows an embodiment of a mobile scanning arrangement according to the invention in a perspective view
  • Figures 2a and b show a laser scanner in two different operating modes
  • Figures 3a to 3e show different arrangements of a mobile
  • FIGS. 4a to d show application examples of a mobile scanning arrangement according to the invention.
  • FIGS. 5a, 5b three-dimensional views of a platform of the scanning arrangement according to the invention.
  • FIG. 5c shows a sectional representation of the platform according to FIGS. 5a and 5b
  • FIG. 6 shows a variant of a platform according to FIGS. 5a, 5b;
  • FIG. 7 shows a basic representation of essential components of a scanning arrangement according to the invention.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a mobile scanning arrangement with a load backpack
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment of a mobile scanning arrangement with two scanners and a camera system
  • FIG. 10 shows a variant of the exemplary embodiment according to FIG. 9; wherein the mobile scanning assembly is mounted on a hand truck and
  • FIG. 11 shows a scanning arrangement with a tripod on an optional carriage.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a mobile scanning arrangement 1 not according to the invention.
  • This has a 3D laser scanner 2, which in this exemplary embodiment is attached to a tripod 4 or some other support bracket.
  • the scanning arrangement 1 has a camera unit 6 which is formed at a distance from the laser scanner 2 .
  • the camera unit 6 is arranged in such a way that it has a largely unobstructed view of the scene.
  • the camera unit 6 is also spaced apart from a platform 8 carrying the laser scanner 2—it is also conceivable for the camera to be integrated in the platform or in the scanner in order to record images that are as parallax-free as possible in profile mode.
  • the laser scanner 2 is connected to the platform 8 via the tripod 4 or another suitable device and a mount described in more detail below, with an inclined (approx. 45° inclination) or vertical position being preferred.
  • An inexact alignment of the laser scanner 2 on the platform 8 can, if necessary, be compensated for by an electronic compensator of the laser scanner 2.
  • An inertial sensor should be positioned under the laser scanner 2 in a predetermined relative position, preferably approximately in the middle.
  • the platform 8 is designed with an electronics unit that is designed with an onboard PC and a DC/DC converter.
  • the back of the onboard PC has threads, for example, which are designed in the manner of a VESA mount, for example. So the onboard PC, which may have rubber feet is designed to be screwed to the platform or secured against slipping and vibrations with a different type of bracket within the technical unit.
  • At least one battery 10 is held on an upper side of the platform 8 .
  • a plurality of rechargeable batteries 10 are preferably held on the platform 8 in such a way that they can be easily exchanged in order to enable a longer scanning time in the field.
  • the batteries are preferably connected in such a way that at least one battery can be replaced without interrupting the scan.
  • the camera unit 6 is attached to a cargo backpack 12 at an angle.
  • a profile on which the camera unit 6 is mounted is fixed approximately in the middle of the angle.
  • the bracket is, for example, screwed to a frame of the cargo backpack 12 on both sides, or fastened in a detachable manner in some other way. It is particularly advantageous if the camera unit 6 is fastened in such a way that it is rigid with respect to the frame of the cargo backpack 12 . A calibration of the scanning arrangement 1 is made much easier in this way. Cables of the camera unit 6 are routed along a side of the cargo backpack 12 facing away from a user to the onboard PC.
  • the mobile scanning arrangement 1 has a total of three operating modes, with the third operating mode only being explained in more detail in a later figure.
  • FIG. 1 Two operating modes (MMS rotation mode, profile mode) of the laser scanner of a mobile scanning arrangement 1 according to the invention are shown schematically in FIG.
  • the laser scanner 2 is located on the moving platform 8 according to the invention and rotates (a few times per second) about its vertical axis X, while a rotor 11 ensures rapid vertical deflection of the scanning laser beam 14 .
  • a helix is created (due to the horizontal movement of the platform).
  • vertical profiles twisted around the vertical axis which therefore have a large overlapping area. This overlap is essential for the SLAM algorithm, which can only use this (and the motion estimation of the INS) to calculate the exact trajectory and thus the transformation of all recorded data.
  • the second operating mode (profile mode) is shown in FIG. 2b. Accordingly, only the rotor 11 rotates for the vertical beam deflection.
  • the laser scanner 2 does not rotate about its vertical axis X, but keeps it at a defined angle, preferably approximately perpendicular to the direction of movement of the platform 8.
  • the profiles of the laser beams 14 recorded in this way are therefore approximately parallel to one another. Due to the parallel arrangement of the recorded profiles, such a measurement alone cannot be used for the evaluation using a SLAM algorithm, since this requires overlapping profiles. This only applies to capturing profiles using laser scanners - if cameras are used, SLAM can in principle also be carried out. However, such concepts only have a relatively low measurement accuracy
  • FIG. 3 show different possibilities for positioning the scanning arrangement according to the invention.
  • the mobile scanning arrangement is mounted, for example, on a backpack or a backpack, the platform 8, as explained in more detail below, being designed as a housing on which the respective laser scanner 2 can be mounted in a variable position.
  • the platform 8 has an inclined surface 13 which, in the illustrated embodiment, is set at an angle of approximately 45° to the vertical (of course, other angles are also possible).
  • the laser scanner 2 is then mounted on this inclined surface 13 via a suitable adapter, so that it can be rotated about its vertical axis X, for example in an operating mode according to FIG. 2A.
  • the inclined position ensures that the person carrying the scanning arrangement is not expected to collide with the laser scanner 2 while walking over the area to be measured.
  • Such an arrangement can also be used, for example, when mounting the scanning arrangement on a push cart, in which case the platform 8 in Horizontal direction is arranged so that the vertical axis X of the laser scanner 2 is oriented in the sliding direction upwards.
  • the vertical axis X of the laser scanner is set at an angle, preferably at 45°, in the direction of travel.
  • the laser scanner 2 can also be mounted on one of the large surfaces 15 which adjoins the aforementioned inclined surface 13 .
  • the platform 8 is accordingly preferably arranged horizontally. Such a platform arrangement is advantageous, for example, when mounting the scanning arrangement on a push cart, a SKID, an AGV or the like.
  • the measurement speed and the flexibility of the arrangement can be improved by covering both the large surface 15 and the inclined surface 13 with a laser scanner 2 according to FIG. 3E. Accordingly, the platform 8 is then designed with receptacles for the laser scanner 2 on the large surface 15 designed as a receptacle wall and the inclined surface 13 .
  • one of the laser scanners 2 can be operated in the SLAM rotation mode, while the other laser scanner 2 works in the profile mode described above.
  • the evaluation of both scans to determine the mobile data set and the trajectory is then carried out again via the onboard PC described in more detail below.
  • the platform 8 is arranged in the horizontal direction.
  • the Z+F IMAGER® is used for the rotation mode and the Z+F Profiler® 2' for the profile mode. Both measurements can in turn be carried out simultaneously. In principle, it is also possible to fill both positions with a Z+F IMAGER® 2 or a Z+F Profiler® 2'.
  • the SLAM algorithm can be used because the profiles overlap due to the inclination.
  • FIG. 3E shows a relative positioning in which the Z+F Profiler® 2' is arranged on the narrow side 17 in the vertical direction, so that the profile in the horizontal direction is correspondingly recorded.
  • the Z+F Profiler® 2' is arranged on the narrow side 17 in the vertical direction, so that the profile in the horizontal direction is correspondingly recorded.
  • other arrangements are also possible.
  • FIG. 4a shows a mobile scanning arrangement 1 with a laser scanner 2 which is held on the inclined surface 13 of the platform 8 at an angle of approximately 45°. This is held on the frame of a backpack 12 for cargo. This frame has a detachable handheld 16 (tablet) in a lower, angled area. Also shown is the detachable camera unit 6 which is provided at an upper end of the cargo backpack 12 .
  • the platform 8 has lateral battery compartments 18, indicated by dashed lines, into which batteries can be inserted, which supply the mobile scanning arrangement 1 with energy. This is explained in more detail below.
  • FIG. 4b shows an underside of the platform 8 with which it can be mounted on a transport device.
  • threaded holes 20 are introduced in the corner areas of the platform, can hold the platform to the intended transport device via the relatively small screws.
  • a slightly larger threaded hole 22 is provided centrally or in the center of gravity on the underside of the platform 8, via which a central screw connection to the transport device can be achieved.
  • FIG. 4c shows an upper side of the platform 8, the inclined surface 13 being indicated in an area shown here at the top and indicated by a dashed line, which is set at an angle of about 45° to the large surface 15 of the platform 8, for example.
  • receptacles 24 are provided for receiving laser scanners 2 to serve.
  • the receptacles 24 can, for example, be designed as a bayonet catch or have an external thread, or have mounting bores and/or also have threaded bolts, press pins, which are used for the fixed positioning of the laser scanner or scanners 2, 2'.
  • FIG. 4d shows a mobile scanning arrangement 1 with the laser scanner 2, the camera unit 6 and the platform 8, which has two receptacles 24, on a tripod 26.
  • This arrangement is used, for example, to apply the third operating mode, which is described below.
  • the laser scanner 2 is preferably dismantled and takes a conventional panoramic scan from a fixed position, typically a tripod 26 . If the platform 8 is stationary, the scanner can also remain mounted on the platform 8 in order to record a conventional 360° scan.
  • the scanner 2 is mounted on the stand 26 with the platform 8 .
  • the scanner 2 can also be detached from the platform 8 and then positioned on a tripod 26 or the like. In this case, however, it must be ensured that the static scans are synchronized with the platform 8 onboard PC. In the concept according to the invention, this is carried out automatically by the platform 8 when the scanner 2 is connected to the platform 8.
  • FIGS 5a, 5b show specific versions of the platform 8. As already explained above, this is mounted with a bottom wall 28, which in turn is attached to the respective mobile support structure, for example the load backpack 12, the SKID, an AGV or a pushcart, using screws or the like , is mounted.
  • the respective mobile support structure for example the load backpack 12, the SKID, an AGV or a pushcart, using screws or the like , is mounted.
  • the platform 8 has a housing with a receiving wall that forms the large area 15 and runs parallel to the bottom wall 28 .
  • this mounting wall there is a mount 24 for a support bracket of a laser scanner 2 (Z+F IMAGER®, Z+F Profiler®).
  • the receptacle 24 is pocket-shaped, with fastening threads 32 for a flange plate 34 being provided on a base 30 .
  • This retaining flange 35 can be designed with dowel pins or the like, so that an exact, non-rotatable assembly of the laser scanner 2 is ensured.
  • the large surface 15 is adjoined by the sloping inclined surface 13, on which a receptacle 24 is also formed, in which, according to the representation in FIGS. 5a and 5b, a flange plate 34 with a retaining flange 35 for the Laser scanner 2 is used.
  • Up to four batteries 10a, 10b, 10c, 10d are positioned on the side walls of the platform housing, these being individually interchangeable and connected in such a way that the power supply is guaranteed during operation of the laser scanner or 2 and the platform components.
  • the four rechargeable batteries 10a, 10b, 10c, 10d are positioned in the area of the side walls 46, 48 of the housing adjoining the large area 15.
  • the batteries 10a, 10b or 10c, 10d enclosing brackets 50, 52 are formed on the two side walls 46, 48 of the platform 8, in which the respective battery pair (10b, 10a; 10d, 10c) are inserted with a precise fit can, the contact then being made via corresponding contacts in the area of the side walls 46, 48, which also contribute to fixing the position of the batteries 10a, 10b, 10c, 10d in the holders 50, 52.
  • the geometry of the holders 50, 52 corresponds to the outer contour of the battery pairs 10a, 10b; 10c, 10d and designed in such a way that a continuous transition between the actual housing area and the battery holder is ensured.
  • a housing area 36 forming the inclined surface 13 is also laterally inclined relative to a housing area 38 forming the large area 15 , so that the inclined surface 13 runs out to the viewer in a narrower manner than the large area 15 . Accordingly, the housing area 36 tapers both in Vertical direction and in the horizontal direction towards the viewer (view according to Figure 5b).
  • the housing areas 36, 38 accommodate the above-described onboard PC, which is designed to be very powerful, so that it can carry out the above-described data processing directly at high speed.
  • the housing also contains the communication interface, via which the data processed by the onboard PC is synchronized with the data sets stored in the laser scanner(s) 2 .
  • Another communication interface can be present in the housing, via which a data connection with an external computer (tablet, handheld) 16 takes place. In principle, however, it can also be sufficient if this communication takes place via the respective scanning device (for example the laser scanner 2). Parts of the onboard PC and the communication modules are provided with reference number 40 in FIG. 5b.
  • FIG. 5c shows a section along the line A-A in FIG. 5b, with the two rechargeable batteries 10b, 10c being removed from the holders 50, 52. These are designed with retaining walls 53a, 53b enclosing the pair of batteries, between which a partition 58, 60 extends between the two adjacent batteries 10a, 10b; 10c, 10d is arranged and thus keeps them at a distance from one another. This will be returned to below in connection with FIG.
  • the bottom wall 28, the receiving wall designed with the large surface 15, the receiving wall designed with the inclined surface 13 and the side walls 46, 48 form a receiving space 55 for the onboard PC 40 visible in section Microcontroller board and the INS system 59 and a board for the power supply 61 arranged. In this case, they are fixed in position in corresponding holders of the receiving space 55 .
  • the representation according to FIG. 5c also shows the compartment 56 for an external memory.
  • the sectional plane runs through the large-area-side receptacle 24, into which the flange plate 34 is inserted with the retaining flange 35 attached thereto.
  • the receptacle 24 is pocket-shaped, with the flange plate 34 resting on the floor 30 and being fixed in position by means of fastening screws and/or dowel pins.
  • the retaining flange 35 has a Profile that makes it possible to set up different scanning devices that are usually operated standalone.
  • the platform 8 designed with standard connections, so to speak, can be provided with different scanning devices, cameras, or the like.
  • Battery cells 63 of rechargeable batteries 10a, 10b, 10c, 10d can also be seen in the representation according to FIG. 5c.
  • FIG. 6 shows a variant of the exemplary embodiment according to FIGS. 5a, 5b in a view from a rear side.
  • a rear wall 54 can be seen in this illustration, which is rounded off and merges into the large area 15, on which the receptacle 24 with the flange plate 34 and the retaining flange 35, which is directed upwards as shown in FIGS. 5a, 5b, is formed.
  • a corresponding receptacle 24 is made on the inclined surface 13, which is not visible in FIG. 6 and faces away from the viewer.
  • a compartment 56 can be provided on the back in this exemplary embodiment, in which an external memory can be inserted. This compartment 56 is then closed after the memory has been inserted.
  • a handle or a handle recess can also be provided in this area, which simplifies the handling of the platform 8 with a laser scanner that may be arranged on it.
  • FIG. 6 one can also clearly see the two above-described holders 50, 52 for the batteries 10a, 10b, 10c, 10d, with only the batteries 10c, 10d being visible in FIG. No batteries are inserted into the holder 50 located at the rear.
  • the two holders 50, 52 are each designed with the partition 58, 60, which prevent direct contact between the two adjacent batteries 10c, 10d.
  • the outer circumference of the rechargeable batteries 10a, 10b, 10c, 10d is stepped back somewhat along a circumferential contour 62, with the stepped-back part immersing itself in a receptacle 64 of the respective holder 50 surrounded by the holder walls 53a, 53b and fitting there precisely, in particular with a form fit and also with a force fit. for example, held by a latch or the like.
  • an end face 66 of the partition wall 58 ends with the large area 68 of the respective battery 10d visible in FIG Functional position are secured.
  • the sectional view also shows the contacts 65a, 65b for supplying power to the components.
  • the platform 8 in the assembled state, the platform 8 ideally forms a structural unit with almost no protrusions, so that damage during the mobile measurement is almost impossible, with the design being adapted to that of the laser scanner.
  • the platform 8 also forms a kind of mechanical buffer between the carrier unit, for example the tripod or the holding frame of the backpack and the laser scanner, so that the latter is protected from damage.
  • FIG. 7 the essential assemblies of the mobile scanning arrangement according to the invention are shown again schematically.
  • this has a laser scanner 2, for example at least one Z+F IMAGER®, which can be mounted on the platform 8 according to the invention as shown in FIGS. 5a, 5b.
  • This laser scanner 2 communicates via a radio link, for example W-LAN, with the external computer, for example the handheld 16, via which pre-registration in the field can be carried out—this is indicated in FIG. 6 at the top left.
  • Real-time preview scans of the SLAM data captured by the mobile scanning arrangement 1 can also be shown on this handheld.
  • the handheld 16 can also be connected directly to the platform 8 to z. B. to control and monitor the SLAM recording.
  • the laser scanner 2 has a data connection, for example via a LAN, with the platform 8, via which the location data and the 3D point cloud recorded by the laser scanner 2 are evaluated.
  • this laser scanner 2 can be operated in MMS/SLAM rotation mode and in profile mode in order to generate a highly precise trajectory.
  • the platform 8 can be designed with an external interface for connecting an SSD 42 or a USB stick, via which the data recorded by the onboard PC 40 can be read out and transmitted to a central computer 44 . Of course, this transmission can also be contactless.
  • the onboard PC 40 can synchronize with the connected laser scanners 2, 2' due to its powerful CPU and store all stationary or mobile data of a project locally on the platform 8.
  • the scans can also be registered with each other and with the SLAM data.
  • this processing can also take place downstream, for example in the office.
  • the stationary data is then copied to external storage 42 along with the SLAM data. If, for example, this is removed and plugged into the central computer 44, the entire project, for example stationary scans and SLAM data, can be evaluated together without additional data having to be downloaded from the laser scanners 2.
  • preview scans of the SLAM data in the field can be synchronized with the laser scanner 2 and integrated into the project.
  • the previous field workflow can continue to be used, as is described, for example, in the above-described prior art according to the applicant's EP 3 056 923 A1.
  • the laser scanner 2 can then send all the data of a project (stationary scans and SLAM data) to the handheld 16, on which the registration can then be made or corrected.
  • the handheld 16 synchronizes the changes back to the laser scanner 2 and this in turn to the platform 8 and the external memory 42 connected to it.
  • FIG. 8 shows a concept corresponding to FIG. 1, in which the mobile scanning arrangement 1 (similar to that in FIG. 3A) is mounted on a backpack 12 for goods.
  • the platform 8 is fastened with its bottom wall 28 to a supporting frame 70 of the Kraxen-shaped load backpack 12 in such a way that the inclined surface 13 points diagonally upwards (view in FIG. 8).
  • a laser scanner 2 is then attached to the receptacle 24 of the inclined surface 13, which in the exemplary embodiment shown is a 3D Laser scanner (Z + F IMAGER®) is running.
  • the vertical axis X of the laser scanner 2 is thus adjusted to the vertical in accordance with the position of the inclined surface 13 .
  • the representation according to FIG. 8 also shows two rechargeable batteries 10c, 10d, which can be removed laterally from the platform 8 or inserted into it without any hindrance.
  • FIG. 9 shows a variant of a mobile scanning arrangement 1, which can be mounted, for example, on a SKID or an AGV.
  • the scanning arrangement 1 is designed with a support structure 70 that can be fixed on this portable carrier device (transport means).
  • This has a base plate 72 on which a support column 74 is arranged with a support bracket 76 on which the platform 8 described above is mounted.
  • This assembly takes place in such a way that the large surface 15 with the receptacle 24 points upwards, to which in this exemplary embodiment a 3D laser scanner 2 (Z+F IMAGER®) from the applicant is fixed in position.
  • Z+F IMAGER® 3D laser scanner 2
  • another laser scanner 2' is held on the base plate 72 via a base 78, which is designed as a 2D laser scanner in the illustrated embodiment and thus allows a profile measurement.
  • the applicant's Z+F PROFILER® type laser scanner is particularly suitable for this purpose.
  • the bearing surface of the base 78 and thus the angle of attack of a rotor 80 of the 2D laser scanner 2 can be adjusted via a pivoting device 81 .
  • a bridge 82 is connected to the base 78, which bridges the 2D laser scanner 2' and on which a color camera arrangement, for example of the Z+F MapCam® type, is arranged. With such a camera arrangement, the corresponding color information can be mapped to the measurement data recorded by the 2D laser scanner 2' in one step.
  • the cameras 86 (only one provided with a reference number in FIG. 9) have high-resolution sensors and are arranged in such a way that the common field of view covers the entire measurement range of the 2D scanner 2' without parallax.
  • the high frame rate of the cameras enables the creation of seamless and sharp color images at speeds of up to 90 km/h. Such a camera system supplies very realistic and parallax-free color information.
  • the cameras 86 are oriented along the profile to be recorded on the circumference but also in the direction of travel of the mobile carrier device, so that the entire environment can actually be recorded via the color cameras.
  • the scanning arrangement 1 is mounted on a hand truck 88 (SCADDY®), which is pulled or pushed by hand through the area to be measured.
  • the basic structure of the scanning arrangement 1 according to FIG. 10 corresponds to that in FIG. 9, with no camera arrangement 84 being mounted on the bridge 82 .
  • an external PC 92 is mounted on a PC holder 90 and is connected wirelessly or via a connecting cable to the on-board PC 40 of the platform, so that the data evaluation via the external PC 92 is supported.
  • the scanners 2, 2' are essentially controlled via the on-board PC 40 of the platform 8.
  • Such a concept also makes it possible to control components, for example one of the laser scanners, separately via the PC 92.
  • FIG. 11 shows a mobile scanning arrangement 1, via which preferably static scans can be recorded.
  • This scanning arrangement 1 has a 3D laser scanner 2 which is fastened to a tripod holder 94 of a tripod 26 via the platform 8 according to the invention.
  • this is designed with a carriage 96 so that it can be adjusted to the desired scanning positions relatively easily.
  • the platform 8 is arranged in such a way that the large surface 15 with the receptacle 24 is oriented upwards (view according to Figure 11), so that the X-axis of the 3D laser scanner is in the vertical direction (perpendicular to the contact surface of the tripod 26) runs.
  • a trolley, a dolly or the like can also be used instead of the chassis 96 shown—such chassis arrangements are available with most surveyors or can be retrofitted inexpensively, so that flexible use of the mobile scanning arrangement 1 is ensured at a low price.
  • variable platform 8 makes it possible to mount different types of laser scanners 2, 2' on a wide variety of carrier devices, depending on the environment/measurement object to be measured, and thus to ensure an optimal scanning position.
  • the mobile data set can be obtained by combining two 3D laser scanner or two 2D laser scanners placed at an angle to each other or a combination of a 3D laser scanner with a 2D laser scanner.
  • a platform for a mobile scanning arrangement is disclosed, which is designed with at least two receptacles for scanning devices.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

The invention relates to a platform for a mobile scanning assembly, which is configured with at least two receptacles for scanning devices.

Description

Plattform für mobile Scananordnung und mobile Scananordnung Mobile Scanning Array Platform and Mobile Scanning Array
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Plattform für eine mobile Scananordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine mit einer derartigen Plattform ausgeführte mobile Scananordnung. The invention relates to a platform for a mobile scanning arrangement according to the preamble of patent claim 1 and to a mobile scanning arrangement implemented with such a platform.
In der Druckschrift EP 3 056 923 A1 der Anmelderin ist eine Scananordnung mit zumindest einem Laserscanner offenbart, der im Feld befindliche Objekte scannen kann. Die Scananordnung ist mit einem Speicher zum Ablegen von projektbezogenen Daten und einem integrierten Rechner und mit einer Navigationseinheit zum Erfassen einer Scanner-Position und/oder einer Scanner-Relativposition zu einer Startposition ausgeführt. Ferner weist die Scananordnung einen Satellitenrechner, beispielsweise ein Tablet auf, das eine Registrierung des Scans im Feld in einem projektspezifischen Koordinatensystem parallel zu einem sich anschließenden Scanvorgangs mittels des Laserscanners durchführen kann. The applicant's document EP 3 056 923 A1 discloses a scanning arrangement with at least one laser scanner that can scan objects located in the field. The scanning arrangement is designed with a memory for storing project-related data and an integrated computer and with a navigation unit for detecting a scanner position and/or a scanner position relative to a starting position. The scanning arrangement also has a satellite computer, for example a tablet, which can register the scan in the field in a project-specific coordinate system in parallel with a subsequent scanning process using the laser scanner.
Nachteilig an einer derartigen Scananordnung ist, dass diese nur eingeschränkt mobil ist. Genaugenommen ist die Scanvorrichtung von einem Standort zu einem weiteren Standort zu bewegen, wobei der Laserscanner in der Regel auf einem Stativ oder Ähnlichem montiert ist. The disadvantage of such a scanning arrangement is that it is only mobile to a limited extent. Strictly speaking, the scanning device is to be moved from one location to another, with the laser scanner usually being mounted on a tripod or the like.
Aus dem Stand der Technik sind auch mobile Scananordnungen mit und ohne SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) Technologie bekannt. Die SLAM- Technologie, bzw. ein SLAM-Modus hat oft den Nachteil einer relativ geringen Pixeldichte, inhomogener Abdeckung der Umgebung, sowie einer vergleichsweise reduzierten 3D-Genauigkeit. Mobile scanning arrangements with and without SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) technology are also known from the prior art. The SLAM technology, or a SLAM mode, often has the disadvantage of a relatively low pixel density, inhomogeneous coverage of the area, and a comparatively reduced 3D accuracy.
In der Druckschrift EP 3 280 977 B1 ist eine auch nach einem SLAM-Modus betreibbare mobile Scananordnung gezeigt, bei der in einem ersten Schritt eine 3D- Referenzkarte erstellt wird und dann in einem folgenden Schritt basierend auf der 3D- Referenzkarte in einem SLAM-Modus mittels eines 3D-Scanners die Umgebung gescannt und gleichzeitig eine Positionsbestimmung durchgeführt wird, so dass der aktuelle Standort des 3D-Scanners bekannt ist. Die aktuellen Scannerdaten werden dann innerhalb der bestehenden 3D-Referenzkarte aufgezeichnet und können auf einer Echtzeit-Benutzerschnittstelle (beispielsweise in einem Tablet) angezeigt werden. The publication EP 3 280 977 B1 shows a mobile scanning arrangement that can also be operated in a SLAM mode, in which a 3D Reference map is created and then in a following step based on the 3D reference map in a SLAM mode using a 3D scanner scanned the environment and at the same time a position determination is carried out so that the current location of the 3D scanner is known. The current scanner data is then recorded within the existing 3D reference map and can be displayed on a real-time user interface (e.g. on a tablet).
Dabei ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der 3D-Laserscanner auf einer Kraxe positioniert, die auch eine CPU zur Auswertung der vom Scanner erfassten Daten und der während des SLAM-Modus erfassten Standortdaten trägt. Dieser Scananordnung ist des Weiteren noch ein Tablet zugeordnet, über das mittels der CPU verarbeitete Informationen angezeigt werden. According to one exemplary embodiment, the 3D laser scanner is positioned on a cart that also carries a CPU for evaluating the data recorded by the scanner and the location data recorded during SLAM mode. A tablet is also assigned to this scanning arrangement, via which information processed by the CPU is displayed.
Ferner sind sogenannte MMS-Systeme (Mobile Mapping System), die in einem MMS-Modus arbeiten, aus dem Stand der Technik bekannt. Der große Nachteil besteht darin, dass sich mit diesen Daten kein SLAM rechnen lässt, da die (im Wesentlichen parallelen) Profile keinen ausreichenden Überlapp aufweisen - es kommt also allein auf die INS (Inertial Measurement System) Genauigkeit des MMS-Systems, meist im Zusammenspiel mit einem GNSS-Receiver, an, welches deshalb sehr hochwertig und damit teuer ist. Furthermore, so-called MMS systems (Mobile Mapping System), which work in an MMS mode, are known from the prior art. The big disadvantage is that no SLAM can be calculated with this data, since the (essentially parallel) profiles do not have sufficient overlap - so it all depends on the INS (Inertial Measurement System) accuracy of the MMS system, mostly in combination with a GNSS receiver, which is therefore of very high quality and therefore expensive.
Bekannt sind auch Scananordnungen, bei denen ein Laserscanner auf einem Trägerfahrzeug (SKID, FTS) montiert ist. Dieses Fahrzeug bewegt sich in der Umgebung, während der Laserscanner Scans der Umgebung aufnimmt. Also known are scanning arrangements in which a laser scanner is mounted on a carrier vehicle (SKID, FTS). This vehicle moves in the area while the laser scanner takes scans of the area.
Nachteilig an diesen bekannten mobilen Scananordnungen ist, dass der Laserscanner, als einer der Hauptbestandteile der Scananordnung, ausschließlich auf einen Anwendungsfall spezialisiert, einsetzbar ist. Ein weiterer Nachteil der bestehenden mobilen Scananordnungen ist, dass die jeweils verwendeten Plattformen, auf denen die Laserscanner montiert sind, lediglich für eine Anwendung optimiert sind. A disadvantage of these known mobile scanning arrangements is that the laser scanner, as one of the main components of the scanning arrangement, can only be used specialized for one application. Another disadvantage of the existing mobile scanning arrangements is that the platforms used in each case, on which the laser scanners are mounted, are only optimized for one application.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Plattform für eine mobile Scananordnung zu schaffen, die eine flexible Anwendung ermöglicht. Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, eine derartige flexible einsetzbare Scananordnung bereit zu stellen. In contrast, the invention is based on the object of creating a platform for a mobile scanning arrangement that enables flexible use. Of the The invention is also based on the object of providing such a flexible scanning arrangement.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Plattform durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf die mobile Scananordnung durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 12 gelöst. With regard to the platform, this object is achieved by the features of patent claim 1 and with regard to the mobile scanning arrangement by the features of the independent patent claim 12 .
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Plattform ist mit zumindest zwei Aufnahmen zur wahlweise Positionierung einer Scaneinrichtung oder zur Positionierung von zumindest zwei Scaneinrichtungen ausgeführt, wobei diese Aufnahmen vorzugsweise in einem Winkel zueinander angestellt sind. The platform according to the invention is designed with at least two mounts for selectively positioning a scanning device or for positioning at least two scanning devices, these mounts preferably being set at an angle to one another.
Eine derartige Anordnung von Aufnahmen ermöglicht es, die Scaneinrichtungen oder unterschiedliche Scaneinrichtungen variabel in Abhängigkeit von der jeweiligen Messsituation an der Plattform zu positionieren und somit in optimaler Weise zum Messobjekt auszurichten. Dabei können zwei Messdurchgänge mit einer an unterschiedlichen Positionen montierten Scaneinrichtung durchgeführt werden. Alternativ können auch zwei Scaneinrichtungen gleichzeitig montiert werden, so dass zwei Scans während einer Bewegung der mobilen Scananordnung erfasst werden können. Such an arrangement of recordings makes it possible to position the scanning devices or different scanning devices variably depending on the respective measurement situation on the platform and thus align them in an optimal way with the measurement object. Two measurement runs can be carried out with a scanning device mounted at different positions. Alternatively, two scanning devices can also be installed at the same time, so that two scans can be recorded during one movement of the mobile scanning arrangement.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn die Aufnahmen für die Scaneinrichtungen zueinander in einem vorbestimmten Winkel angestellt sind, so dass eine optimale Ausrichtung gewährleistet ist. Dadurch können auch Hinterschnitte, d. h. durch Abdeckungen überdeckte Bereiche eines Raums erfasst werden In this case, it is particularly preferred if the receptacles for the scanning devices are set at a predetermined angle to one another, so that optimal alignment is ensured. As a result, undercuts, i. H. Covered areas of a room can be detected
Bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel ist die Plattform mit zwei zueinander angestellten Aufnahmewandungen ausgeführt, an denen jeweils eine Aufnahme ausgebildet ist. Dementsprechend sind dann diese Aufnahmen an kompakten Aufnahmewandungen positioniert, so dass eine zuverlässige Abstützung der jeweiligen Scaneinrichtung gewährleistet ist. Bei einem besonders kompakten Ausführungsbeispiel ist die Plattform mit einem Boden ausgeführt, der mit den Aufnahmewandungen, Seitenwandungen und einer Rückwand einen Aufnahmeraum für eine Elektronikeinheit mit einem On-Board-PC zur Steuerung der elektronischen Komponenten einer mobilen Scananordnung und/oder zur Auswertung von Messsignalen ausbildet. In an exemplary embodiment of particularly simple construction, the platform is designed with two receiving walls which are positioned in relation to one another and on each of which a receptacle is formed. Accordingly, these recordings are then positioned on compact recording walls, so that a reliable support of the respective scanning device is guaranteed. In a particularly compact embodiment, the platform is designed with a base which, together with the receiving walls, side walls and a rear wall, forms a receiving space for an electronics unit with an on-board PC for controlling the electronic components of a mobile scanning arrangement and/or for evaluating measurement signals .
Die Plattform ist besonders gut an unterschiedliche Bedingungen anpassbar, wenn die Elektronikeinheit mit einem DC/DC-Wandler für die Akkus ausgeführt ist. The platform can be adapted particularly well to different conditions if the electronics unit is designed with a DC/DC converter for the batteries.
Bei einer Variante der Erfindung sind an den genannten Seitenwandungen Halterungen für die Akkus ausgebildet, in die die Akkus werkzeuglos eingesetzt und entsprechend auch auf einfache Weise ausgewechselt werden können. Über die DC/DC-Wandler ist dabei ein Laden der jeweils entladenen Akkus ohne Herausnehmen möglich. Diese Halterungen sind vorzugsweise so ausgebildet, dass die Akkus form- und kraftschlüssig gehalten sind. In one variant of the invention, holders for the batteries are formed on the side walls, into which the batteries can be inserted without tools and correspondingly also easily replaced. The discharged batteries can be charged via the DC/DC converter without removing them. These brackets are preferably designed in such a way that the batteries are held in a positive and non-positive manner.
Die Plattformanordnung ist besonders kompakt, wenn an den Seitenwandungen und/oder der Rückwandung jeweils zwei Halterungen für ein Akku-Paar ausgebildet sind. The platform arrangement is particularly compact if two holders for a pair of rechargeable batteries are formed on the side walls and/or the rear wall.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Aufnahmen zur Positionierung der Scaneinrichtungen in den Aufnahmewandungen im Wesentlichen baugleich ausgeführt. In a particularly preferred exemplary embodiment of the invention, the mounts for positioning the scanning devices in the mount walls are designed to be essentially identical.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn die Aufnahmen durch taschenförmige Ausnehmungen ausgebildet sind, in die jeweils eine Halterung für eine Scaneinrichtung einsetzbar ist. In this case, it is particularly preferred if the receptacles are formed by pocket-shaped recesses, in each of which a holder for a scanning device can be inserted.
Eine derartige Halterung ist vorzugsweise mit einer in die Ausnehmungen passgenau eingesetzten Flanschplatte ausgeführt, die einen Halteflansch für die jeweilige Scaneinrichtung trägt. Dieser Halteflansch ist normiert, so dass unterschiedliche Scaneinrichtungen, beispielsweise ein 3D-Scanner,ein 2D-Scanner, ein Kameramodul oder sonstige Erweiterungen ansetzbar sind. Such a holder is preferably designed with a flange plate that fits exactly into the recesses and carries a retaining flange for the respective scanning device. This retaining flange is standardized so that different scanning devices, for example a 3D scanner, a 2D scanner, a camera module or other extensions can be attached.
Die erfindungsgemäße mobile Scananordnung ist mit einer derartigen Plattform ausgeführt, wobei zumindest eine Scaneinrichtung, insbesondere ein Laserscanner an eine Aufnahme angesetzt ist und in Energie- und Signalverbindung mit der Elektronik- Einheit steht. The mobile scanning arrangement according to the invention is designed with such a platform, with at least one scanning device, in particular a laser scanner, being attached to a receptacle and having an energy and signal connection with the electronic unit.
Dabei kann die Plattform an einer mobilen Trägereinheit, wie beispielsweise einem Lastenrucksack, einem SKID, einem FTS, einem Handwagen, einem Auto, einem Quad oder einem Boot montiert sein. Selbstverständlich kann die Plattform auch in herkömmlicher Weise an einem Stativ oder dergleichen zur Aufnahme eines statischen Scans montiert sein. The platform can be mounted on a mobile carrier unit, such as a cargo backpack, a SKID, an AGV, a hand truck, a car, a quad or a boat. Of course, the platform can also be conventionally mounted on a tripod or the like for recording a static scan.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind an der mobilen Trägereinheit ein 3D-Laserscanner und/oder ein 2D-Laserscanner, eine Einrichtung zur Standorterfassung und optional zumindest eine Farbkamera angeordnet, wobei diese jeweils in Energie- und Datenverbindung mit den Akkus bzw. der Elektronik-Einheit stehen. In a preferred exemplary embodiment, a 3D laser scanner and/or a 2D laser scanner, a device for location detection and optionally at least one color camera are arranged on the mobile carrier unit, with these each having an energy and data connection with the batteries or the electronics unit .
Die erfindungsgemäße mobile Scananordnung hat dementsprechend eine mobile Plattform, auf der zumindest eine Scaneinrichtung zur 2D- oder 3D-Vermessung von Objekten/Bereichen angeordnet ist. Die Plattform ist so gehalten, dass sie entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn entlang des zu vermessenden Bereiches verfahrbar ist und hat eine Elektronik-Einheit (Recheneinheit (CPU)), die in Datenverbindung mit der Scaneinrichtung steht. Die mobile Scananordnung hat des Weiteren eine Einrichtung zur Standorterfassung. Die Recheneinheit ermöglicht es, die mittels der vorzugsweise in einem MMS-Rotationsmodus, insbesondere einem MMS-SLAM-Rotationsmodus betriebenen Scaneinrichtung und der Einrichtung zur Standorterfassung ermittelten Daten auszuwerten und eine Trajektorie (Bewegungsbahn) der Scaneinrichtung zu bestimmen, wobei die Recheneinheit ausgelegt ist, bei unzureichender Datenqualität der Trajektorie oder des resultierenden Scans zumindest eine Position zur zusätzlichen Durchführung eines statischen Scans zu bestimmen und/oder eine entsprechende Information und/oder ein Signal zur Durchführung eines weiteren mobilen Scans vorzugsweise in einem Profilmodus auszugeben. Accordingly, the mobile scanning arrangement according to the invention has a mobile platform on which at least one scanning device for the 2D or 3D measurement of objects/areas is arranged. The platform is held in such a way that it can be moved along a predetermined path of movement along the area to be measured and has an electronics unit (processing unit (CPU)) which is in data communication with the scanning device. The mobile scanning arrangement also has a device for location detection. The computing unit makes it possible to evaluate the data determined by means of the scanning device, which is preferably operated in an MMS rotation mode, in particular an MMS-SLAM rotation mode, and the device for location detection and to determine a trajectory (movement path) of the scanning device, with the computing unit being designed in insufficient data quality of the trajectory or the resulting scan to determine at least one position for the additional implementation of a static scan and / or a corresponding information and / or a signal to perform a further mobile scan preferably output in a profile mode.
Eine derartige mobile Scananordnung ist sehr flexibel einsetzbar, wobei gewährleistet ist, dass aufgrund der unterschiedlichen Messprinzipien (statischer Modus und MMS-Modus) eine hochpräzise Erfassung des Objektes bzw. des zu vermessenden Bereiches, beispielsweise einer Fertigungshalle, ermöglicht ist. Such a mobile scanning arrangement can be used very flexibly, it being ensured that due to the different measuring principles (static mode and MMS mode) a high-precision detection of the object or the area to be measured, for example a production hall, is made possible.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die in die Plattform integrierte Recheneinheit mit zumindest einer der Scaneinrichtungen synchronisiert, so dass die im mobilen und/oder im statischen Modus erfassten Scans und Standortdaten mit den in der Scaneinrichtung gespeicherten Scandaten synchronisiert werden können. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Recheneinheit so ausgeführt ist, dass sie die im mobilen und/oder im statischen Modus erfassten Scans und Standortdaten mit dem Ziel einer Registrierung im Feld (vor Ort) verarbeiten kann. Diese Registrierung kann dann über die Recheneinheit oder über einen externen, der Scaneinrichtung zugeordneten Rechner erfolgen. In a preferred embodiment, the computing unit integrated into the platform is synchronized with at least one of the scanning devices, so that the scans and location data recorded in mobile and/or static mode can be synchronized with the scan data stored in the scanning device. In this context, it is particularly preferred if the computing unit is designed in such a way that it can process the scans and location data recorded in the mobile and/or in the static mode with the aim of registering in the field (on site). This registration can then take place via the processing unit or via an external computer assigned to the scanning device.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn die Recheneinheit so ausgelegt ist, dass die verarbeiteten Datensätze/Scandaten zurück zur Auswerteeinheit der Scaneinrichtung übertragen werden können - mit anderen Worten gesagt, die Synchronisierung der Datensätze erfolgt zwischen der plattformseitigen Recheneinheit und der zumindest einen Scaneinrichtung in beiden Richtungen. It is particularly preferred if the processing unit is designed in such a way that the processed data sets/scan data can be transmitted back to the evaluation unit of the scanning device - in other words, the data sets are synchronized between the platform-side processing unit and the at least one scanning device in both directions .
Die genannte Vorregistrierung im Feld erfolgt bei einer Variante der Erfindung über einen mit der Scaneinrichtung in Datenverbindung stehenden externen Rechner, beispielsweise ein Tablet (Handheld) oder über die Recheneinheit. In one variant of the invention, said pre-registration in the field takes place via an external computer, for example a tablet (handheld), which is in data connection with the scanning device, or via the computing unit.
Die Weiterverarbeitung in einem Zentralrechner oder dergleichen ist erleichtert, wenn die Recheneinheit eine Schnittstelle für einen externen Speicher, beispielsweise eine SSD oder einen USB-Stick hat, auf dem die Projektdaten, d.h. die aus der Synchronisation der Recheneinheit und des internen Rechners der Scaneinrichtung entstandenen Daten, abspeicherbar sind. Über eine Schnittstelle können die Projektdaten auch auf einem externen Rechner zentral abgespeichert werden. Die Einrichtung zur Standorterfassung kann ein IMU-/INS- und/oder GNSS- basiertes System sein oder ein System, das Lokalisierungstechniken, wie Radar, Bluetooth, Ultraschall, RFID etc. nutzt. Further processing in a central computer or the like is made easier if the processing unit has an interface for an external memory, for example an SSD or a USB stick, on which the project data, i.e. the data resulting from the synchronization of the processing unit and the internal computer of the scanning device , can be saved. The project data can also be stored centrally on an external computer via an interface. The device for location detection can be an IMU-/INS- and/or GNSS-based system or a system that uses localization techniques such as radar, Bluetooth, ultrasonic, RFID etc.
Ein Verfahren zur Ansteuerung einer mobilen Scananordnung, insbesondere einer mobilen Scananordnung mit den vorstehenden Merkmalen, setzt dementsprechend eine Scaneinrichtung voraus, die auf einer mobilen Plattform positioniert ist und die mit einer Recheneinheit ausgeführt ist, die mit der Scaneinrichtung synchronisiert ist. Die Ansteuerung einer derartigen mobilen Scananordnung erfolgt vorzugsweise derart, dass in einem ersten Schritt über die vorzugsweise in einem MMS-Rotationsmodus, insbesondere einem MMS-SLAM-Rotationsmodus betriebenen Scaneinrichtung ein mobiler Datensatz erzeugt wird, der dem zu vermessenden Objekt/Bereich zugeordnet ist. Dieser mittels der Scaneinrichtung erfasste mobile Datensatz wird dann mittels der Recheneinheit ausgewertet und zudem wird eine Trajektorie berechnet. Diese ist die Basis der Auswertung, denn nur darüber können die Profile in 3D verortet werden. A method for controlling a mobile scanning arrangement, in particular a mobile scanning arrangement with the above features, accordingly requires a scanning device that is positioned on a mobile platform and that is implemented with a computing unit that is synchronized with the scanning device. Such a mobile scanning arrangement is preferably controlled in such a way that, in a first step, a mobile data set assigned to the object/area to be measured is generated via the scanning device, which is preferably operated in an MMS rotation mode, in particular an MMS-SLAM rotation mode. This mobile data set recorded by the scanning device is then evaluated by the computing unit and a trajectory is also calculated. This is the basis of the evaluation, because this is the only way to locate the profiles in 3D.
In einem weiteren Schritt erfolgt eine Analyse der Trajektorie oder des mobilen Datensatzes (Scans) und ggf. eine Ausgabe eines Signals zur Durchführung eines statischen Scans von einem von der Recheneinheit bestimmten Standort oder eines weiteren mobilen Scans, vorzugsweise in einem Profilmodus der Scaneinrichtung. In a further step, the trajectory or the mobile data set (scans) is analyzed and, if necessary, a signal is output to carry out a static scan from a location determined by the computing unit or another mobile scan, preferably in a profile mode of the scanning device.
Im Anschluss erfolgt dann eine Auswertung des statischen Scans bzw. des weiteren mobilen Scans und des mobilen Datensatzes aus der ersten Messung zur Bestimmung eines korrigierten mobilen Datensatzes und einer korrigierten Trajektorie, die ggf. mit der Scaneinrichtung synchronisiert werden. The static scan or the further mobile scan and the mobile data set from the first measurement are then evaluated to determine a corrected mobile data set and a corrected trajectory, which are possibly synchronized with the scanning device.
Durch ein derartiges Verfahren ist eine hochpräzise Erfassung eines zu vermessenden Objektes/Bereiches mit minimalem vorrichtungs- und verfahrenstechnischen Aufwand möglich. A method of this type enables high-precision detection of an object/area to be measured with minimal outlay in terms of device and process technology.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders effektiv, wenn auf der Basis des korrigierten Datensatzes im Feld eine Vorregistrierung oder eine Korrektur einer Registrierung mittels der Recheneinheit oder eines mit der Scaneinrichtung in Datenverbindung stehenden externen Rechners durchgeführt wird. Dieser externe Rechner kann, wie vorstehend erwähnt, beispielsweise ein der Scaneinrichtung zugeordnetes Tablet sein. The inventive method is particularly effective when based on the corrected data set in the field a pre-registration or a correction Registration is carried out by means of the computing unit or an external computer with a data connection to the scanning device. As mentioned above, this external computer can be, for example, a tablet assigned to the scanning device.
Die Weiterverarbeitung der Trajektorie und der Datensätze ist besonders einfach, wenn diese Daten auf einem externen Speicher abgelegt werden, der dann als Backup zum internen Speicher dient. The further processing of the trajectory and the data sets is particularly easy if this data is stored on an external memory, which then serves as a backup to the internal memory.
Das vorbeschriebene Verfahren lässt sich besonders effektiv bei einer Scananordnung mit einem 3D-Laserscanner einsetzen, über den ein erster mobiler Datensatz in einem MMS-Rotationsmodus, vorzugsweise einem SLAM- Rotationsmodus, und ggf. der statische Scan erzeugt wird. Dabei ist es bevorzugt, wenn zumindest ein zweiter mobiler Datensatz über den in einem Profilmodus betriebenen 3D-Laserscanner entlang der gleichen Bewegungsbahn (ggf. in entgegengesetzter Richtung) oder über einen weiteren, auf der Plattform gehaltenen 2D-Laserscanner erzeugt wird. Durch diese zweimalige Erfassung von mobilen Datensätzen erfolgt eine Optimierung der Trajektorie und der resultierenden SDPunktwolke, wobei über die CPU alle verfügbaren Daten und Schleifenschlüsse aus anderen Durchgängen, Passpunkten und auch die genannten statischen Scans berücksichtigt werden können. The method described above can be used particularly effectively in a scanning arrangement with a 3D laser scanner, via which a first mobile data set is generated in an MMS rotation mode, preferably a SLAM rotation mode, and possibly the static scan. It is preferred if at least a second mobile data set is generated via the 3D laser scanner operated in a profile mode along the same movement path (possibly in the opposite direction) or via another 2D laser scanner held on the platform. This double acquisition of mobile data sets optimizes the trajectory and the resulting SD point cloud, whereby all available data and loop closures from other passes, control points and also the static scans mentioned can be taken into account via the CPU.
Die Erfassung des statischen Scans ist besonders exakt, wenn hierfür die Scaneinrichtung von der Plattform entfernt und in eine optimale Messposition verbracht wird. Dabei kann der 3D-Laserscanner oder die Scaneinrichtung dann auf ein Stativ oder dergleichen montiert werden. The recording of the static scan is particularly precise if the scanning device is removed from the platform and placed in an optimal measuring position. The 3D laser scanner or the scanning device can then be mounted on a tripod or the like.
Im Folgenden werden noch weitere innovative Aspekte der Erfindung angesprochen. Further innovative aspects of the invention are addressed below.
Die Plattform, auf der alle Komponenten präzise montierbar sind, kann, in Abhängigkeit des Anwendungsfalls, unterschiedlich ausgeführt sein. Die Plattform kann mehrere, bevorzugt justierbare, Vorrichtungen enthalten, um einen oder mehrere Scanner in verschiedenen Winkeln aufnehmen zu können. The platform, on which all components can be precisely mounted, can be designed differently depending on the application. The platform may contain multiple, preferably adjustable, devices to accommodate one or more scanner at different angles.
Der Laserscanner, der in einer definierten Ausrichtung (vorzugsweise senkrecht oder nach hinten geneigt) an der Plattform lösbar befestigt werden kann, wodurch er jederzeit abgenommen und in traditioneller Weise auf einem Stativ aufgebaut werden kann, ist dazu ausgelegt, auch statische Scans aufzunehmen. Besonders vorteilhaft an einer derartigen Ausführung einer Scananordnung ist die mobile und flexible Anwendbarkeit. So kann der Scanner sowohl auf der Plattform betrieben werden, als auch davon unabhängig als sogenanntes Stand-alone Gerät an festen Standpunkten. Die Plattform ist zudem so ausgelegt, dass sie auf einem SKID/Schiebewagen oder einem Tragegestell oder einer sonstigen mobilen Trägervorrichtung montiert werden kann. The laser scanner, which can be releasably attached to the platform in a defined orientation (preferably vertical or tilted backwards), allowing it to be removed at any time and set up on a tripod in the traditional manner, is designed to also record static scans. The mobile and flexible applicability of such an embodiment of a scanning arrangement is particularly advantageous. The scanner can be operated both on the platform and independently as a so-called stand-alone device at fixed locations. The platform is also designed in such a way that it can be mounted on a SKID/push trolley or a carrying frame or other mobile support device.
Vorzugsweise weist die Scananordnung eine integrierte oder separate Kamera- Einheit auf, bestehend aus mehreren Kameras, die im sichtbaren und/oder infraroten und/oder multispektralen Bereich Aufnahmen aufnehmen. Diese Kamera-Einheit ist vorzugsweise als 360°-Panorama Kamerasystem ausgeführt, wodurch vorteilhafterweise die gesamte Umgebung in einem auch als Panorama bezeichneten Datensatz erfasst werden kann. Prinzipiell ist auch eine Kamera oder Kameraanordnung verwendbar, die parallel zur den Scanprofilen Farbbilder aufnimmt, wobei dann sozusagen der Scanner und die Kameraanordnung in einem Profilmodus betrieben sind. Ein derartiges Konzept wird beispielsweise bei dem Kamerasystem „Z+F MapCam®“ verwendet. The scanning arrangement preferably has an integrated or separate camera unit, consisting of a number of cameras that take pictures in the visible and/or infrared and/or multispectral range. This camera unit is preferably designed as a 360° panorama camera system, as a result of which the entire environment can advantageously be recorded in a data set, also referred to as a panorama. In principle, a camera or camera arrangement can also be used which records color images parallel to the scan profiles, the scanner and the camera arrangement then being operated in a profile mode, so to speak. Such a concept is used, for example, in the "Z+F MapCam®" camera system.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Plattform der Scananordnung eine Elektronik-Einheit, die wesentliche zur Generierung von Versorgungs- und Steuersignalen erforderlichen Elektronik-Komponenten, sowie die Recheneinheit und ein Navigations-System (INS (Inertial Navigation System) & optional GNSS (Global Navigation Satellite System)) enthält. Es ist mit der Elektronikeinheit ferner eine vorzugsweise drahtlose Verbindung vom Rechner zu einem Handheld Gerät, z.B. Smartphone, Tablet o.Ä. herstellbar, über das der Bediener das Gesamtsystem steuern und/oder überwachen kann. Die Transformationen relativ zum INS (Lever Arms) von Scanner und Kamera werden vorzugsweise durch Kalibrierung ermittelt, so dass die Daten aller Komponenten, synchronisiert über einen gemeinsamen „PPS“-Puls, in ein einheitliches Koordinatensystem transformierbar sind. In a particularly preferred embodiment, the platform of the scanning arrangement has an electronic unit, the essential electronic components required for generating supply and control signals, as well as the computing unit and a navigation system (INS (Inertial Navigation System) & optionally GNSS (Global Navigation Satellite System)) includes. The electronic unit can also be used to establish a preferably wireless connection from the computer to a handheld device, eg smartphone, tablet or the like, via which the operator can control and/or monitor the entire system. The transformations relative to the INS (Lever Arms) of scanner and camera are preferably determined by calibration, so that the data of all components, synchronized via a common "PPS" pulse, can be transformed into a uniform coordinate system.
Vorzugsweise ist die Plattform und/oder die Elektronik-Einheit dazu ausgelegt, eine Basisplatine aufzunehmen. Diese Basisplatine dient u.A. dem Anschluss und der Verbindung unterschiedlicher Komponenten der Scananordnung. The platform and/or the electronic unit is preferably designed to accommodate a base board. This base board is used e.g. the connection and connection of different components of the scanning arrangement.
Wie erläutert, ist eine Recheneinheit an oder in der Plattform montiert, und/oder Bestandteil der Elektronik-Einheit. Da diese direkt oder indirekt mit der Plattform verbunden ist, wird sie auch als Onboard-PC bezeichnet und ist im Feld direkt verwendbar. Dieser kann die Steuerung der einzelnen Komponenten vornehmen und/oder bereits live eine Vorabansicht generieren, die einem Nutzer auf einem Satellitenrechner, beispielsweise dem Handheld, Tablet, o.Ä. angezeigt wird. Die Recheneinheit könnte auch Teil einer separaten Kameraeinheit sein. As explained, a computing unit is mounted on or in the platform and/or is part of the electronics unit. Since this is directly or indirectly connected to the platform, it is also referred to as an onboard PC and can be used directly in the field. This can control the individual components and/or generate a preview live, which is displayed to a user on a satellite computer, for example a handheld, tablet or similar. The computing unit could also be part of a separate camera unit.
Je nach Auslegung kann es vorteilhaft sein, dass Akkus zur Stromversorgung der elektrischen Komponenten vorgesehen sind. Besonders bevorzugt sind die Akkus derart an oder in der Plattform befestigt, dass sie leicht erreichbar und somit in kurzer Zeit austauschbar sind. Dieser Austausch kann während eines Scanvorgangs erfolgen, sodass dieser nicht unterbrochen werden muss. So kann bei einer Vermessung im Feld die Laufleistung der Scananordnung deutlich verlängert werden, indem die Akkus getauscht werden können. Ferner können die Akkus derart in oder an der Plattform integriert sein, dass sie auch den Laserscanner mit Energie versorgen, so dass die Akkus des Laserscanners nicht notwendigerweise an dem Laserscanner selbst gehalten sind. So lässt sich das Gewicht des Laserscanners und die rotierende Masse verringern, was vorteilhaft für die Qualität der Aufnahmen ist. Depending on the design, it can be advantageous for rechargeable batteries to be provided for the power supply of the electrical components. The rechargeable batteries are particularly preferably attached to or in the platform in such a way that they can be easily reached and thus exchanged in a short time. This exchange can take place during a scanning process, so that it does not have to be interrupted. In the case of a measurement in the field, the mileage of the scanning arrangement can be significantly extended by replacing the batteries. Furthermore, the rechargeable batteries can be integrated in or on the platform in such a way that they also supply the laser scanner with energy, so that the rechargeable batteries of the laser scanner are not necessarily held on the laser scanner itself. This reduces the weight of the laser scanner and the rotating mass, which is beneficial for the quality of the images.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein DC/DC-Wandler für die Scananordnung vorgesehen, der ebenfalls an oder in der Plattform gehalten ist, insbesondere als Bestandteil der Elektronik-Einheit. Vorteilhafterweise sind so verschiedene Akkutypen verwendbar. Die Spannungen können zwischen 6V und 48V betragen und der DC/DC-Wandler passt diese an die Betriebsspannung der Scananordnung beziehungsweise der einzelnen Komponenten an. In an advantageous embodiment, a DC/DC converter is provided for the scanning arrangement, which is also held on or in the platform, in particular as part of the electronics unit. Advantageously, different battery types can be used. The voltages can be between 6V and 48V amount and the DC/DC converter adapts this to the operating voltage of the scanning arrangement or the individual components.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Laserscanner über einen Adapter mit einer an der Plattform befestigten Aufnahmevorrichtung mit der Plattform verbunden. Vorteilhafterweise ist so eine exakte und hinreichend reproduzierbare Ausrichtung in einfacher Art und Weise gewährleistet. In a preferred development, the laser scanner is connected to the platform via an adapter with a recording device attached to the platform. In this way, an exact and sufficiently reproducible alignment is advantageously ensured in a simple manner.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen mobilen Scananordnung ist ein Inertialsensor an der Plattform vorgesehen, der derart ausgerichtet ist, dass seine Orientierung zum Laserscanner fixiert und bekannt ist. In a particularly preferred exemplary embodiment of the mobile scanning arrangement according to the invention, an inertial sensor is provided on the platform, which is aligned in such a way that its orientation to the laser scanner is fixed and known.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Onboard PC, sowie ein Großteil der weiteren Komponenten der Elektronik-Einheit in einem Inneren der Plattform integriert, so dass über Schnittstellen externe Datenträger anschließbar sind. So kann vorteilhafter Weise die gesamte Plattform von einer portablen Vorrichtung auf eine andere umgebaut werden, ohne dass Einzelteile der Elektronik-Einheit abgebaut und wieder aufgebaut werden müssen. In an alternative exemplary embodiment, the onboard PC and a large part of the other components of the electronic unit are integrated in an interior of the platform, so that external data carriers can be connected via interfaces. In this way, the entire platform can advantageously be converted from one portable device to another without having to dismantle and reassemble individual parts of the electronics unit.
Beispielsweise wird als portable Trägervorrichtung ein Lastenrucksack, wie beispielsweise eine sogenannte Kraxe verwendet. Die Plattform kann mit wenigen Handgriffen an der Trägervorrichtung, beispielsweise der Kraxe montiert werden. Vorteilhafterweise sind derartige Kraxen ergonomisch optimiert, so dass ein Anwender die Belastung der Scananordnung auch über einen längeren Zeitraum ohne Probleme ertragen kann. For example, a load backpack, such as a so-called Kraxe, is used as a portable carrier device. The platform can be mounted on the carrier device, for example the Kraxe, in just a few simple steps. Advantageously, such backpacks are ergonomically optimized so that a user can bear the load of the scanning arrangement over a longer period of time without any problems.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Trägervorrichtung eine Produktionsplattform. Insbesondere kann es sich dabei um ein sogenanntes SKID oder ein FTS (fahrerloses Transportsystem) handeln, die beispielsweise in größeren Fertigungsstraßen, beispielsweise in der Automobilindustrie, verwendet werden. Die Plattform kann auf einem SKID-Förderer oder dem FTS schnell montiert werden, ohne den Produktionsprozess zu intervenieren und kann in einem Durchgang die gesamte Produktionshalle scannen und erfassen. Ein SKID dient dabei vorzugsweise dazu, den Innenraum der Produktionshalle zu erfassen, während mittels eines FTS vorzugsweise Geh-/Verfahrwege und Außenanlagen erfasst werden. In a further preferred exemplary embodiment, the carrier device is a production platform. In particular, this can be a so-called SKID or an AGV (driverless transport system), which is used, for example, in larger production lines, for example in the automotive industry. The platform can be quickly assembled on a SKID conveyor or the AGV without interfering with the production process and can scan and record the entire production hall in one pass. A SKID is preferably used to To record the interior of the production hall, while using an AGV preferably walking / travel paths and outdoor facilities are recorded.
In einem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Trägervorrichtung ein Gegenstand, der sich auf unterschiedliche Art und Weise fortbewegen kann. Dieser kann beispielsweise fahren, fliegen (Drohne), oder schwimmen. In an alternative preferred embodiment, the carrier device is an object that can move in different ways. This can, for example, drive, fly (drone), or swim.
Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens weist folgende Schritte auf: An exemplary embodiment of the method has the following steps:
In einem ersten Schritt wird das Zielobjekt in einem Durchgang in einem SLAM- Rotationsmodus aufgenommen. Hierbei handelt es sich um einen typischen Betriebsmodus bereits am Markt erhältlicher SLAM Systeme. Vorteilhafterweise lassen sich sehr schnell große Bereiche aus einer kontinuierlichen Bewegung heraus erfassen. In a first step, the target object is recorded in one pass in a SLAM rotation mode. This is a typical operating mode of SLAM systems already available on the market. Advantageously, large areas can be detected very quickly from a continuous movement.
In einem zweiten optionalen Schritt, wird die Szene in einem MMS-Profilmodus aufgenommen. Dieser Modus wird vorrangig in klassischen, meist Fahrzeug gestützten, MMS-Systemen verwendet. Der Vorteil besteht darin, große Bereiche schnell abscannen zu können, wobei die Genauigkeit und Datendichte jedoch wesentlich größer und auch homogener ist, als bei der Verwendung von einem SLAM- Rotationsmodus. In a second optional step, the scene is recorded in an MMS profile mode. This mode is primarily used in classic, mostly vehicle-based, MMS systems. The advantage is that large areas can be scanned quickly, but the accuracy and data density is much greater and also more homogeneous than when using a SLAM rotation mode.
In einem dritten, optionalen Schritt, werden Einzelscans an stationären Punkten aufgenommen, bei denen eine sehr hohe Auflösung notwendig ist. Diese Einzelscans werden in einem klassischen Laserscanner Modus, bei dem viele Einzelstandpunkte aufgenommen werden, durchgeführt. Vorteilhafterweise sind die Auflösung und die 3D Genauigkeit in diesem Modus sehr gut. In a third, optional step, individual scans are recorded at stationary points where a very high resolution is required. These individual scans are carried out in a classic laser scanner mode, in which many individual positions are recorded. Advantageously, the resolution and 3D accuracy in this mode are very good.
Die einzelnen Schritte werden im Folgenden eingehender gezeigt. Each step is shown in more detail below.
Gemäß dem ersten Schritt wird nach Abschluss der Vermessung eine sehr genaue SLAM-basierte Trajektorie der Bewegung des Scans generiert, wobei bereits ein günstiges INS zu einer Positionsschätzung ausreichen kann. Wenn möglich wird mindestens ein Schleifenschluß (Rückkehr zum Anfangspunkt bzw. zu einzelnen Objekten während der Aufnahme) aufgenommen, um so langsame Driften der Trajektorie zu kompensieren. According to the first step, a very precise SLAM-based trajectory of the movement of the scan is generated after the measurement has been completed, whereby a favorable INS can already be sufficient for a position estimation. If possible, at least one loop closure (return to the starting point or to individual objects during recording) in order to compensate for slow drifts in the trajectory.
Im zweiten Schritt wird beispielsweise die gleiche Route aus dem ersten Schritt noch einmal abgelaufen bzw. durchfahren, wobei allerdings im Profilmodus gescannt wird. Die (ungefähr parallelen) Profile werden mit Hilfe des SLAM Algorithmus anhand den bereits aus dem ersten Durchgang generierten Daten ausgerichtet, wodurch die Datendichte und Homogenität der 3D Daten stark vergrößert wird, bei ungefähr gleichbleibender Genauigkeit. Als Stütze zur Trajektorienbestimmung können weitere Sensoren benutzt werden, wie z.B. Kameras / GPS etc.. In the second step, for example, the same route from the first step is walked or traversed again, although scanning is carried out in profile mode. The (approximately parallel) profiles are aligned using the SLAM algorithm based on the data already generated from the first pass, which greatly increases the data density and homogeneity of the 3D data, with approximately the same accuracy. Other sensors can be used to support trajectory determination, such as cameras / GPS etc..
In einem optionalen dritten Schritt können an wenigen, besonders kritischen, Stellen Einzelscans im klassischen Laserscanner Modus, also einem sphärischen 3D- Scan an einem festen Standpunkt, aufgenommen werden, entweder um bestimmte Referenz-Objekte hochgenau zu bestimmen oder bestimmte Objekte mit besonders hoher Auflösung zu vermessen oder um die Trajektorie an schwierigen Stellen des SLAM-Durchgangs zu stützen. Die einzelnen Standpunkte sind dem System zumindest ungefähr bekannt, entweder über den SLAM-Algorithmus oder die internen Sensoren der Scananordnung oder des Laserscanners, so dass diese Scans vorteilhafterweise nahtlos mit dem bestehenden Datensatz registriert werden können. In an optional third step, individual scans can be recorded in the classic laser scanner mode, i.e. a spherical 3D scan at a fixed position, at a few, particularly critical points, either in order to determine specific reference objects with great precision or to identify specific objects with a particularly high resolution to measure or to support the trajectory at difficult points of the SLAM pass. The individual points of view are at least roughly known to the system, either via the SLAM algorithm or the internal sensors of the scanning arrangement or the laser scanner, so that these scans can advantageously be seamlessly registered with the existing data set.
Vorteilhafterweise erhält man bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in kurzer Zeit eine hoch aufgelöste, hoch genaue 3D Punktwolke eines großen Bereiches, wobei Genauigkeit und Auflösung der des klassischen Laserscanner Modus annähernd entsprechen - und dies ohne den Einsatz teurer INS Systeme. Ebenso kann in vorteilhafter Art und Weise auf den Einsatz weiterer Laserscanner verzichtet werden. Advantageously, when using the method according to the invention, a high-resolution, high-precision 3D point cloud of a large area is obtained in a short time, with accuracy and resolution approximately corresponding to that of the classic laser scanner mode - and this without the use of expensive INS systems. Likewise, the use of further laser scanners can advantageously be dispensed with.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die einzelnen Aufnahmen, auch 3D-Scans genannt, im Feld registriert. Sobald die Scans aus dem Laserscanner- Modus zum im SLAM-Modus erfassten Datensatz registriert wurden, können diese, aufgrund ihrer hohen Genauigkeit als Referenz dienen, um die Profile des SLAM- Datensatzes noch präziser auszurichten, was bevorzugt automatisch erfolgt. Auch könnten mehrere unabhängige, aber überlappende SLAM-Datensätze sich gegenseitig als Referenz dienen. Im Falle aufgenommener Referenz-Objekte kann die im SLAM berechnete Trajektorie an sogenannte „Tie-Points“ gezogen und damit hochgenau verbessert werden. Natürlich können Tie-Points auch auf andere Weise generiert werden, etwa durch vom Kamera-System oder mit Hilfe von durch den Laserscanner im statischen Einsatz erfassten Zielmarken. Dies können auch einfache Geometrien wie Ebenen, Linien, Kugeln, Zylinder oder ähnliches sein. In a preferred embodiment, the individual recordings, also called 3D scans, are registered in the field. As soon as the scans from the laser scanner mode have been registered to the data set recorded in SLAM mode, they can serve as a reference due to their high level of accuracy in order to align the profiles of the SLAM data set even more precisely, which is preferably done automatically. Also, multiple independent but overlapping SLAM records could be mutually exclusive serve as a reference. In the case of recorded reference objects, the trajectory calculated in the SLAM can be drawn to so-called "tie points" and thus improved with high precision. Of course, tie points can also be generated in other ways, for example by means of target marks recorded by the camera system or with the help of the laser scanner in static use. This can also be simple geometries such as planes, lines, spheres, cylinders or the like.
Ebenso lässt sich die Schätzung der Trajektorie für den SLAM-Datensatz verbessern, indem etwa differentielle GNSS Daten mit einbezogen werden. The estimation of the trajectory for the SLAM data set can also be improved by including differential GNSS data.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich die Kamera-Einheit vorteilhafterweise über entsprechende Videometrie- Auswertung, beispielsweise Schätzung der Bewegung durch Tracking von Merkmalen in aufeinander folgenden Bildern, oder Video-SLAM zu einer weiteren Verbesserung der Trajektorie nutzen. In a preferred exemplary embodiment of the method according to the invention, the camera unit can advantageously be used to further improve the trajectory via corresponding videometry evaluation, for example estimation of the movement by tracking features in successive images, or video SLAM.
Der zweite Schritt kann eingespart werden, wenn die verwendete Scananordnung mit einem weiteren Profilscanner ausgestattet wird, der zusätzliche ungefähr parallele Profile bereits während des ersten Durchgangs aufnimmt und dessen Daten mit Hilfe des SLAM Prozesses an den Daten des ersten Scanners ausgerichtet werden. The second step can be saved if the scanning arrangement used is equipped with an additional profile scanner, which records additional approximately parallel profiles during the first pass and whose data are aligned with the data from the first scanner using the SLAM process.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen erläutert. Embodiments of the invention are explained with reference to drawings.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen mobilen Scananordnung in einer perspektivischen Darstellung, Figure 1 shows an embodiment of a mobile scanning arrangement according to the invention in a perspective view,
Figuren 2a und b zeigen einen Laserscanner in zwei verschiedenen Betriebsmodi, Figuren 3a bis 3e zeigen unterschiedliche Anordnungen einer mobilenFigures 2a and b show a laser scanner in two different operating modes, Figures 3a to 3e show different arrangements of a mobile
Scananordnung im Hinblick auf die Positionierung der Komponenten an einer Plattform; scanning arrangement with regard to the positioning of the components on a platform;
Figuren 4a bis d zeigen Anwendungsbeispiele einer erfindungsgemäßen mobilen Scananordnung; FIGS. 4a to d show application examples of a mobile scanning arrangement according to the invention;
Figuren 5a, 5b dreidimensionale Ansichten einer Plattform der erfindungsgemäßen Scananordnung; FIGS. 5a, 5b three-dimensional views of a platform of the scanning arrangement according to the invention;
Figur 5c eine Schnittdarstellung der Plattform gemäß den Figuren 5a und 5b; Figur 6 eine Variante einer Plattform gemäß den Figuren 5a, 5b; FIG. 5c shows a sectional representation of the platform according to FIGS. 5a and 5b; FIG. 6 shows a variant of a platform according to FIGS. 5a, 5b;
Figur 7 eine prinzipielle Darstellung wesentlicher Komponenten einer erfindungsgemäßen Scananordnung; FIG. 7 shows a basic representation of essential components of a scanning arrangement according to the invention;
Figur 8 ein Ausführungsbeispiel einer mobilen Scananordnung mit einem Lastenrucksack; FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a mobile scanning arrangement with a load backpack;
Figur 9 ein Ausführungsbeispiel einer mobilen Scananordnung mit zwei Scannern und einem Kamerasystem; FIG. 9 shows an exemplary embodiment of a mobile scanning arrangement with two scanners and a camera system;
Figur 10 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 9; wobei die mobile Scananordnung auf einem Handwagen montiert ist und FIG. 10 shows a variant of the exemplary embodiment according to FIG. 9; wherein the mobile scanning assembly is mounted on a hand truck and
Figur 11 eine Scananordnung mit einem Stativ auf einem optionalen Fahrgestell. FIG. 11 shows a scanning arrangement with a tripod on an optional carriage.
In der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer nicht erfindungsgemäßen mobilen Scananordnung 1 gezeigt. Diese weist einen 3D-Laserscanner 2 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel auf einem Dreifuß 4 oder einer sonstigen Stützkonsole befestigt ist. Ferner weist die Scananordnung 1 eine Kamera-Einheit 6 auf, die beabstandet von dem Laserscanner 2 ausgebildet ist. Die Kamera-Einheit 6 ist dabei so angeordnet, dass sie eine weitestgehend freie Sicht auf die Szene hat. Die Kamera-Einheit 6 ist auch zu einer den Laserscanner 2 tragenden Plattform 8 beabstandet - denkbar ist auch, dass die Kamera in der Plattform oder im Scanner integriert ist, um im Profilmodus Bilder möglichst parallaxen-frei aufzunehmen. Der Laserscanner 2 ist über den Dreifuß 4 oder eine andere geeignete Vorrichtung und eine im Folgenden näher beschriebene Aufnahme mit der Plattform 8 verbunden, wobei eine geneigte (ca. 45° Neigung) bzw. senkrechte Haltung bevorzugt ist. Eine nicht exakte Ausrichtung des Laserscanners 2 auf der Plattform 8 kann ggfs. über einen elektronischen Kompensator des Laserscanners 2 kompensiert werden. FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a mobile scanning arrangement 1 not according to the invention. This has a 3D laser scanner 2, which in this exemplary embodiment is attached to a tripod 4 or some other support bracket. Furthermore, the scanning arrangement 1 has a camera unit 6 which is formed at a distance from the laser scanner 2 . The camera unit 6 is arranged in such a way that it has a largely unobstructed view of the scene. The camera unit 6 is also spaced apart from a platform 8 carrying the laser scanner 2—it is also conceivable for the camera to be integrated in the platform or in the scanner in order to record images that are as parallax-free as possible in profile mode. The laser scanner 2 is connected to the platform 8 via the tripod 4 or another suitable device and a mount described in more detail below, with an inclined (approx. 45° inclination) or vertical position being preferred. An inexact alignment of the laser scanner 2 on the platform 8 can, if necessary, be compensated for by an electronic compensator of the laser scanner 2.
Ein in der Figur nicht gezeigter Inertialsensor sollte in einer vorbestimmten Relativposition, bevorzugt etwa mittig, unter dem Laserscanner 2 positioniert werden. An inertial sensor, not shown in the figure, should be positioned under the laser scanner 2 in a predetermined relative position, preferably approximately in the middle.
Die Plattform 8 ist mit einer Elektronik-Einheit ausgeführt, die mit einem Onboard- PC und einem DC/DC-Wandler ausgeführt ist. Der Onboard-PC verfügt auf seiner Rückseite beispielsweise über Gewinde, die beispielsweise in Art einer VESA- Aufnahme ausgebildet sind. So kann der Onboard-PC, der ggf. mit Gummifüßen ausgeführt ist, mit der Plattform verschraubt werden oder mit einer andersartigen Halterung innerhalb der Technik-Einheit gegen ein Verrutschen und Erschütterungen gesichert sein. The platform 8 is designed with an electronics unit that is designed with an onboard PC and a DC/DC converter. The back of the onboard PC has threads, for example, which are designed in the manner of a VESA mount, for example. So the onboard PC, which may have rubber feet is designed to be screwed to the platform or secured against slipping and vibrations with a different type of bracket within the technical unit.
Auf einer Oberseite der Plattform 8 ist zumindest ein Akku 10 gehalten. Bevorzugt sind mehrere Akkus 10 an der Plattform 8 derart gehalten, dass diese einfach auswechselbar sind um im Feld eine längere Scanzeit zu ermöglichen. Die Verschaltung der Akkus erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass zumindest ein Akku ohne Unterbrechung des Scans auswechselbar ist. At least one battery 10 is held on an upper side of the platform 8 . A plurality of rechargeable batteries 10 are preferably held on the platform 8 in such a way that they can be easily exchanged in order to enable a longer scanning time in the field. The batteries are preferably connected in such a way that at least one battery can be replaced without interrupting the scan.
Die Kamera-Einheit 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Winkel an einem Lastenrucksack 12 befestigt. Etwa in der Mitte des Winkels ist ein Profil befestigt, an das die Kamera-Einheit 6 montiert wird. Der Winkel ist beispielsweise beidseitig an einem Rahmen des Lastenrucksacks 12 geschraubt, oder auf andere Art lösbar befestigt. Es ist insbesondere von Vorteil, wenn die Befestigung der Kamera- Einheit 6 derart ausgeführt ist, dass diese starr gegenüber dem Rahmen des Lastenrucksacks 12 ausgeführt ist. Eine Kalibrierung der Scananordnung 1 wird so wesentlich erleichtert. Kabel der Kamera-Einheit 6 sind entlang einer von einem Anwender abgewandten Seite des Lastenrucksacks 12 entlang zum Onboard-PC verlegt. In the present exemplary embodiment, the camera unit 6 is attached to a cargo backpack 12 at an angle. A profile on which the camera unit 6 is mounted is fixed approximately in the middle of the angle. The bracket is, for example, screwed to a frame of the cargo backpack 12 on both sides, or fastened in a detachable manner in some other way. It is particularly advantageous if the camera unit 6 is fastened in such a way that it is rigid with respect to the frame of the cargo backpack 12 . A calibration of the scanning arrangement 1 is made much easier in this way. Cables of the camera unit 6 are routed along a side of the cargo backpack 12 facing away from a user to the onboard PC.
Die mobile Scananordnung 1 verfügt insgesamt über drei Betriebsmodi, wobei der dritte Betriebsmodus erst in einer späteren Figur näher erläutert wird. The mobile scanning arrangement 1 has a total of three operating modes, with the third operating mode only being explained in more detail in a later figure.
In der Figur 2 sind schematisiert zwei Betriebsmodi (MMS-Rotationsmodus, Profilmodus) des Laserscanners einer erfindungsgemäßen mobilen Scananordnung 1 gezeigt. Two operating modes (MMS rotation mode, profile mode) of the laser scanner of a mobile scanning arrangement 1 according to the invention are shown schematically in FIG.
Im MMS- oder SLAM-Rotationsmodus befindet sich der Laserscanner 2 auf der sich bewegenden erfindungsgemäßen Plattform 8 und dreht sich (wenige Male pro Sekunde) um seine Hochachse X, während ein Rotor 11 für eine schnelle vertikale Ablenkung des scannenden Laserstrahles 14 sorgt. Gemäß der Darstellung aus Figur 2a entsteht dabei (durch die horizontale Bewegung der Plattform) eine Helix aus in sich um die Hochachse verdrehten vertikalen Profilen, die dadurch einen großen Überlappungsbereich aufweisen. Diese Überlappung ist essentiell für den SLAM Algorithmus, der erst daraus (und der Bewegungs-Schätzung des INS) die exakte Trajektorie und damit die Transformation aller aufgenommenen Daten berechnen kann. In the MMS or SLAM rotation mode, the laser scanner 2 is located on the moving platform 8 according to the invention and rotates (a few times per second) about its vertical axis X, while a rotor 11 ensures rapid vertical deflection of the scanning laser beam 14 . According to the depiction in FIG. 2a, a helix is created (due to the horizontal movement of the platform). vertical profiles twisted around the vertical axis, which therefore have a large overlapping area. This overlap is essential for the SLAM algorithm, which can only use this (and the motion estimation of the INS) to calculate the exact trajectory and thus the transformation of all recorded data.
In Figur 2b ist der zweite Betriebsmodus (Profilmodus) gezeigt. Demnach dreht sich dabei nur der Rotor 11 zur vertikalen Strahlablenkung. Der Laserscanner 2 dreht sich nicht um seine Hochachse X, sondern hält diese in einem definierten Winkel, bevorzugt etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung der Plattform 8. Die so aufgenommenen Profile der Laserstrahlen 14 sind also ungefähr parallel zueinander. Aufgrund der parallelen Anordnung der aufgenommenen Profile ist eine derartige Messung alleine für die Auswertung mittels eines SLAM-Algorithmus nicht nutzbar, da dieser sich überschneidende Profile voraussetzt. Dies gilt nur für die Erfassung der Profile über Laserscanner - bei einer Nutzung von Kameras ist SLAM im Prinzip auch dann durchführbar. Derartige Konzepte haben jedoch nur eine relativ geringe Messgenauigkeit The second operating mode (profile mode) is shown in FIG. 2b. Accordingly, only the rotor 11 rotates for the vertical beam deflection. The laser scanner 2 does not rotate about its vertical axis X, but keeps it at a defined angle, preferably approximately perpendicular to the direction of movement of the platform 8. The profiles of the laser beams 14 recorded in this way are therefore approximately parallel to one another. Due to the parallel arrangement of the recorded profiles, such a measurement alone cannot be used for the evaluation using a SLAM algorithm, since this requires overlapping profiles. This only applies to capturing profiles using laser scanners - if cameras are used, SLAM can in principle also be carried out. However, such concepts only have a relatively low measurement accuracy
Anhand der Abbildungen in Figur 3 sind unterschiedliche Möglichkeiten der Positionierung der erfindungsgemäßen Scananordnung dargestellt. The illustrations in FIG. 3 show different possibilities for positioning the scanning arrangement according to the invention.
Gemäß Figur 3A ist die mobile Scananordnung beispielsweise auf einem Lastenrucksack oder einer Kraxe montiert, wobei die Plattform 8, wie im Folgenden näher erläutert, als Gehäuse ausgeführt ist, auf dem der jeweilige Laserscanner 2 in variabler Position montierbar ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Plattform 8 eine Schrägfläche 13, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Winkel von etwa 45° zur Vertikalen angestellt ist (selbstverständlich sind auch andere Winkel möglich). Auf dieser Schrägfläche 13 ist dann über einen geeigneten Adapter der Laserscanner 2 montiert, so dass er beispielsweise in einem Betriebsmodus gemäß Figur 2A um seine Hochachse X drehbar ist. Durch die Schrägstellung ist gewährleistet, dass eine Kollision der die Scananordnung tragenden Person während des Abgehens des zu vermessenden Bereiches mit dem Laserscanner 2 nicht zu erwarten ist. Eine derartige Anordnung kann beispielsweise auch bei der Montage der Scananordnung auf einem Schiebewagen genutzt werden, wobei dann allerdings die Plattform 8 in Horizontalrichtung angeordnet ist, so dass die Hochachse X des Laserscanners 2 in Schieberichtung nach oben orientiert ist. Bei einer Verwendung eines Schiebewagens könnte es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Hochachse X des Laserscanners schräg, vorzugsweise um 45°, in Fahrtrichtung angestellt ist. According to FIG. 3A, the mobile scanning arrangement is mounted, for example, on a backpack or a backpack, the platform 8, as explained in more detail below, being designed as a housing on which the respective laser scanner 2 can be mounted in a variable position. In the illustrated embodiment, the platform 8 has an inclined surface 13 which, in the illustrated embodiment, is set at an angle of approximately 45° to the vertical (of course, other angles are also possible). The laser scanner 2 is then mounted on this inclined surface 13 via a suitable adapter, so that it can be rotated about its vertical axis X, for example in an operating mode according to FIG. 2A. The inclined position ensures that the person carrying the scanning arrangement is not expected to collide with the laser scanner 2 while walking over the area to be measured. Such an arrangement can also be used, for example, when mounting the scanning arrangement on a push cart, in which case the platform 8 in Horizontal direction is arranged so that the vertical axis X of the laser scanner 2 is oriented in the sliding direction upwards. When using a push cart, however, it could also be advantageous if the vertical axis X of the laser scanner is set at an angle, preferably at 45°, in the direction of travel.
Wie in Figur 3B angedeutet, kann der Laserscanner 2 jedoch auch auf einer der Großflächen 15 montiert werden, die sich an die vorgenannte Schrägfläche 13 anschließt. Bei einem derartigen Konzept ist dementsprechend vorzugsweise die Plattform 8 liegend angeordnet. Eine derartige Plattformanordnung ist beispielsweise bei der Montage der Scananordnung auf einem Schiebewagen, einem SKID, einem FTS oder dergleichen vorteilhaft. However, as indicated in FIG. 3B, the laser scanner 2 can also be mounted on one of the large surfaces 15 which adjoins the aforementioned inclined surface 13 . With such a concept, the platform 8 is accordingly preferably arranged horizontally. Such a platform arrangement is advantageous, for example, when mounting the scanning arrangement on a push cart, a SKID, an AGV or the like.
Die Vermessungsgeschwindigkeit und die Flexibilität der Anordnung können verbessert werden, indem gemäß Figur 3E sowohl die Großfläche 15 als auch die Schrägfläche 13 mit einem Laserscanner 2 belegt werden. Dementsprechend ist die Plattform 8 dann an der jeweils als Aufnahmewandung ausgeführten Großfläche 15 und der Schrägfläche 13 mit Aufnahmen für die Laserscanner 2 ausgeführt. Dabei kann beispielsweise einer der Laserscanner 2 im SLAM-Rotationsmodus betrieben werden, während der andere Laserscanner 2 im vorbeschriebenen Profilmodus arbeitet. Die Auswertung beider Scans zur Ermittlung des mobilen Datensatzes und der Trajektorie erfolgt dann wiederum über den im Folgenden näher beschriebenen Onboard-PC. The measurement speed and the flexibility of the arrangement can be improved by covering both the large surface 15 and the inclined surface 13 with a laser scanner 2 according to FIG. 3E. Accordingly, the platform 8 is then designed with receptacles for the laser scanner 2 on the large surface 15 designed as a receptacle wall and the inclined surface 13 . In this case, for example, one of the laser scanners 2 can be operated in the SLAM rotation mode, while the other laser scanner 2 works in the profile mode described above. The evaluation of both scans to determine the mobile data set and the trajectory is then carried out again via the onboard PC described in more detail below.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Plattform 8 in Horizontalrichtung angeordnet. Also in this embodiment, the platform 8 is arranged in the horizontal direction.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3D ist ein 3D-Laserscanner, beispielsweise der Z + F IMAGER® der Anmelderin, auf der Großfläche 15 montiert, während ein 2D-Laserscanner, beispielsweise der Z + F Profiler® 2‘ der Anmelderin, an einer in Vertikalrichtung verlaufenden Schmalseite 17 der Plattform 8 befestigt ist. Dementsprechend wird für den Rotationsmodus der Z + F IMAGER® und für den Profilmodus der Z+ F Profiler® 2‘ genutzt. Beide Messungen können wiederum gleichzeitig durchgeführt werden. Prinzipiell ist es auch möglich, beide Positionen mit einem Z + F IMAGER® 2 oder einem Z+ F Profiler® 2‘ zu besetzen. Bei der Verwendung von zwei Scannern ist der SLAM-Algorithmus verwendbar, da sich aufgrund der Schrägstellung die Profile überschneiden. In the exemplary embodiment according to FIG Narrow side 17 of the platform 8 is fixed. Accordingly, the Z+F IMAGER® is used for the rotation mode and the Z+F Profiler® 2' for the profile mode. Both measurements can in turn be carried out simultaneously. In principle, it is also possible to fill both positions with a Z+F IMAGER® 2 or a Z+F Profiler® 2'. When using two scanners, the SLAM algorithm can be used because the profiles overlap due to the inclination.
In Figur 3E ist schließlich eine Relativpositionierung gezeigt, bei der der Z + F Profiler® 2‘ an der Schmalseite 17 in Vertikalrichtung angeordnet ist, so dass entsprechend das Profil in Horizontalrichtung erfasst wird. Natürlich sind auch andere Anordnungen möglich. Finally, FIG. 3E shows a relative positioning in which the Z+F Profiler® 2' is arranged on the narrow side 17 in the vertical direction, so that the profile in the horizontal direction is correspondingly recorded. Of course, other arrangements are also possible.
Figur 4a zeigt eine mobile Scananordnung 1 mit einem Laserscanner 2 der etwa in einem 45° Winkel an der Schrägfläche 13 der Plattform 8 gehalten ist. Diese ist an dem Gestell eines Lastenrucksacks 12 gehalten. Dieses Gestell weist in einem unteren, abgewinkelten Bereich einen abnehmbaren Handheld 16 (Tablet) auf. Ferner ist die abnehmbare Kamera-Einheit 6 gezeigt, die an einem oberen Ende des Lastenrucksacks 12 vorgesehen ist. Die Plattform 8 hat mit gestrichelten Linien angedeutete, seitliche Batteriefächer 18, in die Akkus eingesetzt werden können, die die mobile Scananordnung 1 mit Energie versorgen. Dies wird im Folgenden noch näher erläutert. FIG. 4a shows a mobile scanning arrangement 1 with a laser scanner 2 which is held on the inclined surface 13 of the platform 8 at an angle of approximately 45°. This is held on the frame of a backpack 12 for cargo. This frame has a detachable handheld 16 (tablet) in a lower, angled area. Also shown is the detachable camera unit 6 which is provided at an upper end of the cargo backpack 12 . The platform 8 has lateral battery compartments 18, indicated by dashed lines, into which batteries can be inserted, which supply the mobile scanning arrangement 1 with energy. This is explained in more detail below.
Figur 4b zeigt eine Unterseite der Plattform 8, mit der diese auf einer Transportvorrichtung montiert werden kann. Hierzu sind in Eckbereichen der Plattform Gewindebohrungen 20 eingebracht, über die verhältnismäßig kleinen Schrauben die Plattform an der vorgesehenen Transportvorrichtung halten können. Zentral oder im Schwerpunkt an der Unterseite der Plattform 8 ist eine etwas größere Gewindebohrung 22 vorgesehen, über die eine zentrale Verschraubung mit der Transportvorrichtung erreicht werden kann. FIG. 4b shows an underside of the platform 8 with which it can be mounted on a transport device. For this purpose, threaded holes 20 are introduced in the corner areas of the platform, can hold the platform to the intended transport device via the relatively small screws. A slightly larger threaded hole 22 is provided centrally or in the center of gravity on the underside of the platform 8, via which a central screw connection to the transport device can be achieved.
Figur 4c zeigt eine Oberseite der Plattform 8, wobei in einem hier oben gezeigten und durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Bereich die Schrägfläche 13 angedeutet ist, die beispielsweise etwa im 45° Winkel zu der Großfläche 15 der Plattform 8 angestellt ist. Sowohl in der Schrägfläche 13, als auch auf der Großfläche 15 der Plattform 8 sind Aufnahmen 24 vorgesehen, die zur Aufnahme von Laserscannern 2 dienen. Die Aufnahmen 24 können beispielsweise als Bajonettverschluss ausgeführt sein oder ein Außengewinde aufweisen, oder aber Aufnahmebohrungen haben und/oder auch Gewindebolzen, Pressstifte aufweisen, die zur festen Positionierung des oder der Laserscanners 2, 2‘ dienen. FIG. 4c shows an upper side of the platform 8, the inclined surface 13 being indicated in an area shown here at the top and indicated by a dashed line, which is set at an angle of about 45° to the large surface 15 of the platform 8, for example. Both in the sloping surface 13 and on the large surface 15 of the platform 8, receptacles 24 are provided for receiving laser scanners 2 to serve. The receptacles 24 can, for example, be designed as a bayonet catch or have an external thread, or have mounting bores and/or also have threaded bolts, press pins, which are used for the fixed positioning of the laser scanner or scanners 2, 2'.
Figur 4d zeigt eine mobile Scananordnung 1 mit dem Laserscanner 2, der Kamera-Einheit 6 und der Plattform 8, die zwei Aufnahmen 24 hat, auf einem Stativ 26. Diese Anordnung wird beispielsweise zur Anwendung des dritten Betriebsmodus verwendet, der im Folgenden beschrieben ist. FIG. 4d shows a mobile scanning arrangement 1 with the laser scanner 2, the camera unit 6 and the platform 8, which has two receptacles 24, on a tripod 26. This arrangement is used, for example, to apply the third operating mode, which is described below.
In dem dritten Betriebsmodus wird der Laserscanner 2 vorzugsweise abgebaut und nimmt von einem festen Standpunkt, typischer Weise einem Stativ 26, einen herkömmlichen Panorama-Scan auf. Sofern die Plattform 8 still steht, kann der Scanner auch auf der Plattform 8 montiert bleiben um einen herkömmlichen 360° Scan aufzunehmen. In the third operating mode, the laser scanner 2 is preferably dismantled and takes a conventional panoramic scan from a fixed position, typically a tripod 26 . If the platform 8 is stationary, the scanner can also remain mounted on the platform 8 in order to record a conventional 360° scan.
Bei dem in Figur 4d dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Scanner 2 mit der Plattform 8 auf dem Stativ 26 montiert. Prinzipiell kann der Scanner 2 auch von der Plattform 8 gelöst und dann auf einem Stativ 26 oder dergleichen positioniert werden. In diesem Fall ist jedoch dafür zu sorgen, dass die statischen Scans mit dem Onboard-PC der Plattform 8 synchronisiert werden. Beim erfindungsgemäßen Konzept wird dies durch die Plattform 8 selbsttätig durchgeführt, wenn der Scanner 2 mit der Plattform 8 verbunden wird. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 4d, the scanner 2 is mounted on the stand 26 with the platform 8 . In principle, the scanner 2 can also be detached from the platform 8 and then positioned on a tripod 26 or the like. In this case, however, it must be ensured that the static scans are synchronized with the platform 8 onboard PC. In the concept according to the invention, this is carried out automatically by the platform 8 when the scanner 2 is connected to the platform 8.
Die Figuren 5a, 5b zeigen konkrete Ausführungen der Plattform 8. Wie bereits vorstehend erläutert, ist diese mit einer Bodenwandung 28 montiert, der seinerseits über Schrauben oder dergleichen auf der jeweiligen mobilen Tragstruktur, beispielsweise dem Lastenrucksack 12, dem SKID, einem FTS oder einem Schiebewagen, montiert wird. Figures 5a, 5b show specific versions of the platform 8. As already explained above, this is mounted with a bottom wall 28, which in turn is attached to the respective mobile support structure, for example the load backpack 12, the SKID, an AGV or a pushcart, using screws or the like , is mounted.
Wie erläutert, hat die Plattform 8 ein Gehäuse mit einer die Großfläche 15 ausbildenden Aufnahmewandung, die parallel zur Bodenwandung 28 verläuft. In dieser Aufnahmewandung ist eine Aufnahme 24 für eine Tragkonsole eines Laserscanners 2 (Z + F IMAGER®, Z+ F Profiler®) angeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Aufnahme 24 taschenförmig ausgebildet, wobei an einem Boden 30 Befestigungsgewinde 32 für eine Flanschplatte 34 vorgesehen sind. Diese trägt einen Halteflansch 35 entsprechend der mechanischen Schnittstelle des Laserscanners 2 ausgeführt ist. Diese Halteflansch 35 kann mit Passstiften oder dergleichen ausgeführt sein, sodass eine exakte, drehsichere Montage des Laserscanners 2 gewährleistet ist. As explained, the platform 8 has a housing with a receiving wall that forms the large area 15 and runs parallel to the bottom wall 28 . In this mounting wall there is a mount 24 for a support bracket of a laser scanner 2 (Z+F IMAGER®, Z+F Profiler®). In the illustrated embodiment, the receptacle 24 is pocket-shaped, with fastening threads 32 for a flange plate 34 being provided on a base 30 . This carries a retaining flange 35 designed according to the mechanical interface of the laser scanner 2 . This retaining flange 35 can be designed with dowel pins or the like, so that an exact, non-rotatable assembly of the laser scanner 2 is ensured.
In der Darstellung gemäß Figur 5a nach rechts schließt sich an die Großfläche 15 die schräg angestellte Schrägfläche 13 an, an der ebenfalls eine Aufnahme 24 ausgebildet ist, in die gemäß der Darstellung in den Figuren 5a und 5b eine Flanschplatte 34 mit einem Halteflansch 35 für den Laserscanner 2 eingesetzt ist. In the representation according to FIG. 5a, to the right, the large surface 15 is adjoined by the sloping inclined surface 13, on which a receptacle 24 is also formed, in which, according to the representation in FIGS. 5a and 5b, a flange plate 34 with a retaining flange 35 for the Laser scanner 2 is used.
An Seitenwandungen des Plattform-Gehäuses sind bis zu vier Akkus 10a, 10b, 10c, 10d positioniert, wobei diese jeweils individuell auswechselbar und so verschaltet sind, dass die Stromversorgung während des Betriebs des oder der Laserscanner 2 und der Plattform komponenten gewährleistet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die vier Akkus 10a, 10b, 10c, 10d im Bereich der an die Großfläche 15 angrenzenden Seitenwandungen 46, 48 des Gehäuses positioniert. Up to four batteries 10a, 10b, 10c, 10d are positioned on the side walls of the platform housing, these being individually interchangeable and connected in such a way that the power supply is guaranteed during operation of the laser scanner or 2 and the platform components. In the exemplary embodiment shown, the four rechargeable batteries 10a, 10b, 10c, 10d are positioned in the area of the side walls 46, 48 of the housing adjoining the large area 15.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind an den beiden Seitenwandungen 46, 48 der Plattform 8 die Akkus 10a, 10b bzw. 10c, 10d umgreifende Halterungen 50, 52 ausgebildet, in die das jeweilige Akku-Paar (10b, 10a; 10d, 10c) passgenau eingesetzt werden kann, wobei die Kontaktierung dann über entsprechende Kontakte im Bereich der Seitenwandungen 46, 48 erfolgt, die zusätzlich zur Lagefixierung der Akkus 10a, 10b, 10c, 10d in den Halterungen 50, 52 beitragen. Die Geometrie der Halterungen 50, 52 ist entsprechend der Außenkontur der Akku-Paare 10a, 10b; 10c, 10d ausgeführt und so ausgebildet, dass ein kontinuierlicher Übergang zwischen dem eigentlichen Gehäusebereich und der Akkuhalterung gewährleistet ist. In the illustrated embodiment, the batteries 10a, 10b or 10c, 10d enclosing brackets 50, 52 are formed on the two side walls 46, 48 of the platform 8, in which the respective battery pair (10b, 10a; 10d, 10c) are inserted with a precise fit can, the contact then being made via corresponding contacts in the area of the side walls 46, 48, which also contribute to fixing the position of the batteries 10a, 10b, 10c, 10d in the holders 50, 52. The geometry of the holders 50, 52 corresponds to the outer contour of the battery pairs 10a, 10b; 10c, 10d and designed in such a way that a continuous transition between the actual housing area and the battery holder is ensured.
Ein die Schrägfläche 13 ausbildender Gehäusebereich 36 ist gegenüber einem die Großfläche 15 ausbildenden Gehäusebereich 38 auch seitlich angeschrägt, so dass entsprechend die Schrägfläche 13 zum Betrachter schmaler als die Großfläche 15 ausläuft. Dementsprechend verjüngt sich der Gehäusebereich 36 sowohl in Vertikalrichtung als auch in Horizontalrichtung zum Betrachter hin (Ansicht nach Figur 5b). Die Gehäusebereiche 36, 38 nehmen den vorbeschriebenen Onboard-PC auf, der sehr leistungsfähig ausgeführt ist, so dass er die vorbeschriebene Datenverarbeitung unmittelbar mit großer Geschwindigkeit durchführen kann. In dem Gehäuse ist des Weiteren noch die Kommunikationsschnittstelle vorhanden, über die eine Synchronisierung der vom Onboard-PC verarbeiteten Daten mit dem in dem oder den Laserscanner(n) 2 abgelegten Datensätzen erfolgt. Des Weiteren kann im Gehäuse noch eine weitere Kommunikationsschnittstelle vorhanden sein, über die eine Datenverbindung mit einem externen Rechner (Tablet, Handheld) 16 erfolgt. Prinzipiell kann es jedoch auch ausreichend sein, wenn diese Kommunikation über die jeweilige Scaneinrichtung (beispielsweise den Laserscanner 2) erfolgt. Teile des Onboard-PCs und der Kommunikationsmodule sind in Figur 5b mit dem Bezugszeichen 40 versehen. A housing area 36 forming the inclined surface 13 is also laterally inclined relative to a housing area 38 forming the large area 15 , so that the inclined surface 13 runs out to the viewer in a narrower manner than the large area 15 . Accordingly, the housing area 36 tapers both in Vertical direction and in the horizontal direction towards the viewer (view according to Figure 5b). The housing areas 36, 38 accommodate the above-described onboard PC, which is designed to be very powerful, so that it can carry out the above-described data processing directly at high speed. The housing also contains the communication interface, via which the data processed by the onboard PC is synchronized with the data sets stored in the laser scanner(s) 2 . Furthermore, another communication interface can be present in the housing, via which a data connection with an external computer (tablet, handheld) 16 takes place. In principle, however, it can also be sufficient if this communication takes place via the respective scanning device (for example the laser scanner 2). Parts of the onboard PC and the communication modules are provided with reference number 40 in FIG. 5b.
Figur 5c zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 5b, wobei die beiden Akkus 10b, 10c aus den Halterungen 50, 52 herausgenommen sind. Diese sind mit jeweils das Akkupaar umgreifenden Halterungswandungen 53a, 53b ausgeführt, zwischen denen sich jeweils eine Trennwandung 58, 60 erstreckt, die zwischen den beiden benachbarten Akkus 10a, 10b; 10c, 10d angeordnet ist und somit diese auf Abstand zueinander hält. Darauf wird in der Folge noch im Zusammenhang mit der Figur 6 zurückgekommen. FIG. 5c shows a section along the line A-A in FIG. 5b, with the two rechargeable batteries 10b, 10c being removed from the holders 50, 52. These are designed with retaining walls 53a, 53b enclosing the pair of batteries, between which a partition 58, 60 extends between the two adjacent batteries 10a, 10b; 10c, 10d is arranged and thus keeps them at a distance from one another. This will be returned to below in connection with FIG.
Wie erläutert, bilden die Bodenwandung 28, die mit der Großfläche 15 ausgeführte Aufnahmewandung, die mit der Schrägfläche 13 ausgebildete Aufnahmewandung sowie die Seitenwandungen 46, 48 einen Aufnahmeraum 55 für den im Schnitt sichtbaren Onboard-PC 40. In diesem Aufnahmeraum 55 sind des Weiteren eine Microcontroller-Platine und das INS-System 59 und eine Platine für die Stromversorgung 61 angeordnet. Dabei sind diese in entsprechenden Halterungen des Aufnahmeraums 55 lagefixiert. In der Darstellung gemäß 5c sieht man auch das Fach 56 für einen externen Speicher. Die Schnittebene verläuft dabei durch die großflächenseitige Aufnahme 24, in die die Flanschplatte 34 mit dem darauf befestigten Halteflansch 35 eingesetzt ist. Wie erläutert, ist die Aufnahme 24 taschenförmig ausgebildet, wobei die Flanschplatte 34 auf dem Boden 30 aufliegt und über Befestigungsschrauben und/oder Passstifte lagefixiert ist. Der Halteflansch 35 hat ein Profil, das es ermöglicht, unterschiedliche Scaneinrichtungen anzusetzen, die üblicherweise alleinstehend betrieben werden. D. h., gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept kann die sozusagen mit Standardanschlüssen ausgeführte Plattform 8 mit unterschiedlichen Scaneinrichtungen, Kameras, oder dergleichen versehen werden. In der Darstellung gemäß Figur 5c sieht man noch Batteriezellen 63 der Akkus 10a, 10b, 10c, 10d. As explained, the bottom wall 28, the receiving wall designed with the large surface 15, the receiving wall designed with the inclined surface 13 and the side walls 46, 48 form a receiving space 55 for the onboard PC 40 visible in section Microcontroller board and the INS system 59 and a board for the power supply 61 arranged. In this case, they are fixed in position in corresponding holders of the receiving space 55 . The representation according to FIG. 5c also shows the compartment 56 for an external memory. The sectional plane runs through the large-area-side receptacle 24, into which the flange plate 34 is inserted with the retaining flange 35 attached thereto. As explained, the receptacle 24 is pocket-shaped, with the flange plate 34 resting on the floor 30 and being fixed in position by means of fastening screws and/or dowel pins. The retaining flange 35 has a Profile that makes it possible to set up different scanning devices that are usually operated standalone. In other words, according to the concept according to the invention, the platform 8, designed with standard connections, so to speak, can be provided with different scanning devices, cameras, or the like. Battery cells 63 of rechargeable batteries 10a, 10b, 10c, 10d can also be seen in the representation according to FIG. 5c.
Figur 6 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 5a, 5b in einer Ansicht von einer Rückseite her. Man erkennt in dieser Darstellung eine Rückwandung 54, die verrundet in die Großfläche 15 übergeht, an der die Figuren 5a, 5b nach oben gerichtete Aufnahme 24 mit der Flanschplatte 34 und dem Halteflansch 35 ausgebildet ist. Eine entsprechende Aufnahme 24 ist an der in Figur 6 nicht sichtbaren, vom Betrachter weggewandten Schrägfläche 13 ausgeführt. FIG. 6 shows a variant of the exemplary embodiment according to FIGS. 5a, 5b in a view from a rear side. A rear wall 54 can be seen in this illustration, which is rounded off and merges into the large area 15, on which the receptacle 24 with the flange plate 34 and the retaining flange 35, which is directed upwards as shown in FIGS. 5a, 5b, is formed. A corresponding receptacle 24 is made on the inclined surface 13, which is not visible in FIG. 6 and faces away from the viewer.
Zur besseren Handhabung der Plattform 8 kann bei diesem Ausführungsbeispiel rückseitig ein Fach 56 vorgesehen sein, in das ein externer Speicher eingesetzt werden kann. Dieses Fach 56 wird dann nach dem Einsetzen des Speichers verschlossen. Prinzipiell kann in diesem Bereich auch ein Griff oder eine Griffausnehmung vorgesehen werden, die das Handling der Plattform 8 mit einem gegebenenfalls darauf angeordneten Laserscanner vereinfacht. Bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sieht man auch deutlich die beiden vorbeschriebenen Halterungen 50, 52 für die Akkus 10a, 10b, 10c, 10d, wobei in Figur 6 lediglich die Akkus 10c, 10d zu sehen sind. In die hinten liegende Halterung 50 sind keine Akkus eingesetzt. Man erkennt in dieser Darstellung, dass die beiden Halterungen 50, 52 jeweils mit der Trennwand 58, 60 ausgeführt sind, die einen direkten Kontakt der beiden benachbarten Akkus 10c, 10d verhindern. Der Außenumfang der Akkus 10a, 10b, 10c, 10d ist jeweils entlang einer Umfangskontur 62 etwas zurückgestuft, wobei der zurückgestufte Teil in eine von den Halterungswandungen 53a, 53b umgebene Aufnahme 64 der jeweiligen Halterung 50 eintaucht und dort passgenau, insbesondere formschlüssig und auch kraftschlüssig, beispielsweise durch eine Verrastung oder dergleichen, gehalten ist. Im eingesetzten Zustand schließt eine Stirnfläche 66 der Trennwand 58 mit der in Figur 6 sichtbaren Großfläche 68 des jeweiligen Akkus 10d ab, so dass praktisch kein Überstand vorhanden ist und auch die Akkus 10a, 10b, 10c, 10d zuverlässig in ihrer Funktionslage gesichert sind. In der Schnittdarstellung sieht man auch die Kontakte 65a, 65b zur Stromversorgung der Komponenten. For better handling of the platform 8, a compartment 56 can be provided on the back in this exemplary embodiment, in which an external memory can be inserted. This compartment 56 is then closed after the memory has been inserted. In principle, a handle or a handle recess can also be provided in this area, which simplifies the handling of the platform 8 with a laser scanner that may be arranged on it. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6, one can also clearly see the two above-described holders 50, 52 for the batteries 10a, 10b, 10c, 10d, with only the batteries 10c, 10d being visible in FIG. No batteries are inserted into the holder 50 located at the rear. It can be seen in this representation that the two holders 50, 52 are each designed with the partition 58, 60, which prevent direct contact between the two adjacent batteries 10c, 10d. The outer circumference of the rechargeable batteries 10a, 10b, 10c, 10d is stepped back somewhat along a circumferential contour 62, with the stepped-back part immersing itself in a receptacle 64 of the respective holder 50 surrounded by the holder walls 53a, 53b and fitting there precisely, in particular with a form fit and also with a force fit. for example, held by a latch or the like. In the inserted state, an end face 66 of the partition wall 58 ends with the large area 68 of the respective battery 10d visible in FIG Functional position are secured. The sectional view also shows the contacts 65a, 65b for supplying power to the components.
Dementsprechend bildet die Plattform 8 idealerweise in zusammengefügten Zustand eine bauliche Einheit annähernd ohne Überstände, so dass eine Beschädigung während der mobilen Messung nahezu ausgeschlossen ist, wobei das Design an dasjenige der Laserscanner angepasst ist. Die Plattform 8 bildet auch eine Art mechanischen Puffer zwischen der Trägereinheit, beispielsweise dem Stativ oder dem Halterahmen des Rucksacks und dem Laserscanner, sodass letzterer vor Beschädigungen geschützt ist. Accordingly, in the assembled state, the platform 8 ideally forms a structural unit with almost no protrusions, so that damage during the mobile measurement is almost impossible, with the design being adapted to that of the laser scanner. The platform 8 also forms a kind of mechanical buffer between the carrier unit, for example the tripod or the holding frame of the backpack and the laser scanner, so that the latter is protected from damage.
In Figur 7 sind nochmals schematisiert die wesentlichen Baugruppen der erfindungsgemäßen mobilen Scananordnung dargestellt. Diese weist, wie vorstehend erläutert, einen Laserscanner 2, beispielsweise zumindest einen Z + F IMAGER®, auf, der auf der erfindungsgemäßen Plattform 8 gemäß den Figuren 5a, 5b montiert sein kann. Dieser Laserscanner 2 kommuniziert über eine Funkverbindung, beispielsweise W-LAN mit dem externen Rechner, beispielsweise dem Handheld 16, über den eine Vorregistrierung im Feld durchgeführt werden kann - dies ist in Figur 6 oben links angedeutet. Auf diesem Handheld können auch Echtzeit-Vorschau-Scans der mittels der mobilen Scananordnung 1 erfassten SLAM-Daten gezeigt werden. Der Handheld 16 kann auch direkt mit der Plattform 8 verbunden sein, um z. B. die SLAM-Aufnahme zu steuern und zu kontrollieren. In FIG. 7, the essential assemblies of the mobile scanning arrangement according to the invention are shown again schematically. As explained above, this has a laser scanner 2, for example at least one Z+F IMAGER®, which can be mounted on the platform 8 according to the invention as shown in FIGS. 5a, 5b. This laser scanner 2 communicates via a radio link, for example W-LAN, with the external computer, for example the handheld 16, via which pre-registration in the field can be carried out—this is indicated in FIG. 6 at the top left. Real-time preview scans of the SLAM data captured by the mobile scanning arrangement 1 can also be shown on this handheld. The handheld 16 can also be connected directly to the platform 8 to z. B. to control and monitor the SLAM recording.
Wie vorstehend erläutert, steht der Laserscanner 2 in Datenverbindung, beispielsweise über ein LAN, mit der Plattform 8, über die eine Auswertung der Standortdaten und der mittels des Laserscanners 2 erfassten 3D-Punktewolke erfolgt. Dieser Laserscanner 2 kann je nach Auslegung im MMS-/SLAM-Rotationsmodus und im Profilmodus betrieben werden, um eine hochgenaue Trajektorie zu generieren. Wie erläutert, kann die Plattform 8 mit einer externen Schnittstelle zum Anschluss einer SSD 42 oder eines USB-Sticks ausgeführt, über den die vom Onboard-PC 40 erfassten Daten ausgelesen und an einen Zentralrechner 44 übertragen werden können. Selbstverständlich kann diese Übertragung auch kontaktlos erfolgen. Wie bereits eingangs erläutert, kann der Onboard-PC 40 aufgrund seiner starken CPU mit den verbundenen Laserscannern 2, 2‘ synchronisieren und alle stationären oder mobilen Daten eines Projektes lokal auf der Plattform 8 abspeichern. Dabei können die Scans auch untereinander und mit den SLAM-Daten registriert werden. Prinzipiell ist es auch möglich, eine Prozessierung der Daten (Datenfilter, Personenerkennung und -maskierung (Datenschutz), Targeterkennung, Kolorierung, einen Datenexport, etc.) über den Onboard-PC 40 durchzuführen. Diese Prozessierung kann selbstverständlich auch nachgelagert, beispielsweise im Büro, erfolgen. As explained above, the laser scanner 2 has a data connection, for example via a LAN, with the platform 8, via which the location data and the 3D point cloud recorded by the laser scanner 2 are evaluated. Depending on the design, this laser scanner 2 can be operated in MMS/SLAM rotation mode and in profile mode in order to generate a highly precise trajectory. As explained, the platform 8 can be designed with an external interface for connecting an SSD 42 or a USB stick, via which the data recorded by the onboard PC 40 can be read out and transmitted to a central computer 44 . Of course, this transmission can also be contactless. As already explained at the beginning, the onboard PC 40 can synchronize with the connected laser scanners 2, 2' due to its powerful CPU and store all stationary or mobile data of a project locally on the platform 8. The scans can also be registered with each other and with the SLAM data. In principle, it is also possible to process the data (data filter, person identification and masking (data protection), target identification, coloring, data export, etc.) via the onboard PC 40 . Of course, this processing can also take place downstream, for example in the office.
Die stationären Daten werden dann zusammen mit den SLAM-Daten auf den externen Speicher 42 kopiert. Wenn man diesen beispielsweise abzieht und in den Zentralrechner 44 einsteckt, kann das gesamte Projekt, beispielsweise stationäre Scans und SLAM-Daten, zusammen ausgewertet werden, ohne dass man noch zusätzlich Daten von den Laserscannern 2 herunterladen muss. The stationary data is then copied to external storage 42 along with the SLAM data. If, for example, this is removed and plugged into the central computer 44, the entire project, for example stationary scans and SLAM data, can be evaluated together without additional data having to be downloaded from the laser scanners 2.
Des Weiteren können Vorschau-Scans der SLAM-Daten im Feld zum Laserscanner 2 synchronisiert und in das Projekt eingebunden werden. Dadurch kann der bisherige Feldworkflow weiterverwendet werden, wie er beispielsweise in dem eingangs beschriebenen Stand der Technik gemäß der EP 3 056 923 A1 der Anmelderin beschrieben ist. Furthermore, preview scans of the SLAM data in the field can be synchronized with the laser scanner 2 and integrated into the project. As a result, the previous field workflow can continue to be used, as is described, for example, in the above-described prior art according to the applicant's EP 3 056 923 A1.
Der Laserscanner 2 kann dann alle Daten eines Projektes (stationäre Scans und SLAM-Daten) an den Handheld 16 senden, an dem dann die Registrierung vorgenommen bzw. korrigiert werden kann. Das Handheld 16 synchronisiert die Änderungen zurück zum Laserscanner 2 und dieser wiederum auf die Plattform 8 und auf den daran angeschlossenen externen Speicher 42. The laser scanner 2 can then send all the data of a project (stationary scans and SLAM data) to the handheld 16, on which the registration can then be made or corrected. The handheld 16 synchronizes the changes back to the laser scanner 2 and this in turn to the platform 8 and the external memory 42 connected to it.
Figur 8 zeigt ein Figur 1 entsprechendes Konzept, bei dem die mobile Scananordnung 1 (ähnlich wie in Figur 3A) auf einem Lastenrucksack 12 montiert ist. Dabei ist die Plattform 8 mit ihrer Bodenwandung 28 an einem Tragrahmen 70 des kraxenförmigen Lastenrucksacks 12 derart befestigt, dass die Schrägfläche 13 schräg nach oben (Ansicht in Figur 8) weist. An der Aufnahme 24 der Schrägfläche 13 ist dann ein Laserscanner 2 befestigt, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel als 3D- Laserscanner (Z + F IMAGER®) ausgeführt ist. Die Hochachse X des Laserscanners 2 ist somit entsprechend der Anstellung der Schrägfläche 13 zur Vertikalen angestellt. In der Darstellung gemäß Figur 8 sieht man auch zwei Akkus 10c, 10d, die seitlich ohne jede Behinderung von der Plattform 8 abnehmbar oder in diese einsetzbar sind. FIG. 8 shows a concept corresponding to FIG. 1, in which the mobile scanning arrangement 1 (similar to that in FIG. 3A) is mounted on a backpack 12 for goods. The platform 8 is fastened with its bottom wall 28 to a supporting frame 70 of the Kraxen-shaped load backpack 12 in such a way that the inclined surface 13 points diagonally upwards (view in FIG. 8). A laser scanner 2 is then attached to the receptacle 24 of the inclined surface 13, which in the exemplary embodiment shown is a 3D Laser scanner (Z + F IMAGER®) is running. The vertical axis X of the laser scanner 2 is thus adjusted to the vertical in accordance with the position of the inclined surface 13 . The representation according to FIG. 8 also shows two rechargeable batteries 10c, 10d, which can be removed laterally from the platform 8 or inserted into it without any hindrance.
Figur 9 zeigt eine Variante einer mobilen Scananordnung 1 , die beispielsweise auf einem SKID oder einem FTS montierbar ist. Dabei ist die Scananordnung 1 mit einem auf dieser portablen Trägervorrichtung (Transportmittel) festlegbaren Stützkonstruktion 70 ausgeführt. Diese hat eine Grundplatte 72, auf der eine Tragsäule 74 mit einer Tragkonsole 76 angeordnet ist, auf der die vorbeschriebene Plattform 8 montiert ist. Diese Montage erfolgt dabei derart, dass die Großfläche 15 mit der Aufnahme 24 nach oben hin weist, an die wiederum bei diesem Ausführungsbeispiel ein 3D-Laserscanner 2 (Z + F IMAGER®) der Anmelderin lagefixiert ist. An der Grundplatte 72 ist des Weiteren über eine Basis 78 ein weiterer Laserscanner 2‘ gehalten, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel als 2D-Laserscanner ausgeführt ist und somit eine Profilvermessung zulässt. Besonders geeignet hierfür ist der Laserscanner des Typs Z + F PROFILER® der Anmelderin. Die Auflagefläche der Basis 78 und somit der Anstellwinkel eines Rotors 80 des 2D-Laserscanners 2 lässt sich über eine Schwenkeinrichtung 81 verstellen. Mit der Basis 78 ist des Weiteren eine Brücke 82 verbunden, die den 2D-Laserscanner 2‘ überbrückt und auf der eine Farb- Kameraanordnung, beispielsweise des Typs Z +F MapCam®, angeordnet ist. Mit einer derartigen Kameraanordnung können in einem Schritt die entsprechenden Farbinformationen auf die von den 2D-Laserscanner 2‘ erfassten Messdaten gemappt werden. Die Kameras 86 (lediglich eine in Figur 9 mit einem Bezugszeichen versehen) verfügen über hochauflösende Sensoren und sind so angeordnet, dass das gemeinsame Sichtfeld den gesamten Messbereich des 2D-Scanners 2‘ parallaxefrei abdeckt. Die hohe Bildrate der Kameras ermöglicht die Erstellung von lückenlosen und scharfen Farbaufnahmen bei Geschwindigkeiten von bis zu 90 km/h. Ein derartiges Kamerasystem liefert sehr realistische und parallaxefreie Farbinformationen. FIG. 9 shows a variant of a mobile scanning arrangement 1, which can be mounted, for example, on a SKID or an AGV. The scanning arrangement 1 is designed with a support structure 70 that can be fixed on this portable carrier device (transport means). This has a base plate 72 on which a support column 74 is arranged with a support bracket 76 on which the platform 8 described above is mounted. This assembly takes place in such a way that the large surface 15 with the receptacle 24 points upwards, to which in this exemplary embodiment a 3D laser scanner 2 (Z+F IMAGER®) from the applicant is fixed in position. Furthermore, another laser scanner 2' is held on the base plate 72 via a base 78, which is designed as a 2D laser scanner in the illustrated embodiment and thus allows a profile measurement. The applicant's Z+F PROFILER® type laser scanner is particularly suitable for this purpose. The bearing surface of the base 78 and thus the angle of attack of a rotor 80 of the 2D laser scanner 2 can be adjusted via a pivoting device 81 . Furthermore, a bridge 82 is connected to the base 78, which bridges the 2D laser scanner 2' and on which a color camera arrangement, for example of the Z+F MapCam® type, is arranged. With such a camera arrangement, the corresponding color information can be mapped to the measurement data recorded by the 2D laser scanner 2' in one step. The cameras 86 (only one provided with a reference number in FIG. 9) have high-resolution sensors and are arranged in such a way that the common field of view covers the entire measurement range of the 2D scanner 2' without parallax. The high frame rate of the cameras enables the creation of seamless and sharp color images at speeds of up to 90 km/h. Such a camera system supplies very realistic and parallax-free color information.
Dabei sind die Kameras 86 entlang des umfangseitig zu erfassenden Profils aber auch in Fahrtrichtung der mobilen Trägervorrichtung orientiert, so dass tatsächlich die gesamte Umgebung über die Farbkameras erfasst werden kann. In der Darstellung gemäß Figur 10 ist die Scananordnung 1 auf einem Handwagen 88 (SCADDY®) montiert, der von Hand durch den zu vermessenden Bereich gezogen oder geschoben wird. Der Grundaufbau der Scananordnung 1 gemäß Figur 10 entspricht demjenigen in Figur 9, wobei keine Kameraanordnung 84 auf der Brücke 82 montiert ist. Auf einer PC-Halterung 90 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein externer PC 92 montiert, der drahtlos oder über Verbindungskabel mit dem On-Board-PC 40 der Plattform verbunden ist, so dass die Datenauswertung über den externen PC 92 unterstützt wird. Die Steuerung der Scanner 2, 2‘ erfolgt im Wesentlichen jedoch über den On-Board-PC 40 der Plattform 8. Ein derartiges Konzept ermöglicht es auch, über den PC 92 Komponenten, beispielsweise einen der Laserscanner separat anzusteuern. The cameras 86 are oriented along the profile to be recorded on the circumference but also in the direction of travel of the mobile carrier device, so that the entire environment can actually be recorded via the color cameras. In the illustration according to FIG. 10, the scanning arrangement 1 is mounted on a hand truck 88 (SCADDY®), which is pulled or pushed by hand through the area to be measured. The basic structure of the scanning arrangement 1 according to FIG. 10 corresponds to that in FIG. 9, with no camera arrangement 84 being mounted on the bridge 82 . In this exemplary embodiment, an external PC 92 is mounted on a PC holder 90 and is connected wirelessly or via a connecting cable to the on-board PC 40 of the platform, so that the data evaluation via the external PC 92 is supported. However, the scanners 2, 2' are essentially controlled via the on-board PC 40 of the platform 8. Such a concept also makes it possible to control components, for example one of the laser scanners, separately via the PC 92.
Figur 11 zeigt schließlich eine mobile Scananordnung 1 , über die vorzugsweise statische Scans erfasst werden können. Diese Scananordnung 1 hat einen 3D- Laserscanner 2, der über die erfindungsgemäße Plattform 8 auf einer Stativhalterung 94 eines Stativs 26 befestigt ist. Dieses ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Fahrgestellt 96 ausgeführt, so dass es relativ einfach in die gewünschten Scanpositionen verstellbar ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 11 ist die Plattform 8 so angeordnet, dass wiederum die Großfläche 15 mit der Aufnahme 24 nach oben hin (Ansicht nach Figur 11) orientiert ist, so dass entsprechend die Achse X des 3D-Laserscanners in Vertikalrichtung (senkrecht zur Auflagefläche des Stativs 26) verläuft. Anstelle des dargestellten Fahrgestells 96 kann auch im Prinzip ein Rollwagen, ein Dolly oder dergleichen verwendet werden - derartige Fahrgestellanordnungen sind bei den meisten Vermessern vorhanden oder können kostengünstig nachgerüstet werden, sodass eine flexible Nutzung der mobilen Scananordnung 1 bei geringem Preis gewährleistet ist. Finally, FIG. 11 shows a mobile scanning arrangement 1, via which preferably static scans can be recorded. This scanning arrangement 1 has a 3D laser scanner 2 which is fastened to a tripod holder 94 of a tripod 26 via the platform 8 according to the invention. In the exemplary embodiment shown, this is designed with a carriage 96 so that it can be adjusted to the desired scanning positions relatively easily. In the exemplary embodiment according to Figure 11, the platform 8 is arranged in such a way that the large surface 15 with the receptacle 24 is oriented upwards (view according to Figure 11), so that the X-axis of the 3D laser scanner is in the vertical direction (perpendicular to the contact surface of the tripod 26) runs. In principle, a trolley, a dolly or the like can also be used instead of the chassis 96 shown—such chassis arrangements are available with most surveyors or can be retrofitted inexpensively, so that flexible use of the mobile scanning arrangement 1 is ensured at a low price.
Wie oben dargestellt, ermöglicht es die variable Plattform 8 aufgrund ihrer Konstruktion, unterschiedliche Laserscanner-Typen 2, 2‘ je nach zu vermessender Umgebung / Messobjekt auf verschiedensten Trägervorrichtungen zu montieren und so eine optimale Scanposition sicher zu stellen. As shown above, due to its construction, the variable platform 8 makes it possible to mount different types of laser scanners 2, 2' on a wide variety of carrier devices, depending on the environment/measurement object to be measured, and thus to ensure an optimal scanning position.
Wie vorstehend erläutert, kann der mobile Datensatz durch Kombination zweier 3D-Laserscanner oder zweier schräg zueinander angestellter 2D-Laserscanner oder einer Kombination eines 3D-Laserscanners mit einem 2D-Laserscanner erfasst werden. As explained above, the mobile data set can be obtained by combining two 3D laser scanner or two 2D laser scanners placed at an angle to each other or a combination of a 3D laser scanner with a 2D laser scanner.
Offenbart ist eine Plattform für eine mobile Scananordnung, die mit zumindest zwei Aufnahmen für Scaneinrichtungen ausgeführt ist. A platform for a mobile scanning arrangement is disclosed, which is designed with at least two receptacles for scanning devices.
Bezugszeichenliste Reference List
1 mobile Scananordnung 1 mobile scanning arrangement
2 Laserscanner 2 laser scanners
4 Dreifuß 4 tripod
6 Kamerasystem 6 camera system
8 Plattform 8 platform
10 Akku 10 battery
11 Rotor 11 rotors
12 Lastenrucksack 12 cargo backpack
13 Schrägfläche 13 inclined surface
14 Laserstrahlen 14 laser beams
15 Großfläche 15 large area
16 Handheld 16 handheld
17 Schmalseite 17 narrow side
18 Batteriefach 18 battery compartment
20 Gewindebohrung 20 threaded hole
22 Gewindebohrung 22 threaded hole
24 Aufnahme 24 recording
26 Stativ 26 tripod
28 Bodenwandung 28 bottom wall
30 Boden 30 floor
32 Befestigungsgewinde 32 mounting threads
34 Flanschplatte 34 flange plate
35 Halteflansch 35 retaining flange
36 Gehäusebereich 36 housing area
38 Gehäusebereich 38 housing area
40 Onboard-PC, Kommunikationsmodul40 onboard PC, communication module
42 SSD 42 SSD
44 Zentralrechner 44 mainframe
46 Seitenwandung 46 side wall
48 Seitenwandung 48 side wall
50 Halterung 52 Halterung 50 bracket 52 bracket
53 Halterungswand 53 mounting wall
54 Rückwandung 54 rear wall
55 Aufnahmeraum 55 recording room
56 Fach 56 tray
58 Trennwand 58 partition
59 Microcontroller-Platine (INS)59 microcontroller board (INS)
60 Trennwand 60 partition
61 Platine Stromversorgung61 Power supply board
62 Umfangskontur 62 perimeter contour
63 Batteriezelle 63 battery cell
64 Aufnahme 64 recording
66 Stirnfläche 66 face
68 Großfläche 68 large area
70 Stützkonstruktion 70 support structure
72 Grundplatte 72 base plate
74 Tragsäule 74 support column
76 Tragkonsole 76 carrying console
78 Basis 78 base
80 Rotor 80 rotors
81 Schwenkeinrichtung 81 swivel device
82 Brücke 82 bridge
84 Kameraanordnung 84 Camera arrangement
86 Kamera 86 camera
88 Handwagen 88 handcart
90 PC-Halterung 90 PC mount
92 Externer PC 92 External PC
94 Stativhalterung 94 tripod mount
96 Fahrgestell 96 chassis

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Plattform für eine mobile Scananordnung (1 ), mit zumindest zwei Aufnahmen (24) zur wahlweise und lösbaren Positionierung einer Scaneinrichtung oder zur Positionierung von zumindest zwei baugleichen oder unterschiedlichen Scaneinrichtungen, die auch eigenständig betreibbar sind, wobei die Aufnahmen (24) in einem, optional verstellbaren, Winkel zueinander angestellt sind. 1 . Platform for a mobile scanning arrangement (1), with at least two mounts (24) for the optional and detachable positioning of a scanning device or for positioning at least two identical or different scanning devices, which can also be operated independently, the mounts (24) in one, optionally adjustable, angles are employed to each other.
2. Plattform nach Patentanspruch 1 , mit mehreren Akkus (10), die derart verschaltet sind, dass ein Austausch oder ein Aufladen einzelner Akkus (10) ohne Unterbrechung des Scanvorgangs erfolgen kann. 2. Platform according to Patent Claim 1, with a plurality of batteries (10) which are connected in such a way that individual batteries (10) can be exchanged or charged without interrupting the scanning process.
3. Plattform nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei diese mit zwei zueinander angestellten Aufnahmewandungen ausgeführt ist, an denen jeweils eine Aufnahme (24) ausgebildet ist. 3. Platform according to one of the preceding claims, wherein this is designed with two mutually employed receiving walls, on each of which a receptacle (24) is formed.
4. Plattform nach Patentanspruch 3, mit einer Bodenwandung (28), die mit den Aufnahmewandungen, Seitenwandungen (46, 48) und einer Rückwandung (54) einen Aufnahmeraum für eine Elektronikeinheit mit einem Onboard-PC (40) zur Steuerung von Komponenten der mobilen Scananordnung (1 ) und/oder zur Auswertung von Messsignalen ausbildet. 4. Platform according to claim 3, with a base wall (28) which, with the receiving walls, side walls (46, 48) and a rear wall (54), has a receiving space for an electronic unit with an onboard PC (40) for controlling components of the mobile Scanning arrangement (1) and / or forms for evaluating measurement signals.
5. Plattform nach Patentanspruch 4, wobei die Elektronikeinheit auch einen DC/DC- Wandler für die Akkus (10) hat. 5. Platform according to claim 4, wherein the electronics unit also has a DC / DC converter for the battery (10).
6. Plattform nach Patentanspruch 2 oder einem der auf Patentanspruch 2 bezogenen Ansprüche, wobei an den Seitenwandungen (46, 48) Halterungen (50, 52) für die Akkus (10) ausgebildet sind. 6. Platform according to patent claim 2 or one of the claims relating to patent claim 2, wherein holders (50, 52) for the batteries (10) are formed on the side walls (46, 48).
7. Plattform nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Halterungen (50, 52) die Akkus (10) form- und kraftschlüssig halten. 7. Platform according to one of the preceding claims, wherein the holders (50, 52) hold the batteries (10) positively and non-positively.
8. Plattform nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei an den Seitenwandungen (46, 48) und/oder der Rückwandung (54) jeweils eine Halterung für zwei Akkus (10a, 10b; 10c, 10d) ausgebildet ist. 8. Platform according to Patent Claim 6 or 7, wherein on the side walls (46, 48) and/or the rear wall (54) a holder for two batteries (10a, 10b; 10c, 10d) is formed.
9. Plattform nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Aufnahmen (24) für die Scaneinrichtungen baugleich ausgeführt sind. 9. Platform according to one of the preceding claims, wherein the receptacles (24) for the scanning devices are of identical design.
10. Plattform nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Aufnahmen (24) jeweils taschenförmige Ausnehmungen in den Aufnahmewandungen sind, in die jeweils eine Halterung (50, 52) für eine Scaneinrichtung eingesetzt ist. 10. Platform according to one of the preceding claims, wherein the receptacles (24) are each pocket-shaped recesses in the receiving walls, in each of which a holder (50, 52) is used for a scanning device.
11 . Plattform nach Patentanspruch 10, wobei die Halterung (50, 52) mit einer in die Ausnehmung passgenau eingesetzten Flanschplatte (34) ausgeführt ist, die einen Halteflansch (35) für die Scaneinrichtung trägt der, vorzugsweise mittels Passstiften, zur verdrehsicheren Montage der Scaneinrichtung ausgelegt ist. 11 . Platform according to Patent Claim 10, wherein the holder (50, 52) is designed with a flange plate (34) which is inserted with a precise fit into the recess and which carries a retaining flange (35) for the scanning device, which is designed, preferably by means of dowel pins, for the non-rotating installation of the scanning device .
12. Mobile Scaneinrichtung mit einer Plattform (8) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zumindest eine Scaneinrichtung an eine Aufnahme (24) angesetzt und in Energie- und Signalverbindung mit der Elektronikeinheit steht. 12. Mobile scanning device with a platform (8) according to one of the preceding claims, wherein at least one scanning device is attached to a receptacle (24) and is connected to the electronics unit for energy and signals.
13. Scananordnung nach Patentanspruch 12, wobei die Plattform (8) an einer mobilen Trägereinheit, wie beispielsweise einem Lastenrucksack (12), einem SKID, einem FTS oder einem Handwagen (88) montiert ist. 13. Scanning arrangement according to claim 12, wherein the platform (8) is mounted on a mobile carrier unit, such as a load backpack (12), a SKID, an AGV or a hand truck (88).
14. Scananordnung nach Patentanspruch 13, wobei an der mobilen Trägereinheit ein 3D-Laserscanner (2) und/oder ein 2D-Laserscanner (2‘), eine Einrichtung zur Standorterfassung und optional eine Farbkameraanordnung (84) gehalten sind. 14. Scanning arrangement according to claim 13, wherein a 3D laser scanner (2) and/or a 2D laser scanner (2'), a device for location detection and optionally a color camera arrangement (84) are held on the mobile carrier unit.
EP21844660.7A 2020-12-21 2021-12-21 Platform for a mobile scanning assembly, and mobile scanning assembly Pending EP4264325A1 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020134414 2020-12-21
DE102021115186 2021-06-11
DE102021124440 2021-09-21
PCT/EP2021/077624 WO2022074083A1 (en) 2020-10-06 2021-10-06 Mobile scanning arrangement and method for controlling a mobile scanning arrangement
PCT/EP2021/087167 WO2022136479A1 (en) 2020-12-21 2021-12-21 Platform for a mobile scanning assembly, and mobile scanning assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4264325A1 true EP4264325A1 (en) 2023-10-25

Family

ID=79730667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21844660.7A Pending EP4264325A1 (en) 2020-12-21 2021-12-21 Platform for a mobile scanning assembly, and mobile scanning assembly

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4264325A1 (en)
WO (1) WO2022136479A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2878455T3 (en) 2015-02-13 2021-11-18 Zoller & Froehlich Gmbh Scan layout and procedure for scanning an object
EP3078935A1 (en) 2015-04-10 2016-10-12 The European Atomic Energy Community (EURATOM), represented by the European Commission Method and device for real-time mapping and localization
AU2017221839B2 (en) * 2017-08-31 2023-11-02 Groundprobe Pty Ltd Lidar hinged mount
DE102018108141A1 (en) * 2018-04-06 2019-10-10 Navvis Gmbh Mobile device and method for detecting an object space

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022136479A1 (en) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010033561B3 (en) Device for optically scanning and measuring an environment
AT508634B1 (en) LASER CHANNEL FOR ASSEMBLING ON THE ROOF RACK OF A VEHICLE
DE102009035336B3 (en) Device for optical scanning and measuring of environment, has optical measuring device for collection of ways as ensemble between different centers returning from laser scanner
AT507618B1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE RELATIVE POSITION OF A LASER SCANNER TO A REFERENCE SYSTEM
DE102016111618B4 (en) Vehicle with maneuvering system
DE10066379B4 (en) Method and device for realizing an information and data flow for geodetic devices
DE10112653A1 (en) Position bearing system
DE102016118983B3 (en) tripod head
WO2017042402A2 (en) Laser scanner
DE112011100299T5 (en) Use of inclinometers to improve the dislocation of a portable articulated arm CMM
DE102006013185A1 (en) Method for determining the position and orientation of a measuring or repair device and a device operating according to the method
DE102008045746A1 (en) Method for measuring the interior of an aircraft
DE102015122845A1 (en) Method for optically scanning and measuring an environment by means of a 3D measuring device and evaluation in the network
DE102008019373A1 (en) Method for calibrating a measuring device of a crane comprises acquiring the surface of the container using sensors, determining the orientation of the surface of the container in reference systems and equilibrating the reference systems
DE102018108141A1 (en) Mobile device and method for detecting an object space
DE19913853A1 (en) Method and device for the pictorial detection of three-dimensional objects
DE102008000837A1 (en) Chassis measuring system and method for determining the positional parameters of measuring heads of a chassis measuring system
EP4264325A1 (en) Platform for a mobile scanning assembly, and mobile scanning assembly
EP3597490B1 (en) Method for monitoring the condition of commercial vehicles or interchangeable bodies for commercial vehicles
EP2180305B1 (en) Method for testing and/or testing the function of at least one environment sensor installed in a motor vehicle and corresponding device
DE102015122846A1 (en) Method for optically scanning and measuring an environment by means of a 3D measuring device and near-field communication
EP4211499A1 (en) Mobile scanning arrangement and method for controlling a mobile scanning arrangement
WO2022074083A1 (en) Mobile scanning arrangement and method for controlling a mobile scanning arrangement
DE102016117320A1 (en) Mobile carrying unit
DE102015122844A1 (en) 3D measuring device with battery pack

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230721

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)