Di Andrew Harrison, responsabile dell'ingegneria hardware, Emesent

Quando abbiamo iniziato a lavorare a quello che sarebbe poi diventato Emesent GX1 , il nostro primo istinto non è stato quello di guardare a ciò che stavano realizzando i concorrenti. È stato invece quello di ascoltare — ascoltare davvero — le persone che lo avrebbero effettivamente utilizzato.

Nel corso dello sviluppo di “ GX1 ”, abbiamo parlato con oltre 25 topografi, titolari di aziende di rilevamento, ingegneri e professionisti del settore geospaziale provenienti da tutto il mondo. Abbiamo chiesto loro informazioni sui loro flussi di lavoro. Abbiamo raccolto le loro frustrazioni, le soluzioni alternative adottate e le loro richieste. Ciò che ne è emerso non è stata una semplice scheda tecnica, ma un quadro chiaro di come dovrebbe essere realmente uno scanner portatile progettato per i topografi professionisti.

Questa è la storia.

1. Emesent SLAM : Precisione che ispira fiducia

Il feedback che abbiamo ricevuto con maggiore costanza e con maggiore enfasi riguardava la precisione. I topografi non cercavano solo una scansione più veloce: avevano bisogno di dati su cui poter basare la propria reputazione professionale.

Emesent SLAM si era già dimostrato all’altezza negli ambienti più impegnativi al mondo, guidando droni autonomi attraverso miniere sotterranee prive di segnale GPS, dove il fallimento semplicemente non era un’opzione. Per GX1, abbiamo puntato ancora di più su quelle basi. Abbiamo aggiornato la nostra suite di sensori e ottimizzato il campo visivo per garantire il massimo rilevamento delle caratteristiche SLAM , apportando miglioramenti pionieristici all’algoritmo stesso, tra cui una maggiore precisione, una deriva ridotta e una ripetibilità migliorata. Il risultato è una precisione globale di 5–10 mm con i GCP: lo scanner mobile più preciso che abbiamo mai realizzato.

«Quando diciamo che sono 10 metri, quanto sono vicini quei 10 metri alla realtà?» Garry Elali, Geotwin

2. RTK integrato: affidabilità in tempo reale sul campo

Abbiamo preso una decisione consapevole sin dalle prime fasi di sviluppo di GX1: la tecnologia RTK doveva essere integrata fin dall’inizio, non aggiunta come un ripensamento. Per i topografi — a differenza del settore minerario, per il quale era stata originariamente sviluppata la tecnologia di Emesent — l’RTK non è un’opzione. È una parte fondamentale del loro modo di lavorare.

In precedenza, integrare l’RTK in un flusso di lavoro di scansione mobile significava gestire un ricevitore separato, una ricarica separata, una configurazione separata e un’installazione più complessa prima ancora di poter effettuare una singola scansione. Volevamo eliminare tutto ciò completamente.

L’ GX1 incorpora un ricevitore RTK premium a 448 canali direttamente nello scanner, con la configurazione NTRIP gestita tramite Commander e il monitoraggio in tempo reale della qualità RTK visibile durante tutta la scansione. Un unico dispositivo, un unico ecosistema, un unico flusso di lavoro.

3. 4 telecamere integrate da 20 MP: una qualità dell'immagine all'altezza dei dati

La colorazione e la qualità delle immagini rappresentavano un altro ambito in cui sapevamo di dover alzare l’asticella. Ai topografi viene sempre più spesso richiesto di fornire non solo nuvole di punti, ma anche documentazione visiva ricca e dettagliata, per progetti BIM, documentazione patrimoniale e reportistica per i clienti. Immagini sgranate e scarsamente illuminate semplicemente non sarebbero state all’altezza.

In questo caso abbiamo dovuto fare alcune scelte difficili: trovare un equilibrio tra le dimensioni del sensore e le prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione, optando per la compensazione dell'effetto rolling shutter per ottenere un'alta risoluzione e una migliore resa dei colori.

Il risultato sono quattro fotocamere da 20 MP che offrono un campo visivo orizzontale di 360 gradi e verticale di 142 gradi, con una distanza di campionamento al suolo di 0,96 mm per pixel a un metro di distanza. Anche in condizioni di illuminazione difficili, GX1 garantisce immagini eccezionali e nuvole di punti colorate. 

4. Campo visivo a 360 gradi con tecnologia “ LiDAR ”: più funzionalità, meno derive

Una delle decisioni meno evidenti ma più determinanti che abbiamo preso ha riguardato il sistema di guida “ LiDAR ” e il fattore di forma a più livelli. Posizionando l’ LiDAR e con un angolo di 45 gradi e garantendo un campo visivo orizzontale completo a 360 gradi, l’ GX1 e ha una visione significativamente più ampia dell’ambiente durante la scansione, consentendo all’ SLAM e di generare un maggior numero di caratteristiche – il che si traduce direttamente in una minore deriva e in una maggiore precisione.

Non si è trattato solo di una scelta ingegneristica. I nostri utenti ci hanno segnalato che il calo di precisione in ambienti esterni di grandi dimensioni o aperti rappresentava un vero e proprio limite degli scanner che avevano provato. Il design a struttura sovrapposta, pur discostandosi dai modelli portatili di tipo “punta e scatta”, si è rivelato la scelta giusta per garantire la qualità dei dati e per creare un prodotto che si distinguesse, sia dal punto di vista estetico che funzionale, dai concorrenti del settore “ SLAM ” per uso interno.

"[Altri scanner SLAM ] riescono a eseguire una scansione dell'edificio in modo soddisfacente, ma quando devo scansionare sia gli interni che gli esterni, presentano dei problemi." — Bruce Lin, Lin Trading

5. Quattro metodi di montaggio: un unico scanner, qualsiasi progetto

I topografi non lavorano in un unico ambiente. Una settimana sono sulle autostrade, quella successiva negli edifici e quella dopo ancora sottoterra. Uno scanner che funziona bene solo in una configurazione non è adatto all’uso professionale, né rappresenta una soluzione scalabile per le aziende che intendono crescere.

Abbiamo progettato GX1 per poter essere utilizzato in quattro modi diversi: uno zaino ergonomico regolabile in altezza per la scansione generica, un'asta di rilevamento compatibile con la filettatura standard da 5/8" per un lavoro stabile e preciso, un supporto da veicolo per rilievi stradali su grandi aree e un'imbracatura portatile con supporto per ambienti interni angusti o complessi. Ogni metodo di montaggio è stato testato approfonditamente con professionisti sul campo e perfezionato sulla base di feedback reali. Per le aziende che lo mettono a confronto con sistemi di fascia alta, costosi e limitati a un unico utilizzo, tale versatilità è emersa come un tema ricorrente.

«I vantaggi sono: non è neanche lontanamente costoso come i sistemi di fascia alta ed è versatile, quindi un unico investimento consente di svolgere molteplici attività.» — John Philipp, Orion Spatial

6. Batterie integrate rimovibili: niente più cavi

A prima vista sembra semplice. Ma non lo era.

Tutti i topografi con cui abbiamo parlato e che avevano utilizzato scanner portatili con batterie esterne hanno menzionato i cavi: si aggrovigliano, si impigliano, allungano i tempi di configurazione e rappresentano un ulteriore elemento che potrebbe andare storto. Abbiamo deciso consapevolmente di integrare la batteria direttamente nell’ GX1, eliminando la necessità di cavi esterni. Sono incluse di serie tre batterie, ciascuna delle quali garantisce un’ora di scansione, con avvisi di batteria scarica e di batteria in esaurimento visibili sia su Commander che sullo scanner stesso.

«L’unico problema che ho mai avuto è stato il cavo che si staccava dalla batteria.» — Pete Kelsey, VCTO Labs

7. App “ Commander ”: un’esperienza utente pensata per l’utilizzo sul campo

Fin dall'inizio, uno dei nostri obiettivi principali nella progettazione è stato quello di rendere GX1 accessibile non solo ai professionisti esperti nella scansione da dispositivi mobili, ma anche al personale junior e ai nuovi membri del team, su cui le società di rilevamento fanno sempre più affidamento.

A tal fine, abbiamo investito nell’esperienza “ Commander ” per GX1. Gli utenti troveranno un percorso di onboarding integrato che guiderà i nuovi utenti nelle loro prime scansioni. La visibilità in tempo reale sulla qualità RTK, sul livello della batteria, sullo spazio di archiviazione rimanente e sul feed della telecamera è disponibile in ogni momento, in modo che gli operatori sappiano esattamente cosa sta succedendo in ogni fase. Il nostro obiettivo era semplice: un geometra alle prime armi dovrebbe essere in grado di operare con sicurezza nel giro di pochi giorni, non settimane.

"La semplicità è fondamentale per le aziende che non si occupano di rilievi topografici: non vogliono imparare a usare una stazione totale." — Bruce Lin, Lin Trading

8. Trasferimento dei dati senza sforzo: un piccolo dettaglio, un grande impatto

Abbiamo prestato particolare attenzione alle parti del flusso di lavoro che, pur non essendo particolarmente affascinanti, creavano attriti quotidiani. Il trasferimento dei dati era una di queste. Nei sistemi precedenti, i dati della fotocamera e dell’ LiDAR e venivano gestiti separatamente, i file erano denominati in modo incoerente e il processo era più lento del necessario. Per uno specialista in planimetrie as-built, il precedente flusso di lavoro di Hovermap consentiva di estrarre i dati dell’ LiDAR e in meno di un minuto, ma i file separati della fotocamera rappresentavano l’unico punto in cui il processo continuava a rallentare.

«L’unico momento in cui il processo rallenta è durante il trasferimento dei file dalla videocamera GoPro.» — Neil Hyatt, Prairies Edge

Con GX1, i dati della videocamera e dell’ LiDAR vengono trasferiti simultaneamente — tramite chiavetta USB, cavo USB-C al computer, scheda SD, porta Ethernet RJ45 e persino Wi-Fi — e i file vengono automaticamente organizzati e denominati in modo logico per l’elaborazione in Aura. È un piccolo dettaglio, ma è il tipo di dettaglio che fa la differenza nel corso di una settimana lavorativa.

9. Il fattore di forma a più livelli: ogni angolazione presa in considerazione

“Il design dell’ GX1 è un ottimo esempio di come la funzionalità abbia guidato il processo di progettazione. Ogni scelta è stata fatta per migliorare la qualità dei dati, proteggere i sensori chiave e creare un prodotto pensato appositamente per i topografi.” - Andrew Harrison, responsabile dell’ingegneria hardware, Emesent

La progettazione hardware è piena di compromessi. La forma di uno scanner potrebbe sembrare una scelta estetica, ma per GX1 ogni aspetto del design è stato determinato dalla funzionalità — e per ottenere il risultato giusto abbiamo dovuto riflettere attentamente su quali fossero gli obiettivi da ottimizzare.

Il design a strati — con l’ LiDAR, le telecamere, l’antenna RTK e la batteria disposte verticalmente — non era la scelta più ovvia. Tuttavia, ha risolto diversi problemi contemporaneamente. Il posizionamento dei componenti in questo modo protegge l’ LiDAR senza ostruire l’antenna RTK, consente alle telecamere di catturare un panorama completo a 360 gradi senza che alcuna parte dello scanner interferisca e fornisce il campo visivo orizzontale LiDAR di cui avevamo bisogno per ridurre la deriva e migliorare la precisione SLAM . 

Inoltre, trasmette un chiaro messaggio visivo. Il modello “ GX1 ” è stato progettato per il rilevamento professionale all’aperto — e ne ha proprio l’aspetto. In un mercato in cui molti concorrenti propongono essenzialmente scanner portatili da interno adattati a un uso più ampio, volevamo che il modello “ GX1 ” si distinguesse immediatamente dal punto di vista visivo. 

“È semplicemente un dispositivo più elegante… sempre lo stesso robusto SLAM e gli stessi ottimi sensori in termini di densità della nuvola di punti, ma il tutto in un design più curato ed efficiente.” - Adam Wylie, Delivery Manager, Sonto

10. Il palo di rilevamento: un segnale per i topografi

Avremmo potuto realizzare uno scanner che dimostrasse: “Conosciamo la tecnologia”. Volevamo invece realizzarne uno che dimostrasse: “Conosciamo i geometri”.

Il supporto per asta topografica – compatibile con la filettatura standard da 5/8", progettato per un comodo utilizzo a spalla e in grado di offrire la stabilità di uno zaino unita alla flessibilità di un dispositivo portatile – è in parte una caratteristica pratica e in parte una dichiarazione di intenti. I topografi lavorano con le aste. Si affidano alle aste. Quando vedono un GX1 e appoggiato su un’asta, lo riconoscono come un prodotto progettato appositamente per loro.

«[Il palo da rilevamento] è una soluzione migliore per il topografo che effettua rilievi regolari. Se dovessimo eseguire un rilievo topografico, preferirei la soluzione con il palo.» — Mark Hayes, SEP Survey

Realizzato con te. Per te.

GX1 Questo prodotto è quello che è oggi perché oltre 25 professionisti si sono presi il tempo di dirci, in modo chiaro e onesto, cosa non funzionava e di cosa avessero realmente bisogno. Ogni decisione descritta in questo articolo – dal design a moduli sovrapposti alla filettatura del palo per sondaggi fino al design della batteria – risale a una conversazione che abbiamo avuto con qualcuno che opera sul campo.

Non è una semplice affermazione di marketing. È proprio così che l’abbiamo realizzato.

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