普象-让好设计发光

早在2019年，如视 Realsee 团队就与 LEAPX 合作设计开发了架站式空间扫描仪——伽罗华，该产品在过去几年间成为行业新标杆，在业内广受好评。

在2022年5月，为了应对日渐增长的扫描需求，如视团队再次邀请我们 LEAPX 团队展开设计开发合作，打造移动式扫描设备——庞加莱。

LEAPX 从项目早期开始主导构型设计，在合理的布局设计下，庞加莱扫描仪最终采用多重 SLAM 技术，LiDAR 与相机相互配合，互不干扰，加上如视强大的软件算法支持，庞加莱成为业界首台支持机内直出全视角彩色点云的激光扫描设备。
设计背后

移动式扫描仪在扫描过程中需要持续移动，应对复杂多变的扫描环境。如何设计出轻便灵活、性能强悍、握持舒适，又能应对多变环境、适应多种搭载平台的专业扫描设备？这是 LEAPX 团队需要解决的设计挑战。

项目前期 LEAPX 团队进行专家访谈调研，并亲身使用体验市场上的扫描设备，收集用户需求。也体验了专业手持摄影设备，了解其他行业设备的架构设计。

使用痛点：用户对现有的移动扫描设备最大的抱怨是手持设备太重，长时间握持导致严重肌肉酸痛；而穿戴式设备虽解决了该问题，但体积太大，灵活性差，外出工作携带困难。

LEAPX 设计团队在项目前期通过产品构型设计探索解决便携性、握持体验、最大化扫描性能等多个维度的问题。

手柄折叠可以减小体积，方便外带。

将摄像头模组布置于手柄下方，不仅减少 FOV（可视范围）干涉，也能实现最佳重量平衡。

除了在数字模型上做模拟，我们也使用3D打印零件和铝型材搭建框架，并通过砝码模拟配重，测试真实的握持平衡与手感。

电池与相机位于底部，上下平衡。

折叠手柄位于机身重心下方，前后平衡。

手柄位于中间，前后平衡。

可双手握持，更省力。

与工程团队沟通讨论后，得知相机与 LiDAR 相对位置固定，算法能更好地优化扫描结果，于是我们放弃了机身折叠的想法。

手柄可拆卸的设计能以更轻更小的状态安装在移动汽车或无人机上，也方便拓展更多配件，如 RTK、全景相机、外接高清监视器等。因此最后我们采用了手柄分体式的模块化设计。

在紧凑的机身上，相机的 FOV（可视范围）很容易会被前方的 LiDAR 遮挡，如何确保 LiDAR 与相机 FOV 互不干涉，屏幕、电池、内部处理器，SSD 等器件合理分布，同时架构紧凑，成了下一个阶段的设计挑战。

于是我们提出在 LiDAR 周围排布4颗相机的初步想法，可以实现左右无盲区，但无法很好地避开前方 LiDAR 球锥盲区。

于是我们将前方相机往下移动至机身底部，上方相机往后移动至机身后方边缘，让相机尽可能远离 LiDAR，争取更大的有效相机视场角。如视算法团队对该架构评估验证，发现确实可以避开 LiDAR 遮挡，实现一米外视场角无盲区。

扫描功能已基本实现，接下来我们需要考虑人体工学的设计问题。
在与用户访谈沟通中，我们得知扫描工作经常长达4-5小时，长时间手持设备带来了严重的肌肉疲劳。由于性能要求，相机与 LiDAR 等器件占据一定的重量，除了尽力在机身做减重设计，设备的握持体验设计也是至关重要的一环。

我们观察到用户工作时会左右手交替使用，减少单手肌肉疲劳，所以对称的手柄设计更合适，为了不干扰 FOV，手柄布置于机身下方。期间通过3D打印模型快速验证机身体积、按键位置、把手手感。

同时手柄兼具延长杆功能，方便用户扫描较高物体、如空间内的柜体顶部。底部的配备三脚架让设备能平稳放置，在扫描工作开始前进行初始化位置标定。

在扫描过程中，三脚架可收起作为附加手柄，并可旋转角度，方便用户双手握持。灵活多变的握持配件帮助用户应对多种复杂环境。

除了合理的握持设计，LEAPX 团队还设计了肩部承力配件，释放用户的双手，让腰部和肩部承担设备的重量，可以极大的降低握持疲劳；支撑结构采用铝合金刚性材料，整个佩戴流程清晰快速且稳定，折叠设计也方便用户携带。

传统的软性背带需反复调节，确保紧贴身体，佩戴过程复杂。庞加莱肩部配件仅用双肩与腰部三个关键点实现固定设备，合理将重量分担到双肩与髋骨。

1. 用户可根据作业时长选择佩戴方式：腰带固定搭配手持适合短暂工作；软性肩带适合中等时长的工作；持续长时间工作则建议用折叠肩架。

2. 为适配不同人的身长，设备与腰带固定点可上下调节10cm，覆盖了2.5%-97.5%身高的男性。

3. 腰部与肩部配件独立拆分，用户可快速取下设备扫描桌底或柜顶，也方便通过一些特殊场景（如火灾现场、狭窄空间等）。

安装于汽车、机器狗或无人机

铝合金CNC加工金属外壳，轻量坚固

底部可外接三脚架

电池位于机身中间，PCB 板左右分布，内部空间紧凑，左右重量平衡，结构稳固。

电池从底部安装

手柄通过快拆固定于底部，位于机身重心正下方。

手柄按键可拍摄场景细节

通过严密的计算，我们将手柄精准置于机身重心下方，实现前后平衡，提升握持舒适性。产品可通过手柄直立于桌面，是平衡的体现。

庞加莱配备了16线 LiDAR，通过主动电机360°转动，形成360°x270°超广视角。

四颗12MP超广角摄像头环绕着 LiDAR 排布，联合协作，完美避开前方因 LiDAR 转动形成的球锥形盲区，无遮挡地对空间点云进行真实着色。

前方顶部12MP高清相机可快速拍摄重点场景局部特写，记录场景细节与位置信息，方便用户在线上查看空间细节或资产管理。

底部还配备一颗 60Hz SLAM 相机，辅助设备在暗光环境下或狭长走廊里清晰识别空间点云,协助矫正位姿。

散热片环绕 LiDAR 驱动电机，提升散热效率。

内部热量传导至外壁散热片，再通过风扇主动散热实现设备内部防尘防水。

按键与显示屏幕面朝用户，方便操作。

顶部快拆接口可安装 RTK 模组提升设备定位精度。

9月4日，如视举行“庞加莱”产品发布会。庞加莱诞生后，可逐渐实现与如视专业级采集产品伽罗华以及其它硬件产品的产物无缝融合，构建更全面、灵活的空间采集解决方案。