Bei Entwicklungsprojekten technischer Produkte geht es meist um eher kleine Fortschritte im Vergleich zum Vorgängermodell. Der Laserscanner BLK 360 vom Schweizer Präzisionsgeräte-Hersteller Leica Geosystems ist dagegen ein sogenanntes disruptives Produkt, weil er eine Kombination von Eigenschaften bietet, die dem Marktstandard weit voraus sind. Einen wichtigen Beitrag zur erfolgreichen Realisierung des völlig neu konzipierten Messgerätes leistete auch der Hochpräzisions-Bearbeitungsspezialist Polymeca.
Kombiniertes Bild aus Laserscan und Fotos als Hilfsmittel fĂĽr die Architektur
„Unser Auftrag lautete, einen neuartigen Jedermann-Laserscanner zu entwickeln, der auch neuen Anwendergruppen den Einsatz dieser faszinierenden Technologie ermöglichen wĂĽrde“, erläutert Simon Mark, Leiter Strategische Innovationen bei Leica Geosystems AG in Heerbrugg (Schweiz). Laserscanner, welche ihre Umgebung mithilfe von Laserimpulsen abtasten und aus der Zeit zwischen Aussenden und Empfang der Pulse die exakten Koordinaten der Messpunkte ermitteln, werden in zahlreichen Bereichen der Architektur, des Vermessungs- und Bauwesens, der Archäologie oder der Filmbranche bereits seit Jahrzehnten mit groĂźem Erfolg eingesetzt. Sie ermöglichen die groĂźräumige Erfassung von Räumen und Objekten in Form von Punktwolken mit hoher Auflösung. Mithilfe ausgefeilter Software können im Computer daraus 3D-Darstellungen erzeugt und fĂĽr unterschiedlichste Einsatzzwecke genutzt werden. Die bisher am Markt verfĂĽgbaren Geräte waren jedoch preislich deutlich höher angesiedelt, aufwendig zu transportieren und erforderten speziell ausgebildetes Personal. Vom Entwicklungsteam wurden jetzt Verbesserungen in einem Umfang gefordert, die im Vergleich zum Stand der Technik geradezu einem Quantensprung entsprachen. Die Neuentwicklung sollte klein, leicht und handlich sein, auf Knopfdruck funktionieren, zusätzlich zu Raumkoordinaten auch noch farbige Bild- sowie Infrarotinformationen liefern und mit einem Preis von lediglich 18.500,- US-$ erheblich gĂĽnstiger sein als alles, was sonst auf dem Markt verfĂĽgbar war. Und – last but not least – sollte das Gerät uneingeschränkt den Qualitätsanforderungen von Leica Geosystems entsprechen. Projektstart war Juni 2015, verlangt wurde, so S. Mark, „das fast Unmögliche“.
Sichtlich stolz auf den gemeinsamen Erfolg: Heinz Staub (li) und Simon Mark mit dem handlichen Laserscanner BLK 360
Das Ergebnis: Der Scanner BLK 360
„Das anfangs aus knapp zehn Mitarbeitern bestehende Team wuchs im Lauf der Entwicklung auf zeitweise bis zu 40 Personen an“, erinnert sich S. Mark. Es umfasste Fachleute aus vielen unterschiedlichen Bereichen wie Elektronik, Optik, Mechanik, Bildverarbeitung, Software, Produktionsplanung oder Supply Chain Management. Dank ihres Engagements gelang es den Mitarbeitern, die gesamte, äuĂźerst komplexe Aufgabe in knapp anderthalb Jahre zu bewältigen: Bereits im November 2016 konnte das Gerät angekĂĽndigt werden, und schon im FrĂĽhjahr/Sommer 2017 erfolgten die ersten Auslieferungen. Das kleine, handliche Gerät in Form einer mittig geteilten Kuppel wiegt nur 1 kg, kann sowohl mit einem Stativ als auch direkt auf einer Unterlage stehend eingesetzt werden und wird mit einem einzigen Knopfdruck gestartet. Danach läuft die gesamte Messsequenz vollautomatisch ab, die Daten werden auf einem Tablet gespeichert und können sofort verarbeitet und angesehen werden. Die Reichweite liegt bei 60 Metern, die Genauigkeit bei 4 mm/10 m und die Messrate bei 360.000 Punkten/ Sekunde. Eine vollständige Raumerfassung ist in nur 3 Minuten erledigt, wobei jedem Messpunkt zugleich Farb- und Infrarotinformationen zugeordnet sind. Dies ermöglicht auch die VerknĂĽpfung von Raumkoordinaten mit Bildinformationen z.B. fĂĽr Virtual-Reality-Anwendungen. Das Gerät erfreut sich groĂźer Beliebtheit bei Architekten, Tunnelbauern, Filmschaffenden, Raumausstattern oder Fabrikplanern, die z.B. in einer Werkshalle zusätzliche AusrĂĽstung zwischen vorhandenen Installationen unterbringen mĂĽssen. Dank der Infrarotkamera lassen sich teils sogar unter der Oberfläche verlaufende Leitungen erkennen.
Der 3D-Laserscanner BLK 360 ist leicht, äußerst kostengünstig, einfach zu transportieren und zu bedienen und liefert zu den 3D-Daten auch noch Bildinformationen sowie IR-Messdaten
Entwicklungszusammenarbeit mit Polymeca
„Zu den entscheidenden Komponenten des Geräts gehören auch die mechanisch bearbeiteten Metallkomponenten wie das Chassis oder die Kuppelhälften“, ergänzt Heinz Staub, Verkaufsleiter bei Polymeca, einem Hersteller von mechanischen Präzisionskomponenten in der 3-Länderecke D-A-CH. Bei der Entwicklung kam es zu einer intensiven Zusammenarbeit mit dem Team von Leica Geosystems. Zwar gehören beide Unternehmen inzwischen zum gleichen Konzern, doch musste Polymeca ungeachtet dessen zunächst ein kritisches Auswahlverfahren durchlaufen, bevor es als Lieferant akzeptiert wurde. Ausschlaggebend fĂĽr den Zuschlag waren das spezielle Knowhow sowie die umfassende Erfahrung, die bei Polymeca aufgrund der jahrzehntelangen Zusammenarbeit mit fĂĽhrenden Firmen innerhalb und auĂźerhalb des Mutterkonzerns Hexagon vorhanden sind. Zudem ist das Unternehmen sehr breitbandig aufgestellt, nicht nur mit Blick auf die mechanische Bearbeitung mit höchster Präzision, sondern auch was anspruchsvolle Oberflächenveredelungen angeht. Ein wesentlicher Pluspunkt ist darĂĽber hinaus, dass dies alles aus einer Hand durchgefĂĽhrt wird, so dass keine aufwendige Lieferkette mit zahlreichen Unterlieferanten nebst dazwischengeschalteten Transport-, Handling- und PrĂĽfabläufen aufgebaut werden muss. Zudem konnte Polymeca dank der eigenen Labors und technischen Einrichtungen auch beim Entwicklungsprozess schnell und effizient komplexe Prozesslösungen passend zu den WĂĽnschen der Designmannschaft konzipieren, optimieren und validieren. Diese One-Stop-Shop-Befähigung ist auf dem Markt der Präzisionsbearbeitung nicht allzu häufig zu finden.
Das von Polymeca hergestellte Chassis verbindet die für die Präzision ausschlaggebenden Komponenten miteinander
Systemverantwortung…
„Als Beispiel fĂĽr die geforderte Präzision kann die Kuppelteilschale mit den Kameramodulen dienen“, sagt H. Staub. Diese sind zusammen in unterschiedlichen Winkeln im Gehäuse angeordnet. Aus den Bildern wird per Software durch Ăśberlagerung ein einziges erzeugt, dessen Pixeldaten anschlieĂźend mit den Entfernungsinformationen des Laserscanners und den Infrarotdaten des IR-Sensors verknĂĽpft werden. Dazu mĂĽssen die 15-Megapixel-Kameras sowohl von der Orientierung her als auch bezĂĽglich ihrer Farbeigenschaft gemeinsam kalibriert werden. Voraussetzung hierfĂĽr ist eine äuĂźerst genaue und zugleich langzeitstabile Orientierung der Kameras samt der dazugehörigen Hilfs-Lichtquellen sowie der IR-Kamera. Diese Schale sowie weitere metallische Komponenten wie der Batteriefachdeckel werden von Polymeca mechanisch bearbeitet und oberflächenveredelt. AnschlieĂźend wird das gesamte Subsystem mit Zubehörteilen, Kamera- und Sensorausstattung sowie zugehöriger Elektronik komplett montiert, getestet und einbaufertig ausgeliefert.
Zu den Besonderheiten der Kameraausstattung gehört ihr High Dynamic Range (HDR)-Modus. Dabei werden schnell hintereinander mehrere Aufnahmen mit stark unterschiedlicher Lichtempfindlichkeitseinstellung gemacht. Die Verrechnung der entsprechenden Bildinformationen ergibt ein Bild mit deutlich erhöhter Informationstiefe in Bit, so dass Über- oder Unterbelichtung auch bei stark wechselnden Helligkeiten vermieden werden können.
Das Kamera-Subsystem mit Zubehörteilen, Kamera- und Sensorausstattung sowie zugehöriger Elektronik wird von Polymeca komplett gefertigt, montiert, getestet und einbaufertig ausgeliefert
…sowie ein makelloses Aussehen
„Zu den wichtigen Aspekten bei der Entwicklung des Geräts gehörten auch seine Optik und Haptik“, sagt S. Mark. Hier wurde gerade angesichts des gĂĽnstigen Preises größter Wert darauf gelegt, dass der Scanner auch von diesen Eigenschaften her dem hochwertigen Markenimage von Leica Geosystems entspricht. Eine einfache Eloxalbeschichtung, auf der jeder Fingerabdruck sofort zu sehen wäre, kam daher von vornherein nicht in Frage. Da Polymeca auch die Beschichtungen seiner Produkte selbst entwickelt und mit eigenen Anlagen aufbringt, wurde dort fĂĽr die Geräte eine ganz spezielle Oberflächenbehandlung kreiert, wozu auch eine besondere Oberflächenstruktur gehört. Diese fĂĽhrt in Verbindung mit der Beschichtung zu einer samtigen, mattschwarzen Oberfläche, die hohen ästhetischen AnsprĂĽchen genĂĽgt und leicht zu reinigen ist. Diese Entwicklung, die dem Gerät ein quasi-Alleinstellungsmerkmal verleiht, war fĂĽr Polymeca trotz der vorhandenen Erfahrung eine echte Herausforderung, die umfassende Tests und Versuchsreihen erforderte, bis die hohen Anforderungen vollumfänglich erfĂĽllt werden konnten. Die Strenge der Vorgaben lässt sich auch daran ermessen, dass der gebogene Deckel des Batteriefachs, der sich seitlich im unteren Bereich des kuppelförmigen Gehäuses befindet, auch von der Oberflächenstruktur her exakt der Optik des ĂĽbrigen Gehäuses entsprechen musste.
Das makellose, hochwertig anmutende Oberflächenfinish des Gehäuses war ein wichtiger Aspekt des Entwicklungsprojekts
Bearbeiter als Systempartner
„Polymeca war bei diesem Projekt die richtige Wahl. Im Laufe der Zusammenarbeit erwiesen sich deren Mitarbeiter als kompetente Mitstreiter bei der Entwicklung, die wichtige Beiträge und Ideen einbrachten“, fasst S. Mark seine Erfahrung zusammen. GestĂĽtzt auf seine umfassende Erfahrung und Ausstattung in Bereichen wie mechanische Bearbeitung, Messtechnik, Oberflächenveredelung, Baugruppenmontage und Qualitätssicherung habe Polymeca maĂźgebliche Beiträge zum Gelingen des Projekts geleistet. Dies betraf auch die zur Umsetzung erforderlichen Produktionsprozesse. Deren Auslegung und Optimierung seien in enger Zusammenarbeit zwischen Polymeca und seinem Entwicklungsteam realisiert worden.
Der rotierende Spiegel sorgt für die Verteilung der Laserimpulse in einem Winkel von 360 °
Firmenprofil Polymeca
Als Teil des schwedischen Technologiekonzerns HEXAGON (18'000 Mitarbeiter) produziert Polymeca am ostschweizer Standort Heerbrugg hochgenaue mechanische Teile und anspruchsvolle Baugruppen fĂĽr verschiedene Kundengruppen.
Als ehemalige Mechanikfertigung des Vermessungsgeräte-Herstellers Leica Geosystems hat sich Polymeca im Jahr 1998 dem Markt geöffnet und als Lohnfertiger bei globalen Marktführern etabliert.
Mit der Re-Integration der Polymeca AG in die Leica Geosystems AG im Mai 2019 werden sämtliche Aktivitäten der ehemaligen Polymeca AG im «Geschäftsbereich Polymeca» und unter dem Markennamen «Polymeca» unverändert weitergeführt.
Die Wertschöpfungskette von Polymeca umfasst die Prozesse: Fertigungsengineering, Drehen, Fräsen, Hartdrehen, Schleifen, Oberflächenveredelung, Lackieren, Messen und Montieren.
Das Angebot an die Kunden lautet: Alles aus einer Hand, inklusive Oberflächenbehandlung – und damit klare Verantwortlichkeiten. Dies reduziert Ihren Logistikaufwand auf ein Minimum.
Dank modernem Maschinenpark, hohem Automatisierungsgrad, ständiger Prozessoptimierung und gelebten Rationalisierungsprozessen werden bei Polymeca μm-genaue Teile prozesssicher und zu global wettbewerbsfähigen Preisen gefertigt.
Ein Team von Messspezialisten sorgt dafür, dass Qualität nicht nur produziert, sondern auch für den Kunden verständlich dokumentiert wird. Die Zertifikate ISO 9001 und ISO 14001 sind bei Polymeca nicht nur Formsache, sondern gelebte Philosophie.
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Leica Geosystems AG
