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▷ Zenmuse L1: Cómo un LiDAR para dron puede revolucionar la captura de la realidad

25/may/2021 4:55


Miniatura de imagen. Acre

Al integrar un módulo Livox Lidar , una IMU de alta precisión y una cámara con un CMOS de 1 pulgada en un gimbal estabilizado de 3 ejes , el L1 captura y genera nubes de puntos en tiempo real a 240,000 pts / s y presenta un rango de detección de 450 m (80% de reflectividad ). Esta solución LiDAR de DJI genera modelos precisos de nubes de puntos en 3D diseñado para realizar el mapeo del terreno.

Diseñado para la fotogrametría en vuelo , Zenmuse P1 ofrece una captura completa, con lentes intercambiables, sobre un gimbal de 3 ejes , ofreciendo 3 cm verticales y 5 cm en la horizontal de precisión sin GCPs y cubriendo hasta a 3 km2 en un solo vuelo . En comparación con la solución de fotogrametría actual de DJI , el Phantom 4 RTK con un sensor de 20 megapíxeles, el P1 ofrece más precisión y exactitud con su sensor de 45 megapíxeles.

La tecnología LiDAR ha presentado múltiples barreras de entrada hasta la llegada de la Zenmuse L1

Cuando DJI se propuso usar tecnología LiDAR se percató de la oportunidad que representa esta tecnología en soluciones de mapeo para la construcción e industrias, porque la mayoría de los sistemas disponibles eran bastante caros , y  su estructura estaba muy fragmentada, en la forma en que estaban diseñados. Por ejemplo, los sistemas de vuelo eran diferentes de los sistemas de detección , o el sistema de gestión de datos era diferente de la comunicación entre la estación terrestre y la aeronave . Por lo tanto vimos el tremendo potencial que significaba simplificar todo esto.

Si se compara Zenmuse L1 a alguna de las soluciones de mapeo disponibles hoy en día, descubriremos la simplicidad en todos los procesos ; desde el vuelo hasta la captura de datos. DJI disponía de esta tecnología, bastaba con aplicarla. Con estos aprendizajes en mente , nos propusimos construir un sistema basado en LiDAR como solución de mapeo, la aplicando los avanzados algoritmos que nos hemos desarrollado en la robótica , y construimos un sistema de detección , de vuelo , comunicaciones , datos de gestión , y todos estos otros subsistemas integrados verticalmente . Esto era extremadamente crítico porque queríamos aplicar todo nuestro conocimiento manteniendo un coste atractivo para el usuario .

 

Vuelo realizado por Grupo ACRE con un Matrice 300 RTK incorporando la Zenmuse L1

 

Diferencias entre la Zenmuse P1 y el LiDAR Zenmuse L1 (Fotogrametría VS LiDAR)

Zenmuse L1 es una solución de captura de la realidad en 3D.El uso de la tecnología LiDAR utiliza el láser y el tiempo de vuelo para medir la distancia , mientras que la fotogrametría (P1) toma fotos , identifica comunes puntos entre las imágenes , y hace una triangulación para encontrar los puntos y generar la profundidad de la información para crear el 3D modelo . Con la L1 la captura se realiza directamente en tres dimensiones sin necesitar post procesamiento para calcular la profundidad de la información , lo que significa que no necesita la cantidad de procesamiento de tiempo que las imágenes requieren para generar modelos 3D. En términos de tiempo de procesamiento , el L1 está diseñado para ser más eficiente que el P1. Además , la L1 puede mapear en condiciones de baja luminosidad y en las zonas donde hay fuertes follaje, lo que significa que se puede diferenciar la vegetación frente a la planta en sí.

Ventajas de un sistema integrado en una sola carga útil

La principal ventaja de un sistema integrado es que no tiene que preocuparse por la gestión de múltiples subsistemas. Desde el cableado hasta la comunicación entre los sensores y la aeronave se realizan de modo integrado gracias a la tecnología Skyport 2.0, el cual conecta el sistema de detección con la aeronave . Por ejemplo, cosas como la comunicación y el tiempo de sincronización entre múltiples sensores , tales como la RTK, la cámara y el LiDAR , están administrados dentro de esta carga útil . Con visualización en directo y en 3D de modelos que se generan y visualizan en tiempo real en el control remoto del controlador, el vuelo de gestión de sistemas y los datos capturados , todo integrado dentro del sistema , permitiendo al usuario centrarse principalmente en la captura de datos.

Democratización de la tecnología LiDAR

dji-zenmuse-lidar-l1La tecnología LiDAR tradicionalmente se ha mostrado como difícil de operar . Se requería algo de experiencia para usar algunos de estos sensores y los aviones eran demasiado pequeños para hacer espacio a estos grandes sistemas LiDAR. Su coste era elevado por lo que las empresas dedicadas a la fotogrametría aérea no disponen de más de dos unidades. El objetivo de la Zenmuse L1 es hacer del LiDAR accesible a los topógrafos y usar esta tecnología de captura de la realidad como una herramienta increíblemente potente a una inversión sensiblemente menor. Nuestro objetivo es centrarnos en la simplicidad , para reducir la complejidad , integrando todo el proceso en una única solución. Una vez acoplado al Matrice 300 RTK , el cual tiene su propio conjunto de potentes características , tales como evitación de obstáculos y misiones de vuelo automatizadas, convirtiendo al Matrice 300 RTK en combinación con  Zenmuse L1 en una solución integral para la captura de la realidad, óptima para la fotogrametría. La democratización de la tecnología LiDAR  hace que sea ampliamente accesible a los usuarios que todavía no exploraron las características que la tecnología LiDAR aporta a cada aplicación.

LiDAR para cualquier usuario

Tradicionalmente para aplicar esta tecnología de captura de la realidad era necesario disponer de conocimientos en topografía y la cartografía , sobre todo cuando se gestionan los datos obtenidos. Una vez que recibimos estos datos, todo el procesamiento requiere de herramientas topográficas y cartográficas muy específicas que eran bastante comunes en la industria . Era necesaria cierta experiencia. A continuación , todos los datos de gestión requieren conocer coordenadas del sistema , y  parámetros referenciados para sincronizar los sistemas de captura y detección . Mientras que con la Zenmuse L1 eliminamos la necesidad de establecer referencias y de disponer de conocimiento en cartografía para poder usarlo. Tratamos de mantener un sistema lo más estándar posible para que su uso sea sencillo para cualquier usuario.

zenmuse-l1-dron-dji-matrice-300-rtk

Capturas realizadas por nuestro departamento de drones ACRE con Zenmuse L1 y Matrice 300 RTK

Las aplicaciones del LiDAR se expanden a varios sectores

El Zenmuse L1 está siendo lanzado a un precio muy competitivo que es significativamente más razonable que la competencia. Con la combinación de simplicidad y la capacidad de operar bastante fácil en comparación con los anteriores sistemas, entendemos que su uso empezará a aplicarse a nuevas industrias. Por ejemplo , en seguridad pública, donde nos vemos la reconstrucción de un accidente es una de esas aplicaciones donde si hay una necesidad de modelos en 3D exactos del accidente,  se puede capturar un escenario sensible en cuestión de minutos. Otro ejemplo son la gestión de catástrofes naturales, donde con las L1  pueden procesar gran cantidad de información mucho más rápido que cuando se compara con soluciones de fotogrametría.

Flujo de trabajo Zenmuse L1

Una vez que el avión no tripulado está configurado simplemente a volar. Podrá monitorear las nubes de puntos 3D desde su control remoto. Puede elegir entre varias vistas; coloreada o de imagen real gracias a la cámara incorporada en la carga útil y ver el progreso de la aeronave en sí . Otras actividades tales como la salud de la aeronave , nivel de batería , progreso de la misión… pueden ser revisados por el piloto desde la aplicación de DJI. Una vez que la aeronave ha completado el vuelo , se puede analizar la misión , ver la la nube de puntos en 3D desde la aplicación , y tomar mediciones de la zona que fue asignada .

Si necesita cotejar la información en la oficina en lugar de la pantalla de su controlador, puede exportar esta información que se acaba de capturar en tiempo real en la tarjeta SD y visualizarlo en un ordenador sin ningún procesamiento adicional .

La tarjeta SD, que almacena estos datos procesados, también incluye los datos sin procesar que fueron recopilados por todos estos sensores durante el vuelo , que se utilizan para el posprocesamiento . A continuación , se puede exportar este datos en bruto en DJI Terra, el cual tiene todos los algoritmos y otras características para generar los modelos 3D  y exportar a cualquier formato estándar de la industria.

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▷ Primer vuelo con Zenmuse L1 el LiDAR para dron de DJI

Realizamos las primeras capturas de realidad con el Matrice 300 RTK y el LiDAR Zenmuse L1 de DJI. El post procesado se realiza con DJI TERRA. Más información sobre Zenmuse L1 aquí.


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