Inspire 2: Una potente herramienta

Inspire 2 con cámara Zenmuse X5S y software de foto interpretación.

Para todo trabajo de calidad que se precie, sea amateur o profesional, hace falta utilizar las herramientas adecuadas. En nuestro caso, la filmación aérea en High Definition Video, la fotografía en alta resolución, y por último el obtener modelos o medidas precisan de la combinación de 3 piezas claves:

• • • El dron
    • La cámara
    • El software de interpretación o procesamiento

Si bien se precisan otros elementos, complementos o “gadgets” dejaremos estos para otras entradas posteriores de este blog.

Hoy vamos a tratar de las tres piezas angulares sin las que no se puede realizar los servicios técnicos con dron, que es a lo que DSB Aero se dedica.

Ni que decir tiene que el primero es el UAS [Unmanned Aerial System], o coloquialmente conocido como dron, en segundo lugar la cámara y por último el software de procesamiento de imágenes.

Uas y Rpas. El dron

Es importante que volvamos a hacer hincapié en que en nuestro caso estamos hablando de UAS, de aeronaves [vehículos aéreos] no tripulados que son ligeramente diferentes y complejos que un RPAS [Remotely Piloted Aircarft System] siendo este último tipo el referido a un vehículo aéreo dirigido remotamente por un piloto humano y los sistemas de telecontrol para este tipo de operación.

El UAS, como ya se ha comentado, es un paso más allá: es un sistema integrado que a diferencia de los RPAS [y en ambos casos resaltamos la S que no es plural, es la abreviatura de Sistema] va un paso más allá pudiendo no estar gobernado remotamente por una persona, siendo capaz de despegar, navegar y aterrizar de forma automática en base a parámetros que definen la tarea introducidos previamente.

Estos sistemas poseen mecanismos de detección y análisis del entorno, de posicionamiento que les permite saber con exactitud donde se encuentran, así como de elementos de software abordo que les permite cambiar la rutina establecida de trabajo para solventar un imprevisto en la misma: obstáculos inesperados, perdida de conexión con la base, fallo en los sistemas de propulsión o alimentación.

Claro es que el dron tiene una supervisión humana, al igual que la mayoría de las aeronaves modernas que también son capaces de realizar la práctica totalidad de un vuelo de acuerdo a parámetros previamente establecidos antes del despegue. Todavía queda un tiempo para disponer de sistemas totalmente autónomos con Inteligencias Artificiales abordo que sean capaces de tomar todas las decisiones precisas para garantizar la seguridad por encima de los estándares humanos, pero se sigue avanzando continuamente y vemos grandes avances en la conducción autónoma de vehículos de automoción, de drones de teledetección, seguimiento y vigilancia, del transporte de mercancías aéreo y a no mucho tardar del transporte de viajeros particulares.

Bien, y ¿a quien vamos a presentar en esta categoría de aeronave casi inteligente capaz de ayudar en la ejecución de labores técnicas aéreas? Nuestro invitado de lujo se llama: Inspire 2 del fabricante DJI.

Calidad profesional. Flujo de trabajo eficiente.

El año 2014 DJI evolucionó una de sus plataformas de vuelo profesional dotándola con mayor número de sensores para la identificación del entorno, aumentando las capacidades autónomas de operación e incorporando un estabilizador gimbal de tres ejes sobre el que montar camáras de alta resolución capaces de obtener imágenes 4K en tiempo real y fotografía de 12 megapixels de resolución. Este dron era capaz de ascender a 5 metros por segundo y volar en horizontal a 22 metros por segundo [79 kilómetros por hora] con una autonomía máxima en torno a los 15 minutos.

El desarrollo de esta aeronave permitió la incorporación de este tipo de herramientas en tareas de filmación profesional cinematográfica, aerofotografía, y revisión de infraestructuras.

Sobre este desarrollo inicial, y mejorando y ampliando sus capacidades y funcionalidades DJI ha construido el Inspire 2, una máquina diseñada y desarrollada para la filmación de alta calidad en todo tipo de condiciones y para múltiples misiones de vuelo.

Veamos primero que nos ofrece este hardware para los trabajos de captura de imágenes aéreas en modo de control remoto.

Inspire 2 como RPAS.

Esta aeronave puede ser controlada por una red de hasta 4 controles remotos enlazados que permiten disponer de redundancia tanto para el pilotaje como para la recepción de imágenes desde la plataforma aérea. Estos controles permiten comandar el sistema hasta una distancia máxima de 7 kilómetros en campo abierto y recibir la señal de imagen en alta resolución en tiempo real hasta a 5 kilómetros de distancia.

Ha sido dotado de doble batería de Litio gemela, que no solo aumenta la autonomía del aparato hasta prácticamente el doble que su predecesor [unos 27 minutos de autonomía máxima con operación continuada de la cámara de alta resolución y los sistemas de seguridad activa operativos] si no que le proporciona un nivel extra de seguridad al dotar a la aeronave de doble almacenamiento de energía que le permitirían un descenso de emergencia controlado en caso de fallo total de una de las baterías.

El dron vuela gracias a 4 motores de alto rendimiento brushless DJI 3512 que le permiten desarrollar unos rendimientos aéreos destacables: mover los 4000 gramos en orden de despegue a 6 metros por segundo de velocidad de ascenso vertical, descender a 4 metros por segundo, desplazamiento horizontal hasta 94 kilómetros por hora y ofrecer una velocidad de rotación de hasta 90 grados por segundo, todo combinado con una aceleración de 0 a 80 kilómetros por hora en solo 5 segundos.

Sumado a estos rendimientos en velocidad y desplazamiento de masas, el Inspire 2 suma una buena precisión en el vuelo de ±0.5 m en vertical y ±1.5 m en horizontal, y consecuentemente en la consciencia de su situación en el espacio que le permite maniobras autónomas como retornar al punto de partida en caso de emergencia. Si el dron tiene activado los sistemas de visión inferior, la precisión en ambos ejes sube a ±0.1 m en vertical y ±0.3 m en horizontal para permitir aproximaciones altamente precisa en las labores de revisión y control de infraestructuras: tendidos eléctricos, aerogeneradores, placas solares, cubiertas, puentes, etc.

Este UAS dispone de un doble sistema de captura de imagen uno frontal dedicado expresamente al piloto en modo FPV con 1 eje de libertad y otra para la obtención de imágenes de alta resolución montada en gimbal de 3 ejes de libertad.

La cámara incorporada FPV se encuentra estabilizada en 2 ejes y dispone de orientación entre 0 y 60 grados de inclinación vertical y tiene una resolución de 0.5 Megapixels. Respecto a la cámara principal hablaremos de ella en breve. Ambas señales pueden recibirse de forma simultánea o independiente en los distintos controladores de vuelo enlazados con un sistema de transmisión dual con frecuencia dual.

La imagen principal puede tanto recibirse y retrasmitirse para su almacenamiento o difusión en directo desde los controladores de vuelo, como almacenarse en SSD a bordo de la aeronave o bien en NVMEs de hasta un 0.5 Terabyte en formato CINESSD [para formatos Adobe CinemaDBG o Apple ProRes de forma nativa]. De esta forma cubre tanto la revisión específica de infraestructuras a petición o el uso de la imagen en tiempo real para cualquier necesidad, como la disponibilidad de imágenes para su procesado posterior, medición y evaluación.

Inspire 2 como UAS.

Hasta este momento hemos visto los elementos principales del sistema RPAS del Inspire2, pero como dijimos se trata realmente de un UAS, de una máquina prácticamente autónoma en muchos casos. Esta automatización persigue dos de los objetivos principales de los trabajos técnicos de precisión: la seguridad y la ejecución de tareas complejas.

El Inspire 2 dispone de múltiples sensores y sistemas de apoyo a la teledetección y posicionamiento para dotarle de la capacidad de “sentir” el entorno que le rodea, el universo virtual en el que opera y de esta forma entregar por un lado seguridad complementaria en las operaciones y como ya se ha dicho la capacidad de ejecutar tareas de forma autónoma.

En primer lugar se le ha dotado de tres sistemas de visión complementarios: uno frontal estereoscópico con gestión de visión artificial capaz de operar tanto en interior a alta resolución como en exterior entregando detección de objetos entre 70 centímetros y 30 metros hasta a 50 kilómetros por hora de velocidad horizontal y un ángulo de visión de 60 grados horizontal y 54 en vertical.

El sistema es capaz de diferenciar superficies de patrones claros con hasta 15 lux de iluminación [esto le permite detectar objetos en vuelo de interior de alta precisión a distancias de menos de 1 metro y poder registrarlas para su evaluación posterior con fotografía o video. Así mismo detecta objetos en movimiento o estáticos en área frontal con velocidad relativa de más de la velocidad máxima alcanzable por el vehículo.

En la parte inferior dispone de un segundo sistema estereoscópico de visión también de 60 grados de apertura, ajustado para la misma sensibilidad y capaz de trabajar a velocidades de descenso de hasta 10 metros por segundo. Es totalmente efectivo por debajo de los 10 metros de altura. El sistema de visión inferior se complementa con un grupo de sensores ultrasónicos con un rango efectivo de 10 a 500 centímetros y una tolerancia inferior al 2%. Ambos sistemas visual y de ultrasonidos, permiten a la aeronave no solo el evitar el “suelo” y controlar la zona de toma de aterrizaje para evitar obstáculos, si no, y si cabe más importante, mejorar la precisión del posicionamiento en desplazamiento fino de la aeronave respecto a la básica por GPS en 10 veces permitiendo una aproximación centimétrica.

Por último en la parte superior de popa de la aeronave, se sitúa un sistema de visión infrarroja con apertura de 5 grados capaz de detectar obstáculos voluminosos [orientada principalmente a volar en interiores y evitar así los techos, u operar bajo puentes, techados o pasadizos.

Sumado a todos los sensores ya indicados, una combinación de receptor GPS a bordo, doble IMU [sistema de posicionamiento Inercial y giroscópico], doble barómetro y termómetro permiten que la aeronave tenga conocimiento no solo de su posición, si no de la altitud relativa al nivel del mar, su orientación en el espacio, velocidad y aceleración en todos los ejes. El sensor de temperatura añade los parámetros de corrección correspondientes y permite la activación de la calefacción de las baterías para evitar la caída de potencia debido al frio. Todo ello para mejorar y aumentar la seguridad de las operaciones a realizar.

Es realmente encomiable el gran trabajo que DJI ha realizado en este aparato en relación a la seguridad, montando no solo todos los sistemas de seguridad por duplicado: IMUs, barómetros, sensores de visión, sensores infrarrojos y ultrasónicos, si no colocando como se ha indicado una doble batería inteligente con sistema de calefacción incorporado y montando todos los circuitos de control de los motores en modo redundante, mandando por duplicado las señales y por diferentes caminos a cada motor.

Si todos estos elementos ya muestran que nos encontramos ante un sistema de vuelo de carácter profesional y orientado al trabajo de precisión sea este de carácter audiovisual, como de telemetría y verificación, al analizar los sistemas de gestión del UAS y apoyo a la operación, comprobamos la diferencia entre esta sofisticada herramienta de trabajo y aquellas otra aeronaves orientadas al entorno del entretenimiento o de carácter semiprofesional.

En siguientes entradas hablaremos de cómo el Inspire 2 es una herramienta que nos ayuda en los procesos de construcción en ingeniería y obra civil.

Contáctenos, Le asesoraremos de forma rápida y sencilla, haciendo accesible la tecnología dron para su empresa.

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