• Home
  • /
  • Prodotti & Soluzioni
  • /
  • Droni Sapr

Droni Sapr

Droni professionali: tutte le soluzioni di MicroGeo

Droni professionali

Microgeo propone diverse soluzioni nel settore dei Droni Professionali per il Rilievo ed è in grado di integrare sui propri Droni o SAPR, sistemi Termografici, Fotogrammetrici, Multi - Iperspettrali e Laser scanner, installando gli opportuni sensori a bordo. Ciascuna soluzione di drone professionale è corredata di software per missioni di volo e per la successiva elaborazione dati (Termomosaici radiometrici, Ortofoto, volumi, sezioni e curve di livello), usando software esclusivi sviluppati ad hoc in Italia.

L'Azienda si pone come obiettivo principale non solo la vendita del drone, ma soprattutto la fornitura di sistemi UAV completi di sensori, specifici per le applicazioni di interesse del cliente. L’elevata professionalità del personale di cui si avvale è la base di una ricerca continua di soluzioni innovative nel settore e permette di creare sistemi integrati customizzati sulle richieste del cliente.

 Droni professionali UAV: come funzionano?

Negli ultimi anni, la rapida evoluzione nel campo dei microprocessori e dei sensori unita alle elevate prestazioni per batterie e motori, ha permesso lo sviluppo di una nuova classe di velivoli, dimostratasi insostituibile in una vasta serie di applicazioni.

Questa famiglia di piccoli velivoli, più comunemente identificata con il termine drone, è denominata UAV (Unmanned Aerial Vehicle), APR (Aeromobile a Pilotaggio Remoto), VTOL (Vertical Take-Off and Landing) oppure multirotori, dato che la propulsione è garantita da più gruppi di motore-elica.

I droni professionali della serie Aeromax, proposti sono Esacotteri ed Ottocotteri per impieghi professionali in cui è richiesto un  payload ( peso dei sensori da alzare ) che può variare a seconda dell'applicazione. Il sistema Aeromax  è progettato con criteri di semplicitá, compattezza e maneggevolezza, per rispondere meglio alle esigenze di professionisti che devono apprendere le tecniche del volo.

Il sistema è compatto e maneggevole. All'interno di uno chassis sono alloggiati tutti i componenti del drone UAV: motori, batteria, cablaggi ed elettronica di controllo.
Il software, che acquisisce i dati dai sensori di bordo e li processa in tempo reale, stabilisce e trasmette ai motori il corretto valore di potenza e quindi velocità di rotazione/spinta, permettendo così al velivolo di mantenersi livellato e di effettuare tutte le manovre necessarie per lo svolgimento delle operazioni richieste. Una delle peculiarità di questi droni professionali multirotori è la riduzione drastica dei componenti meccanici, basando il proprio funzionamento quasi completamente sull'elettronica e sul software di gestione. Questo permette flessibilità, facilità di gestione e manutenzione, e abbattimento generale dei costi.

L'elettronica di bordo dialoga con la stazione a terra per mezzo di un radio-modem bidirezionale. Questo permette di visualizzare la posizione del drone sulla mappa della zona interessata dalle operazioni e l'orientamento della prua. Permette inoltre l'invio del piano di volo al velivolo, dei waypoint, dei dati di direzione della prua, altitudine, eventuali POI (point of interest), ecc.

Le immagini riprese e registrate dai sensori (ottici, IR, lidar) a bordo di un drone UAV possono anche essere registrate e visualizzate dalla stazione a terra, grazie ad una trasmittente video analogica o digitale, che in caso di applicazioni critiche può anche essere criptata.
Il raggio di azione di questi velivoli multirotori può essere considerato pari ad un chilometro, mentre l'altitudine massima di esercizio si può considerare intorno ai 300m dal suolo. L'autonomia del di questo drone professionale varia dai 15 ai 30 minuti. Il payload varia tra i 300 grammi ed i 6 chilogrammi.

Perché scegliere un drone professionale?

Un drone professionale offre numerosi vantaggi rispetto ai cosiddetti “droni giocattolo”, che molto spesso utilizzati anche per uso professionale, senza avere gli stessi risultati che un apparecchio professionale può garantire.

I droni professionali, infatti, permettono di montare a bordo macchine fotografiche performanti con ottiche di alta qualità e sensori di dimensioni notevoli che permettono di scattare foto ad alta definizione e di diminuire il campo di vista per ogni scatto. Questo permette di scattare meno foto in totale e, quindi, di diminuire il tempo di acquisizione e di elaborazione.

Un altro componente importante è senz’altro il sistema di stabilizzazione della camera (Gimbal) che permette di compensare le oscillazioni del drone durante il volo e, quindi, di scattare foto nitide e di qualità.

Anche la durata delle batterie non è un fatto da sottovalutare: con i nostri droni professionali è possibile, infatti, arrivare fino a 25-30 minuti di volo continuo.

Infine, con i nostri droni professionali, abbiamo la possibilità di programmare una missione tramite il software Mission Planner che guiderà il multirotore durante l’acquisizione in maniera completamente automatica.

Rilievo topografico con drone professionale

Ogni rilievo effettuato con drone professionale e fotocamera permette di restituire un modello 3D che rappresenta fedelmente l’oggetto rilevato nelle proporzioni tra le parti.

Per rendere metriche le distanze, e quindi scalare il nostro modello 3D, è necessario effettuare misurazioni in campo o aggiungere punti derivanti da stazione totale.

Tutte queste informazioni sono facilmente importabili nel nostro software di fotogrammetria 3DF Zephyr Aerial. Per una maggiore precisione, inoltre, è possibile selezionare i punti di controllo (a cui verranno poi associati i punti derivanti dalla stazione totale) direttamente dalle immagini, i quali verranno riproiettati automaticamente sulla nuvola di punti 3D e serviranno per scalare metricamente l’oggetto. Un altro modo è quello di aggiungere una o più distanze note tra due punti di controllo.

Infine, cosa presente unicamente in 3DF Zephyr Aerial, è possibile importare scansioni provenienti da laser scanner e scalare il progetto fotogrammetrico allineandolo al rilievo laser.

Una volta scalato il modello acquisito con il drone professionale, è possibile effettuare misurazioni di ogni genere, generare sezioni e curve di livello, creare ortofoto ed esportare ogni elemento in ambiente CAD.

 Come pianificare una missione di volo con un drone professionale

Tutti i nostri droni professionali sono controllabili da remoto in maniera completamente automatica.
Questo vuol dire che l’utente non ha bisogno di pilotare direttamente il multirotore, così da avere una maggiore salvaguardia del mezzo e una pianificazione a tavolino dell’area da rilevare.

 

Grazie al software Mission Planner è possibile disegnare un poligono che corrisponde all’area di manovra del drone e impostare l’altezza di acquisizione. Dopodichéil drone decollerà in maniera automatica e scatterà le foto in autonomia. Una volta completata la missione il drone atterrerà nel punto di partenza. Durante il volo è possibile, se si desidera, interrompere immediatamente la missione con il tasto RTH (Return To Home) e far tornare il drone nel punto in cui era decollato.

È di vitale importanza quindi, da parte dell’utente, controllare che l’area sia priva di ingombri o costruzioni che impediscano il passaggio del drone. Se si riscontrano queste problematiche è possibile aumentare l’altezza di acquisizione o modificare l’area.

Durante il volo un drone professionale scatta foto con una sovrapposizione del 60-70% (modificabile dall’utente), dando modo al software di generare poi il modello 3D.
L’utente può impostare anche la velocità del drone stesso e visualizzare, in anteprima su Mission Planner, quante foto verranno scattate e la risoluzione del pixel a terra.

 La fotogrammetria da drone professionale (Aerofotogrammetria)

Con la loro diffusione i droni professionali hanno spinto lo sviluppo di software applicativi per la fotogrammetria a livelli straordinari in termini di risoluzione e precisione planimetrica e altimetrica. In particolare: portando in volo fotocamere ad alta risoluzione e potendo scattare immagini geolocalizzate (GPS a bordo) riusciamo ad avere una mappatura del terreno sottostante con una precisione centimetrica. Le ortofoto che otteniamo sono strumenti importantissimi di lavoro per coloro i quali si occupano di territorio. Sono vere e proprie mappe misurabili su cui progettare  lavori di messa in sicurezza dopo eventi  franosi o di altro genere oppure per la regolare manutenzione. 

L’area da coprire nella rilevazione viene elaborata da un computer il quale crea un piano di volo automatico che viene poi eseguito dal drone. Il volo e gli scatti fotografici sono totalmente automatici garantendo una copertura perfetta dell’area d’interesse. Le immagini scattate si sovrappongono una con l’altra del 60-70% dando così al software la possibilità di sviluppare gli algoritmi necessari per creare i modelli 3D del terreno (nuvola di punti) con relativi DTM e curve di livello. 

Piano di volo

Elaborazione dati

Ortofoto

 Modelli 3D generati con un drone professionale

Grazie all’acquisizione di immagini di alta qualità da parte dei nostri droni professionali e la successiva eleborazione nel software di fotogrammetria 3DF Zephyr Aerial è possibile generare modelli 3D ad alta definizione.

La possibilità di rilevare oggetti dall’alto diventa una necessità se si vuole avere un’informazione completa di ciò che stiamo esaminando.
Al tempo stesso è possibile unire modelli 3D creati con altri strumenti (laser scanner, stazioni totali, ecc…) all’elaborato 3D eseguito da drone ed avere, appunto, questa completezza e varietà di dati utili per tutti gli scopi del rilievo.

Con le nostre soluzioni è possibile, inoltre, coprire tutte le aree potenzialmente rilevabili: con i nostri droni Aeromax si possono rilevare terreni agricoli, cave e territori extra-urbani; mentre con BeeCopter è permesso volare anche in città e nei centri abitati.
Di conseguenza anche le applicazioni risultano molteplici: monitoraggio del territorio, rilievi ambientali e architettonici, salvaguardia dei beni culturali, ecc…
Il modello 3D generato, qualsiasi esso sia, può essere inserito nel contesto BIM che manterrà tutte le informazioni necessarie per eseguire rilievi futuri.

Se si desidera una precisione maggiore durante la nostra ricostruzione digitale 3D i nostri droni lidar sono la migliore soluzione. Grazie a questi multirotori professionali è possibile raggiungere l’accuratezza millimetrica del dato.

 Agricoltura di precisione con il drone professionale

L’agricoltura di precisione (precision farming) può essere definita come un sistema integrato di informazione e produzione che ha come obiettivi di lungo termine l’aumento della produttività sito-specifica, dell’efficienza produttiva ed della redditività aziendale, riducendo al minimo l’impatto ambientale.

Il concetto di Precision farming indica in dettaglio una serie di tecnologie, quali il telerilevamento (a mezzo satellitare o aereo), il posizionamento satellitare (GPS) e i sistemi informativi geografici (GIS), che vengono utilizzate, anche integrate tra loro, per l’acquisizione ed elaborazione di dati riguardanti un determinato territorio oggetto di indagine. 

Il telerilevamento, o remote sensing, si fonda sul nesso che esiste tra una serie di parametri relativi alla cortina fogliare in grado di esprimere le risposte vegeto-produttive delle piante e valutare la variabilità nel vigneto. Si tratta di un’acquisizione a distanza di immagini ad alta risoluzione in grado di descrivere la variabilità del vigneto in funzione del diverso comportamento delle superfici e dei corpi ai fenomeni di assorbimento o riflessione della luce nel visibile e nell’infrarosso. 

 

È proprio nel telerilevamento che i droni professionali APR svolgono la loro importante funzione all’interno dell’agricoltura di precisione, raccogliendo con diversi tipi di sensori su di essi installati, le informazioni georeferenziate che saranno utilizzate per l’elaborazione delle mappe di prescrizione.

Nello specifico è possibile combinare con successo una piattaforma senza pilota ad ala rotante con una camera multispettrale e sensori termici al fine di individuare e monitorare le aree in stress idrico di frutteti, vigneti e oliveti.

L’utilizzo di questa tecnica, a fronte di un'impostazione globale ed integrata del sistema informativo aziendale, permette di incrementare la capacità di gestire l'intero sistema di interventi da effettuare nell'azienda agricola; inoltre permette di gestire in modo automatico le singole operazioni colturali. 

 Ispezioni multispettrali con il drone professionale

Un sensore multispettrale è uno strumento in grado di registrare la quantità di energia riflessa di oggetti della superficie terrestre nelle diverse lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico (generalmente visibile e infrarosso).

Il sensore multispettrale restituisce quindi un'immagine multibanda e consente, attraverso l'analisi della risposta spettrale nelle diverse bande acquisite, di estrarre informazione territoriale e produrre accurate mappe tematiche con l'utilizzo dei classificatori.

Un sensore multispettrale è in grado di registrare la radiazione naturale rilasciata o riflessa dall’oggetto o le aree circostanti attraverso lo spettro elettromagnetico (banda visibile, infrarossi e termiche).

Con l’imaging multispettrale è possibile ottenere grandi e utili informazioni sulla terra, colture e la vegetazione in generale.

NDVI e NDRE

Il Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) è un indice multispettrale fortemente correlato al contenuto di clorofilla e definito mediante la seguente formula:
NDVI=NIR−RED/NIR+RED
dove NIR e RED rappresentano la riflettanza delle bande dell’infrarosso vicino e del rosso. Sebbene sia generalmente raccomandato l’uso dei valori di riflettanza, spesso a fini pratici vengono usati i valori grezzi dei DN nelle rispettive bande NIR e RED. L’indice NDVI varia tra -1 e +1, tendendo ad assumere valori positivi in presenza di alti contenuti di clorofilla.
Tradizionalmente utilizzato per realizzare carte vegetazionali mediante procedimenti automatizzati a partire da dati multispettrali, ha trovato proficue applicazioni in campo fitopatologico ed in particolare nel monitoraggio dello stato sanitario di piante arboree.

NDRE (Normalized Difference Red Edge), invece, è un indice che può essere formulato solo quando la banda Red Edge è presente in un sensore.
È sensibile al contenuto di clorofilla nelle foglie (quanto verde  appare una foglia), alla variabilità dell'area fogliare e agli effetti del fondo del terreno. Valori elevati di NDRE indicano un contenuto più elevato di clorofilla nella foglia. In questo caso abbiamo dei dati più accurati e completi rispetto all'indice NDVI (come mostrato nella figura qui sotto).

Applicazioni

- Classificazione della Vegetazione. Classificazione della Vegetazione e il monitoraggio dello stato di salute della stessa in base a parametri biofisici e indici di vegetazione.

- Individuazione dei tipi di terreno, della vegetazione e delle colture con il loro stato di salute. Identificazione uso suolo, distinzione e vigore vegetativo delle colture

- Analisi e studio di aree oggetto di incendi, Identificazione degli incendi boschivi, l’analisi degli incendi in corso, la valutazione dell’impatto ambientale delle regioni bruciate e poi ripopolate.

 Ispezioni termografiche con il drone professionale

Nel caso delle applicazioni termografiche, dove servono competenze opportune per l'interpretazione del dato rilevato, Microgeo mette a disposizione dei propri clienti, un'esperienza maturata in oltre 15 anni di corsi termografici e di applicazioni  nei vari settori applicativi della termografia.

 

Per effettuare un rilevamento termografico da drone professionale o da aeromobili a pilotaggio remoto (APR) abbiamo un sistema composto dalle ultime termocamere arrivate in casa Optris®, interfacciate ad un Computer-On-Module (COM) montato a bordo velivolo, che permettono di misurare temperature da -20 °C a 900 °C acquisendo immagini radiometriche con una risoluzione di 388x288 pixels ad una velocità (frame rate) di 80 Hz. Le dimensioni compatte delle termocamere (46 x 56 x 90 mm) e del NetBox (111 x 55 x 45 mm) coniugate all'ottica grand'angolo e al peso complessivo di soli 350 g rendono questo sistema la soluzione ideale per moltissime applicazioni che richiedono l'utilizzo di sensori che operano nelle lunghezze d'onda della radiazione infrarossa (IR).

Nell'ambito dei processi di automazione, le termocamere OPTRIS PI sono un affidabile sistema di monitoraggio per l'osservazione di processi continui all'interno dell'industria di materie plastiche, produzione di vetro, trattamento dei metalli e delle superfici.

Per quanto riguarda le elaborazioni dei dati termici ripresi da drone abbiamo software che permettono di ottenere modelli digitali 3D del terreno correlati di temperature rilevate, termomosaici ed ortofoto radiometrici, mappe di temperatura georiferite nei vari sistemi di riferimento o semplici fotoraddrizzamenti termografici delle facciate, per misurare correttamente aree e perimetri correlati con le temperature relative.

 La Normativa EASA e l'avvento del BeeCopter

Dopo aver imposto il paraeliche ai mini droni professionali da 300g, mezzi che fino ad allora erano considerati intrinsecamente inoffensivi dal regolamento, è successo che nei giorni scorsi l’ EASA ha convalidato gran parte della bozza del prossimo regolamento Europeo ed ha indicato in 250 grammi la soglia massima per i droni considerati intrinsecamente inoffensivi basandosi sulle risultanze di studi danesi. In sostanza secondo l’ EASA il peso e le inevitabili piccole dimensioni  rendono inoffensivi questi mini apr. Sulla stessa linea la FAA (Amministrazione Aviazione Federale), che ha esentato dalla registrazione obbligatoria i droni da 250 grammi.

Spinti da queste nuove restrizioni normative, MicroGeo srl ha progettato e realizzato il primo drone di peso inferiore ai 250 gr per uso fotogrammetrico: il BeeCopter.

Questo mini drone non ha bisogno di un corso di pilotaggio ed è abilitato a volare anche nelle aree urbane. Esso monta una fotocamera da 12 megapixel con ottica modificata per evitare la distorsione delle immagini e, nonostante le piccole dimensioni, ha un'autonomia di 10 minuti di volo. Il BeeCopter ha le stesse funzionalità dei droni professionali più "grandi": è possibile impostare un piano di volo con l'ausilio di un pc e gestirne il posizionamento tramite GPS + Glonass; inoltre, in caso di basso voltaggio, rientra automaticamente al punto di decollo.

Se dovesse iniziare una leggera pioggia durante il volo non dovete preoccuparvi: l'elettronica del BeeCopter è totalmente impermeabilizzata.

 

 Galleria Immagini

 

 Video


Rilievo laser scanner mobile con drone Ricopter presso l’area archeologica di Roselle a Grosseto.


Rilievo drone Aeromax.