Le sette caratteristiche principali del Lidar DJI ZENMUSE L1

Panoramica sul primo LiDAR aereo DJI

Zenmuse L1 è un payload per DJI M300 RTK che risponde alla forte richiesta da parte dei professionisti impegnati nei settori di rilievo industriale, Architettura e Costruzione (AEC) di un sistema LiDAR (Light Detection And Ranging – Rilevamento e misurazione tramite luce) da drone potente ma al contempo accessibile.

Nonostante le prime sperimentazioni in ambito LiDAR siano state condotte oltre cinquanta anni fa, questa tecnologia ha guadagnato terreno in diversi campi di applicazione solo nell’ultimo decennio, fino ad essere oggi riconosciuta come punto chiave per la realizzazione di modelli accurati. In situazioni di scarsa illuminazione, o in aree caratterizzate da un’elevata densità vegetativa, il metodo aerofotogrammetrico non è in grado di rilevare il reale andamento del suolo. Inoltre, i soggetti con sezione estremamente ridotta, come i cavi elettrici, risultano quasi impossibili da rilevare tramite scatti fotografici.

Nonostante i vantaggi significativi della tecnologia LiDAR, si riscontra una bassa percentuale di adozione in ambito operativo per due cause: la prima è l’elevata barriera economica, mentre la seconda è la procedura di post-elaborazione particolarmente complessa richiesta da questa metodologia. La maggior parte dei sistemi LiDAR in commercio, infatti, sono caratterizzati da un costo elevato e da un workflow diversificato, essendo le diversi componenti del sistema (LiDAR, Rover GPS, Flight Controller, flusso nuvola in real-time) unità a se stanti.

Il vantaggio competitivo di questo prodotto, oltre alla completa integrazione con DJI M300, è sicuramente il prezzo contenuto e  la semplicità di utilizzo. Come tutti i dispositivi DJI, infatti, anche questo payload è caratterizzato da un’interfaccia semplice ed intuitiva che ne massimizza l’efficienza.

Di seguito i sette punti principali che differenziano L1 dalla concorrenza:

1. IMU integrata per accuratezza impareggiabile

La IMU (Inertial Measurement Unit – Unità di Misura Inerziale) misura in tempo reale i parametri di accelerazione e velocità angolare nei tre assi del drone, permettendo quindi di calcolare, insieme al sistema GPS RTK, la velocità, la posizione e l’inclinazione del sistema. L’accuratezza dell’IMU è fondamentale per acquisire dati LiDAR di qualità, in quanto senza i dati relativi all’assetto del drone istante per istante otterremmo solo una collezione arbitraria di punti. La Zenmuse L1 è basata su un’IMU di grado industriale. Nei tipici scenari operativi, la IMU dell’L1 è in grado di garantire un’accuratezza di 0.0025° (rollio e beccheggio) / 0.15°(imbardata). Per migliorare ulteriormente precisione e affidabilità del sistema, sono stati inclusi anche un sensore di posizionamento ottico ed un ricevitore GNSS a doppia frequenza. Grazie a ciò, il dispositivo L1 è in grado di restituire nuvole con un’accuratezza di 5cm in volo ad una quota di 50m.

2. Gimbal per stabilizzazione a tre assi per garantire la completezza dei dati

Al contrario della maggior parte dei sistemi LiDAR che richiedono un ancoraggio statico al corpo del drone, L1 si avvale di un gimbal a tre assi integrato. Ciò permette alla testa laser di essere stabilizzata dinamicamente rispetto a qualsiasi cambio di assetto del drone, fino a ±0.01°, garantendo una maggiore omogeneità della densità di punti anche a velocità di scansione elevate. Ne consegue quindi che il rischio di gap, o vuoti, nei dati acquisiti, si riduce notevolmente.

Grazie all’integrazione di L1 con il sistema di volo, è possibile acquisire dati accurati e georeferiti, avvalendosi delle notevoli funzionalità di pianificazione missione di DJI Pilot 2.

3. Sensore CMOS 20Mp da 1″ per fotogrammetria ad alta risoluzione

L1 integra anche una camera ad alte prestazioni, mettendo a disposizione dell’operatore la flessibilità di eseguire un acquisizione LiDAR, fotogrammetrica o combinata. La camera da 20 megapixel, già nota agli utenti DJI in quanto equipaggiata sul DJI Phantom 4 RTK, permette sia di acquisire dati per effettuare rilievi aerofotogrammetrici sia di essere impiegata in contemporanea al laser per aggiungere un dato RGB alla nuvola acquisita.

Il sensore da 20MP 1″ CMOS è equipaggiato con uno shutter meccanico in grado di eliminare la distorsione dovuta al rolling shutter. Come per il Phantom 4 RTK, L1 è in grado di raggiungere un GSD di 2.7cm a 100m di quota.

4. Triplo ritorno per penetrazione nella vegetazione

Con un range effettivo di 450m, il modulo laser Livox presente nell’L1 è in grado di emettere fino a 240.000 impulsi al secondo. Quando utilizzata in modalità doppio o triplo eco, è possibile acquisire fino a 480.000 punti al secondo. L’acquisizione multi eco dell’L1 permette agli operatori di acquisire dati relativi al suolo anche in aree coperte da vegetazione fitta, dato essenziale al fine di realizzare modelli del terreno o di elevazione (DTM e DEM). È inoltre possibile utilizzare le informazioni relative al numero di ritorno per differenziare e classificare oggetti come cavi elettrici o fogliame.

5. Modalità di scansione non ripetitiva per aumentare la copertura

L1 supporta sia la scansione con pattern ripetitivo che non ripetitivo – una tecnologia esclusiva Livox. In questo modo, all’aumentare del tempo di integrazione, aumenta la copertura del FOV (Field Of View – Campo visivo) del laser, permettendo di acquisire un maggior numero di dettagli. Il FOV in modalità non ripetitiva di L1 è pari a 70.4° orizzontalmente e 77.2° verticalmente.

6. Certificazione IP54 per un’affidabilità superiore

L1 è certificata secondo lo standard IP54, risultando quindi resistente a spruzzi d’acqua provenienti da qualsiasi direzione, ed essendo quindi in grado di operare anche in caso di pioggia, nebbia, fumo ed elevata umidità. Inoltre, L1 è in grado di acquisire dati anche in caso di copertura nuvolosa o durante la notte.

7. Una soluzione completa per LiDAR mapping da drone

Combinando DJI L1, DJI M300 e DJI Terra, si ottiene una soluzione completa in grado di accompagnare l’operatore attraverso tutte le fasi del rilievo, dalla programmazione del volo al post-processing del dato acquisito. Ad una quota di volo di 100m ed una velocità di 10m/s, un singolo volo di DJI M300 dodato di L1 permette di coprire un’area di 2 kmq.

Il sistema di processing on-board e la connessione OcuSync forniscono inoltre un’anteprima in tempo reale del dato acquisito durante  il volo. Caratteristiche uniche rapportate al costo molto contenuto.

Quanto costa il LiDAR DJI Zenmuse L1?

Il sensore LiDAR ha un costo di circa 8.700,00€ oltre IVA e può essere rivenduto esclusivamente dai DJI Enterprise Leader. Dron-e è DJI Enterprise dealer per l’Italia nonché partner DJI dal 2015.

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