Эксклюзив

30 071 подписчик

Свежие комментарии

  • Юрий Ильинов
    Рудник «Мир» - это бывший алмазный рудник открытого типа, расположенный в Мирном, Восточная Сибирь. На момент закрыти...Посланница дьявол...
  • Юрий Ильинов
    Почему Сталин сменил фамилию? (еще одна версия) Многие считают, что псевдоним «Сталин» Иосиф Виссарионович Джугашвил...Ловец снов: как н...
  • Юрий Ильинов
    Охота призрака на души молодых. https://www.facebook.com/1000245...Фрэнсис Скотт Фиц...

Как беспилотники помогают в 3D-моделировании

www.popmech

 

Как беспилотники помогают в 3D-моделировании

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) стали незаменимыми помощниками во всех отраслях промышленности. Дроны решают различные производственные задачи — от инспекции нефтепроводов и опрыскивания сельскохозяйственных культур, до создания трехмерных моделей и ландшафтов. Антон Ларсен, директор промышленных решений компании Skymec, рассказал, какую прикладную пользу принесли беспилотники для промышленности в части 3D-моделирования.
Как беспилотники помогают в 3D-моделировании

Зачем нужно 3D-моделирование

Виртуальные трехмерные модели сегодня учатся создавать во всех отраслях промышленности: в строительстве, в геодезии, в топографии. Основная задача 3D-моделирования — формирование четкого представления о будущем или существующем объекте. Так, созданная модель визуализирует для строителей все детали проектируемого сооружения. В виртуальном объекте работу можно разделить на блоки для разных специалистов и разных бригад. Благодаря грамотному распределению задач и визуализации процесс строительства пойдет быстрее и завершится с наименьшими затратами.

С помощью цифровых трехмерных моделей можно отразить все ракурсы, детали и специфику объекта, а также степень его разрушения и дефекты.

В иных случаях 3D-модели помогают исправить ошибки людей и избежать катастрофических последствий, обвалов и крушений.

Инструмент редактирования облака точек
Инструмент редактирования облака точек

Создание трехмерных объектов с помощью дронов


Раньше, когда еще не было 3D-моделирования, использовались обычные бумажные чертежи. В физическом представлении это были кипы бумаг, которые постоянно переписывались. Если необходимо было внести важное конструктивное изменение, они переписывались еще раз.

Автоматическая классификация облака
Автоматическая классификация облака

Современные технологии в корне изменили данный подход. Сейчас достаточно просто отправить беспилотник по заданному маршруту. Его возможности позволят получить снимки высокого разрешения, координаты на которых будут привязаны к реальной местности. Этот материал — основа, необходимая для создания высокоточных 3D-карт и 3D-моделей.

После того как беспилотник выполнит свою часть работы, данные с него переносятся в программу, например, DJI Terra, Pix4D или Recap. Современные модели дронов оборудуют Wi-Fi модулями, которые способны самостоятельно подключаться к облачным серверам и загружать на них всю информацию. Участие человека сводится к минимуму: от старта проекта до создания 3D-образа вся работа может заключаться буквально в нескольких нажатиях кнопок. После создания искусственным интеллектом 3D-модели специалисту останется лишь обозначить на ней важные объекты.

Как беспилотники помогают в 3D-моделировании

Практическое применение

Одни из основных функций, которые выполняют промышленные дроны в геодезии — построение карт местности и расчет объема производственных работ.

Процесс применение БПЛА достаточно простой. Сначала специалист выезжает на объект и готовит полетное задание в пульте дрона. Если 3D-карты уже есть, и задача состоит в том, чтобы сделать дополнительные расчеты, то маршрут полета может быть запланирован в специальной программе по этим картам. Оператор БПЛА запускает дрон который, работая в режиме RTK, делает снимки с точной геопривязкой в глобальных координатах в автоматическом режиме.

Как беспилотники помогают в 3D-моделировании
Работа ПО

Программы 3D-моделирования или, другим языком, программы фотограмметрической обработки создают виртуальные объекты и карты в три этапа:

  • Первый этап — это создание фотограмметрической модели, когда точки фотографий, привязанные к разным координатам с помощью спутниковых измерений в режиме RTK, соединяются друг с другом и обретают свое конкретное место в пространстве.
  • Второй этап заключается в построении плотного облака точек координат и трехмерной модели, на которую наносятся текстуры с фотографиями.
  • Третий этап — это построение ортофотоплана и цифровой карты местности. Ортофотоплан — это большая фотография, в каждой точке которой есть вид сверху. А цифровая модель поверхности — это файл с информацией о высоте объекта.

БПЛА для моделирования

Ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе БПЛА для моделирования, — разрешение камеры, наличие тепловизоров, полезная нагрузка дрона, то есть вес, с которым он способен лететь.

Очень важно не недооценивать значение программного обеспечения в работе дрона при выполнении им комплексных задач. Под понятием «беспилотные технологии» подразумевается совместная работа нескольких продуктов, в том числе и программных. Поэтому, если вы пришли за «беспилотным решением», то приобретя дрон и не позаботившись сразу о покупке ПО, вы создадите себе лишние сложности.

Компания Skymec

Дроны специального назначения

Какие бывают дроны, для чего они нужны и какие технологии используются в современном мире — рассказывает Артемий Ситнов, оператор-геодезист беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).
Дроны специального назначения

Дрон – давно закрепившееся название беспилотных летательных аппаратов. Есть и альтернативные варианты наименований: беспилотник, коптер, БПЛА. Все они характеризуют устройства, которые способны перемещаться в воздухе самостоятельно, без пилота-человека на борту. Современные дроны различаются по способу полета и его дальности, весу полезной нагрузки и другим характеристикам. Сочетание практичных свойств в одном аппарате делает его использование эффективным в разных видах деятельности, начиная от боевых действий и заканчивая пожаротушением.

Что касается видов дронов, сейчас чаще всего используются 3 основных типа:

Любительские и полупрофессиональные дроны для съемки фото и видео. Яркие представители таких дронов являются DJI: Phantom, Mavic и другие, которые позволяют с минимальным количеством усилий получать красивую плавную картинку. Я бы их охарактеризовал как «летающие гаджеты», то есть летающая камера, которая позволяет создавать очень качественный контент.

Гоночные дроны, цель которых заключается в проведении гонок — небольшие аппараты, миллиметров 200 по диагонали между двигателями. Они позволяют очень быстро летать. Они сделаны на карбоновой раме (основная монолитная прочная конструкция при столкновениях не страдает). Позволяют набирать быстрые скорости, электронику можно поставить абсолютно любую. Ввиду того, что прогресс не стоит на месте, такие аппараты обладают очень мощными моторами в очень компактном размере, также полетные контроллеры, регуляторы — все стремится к тому, что размер минимизирован, при этом у данного железа, несмотря на маленький размер, есть огромный потенциал.

Последние года 2-3 данные дроны часто начали использовать для съёмок экшн-кадров. Тот же Mavic от компании DJI не способен разогнаться до высоких скоростей (лимит 70 км\ч), а нужно, например, снять гоночную машину, которая едет достаточно быстро. Гоночный дрон набирает очень высокую скорость, имея на борту GoPro, с помощью которой можно получить качественную и стабилизированную картинку без 3-х осевого подвеса (стабилизатора). Дрон способен догнать автомобиль и красиво его отснять.

Как беспилотники помогают в 3D-моделировании

Такие дроны используют не только для быстрых кадров. Есть тип маленьких гоночных дронов под названием CineWhoop, которые относительно небольшого размера, но летают очень стабильно, плавно и позволяют получать невероятные кадры. Например, в интернете была популярна реклама боулинга. В ролике маленький дрон летает в помещении боулинга, пролетает между столиками, под стульями, потом залетает в зону, куда падают кегли, то есть пролетает все помещение клуба. И все это снято в один дубль. Ни один DJI просто не сможет так снять (на данный момент). Эта съемка очень ценна тем, что не каждый человек может управлять таким дроном. При этом, данный вид дронов доступен по цене. Стоимость таких дронов варьируется от 15-35 тысяч рублей. Вам необходимо приобрести пульт и очки, и с этим комплектом будет работать практически любой дрон такого типа. Обслуживание данных дронов тоже не бьет по карману. Ремонт его можно выполнить прямо в полевых условиях. Допустим, что-то сломалось — заменили, полетели дальше.

Промышленные дроны. Это квадрокоптеры, гексакоптеры, мультикоптеры — различие лишь в количестве двигателей. Тяжеловесные — применяются для доставки грузов, орошения полей. В них используется много двигателей, чтобы грузоподъемность коптера была высокой. Также есть обычные, классические, квадрокоптеры. Это некая платформа, на которую можно навешивать различные виды оборудования, начиная с обычных камер, а также тепловизионные камеры, газоанализаторы.

Сейчас некоторые разработчики даже придумывают устройства, позволяющие искать объекты под землей — то есть после пролета над землей можно получить данные о том, что находится под землей и где лучше делать раскопки. Тоже очень интересное применение дронам. В частности, сейчас чаще всего беспилотники применяются в геодезии, картографии, мониторинге различных трубопроводов (газовые, нефтяные трубопроводы), осмотре линий электропередач, что особенно упрощает работу, ведь в стандартном понимании человек, который должен осмотреть опоры ЛЭП, на проверку только одной опоры тратит порядка 2-3 часов. На квадрокоптере это гораздо безопаснее: так как отсутствует человеческий фактор, сотрудника не ударит током. Коптер издалека (допустим, на расстоянии в 100 метров) подлетает к опоре, делает фотографии в высоком разрешении и передает в тот орган, который ему эту съемку заказал. На них все прекрасно можно посмотреть, оценить, понять, в каком состоянии опора, и сделать выводы. Количество таких опор за день — порядка ста, при условии осуществления полетов целый день. Этот способ существенно упрощает труд и снижает затраты.

Как беспилотники помогают в 3D-моделировании

Последнее время также начали использовать БПЛА самолетного типа, так как такие аппараты гораздо эффективнее и дольше летают. Если у квадрокоптера, например, сейчас максимум полетного времени около 50 минут, то самолет способен летать 2-3, а то и более часов. Например, недавно российская компания «ПТЕРО» сделали самолет с двигателем внутреннего сгорания, который способен летать 13 часов и за один вылет преодолевать расстояние в 1300-1400 км. Представьте, если необходимо отснять и сделать карту какой-либо дороги, например от Москвы до Ростова, то за один вылет можно эту работу сделать, что гораздо быстрее, чем вручную, классическим способом. 

Заводов по производству беспилотников в России не так много. Основные три завода находятся в городе Ижевск: Концерн «Калашников», компания «Финко», компания «Zala». Также еще один в Санкт Петербурге под названием «Geoscan». Они гиганты в строении беспилотных систем. Да, естественно, они довольно дорогие, потому что практически все разработки наши. Производители стараются сделать эти беспилотники такими, чтобы практически полностью исключить человеческий фактор, то есть чтобы сделать какую-либо работу на таком беспилотнике, нужно просто грамотно «прописать ему миссию» и запустить самолет – он сам все сделает. Оператору остается только наблюдать за выполнением миссии.

Существуют более специфические, подводные дроны, которые способны погружаться под воду до 150-300 метров. При выполнении водолазных работ таким дроном можно обследовать место погружения для получения детальной информации о состоянии дна и находящихся там объектах. 

Как беспилотники помогают в 3D-моделировании

Как шагнула индустрия за последние 10 лет? Скажем так: все стало более автоматическим. Каждый год выходят новые системы, способные выполнять многие задачи с применением искусственного интеллекта. Например, у любительского дрона DJI есть система ActiveTrack, которая позволяет при выборе объекта на экране смартфона за ним следить. И при этом, если объект движется, дрон будет следовать за ним, при этом облетая препятствия. Пока эта функция не достаточно хорошо развита, бывают и падения дронов, но, тем не менее, это большое достижение за последнее время. Современные дроны стали более эффективны — раньше, чтобы большой и тяжелый дрон поднялся в воздух, нужно было очень много энергии, сейчас есть очень компактные и при этом автономные дроны. На случай, если вам срочно понадобилось снять какой-то кадр в дороге, есть специальный маленький дрон, размером со смартфон, который помещается даже в дамскую сумочку. Эту машину достаточно достать из кармана, разложить лучи, и можно взлетать!

По поводу преобладания зарубежных или отечественных технологий — однозначного ответа нет. Если мы возьмем военные беспилотники, то да, безусловно, разработки по большей части наши. Мы не сможем контролировать и отвечать за качество наших беспилотников, если у нас будут не российские компоненты. Если же мы говорим о любительской и промышленной авиации, там, как правило, 50 на 50. Если речь о геодезических дронах, там чаще всего используются gnss-платы от зарубежных компаний, отвечающие за высокоточный прием спутника. Но есть, например, известная компания JAVAD, которая с момента своего основания, с 90-х годов, базируется в России, и все разработчики у нее российские. 

Стоит также отметить, что беспилотные аппараты российского производства намного более устойчивые к различной погоде. Можно летать и в мороз, и в жару. Поскольку Россия расположена так, что у нас есть практически вся палитра погодных условий, то наши беспилотники стараются делать более неприхотливыми. По большей части на это влияют батарейные элементы. Для наших беспилотников производят батареи из определенных материалов, которые позволяют им работать оптимально в экстремальных погодных условиях. 

Как беспилотники помогают в 3D-моделировании

На фестивале «НЕБО: теория и практика», который состоится 22-23 мая 2021, в рамках специально оборудованной трассы пройдут гонки на современных скоростных дронах, показательные выступления и мастер-классы, а также будут продемонстрированы дроны специального промышленного назначения. Все гости фестиваля смогут увидеть, как беспилотные воздушные суда оказывают медицинскую помощь. Будет возможность познакомиться с аппаратурой управления и принципами полета, побывать в настоящем DRON Camp, научиться проектировать полет дрона и освоить фристайл технику на специальном симуляторе.

 

Как Китай применил тяжелый БПЛА против американского крейсера

Применение самого большого китайского разведывательного беспилотного летательного аппарата было зафиксировано в 2020 году в Тайваньском проливе. Дрон на протяжении девяти часов сопровождал американский крейсер «Энтитем».
Как Китай применил тяжелый БПЛА против американского крейсера

Тайваньский пролив является местом геополитического напряжения и США регулярно проводит в нем демонстрации военной силы с целью поддержать Тайвань в его независимости от материкового Китая. Случилось так, что однажды ракетный крейсер ВМС США класса «Тикондерога» «Энтитем» (USS Antietam CG-54) проходил пролив по безопасному курсу. Как сообщает портал The National Interest со ссылкой на тайваньские СМИ, почти сразу за кораблем было установлено наблюдение с БПЛА «Парящий дракон» (Chengdu Xianglong), а также не менее десяти раз в воздушном пространстве отмечались истребители J-11. Когда патрулирующий окружающие «Энтитем» воды противолодочный вертолет MH-60R слишком близко подошел к западному берегу пролива, истребители сделали ему устное предупреждение по радиоканалу.

Редкие кадры "Парящего дракона" в приемлемом качестве
Редкие кадры "Парящего дракона" в приемлемом качестве. Обращает на себя внимание оригинальная конструкция крыла

Появление свидетельств боевого дежурства китайских разведывательных БПЛА говорит о том, что Поднебесная достигла достаточного прогресса в постройке и применении крупных военных дронов. «Парящий дракон» является ответом на американский RQ-4 Global Hawk, однако проигрывает ему в размерах — китайский БПЛА имеет размах крыльев 24,8 метра против 35,4, и в автономности — всего 10 часов против 36. Что немаловажно, у США гораздо богаче опыт боевого применения подобной техники: RQ-4 активно эксплуатируется с 2004 года. Это означает, например, что у Китая нет необходимого количества обученных в реальных условиях, а не на тренажерах, операторов. Тем не менее, исходя из информации военно-аналитического сайта Offiziere, «Парящие драконы» размещены, как минимум, на трех приграничных военных базах. Начало их активной эксплуатации может говорить о серьезных намерениях КНР следовать современной военной доктрине, подразумевающей широкое использование беспилотной техники.

Василий Парфенов

Картина дня

наверх