Development and Evaluation of a UAV-Photogrammetry System for Precise 3D Environmental Modeling

The specific requirements of UAV-photogrammetry needs particular solutions for system development, which have mostly been ignored or not assessed adequately in recent studies.

Accordingly, this paper presents the methodological and experimental aspects of correctly implementing an UAV-photogrammetry system. The hardware of the system consists of an electric-powered helicopter, a high-resolution digital camera and an inertial navigation system.

The software of the system includes the in-house programs specifically designed for camera calibration, platform calibration, system integration, on-board data acquisition, flight planning and on-the-job self-calibration. The detailed features of the system are discussed, and solutions are proposed in order to enhance the system and its photogrammetric outputs.

The developed system is extensively tested for precise modeling of the challenging environment of an open-pit gravel mine. The accuracy of the results is evaluated under various mapping conditions, including direct georeferencing and indirect georeferencing with different numbers, distributions and types of ground control points.

Additionally, the effects of imaging configuration and network stability on modeling accuracy are assessed. The experiments demonstrated that 1.55 m horizontal and 3.16 m vertical absolute modeling accuracy could be achieved via direct geo-referencing, which was improved to 0.4 cm and 1.7 cm after indirect geo-referencing.

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https://www.researchgate.net/publication/283328189_Development_and_Evaluation_of_a_UAV-Photogrammetry_System_for_Precise_3D_Environmental_Modeling

Nano Dimension redefine el diseño y fabricación de electrónica para micro-UAVs de uso militar

Cuando nos planteamos el diseño y fabricación de circuitos electrónicos para micro-UAVs de uso militar para operaciones encubiertas, nos encontramos con ciertos retos difíciles o imposibles de superar mediante las tecnologías convencionales de fabricación.

¿Qué podemos hacer cuando el espacio que nos queda para la electrónica, es insuficiente para albergar los circuitos impresos? ¿Sacrificamos prestaciones? ¿Aumentamos el tamaño del micro-UAV? Es un verdadero dilema.

Afortunadamente para los diseñadores y fabricantes de electrónica para uso militar, existe ya la posibilidad de aplicar la manufactura aditiva al diseño y fabricación de circuitos electrónicos.

La tecnología es muy simple, pero han sido necesarios muchos años de investigación hasta conseguir la precisión y repetitividad requeridas para ese tipo de aplicaciones.

Como se estarán imaginando, la tecnología ha sido desarrollada en Israel, en este caso por la firma Nano Dimension (Nasdaq, TASE: NNDM) cuyas máquinas de Impresión 3D para electrónica trabajan inyectando materiales dieléctricos y conductivos de manera simultánea, capa a capa, sin limitaciones de geometría.

Lo verán más claro en este vídeo:

https://www.youtube.com/watch?v=P4NFf42b04E&feature=emb_logo

Coastal Mapping using DJI Phantom 4 RTK in Post-Processing Kinematic Mode

Topographic and geomorphological surveys of coastal areas usually require the aerial mapping of long and narrow sections of littoral.

The georeferencing of photogrammetric models is generally based on the signalization and survey of GCPs (Ground Control Points) which are very time-consuming tasks.

Direct georeferencing with high camera location accuracy due to on-board multi-frequency Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers can limit the need for GCPs.

Recently, DJI has made available the Phantom 4 Real-Time Kinematic (RTK) (DJI-P4RTK) which combines the versatility and the ease of use of previous DJI Phantom models with the advantages of a multi-frequency on-board GNSS receiver.

In this paper, the authors have investigated the accuracy of both photogrammetric models and Digital Terrain Models (DTMs) generated in Agisoft Metashape from two different image datasets (nadiral and oblique) acquired by a DJI-P4RTK.

Camera locations were computed with the Post-Processing Kinematic (PPK) of the Receiver Independent Exchange Format (RINEX) file recorded by the aircraft during flight missions. A Continuously Operating Reference Station (CORS) located at a 15 km distance from the site was used for this task.

The results highlighted that the oblique dataset produced very similar results, with GCPs (3D RMSE = 0.025 m) and without (3D RMSE = 0.028 m), while the nadiral dataset was affected more by the position and number of the GCPs (3D RMSE from 0.034 to 0.075 m).

The introduction of a few oblique images into the nadiral dataset without any GCP improved the vertical accuracy of the model (Up RMSE from 0.052 to 0.025 m) and can represent a solution to speed up the image acquisition of nadiral datasets for PPK with the DJI-P4RTK and no GCPs.

Moreover, the results of this research are compared to those obtained in RTK mode for the same datasets. The novelty of this research is the combination of a multitude of aspects regarding the DJI Phantom 4 RTK aircraft and the subsequent data processing strategies for assessing the quality of photogrammetric models, DTMs, and cross-section profiles.

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https://www.researchgate.net/publication/340328284_Coastal_Mapping_using_DJI_Phantom_4_RTK_in_Post-Processing_Kinematic_Mode

UAVs en la Industria 4.0: Escaneo 3D, Optimización Topológica y Gemelos Digitales para el rediseño de UAVs y su fabricación mediante Manufactura Aditiva

La empresa australiana Silvertone desarrolla, diseña y fabrica vehículos aéreos no tripulados con capacidades de carga útil flexible.

Uno de sus sistemas de aviones no tripulados, el Flamingo Mk3, lleva un paquete pesado de equipos de telemetría y sensores.

Para mejorar la eficiencia del vuelo, el soporte que une el paquete de equipos al fuselaje y soporta el tren de aterrizaje, debía rediseñarse para reducir el peso pero conservando a su vez el rendimiento mecánico.

El diseño existente fue sometido a procesos de optimización topológica hasta obtener un diseño orgánico de forma libre que satisfacía las condiciones de carga y de contorno requeridas.

La geometría resultante de la optimización topológica generalmente no se adapta bien a los métodos de fabricación tradicionales. Sin embargo, la fabricación aditiva produce componentes a través de capas y no ofrece limitación alguna a la hora de fabricar una geometría por compleja que sea.

Se contrató a Amiga Engineering para fabricar el componente de topología optimizada. La muestra se imprimió en titanio Gr23 en una máquina ProX DMP de 3D Systems. El componente fabricado logró una reducción de peso significativa: 800 gramos menos que los 4 kilogramos originales, mejor equilibrio y rigidez, mayor seguridad, tiempos de vuelo más largos, mayor capacidad de carga útil y mejor eficiencia de la batería.

Se contrató al proveedor de servicios de metrología Scan-Xpress para medir el componente fabricado utilizando el escáner GOM ATOS Q de alta resolución y para realizar comprobaciones críticas de control de calidad antes de la instalación. El sistema de medición óptica ATOS Q de GOM es muy adecuado para medir superficies orgánicas y de forma libre generadas a partir de la optimización de la topología, incluido el soporte del paquete.

El sensor ATOS Q proyecta una trama de franjas que van cambiando de fase a medida que recorren la superficie de medición, al objeto de recolectar millones de puntos y generar un modelo tridimensional preciso. El sensor fue colocado en diferentes posiciones alrededor del componente hasta que toda la superficie se definió y capturó con precisión. Con la nube de puntos generada se creó una malla 3D en formato STL, conocida como gemelo digital. El gemelo digital generado se comparó con el modelo CAD y se registraron las diferencias.

La información capturada brindó a Amiga Engineering la capacidad de validar sus métodos de producción y simulaciones. Los datos capturados también proporcionaron información para modificar los parámetros del proceso de Manufactura Aditiva para futuras ejecuciones de producción. Esta retroalimentación proporcionada por la calidad de los datos generados fue un factor determinante para que Amiga Engineering comprara el primer ATOS Q de Australia.

Impresión 3D para camuflar puntos de acceso IoT/WiFi en nano-UAVs

Los usuarios y los fabricantes de nano-UAVs están viendose constantemente impulsados ​​a demandar y agregar nuevas capacidades al producto final, y entre esas capacidades merecen destacarse todas aquellas relacionadas con el IoT (Internet of Things).

La firma israelí Nano Dimension Ltd. ha demostrado que es posible fabricar dispositivos de comunicación IoT/WiFi impresos en 3D para que los OEMs de nano-UAVs puedan añadirlos a su producto final.

La velocidad de fabricación distingue a estos nuevos dispositivos, ya que Nano Dimension afirma que pueden estar listos para funcionar en sólo 18 horas, lo que equivale a una velocidad de producción un 90 por ciento más rápida que utilizando métodos convencionales.

Más información:

https://www.nano-di.com/capabilities-and-use-cases

Digital Innovations in European Archaeology

 

European archaeologists in the last two decades have worked to integrate a wide range of emerging digital tools to enhance the recording, analysis, and dissemination of archaeological data.

These techniques have expanded and altered the data collected by archaeologists as well as their interpretations. At the same time archaeologists have expanded the capabilities of using these data on a large scale, across platforms, regions, and time periods, utilising new and existing digital research infrastructures to enhance the scale of data used for archaeological interpretations.

This Element discusses some of the most recent, innovative uses of these techniques in European archaeology at different stages of archaeological work. In addition to providing an overview of some of these techniques, it critically assesses these approaches and outlines the recent challenges to the discipline posed by self-reflexive use of these tools and advocacy for their open use in cultural heritage preservation and public engagement.

Among these techniques used frequently in various archaeological contexts across Europe, aerial photogrammetry, utilising photographs taken by UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) has been used to document larger landscapes and close-range photogrammetry is becoming a ubiquitous recording tool on excavations and for historic architectural recording. The low financial entry point to photogrammetry has made it an ideal technique for archaeologists, who are often working on a shoe-string budget.

Most archaeological projects are already equipped with a digital SLR (Single Lens Reflex) camera and most of the necessary software licenses for image processing are open access or available at steeply reduced educational discounts.

Read more: https://www.cambridge.org/core/elements/digital-innovations-in-european-archaeology/BDEA933427350E7D500F773A31EC9F4B/core-reader

Impresión 3D para circuitos electrónicos alojados en nano-UAVs

Durante los últimos años, los nano-UAVs han venido siendo utilizados como un instrumento clave en operaciones encubiertas llevadas a cabo por la CIA, el FBI, el M16, el Mosad, la Sayeret Matkal así como otros grupos de inteligencia de diversos países.

Lo ideal para misiones ISR sería contar con un instrumento dotado de un conjunto de sensores capaces de llevar a cabo la misión permitiendo al operario ver mediante cámaras multiespectro, escuchar todo tipo de sonidos dentro y fuera del rango 20Hz-20KHz, e incluso detectar la presencia de explosivos, isótopos radioactivos, gases tóxicos, etc.

Por supuesto, ese instrumento debería estar diseñado para no ser detectado a simple vista por un humano, pasando desapercibido como un insecto. Ok, ¿Y qué más? Porque todo eso requiere diseñar circuitos electrónicos muy complejos, que deben ser alojados en volúmenes muy reducidos de geometría muy compleja, y ante ese tipo de situaciones, el diseño y fabricación convencionales de circuitos electrónicos no sirve.

Se hacía necesario pensar otra manera de fabricar, y otra manera de diseñar. Afortunadamente esta nueva manera de fabricar ya está disponible no sólo para uso militar sino también para uso civil, y sus siglas son AME que corresponden a Additive Manufacturing for Electronics. Una tecnología extraordinaria desarrollada en Israel por ingenieros de la firma Nano Dimension. ¿Se imaginan diseñar circuitos electrónicos no sólo en XY, sino también en Z? ¿Se imaginan poder ocultar componentes electrónicos en el interior de una PCB? ¿Y si la PCB pudiera tener cualquier geometría en los tres ejes?

Es increíble hasta dónde puede llegar esta tecnología. Les invito a descubrirlo a través de este vídeo:

https://www.youtube.com/watch?v=E8GeucfOCJU&feature=emb_logo