BE1025576B1 - Verbeterde inrichting voor 3d-mapping van een ruimte - Google Patents
Verbeterde inrichting voor 3d-mapping van een ruimte Download PDFInfo
- Publication number
- BE1025576B1 BE1025576B1 BE2017/5683A BE201705683A BE1025576B1 BE 1025576 B1 BE1025576 B1 BE 1025576B1 BE 2017/5683 A BE2017/5683 A BE 2017/5683A BE 201705683 A BE201705683 A BE 201705683A BE 1025576 B1 BE1025576 B1 BE 1025576B1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- frame
- mapping
- environment according
- uav
- scanning system
- Prior art date
Links
- 238000013507 mapping Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019994 cava Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U10/00—Type of UAV
- B64U10/10—Rotorcrafts
- B64U10/13—Flying platforms
- B64U10/14—Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
- B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
- B64U2101/32—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography for cartography or topography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
- B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]
- B64U2201/104—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS] using satellite radio beacon positioning systems, e.g. GPS
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
- B64U2201/20—Remote controls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
- B64U30/20—Rotors; Rotor supports
- B64U30/29—Constructional aspects of rotors or rotor supports; Arrangements thereof
- B64U30/293—Foldable or collapsible rotors or rotor supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U60/00—Undercarriages
- B64U60/50—Undercarriages with landing legs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
De huidige uitvinding betreft een verbeterde UAV met Lidar scansysteem voor de 3D- mapping van een omgeving of ruimte.
Description
VERBETERDE I NRl CHTI NG VOOR 3D-MAPPI NG VAN EEN RUI MTE
TECHNISCH DOMEIN
De uitvinding heeft betrekking op een verbeterde UAV met Lidar-scansysteem. UAVs worden sfeeds meer gebruikt voor het in kaart brengen van terreinen, zij het industrieel, natuurlijk of stedelijk of nog andere door de grote flexibiliteit en doordat deze overal kunnen gebruikt worden.
STAND DER TECHNl EK
Een probleem met de gekende mapping-UAVs is dat deze ten eerste te vaak met minderwaardige scansystemen werken, wat onnauwkeurige kaarten oplevert. Dit moet dan gecompenseerd worden door vanop geringere hoogte fe werken, waardoor meer runs uitgevoerd moeten worden om eenzelfde oppervlakte in kaart te brengen ten opzichte van de befere scansystemen. Hef alternatief is een minderwaardige mapping.
De gekende systemen laten bovendien niet zomaar toe om een ‘beter’ scansysteem te monteren, aangezien de betere scansystemen ook opmerkelijk meer wegen, meer voeding nodig hebben en strengere eisen hebben voor de nauwkeurigheid van GPSgegevens. De huidige UAVs die gebruikt worden zijn niet in staat om hieraan tegemoet te komen zonder sterke modificaties, en hebben verder nog een aantal structurele problemen om de gewenste kwaliteit in beeld te kunnen leveren. Een steeds terugkerend probleem hierbij is dat een te groot gedeelte van het gezichtsveld van het scansysteem geblokkeerd is door de UAV.
Zo merkte de aanvrager ook dat het huidige aanbod aan UAVs niet kan voorzien in een nauwkeurige locatie- en oriëntatiebepaling om de scangegevens nadien te kunnen renderen in een 3D-map, aangezien de UAVs hiervoor gebruik maken van methodes waarbij een hogere bewegingssnelheid belangrijk is voor de accuratesse van het GPSsysteem.
Er is nood aan een verbeterde UAV met scansysteem voor het 3D-mappen van terreinen en ruimtes.
De huidige uitvinding beoogt een oplossing te vinden voor ten minste enkele van bovenvermelde problemen.
BE2017/5683
SAMENVATTl NG VAN DE Ul TVI NDI NG
De uitvinding betreft een verbeterde inrichting voor 3D-mapping van een omgeving, omvattende:
a. een onbemand luchtvaartuig (UAV) omvattende een frame voorzien een landingsonderstel, en verder omvattende een veelheid aan propellers, waarbij de propellers via een arm gemonteerd zijn op het frame en de propellers geschikt zijn voor het voortbewegen van de UAV, waarbij de propellers afzonderlijk aanstuurbaar zijn en substantieel in eenzelfde vlak gepositioneerd zijn;
b. een Lidar scansysteem gemonteerd aan de onderzijde van de UAV en geschikt om afstandsmetingen uit te voeren in een meetvlak loodrecht op het vlak van de propellers;
c. een satellietplaatsbepalingssysteem (GPS) geschikt voor het bepalen van de locatie-informatie en de oriëntatie-informatie van de inrichting via satellietsignalen;
waarbij elk van de propellers en de arm van elk van de propellers zich volledig aan een eerste of aan een tweede zijde van het meetvlak bevinden zonder het meetvlak te snijden, waarbij het landingsonderstel een veelheid aan poten omvat, bij voorkeur niet inklapbaar, waarbij de poten zich elk volledig aan een eerste of aan een tweede zijde van het meetvlak bevinden zonder het meetvlak te snijden.
Hierbij dient verstaan te worden dat het scansysteem een roterende spiegel (deze spiegel is ook zichtbaar op Figuur 4) omvat die invallende laserstralen (pulsen) reflecteert in een (verticaal) vlak door de rotatie, en vervolgens de afstand tot de grond (of andere objecten) bepaalt door de terugkaatsende pulsen te detecteren met een sensor, waardoor het als het ware ‘sneden’ van het terrein worden gecapteerd. Door de hoge frequentie waarmee dit werkt, kunnen deze sneden samengevoegd worden tot een gemapte oppervlakte. Het scansysteem zal meestal danig georiënteerd zijn dat het meetvlak (zijnde het vlak dat de laserpulsen opspannen, stationair vanuit het perspectief van het scansysteem zelf) essentieel loodrecht op de bodem staat wanneer de UAV evenwijdig met het aardoppervlak voortbeweegt. Het is echter evenzeer mogelijk om in bepaalde toepassingen het scansysteem anders te positioneren.
BESCHR8 JV! NG VAN DE Fl GUREN
Figuren 1.2,3 en 4 tonen een mogelijke uitvoeringsvorm van de inrichting.
BE2017/5683
GEDETAl LLEERDE BESCHRI JVI NG
Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technisch en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd.
“Een, ”de” en “het” refereren in dit document naar zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, “een segment betekent een of meer dan een segment.
Wanneer “ongeveer” of “rond” in dit document gebruikt wordt bij een meetbare grootheid, een parameter, een tijdsduur of moment, en dergelijke, dan worden variaties bedoeld van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur +/5% of minder, nog meer bij voorkeur +/-1% of minder, en zelfs nog meer bij voorkeur + /-0.1% of minder dan en van de geciteerde waarde, voor zoverre zulke variaties van toepassing zijn in de beschreven uitvinding. Hier moet echter wel onder verstaan worden dat de waarde van de grootheid waarbij de term “ongeveer” of “rond” gebruikt wordt, zelf specifiek wordt bekendgemaakt.
De termen “omvatten”, “omvattende”, “bestaan uit”, “bestaande uit”, “voorzien van”, “bevatten”, “bevattende”, “behelzen”, “behelzende”, “inhouden”, “inhoudende” zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.
Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.
De uitvinding betreft een verbeterde inrichting voor 3D-mapping van een omgeving, omvattende:
a. een onbemand luchtvaartuig (UAV) omvattende een frame voorzien een landingsonderstel, en verder omvattende een veelheid aan propellers, waarbij de propellers via een arm gemonteerd zijn op het frame en de propellers geschikt zijn voor het voortbewegen van de UAV, waarbij de propellers afzonderlijk aanstuurbaar zijn en substantieel in eenzelfde vlak gepositioneerd zijn;
BE2017/5683
b. een Lidar scansysteem gemonteerd aan de onderzijde van de UAV en geschikt om afstandsmetingen uit te voeren in een meetvlak loodrecht op het vlak van de propellers;
c. een satellietplaatsbepalingssysteem (GPS) geschikt voor het bepalen van de locatie-informatie en de oriëntatie-informatie van de inrichting via satellietsignalen;
waarbij elk van de propellers en de arm van elk van de propellers zich volledig aan een eerste of aan een tweede zijde van het meetvlak bevinden zonder het meetvlak te snijden, waarbij het iandingsonderstel een veelheid aan poten omvat, bij voorkeur niet inklapbaar, waarbij de poten zich elk volledig aan een eerste of aan een tweede zijde van het meetvlak bevinden zonder het meetvlak te snijden.
Het dient hierbij verstaan te worden dat het frame zelf (dus zonder landingsgestel, propellers en propeilerarmen) zich volledig boven het scansysteem bevindt. De aanvrager heeft onder meer als doel een hoogkwalitatief scansysteem aan te wenden dat op een zo efficiënte (nauwkeurig en snel) wijze een 3D-mapping kan uitvoeren van een omgeving (buiten of binnen) via Lidar-technologie, door een hoogwaardige Lidarscanner te bevestigen op een onbemand luchtvaartuig of Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Doorheen de tekst kan ook de term ‘drone’ hiervoor gebruikt worden zonder dat dit een beperkend karakter weergeeft. Een probleem dat hierbij onder meer opdook bij bestaande systemen is dat deze onvoldoende rekening houden met het scansysteem, zeker omdat in veel gevallen het gaat om scansystemen die niet specifiek zijn ontwikkeld voor een bepaalde UAV (of omgekeerd, UAVs die niet zijn aangepast om een scansysteem te dragen). Zo wordt typisch een te groot deel van het gezichtsveld van de scanner geblokkeerd door bijvoorbeeld het frame van de drone, of door het landingsgestel (vaak inklapbaar waardoor de obstructie van het gezichtsveld erger wordt), of door de propellers en de armen die de propellers houden. De aanvrager paste om deze reden het frame, en specifiek het landingsgestel en de armen die de propellers houden aan om het meetvlak van het scansysteem niet te snijden en zo geen obstructies te vormen. Dit laat zelfs toe om met het scansysteem horizontale scans te maken zonder problemen (en zonder de UAV te filtert), aangezien het scansysteem in staat is om de volledige onderste 180° van het panorama te aanschouwen, en zelfs verder naar boven toe, zonder dat de UAV het zicht obstrueert.
In een mogelijke uitvoeringsvorm is het frame ongeveer rechthoekig (of baikvormig) en omvat de UAV 4 afzonderlijke propellers die zich uitstrekken van de hoeken van het frame, weg van het centrum van het frame over een afstand van minstens 15 cm, bij voorkeur verder. Het landingsgestel van de UAV omvat bij voorkeur 4 poten,
BE2017/5683 bijvoorbeeld rechte staven met een voet geschikt voor de landing, die zich naar beneden uitstrekken van het frame, opnieuw ongeveer vanuit de hoeken daarvan, en bij voorkeur enigszins lateraal voor een vergroot steunvlak.
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm heeft het Lidar scansysteem een aaneengesloten verticaal gezichtsveld van minstens 275°, bij voorkeur minstens 285°, bij verdere voorkeur van minstens 300°, dat niet door de inrichting belemmerd wordt.
Bestaande UAVs met scantechnologie zijn bijzonder inefficiënt geconfigureerd, waardoor het frame (naast het landingsgestel en de propellers) een te groot deel van het gezichtsveld blokkeert. Door het verzekeren van een minimaal verticaal gezichtsveld van 275° of meer, kan de UAV op een veel flexibelere manier gebruikt worden, bijvoorbeeld in zeer variabele landschappen (bergen, heuvels, grotten, etc.) of in stedelijke of industriële omgevingen, waar het niet alleen kwestie is van de grond te kunnen mappen, maar het ganse reliëf of overhangende of rechtstaande structuren. Het valt zelfs op dat de meeste bekende systemen hier geen enkele modificatie voor zijn ondergaan, en slechts een maximaal gezichtsveld van 180° onder de UAV kunnen mappen, vaak nog onderbroken door componenten van de UAV die in het gezichtsveld liggen en de mapping verstoren.
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm heeft het frame een langwerpige vorm die zich uitstrekt loodrecht op het meetvlak.
De aanvrager merkte dat een langwerpige vorm de voorkeur wegdraagt, gezien dit toelaat om het scansysteem een maximaal gezichtsveld (field of view) te garanderen, aangezien het frame zo smal mogelijk is, zeker ter hoogte van het meetvlak. De aanvrager loste dit op door zoveel mogeiijk grotere componenten (zoals GPS of IMU, batterij blok, en dergelijke aan een eerste of aan een tweede zijde van het meetvlak te plaatsen, dat vrij centraal op het frame staat bij voorkeur. Deze configuratie iaat toe om het frame aan het meetvlak zo smal mogeiijk te maken.
In het bijzonder heeft het frame bij voorkeur een maximale laterale dimensie van ongeveer 35 cm, bij verdere voorkeur maximaal ongeveer 30 cm en bij nog verdere voorkeur minder, bijvoorbeeld maximaal 29 cm, 28 cm, 27 cm, 26 cm, 25 cm, 24 cm, 23 cm, 22 cm, 21 cm, 20 cm, 19 cm, 18 cm, 17 cm of minder. Merk op dat met de laterale dimensie de breedte van het frame zonder landingsgestel en propellers (en armen) bedoeld wordt.
BE2017/5683
In een soortgelijk aspect wordt het scansysteem zodanig aangebracht dat dit zich zo laag mogelijk bevindt ten opzichte van het frame, om op die manier zo weinig mogelijk belemmeringen van het gezichtsveld te ondervinden van het frame.
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het frame van de UAV van een gestroomlijnde behuizing voorzien, waarbij de behuizing ten minste de bovenzijde van het frame overdekt, en waarbij de behuizing zich in het meetvlak essentieel over eenzelfde laterale dimensie uitstrekt als het frame.
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het frame voorzien van twee antennes geschikt voor het bepalen van locatie-informatie van de inrichting en voor het bepalen van oriëntatie-informatie van de inrichting, waarbij de twee antennes op armen gemonteerd zijn dewelke uitklapbaar zijn weg van het meetvlak uitklapbaar zijn en waarbij de uitgeklapte armen zich uitstrekken langsheen een as loodrecht op het meetvlak.
Gezien de grote noodzaak om bijzonder nauwkeurige beelden te kunnen verstrekken, wordt geopteerd om zeer hoogkwalitatieve scansystemen te gebruiken. Echter, de nauwkeurigheid van het scansysteem kan enkel gebruikt worden als het GPS systeem van de UAV evenzeer hoogkwalitatief is, aangezien de beelden van het scansysteem achteraf verwerkt moeten worden aan de hand van de GPS-gegevens (locatie en oriëntatie) op het moment van de beelden om op die manier een 3D-mapping te kunnen renderen. Fouten of onnauwkeurigheden op GPS-data zorgen dan voor nutteloze metingen. Om die reden voorziet de aanvrager twee afzonderlijke antennes op het toestel die bovendien zo ver mogelijk van elkaar geplaatst worden op de UAV (om die reden ook uitklapbare armen om afstand te maximaliseren). De aanvrager merkte dat oudere systemen die slechts één antenne gebruikten, vaak een onaanvaardbare foutmarge hadden op hun GPS-gegevens, vooral op vlak van oriëntatie-informatie, dit te meer daar de metingen met een UAV vaak op geringe snelheid gebeuren om zo een goede mapping uit te voeren. De oudere systemen bepaalden de oriëntatie (tilt, roll, yaw) aan de hand van gyroscopische componenten. Dergelijke systemen verliezen echter een groot deel aan nauwkeurigheid bij lagere snelheden.
Volgens een verder voorkeurdragende uitvoeringsvorm zijn de twee antennes aan overstaande uiteinden van de inrichting gepositioneerd met een minimale tussenliggende afstand van 1.5 m, bij voorkeur 1.75 m en bij verdere voorkeur ongeveer 2.0 m.
BE2017/5683
Door de twee antennes zo ver mogelijk van elkaar te plaatsen, wordt de signaalkwaliteit geoptimaliseerd en de nauwkeurigheid van de locatie- en oriëntatiebepaling van de UAV sterk verbeterd. Zoals aangegeven is dit een cruciaal aspect gezien de wens om met bijzonder hoogwaardige scansystemen te werken, en er om die reden dan ook een even hoge kwaliteit moet gegarandeerd worden op de informatie- en oriëntatie-informatie. De aanvrager opteert daardoor voor een evenwicht, enerzijds wordt de afstand tussen de antennes zo groot mogelijk gemaakt, mede door hef uitklapbaar maken van de armen voor de antennes. Anderzijds mag de UAV ook niet te groot zijn, voor eenvoud van transport en sterkte.
Volgens een verder voorkeurdragende uitvoeringsvorm zijn de antennes op armen gemonteerd op een dempende component, bij voorkeur koolsfofvezel omvattende, waarbij de dempende component geschikf is voor hef dempen en/of compenseren van reflecties van de satellietsignalen.
Om invloed van reflecties van satellietsignalen te vermijden, gezien de gevoeligheid van de antennes hiervoor, zijn de antennes gemonteerd op armen (zoals gezegd, uitklapbaar) die zich uitstrekken weg van het frame, waarbij een dempende component is geplaatst tussen het einde van de arm en de antenne zelf die de reflecties (gedeeltelijk) kan opvangen. Bij voorkeur wordt hierbij carbon gebruikt, typisch een carbonplaat, maar ook andere materialen kunnen hiervoor dienen, zoals aluminium.
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat de GPS een inertiemeeteenheid (IMU).
Volgens een verder voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de IMU gemonteerd aan de bovenzijde van het frame, en waarbij een vibratie-isolerende component voorzien is tussen het frame en de IMU voor het minstens gedeeltelijk isoleren van de IMU van trillingen van het frame.
De aanvrager merkte dat de IMU bijzonder gevoelig is aan trillingen die de interne componenten (typisch accelerometers, gyroscopen, optioneel magnetometers en dergelijke) sterk kunnen beïnvloeden, en zo de nauwkeurigheid van de locatie- en/of oriëntatie-informatie kunnen compromitteren. Om deze invloed zoveel mogelijk te reduceren worden vibratie-isolerende componenten voorzien tussen IMU en frame, typische elastische materialen die voor een verbinding zorgen die trillingen bijzonder slecht doorgeven.
BE2017/5683
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het trame aan de onderzijde voorzien van één of meer visuele indicatoren, bij voorkeur een lichtbron, en waarbij de visuele indicatoren aangeven of de GPS operationeel is en de locatie-informatie en de oriëntatieinformatie kan bepalen.
Om het mapping-proces te stroomlijnen, voorziet de aanvrager een visueel zichtbare indicator onderaan het frame die aangeeft of de GPS (voldoende nauwkeurige) iocatieen oriëntatie-informatie ontvangt, om zo geen nutteloze vluchten uit te voeren. Als de GPS onnauwkeurige (of zelfs geen) informatie ontvangt, is alle scaninformatie ook nutteloos. Door één of meerdere statusiampen te voorzien, kan dit eenvoudig overgebracht worden aan de gebruiker of andere observatoren, om dan de UAV terug te halen (of andere aanpassingen uit te voeren). Dit kan een eenvoudig groen of rood licht betreffen. Alternatief of aanvullend kunnen ook geluidssignalen gebruikt worden.
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het scansysteem losmaakbaar bevestigd aan het frame via een aantal bevestigingselementen, waarbij de bevestigingselementen, bij voorkeur schroeven, aan de bovenzijde van het frame bereikbaar zijn voor het vast- of losmaken van het scansysteem.
Gezien scansystemen bijzonder dure instrumenten betreffen, en om het scansysteem zo flexibel mogelijk te kunnen gebruiken, is dit losmaakbaar bevestigd. Zo kan dit enerzijds op een veiligere plaats opgeslagen worden (impacten vermijden, diefstal vermijden, ...), maar ook eenvoudig stationair gebruikt worden door los te maken en te monteren op een statief, of op een ander mobiel platform. De aanvrager probeert deze loskoppelbaarheid zo efficiënt mogelijk te maken door een specifieke adapter te voorzien op het frame voor het ontvangen van het scansysteem, waarbij het scansysteem bevestigd en losgemaakt kan worden door een aantal schroeven in of uit te draaien langs de bovenkant van het frame, waar deze optimaal bereikbaar zijn.
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat de UAV een gemeenschappelijke batterij voor het voorzien van stroom aan de UAV en aan het scansysteem.
Eén van de grootste nadelen van UAVs, zeker in de huidige technologie, is de beperkte levensduur van de batterij tijdens de vlucht, zeker bij bijkomende belastingen (sterke IMU, hoogwaardig scansysteem komt gemakkelijk neer op minstens 4 kg extra ballast). Zo kan een viuchttijd verwacht worden die meestal niet boven 15 minuten gaat, wat bijzonder kort is wanneer men het opstijgen en landen nog in acht moet nemen. Door de batterijen voor vlucht en voor het scansysteem te combineren wordt de capaciteit
BE2017/5683 sterk verhoogd door redundanties te vermijden, waardoor een langere vluchttijd kan gegarandeerd worden, en bovendien situaties vermeden worden waarin de batterij van het scansysteem leeg is voor de batterij van de UAV leeg is of omgekeerd.
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm zijn de poten van het ladingsgestei niet inklapbaar. Door de poten oninklapbaar te maken, kunnen deze het gezichtsveld van het scansysteem niet blokkeren.
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat het frame koolstofvezel.
Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm heeft het scansysteem een foutenmarge van maximaal 2.5 mm, bij voorkeur maximaal 2.0 mm en bij verdere voorkeur maximaal 1.0 mm. Zoals gezegd wordt bij voorkeur geopteerd voor zeer hoogkwaiitatieve scansystemen. Dit heeft als nadelig effect dat het scansysteem ook fysiek zwaarder (soms ook groter) zal worden en de UAV sterker aangepast moet worden hiervoor, waarin de bestaande systemen falen die eerder vanuit een plug-andplay principe vertrekken.
In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende voorbeelden die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.
VOORBEELDEN
Figuren 1, 2 en 3 tonen een perspectiefbeeld van de inrichting volgens de uitvinding waarbij de UAV 4 propellers omvat via armen bevestigd op het (essentieel rechthoekig) frame dewelke armen zich uitstrekken vanaf de hoeken van het frame. Het frame is hierbij voorzien van een behuizing voor aërodynamica en voor de bescherming van onderliggende fragiele componenten, zoals elektronische circuits, batterij, IMU en dergelijke. Hierbij valt ook op te merken dat het frame versmalt ter hoogte van het scansysteem om het gezichtsveld te maximaliseren.
Daarnaast strekken zich twee armen uit aan de voor- en de achterzijde van het frame waarop antennes voorzien zijn. Deze armen zijn voorzien van een scharnier om toe te laten deze in en uit te klappen, en op die manier eenvoudig transport toe te staan en tegelijk ook een bijzonder hoge signaalkwaliteit te garanderen.
Figuur 4 geeft een duidelijk beeld van het scansysteem dat onderaan het frame gemonteerd is, en waarbij de spiegel van het scansysteem zichtbaar is. Deze draait
BE2017/5683 tijdens de werking van het scansysteem om de longitudinale as van het trame (as waarlangs de armen van de antennes lopen) om zo een snede van het terrein te mappen. Daarbij dient ook nog opgemerkt te worden dat uit Figuren 3, maar ook 1 en 2 duidelijk blijkt dat het scansysteem een effectief gezichtsveld heeft van minstens
270°.
Claims (15)
- CONCLUSI ES1. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving, omvattende:a. een onbemand luchtvaartuig (UAV) omvattende een frame voorzien een landingsonderstel, en verder omvattende een veelheid aan propellers, waarbij de propellers via een arm gemonteerd zijn op het frame en de propellers geschikt zijn voor het voortbewegen van de UAV, waarbij de propellers afzonderlijk aanstuurbaar zijn en substantieel in eenzelfde vlak gepositioneerd zijn;b. een Lidar scansysteem gemonteerd aan de onderzijde van de UAV en geschikt om afstandsmetingen uit te voeren in een meetvlak loodrecht op hef vlak van de propellers;c. een satellietpiaatsbepalingssysteem (GPS) geschikt voor het bepalen van de locatie-informatie en de oriëntatie-informatie van de inrichting via satellietsignalen ;mef als kenmerk dat elk van de propellers en de arm van elk van de propellers zich volledig aan een eerste of aan een tweede zijde van het meetvlak bevinden zonder het meetvlak te snijden, waarbij het landingsonderstel een veelheid aan poten omvat, bij voorkeur niet inklapbaar, waarbij de poten zich elk volledig aan een eerste of aan een tweede zijde van het meetvlak bevinden zonder het meetvlak te snijden.
- 2. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens de voorgaande conclusie 1, waarbij het Lidar scansysteem een aaneengesloten verticaal gezichtsveld heeft van minstens 275°, bij voorkeur minstens 285°, bij verdere voorkeur van minstens 300°, dat niet door de inrichting belemmerd wordt.
- 3. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande conclusies 1 of 2, waarbij het frame een langwerpige vorm heeft die zich uitstrekt loodrecht op het meetvlak.
- 4. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot en met 3, waarbij het frame van de UAV van een gestroomlijnde behuizing voorzien is, waarbij de behuizing ten minste de bovenzijde van het frame overdekt, en waarbij de behuizing zich in het meetvlak essentieel over eenzelfde laterale dimensie uitstrekt als hef frame.BE2017/5683
- 5. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot en met 4, waarbij het frame is voorzien van twee antennes geschikt voor het bepalen van locatie-informatie van de inrichting en voor het bepalen van oriëntatie-informatie van de inrichting, waarbij de twee antennes op armen gemonteerd zijn dewelke uitklapbaar zijn weg van het meetvlak uitklapbaar zijn en waarbij de uitgeklapte armen zich uitstrekken langsheen een as loodrecht op het meetvlak.
- 6. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens de voorgaande conclusie 5, waarbij de twee antennes aan overstaande uiteinden van de inrichting gepositioneerd zijn met een minimale tussenliggende afstand van 1.5 m, bij voorkeur 1.75 m en bij verdere voorkeur ongeveer 2.0 m.
- 7. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande conclusies 5 of 6, waarbij de antennes op armen gemonteerd zijn op een dempende component, bij voorkeur koolstofvezel omvattende, waarbij de dempende component geschikt is voor het dempen en/of compenseren van reflecties van de satellietsignalen.
- 8. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot en met 7, waarbij de GPS een inertiemeeteenheid (IMU) omvat.
- 9. Inrichting voor 3D-mapplng van een omgeving volgens de voorgaande conclusie 8, waarbij de IMU gemonteerd is aan de bovenzijde van het frame, en waarbij een vibratie-isoierende component voorzien is tussen het frame en de IMU voor het minstens gedeeltelijk isoleren van de IMU van trillingen van het frame.
- 10. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot en met 9, waarbij het frame aan de onderzijde voorzien is van één of meer visuele indicatoren, bij voorkeur een lichtbron, en waarbij de visuele indicatoren aangeven of de GPS operationeel is en de locatie-informatie en de oriëntatie-informatie kan bepalen.
- 11. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot en met 10, waarbij het scansysteem losmaakbaar bevestigd is aan het frame via een aantal bevestigingselementen, waarbij de bevestigingseiementen, bij voorkeur schroeven, aan de bovenzijde van het frame bereikbaar zijn voor het vast- of losmaken van het scansysteem.BE2017/5683
- 12. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot en met 11, waarbij de UAV een gemeenschappelijke batterij omvat voor het voorzien van stroom aan de UAV en aan het scansysteem,5
- 13. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot en met 12, waarbij de poten van het ladingsgestel niet inklapbaar zijn.
- 14. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande 10 conclusies 1 tot en met 13, waarbij het frame koolstofvezel omvat.
- 1 5. Inrichting voor 3D-mapping van een omgeving volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot en met 14, waarbij het scansysteem een foutenmarge heeft van maximaal 2.5 mm, bij voorkeur maximaal 2.0 mm en bij verdere voorkeur 15 maximaal 1.0 mm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE2017/5683A BE1025576B1 (nl) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Verbeterde inrichting voor 3d-mapping van een ruimte |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE2017/5683A BE1025576B1 (nl) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Verbeterde inrichting voor 3d-mapping van een ruimte |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BE1025576A1 BE1025576A1 (nl) | 2019-04-17 |
BE1025576B1 true BE1025576B1 (nl) | 2019-04-24 |
Family
ID=60019651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BE2017/5683A BE1025576B1 (nl) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | Verbeterde inrichting voor 3d-mapping van een ruimte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BE (1) | BE1025576B1 (nl) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN204439017U (zh) * | 2015-02-12 | 2015-07-01 | 李兴伟 | 一种基于无人机的盘煤系统 |
EP3220160A1 (de) * | 2016-03-14 | 2017-09-20 | Riegl Laser Measurement Systems GmbH | Fluggerät mit laserscanner |
-
2017
- 2017-09-26 BE BE2017/5683A patent/BE1025576B1/nl not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN204439017U (zh) * | 2015-02-12 | 2015-07-01 | 李兴伟 | 一种基于无人机的盘煤系统 |
EP3220160A1 (de) * | 2016-03-14 | 2017-09-20 | Riegl Laser Measurement Systems GmbH | Fluggerät mit laserscanner |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
APPLANIX CORP.: "Think 3D and Applanix Combine on Unique Solution for UAV-based Airborne LiDAR Mapping", 15 June 2017 (2017-06-15), pages 1 - 2, XP055480826, Retrieved from the Internet <URL:https://www.applanix.com/?articleattachment=59> [retrieved on 20180604] * |
DENG CHUANG ET AL: "Real time autonomous transmission line following system for quadrotor helicopters", 2016 INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART GRID AND CLEAN ENERGY TECHNOLOGIES (ICSGCE), IEEE, 19 October 2016 (2016-10-19), pages 61 - 64, XP033075392, ISBN: 978-1-4673-8903-7, [retrieved on 20170310], DOI: 10.1109/ICSGCE.2016.7876026 * |
ELAKSHER AHMED F ET AL: "Potential of UAV lidar systems for geospatial mapping", SPIE DEFENSE AND SECURITY SYMPOSIUM; 16-20 MARCH 2008; ORLANDO, FLORIDA, UNITED STATES, SPIE, US, vol. 10406, 30 August 2017 (2017-08-30), pages 104060L - 104060L, XP060095348, ISSN: 0277-786X, ISBN: 978-1-5106-1723-0, DOI: 10.1117/12.2275482 * |
FARO UK: "FARO Laser Scanner Focus 3D X130 Application Video: Think 3D drone STORMBEE", YOU TUBE, 16 May 2017 (2017-05-16), pages 0 - 17, XP054978392, Retrieved from the Internet <URL:https://www.youtube.com/watch?v=rtTQ0o6-Yuc> [retrieved on 20180604] * |
GRÖNWALL CHRISTINA ET AL: "3D sensing and imaging for UAVs", VISUAL COMMUNICATIONS AND IMAGE PROCESSING; 20-1-2004 - 20-1-2004; SAN JOSE,, vol. 9649, 16 October 2015 (2015-10-16), pages 96490C - 96490C, XP060062332, ISBN: 978-1-62841-730-2, DOI: 10.1117/12.2192834 * |
MATHIAS KINET: "Think 3D biedt als eerste 3D drone scanning aan voor industriele omgevingen", HTTP://BLOG-NL.FARO.COM, 22 May 2017 (2017-05-22), pages 1 - 6, XP055480752, Retrieved from the Internet <URL:http://blog-nl.faro.com/2017/05/think-3d-biedt-als-eerste-3d-drone-scanning-aan-voor-industriele-omgevingen/> [retrieved on 20180604] * |
TULLDAHL H MICHAEL ET AL: "Lidar on small UAV for 3D mapping", VISUAL COMMUNICATIONS AND IMAGE PROCESSING; 20-1-2004 - 20-1-2004; SAN JOSE,, vol. 9250, 13 October 2014 (2014-10-13), pages 925009 - 925009, XP060041215, ISBN: 978-1-62841-730-2, DOI: 10.1117/12.2068448 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BE1025576A1 (nl) | 2019-04-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10160400B2 (en) | Laser scanning device for mounting on the roof rack of a vehicle | |
CN110001515B (zh) | 安全三脚架 | |
WO2017163640A1 (ja) | 計測装置 | |
US10060742B2 (en) | Forensic mapping instrument | |
CN208444010U (zh) | 地图数据采集设备 | |
BR112014005430B1 (pt) | sistema de rastreamento e sistema para monitorar a velocidade de um ou mais alvos | |
CN110040074A (zh) | 无人驾驶车辆导航设备 | |
BE1025576B1 (nl) | Verbeterde inrichting voor 3d-mapping van een ruimte | |
FR3006958A1 (fr) | Engin de transport de charge pour milieu accidente | |
FR3086051B1 (fr) | Systeme embarque et procede de mesure de hauteur de chargement | |
CN109632062B (zh) | 重量与重心测量装置及测量方法 | |
KR102030168B1 (ko) | 지면 데이터 필터링 방법 및 그 장치 | |
JP2019126032A (ja) | 点検対象面点検用カメラ安定装置およびそれを具える点検対象面点検システム | |
CN212989655U (zh) | 道路地图采集装置和车道线地图测绘系统 | |
CN105383689A (zh) | 一种旋翼无人机及其保护装置 | |
EP3035676A1 (en) | Surround view system and vehicle including a surround view system | |
CN104061905A (zh) | 基于无人直升机的航拍装置及地面目标高度测量方法 | |
US11884199B2 (en) | Vehicle configured to assist with crane relocation | |
KR102438705B1 (ko) | 영상 흔들림 보정 기능을 구비한 이륜차용 영상 저장 장치 | |
KR102493994B1 (ko) | 영상 흔들림 보정 기능을 구비한 자동차용 영상 저장 장치 | |
CN107380473A (zh) | 一种垂直稳定云台系统及无人机 | |
CN215098264U (zh) | 一种无人机 | |
JP2020131930A (ja) | 無人航空機 | |
CN213262691U (zh) | 行走装置及机器人 | |
EP3427117A1 (fr) | Robot motorisé autonome pour le transport de charges |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Effective date: 20190424 |
|
MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20210930 |