¿Alguna vez has oído del obturador mecánico en drones?
En una amplia gama de industrias, los drones están cambiando los métodos tradicionales de recopilación de datos y ayudando a los profesionales a trabajar de manera más rápida, inteligente y segura. Hace una década, la noción de un robot volador surcando el cielo y capturando imágenes era más ciencia ficción que realidad. Ahora, los profesionales de la agricultura, la construcción, la topografía y el monitoreo ambiental utilizan la tecnología DJI para producir mapas detallados y modelos de terreno.
Los drones se han convertido en herramientas de referencia para la cartografía y los estudios aéreos y, a estas alturas, probablemente esté al tanto del proceso: un drone vuela a lo largo de una ruta preestablecida a alta velocidad, tomando fotos a intervalos regulares y a una altitud constante. Luego, las fotos se unen mediante un software inteligente para formar mapas precisos.
En este artículo, profundizaremos en la tecnología subyacente y veremos una característica clave que diferencia a los drones de mapeo de nivel empresarial del resto: la presencia de un obturador mecánico.
Entonces, ¿qué es un obturador mecánico? ¿En qué se diferencia de otros tipos de persianas? ¿Y por qué juega un papel tan vital en la recopilación de fotografías aéreas de alta calidad? Empecemos…
Matrice 300 RTK con la Zenmuse P1 (obturador mecánico)
Una mirada más cercana a cómo funcionan las cámaras CMOS
Para comprender por qué los obturadores mecánicos son tan importantes para las aplicaciones de mapeo y topografía, es útil retroceder unos pasos y explorar cómo funcionan las cámaras (y los drones con cámara).
Cuando la luz ingresa a una cámara, es capturada por un sensor de imagen, que se compone de millones de píxeles diminutos. Estos píxeles están hechos de un material llamado semiconductor de óxido de metal complementario (CMOS). Cuando la luz incide en el CMOS, crea una carga eléctrica que se utiliza para generar la imagen.
Entonces, ¿dónde está el obturador? El obturador controla cuánto tiempo se expone el CMOS a la luz. Si el obturador está abierto, la luz entra en la cámara y golpea el CMOS. Cuando la cámara toma una foto, el obturador se abre temporalmente, lo que permite que la luz llegue al CMOS y crear una imagen.
¿Qué es un obturador mecánico en el drone y en qué se diferencia del resto?
Hay varios tipos de obturadores diferentes, cada uno de los cuales expone los píxeles del CMOS a la luz de una manera diferente.
Comencemos con el obturador mecánico, el tipo que prefieren los profesionales de la cartografía y que se incluye en el nuevo Mavic 3 Enterprise, el Phantom 4 RTK y el sensor Zenmuse P1.
Los obturadores mecánicos funcionan exponiendo todo el marco del sensor de imagen a la luz de una sola vez. Esto significa que cada píxel representa exactamente el mismo momento en el tiempo de exposición. Como veremos en breve, este momento lo es todo. Tiene más sentido cuando piensas en cómo funcionan las persianas mecánicas en contraste con las persianas electrónicas o las persianas enrollables.
Los obturadores electrónicos difieren en que exponen el sensor de imagen a la luz una línea de píxeles a la vez. Los obturadores electrónicos utilizan el sensor de la cámara para controlar la exposición a la luz y exponer los píxeles gradualmente de arriba a abajo. Lo que esto significa es que las persianas electrónicas en realidad tienen un breve retraso entre la parte superior y la parte inferior del marco. La mayoría de las veces eso no es un problema, pero cuando el movimiento está involucrado en la toma, estos tipos de obturadores pueden causar lo que se conoce como efecto de balanceo/gelatina, un tipo de distorsión de la imagen que es típica cuando se toman objetivos en movimiento (o cuando la cámara misma está moviéndose a alta velocidad, como suele ocurrir durante un vuelo de mapeo de drones).
Entonces, para resumir, un obturador mecánico funciona al exponer cada píxel del sensor de su cámara simultáneamente. Los obturadores electrónicos exponen los píxeles a la luz una fila a la vez. Pero, ¿por qué es esto importante en el contexto de un reconocimiento aéreo?
Para los topógrafos profesionales, la precisión lo es todo. Debido a que las persianas enrollables y electrónicas pueden causar distorsión cuando se introduce movimiento en la ecuación, no son ideales para misiones de mapeo. Incluso una pequeña cantidad del “efecto gelatina” de una persiana enrollable puede socavar el sentido de orientación de su software de mapeo, lo que a su vez reduce la precisión de sus mediciones.
¿Es necesario un obturador mecánico para las misiones de mapeo?
El trabajo de los topógrafos profesionales generalmente se juzga por su precisión. Con muchos drones ahora combinados con tecnología RTK para proporcionar mediciones con precisión de nivel centimétrico, no hay excusa para imágenes de mala calidad que podrían socavar sus resultados. El uso de un dron con un obturador mecánico ofrece la mejor calidad de imagen posible y reduce la probabilidad del temido efecto gelatina. Donde los sistemas electrónicos o de persianas enrollables introducen el desenfoque de movimiento en la ecuación, las persianas mecánicas evitan que esto suceda. El riesgo de distorsión sería mínimo si la cámara y su objetivo fueran estáticos. Pero si desea aprovechar las ganancias de eficiencia que brindan los drones, necesita un obturador que esté en su mejor momento para capturar imágenes desde una plataforma en movimiento.
Zenmuse P1 y su obturador mecánico
¿Qué drones tienen un obturador mecánico?
Varias de las plataformas Enterprise de DJI tienen obturadores mecánicos que son ideales para aplicaciones de mapeo y topografía. Éstas incluyen:
Phantom 4 RTK
El Phantom 4 RTK tiene un módulo RTK incorporado para proporcionar datos precisos al centímetro y reducir la dependencia de los puntos de control en tierra durante las misiones de inspección. Su sensor CMOS de 1 pulgada y 20 megapíxeles tiene un obturador mecánico para eliminar el riesgo de desenfoque del obturador rodante.
Mavic 3 Enterprise
El Mavic 3 Enterprise (M3E) es una plataforma compacta y portátil con capacidades revolucionarias para los profesionales de la topografía. Además de un módulo RTK para una precisión de mapeo de nivel centimétrico, el M3E tiene una cámara ancha de 20MP con un sensor CMOS 4/3 y obturador mecánico.
Fundamentalmente, el M3E lleva la eficiencia de mapeo y misión a nuevas alturas con su tasa de captura de imágenes de 0,7 segundos. Con intervalos más cortos entre disparos, puede reducir drásticamente la duración de la encuesta.
El M3E también es capaz en condiciones de poca luz. Su amplia cámara ofrece píxeles de 3,3 μm junto con un software mejorado para condiciones de poca luz. Su ventana operativa nunca ha sido tan amplia.
Matrice 300 RTK y Zenmuse P1
El sensor Zenmuse P1 es la carga útil de fotogrametría insignia de DJI. Combina un sensor de fotograma completo de 45 MP con lentes intercambiables de foco fijo en un cardán estabilizado de 3 ejes.
Un tamaño de píxel de 4,4 μm produce imágenes de bajo ruido y alta sensibilidad, mientras que su módulo RTK y los intervalos de 0,7 segundos entre disparos permiten misiones de inspección altamente eficientes.
El Zenmuse P1 también cuenta con un obturador mecánico y el sistema TimeSync 2.0 de DJI, que sincroniza el tiempo entre los módulos a nivel de microsegundos para garantizar datos precisos al centímetro y orientación en tiempo real.
El Zenmuse P1 es exclusivamente compatible con el DJI M300.
Elegir el dron adecuado para mapeo y levantamientos aéreos
Si está buscando el dron perfecto para aplicaciones de mapeo y topografía, le recomendamos que vuele con una cámara que tenga un obturador mecánico. Es, con mucho, la mejor manera de eliminar el riesgo de una persiana enrollable o efecto gelatina. Con el Phantom 4 RTK, el M3E y el sensor Zenmuse P1, puede realizar misiones topográficas dinámicas, con la certeza de que sus fotos (y los mapas y modelos que generan) serán lo más claros y precisos posible.