Como o sensor LiDAR pode transformar a maneira como o ser humano realiza medições?
Sigla para “light detection and ranging” (detecção de luz e alcance), o LiDAR é um sensor 3D que mede a distância entre objetos através de um laser que atinge o objeto-alvo e analisa a luz refletida. Por meio desse sistema, cientistas e profissionais podem investigar ambientes naturais e artificiais com precisão e flexibilidade.
O LiDAR consiste em um sistema de sensoriamento remoto que manda feixes de luz infravermelha para um alvo determinado. A partir disso, interpreta os sinais luminosos rebatidos pelos objetos próximos, formando uma imagem pixelizada chamada de nuvem de pontos.
O objetivo é representar de maneira fidedigna a superfície de um objeto, porém o nível de precisão pode variar de sensor para sensor, a depender da potência, configuração e resolução de cada unidade.
LEIA TAMBÉM:
- Visão Computacional: Um Guia Completo para tirar suas dúvidas
- Tecnologia Inteligente no setor de mineração
- O que é LiDAR?
Conteúdo
Como isso funciona o sensor 3D?
Sinais luminosos em alta velocidade são disparados para uma superfície próxima – cerca de 150.000 pulsos por segundo. O sensor mede quanto tempo leva para esses sinais luminosos ricochetearem, possibilitando a medição da distância entre os objetos. Esse cálculo permite que o sensor 3D leia precisamente a distância entre o emissor e o alvo.
A partir dessa sequência de tarefas, executadas repetidas vezes e muito rapidamente, a unidade cria uma imagem detalhada do ambiente próximo. Um sistema de visão baseado em câmeras depende que imagens bidimensionais sejam processadas e interpretadas, já os sensores LiDAR aceleram as coisas fazendo milhões de medições em tempo real e em todas as direções.
Diante disso, a principal limitação do sensor LiDAR ainda é a impossibilidade de enxergar além de objetos sólidos e a medição sofrerá interferência se o feixe luminoso do sensor for bloqueado por alguma outra coisa sólida, condições climáticas adversas e sinais de outros sensores. Apesar disso, superar essas limitações é possível e é um desafio constante para os desenvolvedores do LiDAR.
Como e onde o sensor LiDAR pode ser revolucionário?
Existem infinitos exemplos de aplicação para os sensores poderosos do LiDAR, sendo ele um dos muitos frutos da 4ª Revolução Industrial. Basicamente, o sensor LiDAR pode impactar e beneficiar qualquer área de interesse humano, das mais básicas e cotidianas às mais complexas, burocráticas e até mesmo controversas, como o polêmico tema do reconhecimento facial.
O sensor 3D pode ser usado para:
- mapear planetas e satélites naturais;
- pode ser utilizado para melhorar as ciências meteorológicas e gerar previsões climáticas mais precisas e velozes;
- monitorar remotamente áreas de preservação como santuários naturais e áreas de risco e acompanha mudanças em geleiras e no oceano;
- ajudar na antecipar a ocorrência de desastres naturais como tsunamis e deslizamentos de terra;
- pode ser aplicado em inúmeras operações para monitorar e inspecionar terrenos e estruturas, de micropartículas invisíveis a olho nu até edifícios gigantescos;
- pode (e deve!) ser bastante usado nas ciências médicas, como análises de tecidos e de tumores.
Porém, existem algumas áreas específicas onde o uso do LiDAR pode ser realmente revolucionário e transformar definitivamente como o ser humano realiza certas tarefas, eliminando riscos e erros ou simplesmente facilitando e acelerando a execução dessas ditas tarefas.
São áreas essenciais para o futuro e para a sociedade, garantindo ao sensor LiDAR uma posição de destaque nas principais inovações tecnológicas para a Indústria 4.0. Confira abaixo.
AGRICULTURA
Viabilidade de colheita
O crescimento exponencial da população mundial trouxe de volta à tona uma discussão sobre os modos de alimentação e gerou uma certa pressão na produção agrícola, além da exigência de redução de desperdício de alimentos e de estatísticas confiáveis sobre colheitas e safras por todo o mundo.
Para melhores resultados na safra e na colheita, cada estágio do plantio precisa vir acompanhado de um relatório com dados exatos e transparentes. O sensor 3D pode solucionar esse problema e servir como uma ferramenta de gestão territorial.
O sensoriamento pode ser aplicado em análises topográficas e de propriedades do solo para, a partir daí, permitir que os produtores criem melhores modelos de plantação em quaisquer pontos do campo. As áreas de plantio são mapeadas e classificadas a partir das necessidades de cada espécie: mais umidade, menos iluminação, etc.
Essa solução economiza o uso de fertilizantes e, de quebra, contribui para melhorar a qualidade do solo e dos alimentos.
Investigando deslizamentos de terra e estabilidade de taludes
Para deslizamentos de terra, as varreduras com a tecnologia LiDAR obtêm uma melhor representação da superfície em áreas com vegetação. A partir do relevo sombreado, declividade e contornos topográficos, é possível identificar feições morfológicas comuns aos deslizamentos de terra.
É nessas áreas densamente vegetadas e montanhosas que os topógrafos criam inventários de deslizamentos de terra. No geral, ele pode prever eventos de deslizamento de terra e avaliar melhor os riscos de segurança.
VEÍCULOS AUTÔNOMOS
Navegação
Não é surpresa para quem acompanha os avanços na tecnologia de veículos autônomos que o LiDAR está cada vez mais se tornando popular como um sistema de guia para viabilizar esses tipos de veículos em um futuro muito mais próximo do que imaginamos, graças ao seu sistema veloz e preciso que permite que o processador do veículo enxergue obstáculos e atualize sua trajetória em segundos.
A partir da posição exata dos obstáculos em volta, o sensor 3D guia o veículo na direção certa e evita colisões. Em caso de contato iminente, o sistema recalcula a rota para minimizar ao máximo os danos.
Energia verde e sensor LiDAR
Aerogeradores
Cada lufada de vento é escaneada antes de atingir as hélices. A eficiência é maximizada ao calcular a direção e a intensidade do vento e, se necessário, a direção da lâmina muda para gerar mais potência.
Medição da velocidade do vento
Um sistema de medição exato para a velocidade do vento é crucial para a instalação eficiente de parques eólicos. O LiDAR consegue medir a velocidade do vento em alturas maiores, mais longe e mais rápido do que os mastros meteorológicos tradicionais. O sensor 3D pode ser instalado no topo de uma das turbinas para medir as condições do vento diariamente por todas as direções.
Planejamento de energia solar
A utilização da energia solar está cada vez mais popular e o LiDAR ajuda a identificar alguns requisitos básicos para a instalação de painéis solares, como áreas mínimas exigidas e posição do teto em relação aos pontos cardeais.
Mineração
Pedreiras e minerais
O sensor também pode ser utilizado para a extração de rochas e minerais e para detectar poluentes. Também pode ser utilizado para fazer avaliações topográficas e geoprocessamento de ambientes, conferindo os efeitos ambientais de cada projeto.
Cálculo de volume de minério
Na mineração, os riscos são grandes devido ao uso de maquinário pesado e terrenos de difícil acesso. Graças à sua capacidade de coletar dados sobre o minério diretamente da fonte, o LiDAR elimina a necessidade da presença humana, reduzindo os riscos. O escaneamento das áreas normalmente é feito com drones.
Sensor LiDAR na indústria floresta
Administração florestal
Esse sistema consegue medir de maneira exata tanto a estrutura da cobertura florestal (copas das árvores) quanto o terreno abaixo. Essa solução é muito mais rentável e permite avaliações em grande escala. Em áreas com muitos quilômetros de extensão, essa tarefa é extremamente difícil e custosa.
Silvicultura de precisão
Silvicultura é a ciência dedicada a estudar métodos, naturais e artificiais, para regenerar e melhorar as condições das florestas. Seu objetivo é providenciar um uso mais racional dos povoamento florestais. Isto posto, a silvicultura de precisão desenvolve o uso inteligente dos sistemas florestais a partir de decisões tomadas baseadas em dados exatos. O LiDAR fornece uma leitura detalhada das dinâmicas florestais, capacitando as organizações a recolher dados significativos e mais relevantes.
Desmatamento
Um dos maiores problemas ambientais, atualmente, é o desmatamento, um evento que não é novidade, porém vem tomando maiores proporções a cada ano.
A tecnologia do LiDAR pode ajudar muito nesse tema ao identificar as áreas de floresta afetadas pela ação humana. É possível utilizá-lo para medir tridimensionalmente a estrutura da copa das árvores, incluindo sua altura e diversidade, como folhas e galhos. Os dados podem até mesmo impactar nos projetos de proteção à Amazônia, maior floresta tropical do planeta, transformando por completo as soluções florestais.
Administração de incêndios
Por todo o mundo, bombeiros estão descobrindo os potenciais da tecnologia do sensor LiDAR para prevenir e monitorar incêndios em florestas. Pode-se observar padrões na ocorrência de incêndios e classificar áreas pelo nível de risco. Dessa forma, medidas de prevenção e manutenção eficientes podem ser tomadas mais rápido.
Sensor LiDAR na Implementação da Realidade Aumentada
À medida em que o LiDAR se torna mais onipresente nos smartphones, a sua integração aos jogos eletrônicos está se tornando uma realidade. Realidade aumentada, isto é – com o perdão do trocadilho. É a Realidade Aumentada que permite a interação com o mundo exterior usando a tela do seu smartphone.
O LiDAR adiciona um sensor de profundidade para tornar isso possível. Mas isso não se aplica apenas aos jogos: também serve para a colocação de torres de transmissão, turbinas eólicas e painéis solares.
LiDAR móvel e as cidades
As cidades estão aproveitando o LiDAR móvel para o gerenciamento de ativos e a garantia de padrões de segurança. Por exemplo: os dados disponíveis sobre os serviços públicos incluem tudo, desde buracos, condições das estradas, danos em pontes, serviços públicos, outdoors inseridos por empresas e placas de rua.
Após a coleta de dados, as varreduras são destinadas aos respectivos bancos de dados geoespaciais. Dessa forma, eles podem armazenar, analisar e visualizar cada ativo de infraestrutura – que é a principal função de um Sistema de Informações Geográficas (GIS).
Uma varredura de construção com LiDAR torna possível garantir correspondências de construção com Building Information Modeling (BIM).
Alinhar a nuvem de pontos de uma varredura terrestre com um projeto BIM garante a qualidade da construção, o cumprimento de prazos e uma melhor operacionalidade para a mão-de-obra.
A maior vantagem é que a realização da varredura em tempo real pode detectar possíveis defeitos logo no início do projeto. Caso contrário, seria perdido tempo e dinheiro para refazer qualquer construção defeituosa.
O pacote de soluções empresariais da Pix Force inclui todo o hardware e software necessários para gerar nuvens de pontos 3D, mapas e modelos rápidos, precisos e econômicos. Quer discutir as possibilidades do LiDAR aéreo por drone para o seu negócio? Nossos simpáticos profissionais estão ansiosos para ajudá-lo!
Para saber mais ainda sobre o futuro do sensoriamento remoto e dos potenciais do LiDAR, clique aqui!