UdZ / Issue 02.24

UdZ 02.24 / 83 Aufbau der Drohne Die Entwicklung der Drohne (s. Figure 1) erfolgte durch das Unternehmen Emqopter. Die Drohne verfügt über vier Elektromotoren, die ihrerseits die Rotoren antreiben und per 4-in-1-Electronic-Speed-Controller (ESC) gesteuert werden. Diese Kombination verbessert sowohl die Flugstabilität als auch die Manövrierfähigkeit. Die Steuerung der Drohne erfolgt per Pixhawk-Flugsteuerung. Zur Kollisionsvermeidung kommt eine Stereo-Image-Sensing-Tiefenkamera (Intel D455) zum Einsatz. Die Positionsbestimmung erfolgt durch ein Garmin-Höhen- Lidar-Messgerät und ein UWB-RTLS-Positionierungssystem, ergänzt durch eine Kamera zur Geschwindigkeitsmessung. Das Kamerabild wird zusätzlich über einen RTSP-Stream veröffentlicht, um serverseitig Objekte zu erkennen. Ein leistungsstarker BRIX-I7-Bordcomputer übernimmt die Verarbeitung der komplexen Navigationsalgorithmen. Integration in Digital Twin Ein digitaler Zwilling (Digital Twin) ist ein virtuelles Abbild eines physischen Gegenstands oder Prozesses. Dabei liegt der Fokus auf der Bereitstellung von Echtzeitdaten wie Nutzungsinformationen.9 Das so gewonnene bessere Systemverständnis hilft bei der Optimierung bestehender und zu entwickelnder Prozesse. Der digitale Zwilling der DFA umfasst dabei nicht nur das Layout und die statischen Objekte (z. B. 3D-Modelle der Maschinen), sondern auch die aktuellen Daten zum Zustand der Objekte (z. B. Arbeitsstatus oder Energieverbrauch einzelner Objekte). Im Forschungsprojekt verwendete das Team die Entwicklungsumgebung „Unity“ zur Erstellung des digitalen Zwillings und der Integration der Drohne. Die Drohne wurde in den digitalen Zwilling erfolgreich integriert, sodass die genaue Positionierung, Orientierung und Betriebsinformationen der autonom fliegenden Drohne virtuell im digitalen Zwilling zu überwachen sind (s. Figure 2). Figure 1 (left): The drone built by Emqopter for indoor use Figure 2 (right): View in the “Unitiy” environment of the digital twin of the DFA with the integrated drone 9 Kritzinger et al. 2018, S. 1017 1 Kritzinger et al. 2018, p. 1017 measuring device and a UWB RTLS positioning system, supplemented by a camera for speed measurement. The camera image is also published via an RTSP stream in order to detect objects on the server side. A powerful BRIX-I7 on-board computer processes complex navigation algorithms. Integration in Digital Twin A digital twin is a virtual image of a physical object or process. The focus is on providing real-time data, such as usage information.9 This improved understanding of the system supports optimizing and existing processes and those to be developed. The digital twin of the DFA not only includes the layout and the static objects (e.g., 3D models of the machines), but also the current data on the status of the objects (e.g., work status or energy consumption of individual objects). In the research project, the team used the “Unity” development environment to create the digital twin and integrate the drone. The drone was successfully integrated into the digital twin, enabling virtual monitoring of its precise positioning, orientation, and operating data of the within the digital twin (see Figure 2). Data Tests Carried Out The test flights examined how different localization technologies perform in production environments.

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