Thermografie

Thermografie, dass Profipaket von Multikopter

Fragen Sie nach unserem Setup welches sämtliche Ansprüche im Bereich Inspektion, Wartung und Überwachung erfüllt.

Auch im Bereich der Landwirtschaft findet unser Multikopter seinen Einsatz, er kann automatisch ein Feld abfliegen und dabei scheuende Rehkitz entdecken, diese werden als roter Punkt auf der Bodenstation angezeigt. So können Tiere vor dem sicheren Tod durch den Mähdrescher geschützt werden.

Vorteile:
" Hohe Auflösung der Wärmebildkamera (640×512)

" Auswertung der radiometrischen Aufnahmen mit der mitgelieferten Software

" Geringes Gewicht von nur 200gr

" Dadurch ist eine Flugzeit von bis zu 60min möglich

" Schnelle Überprüfung von Solaranlagen

" Kosten- und Zeitersparnis


Features:
" Wegpunkte: Erstellen Sie vor dem Flug die Route und lassen Sie den Multikopter diese einfach und schnell abfliegen.
" Übertragung des Livebilds der Wärmebildkamera auf einen Monitor
" Integrierung einer zweiten Kamera, die das normale Videobild zusätzlich aufzeichnet und übertragen kann. Sie können sich beide Videoübertragungen auf einen Monitor im Bild im Bild verfahren auf dem Boden anschauen.
" Made in Germany: Durch die eigene Entwicklung, können wir jeden Kunden seinen individuellen Multikopter anfertigen
" No Panic Mode: Unser Multikopter stabilisiert sich von alleine, einfach die Hände von der Steuerung lassen und der bleibt auf der Position und Höhe stehen.

" Redundante Auslegen unserer Flugelektronik und Akkumulatoren, bieten wir einen leistungsstarken und sicheren Multikopter an.


Technische Grundlagen von Wärmebildkameras

Ein Bolometer, was die technische Grundlage darstellt, besteht aus einer dünnen Metallschicht, welche über einen thermischen Konduktor mit einem Wärmeenergiereservoir verbunden ist. Über die zeitlich definierte Änderung der Temperatur kann somit die Strahlungsenergie, die durch die Metallschicht absorbiert wird, ermittelt werden.

Ein ungekühlter Mikrobolometersensor ist eine spezielle Abwandlung und besteht aus einer Vanadiumoxid beziehungsweise amorphen Siliciumschicht mit einem darunter liegenden Siliciumraster. Oftmals werden die durch die obere Schicht durchdringenden Wellen zusätzlich über eine auf dem Siliciumraster befindliche Titaniumschicht reflektiert, um so die Signalausbeute zu verbessern. Eine spezielle Beschichtung sorgt für die Beschränkung des durchlässigen Spektrums, um nur die wärmerelevante Wellenlänge des Infrarotbereiches zu analysieren. Diese beträgt 3,5 bis 15 μm und ist damit als Mittel- bis Langwelleninfrarot klassifiziert.

Für Spezialanwendungen und Laborversuche werden auch sogenannte gekühle Wärmebildkameras eingesetzt. Dabei werden die Sensoren auf etwa -190° Grad Celsius gekühlt und erreichen damit eine enorme Temperaturempfindlichkeit. Aus Gewichts- und Kostengründen werden diese Wärmebildkameras an Drohnen nur vereinzelt eingesetzt.

Häufig finden Mikrobolometersensoren Anwendung mit einer Auflösung – also einem Raster aus einzelnen Messzellen – von bis zu 640 x 512 Pixel. Höhere Auflösungen, wie z. B. in FullHD für Filmproduktionen sind bisher nicht üblich oder gar erhältlich. Wärmebildkameras unterscheiden sich jedoch nicht nur in Auflösung, Bauform und Bildrate, sondern auch in der thermischen Empfindlichkeit. Hierbei werden die Werte in Millikelvin (mK) angeben. Je kleiner diese Zahl, desto genauer und detailreicher können kleinste Temperaturabweichung dargestellt werden.

In der Auswertung der Daten ist es möglich das Temperaturspektrum festzulegen, um so genau den Bereich darzustellen, der für den Einsatzzweck gewünscht oder notwendig ist. Um thermische Schwankungen im Gesamtsystem der Kamera auszugleichen, wird in regelmäßigen Abständen – auch während des Fluges – ein NUC-Verfahren genutzt. Die Non-Uniformity-Correction (NUC) schaltet mechanisch, hörbar durch ein Klacken in der Kamera, eine beschichtete Metallplatte vor den Sensor, um eine Kalibrierung des Systems vorzunehmen. Hierbei wird die Referenztemperatur angeglichen und genaue Messwerte können wieder aufgezeichnet werden.
Marktübersicht

Im Bereich der unbemannten Flugsysteme finden meist Produkte von FLIR, einem amerikanischen
Hersteller für Wärmebildtechnik, und Optris, einem deutschen Hersteller, Anwendung. Beide
Anbieter stellen seit einiger Zeit Lösungen für Drohnen zur Verfügung, welche unterschiedlich
umgesetzt werden.

Ausgestattet mit Sensoren der Firma FLIR sind folgende Lösungen auf dem Markt erhältlich:

FLIR Tau 2 mit dem ThermalCapture Modul von TeAx Technology UG (haftungsbeschränkt)
FLIR Vue (ohne Datenaufzeichnung)
FLIR Vue Pro (mit Datenaufzeichnung)
FLIR Vue Pro R (mit Datenaufzeichnung und radiometrischen Daten)

Die Produkte der Firma FLIR bieten für den Anwender außerhalb von den USA einen Nachteil: Aufgrund von Exportbeschränkungen, werden grundsätzlich nur Modelle mit bis zu 9Hz, genauer gesagt 9 Bilder pro Sekunde, ausgeliefert. Über eine Sonderregelung lässt sich allerdings auch ein Modell mit bis zu 30Hz importieren. Die Sensoren sind mit einer Auflösungen von 640×512, 336×256 bzw. 324×246 Pixel verfügbar und haben eine Spektralbandbreite von 7,5 – 13,5 μm. Zur Auswahl stehen verschiedene Brennweiten, um den geeignete Anwendungsfall optimal abdecken zu können. Die thermische Empfindlichkeit des Tau 2 Sensors liegt bei 50 mK.

Die Modelle „Vue Pro“ und „Vue Pro R“ verfügen zusätzlich über ein integriertes System-on-a-Chip (SoC) von Texas
Instrument, welches mit einem Linux die MAVLink-Integration und Aufzeichnung der Daten vornimmt. Die Auswertung der radiometrischen Werte kann am PC durch den Einsatz von „FLIR Tools“ erfolgen.Im Falle des ThermalCapture wird von TeAx eine eigene Software bereitgestellt.

Multikopter bietet auf Basis der FLIR VUE Serie günstige Wärmebild-Komplettlösungen mit fertiger Integration in unsere Modelle an.

Das von der Firma Optris angebotene „optris PI lightweight“ Bundle (380 g) besteht aus einem Wärmebildsensor und einer Rechnereinheit, welche die Daten der Wärmebildkamera und einer optionalen Videokamera inklusive radiometrischer Daten (Temperaturdaten zum späteren Auswerten) auf einem USB-Stick speichern kann. Eine Steuerung aus der Ferne ist auch möglich.
Das System basiert auf einem ODROID XU4 Minicomputer mit ARM-Prozessor und Linux als Betriebssystem. Durch die Möglichkeit einen 128GB USB-Stick anschließen zu können, stoßen Sie hier unter normalen Anwendungsbedingungen nicht an Kapazitätsgrenzen des Speichersystems. Die Auswertung der Bilddaten erfolgt dann über die Software „PI Connect“ an Ihrem PC. Die beim „optris PI lightweight“ verfügbaren Auflösungen betragen 640×480 oder 382×288 Pixel bei einer Spektralbandbreite von 7,5 – 13 μm und 32 Hz Bildrate. Die thermische Empfindlichkeit liegt bei diesem Sensor bei 40/80 mK. Auch bei Optris sind verschiedene Brennweiten für die Sensoren lieferbar.

Wärmebild Dachfläche
Einsatzbereiche von Wärmebildkameras

Im Bereich der Drohnen werden Wärmebildkameras für unterschiedlichste Zwecke eingesetzt. Parallel zur klassischen Thermografie in der Immobilien- und Baubranche, werden fliegende Wärmebildkameras für größere Gebäudestrukturen sowie für schwer zugängliche Dach- und Fassadenflächen herangezogen. Eine solche Kamera kann hier nicht nur thermische Undichtigkeiten, sondern auch Nässe in der Bausubstanz aufdecken. Bei der
Inspektion von industriellen Einrichtungen, wie z. B. Brenneranlagen einer Raffinerie, Windkraftanlagen oder Hochspannungskomponenten des Versorgungsnetzes, können luftgestützte Wärmebildkameras ebenfalls ihre Vorteile ausspielen. Oftmals ist eine Unterbrechung des Betriebes nicht notwendig und kann so parallel zum normalen Betrieb erfolgen.

Wärmebild Jagd

Aber auch in der Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Jagd finden diese Sensoren eine Anwendung. Landwirtschaftlich lassen sich Auswertungen über den Bewässerungszustand sowie den Gesundheitszustand der Pflanzen ermitteln, aber auch in vorbeugenden Wildtierschutzmaßnahmen, wie das Lokalisieren von Rehkitzen, oder die Suche von Jagdwild.

Zivile Anwendungsbereiche, wie bei der Bergrettung, Polizei und Feuerwehr sind für die Zukunft ebenfalls ein großes Thema. Die Analyse des Brandherdes und Überwachung aus der Luft durch den Feuerwehreinsatzleiter kann eine sichere und schnelle Einsatzdurchführung unterstützen. Hierbei kommt es zu Gute, dass eine Wärmebildkamera hervorragend durch Nebel und Rauch sehen kann. Beim Personenschutz und bei der Personensuche kann durch den Einsatz von unbemannten Luftfahrzeugen oftmals auf einen kostenintensiven Helikoptereinsatz verzichtet
werden. Wenn Drohnen zur Basisausstattung von Einsatzkräften gehören, kann auch eine schnellere Reaktion im Notfall erfolgen.

Weiterführende Informationen:
• FLIR Vue Pro Review: https://www.youtube.com/watch?v=QFt4hJak5SE (Englisch)
• FLIR Vue Produktseite: http://www.flir.de/suas/content/?id=68335 (Deutsch)
• FLIR Vue Pro Produktseite: http://www.flir.de/suas/content/?id=70728 (Deutsch)
• FLIR Vue Pro R Produktseite: http://www.flir.com/suas/content/?id=75250 (Englisch)
• Optris PI lightweight Produktseite: http://optris.de/pi-lightweight-netbox (Deutsch)
• TeAx ThermalCapture Produktseite: http://teax.de/index.php?id=23 (Deutsch)