De lijst van gebruiksmogelijkheden voor onbemande luchtvaartuigen (UAV’s) wordt steeds langer. Veel van deze groei is te danken aan de ontwikkeling en verfijning van waardevolle nieuwe mogelijkheden en de uitrusting van drones. Thermische beeldvorming neemt bijvoorbeeld steeds meer toe.

Drones die, naast conventionele videocamera’s, gebruik maken van thermische camera’s om warmte te detecteren, worden in allerlei scenario’s gebruikt. Van branddetectie tot zoek- en reddingsmissies en inspecties van het elektriciteitsnet, zou de inzet van thermische drones het antwoord kunnen zijn op een steeds groeiende lijst van belangrijke taken in verschillende sectoren.

Thermische drones in actie

Ondanks de relatieve nieuwheid van de technologie, zijn er al talrijke voorbeelden van DJI thermische drones in actie, die elk meer gebruikers kunnen inspireren om met de technologie aan de slag te gaan:

Brandweerlieden die op 20 maart 2022 reageerden op een natuurbrand in Cleburn, Texas, maakten gebruik van thermische drones om de situatie te kunnen inschatten. De thermische drones konden door de dikke rookwolken heen kijken en de grondteams begeleiden om veilig op de brandhaarden te reageren. Ze konden opflakkeringen indammen en de brand uit de buurt van woonwijken houden, en hadden de brand binnen 4 uur onder controle.
In 2020 waren er in de uitsluitingszone van Tsjernobyl in Oekraïne enorme bosbranden. Dankzij thermische drones konden brandweerlieden naar de brandhaarden navigeren ondanks de dikke rookpluimen die hun zicht ernstig beperkten.
Drones bleken cruciaal bij het zoeken naar vermiste mensen tijdens moessonoverstromingen en aardverschuivingen in Vietnam. De UAV’s vervulden een drievoudige rol: ze maakten hoogwaardige luchtopnamen, gebruikten thermische sensoren om naar warmtesignalen te zoeken en verzamelden telemetriegegevens voor 3D-modellen van het gebied.
Olieraffinaderijen in Argentinië gebruiken drones voor thermografische beeldvorming om de relatieve energie op te sporen die in verschillende delen van hun fabrieksinfrastructuur wordt gegenereerd. Hierdoor kunnen inspecteurs een duidelijk beeld krijgen van de status van de apparatuur, zonder werknemers te dwingen in de buurt van potentieel gevaarlijke gebieden te komen.
Thermische drones zorgden voor verkenningsbeelden vanuit de lucht tijdens een chemisch lek in Sarasota, Florida. Dankzij de UAV’s kon het personeel de bron van het probleem lokaliseren in een zich uitbreidende ammoniakwolk.
Thermische UAV’s stelden brandweerlieden in Bentonville, Arkansas in staat de temperatuur van een tank met brandbaar difluorethaan nauwkeurig te volgen terwijl een omliggende industriële fabriek in brand stond. Hierdoor konden de teams de tank strategisch afkoelen en voorkomen dat hij ontplofte.
Thermische drones helpen boeren velden te scannen op babyhertjes, die anders tussen het hoge gras verborgen zouden blijven. De babyhertjes worden in veiligheid gebracht en de boeren kunnen hun velden maaien zonder het leven van de hertjes in gevaar te brengen.
Dit zijn slechts enkele van de toepassingen van thermische drone technologie, en ze laten zien hoe belangrijk het kan zijn om de juiste drone payload voor de klus te hebben. UAV’s met thermische beeldsystemen maken al een verschil, en de apparatuur ontwikkelt zich nog steeds.

Thermische beeldvorming: Hoe werkt het?

Warmte
Warmte, ook bekend als infrarode straling (IR), is slechts de trilling van atomen. Objecten geven een warmtesignaal af op basis van de mate waarin hun atomen bewegen – hoe meer beweging, hoe heter het object. Thermografie is het proces waarbij deze warmtesignaturen worden bestudeerd en die kennis van warmtebeelden in de praktijk wordt gebracht.

Mensen voelen warmte, maar zien geen IR. Hoe komt dat? Omdat deze straling plaatsvindt op een elektromagnetische golflengte die het oog niet kan waarnemen. Thermische camera’s zijn ontworpen om infrarode signalen om te zetten in iets wat zichtbaar is voor mensen.

Thermische camera’s gebruiken gespecialiseerde lenzen die IR-frequenties oppikken, samen met thermische sensoren en beeldprocessoren om de resultaten op een visuele display weer te geven. Wanneer een infraroodcamera op een drone wordt gemonteerd, wordt het toestel meestal op een gimbal geplaatst, waardoor het beeld wordt gestabiliseerd en de lens 360 graden kan draaien.

Thermische camera’s voor drones kunnen de oppervlaktetemperatuur van veel objecten detecteren, maar er zijn uitzonderingen. Zo absorberen sterk gepolijste, glanzende en reflecterende voorwerpen niet veel warmte – zij hebben een zogenaamde lage emissiviteit. Deze zijn moeilijk te detecteren met thermische camera’s. Objecten met een hoge emissiviteit, zoals hout, beton – en zelfs mensen – zijn gemakkelijk te scannen.

Lezen en verwerken van warmtebeelden

Zodra drones met hun IR-camera’s thermische informatie vastleggen, worden die thermische gegevens op een scherm weergegeven als een conventioneel beeld dat de operators kunnen bekijken.

Met behulp van thermische beeldvormingssoftware kunnen gebruikers het kleurenpalet wijzigen dat wordt gebruikt om de warmte van de scène weer te geven. Elke weergave is nuttig om verschillende details uit het beeld te halen, en deze opties omvatten:

White Hot: Hetere objecten lijken lichter, en koudere gebieden zijn donkerder.
Zwart heet: Het tegenovergestelde van heet wit, waarbij hetere objecten donkerder worden weergegeven.
Regenboog: Temperatuur komt overeen met tinten, waarbij warme kleuren staan voor warmte.
Natuurlijk zijn deze drie opties nog maar het begin. Meer geavanceerde thermische camera’s bieden een grotere verscheidenheid aan weergaven – de Zenmuse H20T biedt 12 afzonderlijke kleurenpaletten.

Het type thermische camera dat wordt gebruikt, bepaalt ook in welk formaat de beelden worden vastgelegd en opgeslagen. Terwijl goedkopere opties beelden vastleggen als eenvoudige beeldbestanden, bevatten geavanceerde oplossingen ook thermografische gegevens en temperatuurmetingen, samen met GPS-tags. Thermografische gegevens kunnen verder worden geïnspecteerd met de DJI Thermal Analysis Tool, Pix4d of andere software.

Zorg voor uw thermische camera en hoe u deze tegen schade kunt beschermen
Voordat u uw thermische drone gaat gebruiken, is het belangrijk om enkele veel voorkomende manieren te kennen waarop thermische sensoren beschadigd raken en hoe u dit kunt voorkomen. Hoewel DJI-producten bekend staan om hun uitstekende bouwkwaliteit en duurzaamheid, zijn thermische sensoren van nature uiterst precieze, fijn afgestelde instrumenten die bij gebruik om zorg en voorzichtigheid vragen. Onjuist gebruik kan leiden tot permanente schade aan de thermische sensoren, waardoor fouten in de verzamelde gegevens achterblijven.

Hier volgen enkele voorbeelden van warmtebeelden die zijn gemaakt met M30T’s waarvan de thermische sensoren zijn beschadigd door directe blootstelling aan zonlicht:

Om te voorkomen dat dit gebeurt met de sensor van je thermische drone, moet je de lenzen van de thermische camera NIET blootstellen aan sterke energiebronnen zoals de zon, lava of een laserstraal. Anders kan de camerasensor worden verbrand, wat kan leiden tot permanente schade.

Nauwkeurige thermische metingen verrichten

Zelfs zeer effectieve thermische camera’s hebben te maken met een aantal omgevingsfactoren die het moeilijk maken om de oppervlaktetemperatuur nauwkeurig te meten. Hiertoe behoren atmosferische omstandigheden – te veel warmte, vochtigheid, wolken, regen of sneeuwval kunnen de nauwkeurigheid van thermische camera’s belemmeren. Thermische camera’s hebben ook moeite met glas, omdat het reflecterende glas warmte kan opvangen van de zon, de grond of een ander object.

De coating van een object kan ook van invloed zijn op het vermogen van een thermische drone om temperatuurmetingen te doen. Corrosie of een nieuwe verflaag kunnen de relatieve temperatuurmeting van een object veranderen. Ook de relatieve positie van de zon kan ervoor zorgen dat voorwerpen van hetzelfde materiaal er anders uitzien op een thermische camera.

Een thermische camera effectief gebruiken betekent rekening houden met de volgende factoren:

Atmosferische omstandigheden
de aanwezigheid van rook, stof en puin
Emissiviteit
Transparantie
Reflectie
Tijdstip van de dag
Kijkhoek
Verf op een voorwerp
Afstand tot doelwit
Hoeveelheid thermische energie
Ruwheid of gladheid van het oppervlak

Door deze kenmerken in gedachten te houden, is het mogelijk een nauwkeurig beeld te vormen van de thermische eigenschappen van een object of landschap.

Contacteer uw professionele droneverdeler MELDRONE CommV om u te helpen met de juiste drone – en camerakeuze voor uw onderneming oftoepassingsgebied.

info@meldrone.be +32475/50.38.51