Квадрокоптер с тепловизором своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 04.10.2024

Каждый теплоэнергетик знает, самое трудное при обследовании городских тепловых сетей — то, что значительная их часть находится под землей. А что делать, если нужно быстро и эффективно найти скрытые дефекты, причем без раскопок? И возможно ли такое? Оказывается, да.

Такого еще не было!

На службу энергетикам приходят инновационные технологии, а именно беспилотники, оснащенные тепловизионным оборудованием. Они позволяют увидеть то, что скрыто под землей. С их помощью специалисты СГК обследовали сети в столице Хакасии на наличие дефектов и подтвердили: для поиска утечек теплоносителя и участков теплосети с нарушенной теплоизоляцией это самый быстрый и экономичный вариант.

От винта!

Нынешней весной, до окончания отопительного сезона, в ночное небо над Абаканом на высоту 150 метров был поднят беспилотник, оснащенный тепловизором . За четыре часа он облетел 12 участков тепловых сетей общей протяженностью 8 км . Часть из них уже была на подозрении у специалистов теплосетевого подразделения СГК.

Вот так выглядит перекресток Щетинкина — Тельмана, где ведется реконструкция тепломагистрали, при свете дня:

А это изображение, полученное с беспилотника. Даже в такой специфической расцветке видны дома и машины — самые теплые объекты. Просматриваются и теплотрассы вдоль дорог. В зону внимания энергетиков попадают те участки тепловых сетей, где излучение тепла превышает норму, что указывает на утечки теплоносителя или отсутствие изоляции на трубопроводе.

На этом фото видно, что температура на поверхности земли составляет +30 °С (измеренная температура участков — в верхнем левом углу снимка), а значит, трубопровод в этом месте поврежден. И действительно, произведя вскрытие участка, специалисты выявили порыв и оперативно его устранили, полностью заменив 20 метров тепловой сети.

С помощью беспилотника в Абакане удалось получить несколько десятков термоизображений и обнаружить 43 точки с тепловыми аномалиями. Скрытые повреждения выявлены на улицах Крылова, Хакасской, Тельмана, Вяткина, Жукова, Дружбы Народов и нескольких других.

Все участки внесены в дефектную ведомость, персонал теплосетевого подразделения СГК уже приступил к их обследованию. Новая методика подтвердила эффективность и будет применяться для осмотров тепловых сетей не только перед летней ремонтной кампанией, но и в отопительный период.

Абакан стал вторым городом в зоне ответственности СГК после Новокузнецка, где сети прошли диагностику по-новому . Следующий город в очереди на тепловизионное обследование магистральных тепловых сетей с беспилотника — Новосибирск.

Технологический эксклюзив

При упоминании тепловизора, сразу приходит на ум прибор, который используется военными для ночных операций. Но сфера использования этого устройства достаточно широкая и обширная.

Его применяют в энергетической промышленности, медицине, охранной деятельности. Пользуются им и охотники. В статье будет дано подробное описание — как можно сделать тепловизор в домашних условиях. Будут рассмотрены несколько вариантов самостоятельного изготовления этого устройства. Также будет дано описание принципа работы.

Принцип работы

Основным назначением тепловизора является определение температуры различных объектов на удалении. Контроль производится в инфракрасном спектре. Это устройство одинаково функционирует при дневном, искусственном или ночном освещении. На его работу не могут повлиять погодные условия, сильная влажность, температура окружающих объектов. Любые температурные отличия, даже в сотую долю градуса, учитываются и передаются на монитор в виде более ярко окрашенного участка. Военные и охотники используют устройство для определения живых объектов: людей, животных. В промышленности основным назначением этого устройства является контроль за изменением температуры работающих установок, механизмов и агрегатов.

Принцип работы тепловизора основан на определении инфракрасного излучения от объекта. Любой объект имеет собственное магнитное поле. Его частью является инфракрасное излучение, которое передается с определенной температурой. Именно это излучение пропускает через себя линза из германия. Линзы из обычного стекла не способны пропускать инфракрасное излучение, поэтому различная съемочная аппаратура и датчики оснащаются специальной чувствительной матрицей. Пропущенный поток попадает на чувствительную матрицу. Поверхность этого элемента оснащена высокочувствительными диодами. Инфракрасный спектр, попавший на них, изменяет электрическое сопротивление диодов. Данные об электрическом сопротивлении каждого элемента передаются на микропроцессор. После обработки процессор передает конечный результат на монитор. На экране появляется картинка, позволяющая визуально оценить температуру объекта. Дополнительно дается цифровое обозначение температуры каждого участка.

На дисплее тепловизора картинка представляет собой размытый силуэт, который показан в разных цветовых тонах. Чем температура выше, тем цвет ярче. Именно так воздействует инфракрасный поток на сопротивление диодов.

Тепловизоры могут быть переносными и стационарными.

Переносные используются, в основном, в виде дополнительного оборудования военных, охотников, выездных оперативных сотрудников предприятий. С их помощью определяют местонахождение живых или раненых людей, животных. Также определяется состояние отдельных приборов или аппаратуры.
Стационарные устройства более функциональные. Они могут являться частью охранных и пожарных систем, контролировать температуру различных устройств и механизмов. Часто имеют оснащение удаленным управлением и возможностью включения или отключения приборов, которые находятся в сфере их контроля.

Любой тепловизор является дорогостоящим профессиональным оборудованием. Очень часто приобрести его для повседневного использования очень сложно. Поэтому многие делают тепловизор своими руками. Далее будут приведены самые работоспособные варианты.

Самодельные устройства

Самодельный тепловизор может быть очень востребован у охотников. Прибор поможет определять местоположение животных в темноте. При этом на работу прибора не смогут повлиять погода, температура окружающего воздуха, различные посторонние объекты: нагретые камни, деревья и вода. Далее представим несколько вариантов, как сделать тепловизор для охоты своими руками.

Фотоаппарат

Изначально, все электронные фотоаппараты оборудованы чувствительной инфракрасной матрицей. Но для того, чтобы этот спектр не влиял на качество съемки, прибор оснащается тепловым фильтром, который поглощает излучение. Поэтому все, что необходимо, это просто удалить данный фильтр и немного модернизировать сам аппарат.

Для работы понадобится:

Полностью исправный фотоаппарат с ЖК-дисплеем.
2 инфракрасных светодиода. Они должны иметь мощность не менее 5 ватт.
Охлаждающие радиаторы.
Микропереключатель.
Стабилизатор напряжения.

Чтобы сделать тепловизор своими руками из фотоаппарата, необходимо следовать следующей инструкции:

Открутить все крепежные винты от задней крышки устройства.
Демонтировать крышку.
Демонтировать дисплей.
Отсоединить все электропроводящие шлейфы.
Снять переднюю панель, микрофон.
В этой части прибора находится конденсатор, отвечающий за работу фотовспышки. Запрещается прикасаться к его контактам. Конденсатор нужно обесточить, предварительно закоротив ножки отверткой.
Далее нужно демонтировать объектив.
Отсоединить от матрицы фильтр ИК излучения.
Фильтр заменить простым тонким стеклом или прозрачной пленкой. Таким образом фотоаппарат сохранит функцию авто фокуса.

После, необходимо полностью собрать аппарат и проверить, работает ли он. Если все детали установлены правильно и прибор функционален, то его нужно снова разобрать. Далее требуется:

К пальчиковой батарее присоединить постоянный резистор для занижения выходящего напряжения. Заниженное напряжение поможет надолго продлить срок службы инфракрасных светодиодов и уменьшить потребление от батареи.
Подготовленные светодиоды промазать термопастой, установить или закрепить к радиаторам. Очень важно, чтобы термопаста и диод плотно соприкасались с радиатором охлаждения.
Проделать в передней крышке фотоаппарата 2 отверстия. Эти отверстия проделываются в верхней части, по разные стороны от объектива.
Светодиоды закрепляются с внешней стороны корпуса, их соединительные контакты выводятся внутрь.
Все элементы необходимо соединить параллельным подключением через микропереключатель.
Переключатель прикрепить к верхней части корпуса.

Теперь необходимо выключить свет в помещении и проверить работу устройства. С помощью данного прибора можно обнаружить тепловые скопления на незначительном удалении.

Веб-камера

Еще один достаточно интересный проект. Данная модель самодельного тепловизора относится к стационарным приборам. При помощи его можно осуществлять сканирование прилегающей территории, контролировать температуру различной техники и оборудования. Для того чтобы самостоятельно собрать этот прибор необходимы следующие детали:

Далее необходимо собрать все компоненты вместе.

Микроконтроллер Ардуино поместить в заранее приготовленный корпус. Важно, чтобы отсек имел запас внутреннего объема под элементы питания.
Привод отвечающий за горизонтальное расположение совместить с серводвигателем, и закрепить на штатив.
К приводу вертикального уровня необходимо прикрепить веб-камеру. Далее этот привод соединяется с серводвигателем, и совмещается с горизонтальным. К этому же приводу крепиться лазерный указатель.

После того как конструкция была собрана, требуется правильно соединить все электронные компоненты. Для начала требуется подключить микроконтроллер Arduino и температурный датчик. Делается это по следующей схеме:

Контакт GND с клеммой GND. Эти контакты могут иметь обозначение Ground.
Контакт Vin с Arduino с контактом 3.3v датчика.
Клемму SDA датчика температуры с контактом Pin 4 контроллера. Может иметь обозначение А4.
Контакт SCL датчика с клеммой Pin 5 контроллера. Может иметь обозначение А5.
Между контактами SDA и 3.3v датчика припаять ранее приготовленный резистор.
Такой же резистор запаять между контактами 3.3v и SCL.
Лазерный модуль подключается к контакту 3.3v датчика температуры, со своим аналогичным по обозначению контактом.
Также совмещаются контакты GND.
Заключительным этапом является совмещение всех компонентов в одной точке.

Питание всей системы осуществляется от батареи 9–12 вольт, зависит от выбранного микроконтроллера. Также стоит правильно подключить питание этого элемента, чтобы оно не образовало короткого замыкания при подключении веб-камеры к компьютеру. Схема подключения всей системы приводится ниже.

Все подключения выполняются при помощи проводов длиной не менее 30 сантиметров. Прямое соединение обоих компонентов запрещается. Магнитное поле и температурные изменения могут повлиять на правильные данные от датчика температуры.

Настройка

После установки на контроллер программного обеспечения, необходимо включить собранный прибор и выполнить настройку. На экране компьютера должно появиться 3 точки: одна точка должна быть по центру экрана, а одна в углу.

Дополнительная точка — это лазерный луч. Именно его нужно совместить с центральной точкой. Калибровка выполнена.

Этот прибор очень громоздкий по причине использования штатива. Но его легко можно установить на автомобиль или жесткую основу, например, на крышу дома. Шнур для соединения с компьютером можно удлинить или приобрести готовый. Главная особенность этого устройства в том, что существует большое поле для модернизации. Этот тепловизор можно легко использовать в качестве охранной или пожарной сигнализации. Единственный недостаток прибора кроется в замедлении передачи данных. Связано это с частотой взаимодействия контроллера и веб-камеры.

Электронный градусник

Современные градусники измеряют температуру примерно по тому же принципу. Отличие состоит в нагреве самого инфракрасного луча. В результате на дисплее устройства появляется не температурное пятно разного цвета, а просто число, обозначающее температурную характеристику.

Для того, чтобы наделить подобный градусник дополнительным дисплеем и функцией тепловизора, к нему подключают контроллер Arduino. Теперь появляется возможность подключения дополнительного дисплея и возможность визуального контроля температурного следа. У такого прибора будет один существенный недостаток. Градусники не могут осуществлять измерение на большом расстоянии. Такой прибор может пригодится в быту, но не для охоты.

Смартфон

Также многие смартфоны оснащаются встроенной возможностью замера температуры по типу тепловизора. Эта функция доступна за счет встроенной матрицы. Такие программы не позволяют сканировать местность на дальние расстояния.

Заключение

Самостоятельная сборка тепловизора в домашних условиях требует навыков в электротехнике и программировании. Если подобных знаний нет, то можно воспользоваться готовым устройством, которое работает через смартфон. Оно намного дешевле и проще профессиональных тепловизоров. Очень важно правильно использовать изготовленный своими руками прибор. В нем нет защиты от количества поступающих инфракрасных лучей. Любой замер нужно производить на расстоянии не менее 50 сантиметров от сильно нагретого объекта.

Тепловизионная технология в сочетании с маневренностью дрона может принести пользу любому предприятию. Это удачный выбор для решения различных задач: от оценки сельскохозяйственных угодий, проверки линий электропередач и солнечных батарей до сложных поисково-спасательных операций и раннего обнаружения пожаров.

Дроны с тепловизором от DJI помогают пользователям во всем мире повышать производительность и безопасность. Например, в Аргентине дроны использовались для теплового обследования нефтеперерабатывающих заводов, в Беларуси — для тушения лесных пожаров, в США — для оценки рисков перед входом пожарных в пылающее здание, во Вьетнаме — для поиска выживших после наводнений и оползней. И это только незначительная часть примеров, которые демонстрируют уникальную способность дронов улучшать эффективность предприятий, а также помогать им работать более эффективно и максимально безопасно. Из этой статьи вы узнаете обо всех особенностях дронов с тепловизионными функциями.

Принцип технологии

Тепло — это не что иное, как вибрация атомов: чем больше они вибрируют, тем горячее становятся. И когда атомы вибрируют, они создают так называемую тепловую сигнатуру, которую способны обнаружить тепловизионные камеры.

Термография — это область исследования, связанная с тепловым или инфракрасным излучением (ИК), которое выделяет объект. Термографические инструменты, в частности тепловизионные камеры, обнаруживают и отражают тепловые сигнатуры как живых, так и неодушевленных объектов. Известно, что люди могут чувствовать тепло, но не способны его увидеть, так как оно возникает на инфракрасной длине волны электромагнитного спектра. Кроме того, видимый свет, который можно увидеть невооруженным взглядом, на самом деле представляет собой лишь небольшую часть электромагнитного спектра. Тепловизионные камеры улавливают инфракрасную энергию и визуализируют изображения.

Важно что не все объекты излучают мощную тепловую сигнатуру. Степень, в которой объект поглощает или отражает тепло, называется излучательной способностью, и она может значительно различаться, в зависимости от конкретного объекта.

Суть работы тепловизора

Прежде всего, тепловизионные камеры измеряют температуру поверхности объекта и предназначены для обнаружения незначительных изменений температуры. Однако зеркала, различные блестящие объекты и отполированные участки также отражают тепловое излучение, поэтому их невозможно точно измерить с помощью тепловизора. И наоборот, не отражающие поверхности (бетон, дерево и даже люди) имеют высокий коэффициент излучения, и поэтому их можно более точно изучить с помощью тепловых изображений.

Тепловизионная камера состоит из специального объектива, пропускающего ИК-частоты. Также камера оснащена термодатчиком и процессором изображения, которые расположены в защитном корпусе. Камера обычно устанавливается на подвес дрона, он поворачивается на 360 градусов и помогает стабилизировать изображение. Когда дрон пролетает над объектами, тепловой датчик камеры определяет длину волн инфракрасного излучения и преобразует ее в электронные сигналы. После приема сигналов процессор изображений создает так называемую термограмму или термографическое изображение, которое состоит из цветовой карты, отображающей различные значения температуры.

Термодатчик еще называют микроболометром. По структуре, этот датчик очень сложный, поглощает инфракрасную энергию, а затем создает термограмму на основе ее измерений.

Расшифровка тепловых изображений

Обработка изображений с тепловизионной камеры

После получения изображений с тепловизионной камеры программное обеспечение отображает каждый кадр в галерее таким же образом, как и обычный смартфон демонстрирует фрагменты видео. Можно использовать различные пакеты ПО для более тщательной проверки и удобного редактирования этих изображений.

Примитивные тепловизионные камеры только снимают тепловые изображения без измерения температуры. Более дорогие аналоги, в частности Zenmuse H20T, измеряют термографические данные в каждом отдельном пикселе и, следовательно, записывают фактические показания температуры вместе с тепловыми изображениями. Такой уровень детализации, наряду с данными GPS с геотегами для каждой фотографии, значительно ускоряет и упрощает оценку изображения.

Существует мнение, что тепловизионные камеры могут видеть сквозь стекло, но фактически это заблуждение. Они способны измерять только температуру поверхности стекла, но не тех объектов, которые находятся за ним. Тепловизионным камерам чрезвычайно сложно точно вычислять температуру стеклянного объекта, поскольку он может отражать тепло солнца, земли и т.п.

Факторы, влияющие на точность термографических исследований

При термографических измерениях температуры важно учитывать следующие факторы:

Атмосферные условия
Дым, пыль и наличие различного мусора
Коэффициент излучения и прозрачность объекта
Отражательная способность объекта
Время суток, условия видимости и угол обзора
Расстояние от камеры до объекта
Количество тепловой энергии на площади
Текстура объекта (шероховатость или гладкость)

Также следует отметить, что тепловизионная камера не может обнаружить утечки газа. Однако для выполнения этой миссии DJI предлагает лазерный детектор метана под названием U10, который можно легко интегрировать с Matrice 300 RTK и Matrice 210 RTK V2.

Устройства с двумя камерами

Системы с двумя камерами одновременно снимают как тепловые, так и цветные изображения. Яркий пример этого тандема — гибридная тепловая нагрузка Zenmuse H20T от DJI. В ней сочетаются две камеры: обычная камера видимого света и тепловизионная модель, а также используется передовое программное обеспечение для получения более точных показаний температуры.

Изотермы

Изотерма — это настройка температуры, определяемая пользователем. Функция позволяет пользователям устанавливать определенные диапазоны температур, которые отображаются на панели управления дрона и выделяют горячие точки.

Например, лесничий таким образом может искать показания высокой температуры, чтобы предупреждать потенциальные очаги возгорания, и, таким образом, настраивать монитор тепловизора на отображение только изотермических показаний в более высоких диапазонах температур. В результате оператор получает информацию обо всех возможных опасностях в режиме реального времени при полете дрона. Больше нет необходимости ждать, пока изображения будут обработаны и проанализированы.

Новое поколение аэрофотоснимков

Дроны со встроенными термодатчиками (Mavic 2 Enterprise Advanced) могут измерять термографическую информацию в сложных условиях, в том числе во время густого тумана и дыма. Zenmuse H20T имеет расширенные программные возможности, которые позволяют пользователям устанавливать специальные сигналы тревоги, когда температура превышает заданные параметры, отслеживать температуру выделенных объектов, проверять информацию в реальном времени всего одним касанием экрана и оптимизировать четкость изображения.

Стоимость тепловизоров

Перед покупкой тепловизоров следует учитывать несколько ключевых параметров, которые влияют на стоимость устройства. Обратите внимание на температурную чувствительность, ведь она означает насколько восприимчивая тепловизионная камера и какой спектр разницы температуры она способна воспринимать. Эта характеристика также называется шумовой эквивалентной дифференциальной температурой (NEDT). И не забывайте, что разрешение изображения относится к размеру и количеству пикселей, которые содержит изображение, а также означает степень детализации.

Если ваши миссии предусматривают полет дрона при неблагоприятных условиях, например в дождь или туман, сделайте выбор в пользу комбинации M300 RTK + H20T. Это решение может похвастаться лучшей в отрасли устойчивостью к погодным условиям.

Сферы применения

Тепловизионные камеры успешно используются для повышения эффективности солнечных электростанций, контроля домашнего скота, быстрого обнаружения перегрева на ЛЭП, проверки оборудования на шахтах, поиска и устранения очагов лесных пожаров, управления сельскохозяйственными системами и для повышения общественной безопасности. Это лишь несколько примеров использования тепловизионных дронов, по мере развития технологий перечень сфер применения будет расширяться.

В последние годы набирает популярность применение тепловизоров установленных на дронах. С их помощью можно проводить оценку земель в сельскохозяйственных условиях, проверять линии электропередач в коммунальном хозяйстве, проводить поисково-спасательные операции, обнаруживать пожары и многое другое.

В последнее время возможности тепловизионной съемки дронов DJI сыграли важную роль в оказании помощи клиентам по всему миру в повышении безопасности и производительности. В Аргентине для теплового обследования использовались дроны DJI. В Белоруссии дроны DJI использовались для тушения лесных пожаров. В США дроны DJI использовались для оценки структурных повреждений до того, как пожарные войдут в горящее здание. А во Вьетнаме дроны DJI использовались для поиска выживших после наводнений и оползней. Это всего лишь несколько примеров, демонстрирующих, как дроны с тепловизорами помогают предприятиям работать более эффективно и с меньшим риском.

Если вам интересно, не пора ли перейти на дрон с тепловизором, то этот пост призван помочь вам лучше понять лежащую в основе технологию и оценить функциональность этих устройств.

Принцип работы тепловизора

Тепло - это не что иное, как вибрация атомов: чем больше они вибрируют, тем горячее становятся. И когда атомы вибрируют, они создают так называемую тепловую сигнатуру. Эта тепловая сигнатура и определяется тепловизионными камерами.

Термография - это область исследования, связанная с тепловым или инфракрасным излучением (ИК), которое естественным образом исходит от объекта. Тепловизионные камеры обнаруживают и отражают тепловые сигнатуры как живых, так и неодушевленных объектов.

Есть несколько ключевых факторов, связанных с термографией, которые необходимо выделить, прежде чем переходить к основным принципам тепловидения. Прежде всего, люди могут чувствовать тепло, но не могут его видеть, потому что тепло возникает на инфракрасной длине волны электромагнитного спектра. Кроме того, видимый свет, который могут видеть люди, на самом деле представляет собой лишь небольшую часть электромагнитного спектра. С другой стороны, тепловизионные камеры улавливают инфракрасную энергию и визуализируют изображения, подходящие для нашего ограниченного зрения.

Также важно отметить, что излучения не всех объектов можно точно измерить. Степень, в которой объект поглощает или отражает тепло, называется излучательной способностью, и она сильно различается между объектами. Кроме того, объекты с высоким коэффициентом излучения, такие как дерево, могут быть легко обнаружены тепловизионным устройством, в то время как объекты с низким коэффициентом излучения, такие как плитки для патио, не могут быть легко обнаружены тепловизором.

Дерево имеет высокий коэффициент излучения

Тепловизионные камеры в первую очередь измеряют температуру поверхности объекта и предназначены для обнаружения незначительных изменений температуры. Однако зеркала, блестящие объекты и хорошо отполированные участки отражают тепловое излучение, поэтому их невозможно точно измерить с помощью тепловизора. Вместо этого неотражающие поверхности, такие как бетон, дерево и даже люди, имеют высокий коэффициент излучения, и поэтому их можно более точно измерить с помощью тепловых изображений.

Тепловое изображение опоры электросети, полученное с помощью H20T

Тепловизор состоит из специального объектива, пропускающего ИК-частоты. Кроме того, камера включает в себя термодатчик и процессор изображения, которые размещены в защитном футляре. Камера обычно устанавливается на подвес дрона, который поворачивается на 360 градусов и помогает стабилизировать камеру. Когда дрон летает, тепловой датчик камеры определяет длину волн инфракрасного излучения и преобразует их в электронные сигналы. После приема сигналов процессор изображений создает так называемую термограмму или термографическое изображение, которое состоит из цветовой карты, отображающей различные значения температуры.

Схема работы тепловизора

Схема термодатчика (микроболометра)

Чтение тепловых изображений

Другой распространенной цветовой палитрой является настройка радуги, которая показывает тепло в диапазоне цветов, при этом самые горячие элементы отображаются красным, оранжевым или желтым, а более низкие температуры отображаются синим или черным.

Общие настройки термальной цветовой палитры

Обработка изображений тепловизионной камерой

После захвата изображений с тепловизионной камеры программное обеспечение дрона отображает каждый клип в экранной галерее так же, как смартфон отображает снятые фрагменты видео. Затем клиенты могут использовать различные пакеты программного обеспечения для проверки и редактирования этих изображений.

Как правило, тепловизионные камеры более низкого уровня просто снимают тепловые изображения без измерения температуры. А более дорогие, такие как Zenmuse H20T, измеряют термографические данные в каждом отдельном пикселе и, следовательно, записывают фактические показания температуры вместе с тепловыми изображениями. Такой уровень детализации, наряду с GPS-информацией с геотегами для каждой фотографии, делает оценку изображения намного быстрее и удобнее.

Программное обеспечение DJI для создания тепловизионных изображений в полете

Показания на поверхности

Несмотря на высокую чувствительность, результаты с тепловизионных камер могут зависеть от множества факторов, таких как время суток, состояние поверхности и отражательная способность объекта. Атмосферные условия, такие как теплый воздух, влажность, облака, дождь и снег, также могут значительно снизить точность измерения температуры. Более того, дым, пыль и мусор могут оказать негативное влияние.

Покрытие поверхности объекта также может иметь значение. Например, два объекта, изготовленные из одного и того же материала, могут получать различные измерения с помощью тепловизора, если один из объектов покрыт ржавчиной, недавно окрашен или каким-либо образом изменен по сравнению с другим объектом. В этом случае тепловизионная камера будет генерировать разные показания температуры для обоих объектов.

Другие факторы также могут влиять на тепловые измерения. Например, на изображении ниже все солнечные панели сделаны из одного материала, но некоторые из них генерируют разные тепловые показания из-за положения камеры по отношению к положению солнца.

Именно по этим причинам важно всегда тщательно оценивать свои тепловые показания, прежде чем делать какие-либо выводы.

На показания поверхности с помощью тепловизионных камер может влиять ряд факторов

Распространенное заблуждение заключается в том, что тепловизионные камеры могут видеть сквозь стекло. Но фактически, они не могут. Вместо этого они просто измеряют температуру поверхности стекла, не глядя сквозь него. Тем не менее, тепловизионным камерам может быть сложно получить точное измерение стеклянного объекта, поскольку он может отражать тепло солнца, земли или других объектов рядом с ним.

Факторы чтения с поверхности, которые следует учитывать

Некоторые из факторов, влияющих на точность термографических измерений температуры:

Атмосферные условия
Дым, пыль и мусор
Коэффициент излучения объекта
Прозрачность объекта
Отражательная способность объекта
Время суток
Угол обзора
Тип краски на объекте
Расстояние камеры до объекта
Количество тепловой энергии на площади
Шероховатость или гладкость объекта

Также следует отметить, что тепловизионная камера не может обнаружить утечки газа. Однако DJI предлагает лазерный детектор газа метана под названием U10, который можно легко интегрировать с Matrice 300 RTK и Matrice 210 RTK V2.

Системы с двумя камерами

Системы с двумя камерами одновременно снимают как тепловые, так и цветные изображения. Хорошей иллюстрацией этой функции является гибридная тепловая нагрузка Zenmuse H20T от DJI, которая представляет собой две камеры в одной: обычную камеру с видимым диапазоном и тепловизионную камеру. Обычно в системах с двумя камерами используется передовое программное обеспечение для получения более точных показаний температуры.

Разделенный режим с Zenmuse H20T

Изотермы

Изотерма - это настройка температуры, определяемая пользователем. Эта функция позволяет клиентам устанавливать определенные диапазоны температур, которые будут отображаться на панели управления дрона, чтобы выделять горячие точки.

Например, лесничий может искать показания высокой температуры, чтобы предупреждать о потенциальных пожарах, и, таким образом, может настроить монитор тепловизора на отображение только изотермических показаний в более высоких диапазонах температур. В результате лесничий будет предупрежден о потенциальных опасностях в режиме реального времени во время полета на тепловизионном дроне, вместо того, чтобы ждать, пока записанные изображения будут обработаны и затем проанализированы.

TempAlarm с Zenmuse H20T

Новое поколение тепловизоров для аэросъемки

Дроны со встроенными термодатчиками, такие как Mavic 2 Enterprise Advanced, могут измерять термографическую информацию в сложных условиях, таких как туман и дым. Кроме того, Zenmuse H20T имеет расширенные программные возможности, которые позволяют пользователям устанавливать сигналы тревоги, когда температура превышает определенные параметры, отслеживать температуру выделенных объектов, проверять температуру в реальном времени одним касанием экрана, накладывать объект видимого света на тепловой объект, и оптимизировать четкость изображения.

Дрон Mavic 2 Enterprise с тепловизионной камерой и камерой видимого света

Следует отметить, что не все тепловизоры одинаковы. По этой причине при принятии решения о покупке необходимо учитывать несколько ключевых факторов, таких как:

Поле зрения (FOV) относится к размеру наблюдаемого изображения, которое захватывает камера.
Атмосферостойкость означает, измеряется по уровням защиты от проникновения (IP). Если вы ожидаете, что ваши миссии будут подвергать ваш дрон и тепловые датчики воздействию неблагоприятных погодных условий, таких как дождь или туман, рекомендуется рассмотреть комбинацию M300 RTK + H20T, которая может похвастаться лучшей в отрасли устойчивостью к погодным условиям .
Спектральный диапазон относится к электромагнитному диапазону, который может обнаружить датчик камеры.
Температурная чувствительность означает, насколько чувствительна тепловизионная камера и в какой степени она воспринимает разницу в температуре. Это также называется шумовой эквивалентной дифференциальной температурой (NEDT).
Разрешение изображения относится к размеру и количеству пикселей, которые содержит изображение, а также к тому, насколько оно детализировано.

Mavic 2 Enterprise Advanced: сенсор 640x512 (слева) по сравнению с Mavic 2 Enterprise Dual: сенсор 160x120 (справа)

Сценарии использования

По мере развития технологий в этой захватывающей области энтузиасты дронов находят все больше и больше способов использования тепловизионных устройств. Например, тепловизионные камеры sUAV в настоящее время используются для повышения эффективности солнечных электростанций, для отслеживания и проверки домашнего скота, для быстрого обнаружения переключателей перегрева на электрических распределительных линиях, для проверки оборудования на шахтах, для управления сельскохозяйственными системами и для повышения безопасности. Это лишь некоторые из уникальных вариантов использования тепловизионных дронов, и по мере совершенствования технологии список приложений будет продолжать расширяться.

Чтобы помочь вам решить, подходит ли тепловизионное устройство для ваших уникальных обстоятельств, обратитесь к в наш учебный центр Skymec.

Читайте также: