Drohnen mit Wärmebildkameras

Drohnen mit Infrarotkameras eröffnen vielen Anwendern in der Thermografie zahlreiche Möglichkeiten in ihrer täglichen Arbeit. Heute haben sich moderne Drohnen als Werkzeug in der Diagnose bewährt. Seit 2011 sind wir von paul kitawa Dienstleister und haben uns vor allem auf  Anwendungenen in der Thermografie mit der Drohne spezialisiert (Anwenderbericht mit unserer ersten Drohne mit Wärmebildkamera).  Schwerpunkte sind  das Auffinden von Fehlern an Photovoltaikanlagen und an Fernwärmeleitungen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Unterstützung der Feuerwehren bei Bränden, insbesondere Waldbränden. 
 

Einsatzgebiete für Drohnen mit Wärmebildkamera

 

In der Anwendung Thermografie aus der Luft hat sich als Erstes die Untersuchung von Photovoltaik durchgesetzt. Diese Untersuchungsform wird heute sehr häufig genutzt und ist bereits Standard. Der Einsatz von Drohnen ist viel  günstiger als der eines Hubschraubers. Weitere Anwendungen wie oben beschrieben kamen hinzu.

Fernwrmeleitung berirdisch Sachsen 02Infrarotbild von Thermografie Drohne zeigt defekte Solarmodule Infrarotbild 01 Brand Sachsen Schweppnitz 2018 09 06

Die Drohne - ein unverzichtbares Werkzeug

Das Verfahren der bildgebenden Temperaturmessmethode mittels Wärmebildkamera stellt eine unverzichtbare Inspektionshilfe zur Früherkennung von vorhandenen und sich anbahnenden Schäden dar. Erfahrene Nutzer der Thermografie kennen das Problem. Sie würden gern eine Messung über einer technischen Anlage durchführen, kommen nicht ran oder nur mit enorm großem Aufwand, welches mit viel Technik, mehr Personal und weiteren Kosten verbunden ist. Genau hier kommt die Drohne mit Wärmebildkamera zum Einsatz. Drohnen sind schnell flugbereit und können auch in schwer zugängliche Anlagen oder Gebieten schnell und zuverlässig Untersuchungen durchführen.

Drohne Propeller nahWrmebildkamera an der Drohne nahPilot steuert Infrarot Drohne ueber Photovoltaikanlage 

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Unterschiede bei Wärmebildkameras für Drohnen

Mittlerweile haben sich einige Drohnensysteme am Markt etabliert. Wichtig für uns als Dienstleister ist aber nicht nur die Drohne. Wir richten das Hauptaugenmerk auf das Messinstrument, die Wärmebildkamera. Warum ist das so? Ein Beispiel: ein von Gericht bestellter Gutachter benötigt Infrarotbilder einer Photovoltaikanlage in einem Streitfall. Da Infrarotaufnahmen vor Gericht auch Bestand haben sollen wird der Gutachter sich auf die DIN bzw. VDE berufen. Bei Thermografie an PV-Anlagen ist das die DIN IEC/TS 62446-3. Hier werden unter anderem auch die Voraussetzungen und Durchführung der Thermografie im Freien an Photovoltaikanlagen beschrieben. Hier wird gefordert, dass die absolute Messabweichung der Wärmebildkamera < ± 2 K betragen darf. Eine weitere Forderung ist „Die Wärmebildkamera muss mindestens alle zwei Jahre rückverfolgbar kalibriert werden“. Und genau das können viele Infrarotkameras nicht und sollte bei Bedarf hinterfragt werden. Grundsätzlich lässt sich feststellen, auch wenn die beschriebene Messgenauigkeit der Wärmebildkameras nicht gegeben ist, tun diese auch ihren Dienst (siehe Vergleich Wärmebildkamera optris PI640 und FLIR Vue Pro R). Für Wärmebildkameras im Einsatz an Drohnen empfiehlt sich mindestens eine Auflösung von 640 x 480 Pixel.

 

Vergleich Wärmebildkamera optris PI640 und FLIR Vue Pro R

Wir hatten eine FLIR Vue Pro R 640 mit 19 mm Objektiv zum Testen bekommen. Zum Testen sind wir in einen Solarpark im Süden von Brandenburg gefahren. Beide Wärmebildkameras im Gepäck. Es war Ende Januar, ein sonniger Tag, blauer Himmel, fast windstill und die Außentemperatur betrug ca. 2° C. Ein perfekter Tag zum Untersuchen von Photovoltaikanlagen. Zuerst ging die optris PI 640 mit der Drohne in die Luft. In einer Höhe von ca. 20 Meter über den Photovoltaikmodulen flogen wir eine Strecke von einhundert Meter. Nach wenigen Minuten war die Drohnen wieder am Boden. Dann wurde die Wärmebildkamera gewechselt. Die Drohne startete mit der FLIR Vue Pro R und flog in gleicher Höhe die gleiche Strecke. Nach wenigen Minuten war auch dieser Flug beendet. Wir packten zusammen und dann ging es zurück in die Firma nach Calau. In der Firma angekommen waren wir natürlich sehr neugierig über die Ergebnisse. 

 optris pi 640 und flir vue pro r von vornoptris pi 640 und flir vue pro r seitlich

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zum Verständnis: Mit der optris PI 640 haben wir einen radiometrischen Stream aufgezeichnet (radiometrisches Video). Mit der Software PI-Connect von optris werden die Daten ausgewertet. Bei thermischen Auffälligkeiten wird aus dem Stream ein radiometrisches Einzelbild mit der Messung gespeichert. Die FLIR Vue Pro R hat hintereinander radiometrische JPEG (Einzelbilder) aufgezeichnet. Zur Auswertung der Daten wurde die Software von FLIR, Tool+ verwendet. Für die Auswertung der radiometrischen Daten hat jeder Hersteller seine eigene Software. Die verschiedenen radiometrischen Formate sind untereinander nicht kompatibel. Zurück zu den Messungen. In den Messungen der beiden Modelle wurden folgende Temperaturen dargestellt: maximal(max), minimal(min) und mittel/average. Das hatten wir nicht erwartet, das insbesondere bei maximaler Temperatur der Unterschied so groß war. Die Kamera des Berliner Unternehmens wird mit einer Messgenauigkeit von < ± 2 K oder 2 % angegeben, die FLIR Kamera ± 5 K der  ± 5 % des Messwerts. Unsere Messungen an den Infrarotbildern von der Photvoltaikanlage zeigten deutlich höhere Abweichungen. 

 

Infrarotbilder der Drohne mit optris Pi 640 und FLIR Vue Pro R 640 

Infrarotbild optris pi 640 mit drohneInfrarotbild Flir vue pro r 640 mit drohne 

 

Auch wenn die Ergebnisse bei maximalen Temperaturen abweichen, im Infrarotbild sind die thermischen Auffälligkeiten von beiden Messgeräten gut erkennbar. Die richtige Drohne mit der richtigen Infrarotkamera zu finden ist nicht wirklich einfach, da unserer Meinung nach die wichtigen Werte schwer vergleichbar sind und einige Hersteller nicht wirklich zur Transparenz beitragen. Wie ein Messwert zur Temperatur errechnet wird erfahren Sie im Beitrag Brandschutz - Drohnen in der Brandbekämpfung.

Mehr Informationen zur Funktionsweise einer Wärmebidlkamera und den infrarotoptischen Bildsensoren - hier.

 

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