Termal Dronların Temelleri
https://enterprise-insights.dji.com/blog/thermal-drone-basics
7 Nisan 2021
Küçük insansız hava araçlarında (sUAV) veya insansız hava araçlarında termal görüntüleme son yıllarda popülerlik kazanıyor. Tarımsal ortamlarda arazi değerlendirmesinden kamu hizmeti endüstrisindeki elektrik hattı incelemesine ve arama-kurtarma senaryolarından yangın denetimi ve tespitine kadar uygulamalar büyümeye devam ediyor.
Son zamanlarda, DJI drone'larının termal görüntüleme yetenekleri, dünyanın dört bir yanındaki müşterilerin güvenliği ve performansı iyileştirmesine yardımcı olmada etkili oldu. Arjantin'de , termal inceleme için DJI dronları kullanıldı. Belarus'ta , orman yangınlarını söndürmek için DJI insansız hava araçları kullanıldı. ABD'de , itfaiyeciler iltihaplı bir binaya girmeden önce yapısal hasarı değerlendirmek için DJI dronları kullanıldı. Ve Vietnam'da , sel ve toprak kaymasından kurtulanları aramak için DJI insansız hava araçları kullanıldı. Bunlar, termal dronların işletmelerin daha az riskle daha verimli çalışmasına nasıl yardımcı olduğunu gösteren örneklerin sadece bir kısmı .
Termal görüntüleme özelliklerine sahip bir drone'a yükseltme zamanı gelip gelmediğini merak ediyorsanız, bu gönderi, temel teknolojiyi daha iyi anlamanıza ve bu cihazların işlevselliğini daha iyi değerlendirmenize yardımcı olmak için tasarlanmıştır.
Isı 101
Isı, atomların titreşiminden başka bir şey değildir: Ne kadar çok titreşirlerse, o kadar ısınırlar. Atomlar titreşirken, ısı imzası olarak bilinen şeyi yaratırlar. Bu ısı izi, termal görüntüleme kameraları tarafından tespit edilen şeydir.
Termografi, bir nesnenin doğal olarak yaydığı ısı veya kızılötesi radyasyon (IR) ile ilgilenen çalışma alanıdır. Termal kameralar gibi termografik aletler, hem canlı hem de cansız nesnelerin ısı imzalarını algılar ve görüntüler.
Termal görüntülemenin somun ve cıvatalarına girmeden önce termografiyle ilgili vurgulanması gereken birkaç temel faktör vardır. Her şeyden önce, insanlar ısıyı hissedebilir, ancak göremezler çünkü ısı, elektromanyetik spektrumun kızılötesi dalga boyunda meydana gelir. Ek olarak, insanların görebildiği görünür ışık aslında elektromanyetik spektrumun sadece küçük bir şerididir. Termal kameralar ise kızılötesi enerjiyi yakalar ve görüntüleri sınırlı görüşümüze uygun hale getirir.
İkinci olarak, tüm nesnelerin doğru bir ısı imzası yaymadığına dikkat etmek önemlidir. Bir nesnenin ısıyı emme veya yansıtma derecesine yayma denir ve nesneler arasında büyük ölçüde değişir. Dahası, ahşap gibi yüksek emisyona sahip nesneler bir termal görüntüleme cihazı ile kolayca tespit edilebilirken, bu veranda karoları gibi düşük emisyona sahip olanlar bir termal kamera ile kolayca tespit edilemez.
Ahşabın yüksek emisyon gücü vardır
Termal kamera nasıl çalışır?
Termal kameralar öncelikle bir nesnenin yüzey sıcaklığını ölçer ve sıcaklıktaki küçük değişiklikleri tespit etmek için tasarlanmıştır. Ancak aynalar, parlak nesneler ve çok parlak alanlar termal radyasyonu yansıtır ve bu nedenle bir termal kamera ile doğru bir şekilde ölçülemez. Bunun yerine, beton, ahşap ve hatta insanlar gibi yansıtıcı olmayan yüzeyler yüksek derecede emisyona sahiptir ve bu nedenle termal görüntü kullanılarak daha doğru bir şekilde ölçülebilir.
H20T ile yakalanan bir elektrik direğinin termal görüntüsü
Bir termal kamera, IR frekanslarının geçmesine izin veren özel bir mercekten oluşur. Ek olarak, kamera, tümü koruyucu bir kılıf içine yerleştirilmiş bir termal sensör ve bir görüntü işlemcisi içerir. Kamera tipik olarak 360 dereceye kadar dönebilen ve kamerayı sabitlemeye yardımcı olan bir drone gimbalına monte edilir. Drone etrafta uçarken, kameranın termal sensörü kızılötesi dalga boylarını algılar ve bunları elektronik sinyallere dönüştürür. Görüntü işlemcisi, sinyalleri aldıktan sonra, farklı sıcaklık değerlerini gösteren bir renk haritasından oluşan termogram veya termografik görüntü olarak bilinen şeyi oluşturur.
Termal kameranın nasıl çalıştığını gösteren diyagram
Termal sensör şeması (mikrobolometre)
Teknik terimlerle, termal sensör aslında mikrobolometre olarak adlandırılır. Bu son derece gelişmiş sensör, esas olarak kızılötesi enerjiyi emer ve ardından ölçümlerine göre bir termogram oluşturur. İlginç bir şekilde, geçmiş mikrobolometrelerin egzotik soğutma malzemelerinde bulunması gerekiyordu ve bu nedenle "soğutulmuş" olarak kabul edildi. Sonuç olarak, bu ilk mikrobolometreler çok pahalıydı. Neyse ki, teknoloji mikrobolometrelerin artık "soğutulmamış" olabileceği ve yine de olağanüstü kalite sağlayabileceği bir noktaya geldi.
Termal görüntüleri okuma
Drone termal görüntüleme yazılımı, aralarından seçim yapabileceğiniz çeşitli renk paletleri sunar. Bu paletler tipik olarak beyaz renkte görüntülenen sıcak beyaz ayardan ve siyah renkte görüntülenen daha soğuk öğelere sahip sıcak beyaz ayarından renk desenlerinin tersine çevrildiği sıcak siyah konfigürasyona kadar değişir. Diğer bir yaygın renk paleti, ısıyı kırmızı, turuncu veya sarı renkte görüntülenen en sıcak öğelerle birlikte, daha soğuk sıcaklıklar mavi veya siyah olarak görüntülenen gökkuşağı ayarıdır.
Genel termal renk paleti ayarları
Daha gelişmiş drone'lar, tüketicilerin özel ihtiyaçları için en uygun ekranı seçebilmeleri için genellikle daha geniş bir renk paleti yelpazesi sunar. Örneğin, DJI'nin Zenmuse H20T termal kamerası, 256 renge eşlenen ve 8 bit JPEG veya MPEG-4 formatlarında görüntülenen on iki renk paleti sağlar.
Termal kamera görüntü işleme
Termal kamera görüntülerini çektikten sonra, dronun yazılımı her klibi bir ekran galerisinde bir akıllı telefonun yakalanan video bölümlerini gösterdiği gibi görüntüler. Müşteriler daha sonra bu görüntüleri incelemek ve düzenlemek için çeşitli yazılım paketleri kullanabilir.
Genel olarak, alt uç termal kameralar, sıcaklık okumaları olmadan sadece termal görüntüleri yakalar. Aksine, Zenmuse H20T gibi üst düzey kameralar, her bir pikseldeki termografik verileri ölçer ve sonuç olarak gerçek sıcaklık okumalarını termal görüntülerle birlikte kaydeder. Her fotoğraf için coğrafi etiketli GPS bilgileriyle birlikte bu ayrıntı düzeyi, görüntü değerlendirmeyi çok daha hızlı ve daha kolay hale getirir.
DJI uçuş sırasında termal görüntüleme yazılımı
Yüzey okumaları
Termal kameralar son derece hassas olmasına rağmen günün saati, yüzey koşulları ve bir nesnenin yansıtıcılığı gibi çeşitli faktörlerden etkilenebilir. Sıcak hava, nem, bulutlar, yağmur ve kar gibi atmosferik koşullar da bir termal okumanın doğruluğunu önemli ölçüde azaltabilir. Dahası, duman, toz ve döküntü olumsuz bir etkiye sahip olabilir.
Bir nesnenin yüzey kaplaması da bir faktör oynayabilir. Örneğin, aynı malzemeden yapılmış iki nesne, nesnelerden biri aşınırsa veya yeni boyanırsa veya diğer nesneden herhangi bir şekilde değiştirilirse, çeşitli termal kamera ölçümleri alabilir. Bu durumda, termal kamera her iki nesne için farklı sıcaklık okumaları üretecektir.
Diğer faktörler de termal ölçümleri etkilemede rol oynayabilir. Örneğin, aşağıdaki resimde, güneş panellerinin tümü aynı malzemeden yapılmıştır, ancak bazıları, kameranın güneşin konumuna göre konumu nedeniyle farklı termal okumalar üretmektedir.
Tam da bu nedenlerden dolayı, herhangi bir sonuca varmadan önce termal okumalarınızı her zaman dikkatli bir şekilde değerlendirmeniz önemlidir.
Termal kameraların yüzey okumaları bir dizi faktörden etkilenebilir
Yaygın bir yanılgı, termal kameraların camın arkasını görebilmesidir. Aslında yapamazlar. Bunun yerine, içine bakmadan camın yüzey sıcaklığını ölçerler. Bununla birlikte, termal kameraların bir cam nesnenin doğru bir ölçümünü elde etmesi zor olabilir çünkü bu, güneşin, zeminin veya yakınındaki diğer nesnelerin ısısını yansıtıyor olabilir.
Dikkate alınacak yüzey okuma faktörleri
Termografik sıcaklık ölçümlerinin doğruluğunu etkileyen faktörlerden bazıları şunlardır:
- Hava şartları
- Duman, toz ve enkaz
- Bir nesnenin yayma gücü
- Bir nesnenin şeffaflığı
- Bir nesnenin yansıtıcılığı
- Günün zamanı
- Görüş açısı
- Bir nesne üzerindeki boya türü
- Kameranın bir nesneye olan mesafesi
- Bir alandaki termal enerji miktarı
- Bir nesnenin pürüzlülüğü veya pürüzsüzlüğü
Ayrıca bir termal kameranın gaz kaçaklarını tespit edemediği de unutulmamalıdır. Bununla birlikte, DJI , Matrice 300 RTK ve Matrice 210 RTK V2 ile sorunsuz bir şekilde entegre edilebilen U10 adlı bir lazer metan gazı dedektörü sunuyor .
HazMat yanıtındaki dronlar hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın .
Çift kamera sistemleri
Çift kamera sistemleri aynı anda hem termal hem de renkli görüntüler çeker. Bu özelliğin iyi bir örneği, DJI'nin Zenmuse H20T hibrit termal yüküdür ve iki kamera bir arada: normal bir görünür ışık kamerası ve bir termal görüntüleme kamerası. Genel olarak, çift kameralı sistemler, daha doğru termal okumalar sağlamak için gelişmiş yazılım kullanır.
Zenmuse H20T ile bölünmüş mod
İzotermaller
İzoterm, kullanıcı tanımlı bir sıcaklık ayarıdır. Bu özellik, müşterilerin sıcak noktaları vurgulamak için dronun kontrol panelinde görüntülenecek belirli sıcaklık aralıklarını ayarlamasına olanak tanır. Örneğin, bir orman bekçisi, potansiyel yangınlara karşı uyarılacak yüksek sıcaklık okumaları arıyor olabilir ve bu nedenle, termal dronun monitörünü yalnızca daha yüksek sıcaklık aralıklarında izotermal okumaları gösterecek şekilde ayarlayabilir. Sonuç olarak, orman bekçisi, kaydedilen görüntülerin işlenmesini ve ardından analiz edilmesini beklemek yerine termal bir drone uçururken potansiyel tehlikelere karşı gerçek zamanlı olarak uyarılacak.
Zenmuse H20T ile TempAlarm
Yeni nesil havadan termal görüntüleme
Mavic 2 Enterprise Advanced gibi entegre termal sensörlere sahip dronlar, sis ve duman gibi karmaşık koşullarda termografik bilgileri ölçebilir. Dahası, Zenmuse H20T, kullanıcıların sıcaklıklar belirli parametreleri aştığında alarm ayarlamalarına, vurgulanan nesnelerin sıcaklığını izlemelerine, ekrana tek dokunuşla gerçek zamanlı sıcaklıkları kontrol etmelerine, görünür bir ışık nesnesini termal bir nesnenin üzerine yerleştirmelerine, ve görüntü netliğini optimize edin.
Termal görüntüleme kamerası ve görünür ışık kameralı Mavic 2 Enterprise drone
Termal kamera fiyat noktaları
Tüm termal kameraların aynı olmadığı unutulmamalıdır. Bu nedenle, bir tane satın almaya karar verirken akılda tutulması gereken birkaç önemli faktör vardır, örneğin:
- Görüş Alanı (FOV), kameranın aldığı gözlemlenebilir görüntünün boyutunu ifade eder.
- Hava direnci, bir elektrik muhafazasının elemanlara ne kadar dayanabileceğini gösterir ve Giriş Koruması (IP) seviyelerinde ölçülür. Görevlerinizin drone ve termal sensörlerinizi yağmur veya sis gibi olumsuz hava koşullarına maruz bırakacağını düşünüyorsanız, endüstri lideri hava koşullarına dayanıklılık sağlayan M300 RTK + H20T kombinasyonunu düşünmeniz önerilir .
- Spektral bant, kamera sensörünün algılayabileceği elektromanyetik aralığı ifade eder.
- Termal hassasiyet, termal kameranın ne kadar hassas olduğunu ve kameranın sıcaklıktaki farklılıkları ne derece algıladığını ifade eder. Bu aynı zamanda gürültüye eşdeğer diferansiyel sıcaklık (NEDT) olarak da adlandırılır.
- Görüntü çözünürlüğü, bir görüntünün içerdiği piksellerin boyutu ve sayısı ile görüntünün ne kadar ayrıntılı olduğu anlamına gelir.
Mavic 2 Enterprise Advanced: 640x512 sensör (solda) ile Mavic 2 Enterprise Dual: 160x120 sensör (sağda)
Kullanım durumları
Bu heyecan verici alandaki teknoloji büyüdükçe, drone meraklıları termal görüntüleme cihazlarını kullanmanın daha fazla yolunu buluyor. Örneğin, sUAV termal kameraları şu anda güneş enerjisi santrallerinin verimliliğini artırmak, çiftlik hayvanlarını izlemek ve incelemek, elektrik dağıtım hatlarındaki aşırı ısınma anahtarlarını hızlı bir şekilde tespit etmek, madenlerdeki ekipmanları incelemek, tarım sistemlerini yönetmek ve güvenliği artırmak için kullanılıyor. Bunlar, termal dronlar için benzersiz kullanım durumlarından sadece birkaçı ve teknoloji geliştikçe, uygulama listesi genişlemeye devam edecek.
Bir termal görüntüleme cihazının benzersiz koşullarınız için doğru olup olmadığına karar vermenize yardımcı olması için bölgenizdeki bir DJI temsilcisiyle iletişime geçin.
Termal drone'ların müşterilerimiz için nasıl bir fark yarattığı hakkında daha fazla bilgi edinin .
Yorumlar
Yorum Gönder