Ratgeber
Quadrocopter mit vier Propellern oder Multicopter mit sechs oder mehr Propellern werden landläufig oft als Drohnen bezeichnet. Und diese Drohnen werden mittlerweile ausgesprochen vielfältig eingesetzt.
Neben den klassischen Luftbildaufnahmen werden die fliegenden Kameraplattformen auch für Überwachungszwecke und zur Inspektion genutzt.
Ohne großen Aufwand und ohne hohe Kosten lassen sich so schwer zugängliche Stellen an Gebäuden, Brücken, Masten oder Windkraftanlagen prüfen. Hochauflösende Kameras liefern gestochen scharfe Bilder, die später im Büro in aller Ruhe ausgewertet werden können.
Mittlerweile geht der Trend aber immer stärker zu Drohnen mit Wärmebildkameras. Denn manchmal ist es bei einer Inspektion extrem wichtig das zu sehen, was man sonst mit bloßem Auge nicht sehen würde.
Wir erklären Ihnen die Technik funktioniert und wo die Vorteile liegen.
Die CH Drohnenverordnung regelt seit dem 01. Januar 2021 den Betrieb von allen unbemannten Luftfahrzeugen. Darunter fallen auch ferngesteuerte Fluggeräte, wie Drohnen oder Modellflugzeuge. Aber keine Angst, wir erklären Ihnen kurz und knapp die rechtlichen Voraussetzungen für den Betrieb Ihres Modells. Und falls ein Drohnenführerschein erforderlich sein sollte, zeigen wir Ihnen wie einfach dieser zu bekommen ist.
Um ein Bild sehen zu können, wird Licht benötigt. Licht ist im Prinzip eine elektromagnetische Strahlung. Der für das menschliche Auge sichtbare Bereich der elektromagnetischen Strahlung liegt bei einer Frequenz zwischen 385 und 789 THz (Terahertz). Die daraus resultierende Wellenlänge beträgt 780 und 380 Nanometer (nm).
Das sichtbare Licht
Die Strahlung im unteren Frequenzbereich, also die mit der größten Wellenlänge, empfindet das menschliche Auge als die Farbe Rot (700 nm). Je höher die Frequenz ist, desto kürzer wird die Wellenlänge. Mit zunehmender Frequenz ändert sich auch das Farbempfinden.
Die Farbe Gelb liegt bei 650 nm, Grün bei 540 nm, Cyan bei 510 nm, Blau bei 470 nm und Violett bei 400 nm. Alle Frequenzen, die oberhalb und unterhalb der Grenzwerte liegen, können vom menschlichen Auge nicht mehr wahrgenommen werden. Der Frequenzbereich unterhalb von Rot wird als Infrarot (IR) bezeichnet. Der Frequenzbereich oberhalb von Violett wird als Ultraviolett (UV) bezeichnet.
Das unsichtbare Licht
Eine Kamera, die z.B. für die Überwachung eines Eingangsbereiches geeignet ist, arbeitet im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung. Allerdings sind diese Kameras auch in der Lage, Frequenzen unterhalb von 780 nm in ein Bild umzuwandeln.
Deshalb sind viele Überwachungskameras mit Infrarot-Leuchtdioden ausgestattet und können auch bei absoluter Dunkelheit ein Bild erzeugen. Der Frequenzbereich, in dem die Kameras noch funktionieren, wird auch als nahes Infrarot bezeichnet und liegt bei ca. 100 bis 385 THz.
Da die Infrarot-Strahlung anstelle des sichtbaren Lichts Wärmeenergie überträgt, wird die IR-Strahlung auch Wärmestrahlung bezeichnet. Eine IR-Kamera, die auf den mittleren Frequenzbereich von 6 -100 THz reagiert, erzeugt demzufolge ein wärmeabhängiges Bild. Darum werden diese Kameras als Wärmebildkameras, als Thermal Kameras oder als Infrarotkameras bzw. IR-Kameras bezeichnet.
Die Darstellung eines thermischen Bildes erfolgt in Falschfarben. Dabei stehen die Farben Schwarz und Blau für kältere Bereiche im Bild und die Farben Rot, Gelb und Weiß zeigen wärmere bis heiße Bereiche.
Die Aufzeichnung von Wärmebildern wird auch Thermografie genannt.
Eine Wärmebild-Drohne vereint zwei große Vorteile:
Vorteile einer Kameradrohne
Eine Drohne mit Kamera kann aus der Luft atemberaubende Bilder und Videos erstellen. Dabei gewährleistet die Vogelperspektive stets einen perfekten Überblick. Bei Bedarf können an Gebäuden und Konstruktionen auch schwer zugängliche Bereiche ohne großen Aufwand näher betrachtet werden. Ein GPS-System, das auch Glonass-Satelliten empfängt, sorgt dafür, dass die Drohne ihre Flugposition auch bei Wind exakt einhält. Eine stabilisierte Kameraaufhängung (Gimbal) gleicht die Schaukelbewegungen der Drohne aus und sorgt für wackelfreie Bilder.
Vorteile einer Wärmebildkamera
Dank der Wärmebildkamera wird ein für das menschliche Auge sonst unsichtbares Bild deutlich angezeigt. Dabei werden Wärmeabweichungen in unterschiedlichen Farben dargestellt. Doch nicht nur das! Die Wärmestrahlung und das sichtbare Licht haben unterschiedliche Wellenlängen. Sie können entweder gemeinsam oder auch getrennt auftreten. Zudem sind auch die Eigenschaften unterschiedlich. Deshalb funktioniert eine Wärmebildkamera auch dann, wenn Dunkelheit oder Rauch die Sicht des menschlichen Auges behindern.
Aufgrund der Kombination dieser beiden fast schon genialen Eigenschaften sind Drohnen mit Wärmebildkameras für unterschiedliche Einsatzbereiche bestens geeignet.
Die clevere Kombination von Wärmebildkamera und Drohne bzw. Copter ergeben die unterschiedlichsten Möglichkeiten für einen Einsatz. Behörden, Organisationen und auch Privatleute setzen die Drohnen mittlerweile gleichermaßen ein. Einige Anwendungsbeispiele haben wir hier exemplarisch aufgelistet:
Gebäudeinspektion
Bei der Sichtprüfung werden Gebäude auf Risse im Mauerwerk oder sonstigen Beschädigungen geprüft. In Verbindung mit einer Wärmebildkamera können Kältebrücken und Isolationsfehler zweifelsfrei erkannt werden.
Solaranlagenüberprüfung
Bei einer großen Photovoltaikanlage ist es oft zeitaufwändig, den Fehler für einen Leistungsabfall zu finden. Einem Copter mit Wärmebildkamera reicht ein Flug über die entsprechende Anlage, um fehlerhafte Solarmodule zu finden.
Landwirtschaft
Die Überprüfung einer Wiese vor der Mahd ist mit einer Drohne inkl. Wärmebild-Kamera schnell und einfach möglich. Durch die Rehkitzrettung wird zudem das Grünfutter für die Nutztiere nicht durch Tierkadaver verunreinigt.
Rettungskräfte
Bei der Suche nach vermissten Personen im unwegsamen Gelände bieten Drohnen den perfekten Überblick. So sehen Rettungskräfte sofort, ob sich eine Person in einem bestimmten Bereich befindet und verlieren keine wertvolle Zeit bei der Suche.
Polizeieinsätze
Flüchtige Personen können aufgrund ihrer Wärmeabstrahlung auch bei Dunkelheit verfolgt werden. Mit diesen Informationen können die Einsatzkräfte am Boden perfekt koordiniert werden, damit ein schneller Zugriff erfolgt.
Feuerwehr
Besonders bei Feuerwehreinsätzen ist es von großem Vorteil, dass die Wärmestrahlung Rauch durchdringt. So kann geprüft werden, ob sich eine Person im Gefahrenbereich befinden, auch wenn der Rauch die Sicht verhindert.
Diese Frage wird sehr oft gestellt, lässt sich aber leider nur sehr schwer beantworten. Denn jeder Hersteller hat eigene Vorstellungen von dem, was eine Kameradrohne leisten soll. Im Zweifelsfall müssen die Leistungsmerkmale und die technischen Daten, wie beispielsweise Flugzeit und Kameraauflösung, der unterschiedlichen Fluggeräte miteinander verglichen werden. Hier die wesentlichen Punkte:
Kaufpreis
Der Kaufpreis lässt sich am leichtesten vergleichen. Doch der Preis alleine ist nicht immer ausschlaggebend. In diesem Fall muss genau geprüft werden, welche Komponenten im Lieferumfang enthalten sind. Eventuell muss ein zweiter Flugakku oder die Software noch separat erworben werden.
Ausstattung und Leistungsmerkmale
Bei den Kameras (für Realbild und Wärmebild) ist es sinnvoll, die technischen Daten zu vergleichen. Dann muss man sich genau überlegen, welche Mindestanforderung der geplante Einsatzzweck an die Kameras stellt. Neben der Auflösung in Pixel sind Öffnungswinkel und Zoom-Funktion entscheidend.
Zusatzkosten
Ein weiterer wichtiger Punkt sind die Kosten für die zusätzliche Ausstattung. Dabei stellt sich die Frage, was vom Hersteller angeboten wird und wie hoch der Preis beim Zubehör ist. Ist ein zweiter Akku im Basis-Set enthalten oder müssen weitere Akkus teuer zugekauft werden.
Flugunterstützung und Sensorik
Die meisten Drohnen arbeiten mit Navigationssatelliten, die dem Copter ein eigenständiges Schweben auf der Stelle ermöglichen. Inwieweit autonomes Fliegen, also das Abfliegen zuvor gespeicherter Koordinaten, erforderlich ist, muss jede anwendende Person für sich selbst entscheiden.
Bilddarstellung und Auflösung
Oft besteht die Möglichkeit, sich das Bild der Kamera auf ein Display im Controller/Fernsteuersender übertragen zu lassen. Alternativ dazu können auch Smartphones und Tablets als Display verwendet werden. Fernsteuerungen ohne Display bieten meist passende Halter für ein Smartphone.
Abmessungen und Packmaß
Eine aufgebaute Drohne ist ein eher sperriges Fluggerät. Um kompakte Transportabmessungen zu erhalten, wurden abklappbare Rotorarme konstruiert. Manche Hersteller haben ausgeklügelte Faltmechaniken entwickelt, damit der Copter platzsparend zum Einsatz transportiert werden kann.
Ein Copter oder eine Drohne mit Wärmebildkamera war bis dato ein Nischenprodukt. Aufgrund der teuren Technik waren Wärmebilddrohnen lediglich für die Spezialisten unter den Copter Piloten geeignet. Dank der rasanten Entwicklung im Bereich der Wärmebildkameras und in der Copter-Technik hat sich das Blatt nun gewendet.
Die Copter sind mittlerweile technisch sehr weit ausgereift und nutzen beim Fliegen sowohl die Satellitennavigation als auch eine umfangreiche Sensorik. Dadurch ist die manuelle Steuerung denkbar einfach und die anwendenden Personen können sich voll auf das Filmen und Fotografieren konzentrieren. Bei Bedarf sind viele Drohnen sogar in der Lage, sich selbst im Flugraum zu orientieren und können dadurch ganz problemlos autarke Flugmanöver durchführen. Die für diese Flugaufgaben erforderlichen Einstellungen sind mittlerweile recht überschaubar lassen sich leicht bewerkstelligen.
Aber auch die Preise für Thermal Drohnen werden immer erschwinglicher. Die Ursachen dafür liegen in der stetig wachsenden Beliebtheit und der damit verbundenen Großserienproduktion.
Neben den unterschiedlichsten BOS-Einrichtungen, können nun auch ambitionierte Jäger, Landwirte oder auch viele Firmen und Dienstleistungsunternehmen diese clevere Technik erfolgreich einsetzen. Denn leichter, als mit fliegenden Wärmebildkameras, lassen sich schwer erreichbare Stellen oder unzugängliche Geländeabschnitte nicht überprüfen. Doch das Beste: Bei der Inspektion von Anlagen- und Gebäudeteilen aus der Luft sehen die IR-Kameras bereits auf Anhieb wichtige Details und mögliche Fehlerquellen, die mit bloßem Auge definitiv nicht erkennbar wären.
