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Drohne mit Wärmebildkamera – sehen, was man sonst nicht sieht

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 lassen sich so auch schwer zugängliche Stellen an 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 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.


Was ist ein Wärmebild?

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

Schematische Darstellung der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes.

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 bei 470 nm und Violett bei 400 nm. Alle Frequenzen, die oberhalb und unterhalb der Grenzwerte liegen, kann das menschliche Auge nicht mehr wahrnehmen.

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 Thermokameras oder als Infrarotkameras bzw. IR-Kameras bezeichnet.

Die Darstellung eines thermischen Bildes erfolgt in Falschfarben. Dabei steht die Farbe Blau für kältere Bereiche im Bild und die Farben Rot, Gelb und Weiß für wärmere Bereiche.

Wärmebilder werden in Falschfarben angezeigt.

Hinweis:
Die Aufzeichnung von Wärmebildern wird auch Thermografie genannt.


Welche Vorteile bringt eine Drohne mit Wärmebildkamera?

Eine Drohne mit Wärmebildkamera 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 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.


Wo können Drohnen mit Wärmebildkamera eingesetzt werden?

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 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. Neben dem Schutz Rehkitzen und anderen Wildtieren wird das Futter der Nutztiere nicht durch Tierkadaver verunreinigt. 

Rettungskräfte

Bei der Suche nach Personen im unwegsamen Gelände bieten Drohnen den perfekten Überblick. Man sieht sofort, ob sich eine Person in einem bestimmten Bereich befindet und verliert 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 Vorteil, dass die Wärmestrahlung Rauch durchdringt. So kann geprüft werden, ob sich eine Person im Gefahrenbereich befinden, auch wenn der Rauch die Sicht verhindert.


Welche Drohne mit Wärmebildkamera ist die beste?

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 der unterschiedlichen Fluggeräte miteinander verglichen werden. Hier die wesentlichen Punkte:

Ausstattung und Leistungsmerkmale der Kameras


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 zusätzliche Ausstattung. Dabei stellt sich die Frage, was vom Hersteller angeboten wird und wie hoch der Preis ist. Ist ein zweiter Akku im Basis-Set enthalten oder muss ein zusätzlicher Akku zugekauft werden. Wenn ja, wie hoch ist der Preis?


Flugunterstützung


Die meisten Drohnen arbeiten mit GPS- und Glonass-Navigationssatelliten, die dem Copter ein eigenständiges Schweben auf der Stelle ermöglichen.  In wie weit ein autonomes Fliegen, also das Abfliegen zuvor gespeicherter Koordinaten, erforderlich ist, muss jeder Anwender selber entscheiden. Wichtig sind aber die unterschiedlichen Sensoren, für die Hinderniserkennung.


Bilddarstellung


Bei der Bilddarstellung gehen die Hersteller ebenfalls unterschiedliche Wege. Einmal besteht die Möglichkeit sich das Bild direkt auf einem Display im Controller, also im Fernsteuersender, anzeigen zu lassen. Alternativ dazu können auch Smartphones und Tablets dazu verwendet werden. Zum Teil bietet die Fernsteuerung dann auch noch den passenden Halter für die Smartphones.


Abmessungen und Packmaß


Eine aufgebaute Drohne ist ein eher sperriges Fluggerät. Deshalb haben die Hersteller abklappbare Rotorarme konstruiert, um die Transportabmessungen zu verringern. Manche Hersteller haben clevere Faltmechaniken entwickelt, damit die Copter platzsparend zum Einsatz transportiert werden können.   


Fazit

Ein Copter oder eine Drohne mit Wärmebildkamera war bis dato ein Nischenprodukt. Aufgrund der teuren Technik war es lediglich für Spezialisten unter den Drohnen-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 ausgereift und absolut einfach zu fliegen. Dank GPS-Satellitennavigation und ausgeklügelter Sensorik können sie sich problemlos selber im Flugraum orientieren. Und durch die Großserienproduktion werden die Preise für Wärmebild-Drohnen immer erschwinglicher. Neben BOS-Einrichtungen können nun auch ambitionierte Landwirte und Privatpersonen getrost auf diese clevere Technik zurückgreifen. 

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