O Básico dos Drones Com Câmeras Termais

O Básico dos Drones Com Câmeras Termais

Dê uma rápida olhada em como a tecnologia de imagem térmica, aliada à capacidade de manobra de um drone, pode beneficiar sua empresa.

A lista de casos de uso para veículos aéreos não tripulados (UAVs) está sempre em expansão, impulsionada pelo desenvolvimento de novas capacidades valiosas.

Drones com Imagens termais em Ação

Apesar da relativa novidade da tecnologia, já existem inúmeros exemplos de drones DJI em ação, inspirando mais usuários a adotar essa tecnologia:

Bombeiros que responderam a um incêndio florestal em Cleburn, Texas, em 20 de março de 2022, utilizaram drones para fornecer uma consciência situacional abrangente do incêndio crescente. Os drones com câmeras termais podiam ver através da espessa fumaça e orientar as equipes de terra para responder com segurança aos pontos críticos.

Em 2020, a Zona de Exclusão de Chernobyl, na Ucrânia, sofreu grandes incêndios florestais. Os drones permitiram que os bombeiros navegassem para áreas quentes, apesar das espessas nuvens de fumaça.

Drones foram fundamentais na busca por pessoas desaparecidas durante inundações e deslizamentos de terra relacionados às monções no Vietnã, desempenhando um papel triplo na captura de imagens aéreas de alta qualidade, utilizando sensores térmicos para procurar assinaturas de calor e coletando dados de telemetria para modelos 3D da área.

Refinarias de petróleo na Argentina usam drones de imagens termográficas para detectar a energia relativa gerada em diferentes partes de sua infraestrutura, permitindo que inspetores obtenham uma visão clara do estado do equipamento.

Drones térmicos forneceram imagens aéreas durante um vazamento químico em Sarasota, Flórida, permitindo que as equipes identificassem a origem do problema em meio a uma nuvem de amônia.

Bombeiros em Bentonville, Arkansas, monitoraram cuidadosamente a temperatura de um tanque de difluoroetano inflamável enquanto uma planta industrial vizinha queimava, permitindo que as tripulações esfriassem o tanque estrategicamente e evitassem uma explosão.

Os drones ajudam agricultores a examinar campos em busca de filhotes de cervos, que de outra forma estariam escondidos na grama alta, permitindo que os agricultores ceifem seus campos sem colocar em risco a vida dos cervos.

Essas são apenas algumas aplicações da tecnologia de drones com câmeras termais, demonstrando quão importante é ter a carga útil certa para o trabalho. Os UAVs equipados com sistemas de imagem térmica estão fazendo a diferença, e os equipamentos continuam evoluindo.

Imagem Térmica: Como Funciona?

Ao considerar o presente e o futuro da tecnologia de drones de imagem térmica, é essencial compreender os princípios técnicos que tornam as câmeras térmicas eficazes. Compreender o funcionamento dos equipamentos de imagem térmica pode inspirar um uso mais eficaz da tecnologia e novas abordagens de implantação para drones térmicos.

O calor, conhecido como radiação infravermelha (IR), é a vibração dos átomos. Os objetos emitem uma assinatura de calor com base no movimento de seus átomos – quanto mais movimento, mais quente é o objeto. A termografia é o processo de estudar essas assinaturas de calor e aplicar esse conhecimento de imagens térmicas de maneira prática.

Os humanos sentem calor, mas não podem ver o infravermelho porque essa radiação ocorre em um comprimento de onda que o olho não pode detectar. As câmeras térmicas são projetadas para transformar assinaturas infravermelhas em algo visível para os humanos.

Como Funcionam as Câmeras Termais.

As câmeras térmicas usam lentes especializadas que captam frequências infravermelhas, juntamente com sensores termais e processadores de imagem para renderizar os resultados em uma exibição visual. Quando uma câmera infravermelha é montada em um drone, o dispositivo geralmente é colocado em um gimbal, que estabiliza a imagem e permite que a lente gire 360 graus completos.

Os sensores térmicos dessas câmeras avançadas, conhecidos tecnicamente como microbolômetros, receberam atualizações notáveis nos últimos anos, não requerendo os materiais de resfriamento exóticos usados no passado, tornando-os mais acessíveis.

As câmeras térmicas de drone podem detectar a temperatura da superfície de muitos objetos, mas há exceções. Por exemplo, objetos altamente polidos, brilhantes e refletivos não absorvem muito calor – eles têm baixa emissividade. Esses objetos são difíceis de detectar em câmeras térmicas. Objetos de alta emissividade, como madeira, concreto e até pessoas, são fáceis de digitalizar.

Leitura e Processamento de Imagens Térmicas

Depois que os drones capturam informações térmicas usando suas câmeras infravermelhas, esses dados térmicos são exibidos em uma tela como uma imagem convencional para revisão pelos operadores.

Usando software de imagem térmica, os usuários podem alterar a paleta de cores usada para representar o calor da cena. Cada visualização é útil para selecionar vários detalhes da imagem, e essas opções incluem:

Branco Quente: Os objetos mais quentes parecem mais claros, e as áreas mais frias são mais escuras.

Preto Quente: O oposto do branco quente, com objetos mais quentes parecendo mais escuros.

Arco-Íris: A temperatura corresponde aos matizes, com cores quentes representando o calor.

Claro, essas três opções são apenas o começo. Câmeras térmicas mais avançadas oferecem uma variedade maior de visualizações – a Zenmuse H20T oferece 12 paletas de cores separadas.

O tipo de câmera térmica usada também determina em que formato as imagens são capturadas e armazenadas. Embora as opções mais simples capturem imagens como arquivos de imagem simples, as soluções avançadas também contêm dados termográficos e leituras de temperatura, juntamente com tags GPS. Os dados termográficos podem ser inspecionados posteriormente com a ferramenta de análise térmica DJI.

Cuidando de Sua Câmera Térmica e Como Protegê-la

Antes de começar a usar seu drone com câmera termal, é importante conhecer algumas maneiras comuns pelas quais os sensores térmicos são danificados e como evitá-los. Embora os produtos DJI sejam conhecidos por sua excelente qualidade de construção e durabilidade, os sensores térmicos, por sua própria natureza, são instrumentos extremamente precisos e afinados que exigem cuidado e cautela durante o uso. O uso inadequado pode causar danos permanentes aos sensores térmicos, deixando artefatos nos dados coletados.

Aqui estão alguns exemplos de imagens térmicas capturadas por M30Ts que tiveram seus sensores térmicos danificados pela exposição direta à luz solar:

Para evitar que isso aconteça com o sensor térmico do drone, NÃO exponha as lentes da câmera térmica a fontes fortes de energia, como sol, lava ou raio laser. Caso contrário, o sensor da câmera poderá queimar, causando danos permanentes.

Fazendo Medidas Térmicas Precisas

Mesmo câmeras térmicas altamente eficazes precisam lidar com vários fatores ambientais que podem dificultar a leitura precisa da temperatura da superfície. Isso inclui condições atmosféricas, como muito calor, umidade, nuvens, chuva ou neve, que podem prejudicar a precisão da câmera térmica. As câmeras térmicas também enfrentam problemas com o vidro, pois o vidro reflexivo pode capturar o calor do sol, do solo ou de outro objeto.

O revestimento da superfície de um objeto também pode afetar a capacidade de um drone térmico de realizar leituras de temperatura. A corrosão ou uma nova camada de tinta podem alterar a leitura da temperatura relativa de um objeto. A posição relativa do sol também pode fazer com que itens feitos do mesmo material pareçam diferentes em uma câmera térmica.

Usar uma câmera térmica de maneira eficaz significa manter os seguintes fatores em mente:

-Condições atmosféricas

-A presença de fumaça, poeira e detritos

-Emissividade

-Transparência

-Reflexividade

-Hora do dia

-Ângulo de visão

-Pintura em um objeto

-Distância do alvo

-Quantidade de energia térmica

-Rugosidade ou suavidade da superfície

Tendo essas características em mente, é possível construir uma imagem precisa das propriedades térmicas de um objeto ou paisagem.

Considerações Avançadas sobre Câmeras

Alta resolução e mais opções de exibição em cores são algumas das vantagens dos sistemas de câmeras de imagem térmica de alta tecnologia. No cenário de desenvolvimento tecnológico em rápida evolução, as capacidades mais inovadoras irão além dessas atualizações incrementais.

Novos recursos poderosos a serem considerados incluem:

Opções de carga útil de drone com câmera dupla: Drones equipados com modernos sistemas de imagem térmica podem capturar vários tipos de imagens simultaneamente. As cargas térmicas híbridas são duas câmeras em uma, um sistema de imagem convencional (RGB) e uma câmera infravermelha.

Configurações isotérmicas personalizadas pelo usuário: Usando um painel de controle térmico do drone, os usuários podem definir isotérmicas, que são configurações de temperatura personalizadas. Por exemplo, os usuários que procuram possíveis incêndios podem solicitar que a câmera exiba automaticamente imagens que contenham zonas de alta temperatura.

Software de imagem térmica de última geração: O software usado para interpretar imagens infravermelhas está evoluindo ao longo do tempo, oferecendo novos recursos, como rastreamento de temperatura para objetos específicos, atualizações de calor em tempo real, uma sobreposição de imagens infravermelhas e de luz visível e muito mais. Uma opção é o DJI THERMAL ANALYSIS TOOL 3.

Tecnologia de Câmera de Imagem Térmica: Cargas Úteis a Serem Consideradas

Escolher uma carga útil de imagem térmica para um drone é uma questão de combinar as capacidades do equipamento com o caso de uso de uma organização. Existem alguns fatores diferentes que determinam o desempenho de um sistema de câmera em campo, bem como quanto você pode esperar pagar. Esses incluem:

Campo de visão (FOV): Esta é uma medida do tamanho da imagem observável que a câmera pode capturar.

Resistência às intempéries: medida na proteção de entrada (IP), determina a resistência de um gabinete elétrico aos elementos – incluindo umidade da chuva e neblina.

Banda espectral: A banda espectral é a faixa eletromagnética detectável pelo sensor IR da câmera.

Sensibilidade térmica: Esta métrica denota o grau em que um sensor pode medir diferenças na temperatura relativa e também é chamada de temperatura diferencial equivalente a ruído (NEDT).

Resolução da imagem: em vez do tamanho da área que a câmera captura, isso reflete quantos pixels vão para a imagem digital gerada, o que por sua vez determina o nível de detalhe.

Dependendo do tipo de trabalho para o qual você está procurando um drone e das condições em que planeja usar o UAV térmico, você pode selecionar uma carga útil de câmera térmica para atender às suas necessidades. Algumas das cargas altamente capazes atualmente no mercado incluem modelos da série Zenmuse H20, como:

Zenmuse H20T: A Zenmuse H20 padrão é um payload com sensor triplo que consiste em uma câmera com zoom de 20 MP, uma câmera grande angular de 12 MP e um telêmetro a laser de 1200 m. O Zenmuse H20T também adiciona uma câmera térmica radiométrica de 640×512px. A câmera gera arquivos R-JPEG com informações de temperatura incorporadas, permitindo análises adicionais.

A câmera térmica grava a 30fps com um alto grau de sensibilidade térmica. Ostentando uma ampla variedade de paletas de cores, isotermas personalizáveis ​​e alarmes de temperatura, a carga útil permite que os usuários escolham entre modos de alto e baixo ganho, dependendo se precisam de uma faixa de temperatura mais ampla ou de mais sensibilidade.

Zenmuse H20N: A carga útil da Zenmuse H20N é semelhante à H20T, porém possui recursos ainda mais avançados, muitos deles vinculados ao seu perfil de missão como uma câmera de visão noturna. A câmera de visão noturna à luz das estrelas da carga pode aumentar o zoom sincronizada com a câmera térmica, mostrando os resultados em tela dividida lado a lado.

Com duas câmeras térmicas, com capacidade de zoom de 2× e 8×, o sistema é capaz de zoom de 32×. Acessar uma imagem térmica permite que os usuários inspecionem cuidadosamente quaisquer pontos de acesso ou outras anomalias de temperatura que detectem. O uso de cargas úteis de câmeras avançadas permite que os drones intervenham em uma ampla variedade de situações, seja isso significa procurar pessoas desaparecidas à noite, procurar possíveis incêndios, realizar inspeções elétricas ou qualquer outra aplicação potencial.

Casos de Uso para Drones com Câmeras Termais: Agora e no Futuro

Os drones térmicos podem desempenhar mais funções hoje do que no passado, com sensores mais precisos e preços mais baixos abrindo novas possibilidades. Este processo de expansão e descoberta é contínuo, com novos casos de uso sendo abertos o tempo todo.

Uso de Drone Térmico Hoje

Se a sua organização se envolve em alguma das seguintes atividades, um drone térmico pode ser a peça de tecnologia perfeita para as suas necessidades:

Combate a Incêndios: Um dos usos mais comuns é como ferramentas de combate a incêndios. O mapeamento de calor aéreo permite que os bombeiros se antecipem aos fatores de risco. Ao trabalhar dentro de estruturas, é possível mapear possíveis pontos de falha, enquanto em cenários de incêndios florestais, os drones podem ajudar as equipes a interceptarem o progresso dos incêndios a céu aberto.

Busca e Resgate: Os incêndios não são os únicos tipos de desastres em que os drones podem ajudar as equipes de resgate. Após catástrofes como inundações, deslizamentos de terra, terremotos, tornados e furacões, os drones térmicos podem ajudar as equipes a encontrar

vítimas desaparecidas, mesmo à noite. Esses UAVs térmicos também são capazes de rastrear indivíduos que se perderam na natureza.

Inspeções Aéreas de Concessionárias e Minas com Drones: Inspecionar infraestruturas de concessionárias, desde usinas e instalações de painéis solares até linhas de energia, é mais fácil com drones. O uso de câmeras térmicas juntamente com imagens convencionais permite que as equipes fiquem atentas a possíveis riscos de falha de novas maneiras ou até mesmo inspecionem o status dos painéis solares. Não importa o tamanho de uma planta ou mina, os drones podem sobrevoar o local e fazer leituras.

Agricultura Avançada: Monitorar colheitas e rebanhos de pasto a partir do ar é um uso potencialmente negligenciado para drones. As imagens térmicas permitem que os agricultores meçam a exposição dos campos ao calor e rastreiem os animais, mesmo à noite. Os esforços contínuos para tornar a agricultura mais eficiente através da implantação de tecnologia são uma combinação perfeita para a implantação de drones.

Expansão do Caso de Uso: Ainda em Andamento

A expansão da utilização de drones com câmeras termais para além das funções de segurança pública, e para a sua parte de construção de eficiência nos serviços públicos e na agricultura, é um desenvolvimento relativamente recente. Isso mostra que os usuários, tanto profissionais quanto consumidores entusiastas, estão constantemente pensando em novos usos.

Se sua empresa precisar fazer inspeções aéreas cuidadosas em infraestruturas de difícil acesso ou vigiar funcionários ou ativos à noite ou em condições climáticas adversas, um drone térmico pode ser adequado ao seu caso de uso. À medida que as cargas úteis das câmeras térmicas se tornam mais sofisticadas e ao mesmo tempo mais acessíveis, o céu é o limite.

Opções de Drone: Encontre o Melhor Drone Térmico para Seus Propósitos

Embora a escolha da carga útil da câmera seja importante para o desempenho térmico do drone, o chassi do drone comercial que você escolher também o é. O corpo certo do drone proporcionará velocidade, manobrabilidade, alcance de serviço, duração da bateria e outras características que determinarão quais tipos de tarefas seu novo drone térmico pode realizar.

A seguir estão alguns dos drones comerciais líderes de mercado que você pode escolher para sua implantação térmica.

DJI Mavic 3 Thermal O M3T é um chassi de drone extremamente compacto e leve que ainda contém uma ampla gama de recursos poderosos. Possui um sensor térmico integrado de 640 × 512 com capacidade de zoom de 28× e taxa de quadros de 30 Hz. O módulo RTK do drone permite o posicionamento em nível centimétrico e sua capacidade de trabalhar pontos de referência o torna perfeito para missões de inspeção automatizadas, mesmo em ambientes complexos.

Matrice DJI 30T: O M30T é um chassi de drone resistente construído para resistir aos elementos e projetado para ser altamente portátil, apesar de sua impressionante carga útil do sensor. As especificações da câmera estão alinhadas com o M3T – resolução de 640×152, 30fps. O sistema de controle do M30T é especialmente avançado, com uma tela widescreen de 7 polegadas no sistema de controle dual-stick projetado para uso corporativo por pilotos de drones.

DJI Matrice 350 RTK: O M350 RTK é o que há de mais moderno em tecnologia de drones comerciais, com capacidade de adaptação para transportar até três cargas simultaneamente. No máximo, o drone pode ser equipado com um gimbal ascendente e dois gimbal descendentes. O M350 RTK usa um novo sistema de exibição, incorporando mais informações na tela principal, para ajudar o operador do drone a navegar em torno de possíveis obstáculos. Equipar o M350 RTK com um Zenmuse H20T ou H20N como uma de suas cargas permite aos usuários capturar níveis sem precedentes de informações térmicas de alta resolução. 

Com uma lista crescente de casos de uso e a disponibilidade de tecnologia altamente sofisticada hoje em dia, nunca houve um momento mais propício para adotar o uso de drones térmicos. Seja ao introduzir novos recursos para equipes de segurança pública ou ao desenvolver métodos eficazes de inspeção para setores como serviços públicos, agricultura ou outros ambientes industriais, um drone térmico pode agregar uma nova dimensão às operações.

Para auxiliá-lo na decisão de saber se um dispositivo de imagem térmica é adequado para suas circunstâncias específicas, recomendamos entrar em contato com um representante da Embratop para lhe auxiliar.