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Kamera- und Sensorintegration

Viele Anwendungen mit UAS gehen weit über eine einfache Bild- oder Datenübertragung hinaus. Anspruchsvolle Applikationen für Industrie, Gewerbe und Behörden benötigen oft Sonderfunktionen, die mit Produkten "von der Stange" nicht befriedigend realisiert werden können. Für häufig verwendete Sensoren wie z. Bsp.: FLIR Vue sind mittlerweile einbaufertige UAV-Kits erhältlich. Auch der Bereich Vermessung und Kartierung bekommt durch die rasante Entwicklung immer kleiner und leistungsfähiger werdenden Digitalkameras und kostengünstiger RTK-GNSS Systeme neue Möglichkeiten für effizientere und präzisere Arbeitsabläufe. Die Vielzahl der UAVs, die Verschlossenheit einiger Hersteller und Firmware Updates mit teilweise essentiellen Änderungen erschweren häufig noch die Implementation der Sensorik in das Betriebssystem des Fluggerätes.

UAV-Concept bietet einen umfassend dokumentierten Einbauservice von Komponenten in neue oder bestehende Systeme. Wir beraten Sie bei der Auswahl von Fluggerät, Steuerungstechnik und Sensorik. Fokussiert auf die Anwendung  entwickeln wir praxisorientierte Lösungen um nachhaltige Ergebnisse im Arbeitsalltag zu erzielen. Ihr Anspruch ist unsere Mission.

IR- und Thermalkameras

Infrarot- und Thermalkameras sind unverzichtbare Hilfsmittel für eine Vielzahl von gewerblichen und behördlichen Inspektions- und Überwachungsaufgaben. Industriedienstleister, Polizei, Feuerwehr, THW, BGS und die Sicherheitsbranche sind hier die Hauptabnehmer.

  • Erkennung von Personen und größeren Tieren bis 1000m
  • Lokalisierung von Brandherden, Koordinierung des Einsatzes
  • Verkehrsüberwachung bei Dunkelheit und schlechter Sicht
  • Personen- und Objektschutz
  • Bergung nach Naturkatastrophen
  • Grenzsicherung, Geländesicherung und Betriebssicherheit
  • Beweissicherung und Observation
  • Archäologie, Umweltschutz, Veterinärmedizin

Radiometrische Messung

  • Energetische Diagnostik, radiometrische Befliegung von Gebäuden zur Erfassung von Wärmeverlusten
  • Prüfung von Solarparks und Photovoltaikanlagen auf Beschädigung und Alterung
  • Gasdetektion, Prüfung von Leckagen an Tanks, Silos
  • Prüfung von Hochspannungsanlagen, Isolatoren, Umspannwerken
  • Prüfung von Industrieanlagen, Leckagen an Gebäuden

OPTRIS

OPTRIS Thermalkameras sind hochpräzise Meßinstrumente Made in Germany. Die rein radiometrische Auslegung prädestiniert sie für die anspruchsvolle berührungslose Temperaturmessung. Das zweiteilige System aus Sensor und Embed-Rechner bietet als Marktneuheit eine IR-Video und Bildanalyse der aufgezeichneten Daten. Eine zusätzliche RGB-Kamera im GoPro Format kann zusätzlich angeschlossen werden. Die Daten werden während des Fluges auf einem USB-Stick gespreichert. Mit nur 380g Gewicht ohne zusätzliche Kamera (GoPro 80gr) kann die OPTRIS PI640 auch an Multikoptern knapp unter 5kg eingesetzt werden.

 

FLIR

FLIR Kameras zählen zu den am häufigsten eingesetzten Infrarot- und Thermalsensoren und überzeugen durch ihre hevorragende Bildqualität. Für den Einsatz an UAVs sind die Baureihen BOSON, VUE und TAU besonders geeignet. Es sind unzählige Objektiv- und Auflösungsvariationen erhältlich, die jeden Einsatzzweck abdecken. Die robuste Verarbeitung, das geringe Gewicht und die hohe Integrationsfähigkeit durch optionale Boards (AV-Ausgang, PWM-Eingänge, USB, Serial Port etc.) machen FLIR Kameras zu ersten Wahl für Multirotor- und Flugzeug Anwendungen. Die Standardausgabe an IR-Kameras ist schwarz/weiss. Das Bild wird mit einer Color Map versehen um definierte Temperaturbereiche besser sichtbar zu machen.

 

Multispektralkameras

Multispektralkameras finden bei Umweltschutzbehörden und -organisationen, in der Wissenschaft, und in der Land- und Forstwirtschaft Anwendung. Je nach Verfahren kommen Kameras mit ein oder mehreren Bildsensoren oder Spezialobjektive mit vergüteten Filtern zum Einsatz. Der Vegetationsindex NDVI ist wohl die am haufigsten verwendete Methode der globalen Vegetationsüberwachung. Die Grünanteile von Pflanzen werden bildlich über Farbtabellen dargestellt. Die Ergebnisse geben u.a. Aufschluß über den "Gesundheitszustand" der Zellen einer Pflanze und die Dichte der Vegetation. Daraus können Gebiete die von Austrocknung oder Brandgefahr betroffen sind, zuverlässig lokalisiert werden.

SENTERA

Sentera Produkte sind die kleinsten am Markt erhältlichen Multispektralkameras. Der US-amerikanische Hersteller bietet auch Komplettsysteme mit kleinen DJI-Koptern für den Agrar- und Forstbereich an. Die Sensoren liefern je nach Modell NDVI, NIR und NDRE, sowie ein hochauflösendes RGB-Bild. Mit der Sentera Q ist auch eine 18MP Sony Kamera mit 10x Zoom in einem speziellen Gimbal erhältlich. Die Spezialkamera ermöglicht geografische Volumetrierung, die Analyse von Oberflächendaten und die Erstellung von 3D-Modellen.

 

MICASENSE

Micasense Red Edge ist die z. Zt. vielseitigste und kompakteste Multispektralkamera am Markt. Mit den 5 Bändern BLUE, GREEN, RED, RED-EDGE und NEAR IR und abgeglichenem Global Shutter werden eine Chlorophyll Map, ein NDVI-Layer, ein Digital Surface Model und eine RGB-Aufnahme erstellt. Das kleinere Schwestermodell ist zur Überwachung von Pflanzen optimiert und bietet 4 schmale Bänder und eine RGB-Kamera. Das Modell hat GoPro Format und lässt sich in jedes Flugmodell integrieren.

 

RGB-HD Zoomkameras

Blockkameras sind in Auflösungen von SD bis 4k und einem Zoombereich von 10x bis 30x erhältlich. SONY bietet hier die größte Auswahl an Modulen mit unterschiedlichen Features. Die kleinste Kamera kommt aktuell von TAMRON und überzeugt mit einer optischen Bildstabilisierung, die dieses Modell für den Einbau in kleinere UAVs zur ersten Wahl macht. Für die Implementation sind optional diverse Erweiterungskarten u.a. auch mit Recording auf SDCard für unterschiedliche Anschlußarten verfügbar. Blockkameras sind Komponenten und keine Plug and Play Produkte. Gehäuse, Netzteile oder Anschlüsse für die im RC-Bereich üblichen PWM-Eingänge sind nicht vorhanden.

Abbildung links: TAMRON MP1010-VC; rechts: SONY FCB EX-2200

 

Rangefinder / Altimeter

Rangefinder sind hochpräzise optische Entfernungsmesser die zur Abstandsmessung eingesetzt werden. Typische UAV-Anwendungen sind Terrain Follow Missionen und Hinderniserkennung. Die Reichweiten der gezeigten Laser Altimeter liegen bei 50 und 250m und die Genauigkeit beträgt 1-10cm. Die Sensoren sind kalibriert und sofort einsatzbereit. Sie liefern unabhängig vom Tageslicht stabile Meßwerte und werden durch Geschwindigkeit, Wind, Luftdruckänderung, Lärm, Umgebungslicht und Temperaturänderungen der Luft oder des Bodens nicht beeinflusst.

 

LIDAR Scanner

LIDAR Scanner sind ebenfalls Entfernungsmesser, die jedoch Oberflächen oder Umgebungen präzise abbilden können. Das Gerät auf dem linken Bild ist ein Low Cost 360° LIDAR mit 40m Reichweite, 1000 Messungen/s bei 1-10Hz Rotation und kann für experimentelle UAV- und UGV-Anwendungen zur Objekterkennung, Abstandsmessung oder Erfassung von Räumen eingesetzt werden. Der Riegl miniVUX ist ein für den UAV-Einsatz entwickelter Hochleistungsscanner mit 100m Reichweite und bis zu 100.000 Meßwertaufnahmen bei 150 Scans/s. Dieser State-of-the-Art Sensor ist in anspruchsvoller industrieller Verwendung zuhause und wird für die Überprüfung von Bahnstrecken und Oberleitungen, Pipelines und Hochspannungsleitungen, Straßen, Brücken und  Bauwerken sowie für Corridor Mapping eingesetzt.

 

Gassensorik

Das zuverlässige Detektieren austretender Gase bei Pipelines, Industrieanlagen, Deponien und Biogasanlagen stellt erhebliche Anforderungen an das verwendete Equipment. Das gezeigte Handheld-Gerät von TEPCO wurde eigens für die Detektion von Methangas zur Verwendung im eigenen Hause entwickelt und hat eine Reichweite von 30m. Einige Hersteller bieten UAV-Komplettlösungen für Pipeline-Monitoring an, jedoch sind keine verwertbaren Ergebnisse verfügbar. Eine autonome Messung mit einem Ein-Punkt-Meßsystem setzt eine GNSS Positionierung im Sub-Dezimeter Bereich voraus. Die zu überwachende Pipeline müsste hierfür ebenfalls exakt vermessen oder ein Tracking System installiert sein. Bei manuellen Befliegungen von Biogasanlagen nebst Leitungen hat ein Partnerunternehmen gesicherte Ergebnisse erzielt und dies als Dienstleistung etabliert.

 

RGB-Kameras

Für "klassische" Film- und Photoaufnahmen bietet der DSLR- und Kompaktkameramarkt Modelle für jeden "Geschmack" in allen Preissegmenten. Sofern nur einige Taster wie Release oder Auto Focus benötigt werden, ist eine Adaption meist über optionales Zubehör problemlos möglich. Anspruchsvolle cineastische Systeme sind vorkonfiguriert von Spezialanbietern der Film- und Fernsehbranche verfügbar. Für photogrammetrische Anwendungen sind ausgesuchte Modelle namhafter Hersteller wie Canon oder Sony bereits in der Consumer-Klasse mit 20MP Auflösung ausgestattet und für einfache Anwendungen sehr gut geeignet. Für höhere Genauigkeiten bietet sich eine Sony 36MP mit Global Shutter und als Hi-End Lösung eine Phase1 IXU mit 40, 50 oder 100MP an. Die Geo-Referenzierung des Shutters wird, sofern kein entsprechender Ausgang vorhanden ist, über den Blitzanschluß realisiert. Für Canon Kameras ohne HotShoe wird temporär über das Speichermedium ein angepasstes Betriebssystem installiert. Dies ermöglicht den Verschlußmoment über die RedEye LED optoelektronisch abzunehmen.

First-Person-View Kameras

FPV-Kameras sind zur Sicht in Pilotenperspektive konzipiert und bieten einen, dem Menschen entsprechenden Blickwinkel von 140 - 160°. Je nach Einsatzzweck ist die Kamera, neben dem Spotter (Beobachter) für den Piloten die einzige Orientierung und sollte neben guten Kontrasten auch eine möglichst reale Darstellung der Enfernungen im Bild bieten. In  schwierigen Flugsituationen, großen Entfernungen, bei Defekten oder bei Notfällen kann der Steuerer somit geeignete Gegenmaßnahmen ergreifen oder eine Notlandung einleiten.
FPV-Kameras sind tag- und nachtflugfähig und liefern Video in PAL-Qualität. Die Übertragung ist analog. Vorteil gegenüber der Digtaltechnik ist eine langsame Verschlechterung der Bildqulität bei zu großer Entfernung anstatt eines plötzlichen Abrisses mit angezeigtem Standbild.

GGS AERO OTS

Die AERO OTS ist eine programmierbare Trigger/TimeMark Unit und Datenspeicher für georeferenzierte Luftbildaufnahmen mit bis zu 9 Thermalkamera vom Typ FLIR A65. Die Besonderheit des i7 core-basierten Systems ist seine einfache Verwendung im Einsatz. Nach einmaliger Konfiguration muss lediglich ein Netzwerkkabel aus der Flugsteuerung (hier Aerotopol) eingesteckt werden. Im Boot-Vorgang werden die angeschlossenen Kameras automatisch erkannt und initialisiert. Danach ist die AERO OTS betriebsbereit.
Auf einem UNIX-basierenden Betriebssystem ist ein ROS-Framework installiert und bietet damit Zugriff auf alle Datenstreams und Systemparameter auch im laufenden Betrieb. Darüberhinaus steht eine Websocketschnittstelle als Entwicklungsplattform bereit um Erweiterungen und die Integration in andere Systeme zu ermöglichen.

 
Thermalkameras
  • Resolution 640 x 512
  • -25 °C bis 135 °C
  • 30Hz
  • FOV 25° x 20° mit 25-mm-Objektiv
  • Gigabit IEEE 802.3/RJ-45
  • PoE 48V
  • Websocket-Schnittstelle
  • MPEG-Stream over HTTP
  • ROS-Schnittstelle

AERO RECON DEC

AERO RECON DEC ist die "taktische" Variante des vielseitigen Starrflüglers. Ausgerüstet mit nur 2 leichten Kameras in der Nase und einer leistungsfähigen Videoübertragung eignet er sich bestens für lange Aufklärungsflüge oder Rettungseinsätze in großen, unübersichtlichen Gebieten. Waldbrände, Überschwemmungen, Anti-Pouching und Geländesicherung sind typische Anwendungsbereiche. Die IR Kamera ermöglicht eine Personenerkennung bis 1000m und erlaubt manuelle Landungen in der Nacht.
Optional kann das System auch mit einer verschlüsselten LTE-Verbindung Bilddaten und Streams an diverse Endgeräte versenden.

 
Thermalkamera
  • Resolution 640 x 512
  • FOV 23°
  • Composite Output
RGB-Kamera
  • 1080@60fps Recording, 640x480 FPV
  • FOV 165° Recording, FOV 130° FPV
  • 64 GB SD Card

Autonomes UGV

 
Kinect Sensor