Le telecamere a infrarossi (IR) per droni sono sistemi di imaging aerei in grado di rilevare energia al di fuori dello spettro visibile per l’ispezione, il monitoraggio, la mappatura e la consapevolezza situazionale. Le opzioni disponibili comprendono carichi utili LWIR non raffreddati, MWIR raffreddati, SWIR, radiometrici, non radiometrici, EO/IR, multispettrali, iperspettrali e per l’imaging ottico dei gas.
Questa pagina presenta fornitori di telecamere a infrarossi per droni e produttori di telecamere IR per UAV a supporto delle operazioni di ricerca e soccorso, ispezione industriale, agricoltura, monitoraggio ambientale e sorveglianza delle infrastrutture critiche.
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Le telecamere a infrarossi per droni consentono a un velivolo senza pilota di rilevare energia al di fuori dello spettro visibile e di convertirla in immagini per l’ispezione, il monitoraggio, la mappatura e la consapevolezza situazionale. A seconda del rilevatore e della banda spettrale, la termocamera può registrare la radiazione termica emessa, l’energia infrarossa riflessa o una combinazione di entrambe. Ciò consente agli operatori di veicoli aerei senza pilota (UAV) di accedere a informazioni che le telecamere convenzionali per la luce diurna non sono in grado di acquisire in modo affidabile, in particolare al buio, in scene a basso contrasto e in applicazioni che comportano differenze di temperatura.
Una telecamera a infrarossi per droni può essere installata come carico utile fisso, integrata in un giunto cardanico stabilizzato o combinata con sensori a luce visibile e di altro tipo. La telecamera a infrarossi più adatta per un drone dipende dall’obiettivo, dalla distanza operativa, dalle condizioni ambientali, dai dati di temperatura richiesti, dalla capacità di carico utile, dall’autonomia di volo e dal flusso di lavoro di elaborazione dei dati. È fondamentale adattare il sistema di imaging a infrarossi alla missione, poiché ogni tipo di rilevatore offre caratteristiche diverse in termini di sensibilità, risposta spettrale, risoluzione, portata e requisiti di integrazione.
Le telecamere a infrarossi a onde lunghe (LWIR) non raffreddate operano comunemente nell’intervallo spettrale compreso tra 8 e 14 micrometri e utilizzano rilevatori a microbolometro senza raffreddamento criogenico. Le loro dimensioni, il peso, il consumo energetico e le esigenze di manutenzione relativamente ridotti le rendono adatte a carichi utili compatti per UAV utilizzati in ispezioni, operazioni antincendio, operazioni di ricerca, sicurezza e monitoraggio della fauna selvatica. La loro portata di rilevamento e la sensibilità termica sono generalmente inferiori a quelle dei sistemi raffreddati, ma risultano pratiche per numerose missioni a corto e medio raggio.
Telecamera a infrarossi per droni WiDy SenS di New Imaging Technologies
Le telecamere a infrarossi a onde medie (MWIR) raffreddate operano comunemente nell’intervallo spettrale compreso tra 3 e 5 micrometri. Il raffreddamento del rivelatore riduce il rumore interno, garantendo una maggiore sensibilità termica, portate di rilevamento più estese, tempi di esposizione più brevi e frequenze di fotogrammi più elevate. Queste telecamere vengono spesso impiegate per la sorveglianza, l’osservazione marittima, il rilevamento di bersagli ad alta velocità e di obiettivi industriali ad alta temperatura. Tuttavia, il sistema di raffreddamento comporta un aumento dei costi, del fabbisogno energetico, del peso del carico utile, delle esigenze di manutenzione e dei tempi di avvio.
Le telecamere a infrarossi a onde corte (SWIR) rilevano principalmente l’energia infrarossa riflessa piuttosto che il calore emesso da oggetti a temperature normali. Il sensore di una termocamera a infrarossi SWIR è in grado di rivelare differenze relative a materiali, umidità, rivestimenti, foschia e scene in condizioni di scarsa illuminazione che potrebbero non essere visibili con le termocamere convenzionali. Le prestazioni in presenza di fumo e foschia dipendono dalle dimensioni delle particelle, dalla densità, dalla lunghezza d’onda, dall’illuminazione e dalle condizioni atmosferiche; pertanto, non si deve presumere che l’imaging SWIR garantisca una visibilità illimitata.
Le termocamere radiometriche assegnano informazioni di temperatura calibrate ai singoli pixel dell’immagine. Sono adatte ad applicazioni quali ispezioni elettriche, rilevamento di dispersioni termiche, manutenzione industriale e rilevamenti fotovoltaici. L’accuratezza dei risultati dipende dalla corretta emissività, dalla distanza, dalla trasmissione atmosferica, dalla temperatura apparente riflessa, dall’angolo di visione, dalla messa a fuoco e dalle impostazioni ambientali. Le letture radiometriche devono pertanto essere interpretate come misurazioni influenzate sia dalla superficie del bersaglio sia dalle condizioni in cui sono state acquisite le immagini.
Le termocamere non radiometriche producono immagini termiche senza misurazioni di temperatura calibrate per ogni pixel. Questi sistemi sono adatti al rilevamento, alla navigazione, al tracciamento e alla consapevolezza situazionale, ma non possono sostituire le apparecchiature radiometriche quando sono richiesti dati quantitativi sulla temperatura. Possono mostrare chiaramente il contrasto termico relativo, fornendo tuttavia poche o nessuna informazione affidabile sulla temperatura effettiva del bersaglio.
Telecamera IR per droni ULTRIS XMR di Cubert
I sistemi elettro-ottici/a infrarossi (EO/IR) a doppio sensore combinano telecamere a luce visibile e a infrarossi in un unico carico utile, spesso dotato di stabilizzazione a giunto cardanico. Il canale a infrarossi supporta il rilevamento termico, mentre la telecamera a luce visibile fornisce ulteriori dettagli per il riconoscimento, l’ispezione e l’interpretazione della scena. Alcuni sistemi includono anche telemetri laser, strumenti di geolocalizzazione o registrazione sincronizzata per migliorare il posizionamento del bersaglio e l’analisi post-volo.
Le telecamere multispettrali e i carichi utili iperspettrali raccolgono dati su più bande di lunghezza d’onda, che possono includere le regioni del visibile, del vicino infrarosso (NIR), dello SWIR o dell’infrarosso termico. Questi sistemi di imaging a infrarossi possono aiutare a identificare lo stress della vegetazione, le variazioni di umidità, i minerali, i rivestimenti e gli inquinanti. A differenza delle termocamere convenzionali, molti di questi carichi utili sono progettati per la classificazione spettrale piuttosto che per la misurazione della temperatura. Essi richiedono un’attenta calibrazione, un’illuminazione costante, bersagli di riferimento adeguati e un’elaborazione specializzata dei dati.
Le telecamere ottiche per l’imaging dei gas (OGI) consentono di visualizzare gas selezionati che assorbono energia infrarossa all’interno di specifiche bande spettrali. Montate su un drone, possono ispezionare condutture, serbatoi, impianti di lavorazione e attrezzature industriali, riducendo al contempo la necessità che il personale entri in aree pericolose. Una telecamera è in grado di rilevare solo i gas all’interno dell’intervallo spettrale per il quale è stata progettata. Le prestazioni di rilevamento sono influenzate dal tipo di gas, dalla concentrazione, dalla portata della perdita, dalla distanza, dal vento, dalla differenza di temperatura, dall’angolo di visione e dalle condizioni dello sfondo.
Telecamere LWIR non raffreddate di DAT-CON
Le telecamere a infrarossi per droni possono aiutare a localizzare le persone rilevando il contrasto termico tra un soggetto e l’ambiente circostante. Le squadre antincendio e di emergenza possono inoltre utilizzare una telecamera IR per UAV per identificare i punti caldi, monitorare la propagazione dell’incendio, valutare le condizioni strutturali e osservare le aree pericolose. La vegetazione, gli edifici, il vetro, le condizioni meteorologiche, la distanza e il crossover termico possono ridurre le prestazioni. Il crossover termico si verifica quando il bersaglio e lo sfondo raggiungono temperature apparenti simili, rendendo più difficile distinguere il bersaglio.
Una telecamera a infrarossi per droni consente di ispezionare reti elettriche, impianti solari, tetti, condutture, strutture di stoccaggio e apparecchiature industriali senza dover inviare personale in luoghi pericolosi o di difficile accesso. Le anomalie termiche possono indicare surriscaldamento, collegamenti elettrici difettosi, difetti di isolamento, infiltrazioni di umidità, componenti ostruiti o condizioni operative anomale. Tali risultati indicano normalmente aree che richiedono ulteriori indagini, piuttosto che fornire di per sé una diagnosi completa.
Le telecamere a infrarossi per UAV possono rivelare i modelli termici e spettrali relativi a colture, suolo, acqua, vegetazione e habitat della fauna selvatica. Questi sistemi supportano la valutazione dell’irrigazione, le indagini sullo stress delle colture, il rilevamento di animali, il monitoraggio degli incendi boschivi e gli studi sullo scarico idrico, purché le immagini vengano acquisite in condizioni ambientali adeguate. L’ora del giorno, la luce solare, il vento, le precipitazioni recenti, la densità della chioma e i cambiamenti stagionali possono influenzare i risultati e devono essere tenuti sotto controllo, ove possibile.
I sistemi di sorveglianza a infrarossi consentono l’osservazione notturna di frontiere, porti, impianti energetici, corridoi di trasporto e siti protetti. Una telecamera a infrarossi stabilizzata montata su un drone è in grado di rilevare e seguire i movimenti nell’oscurità, mentre una telecamera a luce visibile abbinata può fornire ulteriori informazioni per il riconoscimento e la valutazione. I raggi di rilevamento, riconoscimento e identificazione variano, e il raggio massimo di rilevamento dichiarato non deve essere considerato come la distanza alla quale una persona, un veicolo o un oggetto possa essere identificato con certezza.
Diversi sviluppi stanno migliorando le capacità e la praticità dell’imaging a infrarossi aereo:
Questi sviluppi stanno facendo progredire la fusione dei sensori, l’analisi a bordo, la geolocalizzazione e il funzionamento autonomo in una gamma sempre più ampia di applicazioni delle telecamere a infrarossi montate sui droni.
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