Entwicklung der Infrarot-Drohne
Die Drohne besteht aus einem Oktokopter, der Flir T620 und einer vertikal schwenkbaren Kameraaufhängung (Quelle: Flir)
Größere Freiflächenanlagen lassen sich mit einer Drohne ideal überprüfen (Quelle: Flir)
Der erste Schritt in der Entwicklung einer Thermografie-Drohne bestand für Mario Hambsch in der Suche von kompetenten Partnern. Neben regional bezogenen Thermografie-Partnern aus ganz Deutschland fand der gebürtige Brandenburger mit Dipl.Ing. Matthias Maus, einen zertifizierten TÜV-Sachverständigen für PV-Anlagen und erfahrenen Thermografen. M. Hambsch befasste sich nun intensiv mit dem Thema Infrarotkamera und legte die Kriterien für die Auswahl fest: Das Gerät sollte über eine möglichst hohe Infrarotauflösung verfügen, damit weitere Bereiche der installierten PV Module aus größerer Höhe thermografiert werden können. Idealerweise sollte die Kamera eine drahtlose Verbindungstechnologie unterstützen, um das Infrarotbild im Video-Stream an eine Bodenstation zu übertragen. Außerdem musste die Kamera relativ leicht sein, da die Drohne ein Gesamtgewicht von 5 kg nicht überschreiten durfte.
"Ab 5 kg Gewicht ist für jeden Start eine Einzel-Aufstiegsgenehmigung notwendig. Das wäre ein erheblicher Mehraufwand im Vergleich zur allgemeinen Aufstiegsgenehmigung, die wir für unsere Drohne haben", erklärt M. Hambsch.
Auf dieser Basis entschied sich M. Hambsch mit der Flir T620 für eines der Oberklassemodelle von Flir Systems. Die Kamera verfügt über die Infrarotauflösung von 640 Pixel — 480 Pixel, ist mit weniger als 1,3 kg Eigengewicht leicht und kann zudem über einen Tablet-PC und WLAN gesteuert werden.
"Anfangs war unser Paket aus Drohne, Wärmebildkamera und Aufhängung der Kamera mit knapp unter 5 kg allerdings doch noch zu schwer, um sinnvolle Flugzeiten zu ermöglichen", erinnert sich M. Hambsch an eine der Schwierigkeiten, die es zu überwinden galt. Gemeinsam mit Dr.-Ing. Rolf Gußer von der Gußer Metallbau GmbH aus Cottbus entwickelte M. Hambsch eine leichtere Aufhängungslösung, die zufriedenstellende Flugzeiten sicherstellt und außerdem noch den vertikalen Schwenk der Kamera ermöglicht (Bild 3).
Technische Vorgehensweise und Kalibrierung
Für die Übertragung des Live-Streams der Wärmebild kamera plante M. Hambsch ursprünglich eine WLAN-Verbindung zu nutzen, denn die Flir T620 kann mit einem Tablet-PC über WLAN ferngesteuert werden. In der Praxis erwies sich die WLAN-Option für Flüge im Freien allerdings nicht als ideal. "Eine WLAN-Verbindung reicht oft nur 40 m bis 80 m weit, da ist unsere Drohne schnell weiter entfernt", weiß M. Hambsch heute zu berichten. "Und versuchen Sie mal, draußen bei hellem Sonnenschein auf einem energiesparenden iPad-Bildschirm etwas zu erkennen". Daher entwickelte er gemeinsam mit dem Ingenieur für Informationstechnik Detlev Schuch eine alternative Lösung, bei der die Kamera über die Funksteuerung der Drohne noch aus bis zu 2 km Entfernung bedient werden kann.
Die Software für die Drohnensteuerung ist ein modulares System, das M. Hambsch entsprechend modifiziert hat. Dabei kommuniziert eine Elektronikeinheit mit der Kamera, sodass der Drohnen-Operator und/oder der begleitende Thermograf die Kamera über zwei Schalter auslösen und fokussieren kann. Der Live-Stream der Drohne wird permanent an die Bodenstation übertragen, von einem digitalen Rekorder aufgenommen und auf dem Monitor eines speziellen Messkoffers angezeigt.