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Termografia con drone

by Fabio Affortunato
Termografia con drone
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Il drone per analisi Termografiche

La Termografia con drone negli ultimi due anni ha fatto notevoli progressi. Numerose sono le proposte di servizi professionali di Termografia con droni. Tuttavia è bene conoscerne i limiti e le potenzialità per un uso corretto e proficuo di questa scienza.

Termografia – La scrittura del calore

La parola Termografia deriva dall’unione di due termini: ϑερμός (caldo) e γραφία (scrittura), e significa scrittura del calore. La Termografia fa parte delle Prove Non Distruttive (P.N.D.), in quanto non altera la struttura degli oggetti.

Lo scopo quindi della Termografia è quello di acquisire la mappatura del calore degli oggetti ovvero il loro termogramma.

Ambiti della Termografia

Le indagini termografiche hanno lo scopo di individuare determinate problematiche di oggetti e manufatti in ambito civile ed industriale. La Termografia ben si presta quindi all’individuazione di problematiche relative a ponti termici, infiltrazioni d’acqua, ed anomalie di funzionamento nei pannelli solari, nei quadri elettrici, etc.

Le analisi termografiche

Per comprendere a fondo le potenzialità ed i limiti della termografia con drone , è bene descrivere brevemente le indagini termografiche “terresti” e ‘aeree”.

Scopo della Termografia “terrestre”

La Termografia cattura dell’irraggiamento (o in termini più banali del calore), di un oggetto o di una sua parte. Lo strumento con cui catturare l’irraggiamento, che ricordiamo non è visibile ad occhio nudo, è la Termocamera.

Si tratta  di una macchina fotografica con un particolare sensore in grado di catturare l’irrigamento di un corpo. Le immagini catturate – i termogrammi – per poter fornire indicazioni utili, devono essere interpretate anche con l’ uso di software dedicati. In base all’analisi della mappatura del calore è quindi possibile individuare la causa di un determinato problema.

Le analisi termografiche “aeree”

Termocamera ZENMUSEXT-DJI

Termocamera Zenmuse XT-DHI – Immagine tratta dal sito web DJI

Le analisi termografiche con drone, funzionano in modo analogo a quelle terrestri. La sola eccezione è costituita dal fatto che la camera è a bordo del drone ed è controllata da remoto. Anche in questo caso è fondamentale catturare immagini significative ai fini dell’indagine. Stante il fatto che la cattura dei termogrammi avviene in volo, la Termocamera deve essere ben stabilizzata per poter produrre termogrammi significativi.

 

I pixel – anima della Termografia

Il fattore che influenza la Termografia terrestre e quella aerea è essenzialmente la risoluzione della Termocamera. I pixel infatti sono il fattore discriminante per ottenere termogrammi significativi per l’individuazione del problema che si sta analizzando. Una Termocamera con una bassa risoluzione es. 60×80 pixel fornirà una immagine a bassa risoluzione (480 pixel). Una Termocamera con una risoluzione di 240 x 320 pixel fornirà invece una immagine ad alta risoluzione (76.800 pixel), e quindi più leggibile.

Per maggiori informazioni sulle caratteristiche di una termocamera per drone si raccomanda la lettura dell’articolo “Payload professionali – Leggere le specifiche” del Blog.

Droni e Termografia – Strumentazione di bordo

Dji-mavic 2 Thermo

DJI Mavic 2 Enterpise – Immagine tratta dal sito web DJI

La strumentazione di bordo per fare della termografia con drone, è quindi costituita dalla Termocamera e dalla sua sorgente di energia.  La Termocamera oltre che stabilizzata deve poter essere totalmente gestibile da remoto. La necessità quindi di software nativo o di un App per la gestione FPV (vedi glossario), è  fondamentale. Inoltre, è bene tener presente che la necessità della contemporanea acquisizione di immagini dal visibile (foto/video), e dall’infrarosso è un aspetto fondamentale per l’analisi termografica.

Appare quindi chiaro che non è possibile – allo stato attuale – fare Termografia con un drone da 300gr.  Non ci sono ancora termocamere così leggere e con una risoluzione termica tale da poter essere montate su un trecentino.

Requisiti del drone per le analisi termografiche

Allo scopo di fornire una visione realistica circa il possibile uso del drone per le analisi termografiche è bene analizzare i requisiti che il drone deve avere come strumento per la Termografia.

Tempo di volo

Anche se oggi il tempo di volo, con un appropriato set di batterie di ricambio e un flight planner, è in qualche modo gestibile, permane critico per la Termografia. Infatti le condizioni oggettive, come l’irraggiamento solare o la presenza di gradienti termici, in particolari condizioni e per certe tipi di analisi possono variare in modo sostanziale in intervalli di tempo contenuti. Al fine quindi di poter effettuare una buona analisi termografica con drone è bene:

  • disporre di una capacità di volo abbondante, considerato che un rilevo su una facciata di un edificio o su un campo fotovoltaico può richiedere due ore o più;
  • pianificare scrupolosamente i rilievi, tenendo conto che alcuni voli potrebbero dover avvenire in condizioni di luce non ottimale.

Payload

L’impiego dei droni per analisi termografiche è al momento limitato dal payload del drone. Termocamera e relativo sistema infatti, oltre a poter essere allocati in maniera consona, devono rispettare il MTOW (vedi glossario), previsto per il drone in uso. È quindi preferibile che un drone per Termografia nasca per questo tipo di attività. Optare per un drone con una soluzione termografica non nativa può essere limitativo.

Restrizioni al volo

A prescindere dal payload, le limitazioni oggettive imposte dalla normativa al volo di un drone in un’area urbana, pongono in evidenza un limite molto vincolante all’uso del drone per analisi termografiche.

Natura dell’attività – Attenti alle perizie con il drone

Qualora l’analisi termografica è svolta nell’ambito di una perizia (CTP – Consulenze Tecniche di Parte o ATP – Accertamento Tecnico Preventivo), è fondamentale sapere che la propria attrezzatura deve essere certificata e calibrata. La disponibilità quindi sia dei certificati di conformità e di taratura della Termocamera e degli altri strumenti ausiliari di bordo, ed eventualmente dello stesso drone, è un must per evitare di vedere invalidata la perizia.

Potenzialità della Termografia con drone

I requisiti di un drone per Termografia indicano chiaramente che il drone come strumento per analisi termografiche può essere considerato valido in certi ambiti ben definiti: nella manutenzione del fotovoltaico e nell’analisi delle facciate.

Manutenzione del fotovoltaico

La Termografia con drone, trova applicazione concreta nella manutenzione preventiva e correttiva sui pannelli fotovoltaici.

L’analisi del funzionamento degli array di pannelli posti nei campi fotovoltaici, per l’identificazione sia di micro fratture, che di fenomeni di degrado e di connessione interrotte tra celle, è immediata. In questo caso il drone permette di effettuare rilievi con minor costo, in minor tempo e con ottimi risultati. Il volo in zone non urbane, la geometria degli array di pannelli, la semplicità diagnostica, la possibilità di automazione del rilievo, sono tutti fattori a favore dei rilievi aerei con drone, rispetto ai rilievi terrestri manuali.

Analisi delle facciate

Termografia Facciata

Termografia Facciata edificio – Realizzata dall’autore Novembre 2011

Altro campo d’applicazione della termografia con drone è quello dell’analisi delle facciate degli edifici. La presenza infatti di distacchi di elementi di facciata come intonaco, mattonelle, laterizi faccia-vista, può essere rilevata da una termocamera a bordo di un drone. La conseguenza del distacco è quindi evidenziata come un’area a diversa temperatura rispetto al contesto. L’accessibilità ad altezze laddove solo il cestello (con costi elevati), consentirebbe di effettuare un rilievo, privilegia l’uso del drone. Tuttavia considerando le limitazioni imposte dalla normativa nelle aree urbane, tale attività è fattibile in aree periferiche e su costruzioni isolate come casali, ville e cascine.

Flight Planner – Tool indispensabile per la termografia con drone

Droneharmony Flightplanner

DroneHarmony Flight planner immagine tratta dal sito web DroneHarmony

Pensare di effettuare della Termografia professionale con drone, senza l’utilizzo di un buon Flight planner (pianificatore di volo), è impensabile. I rilevi termografici per loro natura necessitano di una pianificazione accurata. L’analisi di una stringa di pannelli o quella di una facciata di un edificio, possono essere pianificate ed ottimizzate con l’uso di un flight planner.

Il software infatti, ottimizzerà il volo del drone, in relazione all’estensione all’area di analisi.

Conclusioni

La Termografia con drone è sicuramente una tecnica interessante che si presta per casistiche molte ben definite. Un drone pensato per la Termografia è qualcosa che deve essere considerato da parte di coloro che desiderano applicare questa tecnica nella loro attività. Ma è bene ricordare che un drone “adattato” alla Termografia non si sposa alle  esigenze di questa tipologia di analisi non distruttiva.


Nota relativa alle immagini: Alcune delle immagini riportate nell’articolo sono tratte dai siti web della DJI e di Drone Harmony. Ogni immagine cita comunque la fonte.L’immagine realtiva al termogramma della facciata è stata realizzata dall’autore. L’uso delle immagini è esclusivamente ai fini di una migliore comprensione dei contenuti dell’articolo. L’immagine in evidenza è tratta dal sito pixabay.com, libera per usi commerciali e l’autore è byrev.

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Last Updated on/Ultimo aggiornamento – 22/03/2021

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