Workswell Thermal Vision Pro: Jestřábí oko s termokamerou (recenze)
Využití termovizních systémů má velké opodstatnění v mnoha odvětvích. Spojení bezpilotních letounů a termovizních systémů umožní mapování a sledování míst, kam se člověk běžně nedostane. V dnešním testu se podíváme na systém Workswell Thermal Vision Pro, který je speciálně určen pro drony. Jak dopadl v našem testu?
Obsah recenze
- Obsah balení
- Konstrukce a zapojení
- Zapojení systému
- Instalace systému na drona
- Specifikace Workswell Thermal Vision Pro
- Prvotní nastavení kamery
- Pořizování snímků a videa
- Ukládání snímků a videí
- Zpracování snímků pomocí softwaru FLIR Tools
- Galerie
- Kdy, kde a za kolik?
- Závěr
Obsah balení
Profesionální balení v podobě kufru nabídlo nejen všechny potřebné části, ale zároveň zajistilo dobrou ochranu celého zařízení pro přenos kamkoliv. Pro zprovoznění termovizního systému Workswell Thermal Vision Pro jsme nebyli nuceni hledat žádnou jinou kabeláž či prostředky – vše potřebné ukrývalo balení.
V balení jsme nalezli:
- termokameru
- řídící jednotku v podobě Mini PC
- kabeláž – USB 3.0 kabely (MicroUSB, mini USB), HDMI, redukci HDMI RCA, napájení do elektrické sítě, napájecí kabel, ostřící kroužek objektivu
- bezdrátový BT ovladač k ovládání Mini PC
- krátká uživatelská příručka
Konstrukce a zapojení
Současná podoba Workswell Thermal Vision Pro se skládá ze dvou hlavních částí – kamery a řídící jednotky. Termovizní kamera je spolu s kamerou ve viditelném spektru uložena v kovovém obalu, který snese i hrubší zacházení (samotná termokamera FLIR Tau2 zatížení až 200 G). S tímto systémem lze podle slov výrobce pracovat při teplotách -15 až 50 °C s vlhkostí až 95 %. Právě kvůli přítomnosti kamery ve viditelném spektru je konstrukce o něco větší, čemuž odpovídá i hmotnost okolo 300 gramů.
V zadní části se nachází Micro USB 3.0 konektory pro připojení obou kamer k řídící jednotce. O dodatečné napájení kamery se starat nemusíme, zajistí jej právě USB 3.0, což je ale zároveň i podmínkou (starší USB 2.0 nezvládne kameru napájet). Součástí je rovněž analogový výstup videa, který jsme ale nebyli nuceni použít díky HDMI výstupu řídící jednotky a případné redukci na RCA.
Objektiv je podle specifikací vyměnitelný, bohužel jsme způsob ani možnosti v manuálu nenašli. Ostření se provádí pomocí dodávaného kroužku – ten se zasune do objektivu a jeho otáčením dochází k ostření. Tento fakt bychom neměli podcenit, neboť správné zaostření je pro přesné změření teploty nezbytné. Funkce automatického ostření chybí, kamera ve viditelném spektru je zaostřena na nekonečno s velkou hloubkou ostrosti.
Řídící jednotku tvoří mini počítač, který lze zakoupit běžně na trhu i pro domácí použití. Jeho jedinou úpravou je integrace 3 vstupních portů (digitálních vstupů) pro ovládání pomocí RC vysílače. Díky tomu lze řídit kameru na větší vzdálenost, než jakou by poskytla dodávaná bezdrátová klávesnice s technologií Bluetooth.
Konstrukce již bohužel není tak odolná jako část s termokamerou, navíc je i o poznání těžší – 500 gramů. Právě kvůli použití standardního počítače nebude řídící jednotka příliš odolná, což ostatně napovídá i její plastové provedení.
Zapojení systému
Datové spojení a napájení části s termovizní a standardní kamerou zajišťují dva USB kabely připojené k řídící jednotce. Kamery fungují samostatně a každá využívá jeden z kabelů – lze tedy teoreticky provozovat například pouze termokameru odpojením jednoho USB kabelu.
Do řídící jednotky je minimálně pro prvotní nastavení nutné zapojit ještě USB dongle kvůli ovládání skrze bezdrátovou klávesnici, řešením může být i standardní myš či klávesnice. Video je přenášeno pomocí HDMI výstupu, použít lze i aktivní převodník na analogový výstup RCA (zde je ale nutné zajistit 5V napájení samotného převodníku, v balení je k tomu určen Mini USB kabel).
Řídící jednotku, a tedy i ovládání kamerového systému Workswell Thermal Vision Pro lze ovládat pomocí dodávané bezdrátové klávesnice, která má ale omezený dosah (do 10 metrů při reálném používání). Bluetooth navíc používá stejnou frekvenci jako ovládání většiny dronů, a proto je integrovaný Bluetooth v zařízení deaktivován a doporučuje se nepoužívat ani dongle a klávesnici při letu. Klávesnice poslouží pouze pro náročnější konfiguraci systému před startem.
V praxi se tedy využije trojice digitálních vstupů, které lze připojit díky standardizovaným servo konektorům (JR) k digitálním přijímačům na drona. Na RC vysílači je poté nutné nastavit tři kanály – zachycení snímku, nahrávání videa a přepnutí režimu obrazu. Přenos těchto signálů využívá PWM modulaci a z našeho pohledu bylo nastavení kanálu ve vysílači snadné a bezproblémové. Pro detailnější nastavení (délku signálu apod.) poslouží manuál v elektronické podobě.
Kapitolou samo pro sebe je napájení Mini PC (a tedy i celého systému Workswell Thermal Vision Pro), které vyžaduje napětí 12 – 19 V. V závislosti na vašem dronovi lze využít stávající baterie, v našem případě (a nejspíše u většiny “velkých dronů”) jsme museli sáhnout po přídavné baterii s daným napětím, což bohužel zvýšilo celkovou váhu zařízení.
Instalace systému na drona
Připevnit Workswell Thermal Vision Pro ke stabilizačnímu systému (gimbalu) není snadný úkol, neboť celé zařízení je složeno ze dvou částí, které jsou navíc spojeny další kabeláží. Kamerovou jednotku je možné připevnit ke konstrukci drona pomocí 4 závitů M3x8, řídící jednotku pak pomocí dvou M3x6. Jelikož ale nelze tyto dvě jednotky běžně spojit k sobě, aby tvořily jeden celek, musí být na drona připevněny odděleně. Řešením je samozřejmě výroba speciálního úchytu, do kterého by se celý systém Workswell Thermal Vision Pro namontoval a ten následně přichytit ke gimbalu. To nabízí i samotný výrobce, neměli jsme ale možnost tento způsob otestovat.
Váha celého termovizního systému Workswell Thermal Vision Pro se pohybuje od 1 do 1,5 kg v závislosti na použité baterii. Menší letouny mohou mít s takovou hmotností problém, a i když to není žádný zásadní nedostatek (některé kombinace fotoaparátů a objektivů váží okolo 1,5 kg běžně), rozhodně bychom úsporu hmotnosti ocenili. Minimálně řídící jednotka v podobě plnohodnotného počítače nám přijde nadbytečná.
Specifikace Workswell Thermal Vision Pro
Kamerová část
- rozlišení (termokamera): 640 x 512 pixelů
- rozlišení (digitální kamera): 1280 x 1024 pixelů
- spektrální rozsah: 7,5 – 13,5 μm
- tepelná citlivost: 0,05°C
- teplotní rozsah: -40°C do 550°C
- rozměry: 79 x 82 x 54 mm
- hmotnost: < 305 g
Řídící jednotka
- CPU: Intel Core i5
- RAM: 4 GB DDR3
- úložiště: 64 GB SSD (150 minut videa, 150 000 snímků)
- vstupy: 3x digitální pro ovládání přes RC, 4 x USB 3.0
- výstupy: HDMI, RCA (redukce)
- napájení: DC 12 – 19 V, 65 W
- rozměry: 116 x 112 x 34 mm
- hmotnost: < 500 g
Prvotní nastavení kamery
Celý termovizní systém Workswell Thermal Vision Pro je navržen tak, aby po zapojení všech nezbytných částí byl ihned spuštěn živý náhled a mohlo být spuštěno nahrávání díky předinstalovanému softwaru Workswell Control. Přesto je pro správnou interpretaci teplot nutné zadat vstupní parametry, které přímo ovlivňují výpočet a zobrazení teplot. Do menu nastavení se lze přepnout pomocí klávesy F8.
Nastavení teplotního rozsahu
Termokamera standardně nabízí možnost použití automatického rozsahu teplot, případně nastavit ruční rozsah. Nastavení teplot probíhá pro oba režimy snímání (termovizní mód, alarmový mód) odděleně. Ruční rozsah se hodí v případě hledání teplot v určitém místě a lze jím vyloučit nesledované části (obvykle chladnější), ruční režim je vhodnější i u pořizování videí (nedochází stále ke změně barevné palety a stupnice). Termokamera v systému Workswell Thermal Vision Pro je schopna měřit teploty v rozsahu -40 až 550 °C.
Nastavení parametrů pro termovizní měření
Ačkoliv termovizní systém Workswell Thermal Vision Pro ihned po prvním spuštění začíná bezprostředně snímat okolí a přenášet údaje o teplotách, nemusejí být naměřené hodnoty správné. Jako u každé termovize je nutné provést správné nastavení parametrů měření, které se liší podle sledovaného předmětu a prostředí.
Aplikace umožní nastavit hodnotu emisivity, zdánlivou odraženou teplotu, teplotu vzduchu a vzdálenost. Tyto parametry je nutné pro přesné měření volit velmi pečlivě, zásadní vliv na přesnost má ale pouze emisivita a zdánlivá odražená teplota. Při měření si zároveň většina vystačí se zobrazením teplotních rozdílů a přesné teploty nejsou důležité (kvalitativní termografie).
Pořizování snímků a videa
Zařízení Workswell Thermal Vision Pro nabízí 3 různé režimy zobrazení, mezi kterými lze přepínat klávesou F5 či jedním z kanálů na rádiovém vysílači.
Režimy:
- termovizní
- termovizní – alarmový
- obraz ve viditelném spektru (standardní digitální kamera)
První zmíněný režim představuje standard pro termovizní systémy – jednotlivé barvy interpretují rozdílnou teplotu objektů na snímku. V tomto režimu lze upravovat teplotní rozsah (automatický, manuální) a měnit barevnou paletu.
Alarmový režim rovněž využívá termovizní kameru, ale zobrazí pouze spoty, kde je teplota vyšší nebo nižší než nastavená hodnota (kritická teplota). V tomto režimu lze rovněž měnit teplotní rozsah snímání.
Zobrazení ve viditelném spektru je realizováno pomocí druhé kamery umístěné v těle systému Workswell Thermal Vision Pro. Zatímco snímky z termovizní kamery jsou ukládány s rozlišením 640 x 512 pixelů, standardní kamera zachycuje snímky a videa v rozlišení 1 280 x 1 024 pixelů. Je potřeba si rovněž uvědomit, že zorný úhel termovizní kamery je o poznání menší. To se dá napravit volbou vhodného objektivu, který lze vyměnit.
Ukládání snímků a videí
Při stisku klávesy F6 či vyslání příslušného impulzu jsou uloženy hned 4 snímky:
- Snímek z kamery ve viditelném spektru
- Termovizní snímek (tj. tzv. termogram), neradiometrický
- Alarmový (isotermický) termogram, neradiometrický
- Radiometrický termogram
Právě díky uložení radiometrického snímku (termogramu) je možné dodatečně upravovat parametry snímaného obrazu (teplotní rozsah či parametry měření). Tyto úpravy jsou prováděny po uložení snímků a následném načtení v počítači pomocí speciálního softwaru.
Nahrávání videa (neradiometrického) započne klávesou F7, záznam je ukládán s rozlišením (800 x 512 pixelů) a v poněkud zastaralém kodeku Microsoft Video 1 s 9 snímky za sekundu a obrovským datovým tokem 29 Mbps. To je na tak malé rozlišení až zbytečný luxus, který se promění ve spoustu gigabajtů záznamu, což by mohl být při dlouhém natáčení problém. Během záznamu lze plynule přecházet mezi jednotlivými režimy (termovize, alarmový mód a standardní kamera).
Zpracování snímků pomocí softwaru FLIR Tools
Radiometrické snímky (termogramy), které jsou automaticky ukládány při zachycení snímků (stisk klávesy F7 či odpovídající digitální vstup na RC vysílači), v sobě obsahují údaje o nastavených parametrech měření a lze je dodatečně upravovat. K tomuto účelu poslouží software FLIR Tools, který je k dispozici zdarma.
Tento nástroj umožní měnit nejen teplotní rozsah a barevnou paletu snímku, ale rovněž parametry potřebné k přesnému měření teplot (emisivita, zdánlivá odražená planeta, teplotu vzduchu…). Upravené snímky lze uložit.
Velmi užitečnou funkcí je měření teploty v libovolném místě snímku. Nabízí se nejen bodové měření více teplot, ale rovněž měření teploty v zadané oblasti. Flir Tools nám nabídne informace o maximální, minimální a průměrné teplotě. Měřit lze i teplota na přímce.
Barevnou paletu lze přepnout na alarmový mód, který stejně jako předinstalovaný software umožní měnit limity, při kterých je teplota sledována.
Galerie
Workswell termokamera – ukázka záznamu
„Petr Lněnička používá Workswell Thermal Vision PRO na bezpilotních letadlech, již téměř rok. Za tu dobu jsme ji využili v desítkách, ne-li stovkách aplikací. Zatím sloužila bezchybně. Od kontrol produktovodů, přes kontroly zateplení, procesů ve výrobních závodech, přes kontroly fotovoltaických, či větrných elektráren. Její použití vyžaduje praxi a znalosti. A ne že by na ní nebylo co vylepšovat. Nicméně právě proto jsme zvolili thermokameru od Workswelu, protože je to česká firma, ochotná poslouchat své zákazníky a své výrobky uzpůsobovat a kontinuálně vylepšovat podle jejich potřeb. Navíc Workswell použivá špičkové komponenty (FLIR), které prostě nemají reálnou konkurenci.“
Kdy, kde a za kolik?
Zařízení Workswell Thermal Vision Pro lze objednat na oficiálních stránkách společnosti Workswell, cena za testovaný přístroj se činí 9 995 EUR bez DPH, tedy cca 270 000 Kč bez DPH. Jedná se pouze o zařízení Workswell Thermal Vision Pro, dron není součástí. Uživatelé se mohou rovněž poohlédnout po systému Workswell Thermal Vision Light, který je menší a lehčí, ale nenabízí tolik funkcí.
Závěr
Použití termokamer má své uplatnění již řadu let a v mnoha odvětvích je nenahraditelné. Příchod dronů však odstartoval nový rozměr v použití termovizí, jejichž obraz se nyní dostane velmi rychle a snadno i do nepřístupných míst. Otestovali jsme systém Workswell Thermal Vision Pro, který představuje termovizní systém speciálně určený pro bezpilotní letouny.
Kufr, ve kterém zařízení Workswell Thermal Vision Pro dorazilo, ukrýval všechny potřebné součástí včetně kabeláže. Hned z kraje nás rovněž potěšil fakt, že po zapojení systému vše funguje bez našeho zásahu a uživatelé se rovnou mohou pustit do natáčení. Samozřejmostí je ale nastavení správných parametrů pro přesné určení teploty. Termovizní kamera Flir Tau2, která je umístěna v kovové konstrukci, patří k nejrozšířenějším termojádrům současnosti, nabídne výbornou citlivost 0,05°C a zachytí infraobraz ve vlnovém spektru 7,5 – 13,5 um. Přítomnost standardní kamery a možnost analogového i digitálního výstupu tvoří příjemný bonus.
Největším problémem je samotná konstrukce, která je nepříliš šikovně vyřešena. Ke zprovoznění termokamery Workswell Thermal Vision Pro totiž musí být připojena rovněž řídící jednotka v podobě Mini PC. Celý systém je tedy rozdělen na dvě části, které je nutné připevnit ke konstrukci drona. Uchycení může vyřešit každý po svém, případně si obstarat originální držák, který obě části snadněji upevní na drona. Kvůli váze mezi 1 a 1,5 kg je pak větší dron nutností. Problém může nastat i s napájením, které si vyžaduje 12 – 19V zdroj. Baterie velkých dronů ale zpravidla tento požadavek nesplňují, a tak jsme v našem případě sáhli po další baterii, která ale zvýšila celkovou hmotnost.
Termovizní systém Workswell Thermal Vision Pro splňuje vše, co výrobce deklaruje, do puntíku. Jediným nedostatkem je tak samotná konstrukce, které by neškodila minimalizace a odlehčení. Taková verze by již měla být v přípravě. Zároveň se uživatelé mohou poohlédnout po systému Workswell Thermal Vision Light, který sice nenabízí záznam obrazu pro pozdější přehrání, je ale výrazně menší, lehčí a kompaktnější.
Klady
+ Po zapojení lze ihned snímat obraz.
+ Radiometrické snímky lze dodatečně upravovat v softwaru Flir Tools a dalších.
+ Kvalitní kamera, vysoká citlivost.
+ Součástí je i “standardní” digitální kamera.
+ Vše potřebné nalezneme v balení (kabely, redukce, návod).
+ Analogový i digitální video výstup.
Zápory
– Větší rozměry, vyšší hmotnost (kamera + řídící jednotka) – potřeba velkého drona.
– 2 části (kamera + řídící jednotka) – nutno propojit kabely, kamera nepracuje samostatně.
– Potřeba externího napájení (nejčastěji další baterie).
Za zapůjčení děkujeme společnosti Workswell.
