Formularz zamówienia

Zastosowanie kamer termowizyjnych w przemyśle

przez Admin (0 komentarzy) Zastosowanie kamer termowizyjnych w przemyśle

Podstawowe informacje o kamerach termowizyjnych

Kamery termowizyjne działają na zasadach i bazują na parametrach podobnych, jak w przypadku zwykłych kamer światła białego (służących do rejestrowania obrazu wideo). Nowoczesne kamery termowizyjne stają się coraz częściej nieodzownym narzędziem pracy każdego fachowca. Obecnie, ze względu na coraz lepszy dostęp do nowoczesnych technologii, mniej kosztowną produkcję elementów optycznych (głównie detektorów, które dotychczas stanowiły znaczną część kosztów produkcji), kamery termowizyjne posiadają coraz lepszy stosunek ceny do możliwości.

Urządzenia stają się coraz mniejsze, bardziej niezawodne oraz charakteryzują się dużo mniejszym zużyciem energii od swoich poprzedników. Od pewnego czasu dostępne są rozwiązania bazujące na kamerach termowizyjnych, które ze względu na swoje małe rozmiary oraz możliwość sterowania i zasilania za pomocą np. portu USB, do złudzenia przypominają np. tradycyjne kamery internetowe.

Optyka

Pole pomiarowe kamery termowizyjnej dla standardowej optyki

Każda kamera termowizyjna charakteryzuje się określonym polem widzenia (FOV – Field of view), które zazwyczaj waha się w granicach od 6° (dla obiektywów teleskopowych) do 48° (dla obiektywów szerokokątnych).

Zazwyczaj kamery termowizyjne dostarczane są z optyką o polu widzenia ok. 26° (rozwiązanie idealne dla większości zastosowań). Zmiana szerokości pola widzenia niesie za sobą również zmianę wymiarów pola obserwowanego przez pojedynczy piksel. Należy zaznaczyć, że zmiana pola widzenia kamery termowizyjnej nie wpływa w żaden sposób na zdolność odbierania promieniowania podczerwonego przez detektor podczerwieni zainstalowany w urządzeniu.

W zakresie średniej podczerwieni, promieniowanie podczerwone może być skupione przez optykę wykonaną z materiałów takich, jak german (i jego stopy), sole cynku lub za pomocą luster powierzchniowych. W ofercie naszej firmy znajdują się zarówno soczewki sferyczne jak i asferyczne. W przypadku kamer termowizyjnych z wymiennym elementem optycznym (w celu uzyskania dokładnych wyników pomiarowych), niezbędna jest kalibracja (przeprowadzana w siedzibie producenta) optyki w każdym pojedynczym punkcie (pikselu).

Detektor

W większości obecnie produkowanych kamer termowizyjnych stosowana jest niechłodzona matryca mikrobolometryczna (FPA), zdolna pomieścić od 20 tys. do nawet 1 miliona pikseli. Ze względu na długość fali promieniowania podczerwonego (780nm … 1mm), wielkość pojedynczego piksela jest ściśle określona i mieści się przeważnie w granicach od 17μm2 do 35μm2. Czas reakcji nowoczesnych detektorów sięga nawet 10ms – wysoka czułość została osiągnięta m.in. dzięki znikomo małej pojemności cieplnej detektora.

Komunikacja

Nowoczesne kamery termowizyjne mogą być z łatwością podłączone np. do tabletów

W związku z poprawą wydajności oraz zmniejszeniem rozmiarów i spadkiem ceny laptopów, netbooków oraz tabletów, obecnie mogą być one z powodzeniem wykorzystywane do wyświetlania obrazu pochodzącego z kamery termowizyjnej. Ich niewątpliwą zaletą jest:

  • duży wyświetlacz, prezentujący ostry i wyraźny obraz
  • akumulator/bateria, umożliwiająca zasilenie podłączonej kamery termowizyjnej np. bezpośrednio poprzez port USB
  • duża pojemność wbudowanej (lub wymiennej) pamięci, umożliwiająca zgromadzenie praktycznie nieograniczonej liczby zdjęć termograficznych i nagrań wideo
  • interfejsy komunikacyjne (Bluetooth, Ethernet, Wi-fi), umożliwiające swobodną wymianę informacji pomiędzy wieloma użytkownikami

Standard USB 2.0 wykorzystywany do połączenia kamer termowizyjnych np. z ww. urządzeniami zapewnia przesyłanie obrazu pochodzącego z kamery z częstotliwością 30Hz (dla rozdzielczości 320x240 pikseli) lub nawet 120Hz (dla obrazów składających się z ok. 20tyś. Pikseli).

Ze względu na różnorodność aplikacji, w naszej ofercie posiadamy interfejsy komunikacyjne, umożliwiające pracę w trudnych warunkach atmosferycznych (temperatura pracy nawet do 200°C) oraz dalekiego zasięgu (komunikacja poprzez Ethernet – zasięg do 100m przy użyciu wzmacniacza sygnału).

Termograf wykonany z czułością termiczną 80mKTermograf wykonany z czułością termiczną 40mK

Porównanie termografu pochodzącego z kamery z czułością termiczną 80mK (po lewej) i 40mK (po prawej)

Parametry kamer termowizyjnych

ParametrWyjaśnienie
AbsorpcjaStosunek promieniowania absorbowanego (pochłanianego) przez obiekt do dawki promieniowania, której został poddany. Absorpcja zawiera się w przedziale 0 ... 1
EmisyjnośćPromieniowanie podczerwone, emitowane przez obiekt, odniesione do promieniowania emitowanego przez ciało doskonale czarne. Emisyjność zawiera się w przedziale 0...1
FiltrWarstwa materiału naniesiona na układ optyczny, który umożliwia przepuszczanie tylko określonych długości fali
FOVPole widzenia (Field of View) – pole widzenia soczewki w poziomie (podawane w °)
FPAFocal Plane Array – rodzaj detektora podczerwieni, montowanego w kamerach termowizyjnych
IFOVChwilowe pole widzenia (Instantenous Field of View) – wartość dla geometrycznej rozdzielczości kamery termowizyjnej
NETDCzułość termiczna (Noise Equivalent Temperature Difference) – minimalna różnica temperatur, którą jest w stanie wychwycić kamera termowizyjna
Parametry obiektuWartości, za pomocą których można opisać warunki pomiaru oraz obiekt mierzony (emisyjność, temperatura otoczenia, odległość itp.)
PaletaMożliwość odwzorowania różnych poziomów temperatur za pomocą określonej palety barw
PixelNajmniejszy, niepodzielny element każdego obrazu
OdbicieStosunek promieniowania odbitego do dawki promieniowania, której został poddany obiekt. Odbicie zawiera się w przedziale 0 ... 1
Ciało doskonale czarneElement o emisyjności =1 i odbiciu =0. Promieniowanie emitowane przez ciało doskonale czarne jest identyczne, jak wytwarzane przez nie ciepło
Specyficzne promieniowanie widmoweEnergia emitowana przez obiekt, odniesiona do jednostki czasu, powierzchni i długości fali (W/m²/μm)
Specyficzne promieniowanieEnergia emitowana przez obiekt, odniesiona do jednostki czasu i powierzchni (W/m²)
Promieniowanie (radiacja)Energia emitowana przez obiekt, odniesiona do jednostki czasu, powierzchni oraz stałego kąta padania (W/m²/sr)
Strumień promieniowaniaEnergia emitowana przez obiekt, odniesiona do jednostki czasu (W)
Różnica temperaturWartość, która jest określona przez odjęcie dwóch referencyjnych temperatur
Zakres temperaturW przypadku kamer termowizyjnych, zakres pomiarowy jest opisany za pomocą dwóch wartości referencyjnych temperatury, emitowanych przez ciało doskonale czarne (zwiększa to dokładność kamery oraz pozwala na łatwą identyfikację dolnej i górnej wartości progowej zakresu)
TermogramObraz (zdjęcie) wykonane przez kamerę termowizyjną
TransmisyjnośćTransmisyjność jest opisana przez poziom promieniowania podczerwonego, które w sposób naturalny przenika przez obiekt i zawiera się w przedziale 0 ... 1

Przykładowe zastosowanie stacjonarnych kamer termowizyjnych

Testowanie zmontowanych płytek PCB i elementów elektronicznych

Coraz większa liczba producentów komponentów i obwodów elektronicznych zwraca szczególną uwagę na możliwość zastosowania bezdotykowego pomiaru temperatury, ze względu na możliwość łatwego przetestowania produkowanych elementów. Dodatkową zaletą stosowania kamer termowizyjnych w przemyśle elektronicznym jest możliwość wykonywania pomiarów z pominięciem jakiegokolwiek wpływu na badany obiekt (brak bezpośredniego oddziaływania) oraz możliwość wykonania pełnej dokumentacji (w formie zdjęć i plików video) a co za tym idzie - kompletnej analizy rozkładu temperatur.

Kamery termowizyjne są używane do analizy termicznej w przypadku, gdy istnieje większa liczba krytycznych komponentów lub gdy nie można jednoznacznie wskazać, który z elementów obwodu elektronicznego może ulegać przegrzaniu. Kamery termowizyjne pozwalają zatem na łatwe i szybkie wykrywanie słabych punktów każdego podzespołu elektronicznego.

Analiza obwodów elektronicznych w czasie rzeczywistym jest szeroko wykorzystywana w dziedzinie badań i rozwoju lub w firmach zajmujących się produkcją wielkoseryjną. Interfejs USB 2.0 (w który wyposażone są oferowane przez nas urządzenia), pozwala na nagrywanie obrazu z częstotliwością nawet 120Hz. Jest to bardzo istotne w przypadku procesów termicznych, które zachodzą w krótkich przedziałach czasu – obraz zarejestrowany z częstotliwością 120Hz pozwala na przeanalizowane przemian termicznych w zwolnionym tempie, „klatka po klatce”.

Oprócz samej kamery termowizyjnej, szczególną rolę odgrywa oprogramowanie, które służy do programowania i zarządzania kamerą termowizyjną oraz do analizy wykonanej dokumentacji. Oprogramowanie Optris PI Connect umożliwia definiowanie wielu różnych zmiennych (m.in. maksymalna, minimalna i średnia wartość temperatury), obszarów pomiarowych, profili oraz wielu innych elementów, które mogą być wyświetlane na obrazie pochodzącym z kamery termowizyjnej.

Kamery termowizyjne z serii PI (w zależności od modelu), zostały wyposażone w detektor o rozdzielczości od 160 x 128px do nawet 640 x 480px. Dostosowanie do różnych odległości i wielkości obiektu uzyskuje się poprzez wysokiej jakości wymienne optyki. Kamery termowizyjne Optris umożliwiają pomiar elementów o rozmiarach nawet 25μm, przy zapewnieniu czułości termicznej rzędu 40mK.

Testowanie płytek PCB

Zastosowanie kamer termowizyjnych w przemyśle tworzyw sztucznych

Zastosowanie kamery termowizyjnej Optris do wykrywania słabych punktów form wtryskowycg

Temperatura w procesie przetwarzania tworzyw sztucznych jest jednym z kluczowych parametrów, decydujących o poprawności wykonania i jakości wyrobu końcowego. Bezdotykowe pomiary temperatury z wykorzystaniem kamer termowizyjnych stanowią bardzo efektywną metodę monitorowania i kontroli nad całym procesem produkcyjnym.

Ważnym obszarem zastosowania kamer termowizyjnych jest proces związany z termoformowaniem (wtryskarki, maszyny pakujące). Kontrola temperatury procesu za pomocą kamer termowizyjnych pomaga zapewnić stałą jakość produktu, pozwala na uniknięcie np. lokalnych pęknięć i niekontrolowanego spalania elementów (spowodowanego zbyt wysoką temperaturą).

Kamery termowizyjne firmy Optris, ze względu na szereg dostępnych wyjść (sygnały prądowe, napięciowe, cyfrowe), w połączeniu z układami automatyki (np. sterownikami PLC), pozwalają na w pełni zautomatyzowaną kontrolę parametrów procesu produkcyjnego.

Kamery termowizyjne z serii PI pozwalają na optymalizację temperatury elementów maszyn i urządzeń w połączeniu z systemami ogrzewania i chłodzenia. Skanowanie obrazu z częstotliwością 120Hz pozwala na wykrycie maksymalnej temperatury komponentów bezpośrednio po separacji, gdzie może wystąpić gwałtowna zmiana temperatury. W zależności od osiągniętych wartości temperatury, czas procesu może być odpowiednio wydłużony lub skrócony.

Zastosowanie kamer termowizyjnych w przemyśle medycznym

Kamery termowizyjne Optris PI znajdują szerokie zastosowanie w procesie sterylizacji opakowań medycznych. Sterylizacja opakowań w określonych temperaturach (nie powodujących ich uszkodzenia lub zmiany właściwości fizycznych) ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa przechowywanych produktów (szczepionek lub leków). Kamery Optris (w połączeniu z układami automatyki) pozwalają na automatyczną kontrolę jakości wykonanych wyrobów.

Medycyna sportowa jest jedną z wielu nowych dziedzin nauki, które odkryły potencjał w stosowaniu kamer termowizyjnych. Kamery termowizyjne Optris mogą być z powodzeniem wykorzystywane do terapi kriogenicznej, szeroko stosowanej do leczenia różnego rodzaju urazów, obrzęków, stłuczeń i sztywnych mięśni. Za pomocą kamer Optris PI można na bieżąco kontrolować stopień wychłodzenia pacjenta.

Kontrola jakości paneli słonecznych

Kamery termowizyjne są podstawowym narzędziem do kontroli jakości ogniw słonecznych. Jednym ze sposobów testowania paneli solarnych jest poddanie ich okresowej, modulowanej ekspozycji na działanie światła słonecznego. Analiza panelu słonecznego pod kontem jakości poszczególnych ogniw prowadzi do wykrycia prądu upływu w wadliwych elementach a tym samym wskazania lokalnych, gorących punktów występujących na panelu.

Utrzymanie ruchu w przemyśle hutniczym

W przemyśle hutniczym kamery termowizyjne znajdują zastosowanie m.in. przy kontroli jakości i stopnia zużycia wykładzin ogniotrwałych (stosowanych na wozach hutniczych), kadzi i maszyn służących do transportu płynnego metalu. Kamery Optris mogą być z powodzeniem wykorzystywane do ciągłego monitorowania i automatycznego wykrywania słabych punktów maszyn i urządzeń hutniczych.

Porównanie kamer termowizyjnych Optris

Model:PI160PI200/PI230PI400/PI450PI640
 Stacjonarna kamera termowizyjna Optris PI160Stacjonarna kamera termowizyjna Optris PI200 i PI230Stacjonarna kamera termowizyjna Optris PI400 i PI450Stacjonarna kamera termowizyjna Optris PI640
DetektorFPA, niechłodzony 25μm x 25μmFPA, niechłodzony 17μm x 17μm
Rozdzielczość detektora160 x 120px382 x 288px640 x 480px
Zakres spektralny7,5 ... 13μm
Zakres pomiarowy-20 ... +100°C
0 ... +250°C
+150 ... +900°C
*opcja: +200 ... +1500°C*opcja (dostępna wyłącznie dla modelu PI400):
+200 ... +1500°C
-
Częstotliwość odświeżania obrazu120Hz**128Hz80Hz32Hz
Optyka23° x 17° FOV/ f=10mm
6° x 5° FOV/ f=35,5mm
41° x 31° FOV/ f=5,7mm
72° x 52° FOV/ f=3,3mm
38° x 29° FOV/ f=15mm
62° x 49° FOV/ f=8mm
13° x 10° FOV/ f=41mm
33° x 25° FOV/ f=18,4mm
Czułość termiczna (NETD)0,08K z optyką 23° x 17°/ F=0,8
0,3K z optyką 6° x 5°/ F=1,6
0,1K z optyką 41° x 31° oraz 72° x 52°/ F=1,0
0,08K z optyką
38° x 29°/ F=0,8

0,3K z optyką
62° x 49°/ F=0,8

0,1K z optyką
13° x 10°/ F=1,0
0,075K z optyką
33° x 25°/ F=0,8
Kamera światła białego-***640 x 480px 32Hz optyka 54° x 40° FOV (PI200)
lub
30° x 23° FOV (PI230)
--
Dokładność+-2°C lub +-2%
Interfejs PCUSB 2.0
Standardowy interfejs PIFwejście 0 ... 10V, wyjście 0 ... 10V, wyjście cyfrowe (max 24V)
Przemysłowy interfejs PIF
  • 2x wejście 0 ... 10V,
  • 3x wyjście 0 ... 10V,
  • wyjście cyfrowe (max 24V),
  • 3x wyjście przekaźnikowe (0 ... 30V/400mA),
  • wyjście informujące o błędach
Temperatura pracy0 ... +50°C0 ... +70°C
ZasilanieBezpośrednio poprzez port USB
Temp. przechowywania-40 ... +70°C
Wilgotność względna20 ... 80% RH, bez kondensacji
Wymiary obudowy45 x 45 x 62mm46 x 56 x 90mm
Stopień ochronyIP67 (NEMA 4)
Waga195g (z optyką)215g (z optyką)320g (z optyką)
WstrząsyIEC 60068-2-27 (25 i 50g), IEC 60068-2-6, IEC60068-2-64
Otwór montażowy1/4-20 UNC
Zawartość zestawu
  • kamera termowizyjna
  • wymienna optyka (do wyboru)
  • mini statyw
  • interfejs procesowy PIF z terminalem (przewód 1m)
  • oprogramowanie PI Connect
  • aluminiowa walizka
*Dodatkowy zakres pomiarowy nie jest dostępny dla optyki 72° x 52°
**Dla idealnego połączenia obrazu pochodzącego z kamery termowizyjnej i kamery światła białego, zaleca się zastosowanie optyki 41° x 31° (dla modelu PI200) lub optyki 23° x 17° (dla modelu PI230)
***Dostępne są następujące opcje: 1. kamera podczerwieni 96Hz przy 160 x 120px; kamera światła białego 32Hz przy 640 x 480px 2. kamera podczerwieni 128Hz przy 160 x 120px; kamera światła białego 32Hz przy 596 x 447px

Wróć