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紅外相機熱成像在缺陷檢查中的應用


時間:2019-06-03

應用領域:相機


     制造商正在使用紅外攝像機來輔助預防性維護,并發現與熱相關的裝配過程中的缺陷。

   每位家長或醫護人員都知道發燒是感染的明確標志。同樣,滾子軸承中的高溫也是它即將失效的明顯信號。正如溫度計是家庭,診所和醫院的重要儀器一樣,紅外熱成像系統已成為裝配廠和其他工業設施的維護和質量保證人員的重要工具。

   每個-268℃以上的物體都會發出紅外線能量。物體越熱,其輻射的紅外能量就越多。紅外能量是波長比可見光波長更長的電磁輻射。對人眼不可見,紅外波長從700納米(可見光的名義紅邊) 一直延伸到1毫米。

   紅外輻射就像可見光一樣。它可以通過鏡頭聚焦并通過電子傳感器檢測。熱成像系統本質上是數碼相機,其已經被調諧以響應紅外輻射而不是可見光。

   Fluke公司熱成像支持經理Satwinder Sandhu解釋說:“熱成像系統讓您了解溫度而非視覺特性”,“傳感器檢測紅外能量并產生電子信號。信號大小取決于傳感器檢測到的紅外能量,而這又取決于物體輻射的熱量。


   “因為相機提供了熱量方面的照片,你可以選擇不同的調色板來觀察場景,這樣你就可以看到有什么東西在炎熱的地方和寒冷的地方?!?/span>

   紅外熱成像長期以來一直被用作工廠,發電廠和其他工業設施的預防性維護工具。當電動機,開關,電纜,連接器和其他電氣元件松動,磨損或磨損時,它們通?;岵日G榭齦嗟娜攘?。同樣,磨損的軸承,未對準的皮帶或未潤滑的部件也比正常溫度更高。

   維護人員使用紅外熱像儀檢測電氣或機械系統中的這些“熱點”,以便他們在發生災難性故障或意外?;安扇〈朧?。

   實際上,熱成像專家更喜歡術語“熱異?!鋇健叭鵲恪?。這是因為熱成像相機也可用于檢測比正常溫度低的物體。

   “一個典型的例子是相位校正電容器,”Sandhu說。 “當你有三相電源時,你必須糾正相位以獲得系統的最佳功率。相位校正電容器進行這些調整。如果這些電容器正常工作,它們會變熱。如果他們感冒了,那你就知道他們有問題。



   熱成像的一個問題是溫度發射率。 “所有物體都會輻射紅外能量,但并非所有物體都能同樣輻射出那些能量,”Sandhu說。 “你可以在相同溫度下有兩個物體,但由于它們的材料特性,表面光潔度和其他特性,它們會在相同溫度下輻射出不同的熱量。幸運的是,相機軟件可以通過發射率因子校正來補償這一點?!?/span>

圍繞輻射率問題的另一種方法是查看附近的材料 – 例如,可疑電氣連接附近的絕緣材料,而不是金屬導體本身。

裝配應用

   在裝配線上,熱成像系統可用于監控涉及熱量的過程。

   例如,熱成像可以為塑料連接操作提供驗證,包括振動焊接,超聲波焊接,熱板焊接,熱熔,紅外焊接和激光焊接。成像儀可以檢查組件的質量或監控工具的狀況。

   金屬點焊和線性焊接也可以使用熱像儀實時檢查。熱成像儀可以在每次焊接之前,期間和之后驗證溫度,確保每個密封的完整性。

   紅外成像還可用于檢測可見光相機可能難以實現的組件。例如,應用于黑色背景的透明或黑色粘合劑對于可見光相機來說非常難以看到和測量。但是,紅外熱像儀可以很容易地確定膠珠是否已正確應用,是否有間隙,即使它在允許的溫度范圍內。

   紅外成像還用于檢查應該或不應該產生熱量的組件。例如,汽車制造商正在使用熱成像相機來檢查后窗除霜器,加熱座椅,排氣部件和空調出口。

   在電子工業中,紅外熱像儀被用于檢查平板顯示器。具體而言,熱成像儀用于分析顯示器有源極板上電時的加熱響應。在沒有缺陷的情況下,陣列中的每個像素將均勻加熱。然而,如果存在諸如一條或多條開路或短路之類的缺陷,則各種像素將不會均勻地加熱并且將達到不同的工作溫度。

   太陽能電池板制造商以大致相同的方式使用熱成像儀。太陽能電池板中的熱異??贍鼙硎競傅悴渙薊蚨芄收?。

相機選擇

   熱成像系統可以用作手持式儀器,或者它們可以安裝在固定位置,用于檢查傳送帶上的零件或組件,就像機器視覺系統一樣。 Sandhu說:“例如,在食品生產線上,可以設置一個紅外熱像儀,以確保離開烤箱的產品達到一定溫度。 “您可以設置溫度的上限和下限,如果物品超出這些限制,相機會觸發警報?!?/span>

   熱成像系統不一定必須靠近部件或組件以獲得圖像。 Sandhu解釋道“紅外輻射的行為就像可見光一樣,所以它不是距離,而是光學”。 “你使用的鏡頭類型和你的距離將決定你將獲得什么樣的圖像?!?/span>


   正如數碼相機的價格從簡單的瞄準射擊設備的價格低于100美元到高端尼康的價格超過3,700美元一樣,熱成像系統的成本也會因大小和靈敏度的不同而有很大差異。傳感器和光學元件的質量。

   Sandhu說“傳感器越大,成像器就越昂貴”。 “傳感器的靈敏度定義為它可以檢測到的溫度微小差異。一個非常好的傳感器可以檢測到小于0.05攝氏度的溫差。低成本的探測器可能會檢測到0.1攝氏度的溫差。

“紅外熱像儀的價格從幾百美元到多達十萬美元不等。對于大多數工業應用,典型的相機將花費幾千美元?!?/span>

新型紅外攝像機

   在過去的一年中,已經引入了幾種新的紅外攝像機,以滿足各種應用需求。

   例如,Teledyne DALSA最近推出了用于工業視覺應用的Calibir GX系列長波紅外相機。這款無快門攝像頭專為高達每秒90幀的速率而設計,是檢測零件,包裝和電子組件的理想選擇。

   相機尺寸僅為29 x 29 x 29毫米,具有標準的GigE接口,分辨率為320 x 240像素或640 x 480像素。借助輻射功能,相機可以精確測量-25到125攝氏度之間的溫度?;諼⒉夥淙燃頻鈉教梢愿哺?到14微米的波長。

   相機不需要機械快門進行校準,這意味著啟動后幾乎可以立即輸出圖像。攝像機的圖像輸出在時間和溫度范圍內保持穩定,因此不會出現重新校準中斷。為了提供額外的?;ず土榛钚?,該相機還提供可選的集成機械快門。

   該相機支持各種鏡頭,焦距范圍為7.5至100毫米。相機隨附鏡頭,并在-40至60攝氏度的操作范圍內完全校準。

   先進的圖像處理算法適應圖像內容,優化對比度以顯示最精細的細節,無論條件或場景內變化如何。無需人工干預。


   Fluke的TiX560紅外攝像機配備5.7英寸觸摸屏和可旋轉240度的鏡頭,使工程師能夠在物體上方,下方和周圍進行導航,以預覽和捕捉圖像。該攝像機是預測性維護和其他靈活性和更高分辨率必不可少的應用的理想選擇。


   該相機包括Fluke的“MultiSharp Focus”技術,該技術使設備能夠快速拍攝多張圖像并將它們組合成一張完全聚焦的圖像。先進的聚焦系統使用戶能夠一次捕獲多個目標的自動聚焦圖像。

   該攝像機還兼容公司的Fluke Connect基于云的軟件,該軟件可以從40多種儀器無線收集測量結果。這使技術人員可以通過智能手機或平板電腦實時記錄和共享熱圖像和電子測量,并自動將其上傳到云端??梢醞ü繾佑始苯喲幼饕迪殖〈唇ê凸蠶肀ǜ?。技術人員可以通過“ShareLive”視頻通話與同事進行實時協作。

   普林斯頓紅外技術公司最近推出了1280SciCam,這是一款高分辨率相機(1,280×1,024像素),可在0.4至1.7微米的短波紅外和可見光譜下工作。它提供超過每秒95幀的全幀速率。該攝像機具有12微米間距,低讀取噪聲和14位模數轉換器,非常適合機器視覺應用,其中短波紅外波段的靈敏度和高分辨率至關重要??贍苡腥鑫露壬瓚ǖ悖?5,0或-50 C.


   紅外熱成像是一種被動技術。也就是說,被檢查的物體不需要用閃光燈或其他外部光源照射。相反,傳感器測量受試者自然發射的紅外能量。

   相比之下,標準視覺檢測應用依賴于可見光譜中的外部照明。然而,在一些檢查應用中,用紅外輻射照射物體可能是有幫助的。通常,視覺傳感器的檢查或代碼讀取過程會因環境照明的變化而顯著受損。此外,工作人員經常受到典型視覺傳感器產生的脈沖紅光的困擾。

   巴魯夫公司的BVS視覺傳感器消除了這兩個問題。傳感器內置紅外光源和集成日光濾光片,因此可見的環境光不會影響圖像質量或檢測過程的穩定性。此外,傳感器的紅外線對人眼是不可見的。操作員無任何侵入性閃爍,無需屏蔽,減少篡改應用照明的誘惑。