制造商正在使用紅外攝像機(jī)來(lái)輔助預(yù)防性維護(hù)，并發(fā)現(xiàn)與熱相關(guān)的裝配過(guò)程中的缺陷。

每位家長(zhǎng)或醫(yī)護(hù)人員都知道發(fā)燒是感染的明確標(biāo)志。同樣，滾子軸承中的高溫也是它即將失效的明顯信號(hào)。正如溫度計(jì)是家庭，診所和醫(yī)院的重要儀器一樣，紅外熱成像系統(tǒng)已成為裝配廠和其他工業(yè)設(shè)施的維護(hù)和質(zhì)量保證人員的重要工具。

每個(gè)-268℃以上的物體都會(huì)發(fā)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(zhǎng)比可見(jiàn)光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的電磁輻射。對(duì)人眼不可見(jiàn)，紅外波長(zhǎng)從700納米(可見(jiàn)光的名義紅邊) 一直延伸到1毫米。

紅外輻射就像可見(jiàn)光一樣。它可以通過(guò)鏡頭聚焦并通過(guò)電子傳感器檢測(cè)。熱成像系統(tǒng)本質(zhì)上是數(shù)碼相機(jī)，其已經(jīng)被調(diào)諧以響應(yīng)紅外輻射而不是可見(jiàn)光。

Fluke公司熱成像支持經(jīng)理Satwinder Sandhu解釋說(shuō)：“熱成像系統(tǒng)讓您了解溫度而非視覺(jué)特性”，“傳感器檢測(cè)紅外能量并產(chǎn)生電子信號(hào)。信號(hào)大小取決于傳感器檢測(cè)到的紅外能量，而這又取決于物體輻射的熱量。

“因?yàn)橄鄼C(jī)提供了熱量方面的照片，你可以選擇不同的調(diào)色板來(lái)觀察場(chǎng)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。”

紅外熱成像長(zhǎng)期以來(lái)一直被用作工廠，發(fā)電廠和其他工業(yè)設(shè)施的預(yù)防性維護(hù)工具。當(dāng)電動(dòng)機(jī)，開(kāi)關(guān)，電纜，連接器和其他電氣元件松動(dòng)，磨損或磨損時(shí)，它們通常會(huì)產(chǎn)生比正常情況更多的熱量。同樣，磨損的軸承，未對(duì)準(zhǔn)的皮帶或未潤(rùn)滑的部件也比正常溫度更高。

維護(hù)人員使用紅外熱像儀檢測(cè)電氣或機(jī)械系統(tǒng)中的這些“熱點(diǎn)”，以便他們?cè)诎l(fā)生災(zāi)難性故障或意外停機(jī)之前采取措施。

實(shí)際上，熱成像專家更喜歡術(shù)語(yǔ)“熱異常”到“熱點(diǎn)”。這是因?yàn)闊岢上裣鄼C(jī)也可用于檢測(cè)比正常溫度低的物體。

“一個(gè)典型的例子是相位校正電容器，”Sandhu說(shuō)。 “當(dāng)你有三相電源時(shí)，你必須糾正相位以獲得系統(tǒng)的最佳功率。相位校正電容器進(jìn)行這些調(diào)整。如果這些電容器正常工作，它們會(huì)變熱。如果他們感冒了，那你就知道他們有問(wèn)題。

熱成像的一個(gè)問(wèn)題是溫度發(fā)射率。 “所有物體都會(huì)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(shuō)。 “你可以在相同溫度下有兩個(gè)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(huì)在相同溫度下輻射出不同的熱量。幸運(yùn)的是，相機(jī)軟件可以通過(guò)發(fā)射率因子校正來(lái)補(bǔ)償這一點(diǎn)。“

圍繞輻射率問(wèn)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(dǎo)體本身。

裝配應(yīng)用

在裝配線上，熱成像系統(tǒng)可用于監(jiān)控涉及熱量的過(guò)程。

例如，熱成像可以為塑料連接操作提供驗(yàn)證，包括振動(dòng)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(zhì)量或監(jiān)控工具的狀況。

金屬點(diǎn)焊和線性焊接也可以使用熱像儀實(shí)時(shí)檢查。熱成像儀可以在每次焊接之前，期間和之后驗(yàn)證溫度，確保每個(gè)密封的完整性。

紅外成像還可用于檢測(cè)可見(jiàn)光相機(jī)可能難以實(shí)現(xiàn)的組件。例如，應(yīng)用于黑色背景的透明或黑色粘合劑對(duì)于可見(jiàn)光相機(jī)來(lái)說(shuō)非常難以看到和測(cè)量。但是，紅外熱像儀可以很容易地確定膠珠是否已正確應(yīng)用，是否有間隙，即使它在允許的溫度范圍內(nèi)。

紅外成像還用于檢查應(yīng)該或不應(yīng)該產(chǎn)生熱量的組件。例如，汽車制造商正在使用熱成像相機(jī)來(lái)檢查后窗除霜器，加熱座椅，排氣部件和空調(diào)出口。

在電子工業(yè)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(shí)的加熱響應(yīng)。在沒(méi)有缺陷的情況下，陣列中的每個(gè)像素將均勻加熱。然而，如果存在諸如一條或多條開(kāi)路或短路之類的缺陷，則各種像素將不會(huì)均勻地加熱并且將達(dá)到不同的工作溫度。

太陽(yáng)能電池板制造商以大致相同的方式使用熱成像儀。太陽(yáng)能電池板中的熱異常可能表示焊點(diǎn)不良或二極管故障。

相機(jī)選擇

熱成像系統(tǒng)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(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)一樣。 Sandhu說(shuō)：“例如，在食品生產(chǎn)線上，可以設(shè)置一個(gè)紅外熱像儀，以確保離開(kāi)烤箱的產(chǎn)品達(dá)到一定溫度。 “您可以設(shè)置溫度的上限和下限，如果物品超出這些限制，相機(jī)會(huì)觸發(fā)警報(bào)。”

熱成像系統(tǒng)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(jiàn)光一樣，所以它不是距離，而是光學(xué)”。 “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。”

正如數(shù)碼相機(jī)的價(jià)格從簡(jiǎn)單的瞄準(zhǔn)射擊設(shè)備的價(jià)格低于100美元到高端尼康的價(jià)格超過(guò)3,700美元一樣，熱成像系統(tǒng)的成本也會(huì)因大小和靈敏度的不同而有很大差異。傳感器和光學(xué)元件的質(zhì)量。

Sandhu說(shuō)“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(cè)到的溫度微小差異。一個(gè)非常好的傳感器可以檢測(cè)到小于0.05攝氏度的溫差。低成本的探測(cè)器可能會(huì)檢測(cè)到0.1攝氏度的溫差。

“紅外熱像儀的價(jià)格從幾百美元到多達(dá)十萬(wàn)美元不等。對(duì)于大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用，典型的相機(jī)將花費(fèi)幾千美元。“

新型紅外攝像機(jī)

在過(guò)去的一年中，已經(jīng)引入了幾種新的紅外攝像機(jī)，以滿足各種應(yīng)用需求。

例如，Teledyne DALSA最近推出了用于工業(yè)視覺(jué)應(yīng)用的Calibir GX系列長(zhǎng)波紅外相機(jī)。這款無(wú)快門攝像頭專為高達(dá)每秒90幀的速率而設(shè)計(jì)，是檢測(cè)零件，包裝和電子組件的理想選擇。

相機(jī)尺寸僅為29 x 29 x 29毫米，具有標(biāo)準(zhǔn)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(jī)可以精確測(cè)量-25到125攝氏度之間的溫度。基于微測(cè)輻射熱計(jì)的平臺(tái)可以覆蓋8到14微米的波長(zhǎng)。

相機(jī)不需要機(jī)械快門進(jìn)行校準(zhǔn)，這意味著啟動(dòng)后幾乎可以立即輸出圖像。攝像機(jī)的圖像輸出在時(shí)間和溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，因此不會(huì)出現(xiàn)重新校準(zhǔn)中斷。為了提供額外的保護(hù)和靈活性，該相機(jī)還提供可選的集成機(jī)械快門。

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

先進(jìn)的圖像處理算法適應(yīng)圖像內(nèi)容，優(yōu)化對(duì)比度以顯示最精細(xì)的細(xì)節(jié)，無(wú)論條件或場(chǎng)景內(nèi)變化如何。無(wú)需人工干預(yù)。

Fluke的TiX560紅外攝像機(jī)配備5.7英寸觸摸屏和可旋轉(zhuǎn)240度的鏡頭，使工程師能夠在物體上方，下方和周圍進(jìn)行導(dǎo)航，以預(yù)覽和捕捉圖像。該攝像機(jī)是預(yù)測(cè)性維護(hù)和其他靈活性和更高分辨率必不可少的應(yīng)用的理想選擇。

該相機(jī)包括Fluke的“MultiSharp Focus”技術(shù)，該技術(shù)使設(shè)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(jìn)的聚焦系統(tǒng)使用戶能夠一次捕獲多個(gè)目標(biāo)的自動(dòng)聚焦圖像。

該攝像機(jī)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(wú)線收集測(cè)量結(jié)果。這使技術(shù)人員可以通過(guò)智能手機(jī)或平板電腦實(shí)時(shí)記錄和共享熱圖像和電子測(cè)量，并自動(dòng)將其上傳到云端。可以通過(guò)電子郵件直接從作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)建和共享報(bào)告。技術(shù)人員可以通過(guò)“ShareLive”視頻通話與同事進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)作。

普林斯頓紅外技術(shù)公司最近推出了1280SciCam，這是一款高分辨率相機(jī)（1,280×1,024像素），可在0.4至1.7微米的短波紅外和可見(jiàn)光譜下工作。它提供超過(guò)每秒95幀的全幀速率。該攝像機(jī)具有12微米間距，低讀取噪聲和14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，非常適合機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用，其中短波紅外波段的靈敏度和高分辨率至關(guān)重要。可能有三個(gè)溫度設(shè)定點(diǎn)：25,0或-50 C.

紅外熱成像是一種被動(dòng)技術(shù)。也就是說(shuō)，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(cè)量受試者自然發(fā)射的紅外能量。

相比之下，標(biāo)準(zhǔn)視覺(jué)檢測(cè)應(yīng)用依賴于可見(jiàn)光譜中的外部照明。然而，在一些檢查應(yīng)用中，用紅外輻射照射物體可能是有幫助的。通常，視覺(jué)傳感器的檢查或代碼讀取過(guò)程會(huì)因環(huán)境照明的變化而顯著受損。此外，工作人員經(jīng)常受到典型視覺(jué)傳感器產(chǎn)生的脈沖紅光的困擾。

巴魯夫公司的BVS視覺(jué)傳感器消除了這兩個(gè)問(wèn)題。傳感器內(nèi)置紅外光源和集成日光濾光片，因此可見(jiàn)的環(huán)境光不會(huì)影響圖像質(zhì)量或檢測(cè)過(guò)程的穩(wěn)定性。此外，傳感器的紅外線對(duì)人眼是不可見(jiàn)的。操作員無(wú)任何侵入性閃爍，無(wú)需屏蔽，減少篡改應(yīng)用照明的誘惑。