česky english Vítejte, dnes je čtvrtek 29. září 2022

S termokamerami A50/A70 se nehádá, nýbrž analyzuje

DPS 2/2022 | Měření - články
Autor: Ing. Jan Robenek
01.jpg

Drobné půlkilové tělo černé barvy s výrazným žebrováním a vystupujícím objektivem nebo i anténou. Nové termokamery Teledyne FLIR to nejsou jen řady A50 nebo též A70, ale také spousta možností, které zde navzdory pevnému způsobu uchycení přináší. Dokonce tolik, že je výrobce pokaždé nabízí ve třech různých skupinách a s celou řadou dalších variant.

Místo dohadů data

Automatizace je o hardwaru. HW nástrojích, které musel již dříve někdo vybrat a klást si přitom některé klíčové otázky. Jak to bude složité, kolik za vše zaplatíme, co všechno tím získáme, a pokud se rozhodneme naši volbu zopakovat i pro jiná místa v celém systému, bude to schůdné? Nové termokamery Teledyne FLIR v řadách A50 a A70 souhlasně přitakávají, přesně jako ve zprávě z loňského listopadu [1]. Činí tak i jejich tři širší podskupiny s označením „Smart Sensor“, „Image Streaming“ nebo také „Research & Development Kits“.

Splnily totiž účel – vyhovět profesionálním potřebám celé řady odvětví, od výroby přes technickou infrastrukturu až po vědecký výzkum. Nejen rychle, ale zase o něco lépe, budeme-li při zkoumání teploty kupříkladu poměřovat „optikou“ přesnosti. Na výstupy v rozmezí ±5 °C nebo ±5 % se již více neohlížejme, nově se měřicí technika vyjadřuje s ±2 °C či ±2 % ze čtené hodnoty. Kompaktní hliníkové provedení rovněž počítá s krytím IP66 nebo teplotním rozlišením v infračerveném spektru, které se nyní vyšplhalo až na 464 × 348 pixelů a v případě série A70 dokonce až k matici 640 × 480 bodů. Vhodných aplikací se tak nabízí celá řada. Může se jednat o sledování stavu či podmínek s cílem dalšího navyšování doby provozuschopnosti a také minimalizace nákladů odvíjející se od údržby, kterou si naplánujeme nejlépe sami. Předvídat je totiž mnohem lepší než problémy jen akutně „hasit“. A to i doslova, protože riziko vzniku ohně zde rovněž umíme odhalovat s dostatečným předstihem, takže lépe ochráníme nejen svěřený majetek, ale třeba i životy.


Obr. 1 Efektivní analýza dat si žádá ty správné HW nástroje. Ve společnosti Teledyne FLIR zde dávají na výběr mezi univerzálními modely, které se „podívají“ třeba i k tisíci stupňům Celsia a jejichž rozlišení v IR spektru dosahuje až 640 × 480 bodů [1]

Univerzálně znamená pro více účelů

Vysoký stupeň krytí je vlastností jak u modelů A50, tak též A70. Nejedná se však pouze o rizika spojovaná s vodou či prachem, ale třeba i oleji, takže se můžeme směle vydat i do jinak náročných průmyslových podmínek. Robustní provedení nových termokamer pak oceníme zvláště při jejich přemísťování z jednoho místa na druhé. Stále přitom dokážeme těžit z univerzálního přístupu, který vynikne, ať již z pevně dané pozice sledujeme výrobní linku, nebo měřicí systém jindy posadíme třeba na svůj pracovní stůl.

Modely A50, resp. A70 skupiny „Smart Sensor“ byly navržené tak, abychom ve výsledku dokázali omezit dobu strávenou inspekčními prohlídkami a zvyšovali přitom efektivitu výroby, včetně samotné spolehlivosti [2]. Ve smyslu okřídleného „on camera / on edge“ to pak znamaená, že teplotní měření vyřešíme společně s analýzou přímo v rámci termokamery, tedy bez nezbytné účasti počítače. Kameru lze kromě toho jednoduše přidat, nakonfigurovat a také provozovat v systémech HMI/SCADA.

Varianty z obr. 2 spadající mezi „Image Streaming“ se zase uplatní během řízení procesů či kvality [3]. Díky kompatibilitě s GigE Vision a GenICam je nyní možné kameru snadno spojit s počítačem a využívat námi preferovaný software. Ve většině případů pak s modely A50 nebo A70 doplňujeme systémy strojového vidění sledující různé nedostatky, zatímco teď máme u produktů k dispozici i jejich teplotní odchylky. Výrobce zde počítá s teplotními rozsahy pokrývajícími docela širokou oblast od –20 °C až do +1 000 °C, přičemž výše zmiňovanou přesnost vyjádřenou pokaždé s číslicí dva uvažujeme při teplotě okolí od +15 °C do +35 °C (obecně ale nic nebrání jejímu dalšímu poklesu, znovu až k minus dvaceti stupňům) a u předmětů, jejichž teplota ovšem neklesá pod nulu. Jak již napovídá samotné označení „Research & Development Kits“, poslední skupina kamer se pak ve svých sadách uplatní zejména během výzkumu a vývoje – na akademické půdě, při studiu materiálů, ve světě polovodičů, v elektronice apod. Pro účely ovládání kamery, živého zobrazování, záznamu a také dodatečného zpracování zde přitom výrobce zahrnuje verze kamer A50 či A70 „Advanced Image Streaming“ společně se softwarem FLIR Research Studio [4].


Obr. 2 Jen v řadách termokamer FLIR A50 / A70 skupiny „Image Streaming“ máme k dispozici přes deset různých variant. V případě potřeby si vypomůžeme i s bezdrátovým rozhraním [3]

Ještě menší s ještě větší podporou

Termokamery, o kterých jsme až doposud hovořili, budeme sice osazovat v rámci větších celků, ovšem pro spoustu dalších aplikací již ani zdaleka nevyhoví. Důvodem ale rozhodně nejsou dosahované technické parametry, spíše fyzické proporce. Ve společnosti Teledyne FLIR s tím ale počítají, protože jejich čestnou nabídku dále tvoří drobné, levné a také průkopnické moduly mikro termokamery Lepton®, které tak s výhodou vestavíme i do malých elektronických zařízení, od robustních mobilních telefonů třeba až po drony, kde pomohou s bezkontaktním sledováním teploty a také souvisejícím zobrazováním. Po celém světě se v takových produktech nachází již milióny „Leptonů“ řešících nespočet otázek dotýkajících se např. staveb, osobní bezpečnosti nebo i spolehlivosti v průmyslové sféře.

Navrhnout spolehlivý měřicí systém však není jen tak. Výrobce proto nyní ve spolupráci s vývojáři získané vědomosti zpřístupnil [5] v nové sadě podpůrných on-line nástrojů, se kterými hodlá oslovit další generaci návrhářů, kteří budou ve svých zařízeních osazovat právě tento druh snímačů. Webové stránky [6] mají za cíl zprostředkovat vše, co je do začátku zapotřebí k úspěšnému začlenění systému Lepton® v nejrůznějších věcech, které si jen dokážeme představit – od příruční techniky přes internet věcí až po automatické (bezpilotní) stroje s využitím platforem, jako je Windows, Linux, Raspberry Pi nebo též Beaglebone. Nechybí zde ani série nových videí Lepton® Integration věnovaných klíčovým záležitostem, pokud jde o mechanické, elektrické, komunikační, ale také teplotní záležitosti. Z dalších materiálů pak ještě zmiňujeme SDK, referenční návrhy a softwarové či aplikační poznámky.


Obr. 3 Jedna věc je drobný modul mikro termokamery Lepton® navrhnout a další pak pomoci vývojářům s jeho úspěšným nasazením [5]

Pro informace v každém bodě

Lepton® je v zásadě modulem LWIR kamery (long-wavelength infrared), která je menší než deseticent a může se tudíž vejít i do chytrého telefonu, navíc jen za jednu desetinu ceny tradičních infračervených kamer. Řešení počítá s poli čítajícími 160 × 120, příp. jen 80 × 60 bodů, a pokud to bude nutné, dokáže zachytávat přesné, kalibrované a z principu též i bezkontaktní teplotní údaje, které máme u každého snímku k dispozici pro všechny pixely.

Relativní intenzity umí z pohledu tepelné energie ve svém zorném poli zobrazovat každá termokamera. Ve smyslu výše uvedeného však některé z nich půjdou ještě dál, což také výrobce ve své mateřštině označuje jako „Radiometry“. Za tímto účelem však musíme kompenzovat řadu dalších vlivů, např. odrazy, vlhkost, vzdálenosti a také materiálové vlastnosti zkoumaného předmětu. Jakmile vše budeme znát, můžeme velikost záření zachyceného kamerou konečně převádět na teplotu, a to klidně s přesností blížící se ±2 °C. Obecných otázek spojených s volbou správného „zobrazovače“ teploty však bude mnohem více a zahrnují též i rozlišení, citlivost (viz také obr. 4) nebo např. použité vlnové délky, tedy pásma MWIR vs. LWIR [7].


Obr. 4 K otázce citlivosti kamery vyjádřené jako „Noise Equivalent Differential Temperature“. K odlišení drobných detailů, třeba na desce plošného spoje, bude zapotřebí právě nízkých úrovní NEDT [7]

robenek@dps-az.cz

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik