Termokamera: Revoluce v bezkontaktním měření teploty

Technický týdeník, č.25

Bezkontaktní měření teploty nachází rozsáhlé využití při sledování a řízení průmyslových procesů. Bezkontaktní zobrazování teplotního pole může poskytovat podrobné informace sloužící ke zlepšení jakosti výrobků a zvýšení produktivity. Díky současným technologickým inovacím a nižším nákladům se stacionární termokamerové systémy s vysokým rozlišením stávají preferovaným řešením pro nejrůznější průmyslové aplikace.
Technologie bezkontaktního zobrazování teplotního pole je založena na skutečnosti, že každý objekt, jehož teplota přesahuje 0 K, vyzařuje infračervenou energii. Množství vyzářené energie je funkcí teploty objektu a emisivity jeho povrchu. Vyzářená energie se snímá plošným detektorem infračerveného záření a s využitím propracovaného počítačového programu se převádí na obraz teplotního pole, které lze vidět na obrazovce. Měřením změn povrchové teploty tak může termokamera snadno identifikovat kritická teplejší nebo chladnější místa.

Zařízení pro teplotní zobrazování se v průmyslu využívá pro širokou škálu úkolů. Umožňuje obsluze upravovat parametry výrobního procesu pro dosažení vyšší produktivity a výkonu, nedestruktivně nalézat vady v materiálech a zlepšovat výrobní postupy.

Systémy pro bezkontaktní zobrazování teplot poskytují plošné měření teploty, zatímco bodové snímače dovedou měřit jen teplotu jednoho bodu. Existuje mnoho aplikací, kde se bude měnit místo požadovaného měření teploty cílového objektu. Například v tabákovém průmyslu pomáhá bezkontaktní zobrazování teplot snižovat odpad z nesprávně usušeného tabáku a brání také požáru tabáku uloženého v zásobnících. Stacionární termokamerový systém může také odhalit neuhašenou škváru na dopravnících, identifikovat horké body při výrobě lepenky nebo místa zahoření v procesu spalování odpadů.

Stacionární nebo ruční termokamera

Dnes je k dispozici celá řada různých zařízení pro zobrazování teploty, která se liší měřicími vlastnostmi a konstrukcí. Cena těchto zařízení závisí na účelu měření teploty i na složitosti systémového softwaru používaného pro prohlížení, archivaci a přehrávání teplotních obrazů.

Neexistuje univerzální přístroj pro bezkontaktní měření teploty, který by dokázal splnit veškeré nároky zpracovatelského průmyslu, protože požadavky na jeho vlastnosti jsou podle použití rozdílné. Pro většinu uživatelů se nabízí volba mezi přenosnými ručními přístroji nebo stacionárními jednotkami, které měří teplotu periodicky nebo průběžně. Stacionární zařízení jsou instalována na jednom místě a jsou napájena ze sítě. Jsou navržena pro automatické sledování a kontrolu pohybujících se nebo pevných objektů a obvykle předávají získaná teplotní data na velké vzdálenosti přes síť Ethernet. Přenosné termokamery poskytují kromě přímého obrazu i video výstup a obvykle se používají při údržbě, diagnostice a kontrole kvality pro vyhledávání teplotních anomálií.

Ruční termokamery si získaly oblibu díky své mobilitě a snadnému použití. Při pořizování ruční termokamery by se však mělo důkladně zvážit její provedení. Důležitým aspektem je totiž robustnost termokamery a její odolnost vůči okolnímu prostředí.

Stacionární zobrazování teploty nabízí spolehlivé nepřetržité sledování stavu výrobního procesu. Přenosné zobrazování teploty poskytuje informace jen tehdy, když obsluha zamíří kameru na místo, které se má sledovat. Typickým příkladem je sledování teploty pláště vozu používaného pro přepravu roztaveného kovu v ocelárně. Použití stacionární termokamery v této aplikaci zajistí, že pokaždé, když vůz projede místem sledování, bude teplota jeho pláště zkontrolována.

Nejnovější technologický vývoj

Protože řešení bezkontaktního zobrazování teplotního pole lze nyní snadněji začlenit do řízení výrobního procesu, stále více výrobců tuto technologii využívá. Nový vývoj v této oblasti vedl ke zkrácení doby odezvy měření a k rychlejší komunikaci mezi kamerou a systémem řízení procesu. Nastává také zjednodušení uživatelského rozhraní, takže se použití bezkontaktního zobrazování stává poměrně snadným.

Současný technologický pokrok v oblasti bezkontaktního zobrazování teploty umožňuje širší pohled na výrobní proces. Stacionární termokamery sledující výrobní operace umožňují snímání v reálném čase a dovolují tak obsluze zařízení zkrátit doby náběhu procesu a tím snížit náklady na přestavení výrobní linky. Navíc jsou termokamery spojeny s intuitivním systémovým softwarem, který minimalizuje dlouhou křivku učení, která souvisela s mnoha dřívějšími systémy zobrazování zpracovatelského procesu.

Když se nejnovější stacionární termokamery spojí s programovým vybavením pro řízení a sledování procesu, poskytují pružnost vícebodové kontroly odpovídající oblastem zájmu na výrobku s nezávislými nastaveními varovné signalizace. To skýtá možnost snížit například náklady na ohřev směrováním tepla jen na oblasti, kde je to zapotřebí. Když mají uživatelé svůj proces pod kontrolou, mohou také hned říci, kdy se děje změna výrobku. Okamžitě se zjistí problémy ve výrobním procesu, které se projevují jako teplotní anomálie v oblasti zájmu. Archivované termogramy, jejichž ukládání je založené na podmínkách signalizace, zachytí situaci, kdy nastal stav aktivující signalizaci.

Moderní stacionární systémy zobrazující teplotní pole umožňují snadnou práci v síti i na velké vzdálenosti pomocí standardního rozhraní Ethernet, které umožňuje přenášet více snímků zobrazovaných dat za sekundu. Navíc přenos pomocí optických kabelů umožňuje umístit počítače mimo rizikové provozní prostředí. Tato možnost snižuje investiční náklady uživatele odstraněním potřeby speciálních a nákladných průmyslových počítačů, jaké jsou nutné k provozu v drsných výrobních podmínkách.

Software pro zobrazování teploty se může navíce využít pro pozorování v reálném čase, archivaci a přehrávání záznamů z termokamer. Jedna softwarová aplikace umožňuje současně podporovat více kamer, a tak lze jako řídicí výstupy přiřadit více než 200 procesních signalizací. Díky tomu mohou uživatelé minimalizovat celkový prostor nutný pro systém v řídicí místnosti na jednu instalaci počítače.

Dnes již nikdo nemůže nesouhlasit s faktem, že bezkontaktní zobrazování teplotního pole pomáhá průmyslovým závodům šetřit peníze a zlepšit efektivitu díky optimalizaci výrobních operací na základě přesného měření teploty. Stacionární bezkontaktní zobrazovací systémy pro automatizované sledování a řízení teploty jsou cenově dostupnější a jejich užívání snadnější než kdykoliv dříve. Současné konstrukční inovace umožňují užívání stacionárního zobrazování teplot jako nákladově efektivního řešení řízení procesu a prediktivní údržby ve většině průmyslových výrob.

Jeff Krsech
Raytek Product Manager

TSI System s.r.o.
www.tsisystem.cz