Z JAK DUŻEJ ODLEGŁOŚCI MOŻNA MIERZYĆ? 

     Kluczowy jest stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej 

Jeśli niedawno została zakupiona kamera termowizyjna, możesz się zastanawiać, z jak dużej odległości można nią wykonywać pomiary. Enewntualnie chcesz kupić kamerę, ale nie masz pewności, która będzie dokładnie mierzyć cel i jednocześnie zmieści się w budżecie. Odpowiedź na pytanie „Z jak dużej odległości można mierzyć?” zależy od takich czynników, jak rozdzielczość, chwilowe pole widzenia (IFOV), obiektywy, wielkość obiektu i innych. 

Można to porównać do badania wzroku w gabinecie lekarskim. Gdy spojrzysz na tablicę do badania wzroku z krzesła w gabinecie, możesz być w stanie zobaczyć litery w najmniejszym wierszu – ale z jakiej maksymalnej odległości będzie można je odczytać (czyli „zmierzyć” je)? Jeśli masz doskonały wzrok (20/20), możesz odczytać najmniejsze litery z większej odległości. W takim przypadku wzrok 20/20 odpowiadałby kamerze termowizyjnej o wysokiej rozdzielczości. Jeśli Twój wzrok nie jest doskonały, możesz poprawić go okularami (czyli dodać szkło powiększające do kamery) lub podejść bliżej tablicy do badania wzroku (czyli zmniejszyć odległość od celu). 

Ważne jest zrozumienie, czym jest stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej. Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej to wartość informująca o tym, jak daleko można być od celu o określonych wymiarach i nadal uzyskiwać dokładny pomiar temperatury. 

W miarę oddalania się od mierzonego obiektu tracona jest zdolność do dokładnego pomiaru temperatury

Aby zapewnić najdokładniejszy pomiar temperatury, na celu powinno być skupionych jak najwięcej pikseli detektora kamery. Zapewni to więcej szczegółów na obrazie termowizyjnym. W miarę oddalania się od mierzonego obiektu tracona jest zdolność do dokładnego pomiaru temperatury. Im większa rozdzielczość kamery (większa liczba pikseli w celu), tym bardziej prawdopodobne jest uzyskanie dokładnych wyników z większej odlegości. Zoom cyfrowy nie poprawia dokładności, więc wyższa rozdzielczość lub wąskie pole widzenia ma kluczowe znaczenie. 

Załóżmy, że chcesz uzyskać dokładny pomiar temperatury 20-milimetrowego celu znajdującego się w odległości 15 metrów od kamery termowizyjnej. Jak dowiedzieć się, czy dana kamera może to zrobić? Trzeba sprawdzić dane techniczne kamery – pole widzenia i rozdzielczość. Załóżmy, że rozdzielczość kamery wynosi 320 × 240, a obiektyw ma 24-stopniowe pole widzenia w poziomie. 

IFOV jest rzutem kątowym jednego piksela detektora na obrazie w podczerwieni. Powierzchnia, jaką może widzieć każdy piksel, zależy od odległości od celu dla danego obiektywu.

Najpierw trzeba obliczyć IFOV w miliradianach (mrad) z następującego wzoru: 

IFOV = (FOV/liczba pikseli*) × [(3,14/180)(1000)]

* Użyj liczby pikseli, która odpowiada polu widzenia Twojego obiektywu (w poziomie/ pionie) 

Jako że obiektyw ma 24 stopnie FOV w poziomie, należy podzielić 24 przez poziomą rozdzielczość kamery w pikselach – w tym przypadku 320. Następnie trzeba pomnożyć tę liczbę przez 17,44, co jest wynikiem (3,14/180) (1000) z powyższego równania. 

(24/320) × 17,44 = 1,308 mrad

Wiedząc, że IFOV wynosi 1,308 mrad, trzeba obliczyć IFOV w milimetrach z następującego równania:

IFOV (mm): (1,308/1000) × 15 000* mm = 19,62 mm

* Odległość od celu 

Co oznacza ta liczba? Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej wynosi 19,62:15 000. Ta wartość jest mierzalną wielkością jednego piksela (1 × 1). Mówiąc w uproszczeniu, wynik informuje, że kamera może zmierzyć plamkę pomiarową 19,62 mm z odległości 15 metrów.  

Ten pomiar pojedynczego piksela nazywany jest „teoretycznym stosunkiem odległości do wielkości plamki pomiarowej ” (SSR). Niektórzy producenci podają teoretyczny stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej w danych technicznych produktów. Chociaż można to uznać za rzeczywisty stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej, jest to zwodnicze, ponieważ nie musi to być najbardziej dokładna wartość. Jest tak dlatego, że informuje tylko o temperaturze bardzo małego obszaru w obrębie pojedynczego piksela. Jak wspomniano wcześniej, w celu zapewnienia największej dokładności należy uzyskać jak najwięcej pikseli w celu. Jeden lub dwa piksele mogą wystarczyć, aby jakościowego ustalenia , że istnieje różnica temperatur, ale mogą nie wystarczyć do zapewnienia dokładnego odwzorowania średniej temperatury danego obszaru.  

W idealnej sytuacji odwzorowywany cel powinien pokrywać co najmniej jeden piksel.W celu zapewnienia dokładniejszych odczytów należy pokryć większy obszar, aby uwzględnić dyspersję optyczną rzutowania. 

Pomiar jednopikselowy może być niedokładny z różnych powodów:

• Kamery termowizyjne mogą mieć złe piksele.
• Obiekty odbijają światło – zadrapanie lub odbicie światła słonecznego mogłoby spowodować wynik fałszywie pozytywny oraz fałszywie wysoki odczyt.
• Obiekt gorący – na przykład łeb śruby – może być niemalże tej samej szerokości, co piksel, ale piksel jest kwadratowy, a łeb śruby sześciokątny.
• Żaden układ optyczny nie jest doskonały – zawsze występują jakieś zniekształcenia, które wpływają na pomiary. 

Ze względu na zjawisko zwane dyspersją optyczną promieniowanie z bardzo małej powierzchni nie zapewni jednemu elementowi detektora wystarczająco dużo energii, aby umożliwić uzyskanie poprawnej wartości. Należy upewnić się, że gorący obszar odczytu wartości punktowej ma co najmniej 3 × 3 piksele. Wystarczy pomnożyć teoretyczny stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej w milimetrach przez trzy, co pozwoli uzyskać stosunek plamki pomiarowej 3 × 3 piksele zamiast 1 × 1. Taka wartość będzie dokładniejsza.  

Po pomnożeniu IFOV w mm (19,62) przez 3 uzyskujemy 58,86 mm.

Oznacza to, że można zmierzyć obiekt o średnicy 58,86 milimetra z odległości 15 metrów. 

A teraz załóżmy, że chcemy zmierzyć obiekt o średnicy 20 milimetrów. Z jakiej maksymalnej odległości można dokładnie zmierzyć powierzchnię tej wielkości? Trzeba zastosować mnożenie krzyżowe: 

IFOV w mm: Odległość w mm

(15 m = 15 000 mm)

58,86:15 000

20 mm : x

15000*20 = 58,86*x

300 000/58,86 = x

x = 5096,8 mm, czyli około 5,1 m

Kamerą o rozdzielczości 320 × 240 pikseli można zmierzyć obiekt o średnicy 20 mm z odległości około 5 m od celu.

Ilustracja pola widzenia przy 2,6 mrad i 1,36 mrad. Udostępniona przez Infrared Training Center.

Inni producenci mogą nie używać tej wartości, gdy omawiają IFOV lub SSR, ale w praktyce zapewnia ona dokładniejszy odczyt temperatury anomalii. 

Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej jest ważny, ponieważ pomaga zrozumieć, czy kamera termowizyjna jest w stanie dokładnie mierzyć temperaturę z wymaganej odległości. Jeśli chcesz mierzyć małe cele z dużej odległości, znajomość stosunku odległości do wielkości plamki pomiarowej czyli odległości dokładnego pomiaru ma kluczowe znaczenie. 

Jeśli planujesz badanie termograficzne, zastanów się, czy możesz podejść wystarczająco blisko celu, aby uzyskać dokładny odczyt. Dokładny znaczy tyle, co wystarczająco dobry dla prawidłowej interpretacji. Niekoniecznie nawet musi to oznaczać „w zakresie dokładności kamery”. Jeśli nie uwzględnisz stosunku odległości do średnicy plamki pomiarowej, możesz uzyskać odczyt odchylony o kilkadziesiąt, a nawet kilkaset stopni.

Aston Martin Red Bull Racing utrzymuje centrum przetwarzania danych w formie za pomocą obrazowania termicznego.

Kieszonkowa kamera FLIR ONE Pro pomaga monitorować stan zasilaczy i tablic rozdzielczych.

Każdy wyścig Aston Martin Red Bull wymaga wielu przygotowań, zarówno na torze, jak i za kulisami w fabryce. Zadaniem zespołu IT jest upewnienie się, że dane dotyczące wyścigu mogą być udostępniane pomiędzy zespołem wyścigowym a fabryką w dowolnym miejscu na świecie. Dlatego tak ważne jest, aby centrum przetwarzania danych w siedzibie Milton Keynes działało na najwyższym poziomie 24/7 przez cały rok. Aby mieć oko na wszystko, zespół IT opiera się na możliwościach termowizyjnych FLIR ONE Pro.

Sprawdź jak zakład energetyczny w stanie Waszyngton wykorzystuje kamery termowizyjne FLIR Systems

Oczywiste jest, że głównym elementem przewagi konkursowej Formuły 1 są umiejętności kierowcy, ale to co dzieje się za kulisami toru wyścigowego i w fabryce jest równie ważne, jeśli nie ważniejsze. Sprawdzana jest aerodynamika w tunelu aerodynamicznym, monitorowane są różne czujniki w samochodzie i przeprowadzane wirtualne symulacje i analizy, aby upewnić się, że samochód będzie działał jak najlepiej. Jest wiele danych do obserwowania, a wszystkie muszą być przechowywane i szybko dostępne, wszędzie gdzie w sezonie podróżuje zespół wyścigowy.

ZNACZENIE CENTRUM PRZETWARZANIA DANYCH

Aston Martin Red Bull Racing zatrudnia około 700 pracowników. Podczas weekendu wyścigowego około 60 pracowników jedzie na wyścig. Nie oznacza to, że pozostali będą mieli wolny weekend. Zespół inżynierów i mechaników musi pracować w fabryce podczas weekendu wyścigowego, aby zapewnić zdalne wsparcie. Gary French, menedżer centrum przetwarzania danych Aston Martin Red Bull Racing jest odpowiedzialny za utrzymanie centrum przetwarzania danych 24/7. Jego zadaniem jest zapewnienie, że każdy uczestnik wyścigu może mieć dostęp do wszystkich ważnych danych.

„Przez cały rok, szczególnie podczas weekendów wyścigowych musimy być pewni, że centrum przetwarzania danych działa z najwyższą wydajnością”, powiedział Gary French. „W przeszłości zdarzały się przerwy w zasilaniu, które groziły zmniejszeniem wydajności centrum przetwarzania danych. Chociaż nigdy nie doprowadziły one do poważnych problemów, sprawiły, że szukaliśmy rozwiązania, które już we wczesnym etapie pozwoli wykryć tego typu problemy.”

WSZECHSTRONNA WSPÓŁPRACA

Od 2014 r. FLIR Systems jest Innowacyjnym Partnerem Aston Martin Red Bull Racing. Początkowo FLIR wspierał zespół zbierając dane o temperaturze z samochodów wyścigowych, ale współpraca szybko rozszerzyła się także na inne obszary. Zespół korzysta z kamer termowizyjnych FLIR oraz sprzętu do testowania i pomiarów w firmie, a także do pomiarów temperatury w tunelu aerodynamicznym. Korzysta również z kompleksowych rozwiązań bezpieczeństwa FLIR, wykorzystując kombinację termicznych i wizualnych kamer do monitorowania i zapewnienia bezpieczeństwa zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz budynków fabryki. Współpraca okazała się bardzo owocna.

„Ponieważ produkty FLIR są używane w różnych częściach zespołu, dzięki partnerstwu łatwo było uzyskać poradę, które kamery termowizyjne mogą być pomocne w centrum przetwarzania danych” - powiedział Gary French. „Wybraliśmy FLIR ONE Pro”.

ODPOWIEDNIE NARZĘDZIE PRACY

Głównym wyzwaniem dla centrum przetwarzania danych jest zapobieganie problemom związanym z elektrycznością i problemom z chłodzeniem. Jeśli nie mamy odpowiednich narzędzi do wskazania interesujących nas obszarów, tego typu problemy pozostają niewidoczne. „Nasze najnowsze centrum przetwarzania danych ma zaawansowany system monitorowania temperatury i zużycia energii, ale nie pozwala on na wskazanie wadliwego połączenia elektrycznego, które się nagrzewa i może spowodować pożar. Nie wskaże też nieprawidłowo zainstalowanego sprzętu, który powoduje cyrkulację gorącego powietrza” - powiedział French.

Aby monitorować te potencjalne zagrożenia, Gary French i jego zespół potrzebował małej i prostej kamery termowizyjnej, która miała służyć do przeprowadzania podstawowych kontroli wizualnych wokół infrastruktury centrum przetwarzania danych, umożliwiając wskazanie obszarów budzących obawy.

„Kiedy kamera FLIR ONE Pro została nam pokazana, od razu przekonała nas do zakupu. Rozmiar i waga pozwalają na noszenie jej w kieszeni, a w razie potrzeby można przeprowadzić kontrole zarówno w przypadku awarii elektrycznych, jak i przepływu powietrza. Jakość obrazów termowizyjnych pozwala nam na zarządzanie wszelkimi problemami i natychmiastowe składanie wniosków budżetowych o prace naprawcze. Integracja ze smartfonem sprawia, że można od razu dzielić się spostrzeżeniami z innymi”, powiedział Gary French.

FLIR ONE Pro udowodnił swoją jakość Garemu French i jego zespołowi. „Idąc dalej, chcę rozpocząć regularne kontrole, aby zmniejszyć ryzyko problemów z zasilaniem i chłodzeniem, a także pomóc kierownictwu w rozpoznawaniu obszarów budzących niepokój”, mówi French.

FLIR ONE Pro

FLIR ONE Pro to kamera termowizyjna w formie przystawki do urządzeń z systemem iOS lub Android, dzięki której możesz znaleźć niewidoczne problemy szybciej niż kiedykolwiek.

Łączy w sobie wysokiej rozdzielczości czujnik termiczny, który może mierzyć temperaturę do 400°C z zaawansowanymi funkcjami do wykonywania pomiarów i generowania raportów.

Rewolucyjne przetwarzanie obrazu VividIR pozwala zobaczyć więcej szczegółów niż poprzednie generacje FLIR ONE. Zaktualizowana konstrukcja zawiera regulowane złącze OneFit, które pasuje do telefonu bez konieczności wyjmowania go z etui.

Ulepszona aplikacja FLIR ONE pozwala mierzyć wiele temperatur lub obszarów jednocześnie i ma możliwość przesyłania danych do smartwatcha w celu zdalnego podglądu.

W Polsce dystrybutorem kamer termowizyjnych FLIR Systems jest iBros technic. iBros technic pomoże w doborze rozwiązania, stworzy lub dołoży potrzebne elementy dodatkowe i akcesoria do indywidualnych potrzeb.

Zapraszamy do kontaktu  +48 12 3767051  Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.