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红外热成像市场发展如火如荼:降成本、标准化、智能化

2021-05-10 16:47:57

红外热成像市场发展如火如荼:降成本、标准化、智能化

 

随着红外热成像相机迈向更直观、更经济、标准化和智能化,其收益愈加可观,红外热成像市场正发展地如火如荼。

红外热成像技术曾经仅用于国防、军事等高端应用,但在过去几十年的发展中,已逐渐变为更为主流的技术。据麦姆斯咨询介绍,随着维护和电气故障排除应用中手持式红外热像仪越来越受欢迎,人们对该技术的工业效益的认识日益提升。2020年又遭遇了新冠疫情,大量红外热成像解决方案顺理成章地涌入市场。各种红外热成像传感器技术和相机被用于发热检测,尽管从技术上讲,红外热成像传感器仅能测量皮肤表面温度。

 

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通常不透明的塑料包装在短波红外(SWIR)的透射率比在可见光范围更高,因此SWIR相机能够轻松探测出塑料桶中对SWIR光波低透射率甚至强吸收率的物质。(左图)。伪色彩可以为观察者提供突出的温度变化,而无需改变基础像素的温度值(右图)。(来源:MoviTHERM


尽管如此,红外热成像对于许多终端用户仍然非常神秘。即便是技术娴熟的机器视觉集成人员也可能对非可见光成像技术束手无策。这并不稀奇,因为人类缺乏视觉感知温度的视觉能力。

为了更好地了解红外相机和热像仪的性能,用户必须了解红外热成像相机的工作原理和所涉及的物理原理。与在可见光谱(400 nm700 nm波段)工作的标准机器视觉相机不同,红外相机和热像仪技术覆盖的光谱范围更为宽广,该光谱主要细分为三个波段:0.9 μm1.7 μm波段属于短波红外(SWIR),3 μm5 μm波段属于中波红外(MWIR),8 μm14 μm波段属于长波红外(LWIR)。

光谱波段主要由各类相机中的探测器技术的特性来定义。光谱带则来自探测器材料的敏感波长。根据科学原理,物理学文献可能会以不同的方式对红外光谱进行分类。

深入了解短波红外(SWIR

许多常见应用可从不同波段的探测中受益,并非所有红外探测都涉及温度测量。研究人员利用材料物理特性来探究光谱的选择性反射率、吸收率和透射率。

例如,通常不透明的塑料包装在SWIR的透射率比在可见光范围更高,因此SWIR相机能够轻松探测出塑料桶中对SWIR光波低透射率甚至强吸收率的物质。结果为SWIR图像的对比度足以完成检查。

SWIR技术也适用于农业,它可以监测作物和植物健康状况,检测碰伤或测量水果的含糖量。这些应用均使用了某种光谱的反射率、吸收率或透射率作为基础检查方法。

当用SWIR相机测量温度时,了解SWIR光谱区域非常重要,该光谱产生的大多数信号是由反射光形成,而非红外辐射能量所产生。通过可见光标准机器视觉应用可以清晰阐述这一点。

SWIR相机测量温度需要大量的热能来克服反射光,并在传感器上记录为辐射能量。因此,在温度低于400℃情况下,使用搭载SWIR探测器的相机来完成温度校准,通常没有任何意义。该特点使得SWIR相机适用于高温应用(如成像熔融金属或检查工艺焊缝等)。


成本降低,接口标准,智能相机

尽管存在这些挑战和缺点,热像仪在工业和非工业成像应用中的重要性仍变得越来越突出。多个因素的存在促成了这种增长。成本降低可以说是其中最重要的因素。其次是标准通信协议GenICAM和标准物理接口的引入。GenICam的目标是为所有类型的相机提供统一的编程接口,由欧洲机械视觉协会(EMVA)颁布。最前出现的是FireWire(这是在IEEE-1394标准制定之前,苹果公司赋予数据传输技术的名字),现在是大多数相机都配备的千兆以太网。

不久前,用户还不得不发挥他们最good的编程技能,并在软件开发套件的帮助下,来实现专有的通信接口,结果却发现下一款相机型号并不兼容。相机制造商朝向更统一的通信标准迈进,使相机销售受益匪浅,同时也促使系统集成商和终端客户更广泛地采用这些标准。虽然热像仪制造商还在继续努力完全遵守这些标准,但情况确实有所改善。

最近热成像智能相机也破土而出。尽管热成像与标准机器视觉还存在很大差距,但热成像智能相机将进一步推动热成像的广泛应用,绽放美丽的“红外之花”。

 

下文将详细介绍微测辐射热计:一种更加经济的热成像技术.


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