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일반 카메라와 마찬가지로 열화상 카메라는 적외선 열파를 사용하여 재료(비정질 실리콘 또는 산화바나듐)에 영향을 주어 저항을 변경합니다. 그러나 CMOS 배열을 사용하여 렌즈의 포커싱 효과를 통과한 광자를 감지하는 일반 카메라와는 다릅니다. 이 점에 있어서도 저예산 열화상 카메라 다른 구성을 사용합니다.
열화상 카메라의 이미저를 볼로미터라고 합니다.
볼로미터는 실화상 카메라에 비해 매우 큰 픽셀을 포함하는 경우가 많기 때문에 열화상 카메라의 해상도는 640 x 480까지 높을 수 있으며 이는 실화상 카메라의 해상도보다 상대적으로 낮습니다. 열 에너지에서 열은 다양한 전자기 스펙트럼을 통해 전달되지만 열 이미징을 위해 이러한 스펙트럼 중 하나만(적외선 스펙트럼)만 샘플링된다는 점을 명심하는 것이 중요합니다.
이 스펙트럼에서 열 에너지는 먼 거리를 이동할 수 있고 유리가 아닌 렌즈를 사용하여 볼로미터에 초점을 맞출 수 있다는 점에서 가시광선 에너지와 유사하게 동작합니다. 또한 가시광선과 마찬가지로 이 적외선 복사도 거울에 반사될 수 있습니다.
열화상 카메라를 사용할 때 가장 먼저 이해해야 할 것은 열이 이미지에 강한 시간 의존성을 갖는다는 것입니다. 가시광선 스펙트럼에서 빛은 존재하거나 존재하지 않습니다. 열 환경에서는 물체의 온도가 이미지의 다른 물체로 지속적으로 전달됩니다.
동일한 물체를 가까운 간격으로 촬영한 두 개의 이미지는 인지할 수 있는 변화를 보여주는 효과가 있습니다. 테이블 위에 손을 얹었다 놓는 것만으로도 손자국이 남고 실온으로 식히는 데 몇 초가 걸릴 수 있습니다.
따라서 열화상 카메라에서는 장면의 전체 온도를 제어하는 것만큼 캡처 타이밍도 매우 중요합니다. 열 밀봉된 재료의 두께에 따라 열 밀봉 시 온도는 180F, 2초 후에는 150F, 단 10초 만에 실온에 가까워질 수 있으므로 열 밀봉 사이의 시간(초)이 중요합니다. 밀봉 작업 및 검사.
귀중한 정보를 얻으려면 열 이벤트에 따라 열화상 검사를 정확하게 예약해야 합니다. 또한 백의 내용물로 인해 열 밀봉 온도가 빠르게 낮아질 수 있습니다.
반사율 및 열 불투명도 측면에서 열화상 카메라
열 반사율과 불투명도는 열 엔지니어링의 다음 문제입니다. 할리우드 영화에서는 열화상 카메라가 장벽을 투시하는 능력을 갖춘 것으로 소개됩니다. 투명한 유리와 웅덩이 표면은 열에 대해 불투명하기 때문에 열화상 카메라는 현실 세계에서 이를 통해 측정조차 할 수 없습니다.
또한 공기 중의 물에는 적외선 스펙트럼으로 전달되는 온도가 있어 물 분자 뒤에 열 신호가 숨겨지기 때문에 열화상 카메라는 특히 습한 환경에서는 효과적으로 작동할 수 없습니다. 증기나 안개는 열투명도와 불투명도의 중간인 반면, 일반적인 건조한 공기는 열적으로 투명합니다.
이로 인해 습하거나 습한 환경에서는 열화상 촬영이 어려워집니다. 금속 자체의 열 신호가 아닌 광학 경로에 있는 물체의 열 신호가 빛나는 금속 조각에 의해 반사되며, 이는 종종 열 반사를 나타냅니다. 예기치 않게 이것이 호일이 오븐에서 잘 작동하는 이유입니다. 이는 열 환경을 둘로 나누어 IR 복사를 거부하면서 열 에너지의 대류/전도만 허용합니다.
따라서 열화상과 시각 이미징은 매우 다르지만 몇 가지 유사점이 있습니다. 표면 반사율, 날씨, 습도 및 해상도는 모두 열화상에 영향을 미치는 요소입니다. 엔지니어는 이미 할 일이 많지만 그게 전부는 아닙니다.
볼로미터
더 저렴한 비냉각식 볼로미터와 더 비싼 냉각식 볼로미터 중 어떤 볼로미터를 사용해야 합니까? 차이점은 무엇입니까?
냉각식 볼로미터는 비냉각식 볼로미터(Teledyne FLIR 문서 참조)에 비해 노이즈가 매우 없는 이미지를 생성합니다. 데이터의 모든 픽셀에는 무작위 변형인 노이즈가 포함되어 있습니다. 내 경험상 일반적인 비냉각 볼로미터의 소음은 대개 5도 미만입니다.
비냉각식 장치는 매우 유용하며 일반적으로 센서 감지 범위의 중간인 10도 이상의 영역에서 결정을 내리는 경우 제대로 작동할 것입니다. 또한 물체가 빠르게 움직이는 경우 냉각 볼로미터가 최선의 선택이 될 것입니다. 비냉각식(왼쪽) 및 냉각식(오른쪽) 볼로미터를 사용하여 20mph로 회전하는 타이어를 보여줍니다(Teledyne FLIR 문헌).
냉각된 볼로미터의 짧은 노출로 인해 비냉각 볼로미터가 림의 위치를 식별하기 어렵기 때문에 왼쪽 이미지에서는 바퀴가 정지된 것처럼 보입니다.
열화상에는 추가 « 조명 »이나 전력이 필요하지 않다는 사실이 장점이지만, 이미지 어딘가에 흑체 복사 소스를 통합하면 열화상 사진의 품질을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 장치의 열 특성은 매우 정확하고 안정적이므로 센서의 열 드리프트를 설명할 수 있으며 이는 냉각 볼로미터를 사용하여 1도 이하의 정확도를 달성하려고 할 때 중요합니다.
이미지는 획득 후 회색조 이미지일 뿐이며 따뜻한 물체는 더 하얗게 나타나고 차가운 물체는 더 어둡게 나타납니다.
이미지의 모든 픽셀에 대한 온도를 도 단위로 정량적으로 계산하는 기능을 제외하고 모양 일치, 명암 간 전환, 낙하 분석 등을 포함한 모든 비전 도구는 기존 비전 시스템과 동일하게 작동합니다. 전체 이미지 해상도가 낮기 때문에 일반적으로 열화상 처리 속도가 상당히 빠릅니다.
이는 640480 또는 320240 카메라 프레임과 비슷합니다. 즉, 좋은 컴퓨터는 일반적으로 카메라의 가장 높은 프레임 속도에서 각 프레임에 대한 전체 응답을 얻을 수 있습니다. 우리는 자유 프레임 캡처 모드의 카메라와 비전 시스템을 사용하여 큐의 존재에 따라 사용할 이미지를 결정함으로써 시스템을 원활하게 트리거할 수 있다는 사실을 발견했습니다.
이는 청결에 대한 요구로 인해 이미지 캡처 동기화가 어려운 식품 산업의 중요한 문제를 해결할 뿐만 아니라 위험한 환경에서 사용되는 시스템을 개선합니다. 또한 시간 여행을 통해 재료의 열 손실 특성을 직접 측정할 수 있습니다. 또한 열 충격 이미징을 사용하면 다른 방법으로는 보기 어려운 재료의 결함을 찾아낼 수 있습니다.
표준 비전 카메라와 열화상 카메라에는 유사점과 차이점이 있습니다.
요약하자면, 열화상 카메라는 표준 비전 카메라와 비슷하면서도 다릅니다. 이러한 차이점을 이해하고 카메라와 에너지 스펙트럼의 고유한 기능을 활용하는 동시에 한계를 완화함으로써 다른 전통적인 방법으로는 쉽게 복제할 수 없는 기능을 달성할 수 있습니다. 열 통합에 대한 구체적인 경험이 있는 자격을 갖춘 시스템 통합업체를 이용하면 열화상을 직접 구현하는 데 어려움을 겪지 않고도 프로세스에 대한 열화상의 이점을 실현하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.
