Termokamery umožňují provádět kontroly z bezpečné vzdálenosti. To znamená, že nemusí být nutné zastavovat provoz nebo si oblékat veškeré osobní ochranné prostředky. Dochází k úsporám výrobního času a omezení práce v nebezpečném prostředí. V určitých případech je však třeba pořídit snímky objektů, ke kterým se dá jen obtížně přiblížit bez vstupování do nebezpečných prostorů nebo lezení na žebřík, případně dokonce využívání zvedací plošiny či vrtulníku. Budete ke kameře potřebovat přídavný objektiv. Vysoce kvalitní teleobjektivy a makroobjektivy jsou často označovány jako „inteligentní objektivy“, protože pro použití na konkrétní kameře nevyžadují kalibraci. Dají se libovolně zaměňovat mezi dalšími kompatibilními termokamerami.
Infračervené teleobjektivy umí zajistit 4× a 2× zvětšené zobrazení, takže ze země, z bezpečné vzdálenosti, uvidíte mnohem více detailů. Alternativa v podobě 25mikronových makroobjektivů nabízí možnost zobrazení detailů v infračerveném spektru a vy tak dokážete odhalit problémy, jaké by nebylo možné pomocí standardního objektivu zjistit. Takováto úroveň detailů je zásadní pro zajištění konstrukční celistvosti a kvality výroby neustále se zmenšujících desek plošných spojů a komponent v oblasti mikroelektroniky.
Vysoce kvalitní teleobjektivy toho ale umí mnohem více, než jen přiblížit obraz. Mohou pomoci zachytit zdokonalené detaily na základě vyššího prostorového rozlišení, díky kterému uvidíte a dokonce můžete změřit anomálie, jaké standardní objektiv zobrazit nedokáže. To vám může usnadnit posouzení potenciálních problémů ještě přímo na místě. Takovéto teleobjektivy mají širokou oblast použití – například při výrobě, přenosu a distribuci energie, dále v chemickém a petrochemickém průmyslu, při zušlechťování kovů nebo inspekci budov či na jiných velkých průmyslových nebo komerčních projektech.
Kdy je vhodné použít širokoúhlý objektiv
Širokoúhlý objektiv se hodí k zobrazení velkých objektů z relativně krátké vzdálenosti. V situacích, kdy potřebujete zachytit velkou oblast nebo pracujete ve stísněných prostorách, což je situace, do které se často dostávají elektrikáři, údržbáři nebo technologové. Pracovníci stavebního dozoru mohou tyto objektivy používat ke kontrole střech a průmyslových objektů, protože zobrazí velkou plochu současně.
Tento snímek byl pořízen termokamerou TiX560 a infračerveným teleobjektivem Fluke 2×.
Tento snímek byl pořízen pomocí termokamery TiX560 a teleobjektivu Fluke s 4× zvětšením ze stejného místa.
Kdy je vhodný 2× teleobjektiv
Teleobjektivy s 2× zvětšením jsou vhodnou volbou pro malé a středně velké objekty v situacích, kdy se nemůžete přiblížit natolik, aby byly zachyceny požadované detaily pomocí standardního objektivu. Předpokládejme například, že termokamera má se standardním objektivem poměr vzdálenosti a průměru místa měření (D:S) 764:1. Potom platí, že pokud budete stát ve vzdálenosti 7,64 metru od objektu, uvidíte místo o velikosti 1 cm. Se stejnou kamerou bude při použití 2× teleobjektivu poměr D:S přibližně dvojnásobný, asi 1 530:1 (15,3 m od místa o průměru 1 cm). Tak dostanete možnost zobrazit stejně velké místo z přibližně dvojnásobné vzdálenosti, nebo plochu asi 0,5 cm² ze stejné vzdálenosti.
Objektiv s 2× zvětšením poskytuje výrazně detailnější pohled než standardní objektiv. Při jeho využití můžete omezit potřebu vstupovat do nebezpečného pásma v objektu nebo lézt na vysoký žebřík pro zaznamenání kritických údajů při odstraňování závad nebo údržbě. Proto je velmi užitečný při kontrolách elektroinstalací, elektromechanických zařízení a technologického vybavení. Vhodného pomocníka představuje také při kontrolách stropních větracích otvorů, potrubí nebo kabeláže, případně zobrazování pod úrovní povrchu při prohlížení detailů v suterénních prostorách nebo malých jímkách.
Prohlídka vybavení rozvodny ve vnějším prostředí termokamerou TiX560 se standardním objektivem odhalila anomálii na jednom z fázových spínačů.
Při zobrazení stejné oblasti teleobjektivem Fluke 2× je zcela zřetelně viditelné horké místo na spínači.
Na tomto třetím snímku přenosového vedení rozvodny zachyceném pomocí teleobjektivu Fluke se 4násobným zvětšením je naprosto zřetelně viditelné horké místo neboli místo s vysokým odporem na nožovém spínači.
Kdy je vhodný 4× teleobjektiv
Teleobjektivy se 4× zvětšením jsou ideální při potřebě zachytit teplotní profily malých objektů z daleko větší vzdálenosti. Jestliže je například poměr D:S termokamery se standardním objektivem 764:1, bude se při použití teleobjektivu 4× jednat přibližně o čtyřnásobek, což je 3 056:1 (30,6 m od místa velkého 1 cm). Takže pokud budete stát od objektu 7,6 metru daleko, dokážete detekovat místo velké přibližně 0,25 cm². 4× teleobjektiv je skvělým pomocníkem k zobrazování v celé řadě situací, například:
- Nadzemní přenosová vedení
- Elektrorozvodny
- Vysoké stožáry v petrochemickém průmyslu
- Zušlechťování kovů
- Další obtížně dostupná nebo jinak nebezpečná místa a místa pod napětím
Pomocí teleobjektivu se 4× zvětšením dokážete zachytit důležité detaily ze vzdálenosti, ze které by žádným jiným způsobem nebyly tak snadno viditelné, takže uvidíte potenciální problémy na spojích přenosového vedení nebo přehřátý žáruvzdorný materiál, který by mohl zapříčinit problémy s kvalitou, vytvářet nebezpečné pracovní prostředí anebo ztrátu příjmů.
Sloup vedení vysokého napětí zachycený pomocí termokamery TiX560 se standardním objektivem.
Stejný sloup vedení vysokého napětí pořízený ze stejné vzdálenosti jako předchozí snímek, ale pomocí teleobjektivu Fluke s 2násobným zvětšením.
Připojovací bod na pravé straně zachycený ze stejné vzdálenosti jako první snímek, ale pomocí teleobjektivu Fluke 4×. Teleobjektiv se 4× zvětšením zajistí takovou míru detailů, jakou potřebujete k ověření, zda se skutečně jedná o problém, nebo jde jen o odraz, jako je tomu v tomto případě.
Využití makroobjektivů
Ať už navrhujete nové zařízení, provádíte testy komponent nebo plně osazených desek pro potřeby kontroly kvality, případně řešíte závady na hotových zařízeních – schopnost zobrazení drobných rozdílů teplotních profilů mikroelektronických součástek vám může pomoci s diagnostikou problematických míst nebo rychlejším ověřením funkčnosti desek či komponent.
Přesný odporový čip zachycený pomocí standardního objektivu a termokamery Fluke TiX560.
Detailnější pohled na strukturu přesného odporového čipu zachycený termokamerou TiX560 a makroobjektivem 25 mikronů.
Termokamerou se standardním objektivem jsme zkontrolovali desku plošných spojů a našli na ní horké místo. Díky 25mikronovému makroobjektivu Fluke se nám podařilo odhalit, že horké místo se ve skutečnosti objevuje ve dvou samostatných obvodech jednoho integrovaného obvodu, přičemž oba fungují normálně. Pokud by jeden z obvodů selhal, bylo by to na makrosnímku zřetelně patrné. V takovém případě by byl horký jen jeden obdélník; druhý by byl tmavý. Snímek pořízený standardním objektivem nezachycuje dostatek detailů, aby bylo zřejmé, že jde o dva obvody. Proto pokud by jeden měl vyšší teplotu než druhý, nebo byl studený (což by značilo závadu), nebylo by tento rozdíl vidět a problém by se dále hledal na jiných místech desky.
Diagnostika a řešení problémů vzniklých při výrobě má zásadní význam pro maximalizaci výtěžnosti produktů, jak jsme si sami ověřili na jedné z našich výrobních operací ve společnosti Fluke. Při testování keramických pyroelektrických snímačů jsme náhle začali pozorovat výrazně zvýšený výskyt závad. Padesátiprocentní pokles výtěžnosti ukazoval na problém při výrobě. Na základě jednoduchého testu napájení jsme zjistili, že detektor odebírá příliš velký proud, což je známkou zkratu. Problém ale byl v tom, jak zkrat najít.
Rozhodli jsme se pro infračervené snímání napájeného snímače pomocí výkonné termokamery. Pokud jsme pořídili snímek se standardním objektivem, nebyla zřejmá žádná anomálie. Když jsme však nasadili 25mikronový makroobjektiv, na výsledném snímku bylo na jinak jednolitém povrchu zřetelně viditelné horké místo.
Jakmile jsme zjistili, kde je problém, odstranili jsme z detektoru keramický materiál a znovu naskenovali křemíkový čip snímače pomocí makroobjektivu. Na takto pořízeném snímku bylo jasně zřejmé horké místo o velikosti přibližně 100 mikronů.
Když se nám podařilo určit oblast, která nás zajímá, prozkoumali jsme problematickou oblast křemíkového čipu pomocí elektronového mikroskopu (SEM). Tímto způsobem se nám podařilo odhalit na křemíkovém materiálu vroubky, ze kterých vznikaly praskliny – a ty se stávaly příčinou zkratů mezi kladným a záporným napájecím vedením. Při procházení jednotlivých výrobních kroků jsme zjistili, že v jednom okamžiku zpracování docházelo ke kontaktu desky masky s křemíkovým čipem, čímž vznikaly ony vroubky.
Upravili jsme desku masky tak, aby ke kontaktu nedocházelo, a problém byl vyřešen. Výtěžnost výroby se vrátila na předchozí úroveň. Pokud bychom nebyli schopni blíže specifikovat problematickou oblast pomocí infračerveného makroobjektivu, zabralo by nalezení problému mnohem delší dobu. Pravděpodobně bychom museli elektronovým mikroskopem prozkoumat celou oblast čipu, než by se nám podařilo problém odhalit, což by zabralo mnoho hodin, a ne pouze několik minut, jako tomu bylo při použití 25mikronového makroobjektivu.
Přínos makrosnímků ve výrobním cyklu
Infračervený 25mikronový makroobjektiv dokáže velmi přesně zaostřit na malé objekty, představuje proto významný přínos v následujících oblastech analýzy:
- Neporušenost/kvalita materiálu
Pomocí 25mikronového makroobjektivu lze zobrazit teplotní profily ukazující na nefunkční spoje, poruchy mřížky a jiné nesrovnalosti. Opakující se tepelné anomálie na větším počtu vzorků značí poruchu ve výrobě. - Parametry vlastností materiálu
Všechny materiály a komponenty podléhají provozním technickým podmínkám, jako je rozsah teplot a vlhkosti. Teplotní mapy mohou pomoci ověřit, zda se daná komponenta nebo materiál za daných technických podmínek chová podle očekávání. Díky schopnosti zobrazení teplotních rozdílů u detailů velikosti pouhých 25 mikronů dokážete odhalit potenciální problémy na komponentách téměř mikroskopické velikosti. - Životní cyklus a spolehlivost materiálu
Pořizování teplotních map materiálů pomocí makroobjektivu v průběhu delšího období testování může představovat pro techniky výzkumu a vývoje významný přínos při stanovení předpokládané životnosti komponent a hledání oblastí, které by mohly být příčinou předčasného selhání.