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Diferencia entre lentes de infrarrojos tipo gran angular, teleobjetivo y macro

Las cámaras de infrarrojos le permiten llevar a cabo inspecciones desde una distancia segura, de forma que no sea necesario interrumpir el funcionamiento o utilizar un equipo completo de protección personal. Permiten ahorrar tiempo de producción y evitan la exposición a entornos peligrosos. Sin embargo, para algunas aplicaciones es necesario capturar imágenes de objetos a los que puede ser muy difícil acercarse sin entrar en una zona peligrosa, subirse a una escalera o incluso utilizar un elevador o un helicóptero. Necesitará una lente para su cámara. Las lentes de tipo macro y teleobjetivo de alta calidad se denominan con frecuencia "lentes inteligentes", ya que no es necesario calibrarlas para utilizarlos con una cámara específica. También pueden intercambiarse con otras cámaras de infrarrojos compatibles.

Las lentes de infrarrajos de tipo teleobjetivo 2x y 4x amplían la imagen para que pueda ver más detalles desde el suelo o desde una distancia segura. Por otro lado, las lentes de tipo macro de 25 micras proporcionan un nivel de detalle térmico que le ayuda a identificar problemas que no podría detectar con una lente estándar. Este nivel de detalle es crítico para garantizar la integridad del diseño y la calidad de la producción de placas de circuitos impresos y componentes microelectrónicos, que son cada vez más pequeños.

Las lentes de tipo teleobjetivo de alta calidad tienen un gran alcance, que permite acercar mucho la imagen. Permiten capturar más detalles y, al mismo tiempo, mejorar la resolución espacial para ayudarle a ver e incluso a medir una anomalía que quizás no hubiera podido detectar con una lente estándar. Esto puede ayudarle a evaluar el posible problema mientras todavía se encuentra en el lugar de trabajo. Estas lentes de tipo teleobjetivo se adaptan a una gran variedad de aplicaciones, como generación, transmisión y distribución eléctrica; fabricación de productos químicos, petróleo y gas; refinación de metales; inspección de edificios o cualquier instalación industrial o comercial de gran tamaño.

Cuándo utilizar una lente de tipo gran angular

Las lentes de tipo gran angular son adecuadas para ver objetivos de grandes dimensiones a una distancia relativamente reducida. Si necesita ver una zona de grandes dimensiones o está trabajando en un espacio reducido, lo cual resulta especialmente útil para los técnicos eléctricos, de mantenimiento y de procesos. Los inspectores de edificios pueden utilizar estos objetivos para inspeccionar tejados y edificios industriales, ya que pueden visualizar una zona más amplia de una sola vez.

Imagen de infrarrojos de la Aguja Especial de Seattle tomada con la lente de tipo teleobjetivo 2x de Fluke
Esta imagen fue capturada con una cámara de infrarrojos TiX560 y una lente de infrarrojos de tipo teleobjetivo 2x de Fluke.
Imagen de infrarrojos de la Aguja Especial de Seattle tomada con la lente de tipo teleobjetivo 4x de Fluke
Esta imagen fue capturada con una cámara de infrarrojos TiX560 y una lente de infrarrojos de tipo teleobjetivo 4x de Fluke.

Cuándo utilizar una lente de tipo teleobjetivo 2x

Las lentes de tipo teleobjetivo 2x son una buena opción para objetos de tamaño pequeño/mediano a los que no es posible acercarse lo suficiente para ver los detalles necesarios con una lente estándar. Por ejemplo, si su cámara de infrarrojos con una lente estándar tiene una D:S de 764:1, podría situarse a 764 cm (7,6 metros) de un objeto y ver un punto con un tamaño de 1 cm. Con la misma cámara y una lente de tipo teleobjetivo 2x, la relación D:S sería prácticamente el doble que la anterior, 1530:1, es decir podría ver un punto de 1 cm a 15,3 m de distancia. De esta forma podría ver un punto del mismo tamaño a una distancia casi dos veces mayor o un área de aproximadamente 0,5 cm2 (0,2 pulgadas cuadradas) desde la misma distancia.

La lente 2x proporciona un poco más de detalle que el estándar. De esta forma, quizás no sea necesario entrar en la zona peligrosa de una planta o subirse a una escalera alta para capturar datos críticos para resolución de problemas o mantenimiento. Esto la convierte en un instrumento de gran utilidad para inspeccionar equipos eléctricos, electromecánicos y de procesos. También es una buena opción para examinar conductos aéreos de ventilación, conductos o cableado, o incluso para examinar objetos subterráneos y ver los detalles de una cámara subterránea o de un pequeño desagüe.

Visualización de una línea de transmisión de una subestación con un objetivo estándar
Una exploración exterior de un equipo exterior de una subestación con una cámara de infrarrojos TiX560 y una lente estándar capturó una anomalía en uno de los conmutadores de fase.
Línea de transmisión de una subestación con una lente de tipo teleobjetivo 2x de Fluke
La exploración de la misma área con una lente de tipo teleobjetivo 2x de Fluke confirma la existencia de un punto caliente en el conmutador.
Línea de transmisión de una subestación con una lente de tipo teleobjetivo 4x de Fluke
Esta tercera imagen de la línea de transmisión de la subestación, capturada con una lente de tipo teleobjetivo 4x de Fluke, muestra claramente un punto caliente o una resistencia alta en un interruptor de derivación.

Cuándo utilizar una lente de tipo teleobjetivo 4x

las lentes de tipo teleobjetivo 4x son excelentes para capturar perfiles térmicos de objetos pequeños a una distancia aún mayor. Por ejemplo, si la relación D:S de su cámara de infrarrojos es 764:1 con la lente estándar, sería aproximadamente de 4x (aprox. 3056:1), con una lente de tipo teleobjetivo (podría ver un punto de 1 cm a 30,6 m de distancia). Por lo tanto, a 7,6 m del objetivo detectaría un punto de aproximadamente 0,25 cm2 (0,1 pulgadas cuadradas) de tamaño. una lente de tipo teleobjetivo 4x es una opción excelente para muchas aplicaciones, entre ellas:

  • Líneas eléctricas aéreas
  • Subestaciones eléctricas
  • Torres altas en plantas petroquímicas
  • Refinación de metales
  • Otras áreas de difícil acceso, con tensión o poco seguras

Con una lente de tipo teleobjetivo 4x puede ver a distancia detalles críticos que no podría ver fácilmente de ninguna otra forma e identificar, por ejemplo, problemas potenciales en el empalme de una línea de transmisión o defectos en el refractario que podrían provocar problemas de calidad del producto, un entorno de trabajo poco seguro o una reducción de los ingresos.

Imagen térmica de un poste eléctrico de alta tensión
Polo de alimentación de alta tensión capturado con una cámara TiX560 y una lente estándar.
Poste eléctrico de alta tensión con lente de tipo teleobjetivo 2x de Fluke
El mismo poste eléctrico capturado desde la misma distancia que en la imagen anterior, pero con una lente de tipo teleobjetivo 2x de Fluke.
Poste eléctrico de alta tensión con lente de tipo teleobjetivo 4x de Fluke
El punto de conexión derecho capturado desde la misma distancia que en la primera imagen, pero con una lente de tipo teleobjetivo 4x de Fluke. La lente de tipo teleobjetivo 4x proporciona el nivel de detalle necesario para comprobar si existe un problema potencial o si se trata exclusivamente de un reflejo, como en este caso.

Ponga las lentes macro a trabajar

Tanto si está diseñando un dispositivo nuevo, realizando pruebas de control de la calidad de componentes o placas totalmente montadas, o solucionando los problemas de dispositivos acabados, la capacidad de ver pequeñas diferencias en los perfiles térmicos de los componentes microelectrónicos puede ayudarle a diagnosticar puntos problemáticos o a aprobar placas y componentes con mayor celeridad.

Chip de resistencia capturado con una lente estándar
Chip de resistencia de precisión capturado con una cámara Fluke TiX560 y una lente estándar.
Chip de resistencia capturado con una lente de tipo macro de 25 micras
Una vista más detallada del patrón del chip de la resistencia de precisión, capturado con una cámara TiX560 y una lente de tipo macro de 25 micras.

Exploramos una placa de circuitos y detectamos un punto de conflicto mediante una cámara termográfica y una lente estándar. Con la lente de tipo macro de 25 micras de Fluke, se comprobó que en realidad se trataba de dos circuitos separados en un único circuito integrado y que ambos funcionaban adecuadamente. Si uno de los circuitos hubiera fallado, podría verse claramente en la imagen de macro. En ese caso, solo habría un rectángulo caliente, el otro quedaría oscuro. El detalle de la imagen capturada con la lente estándar no permite apreciar que se trata de dos circuitos. Por lo tanto, aunque uno estuviera más caliente o frío que el otro (lo que indica un error) no podría apreciar la diferencia y seguiría investigando otras áreas de la placa.

Diagnosticar y solucionar un problema de fabricación con agilidad es vital para maximizar el rendimiento del producto, como descubrimos en una nuestas propias líneas de fabricación de Fluke. De pronto detectamos un número de fallos superior a la media al evaluar nuestros detectores piroeléctricos con material cerámico. Un descenso productivo del 50% denotaba un problema de fabricación. Con una sencilla prueba de consumos, averiguamos que el detector estaba consumiendo demasiada corriente, lo que indicaba la presencia de un cortocircuito. El problema era cómo localizar ese cortocircuito.

Decidimos llevar a cabo una exploración por infrarrojos del detector activado utilizando una cámara de infrarrojos de alto rendimiento. En la imagen capturada con una lente estándar no se apreciaba ninguna anomalía. Sin embargo, la imagen capturada con la lente de tipo macro de 25 micras mostró un punto caliente perceptible en la superficie uniforme.

Cuando supimos dónde estaba el problema, retiramos el material cerámico del detector y exploramos de nuevo el chip de silicio con la lente macro. Esta exploración mostró un punto caliente claramente definido de unas 100 micras de diámetro.

Tras localizar el área de interés, examinamos la zona problemática del chip de silicio con un microscopio electrónico de barrido (SEM). El examen reveló muescas en el silicio que creaban una fisura y provocaban un cortocircuito entre las pistas de alimentación positiva y negativa. Repasando el proceso de fabricación descubrimos que, en un punto del proceso, la placa de protección entraba en contacto con el chip de silicio y provocaba la aparición de la fisura.

Para resolver el problema, fue suficiente con ajustar la placa de protección para evitar el contacto. El rendimiento de la producción recuperó los niveles habituales. Si no hubiéramos podido delimitar el área problemática con la lente macro de infrarrojos, hubiera sido mucho más complicado detectar el problema. Tendríamos que haber explorado todo el chip con el SEM para detectar el problema y este proceso nos hubiera llevado horas, en lugar de los minutos que tardamos con la lente de tipo macro de 25 micras.

El valor de una vista de macro a lo largo del ciclo del producto

Gracias a la capacidad de la lente de tipo macro de infrarrojos de 25 micras para enfocar con gran precisión objetos pequeños, resulta especialmente indicado para analizar:

  1. La integridad/calidad de los materiales
    Una lente macro de infrarrojos de 25 micras muestra patrones térmicos que pueden indicar problemas de uniones de pistas, desajustes en el entramado u otras irregularidades. La detección de anomalías térmicas en diversas muestras puede indicar un defecto de fabricación.
  2. Los parámetros de rendimiento del material
    Todos los materiales y componentes tienen especificaciones operativas, como el rango de temperaturas y la humedad. Los patrones térmicos pueden indicar si un componente o material se comporta de la forma prevista bajo las condiciones especificadas. La capacidad de localizar diferencias térmicas entre detalles de tan solo 25 micras permite detectar un fallo potencial en componentes de tamaño casi microscópico.
  3. El ciclo de vida y la fiabilidad de los materiales
    La captura de los patrones térmicos de los materiales a lo largo de un período prolongado de evaluación con una lente de tipo macro puede ayudar a los ingenieros de I+D a determinar la vida útil esperada de un componente y a identificar áreas preocupantes que podrían derivar en un fallo temprano.