Dutch

Het verschil tussen een tele-, macro- en groothoeklens

19 Nov 2019 | Warmtebeeldtechniek

Met een infraroodcamera kunt u op een veilige afstand inspecties uitvoeren. Dat betekent dat u wellicht niet het productieproces hoeft stil te leggen of dat u zich niet volledig met persoonlijke beschermingsmiddelen hoeft uit te rusten. Het bespaart productietijd en voorkomt blootstelling aan gevaarlijke omgevingen. Voor sommige toepassingen moet u echter beelden vastleggen van objecten waar u slechts zeer moeilijk voldoende dichtbij kunt komen zonder een gevarenzone te betreden, een ladder te beklimmen of misschien zelfs een hefinstallatie of een helikopter te gebruiken. U hebt een opzetlens nodig voor uw camera. Kwalitatief hoogwardige tele- en macrolenzen worden vaak 'slimme lenzen' genoemd omdat er geen kalibratie is vereist om deze te gebruiken met een specifieke camera. Ze kunnen ook worden uitgewisseld met andere compatibele infraroodcamera's.

4x- en 2x-infrarood-telelenzen van Fluke vergroten uw gezichtsveld, zodat u veel meer details kunt zien vanaf de grond of vanaf een veilige afstand. Daarnaast bieden macrolenzen van 25 micron een detailniveau dat u helpt om problemen te identificeren die u niet zou kunnen ontdekken met een standaardlens. Dit detailniveau is essentieel om het correcte ontwerp en de productiekwaliteit van steeds kleiner wordende printplaten en micro-elektronica te garanderen.

Hoogwaardige telelenzen doen veel meer dan alleen het beeld dichterbij brengen. Ze kunnen u helpen betere details vast te leggen terwijl ze de ruimtelijke resolutie verhogen, zodat u afwijkingen kunt zien en mogelijk zelfs kunt meten die u met de standaardlens wellicht niet had kunnen zien. Dit kan u helpen het mogelijke probleem te beoordelen terwijl u nog steeds ter plaatse bent. Deze telelenzen vormen een uitstekende keuze voor een breed scala aan toepassingen, waaronder stroomopwekking, -transport en -verdeling, de productie van chemicaliën, olie en gas, het zuiveren van metalen, gebouwinspectie of een willekeurige grote industriële of commerciële activiteit.

Wanneer een groothoeklens gebruiken

Groothoeklenzen zijn het meest geschikt voor het bekijken van grote objecten vanaf relatief korte afstand. Indien er wordt gewerkt in beperkte ruimtes of wanneer een breed overzicht nodig is, wat vooral handig is voor elektriciens, onderhoudstechnici en procestechnici. Gebouwinspecteurs kunnen deze lenzen gebruiken om daken en industriële gebouwen te inspecteren omdat ze zo een groter oppervlak tegelijk kunnen bekijken.

Infraroodbeeld van de Seattle Space Needle genomen met de Fluke 2x-telelens
Dit beeld werd vastgelegd met een TiX560-warmtebeeldcamera en een 2x-infrarood-telelens van Fluke.
Infraroodbeeld van de Seattle Space Needle genomen met de Fluke 4x telelens
Dit beeld werd vanaf dezelfde locatie vastgelegd met een TiX560-infraroodcamera en een 4x-infrarood-telelens van Fluke.

Wanneer een 2x-telelens gebruiken

2x-telelenzen zijn een goede keuze voor kleine tot middelgrote objecten wanneer u niet dichtbij genoeg kunt komen om de benodigde details met een standaardlens te zien. Als bijvoorbeeld uw infraroodcamera met een standaardlens een verhouding afstand/meetoppervlak (D:S) heeft van 764:1, zou u 764 cm (7,6 meter, 25,1 voet) van een object verwijderd kunnen staan en een meetoppervlak zien van 1 cm (0,4 inch). Met dezelfde camera en een 2x-telelens wordt uw D:S ongeveer verdubbeld, wat neerkomt op ~1530:1 (dus 15,3 m (43,6 ft) verwijderd van een oppervlak van 1 cm (0,4 inch)). Hierdoor zou u hetzelfde meetoppervlak kunnen zien vanaf bijna tweemaal de afstand, of een oppervlak van ongeveer 0,5 cm2 (0,2 in2) vanaf dezelfde afstand.

De 2x-lens biedt heel wat meer detail dan de standaardlens. Daardoor vermindert de noodzaak om de gevarenzone in uw installatie te betreden of om op een hoge ladder te klimmen voor het vastleggen van kritische storingzoek- en onderhoudsgegevens. Dit is zeer handig voor het inspecteren van elektrische, elektromechanische en procesapparatuur. Het instrument is ook een goede keuze voor het scannen van hoog gemonteerde ventilatieopeningen, kanalen of bedrading. Of eventueel voor het scannen onder het niveau waarop u zich bevindt, om bijvoorbeeld details te zien in een kelder of kleine schachtput.

Een stroomleiding bekijken in een substation met een standaardlens
Een scan van buitenaf van buitenapparatuur van een onderstation met een TiX560 infraroodcamera en een met een standaardlens geregistreerde afwijking bij een van de faseschakelaars.
Stroomleiding in verdeelstation met Fluke 2x-telelens
Een scan van hetzelfde gebied met een 2x-telelens van Fluke, toont een duidelijke warme plek op de schakelaar.
Stroomleiding in verdeelstation met Fluke 4x-telelens
Dit derde beeld van de stroomleiding van het onderstation, dat werd vastgelegd met een 4x-telelens van Fluke, toont duidelijk een warme plek of een hoge weerstand op een messchakelaar.

Wanneer een 4x-telelens gebruiken

De 4x-telelens van Fluke leent zich uitstekend voor het vastleggen van thermische profielen van kleine objecten vanaf een veel grotere afstand. Als bijvoorbeeld de D:S van uw infraroodcamera met de standaardlens 764:1 is, zou de afstand ongeveer 4x zo groot zijn – ~3056:1 – met een 4x-telelens (dus 30,6 m (100,3 ft) verwijderd van een oppervlak van 1 cm (0,4 inch)). En als u 7,6 meter van het object verwijderd zou staan, zou u dus een meetoppervlak van ongeveer 0,25 cm2 (0,1 inch2) detecteren. Een 4x-telelens is een uitstekende keuze voor vele toepassingen, waaronder:

  • Hoogspanningsleidingen
  • Onderstations
  • Hoge schoorstenen in petrochemische fabrieken
  • Zuiveren van metalen
  • Andere moeilijk bereikbare, onder spanning staande of onveilige zones

Met een 4x-telelens kunt u vanaf een afstand kritische details zien die op een andere manier niet gemakkelijk zichtbaar zouden zijn. Daardoor kunt u potentiële problemen identificeren in een stroomleidingverbinder of in falend hittebestendig materiaal, problemen die zouden kunnen leiden tot een verslechterde productkwaliteit, een onveilige werkomgeving en/of omzetverlies.

Warmtebeeld van een hoogspanningsmast
Hoogspanningsmast, vastgelegd met een TiX560 camera en standaardlens.
Hoogspanningsmast met Fluke 2x-telelens
Dezelfde hoogspanningsmast vanaf dezelfde afstand als het vorige beeld, maar met een 2x-telelens van Fluke.
Hoogspanningsmast met Fluke 4x-telelens
Het aansluitpunt aan de rechterkant vanaf dezelfde afstand als het eerste beeld, maar met een 4x-telelens van Fluke. De 4x-telelens biedt u de mate van detail die u nodig hebt om te controleren of u te maken hebt met een mogelijk probleem of dat het misschien slechts een reflectie is, zoals in dit geval.

Macrolenzen gebruiken

Of u nu een nieuw apparaat ontwerpt, kwaliteitscontroletests uitvoert op onderdelen of volledig gemonteerde platen, of storingen zoekt op volledig afgewerkte apparaten, wanneer u kleine verschillen kunt zien in thermische profielen van micro-elektronische onderdelen, kan dit u helpen probleemgebieden vast te stellen of om printplaten of onderdelen sneller goed te keuren.

Chipweerstand genomen met standaardlens
Chipweerstand vastgelegd met standaardlens en Fluke TiX560.
Chipweerstand vastgelegd met 25 micron-macrolens
Een gedetailleerder overzicht van de patronen in de chipweerstand, genomen met een TiX560 en een macrolens van 25 micron.

We hebben een printplaat gescand en vonden een hot spot met een warmtebeeldcamera en een standaardlens. We konden met de Fluke 25-micron-macrolens vaststellen dat de hotspot eigenlijk twee afzonderlijke circuits betreft in één ingebouwd circuit, waarbij geen van beide normaal werkt. Indien er een storing was in een van de circuits, zou dat duidelijk zichtbaar zijn op het macrobeeld. In dat geval zou slechts één vierkant warm zijn, het andere zou donker zijn. Het beeld dat met de standaardlens is opgenomen, laat onvoldoende details zien om twee circuits te onderscheiden. Indien daarom het ene warm was en het andere koud (wat op een storing wijst), zou u het verschil niet zien en zou u andere mogelijke regio's van de printplaat blijven onderzoeken.

Het diagnosticeren en oplossen van een productieprobleem is essentieel voor een hoge graad aan correct werkende producten, wat we zelf ontdekten in één van onze eigen Fluke-productieprocessen. Plots hadden we veel meer storingen dan gemiddeld bij het testen van onze pyro-elektrische keramische detectoren. Het aantal correct werkende producten daalde met 50% omwille van een productieprobleem. In een eenvoudige stroomtest ontdekten we dat de detector te veel stroom verbruikte, wat wees op een kortsluiting. Het probleem was hoe we die kortsluiting konden vinden.

We beslisten om met een krachtige infraroodcamera een infraroodscan uit te voeren terwijl de detector in gebruik was. Toen we een opname maakten met een standaardlens, vonden we geen afwijking. Toen we echter de 25 micron macrolens bevestigden, wees de opname op een opmerkelijke hot spot op het anders gelijkvormige oppervlak.

Toen we wisten waar het probleem zat, verwijderden we het keramisch materiaal van de detector en scanden we de siliciumchip nogmaals met de macrolens. Deze scan wees op een duidelijk zichtbare hot spot met een diameter van ongeveer 100 micron.

Nadat de betrokken regio werd gevonden, onderzochten we het probleemgebied op de siliciumchip met een elektronenmicroscoop. Dit onderzoek wees op putjes in het silicium die een barst veroorzaakten en daaropvolgend een kortsluiting tussen de positieve en negatieve stroompaden. Toen we het productieproces nogmaals doorliepen, ontdekten we dat op een bepaald punt de plaat contact maakt met de siliciumchip, wat de putjes veroorzaakte.

We pasten de plaat aan om dat contact te vermijden en het probleem was opgelost. De productie steeg opnieuw naar het vroegere niveau. Indien we het probleem niet hadden kunnen vinden met de macro infraroodlens, had het langer geduurd om het probleem te vinden. We hadden de SEM over de gehele chip moeten gebruiken om het probleem te vinden, wat uren kon duren in plaats van enkele minuten met een 25 micron macrolens.

De waarde van een macrozicht in de productcyclus

Doordat een macro infraroodlens van 25 micron zo nauwkeurig kan focussen op kleine voorwerpen, is deze uiterst waardevol voor de analyse van:

  1. Materiaalintegriteit/kwaliteit
    Een 25 micron macro infraroodlens toont warmtepatronen die kunnen wijzen op onderbrekingen, verkeerde rasteruitlijning of andere niet-uniforme omstandigheden. Consistente thermische afwijkingen op meerdere monsters kunnen een productiedefect aan het licht brengen.
  2. Prestatieparameters materialen
    Alle materialen en onderdelen hebben operationele specificaties zoals temperatuurbereik en vochtigheid. Warmtepatronen kunnen aantonen of een onderdeel of materiaal reageert zoals verwacht in bepaalde omstandigheden. De mogelijkheid om warmteverschillen te vinden tussen details van 25 micron kan u helpen potentiële storingen te ontdekken in onderdelen met bijna microscopische afmetingen.
  3. Levensduur en betrouwbaarheid materialen
    Het vastleggen van thermische patronen van materialen met een macrolens gedurende een lange testperiode kan ingenieurs van O&O helpen om de verwachte levensduur van een onderdeel te bepalen en probleemzones te identificeren die mogelijk tot vroegtijdige defecten kunnen leiden.