על טכנולוגיית אינפרא אדום ומצלמות תרמיות מתקדמות

לפני שנפרט על היתרונות הגלומים במצלמות מבוססות טכנולוגיית אינפרא אדום, ראשית כל חשוב להבין כיצד פועלת טכנולוגיה זו.

כל עצם עם טמפרטורה גבוהה מהאפס המוחלט פולט קרינה אלקטרומגנטית מפני השטח באופן פרופורציונלי לטמפרטורה הפנימית שלו. חלק מאותה קרינה היא קרינת אינפרא אדום, בה ניתן להשתמש על מנת למדוד את הטמפרטורה של העצם. 

הקרינה חודרת לאטמוספרה, ובאמצעות עדשות אופטיות ניתן למקד אותה על גלאי המייצר אות חשמלי פרופורציונלי לקרינה. באמצעות עיבוד אותות דיגיטליים ניתן להפוך את האות החשמלי לפלט פרופורציונלי לטמפרטורת של העצם. ערך המדידה יכול להיראות בתצוגה של מפת חום וויזואלית, או כפלט אנלוגי של אות, אשר תומך בחיבור מהיר למערכות שליטה של טיפול העיבוד.


קרינת אינפרא אדום

היתרונות במדידת טמפרטורה ללא מגע באמצעות פירומטר או מצלמה תרמית הם משמעותיים:

  • ניתן למדוד טמפרטורה של עצמים בתנועה, עצמים במצב מותך ועצמים בסביבות מסוכנות.
  • ישנה אפשרות לתגובה מהירה במיוחד (גם בזמני חשיפה קצרים).
  • המדידה אינה משפיעה על העצם הנמדד.
  • מדידה עמידה ללא שחיקה מכנית.

בשל היתרונות הברורים בשיטת מדידה זו, קיים שימוש נרחב במצלמות אינפרא אדום על מנת למדוד ולנטר את תהליך הייצור בתעשיות רבות ומגוונות. 


מדידת טמפרטורה בתהליכי יייצור זכוכית


מדידת טמפרטורה בעת ייצור פלסטיק

מצלמת אינפרא אדום מהווה חלק וחשוב ואינטגרלי בתהליכי הייצור של רכיבי פלסטיק. כך, למשל, תהליך הייצור של בקבוקי פלסטיק דורש חימום מסוים של חומר הגלם טרם עיצובו, על מנת להבטיח רמת עובי אחידה של החומר  שתאפשר את עיצובו לבקבוק. בזמן בדיקות המבחן שנעשות לפני הייצור, יש להקליט קובץ וידאו ב120 הרץ על מנת למדוד את פרופיל הטמפרטורה של חומר הגלם טרם העיצוב. קובץ הוידאו האינפרא אדום מראה את פרופיל הטמפרטורה בזמן הבדיקה ובכך מאפשר התאמה של מאפייני החימום.

תהליך המדידה הנ"ל רלוונטי גם בתהליכי ייצור פלסטיק אחרים,  כמו פיתוח בואקום של חלקי פלסטיק גדולים עבור מקררים: הקלטת וידאו מאפשרת את אותה המדידה של הליכי קירור בנקודות שונות בזמן העיצוב. מהירויות קירור שונות מביאות לעיוות בחומר הגלם - מצלמת אינפרא אדום היא כלי משמעותי בהערכה של תהליכים תרמיים דינמיים ובכך מסייעת לערוך אופטימיזציה של מהירויות הקירור על מנת להימנע מהעיוות.


בקרת טמפרטורה בייצור פלסטיק


שימוש במצלמות אינפרא אדום בתהליכי שיוף

מצלמות אינפרא אדום הן כלי משמעותי על מנת למנוע תופעות כגון שריפה בעת תהליך השיוף של רכיבי עץ. המצלמות מסוגלות לזהות רכיבים המחוממים יתר על המידה ובכך מנטרלים את הסיכון בהתפרצות של שריפה בעת תהליך הייצור. בנוסף לכך, הם מאפשרים לצמצם חריכה של רכיבי עץ בעת הייצור. כיום ישנו שימוש במערכות שיוף על מנת להפוך את העץ לחלק וישר.  למכונה אחת יש צירים מרובים אשר מעבדים את הרכיב מכל צדדיו. בעת התהליך, העץ מונע במהירות של 3.4 מטרים לשניה דרך קו השיוף ומופעל עליו לחץ כנגד הצירים. אם הלחץ גבוה מדי, הדבר עלול לגרום לחיכוך קיצוני היכול להוביל אף לשריפה. ניטור הטמפרטורה באמצעות מצלמת אינפרא אדום ללא מגע מאפשר למנוע את הסכנה שביצירת שריפה באמצעות הפעלת לחץ על העץ. ניטור הטמפרטורה על קו השיוף מאפשר גם את האפשרות להעריך את הטמפרטורה של משטח העץ, אשר עלול להיות חם באופן קיצוני בהתאם ללחץ המופעל עליו, ובכך לגרום למוצר דהוי ופחות איכותי.
 

מצלמות אינפרא אדום בקו הייצור של מפעלי זכוכית

מצלמות תרמיות באות לידי שימוש נרחב גם במפעלים להקשחת זכוכית. במפעלים אלו הזכוכית מחוממת בטמפרטורה של כ-600 מעלות צלזיוס. לאחר החימום, החומר מועבר לתוך אזור קירור, היכן שמשטח הזכוכית מקורר באופן מהיר ושוויוני. כך נוצר המבנה הגבישי הקשיח אשר חיוני עבור בטיחות הזכוכית ונסמך על חימום שווה של כל אזורי הזכוכית. מצלמות תרמיות ומד טמפרטורה אינפרא אדום מאפשרים בקרת טמפרטורה ללא מגע של התהליך.

מדידת טמפרטורה במפעלי זכוכית
 

מדידת טמפרטורות בייצור רכיבים אלקטרוניים

מצלמות אינפרא אדום מהוות עזר משמעותי בייצור של מכשירים אלקטרוניים חדשים- תהליך הכרוך בייצור של מכשירים עוצמתיים יותר ויותר אשר באותה המידה נארזים באופן דחוס יותר ויותר. אופן הייצור הנ"ל מוביל לכך שהחום הנוצר מהפסדי החשמל ברכיבים הולך וגדל. אמצעי מדידה המבוססים על אינפרא אדום עובדים באופן מהיר ומדויק ואינם מצריכים מגע, דבר המהווה חשיבות קריטית בייצור של רכיבים אלקטרוניים. כיוון שייצור של מכשירים אלקטרוניים מורכב מרכיבים קטנים במיוחד, נדרשת מצלמת אינפרא אדום בעלת רזולוציה גבוהה.


עם הפנים לעתיד

היישומים החדשים בטכנולוגיה המתפתחת בקרב מצלמות אינפרא אדום מאפשרים ניטור, בקרה ותחזוק של תהליכי הייצור ההולכים ונהיים מורכבים יותר. בנוסף לכך, מצלמות אינפרא אדום הן כיום מבוססות תוכנה ומתממשקות עם מחשבים ומערכות הפעלה של PC. בשל כך, מערכות אלו יכולות להשתדרג ולהפוך לחזקות יותר עם הזמן.