POZOSTANĄ TRZY PUNKTY PODPARCIA

Działający w kraju dostawcy kamer termowizyjnych spodziewają się utrzymania w przyszłości popytu w każdej z wymienionych wcześniej branż - tj. przemyśle, energetyce oraz sektorze budowlanym. Prawdopodobnie zmienią się jednak dotychczasowe proporcje ich udziału w całym rynku odbiorców.

Oprócz nieco mniejszego zainteresowania ze strony sektora budowlanego, możliwy jest wzrost popytu na kamery do badań urządzeń elektrycznych i elektroenergetycznych. W poprzednio publikowanej analizie rynku energetyka znalazła się na trzecim miejscu (18% ogółu odpowiedzi), podczas gdy na budownictwo i przemysł stawiało 29% respondentów.

W przypadku bieżącego raportu branża ta typowana była zaś najczęściej (patrz rys. 4). Jeżeli chodzi o aplikacje naukowe, związane z medycyną i innymi sektorami rynku - będą pełniły one podobnie jak wcześniej funkcję uzupełniającą. Na koniec spójrzmy jeszcze na zmiany technologiczne. Ewolucja w branży kamer termowizyjnych ma charakter ciągły i sprowadza się m.in. do polepszania rozdzielczości stosowanych w nich detektorów wraz ze zmniejszaniem kosztów zakupu, zwiększaniem rozdzielczości termicznej oraz czułości kamery.

Pomimo że do celów diagnostycznych popularne są cały czas urządzenia o liczbie pikseli wynoszącej 100-200 (dotyczy dłuższego boku detektora), użytkownicy coraz częściej sięgają po wersje mające od 320 do 640 pikseli w poziomie. Na rynku dostępne są też urządzenia o jeszcze większej rozdzielczości - dłuższej krawędzi mającej ponad tysiąc punktów.

Jeżeli zaś chodzi o zmiany funkcjonalności urządzeń, dostawcy wskazują na coraz częściej dostępną funkcję IR-fusion (jednoczesne wyświetlanie obrazu w świetle widzialnym i termogramu) oraz rozwój oprogramowania wbudowanego pozwalającego na wykonywanie zaawansowanej analizy obrazów bezpośrednio w kamerze. Warto też zwrócić uwagę na możliwość rejestrowania obrazu wideo oraz transmisji tych danych w czasie rzeczywistym np. przez wyjście USB lub interfejs bezprzewodowy.

Źródłem wszystkich danych przedstawionych w tabelach oraz na wykresach
są wyniki uzyskane w badaniu ankietowym przeprowadzonym wśród firm
działających w Polsce w branży produkcji i dystrybucji kamer termowizyjnych.

Co jeszcze warto przeczytać?

W magazynie APA regularnie publikujemy artykuły związane z tematyką raportu. Są nimi zarówno teksty techniczne, aplikacyjne, jak też większe opracowania redakcyjne. Polecamy w szczególności następujące:

Rozmowa z dr. inż. Piotrem Pręgowskim, właścicielem firmy PIRS

Popularyzacja tanich detektorów otworzy nowe rynki dla stacjonarnych kamer termowizyjnych

  • Coraz więcej firm, w tym dostawców urządzeń wizyjnych pracujących w zakresie światła widzialnego, interesuje się branżą stacjonarnych kamer termowizyjnych. Jakie są z Pana perspektywy trendy na tym rynku? Co jest wykorzystywane do pomiarów w podczerwieni?

Jeśli mówimy o kamerach termowizyjnych, to nazwą tą podkreślamy, że głównym źródłem informacji o scenerii jest promieniowanie podczerwone. Zwykle jest ono odbierane w zakresach o długości fali 3-5 lub 8-13 mikrometrów, a wynikowe zobrazowanie służyć może wykrywaniu, obserwacjom i pomiarom.

Kamery termograficzne są urządzeniami radiometrycznymi, pozwalającymi na przeliczenie zarejestrowanego sygnału promiennego np. na kalibrowaną wartość temperatury. Urządzenia te zapewniają niezmienną liniowość i stabilność przetwarzania w różnych warunkach ich pracy i dzięki temu wynikowe obrazy mogą służyć np. do celów badawczych, diagnostyki ilościowej, kwalifikacji porównawczych względem odnośnych wzorców i do analizy trendów.

Drugą z grup urządzeń są obserwacyjne kamery termowizyjne, które coraz powszechniej z typowych zastosowań wojskowych implementowane są do zadań cywilnych. Pozwalają one realizować funkcje klasycznego widzenia w warunkach całkowitego braku oświetlenia, wykorzystując silną zależność kontrastu zobrazowania od różnicy temperatur, a także znacząco poprawiać zasięgi widzenia w warunkach zadymienia oraz zamgleń.

Ułatwia to kierowanie ruchem i pojazdami, wykrywanie określonych obiektów, ich zliczanie, ocenę stanu, rozpoznawanie lub identyfikację. Urządzenia tego typu mogą wykrywać wzrosty temperatury, a więc pracować przykładowo jako czujniki zagrożenia pożarowego, czy też służyć do określania poziomów napełnienia w zbiornikach.

W obu typach kamer odnotowywany jest silny trend popularyzacji rozwiązań bazujących na niechłodzonych matrycach, dwuwymiarowych przetwornikach promieniowania podczerwonego. Do dyspozycji konstruktorów są matryce o rozdzielczości geometrycznej od około tysiąca do miliona pikseli i rozdzielczości termicznej rzędu ułamków stopnia.

Producenci tych detektorów realizują obecnie różne kosztowne działania, aby ich ceny wciąż malały, gdyż prognozy wskazują na możliwości wielokrotnego poszerzenia rynku. Głównym czynnikiem decydującym o wyborze pomiędzy matrycą mikrobolometryczną a matrycą chłodzonych detektorów fotonowych będzie nadal dynamika badanych procesów.

W przypadku niechłodzonych matryc mikrobolometrów krzemowych maksymalne częstotliwości obrazu mogą dochodzić do około 60 Hz (stała czasu detektora wynosi w przybliżeniu 10 ms). Jednocześnie właśnie matrycowe detektory mikrobolometryczne będą pojawiały się coraz częściej w różnego typu układach automatyki przemysłowej i robotyki.

Gdy cena najprostszych matryc z integralnym układem zaawansowanego przetwarzania spadnie do poziomu niecałych stu euro, lista ich aplikacji przekroczy zapewne obecne wyobrażenia. Z tego względu rynkiem kamer obrazujących w podczerwieni interesuje się coraz więcej dużych firm, w tym dostarczających wersje pracujące dotąd głównie w świetle widzialnym. Przykładami są Pelco, AXIS, Bosch oraz firmy z Dalekiego Wschodu.

  • Co zmienia się w technologiach detektorów do kamer termowizyjnych i jak wpływa to na rynek?

Ewolucja ma charakter ciągły i spowodowana jest przede wszystkim dążeniem do obniżania cen detektorów. Drugim trendem jest przenikanie technologii opracowywanych na potrzeby wojskowe do zastosowań cywilnych, co z kolei pozwala na popularyzację kamer termowizyjnych w branżach takich jak przemysł.

Obecnie kończą się różne programy związane z żołnierzem XXI wieku, które mają wpływ na branżę detektorów niechłodzonych. Powinien jednak otworzyć się, jak sądzę, potencjalnie ogromny rynek kamer termowizyjnych wspomagających widzenie kierowców. Urządzenia takie już od pewnego czasu są wprawdzie montowane w samochodach wyższej klasy, jednak oczekiwać można ich szybkiej popularyzacji i to w wersjach mniej absorbujących kierowcę.

Przykładowo - nie będą to systemy dostarczające dodatkowego obrazu, a raczej wykorzystujące zaawansowane algorytmy przetwarzania obrazów w celu automatycznego wykrywania zagrożeń i informowania kierowców. Producenci detektorów w porozumieniu z firmami motoryzacyjnymi przygotowują specjalne produkty pod kątem także i tego rynku.

Oprócz znacznego zwiększania średnicy kryształu bazowego, zmniejszania wielkości pikseli detektorów czy nowych technologii ich montażu - Wafer, a nawet Pixel Level Packaging (WLP, PLP) spodziewać się można zmian w układach i cechach zintegrowanej z detektorami elektroniki - np. wbudowanej korekcji niejednorodności, martwych pikseli oraz automatycznej regulacji wzmocnienia, kontrastów, itd. Wszystko to ma na celu zmniejszenie kosztów detektorów do poziomu kilkudziesięciu dolarów i znaczne ułatwienie ich implementacji.

W podobnym kierunku rozwijana jest technologia wytwarzania obiektywów podczerwieni, których cena już teraz bywa porównywalna z kosztem zakupu matrycy detektorów. Łącznie ułatwi to w przyszłości różnego typu prace konstrukcyjne, pozwalając na rozwój różnych systemów wbudowanych nawet bez wiedzy z zakresu system engineeringu urządzeń podczerwieni.

Głównych obszarów masowego wykorzystania kamer termowizyjnych z niechłodzonymi detektorami upatruje się z diagnostyce termograficznej, kontroli i nadzorze, w technice transportu, a także medycznych badaniach screeningowych - np. prewencji zarażeń w dużych skupiskach ludności.

  • Jak omawiany rozwój wpłynie na branżę przemysłową?

Zagadnienia oceny warunków przepływu ciepła czy stanu rozkładów temperatury dotyczą wielu obszarów - badań środowiska pracy, procesów wytwarzania oraz eksploatacji. Duży potencjał niosą nowe techniki badań temperatur poprzez płomienie, jak i nowe możliwości kontroli oraz poprawy symetrii grzania w piecach.

Warto też rozważyć, czy już dzisiaj małych, tanich i pracujących online kamer termalnych nie implementować w aplikacjach, gdzie właściwa obróbka cieplna decyduje o jakości czy bezpieczeństwie produkcji. Należy też wskazać na aktywne metody pomiarowe - stymulując przepływy ciepła, można badać struktury wewnętrzne materiałów termicznie pasywnych jak kompozyty, struktury wielowarstwowe malowane, napylane, itp.

Przemysł jest coraz ważniejszym odbiorcą detektorów, szczególnie niechłodzonych - i stan ten nie powinien ulec zmianie. Uważam, że dla rynku kamer branża ta - wraz z energetyką - będzie równie ważna, co sektor wojskowy. Przewiduje się też znaczący wzrost zapotrzebowania na kamery do zastosowań security & surveillance, czyli związanych z nadzorem.

Stały popyt generował również będzie sektor produktów dla straży pożarnej. Za kilka lat spodziewać się zaś można efektów dużego wpływu na rynek omawianego programu w branży motoryzacyjnej. Ciekawym obszarem zastosowań omawianych urządzeń jest robotyka, gdzie przykładowo nadzorowane mogą być operacje spawania, skrawania i toczenia.

Część z tych systemów, pomimo stosowania matryc obrazowych, w ogóle nie będzie generowała na wyjściu obrazu w klasycznym rozumieniu. Takimi będą przykładowo układy zliczające przepływ ludzi w różnych obiektach i automatycznie kontrolujące pracę urządzeń klimatyzacyjno-wentylacyjnych. Można sobie też wyobrazić sobie, że tanie i funkcjonalne urządzenia będą zabudowywane wewnątrz niektórych szaf elektrycznych.

W nowoczesnych systemach coraz rzadziej można otwierać drzwi takich szaf podczas pracy i ciągły nadzór z wykorzystaniem termowizji byłby tutaj doskonałą metodą wykrywania większości anomalii już w ich początkowych fazach, istotnie zmniejszając ryzyko powstania różnych strat z powodu awaryjnych wyłączeń.

Swoją drogą - dopóki nie będzie to możliwe, warto w tego typu szafach stosować specjalne okna do inspekcji termowizyjnej. Znacząco zwiększają one możliwość wykonywania diagnostyki zapobiegawczej - świat z nich korzysta od dawna, my prawie wcale.

  • Wróćmy jeszcze do tematyki detektorów. Jakie są inne od dotychczas omawianych kierunki ich rozwoju?

W rozmowie koncentrowaliśmy się na nowościach ostatniego dziesięciolecia, czyli niechłodzonych detektorach charakteryzujących się względnie niskimi cenami zakupu. Tymczasem bardzo istotną grupą są detektory fotonowe, zwane też fotodetektorami. W przypadku ich wykorzystania w technice termowizyjnej, matryce wymagają głębokiego chłodzenia - do 100 Kelwinów lub nawet niższych temperatur.

Dzięki temu redukuje się ich szumy własne, uzyskując bardzo wysokie, widmowo selektywne wykrywalności sygnałów promiennych o ekstremalnie niskich poziomach. Jednocześnie zachowane są bardzo niewielkie stałe czasowe - rzędu nanosekund. Detektory tej grupy znajdują zastosowania w najbardziej wymagających zastosowaniach kosmicznych, militarnych, a także cywilnych.

Obecnie podejmowane są też wysiłki nad komercjalizacją różnych innych detektorów matrycowych, takich jak wersje CdHgTe typu "hot" (do pracy już w temperaturach 120-150 K), detektorów wielowidmowych (np. MW i LW) oraz matryc fotodiod lawinowych o zakresie pracy aż do 5 µm dla systemów pasywnych oraz aktywnych. Ich rozwój powinien pozwolić na wzbogacenie oferty wysokospecjalizowanej aparatury dla zastosowań cywilnych o cechach pomiarowych, użytkowych oraz cenach radykalnie korzystniejszych, niż w przypadku produktów oferowanych dzisiaj.

  • Jakie źródła wiedzy z omawianego zakresu można polecić osobom związanym z przemysłem?

Dostępność wiedzy na omawiany temat jest ograniczona - oczywiście jeżeli mówimy o informacjach związanych z pomiarami, a nie parametrami technicznymi samych kamer termowizyjnych. Dlatego poleciłbym udział w konferencji Termografia i Termometria w Podczerwieni (TTP), która jest największym tego typu wydarzeniem organizowanym cyklicznie od ponad 20 lat.

W tym roku odbędzie się ona pod koniec września na Politechnice Lwowskiej. Konferencja jest wprawdzie forum naukowo-technicznym, ale w ramach jej najbliższej edycji zostanie zorganizowane otwarte forum dyskusyjne dla praktyków z przemysłu. Informacje na ten temat można znaleźć na stronie internetowej wydarzenia - http://thermo.p.lodz.pl/ttp/

Podczas omawianego spotkania podejmiemy ponownie zagadnienia wiarygodności diagnostyki termograficznej oraz problematykę certyfikacji dla operatorów kamer podczerwieni. Duże przedsiębiorstwa zatrudniają i odpowiednio szkolą służby utrzymania ruchu, jednak na rynku działa też wiele firm usługowych posiadających własne lub wypożyczane kamery termowizyjne.

Diagnostyka metodą termograficzną jest wciąż techniką o bardzo istotnym wpływie czynnika subiektywnego, jakim jest wiedza i doświadczenie operatora kamery zarówno w czasie organizacji procesu pomiarowego, jak i interpretacji termogramów. Jak wielu innych także i ja uważam, że im łatwiej obecnie nabyć kamery, tym łatwiej jest też nabyć usługi wykonywane przez osoby, które nie są do tego przygotowane.

Na zakończenie, dla podkreślenia rangi edukacji pragnę poinformować, że od października 2012 roku status polskiej normy uzyskała PN EN ISO 9712:2012, która określa wymogi w zakresie kwalifikacji i certyfikacji personelu w zakresie wykorzystania "Infrared Thermographic Testing - TT" w badaniach nieniszczących jako jednej z dziesięciu tak regulowanych metod pomiarowych. Normę można znaleźć w internetowym sklepie Polskiego Komitetu Normalizacyjnego.

PIRS Pręgowski Infrared Services to firma badawczo-szkoleniowa zajmująca się usługami w zakresie zastosowań detekcji w podczerwieni. Jej właściciel ma ponad 30-letnie doświadczenie w zakresie metrologii i edukacji, poparte działalnością naukową oraz licznymi kontaktami z klientami w Polsce i zagranicą.

PIRS jest wyłącznym reprezentantem/konsultanem francuskich firm ULIS i Sofradir, którzy są największymi w Europie dostawcami niechłodzonych i chłodzonych detektorów promieniowania podczerwonego.

  • Dziękuję za rozmowę.

Zbigniew Piątek

Prezentacje firmowe

Polecane

Nowe produkty