Termografia podczerwieni w Przemyśle 4.0

Powiększającym się segmentem rynku kamer termograficznych są urządzenia stacjonarne dedykowane automatyce procesów. Możliwości tych kamer w zakresie automatycznej analizy obrazu lub interpretacji wartości mierzonych temperatur są jednak bardzo skromne – obecnym standardem w tego typu kamerach są proste alarmy bazujące np. na przekraczaniu progowych wartości temperatur [1, 2].

 

Fot. 1 Automatyczne monitorowanie objętości płynu w rurze PCV. W przypadku, gdy obszar cieplny o określonej temperaturze zwiększy się powyżej zadanego progu, Control- IR alarmuje operatora oraz w pełni automatycznie generuje raport i/lub steruje procesem technologicznym

System Control- IR stanowi nową jakość pod względem zastosowania termografii podczerwieni w automatyce przemysłowej. Na fotografii 1, 2 oraz 3 przedstawiono przykłady jednego z trybów pracy Control- IR, w którym system analizuje obraz termowizyjny, posiłkując się dodatkowo pomiarem termograficznym [1, 3]. Na fot. 1 widzimy monitorowanie objętości płynu w rurze PCV – Control- IR oblicza pole powierzchnii obszaru cieplnego o zadanej temperaturze, a gdy wartość tego pola przekroczy określony próg, system uruchamia alarm, generuje raport oraz steruje procesem technologicznym przy użyciu różnorodnych interfejsów.

Na fot. 2 widzimy, w jaki sposób Control- IR może monitorować przegrzanie transformatora silnika elektrycznego 230 V małej mocy.

Termogram na fotografii 3 stanowi z kolei przykład wykorzystania Control- IR do monitorowania rozpływu ciepła w układzie elektronicznym – podobnie jak w poprzednich przypadkach, jeśli obszar cieplny o określonej temperaturze zwiększy się powyżej zadanej wartości, Control- IR zaalarmuje użytkownika i podejmie działania według zdefiniowanego scenariusza.

 

Fot. 2 Automatyczne monitorowanie przegrzania transformatora silnika 230 V. Tryb pracy Control- IR jest taki sam jak w poprzednim przykładzie

Control-IR został zaprojektowany pod kątem zastosowań w Przemyśle 4.0 i opiera swoje działanie na analizie obrazów termowizyjnych, termograficznych oraz ilościowych pomiarach temperatur. Dzięki cyfrowemu przetwarzaniu obrazów podczerwieni oraz algorytmom analizy zmian temperatur Control- IR gwarantuje nieosiągalną dotychczas precyzję kontroli procesów technologicznych w zakresach temperatur od –50 do 975°C z dokładnością pomiarów dochodzącą do ±1°C oraz powtarzalnością do ±0,5°C [3,4]. Czułość temperaturowa to 0,03 stopnia Celsjusza dla celów w temperaturze pokojowej.

Obrazowanie termowizyjne realizowane jest z wysoką rozdzielczością przestrzenną i częstotliwością odświeżania obrazu dochodzącą do 80 Hz przy pełnym wymiarze klatki. Wszystkie pomiary wykonywane mogą być również w trybie termograficznego skanera liniowego.

Control-IR steruje procesami produkcyjnymi za pomocą programowalnych wejść i wyjść standardu Ethernet, USB, RS232, RS422/85, GPIO. System można rozbudować o moduły komunikacyjne dla większości interfejsów stosowanych obecnie w automatyce przemysłowej (np. Profibus, Profinet, Sercos III, CAN, EtherCAT, EthernNet/IP, Eth Powerlink) oraz o moduł GSM, co znacznie upraszcza integrację z istniejącymi systemami automatyki [4]. System może również być stosowany jako niezależny węzeł IIoT (Industrial Internet of Things) zarówno w sieciach stacjonarnych (LAN), jak i w charakterze systemu mobilnego (po uzupełnieniu go w moduł HSPA/GPS lub Wi-Fi/Bluetooth) [4].

 

Fot. 3 Automatyczne monitorowanie przegrzania układu elektronicznego. Tryb pracy Control- IR jest taki sam jak w poprzednich dwóch przykładach.

Oprogramowanie systemu umożliwia jego intuicyjne stosowanie niemalże natychmiast po podłączeniu zasilania. Zabezpieczenia programowe (Watchdog) oraz sprzętowe Fail- Safe z trybem Quick- Recovery gwarantują bezpieczeństwo i zachowanie ciągłości pracy. Dodatkowo, dla bardziej wymagających użytkowników dostępne jest SDK umożliwiające integrację programową Control- IR z innymi aplikacjami.

dr inż. Jędrzej Szelc

infraSpectra
www.infraSpectra.com