Come specificare un obiettivo per imaging termico: 7 parametri che gli acquirenti dovrebbero confermare

Una telecamera termica non forma un'immagine allo stesso modo di una telecamera a luce visibile convenzionale. Rileva la radiazione infrarossa all'interno di una banda spettrale definita e converte il segnale ricevuto in un'immagine termica. L'obiettivo deve essere progettato per tale intervallo di lunghezze d'onda e adattato al rilevatore e all'applicazione prevista.

Per gli acquirenti, la sfida è che le specifiche di una lente termica possono contenere diversi parametri che sembrano familiari (lunghezza focale, numero F, campo visivo e gamma di messa a fuoco) insieme ai requisiti specifici dell'imaging a infrarossi. La selezione di un obiettivo solo in base alla lunghezza focale può portare a un assemblaggio che non fornisce la copertura, la sensibilità o l'adattamento meccanico previsti.

Questa guida delinea sette parametri che vale la pena confermare quando si sceglie alente per imaging termicoper sicurezza, monitoraggio industriale, ispezione o altre applicazioni a infrarossi.

1. Confermare il formato del rilevatore e il passo dei pixel

Iniziare con il modello del rilevatore quando possibile. Come minimo, identificare la risoluzione del rilevatore, l'area attiva e il passo dei pixel. Le configurazioni comuni del rilevatore termico includono diversi conteggi e passi dei pixel e l'obiettivo deve fornire un cerchio dell'immagine e prestazioni ottiche adeguate al rilevatore.

Il passo dei pixel è la spaziatura tra i pixel del rilevatore adiacenti. È rilevante per il dettaglio spaziale che il sistema può campionare, ma non determina in modo indipendente la risoluzione finale dell'immagine. Anche le prestazioni ottiche, la messa a fuoco, l'elaborazione del segnale, le condizioni atmosferiche e il contrasto del target sono importanti.

Una lente progettata per un formato di rilevatore potrebbe non coprire un'area attiva più ampia. Al contrario, una lente può coprire fisicamente il rilevatore ma non riuscire a fornire la qualità dell'immagine richiesta ai bordi.

Quando si richiede un preventivo, fornire il modello esatto del rilevatore o la sua scheda tecnica. Ciò consente al fornitore di ottiche di valutare la compatibilità anziché fare affidamento solo su una descrizione come "telecamera termica 640 × 512".

2. Specificare la banda spettrale e i materiali ottici

Le lenti per imaging termico devono trasmettere la radiazione infrarossa rilevante per il rilevatore e l'applicazione. La banda dell'infrarosso a onda lunga (LWIR) è comunemente associata ai sistemi di imaging termico, ma l'intervallo spettrale richiesto dovrebbe essere confermato dal rilevatore e dalle specifiche del sistema anziché presupposto.

I materiali ottici adatti per le telecamere a luce visibile non sono automaticamente adatti a tutte le lunghezze d'onda dell'infrarosso. Per la banda spettrale prevista è necessario considerare la trasmissione del materiale, i rivestimenti, la protezione della superficie e i requisiti ambientali.

Chiarire l'intervallo di lunghezze d'onda richiesto e se l'obiettivo deve includere un rivestimento antiriflesso o un elemento protettivo anteriore. Se la telecamera funzionerà all'aperto, chiedere come viene protetta la superficie ottica esposta e quali restrizioni si applicano alla pulizia o alla manipolazione.

Non dare per scontato che la “lente a infrarossi” descriva un’unica categoria di prodotti intercambiabili. L'imaging nel vicino infrarosso e l'imaging termico a onde lunghe hanno requisiti ottici diversi. La banda esatta è uno dei primi dettagli che un fornitore dovrebbe confermare.

3. Scegli la lunghezza focale in base alla distanza e alla copertura del target

La lunghezza focale e le dimensioni del rilevatore determinano insieme il campo visivo angolare. In termini pratici, la scelta dipende da quanta scena la telecamera dovrà coprire e da quanto lontano sarà il bersaglio.

Una lunghezza focale più corta fornisce generalmente un campo visivo più ampio sullo stesso rilevatore, che può essere utile per il monitoraggio dell'area. Una lunghezza focale maggiore restringe la visuale e può posizionare più pixel su un bersaglio distante, a condizione che il sistema ottico e le condizioni atmosferiche supportino i dettagli richiesti.

Prima di selezionare una lunghezza focale, definire la distanza target, le dimensioni del target, la copertura orizzontale e verticale richiesta e se la telecamera deve osservare sia oggetti vicini che distanti. Un semplice diagramma della scena è spesso utile.

Se il sistema deve rilevare un piccolo oggetto a una distanza nota, la questione non è solo se l'oggetto appare nell'immagine. Dipende se il target occupa abbastanza pixel del rilevatore, con un contrasto sufficiente, per l'attività di rilevamento o misurazione prevista. Ciò potrebbe richiedere una valutazione a livello di sistema piuttosto che il solo calcolo della lunghezza focale.

4. Comprendere il numero F e i suoi compromessi

Il numero F descrive il rapporto tra la lunghezza focale e il diametro di apertura effettivo. Nell'imaging termico, un numero F inferiore può aiutare il sistema ottico a raccogliere più radiazioni, il che può essere utile quando si rilevano target a basso contrasto o si lavora con un tempo di integrazione limitato.

Tuttavia, un numero F inferiore non è una soluzione universale. È necessario considerare anche la complessità della progettazione ottica, il controllo delle aberrazioni, le dimensioni dell'obiettivo, il costo, la tolleranza della messa a fuoco e la qualità dell'immagine in tutto il campo. Il rilevatore, l'elettronica, il processo di calibrazione e le condizioni operative influenzano l'immagine termica finale.

Quando si confrontano gli obiettivi candidati, confermare il numero F insieme alla banda spettrale, al rilevatore, alla lunghezza focale e al campo visivo richiesti. Evitare di confrontare i valori di apertura senza verificare se i prodotti sono destinati agli stessi requisiti di sistema.

L'apertura appropriata è quella che soddisfa gli obiettivi di sensibilità e qualità dell'immagine entro i limiti di dimensioni, costo e produzione del progetto.

5. Definire la distanza di messa a fuoco e la distanza minima di lavoro

Una termocamera può essere utilizzata per il monitoraggio a lunga distanza, l'ispezione ravvicinata o una combinazione di entrambi. La distanza di messa a fuoco richiesta dovrebbe pertanto essere dichiarata esplicitamente.

Alcune applicazioni si concentrano all'infinito o quasi, mentre altre necessitano di ispezionare apparecchiature o componenti a distanze più brevi. Un obiettivo ottimizzato per un intervallo potrebbe non fornire prestazioni accettabili in un altro. La distanza minima di messa a fuoco, il meccanismo di messa a fuoco e la possibilità di regolazione della messa a fuoco devono essere confermati prima di selezionare il gruppo.

Se la telecamera verrà installata dietro una finestra protettiva, includere la finestra nella discussione del sistema. Il materiale, lo spessore e il posizionamento possono influire sulla trasmissione o sulle prestazioni ottiche, a seconda della banda spettrale e del design.

Fornire le distanze target più vicine e più lontane e identificare se la messa a fuoco deve essere regolabile sul campo o fissa durante il montaggio. Questi dettagli sono particolarmente importanti per le apparecchiature OEM in cui l'obiettivo verrà integrato in un alloggiamento sigillato o compatto.

6. Confermare il campo visivo, la distorsione e la copertura dell'immagine

È necessario valutare una lente termica per il campo visivo richiesto e per la parte del rilevatore che deve rimanere utilizzabile. L'angolo nominale è solo una parte dell'immagine.

L'illuminazione relativa, la distorsione e le prestazioni ottiche sul campo possono influenzare la coerenza con cui i target appaiono dal centro ai bordi. Per le applicazioni che coinvolgono misurazioni, tracciamento o analisi automatizzate, il comportamento di distorsione e la calibrazione possono essere particolarmente importanti.

Se la telecamera deve coprire un corridoio, una macchina, un armadio elettrico o un'area esterna specifici, fornisci le dimensioni della scena e la distanza dalla telecamera al target. Richiedi il campo visivo orizzontale e verticale, non solo il valore diagonale, quando l'applicazione ha proporzioni definite.

Chiarire inoltre se la fotocamera verrà utilizzata per l'osservazione qualitativa, il rilevamento automatico o la misurazione della temperatura. Queste attività possono porre esigenze diverse sull'intero sistema di imaging. Le specifiche di un obiettivo dovrebbero essere legate al risultato previsto, non solo a un elenco di numeri ottici.

7. Verificare i requisiti ambientali, meccanici e di produzione

Le lenti per imaging termico vengono spesso utilizzate in ambienti impegnativi, tra cui il monitoraggio esterno, l'ispezione industriale e le apparecchiature che funzionano in un ampio intervallo di temperature. Specificare le temperature operative previste, l'esposizione all'umidità, le vibrazioni, la protezione dalla polvere e tutti i requisiti di tenuta pertinenti.

L'integrazione meccanica merita pari attenzione. Confermare l'interfaccia di montaggio, il diametro dell'obiettivo, la lunghezza totale della traccia, la posizione del rilevatore, lo spazio disponibile e il metodo di regolazione della messa a fuoco. Se il progetto comprende un elemento frontale protettivo o una finestra, chiarirne il ruolo e le proprietà richieste.

Per i progetti OEM, fornire la quantità prevista di prototipi, il volume annuale stimato, il costo unitario target e la pianificazione del progetto. Questi input commerciali aiutano il fornitore a determinare se una lente standard è appropriata o se è opportuno valutare un design personalizzato.

Infine, definire come verranno valutati i campioni. Il rilevatore, la lente, la calibrazione e l'ambiente di test devono essere coerenti con l'uso previsto. Concordare la distanza di prova, la procedura di messa a fuoco, le condizioni target e i criteri di accettazione prima dell'approvazione della produzione di massa.

Conclusione: specificare l'intero sistema di imaging termico

La scelta di un obiettivo per imaging termico richiede molto più che la semplice corrispondenza della lunghezza focale o del numero F. Il formato del rilevatore, il passo dei pixel, la banda spettrale, il campo visivo, la gamma di messa a fuoco, le prestazioni ottiche, i vincoli meccanici e l'ambiente operativo influenzano tutti l'idoneità dell'obiettivo.

Una scheda tecnica completa del rilevatore, le informazioni sulla distanza del target, i requisiti della scena e il disegno meccanico forniscono una base di valutazione molto più solida rispetto a una breve richiesta di una “lente termica”.

Ottica Boshi, parte diShanghai Silk Optical Technology Co., Ltd., offre prodotti ottici per applicazioni di imaging, comprese opzioni di lenti per imaging termico e sviluppo ottico personalizzato. Se stai acquistando un obiettivo per una nuova termocamera, condividi il modello del rilevatore, la banda spettrale, il campo visivo richiesto, l'intervallo di messa a fuoco e le dimensioni meccaniche disponibili.

Esplora il nostroprodotti per lenti per imaging termicoEsoluzioni ottiche personalizzate oppure contattaci tramite ilSito web di ottica Boshi per discutere la tua candidatura.