La tecnologia delle videocamere a infrarossi (IR) ha fatto enormi passi avanti negli ultimi dieci anni, un progresso che si riflette anche in Vision 2009, Fiera internazionale specializzata nelle tecnologie industriali di identificazione e di elaborazione dell’immagine. Le videocamere IR sono utilizzate nei campi di applicazione più svariati. “In passato si utilizzavano più che altro sistemi individuali di sorveglianza, a scopo di ricerca oppure in campo militare”, spiega Stefan Wittmer, specialista del prodotto presso L.O.T.-Oriel GmbH & Co. KG.; “Oggi le videocamere a infrarossi sono integrate anche nei processi di produzione e nei controlli di qualità, come nel caso dei controlli dei circuiti stampati, o nella produzione delle automobili, nel controllo dei processi di saldatura e incollaggio”. I motivi a riguardo sono diversi: da un lato, oggi i sistemi sono più facilmente collegabili ad una rete, sono più maneggevoli e di dimensioni ridotte, dall’altro sono allettanti per i loro costi di produzione contenuti. Wittmer continua dicendo: “Una qualità più elevata dei sensori e soprattutto l’introduzione di una tecnologia molto avanzata, che non necessita di raffreddamento e che si basa sul microbolometro, hanno permesso un rapido aumento del numero dei pezzi prodotti”, con conseguente diminuzione del prezzo.
Vision 2009, la piattaforma di presentazione e informazione più importante per l’elaborazione industriale dell’immagine, sarà il terreno su cui verranno introdotte le ultimissime tendenze in fatto di videocamere a infrarossi e i loro svariati campi di applicazione. Il polo fieristico di Stoccarda ospiterà la fiera dal 3 al 5 novembre 2009. In confronto alle videocamere attualmente utilizzate dall’industria dell’elaborazione dell’immagine, i sensori ottici di una videocamera a infrarossi hanno una sensibilità rispetto allo spettro delle onde elettromagnetica compresa tra 750 nanometri e 14 micrometri,vale a dire una luce che l’occhio umano non riesce praticamente a percepire, poiché rileva solo lunghezze d’onda che vanno dai 390 nm ai 780 nm. Le videocamere a infrarossi producono immagini termiche, che riproducono sia campioni di temperatura variabili in base al tempo che campioni di temperatura invariabili. “È possibile verificare anche i cambiamenti di temperatura più impercettibili, pari a 0,08° C” dichiara Joachim Sarfels, responsabile delle vendite per il reparto di ricerca e sviluppo e prodotti di automazione di FLIR Systems.
Gli esperti dell’elaborazione dell’immagine distinguono tra 3 grandi categorie di infrarossi: infrarosso vicino (NIR-Near Infrared), con lunghezze d’onda da 750 nm a 3000 nm, infrarosso a onda media (MWIR-Mediumwave Infrared), con lunghezze d’onda da 3 µm a 5 µm, e infrarosso a onda lunga (LWIR-Longwave Infrared), da 8 µm a 14 µm. A seconda delle esigenze di applicazione, viene scelta la tecnologia più adeguata.
“Si analizzano ad esempio wafer o blocchi di silicio (ingots) per processori elettronici o celle solari con lunghezze d’onda di circa 1100 nm, perché da questo punto il silicio diventa trasparente”, dichiara Söhnke Kleiner, responsabile dei prodotti presso Hamamatsu Photonics Deutschland. Secondo Kleiner, se si osserva l’ingegneria delle telecomunicazioni, si vede come l’analisi delle fibre ottiche e dei trasmettitori di fonti di luce laser sia condotta attraverso misurazioni del profilo di irraggiamento con lunghezze d’onda di 1300 nm o 1550 nm. Per la termografia classica come per l’analisi ottica del grado di umidità degli edifici oppure per il confezionamento dei generi alimentari, sono necessarie lunghezze d’onda da 1,45 µm a 1,94 µm.
Un altro campo di applicazione in un settore non industriale è quello della riflessografia a infrarossi, grazie alla quale è possibile studiare dipinti di grande valore. “Siccome la luce a infrarossi penetra gli strati di colore, è possibile scoprire, ad esempio, la presenza di disegni nascosti” spiega Bertram Lohmüller, responsabile dei prodotti presso Hamamatsu Photonics Deutschland. Lohmüller continua: “Per poter studiare un’opera d’arte o un quadro nei luoghi più disparati del globo è estremamente utile e ingegnoso disporre di un sensore facile da trasportare, che si colleghi ad un portatile tramite una semplice presa USB”. “Un campo importante è quello del rilevamento di gas” spiega Sarfels. “Le emissioni di metano e altri composti organici volatili possono essere rilevati da una videocamera a infrarossi della serie GF.”
Come si può vedere, le possibilità di utilizzo dei sistemi di videocamere a infrarossi sono molto varie. Per Vision 2009, Flir si concentrerà soprattutto sulle videocamere fisse della serie A. Ad esempio, nell’industria dell’acciaio queste videocamere sorvegliano le siviere. Sarfels parla per esperienza: “Fino ad oggi non era possibile controllare in modo soddisfacente le temperature, quindi le siviere, componenti molto costosi, venivano sostituite a intervalli regolari per motivi di sicurezza”. “Ora c’è un’alternativa, poiché le registrazioni delle quattro videocamere Flir A 320G vengono valutate in tempo reale da un software speciale” continua a spiegare l’esperto di automazione. I valori misurati confluiscono senza problemi al circuito di controllo e in caso di raggiungimento di uno stato critico si attivano le segnalazioni di allarme. “In questo modo le imprese di produzione risparmiano moltissimo sui costi, visto che non è più necessario sostituire siviere perfettamente funzionanti solo perché si sospetta ci sia un problema” sottolinea Sarfels.
L.O.T.-Oriel presenterà a Vision 2009 l’ampia gamma della tecnologia per videocamere, dagli aspetti applicativi più concreti fino alle tecnologie a infrarossi più avanzate. I sistemi si distinguono per le loro dimensioni ridotte, per l’interfaccia Ethernet con collegamento diretto alla rete del partner industriale e per i processori digitali di segnale (DSP) integrati, che possono eseguire compiti di programmazione direttamente nella videocamera. “Le nostre videocamere possono essere utilizzate anche per la registrazione di immagini iperspettrali, per poter rilevare e analizzare direttamente la composizione degli oggetti” spiega Wittmer. In questo modo possono essere eseguiti lavori di classificazione in tutti i campi dell’industria, non solo in base alla distribuzione termica, ma anche attraverso analisi spettrali.
Hamamatsu presenterà durante Vision 2009 una nuova videocamera a raggi infrarossi vicini, modello C10633 con chip InGaAs e CCD, che, secondo il costruttore, si distingue per le dimensioni contenute, il design robusto e il collegamento al computer tramite USB. Inoltre, è dotata di un’utile uscita video standard parallela e di un profilo lineare del segnale per misurazioni quantitative.
Anche in futuro la tendenza per i sistemi con videocamere a infrarossi continuerà in questa direzione: secondo Wittmer, “Ci si concentrerà su rilevatori più efficienti, con un maggior numero di pixel e a prezzi più contenuti”. Lohmüller è della stessa opinione per quanto riguarda gli sviluppi futuri e si aspetta videocamere a infrarossi con risoluzione elevata di circa 1000 x 1000 pixel e videocamere con raffreddamento attivo per il miglioramento del rumore.