Termografia 3D ad alta velocità con termocamera Teledyne Flir

Il team del Fraunhofer IOF di Jena, che conduce ricerca applicata nella fotonica, ha sviluppato un sistema di termografia 3D ad alta velocità che impiega anche una termocamera scientifica di Teledyne Flir. Obiettivo del sistema è combinare dati spaziali 3D altamente dinamici e dati termici per catturare contemporaneamente cambiamenti di forma e temperatura in processi estremamente veloci, come un crash test o l’attivazione di un airbag.

Il sistema si basa su due telecamere monocromatiche ad alta velocità e alta risoluzione, sensibili nello spettro del visibile, che operano a frame superiori a 12.000 Hz, unite a un proiettore Gobo (GOes Before Optics) sviluppato autonomamente dai ricercatori per l’illuminazione attiva. Quest’ultimo proietta una sequenza ultra veloce di modelli a strisce aperiodiche, per consentire alle telecamere di registrare le informazioni 3D. E’ stata quindi aggiunta una termocamera modello Flir X6901sc SLS LWIR, che produce immagini termiche a una velocità di 1000 Hz, con risoluzione di 640 × 512 pixel.

Tutte e tre le telecamere registrano i dati dell’immagine contemporaneamente durante la misurazione. I dati delle telecamere, combinati con la proiezione del proiettore Gobo, producono una ricostruzione 3D dell’immagine, sulla quale vengono sovrapposti i dati infrarossi 2D dell’immagine termica della termocamera LWIR per assegnare i valori di temperatura alle coordinate spaziali in un processo di mappatura, grazie anche alla calibrazione di tutte e tre le telecamere. La combinazione dei dati 3D ricostruiti con i dati 2D della termocamera FLIR X6901sc SLS ad alta velocità produce, in breve, immagini termiche tridimensionali ad alta velocità.

FLIR X6901sc SLS opera nella gamma dell’infrarosso a onda lunga, quindi non è sensibile alla gamma di lunghezze d’onda del visibile e del vicino infrarosso, in cui la lampada del proiettore Gobo emette radiazioni. Poiché anche il riscaldamento dell’oggetto da parte dei modelli sinusoidali aperiodici proiettati è insignificante, il proiettore Gobo non ha alcuna influenza sull’immagine termica.

Il sistema è stato testato in vari scenari: un giocatore di basket che dribblava una palla (che non solo deforma la palla, ma provoca anche un riscaldamento termico). Un’altra possibile applicazione è la misurazione dell’andamento della temperatura e la rappresentazione spaziale in caso di attivazione di un airbag: il sistema ha registrato il processo ad alta velocità da una distanza di 3 m per mezzo secondo. Combinando i dati tridimensionali con le informazioni delle immagini termiche è risultato chiaro non solo quanto l’airbag fosse diventato caldo a seguito dell’apertura, ma anche in quale momento e con quali coordinate spaziali esatte. Tali informazioni possono aiutare a ridurre e prevenire il rischio di lesioni ai conducenti legate all’attivazione dell’airbag.

Secondo il team di ricerca, le possibili applicazioni per una combinazione di dati 3D ad alta risoluzione e immagini termografiche veloci sono quindi numerose. “È possibile ottenere informazioni vantaggiose, ad esempio, osservando i crash test, studiando i processi di deformazione e di attrito, o eventi estremamente rapidi e termicamente rilevanti – dice Martin Landmann del team di ricerca IOF -, come le esplosioni quando viene attivato un airbag oppure in un quadro elettrico. Il sistema è inoltre soggetto a continui sviluppi e ottimizzazioni. Pertanto, non possiamo che aspettarci di vedere risultati di ricerca sempre più innovativi in futuro”.

 

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