¿Qué es una cámara térmica?

Una Cámara Térmica permite medir la temperatura de un objeto o lugar sin necesidad de contacto. También se conoce como cámara infrarroja o termográfica. Podemos decir que es un una cámara que forma imágenes de los cuerpos a partir de sus emisiones de calor en vez de la luz visible.

William Herschel descubrió la radiación infrarroja en 1800. El experimento fue simple, colocó un prisma que descomponía la luz en su espectro. William quería medir con termómetros la cantidad de calor de cada color.

Observó que la temperatura de los termómetros aumentaba cuando se pasaba del color azul al Rojo.

Lo interesante fue que el termómetro que estaba más allá del rojo tenía una temperatura superior!

Herschel concluyó que hay un tipo de luz, más allá del rojo que no podemos ver. El infrarrojo.

Las cámaras térmicas en la teoría pueden captar la energía infrarroja que reflejan los materiales con temperaturas que estén por encima del cero absoluto, en la práctica es más limitado. Las cámaras térmicas comunes suele captar entre -10 y 250 grados.

Esa energía se procesa y se transforma en un termograma: la imagen térmica del objeto.

Su origen fué militar, durante la segunda guerra mundial se usaron sistemas de guiado de misiles por infrarrojos. El primer uso civil lo tenemos en los 60 gracias a la empresa sueca AGA.

En la actualidad, Debido a que se han desarrollado nuevos métodos de producción de las cámaras, el precio y tamaño de estas ha disminuido.

Funcionamiento de las cámaras térmicas

Se basa en un principio: Los cuerpos: objetos, animales, personas, emiten calor.

Cuanta mayor radiacion, mayor es la temperatura de ese cuerpo. Esto resulta invisible para el ojo humano pero no a través de un sensor especial.

Este sensor térmico denominado microbolómetro recibe las radiaciones, se calientan y varían su nivel de resistencia eléctrica.

Esa variación es cuantificable al compararse con una temperatura a la cual se le ha asignado un color, así que en la imagen se reflejan varios tonos según la escala de temperatura.

Las cámaras térmicas pueden tener muchos usos diversos, pueden ser empleadas:

A nivel industrial
En construcción
Medicina
Veterinaria
Seguridad
Navegación marítima

Tipos de cámaras térmicas:

Podemos distinguirlos según la tecnología empleada: Refrigeradas / No refrigeradas, o según si son activas o pasivas.

• Refrigeradas: de gran sensibilidad: usadas mayormente en el mundo militar. Emplean materiales como telururo de cadmio, antimoniuro de indio y mercurio.
• No refrigeradas: los sensores tiene materiales como el óxido de vanadio y el silicio amorfo. La ventaja es que estos equipos pueden trabajar a temperatura
  ambiente, por lo que resultan más económicos
• Cámaras infrarrojas activas: transmite radicación infrarroja con la ayuda de un reflector que está dentro de la cámara, este ilumina el cuerpo (Los reflectores no experimentan ruido o interferencia por la luz visible al emplear filtros, según el alcance de la cámara varia el tipo)

• Cámaras infrarrojas pasivas: también llamada cámara termográfica, este tipo de cámara no emplea reflectores y captan las radiaciones de la forma en que las emite el cuerpo.
  Se trata del modelo más usado.

Ejemplos por Marcas:

Cámaras Flir

Flir es el fabricante principal de la mayoría de los sensores térmicos utilizados .
Fundada en 1979 en Oregon, USA, empezó desarrollando sistemas de generación de imagen térmica de alto rendimiento para el sector aeronáutico.

A finales de los 80 y fruto de esa experiencia empezó con el desarrollo de cámaras térmicas de alta calidad de mano y de laboratorio. En el 1990 adquirió el grupo Hughes Aircraft , en el 98 Agema y en el 99 Inframetrics.

Cámaras Fluke

La famosa marca de equipos de test también tiene varios equipos de cámaras térmicas. Su uso es sobretodo en el sector industrial.

Seek thermal

Este Fabricante de Santa Barbara (California) se ha centrado en cámaras compactas y accesorios para dar al móvil posibilidad de visión térmica. Dispone de varios modelos:
Compact Series: Accesorios para iPhone y Android
Reveal Series: Cámara compacta y resistente, es como una compact con pantalla.
Seek Shot Series: Modelo avanzado, dispone pantalla táctil, foto análisis, fusión de imagen térmica y normal, wifi.

Por ejemplo, lo estuvimos probando y la verdad que va bastante bien, en el caso de la foto comprobamos que la cerveza estaba a temperatura óptima 🙂

Cámaras térmicas para el sector Seguridad

Para videovigilancia encontramos varios fabricantes como Dahua, Mobotix, Axis, que ya incorporan cámaras térmicas en su catálogo.

Detección de Coronavirus usando Cámaras Térmicas

Edito de nuevo este artículo en Abril-2020, para añadir información interesante sobre las soluciones que se han desarrollado para la detección masiva de síntomas del Coronavirus (COVID19) usando tecnología de cámaras térmicas. 

Existen varias soluciones pero en este caso revisaremos la de fabricante DAHUA, esta es la que se ha utilizado entre otros en China en el metro de HangZhou o en la estación de ferrocarril de Shanghai, una de las más concurridas del mundo. Aquí se ha utilizado con éxito en los accesos de IFEMA. 

Principios de funcionamiento

Gracias al sensor térmico se puede detectar la temperatura de las personas que van pasando por delante de la cámara con un margen de error de +-1 Grado. El problema es que en los órdenes de magnitud que manejamos para detectar síntomas del virus, este margen de error es elevado para tener un sistema fiable. 

Solución COVID19 con cámaras térmicas Dahua

¿Cómo lo solucionamos? 

Si conseguimos autocalibrar el sistema de forma contínua, mediante una referencia de temperatura real, es posible mejorar el márgen de error a 0,3 Grados. 

Esto se realiza gracias a un elemento llamado BlackBody. (Cuerpo Negro). Con este equipo, dentro del campo de visión de la cámara, se obtiene una medida real, precisa y contínua de temperatura. 

El problema de no instalarlo sería que poco a poco el equipo puede perder precisión y que tampoco llegaríamos a las medidas de precisión recomendadas por los organismos sanitarios. Por ejemplo la ASTM ( American Society for Testing and Materials) indica que la precisión que debe tener un termómetro para medir la temperatura del cuerpo es de 0,3 Grados. 

También es necesario dotar de cierta inteligencia artificial al sistema, para evitar tener falsos positivos como pueden ser: Tazas de Café u otros elementos calientes que no sean directamente la cara de las personas. 

De esta forma, con la IA también se puede detectar por ejemplo quien está llevando mascarilla o no. 

Elementos del sistema

Cámara Térmica Híbrida
La solución consta de una cámara térmica Dahua Híbrida (Visible+Térmico) con las siguientes características técnicas: 

Cámara para detección de COVID19

Resolución térmica :400*300
Rango espectral:8μm~14μm
Lente térmica:3.5mm/7mm(opcional)
NETD:<40 mK
Visible: 1/2.8“CMOS,1080P
Lente visible:4mm/8mm(opcional)
Alarma:Luz de advertencia de luz blanca
incorporada, bocina
Rango de medición de temperatura:30°C~
45°C,
Precisión de medición de temperatura :
±0.3°C,con Blackbody, ±1°C sin BlackBody

BlackBody

Como por ejemplo l modelo JQ-D70Z de Dahua. 

Blackbody, para mejora de la precisión térmica

Con las siguientes características: 
Temperatura de trabajo :40.0°C
( Temperatura ambiental +5.0°C~ 50.0°C)
Resolución de la temperatura :0.1°C
Precisión de medición de temperatura : ±0.2°C(Punto único)
Estabilidad de temperatura :±( 0.1~0.2 )°C/30min
Emisividad efectiva :0.97±0.02
Potencia:220VAC 50Hz
Temperatura ambiente y humedad :0~40°C/≤80%RH

NVR con IA

Es necesario también como comentábamos, tener cierta IA para evitar falsos positivos.

Esto lo podemos conseguir con un NVR con IA. 

Precios

Si estuvieras interesado en una solución de este tipo, no dudes en contactarme.