Flir One -lämpökamera kännykkään - Lämmöstä kuvaksi

Kuumeneeko työkoneen laakeri? Missä lattialämmitysputket kulkevat? Vuotaako talo tai korjaamon ovi lämpöä? Kaikkiin näihin kysymyksiin saadaan vastauksia lämpökameraa apuna käyttäen.

Lämpökamerat ovat perinteisesti olleet ammattilaisten kalliita työkaluja. Esimerkiksi teollisuudessa niiden avulla etsitään sähkövikoja tai kuumenevia laakereita. Nyt tilanne on muuttumassa, sillä markkinoille on tullut useampiakin kuluttajakäyttöön sekä hinnaltaan että ominaisuuksiltaan sopivia kameroita.

Kokeilimme Android-käyttöjärjestelmällä toimivien puhelimien lisälaitteeksi sopivaa Flir One -lämpökameraa.

Kahden kuvan yhdistelmä

Laitteessa on kaksi kameraa, sillä lämpökameran kuvan tarkkuus on vaatimaton, eikä näytä yksityiskohtia. Flir Onessa on tästä syystä vierekkäin kaksi kameraa, joista toinen ottaa ”normaalin” kuvan ja toinen lämpösäteilyn rekisteröivän infrapunakuvan. Kamera käyttää MSX-teknologiaa, joka yhdistää normaalin kameran ja lämpökameran kuvan yhdeksi tiedostoksi, jossa myös yksityiskohdat erottuvat paremmin. Lämpökamerana käytetään Flirin kehittämää Lepton-kameramoduulia, joka on kooltaan Sisu-pastilliakin pienempi.

Koska kohteesta otetaan kaksi kuvaa, puhelimen näytöllä on mahdollisuus tarkastella molempia kuvia joko erikseen tai yhdistettynä. Katselutilassa lämpökamerakuvaa voi verrata normaaliin samasta kohdasta otettuun kuvaan. Kuvan vaihto tehdään helposti pyyhkäisemällä sormella puhelimen näyttöä.

Lämpökameran toiminta perustuu sen rekisteröimän infrapunasäteilyn aallonpituuteen, joka on näkyvän valon aallonpituutta pidempi.

Paras tulos tabletilla

Kokeilimme kameraa sekä älypuhelimien että tablettien kanssa. Tabletin parina lämpökameraa on selvästi mukavampi käyttää, johtuen näytön suuremmasta koosta. Lämpökameran resoluutio on vielä varsin vaatimaton 160x120, vanhuuden kamerakännyköiden VGA-kameratkin olivat tarkempia. Mobiililaitteen näytöltä tarkasteltuna kuvanlaatu on kuitenkin tähän käyttöön riittävä.

Noin 10-tuumaisen tabletin näytölläkin kuva näyttää käyttökelpoiselta, mutta tietokoneelle siirrettynä tarkkuuden aiheuttamat rajoitteet paljastuvat – kuva ei muutu käyttökelpoisemmaksi suurentamalla.

Laitteella voi tallentaa myös videokuvaa, joka tosin tuppaa ajoittain pätkimään varsinkin puhelinta nopeammin liikuteltaessa. Myös sovellus jumittui ajoittain.

Valmistaja ilmoittaa Google-kaupasta ladattavan Flir One -sovelluksen toimivan Android 4.4.2 -versiossa tai tätä uudemmissa versioissa. Kokeilimme kameraa useiden eri mobiililaitteiden kanssa ja tulos oli yhtenevä valmistajan ilmoituksen kanssa, vanhempien puhelimien näytölle kuvaa ei ilmestynyt, vaikka kamera kytkettiin. Joka tapauksessa oman kännykän ja lämpökameran yhteentoimivuus on syytä tarkistaa ennen ostamista.

Väriskaala riippuu lämpötilaeroista

Kamera muodostaa kuvaan piirtyvän väriasteikon tilanteen mukaan. Parhaimman näköisiä kuvia saa, kun kuvattavan kohteen lämpötilaerot ovat suuria. Esimerkiksi lattialämmitysputket erottuvat lattiasta sitä paremmin, mitä tehokkaammin lämmitys lämmittää ja mitä kuumempaa putkissa kiertävä vesi on. Vanhan vesikiertoisen lämpöpatterin epätasaisen lämpenemisen erotti kuvasta helposti. Yli 120 asteen lämpötiloja Flir One ei tunnista, alaraja on -20 astetta.

Sen sijaan esimerkiksi hirsitalon seinää kovalla pakkasella kuvatessa lämpötilan vaihteluista on vaikea saada todellista käsitystä, hirsien rakojen varjostuksetkin tuntuvat vaikuttavan lämpökamerakuvaan. Hämmentävästi myös ihmisen peilikuva on kuvan perusteella itse peiliä lämpimämpi.

Eniten jäimmekin kaipaamaan kuvan yhteydestä puuttuvaa väriasteikkoa, joka kertoisi kuvan lämpötilaskaalan. Nykyisellään kuvaan tulee vain yksi tarkka lämpötilatieto kuvan keskelle. Myöhemmin kuvia tarkastellessa olisi hyödyllistä, että muidenkin alueiden lämpötila olisi saatavilla myös astelukuna – ei pelkästään värinä. Edellä mainittu ominaisuus on tällä hetkellä saatavilla vain selvästi kalliimmissa kameroissa.

Nyt lämpötilaerot joutuu selvittämään kalibrointikuvauksilla, eli ottamaan useita kuvia eri puolilta kohteesta siten, että lämpötilan ilmaiseva kohdistin on eri kohdassa. Näin kohteen kylmin ja kuumin kohta saadaan muistiin myöhempää tarkastelua varten.

Lämpötilojen tarkastelu onnistuu kameraa apuna käyttäen myös reaaliajassa – puhelimen näytöltä näkyy lämpökamerakuva aina, kun kamera on kytketty ja sovellus on käynnistetty.

Parhaimmillaan selkeissä kohteissa

Flir One on parhaimmillaan selkeissä kohteissa, joissa myös vallitseva valo on tasainen. Esimerkiksi auton moottoritilaan muodostuu väistämättä varjoja, jotka vaikeuttavat kuvan tulkintaa. Lämpötilailmaisimen myötä havaittiin kuitenkin helposti, miten esimerkiksi starttimoottori alkoi lämmetä varsin nopeasti, vaikka kameran kuvassa väri ei vielä muuttunutkaan. Ongelmaksi muodostui aluksi startin löytäminen kuvasta, sillä monimutkaisessa moottoritilassa kylmä startti ei erottunut muista moottoritilan laitteista.

Noin 20 asteen lämpötiloissa sovellus oli kuitenkin yllättävän tarkka esim. infrapunalämpömittariin verrattuna. Valmistaja ilmoittaakin lämpötilamittauksen tarkkuudeksi 0,1 astetta. Oletusasetuksena lämpötilan osoittava tähtäin on pois päältä, sillä se peittää osan kameran näkymästä.

Kuvan värit tilanteen mukaan

Flir One -sovelluksen asetusten kautta voidaan kuvaan tuleva värimaailma valita useista eri vaihtoehdoista. Pääosassa tämän jutun kuvissa värimallina käytetty vaihtoehtoa ”contrast”, jota käytettäessä lämpökameran kuva todettiin helppotajuisimmaksi.

Muutamissa kohteissa vaihtoehto ”kuumin” ja ”kylmin” toimi hyvin, mutta asetus vaatii kunnolla toimiakseen hyvin suuren lämpötilaeron. Esimerkiksi pakkasesta tuodut polttopuut erottuvat lämpimästä huoneilmasta selvästi sinisenä, mutta lattialämmitystä kuvatessa ainoastaan kuumimmat kohdat erottuvat punaisina.

Akku hyytyy pakkasessa

Vaikka kamera kiinnittyy mobiililaitteen USB-porttiin ja voisi periaatteessa saada sähkönsä liittimen kautta, on kamerassa kuitenkin oma akku. Akku kestää sisätiloissa ja lämpimissä olosuhteissa riittävän kauan, mutta pakkasessa virta loppuu nopeasti. -20 asteessa kannattaa pitää kiirettä, mikäli omakotitalon lämpövuotoja aikoo tarkkailla ja kuvata joka nurkalta ja seinustalta.

Ongelmaa voi helpottaa kytkemällä kameraan virtapankin tai laturin, mikä tosin aiheuttaa puljaamista johtojen kanssa. USB-porttiin kiinnitettävää kameraa on myös syytä käsitellä varoen, jottei kameran pistoke tai puhelimen USB-portti vaurioidu. Mikäli puhelimen liitin on kameran liittimeen verrattuna väärinpäin, joudutaan käyttämään myyntipakkauksessa tulevaa adapteria.

Mielenkiintoista tietoa

Flir One ei ole vielä ammattikäyttöön soveltuva, eikä sitä sellaisena myydä tai mainostetakaan. Raskaamman kaluston parissa työskenteleville kamera on hyvä apu esimerkiksi vioittuneiden laakereiden etsinnässä. Rakennusten lämpövuotojen ja lattialämmitysputkistojen tarkkailu onnistuu kameralla mainiosti. Esimerkiksi heikosti eristetyn korvausilmaventtiilin lämpövuoto selvisi yhdellä kuvalla.

Kamera ei sovellu pakin pohjalla säilytettäväksi työkaluksi, kosketusnäytön kanssa pelaaminen vaatii puhtaat sormet ja lämpökameran linssien on pysyttävä puhtaana, jotta kuvat onnistuvat.

Noin 280 euron hintainen kamera maksaa helposti itsensä takaisin, sillä ammattilaisella yksinkertaisen mittauksen teettäminen kilometrikorvauksineen saattaa helposti maksaa kameraa enemmän.

Flir on julkistanut uuden sukupolven One-lämpökameramalliston, joka esitellään virallisesti toukokuussa 2017. Uutuus tulee myyntiin puolen vuoden päästä, joten nykyisten mallien hinnoissa saatetaan nähdä alennuksia kesää lähestyttäessä. Uudesta mallista tulee markkinoille kaksi versiota, nykyistä oletettavasti edullisempi kolmannen sukupolven pienemmällä resoluutiolla varustettu Flir One, sekä nykyistä tarkempi Flir One Pro, joka tallentaa lisäksi jokaisen kuvan pisteen lämpötilan myöhempää tarkastelua varten.

 

 

 

 

Miten lämpökamera toimii

Spektrikuvan osoittama LWIR-säteily (pitkäaaltoinen infrapuna-alueen säteily), ei ole näkyvää valoa, vaan  lämpösäteilyä. Jokainen kappale säteilee eli emittoi myös tätä aallonpituutta, riippuen pintalämpötilasta.  Säteily liikkuu valon nopeudella ja kohdatessaan pinnan, esimerkiksi lämpökameran kennon, muuttuu se jälleen lämmöksi. Ilmiö on tuttu kevättalvelta.  Auringonsäteily lämmittää jo mukavasti, vaikka ilman lämpötila olisi vielä pakkasella.

Lämpökameran mikrobolometri on herkkä matriisikenno, joka rekisteröi lämpötilaeroja ja muuttaa tiedon digitaalisesti kohteen pintalämpötilan tiedoksi. Kenno pystyy mittamaan sähkönjohtavuuden muutoksia, kun tuleva säteily siihen vaikuttaa. Pienetkin muutokset näkyvät kuvassa hyvin.

Lämpökameran herkkyys ilmaistaan NETD-arvolla, jonka pieni arvo kertoo, että kenno kykenee erottamaan pienenkin lämpötilaeron. Esimerkiksi 55 mK tarkoittaa 0,055 oC.

Kennon resoluutio ja optiikan ominaisuudet määrittävät, miten lämpötilamittaus käytännössä toimii. Nykyään jo mobiililaitteisiinkin on saatavilla lämpökameramoduli  reilun 200 euron hintaan. Sen erottelutarkkuus on luokkaa 0,1 oC.

Bolometrien siviiliversioissa ei ole jäähdytyspumppua, mikä pitää lopputuotteen hinnan jopa kuluttajakäyttöön sopivana. Jäähdytyspumpulla varustettuja malleja käytetään esimerkiksi sotilaskäytössä. Mittaus toimii käytännössä samalla tavoin molemmilla kennotyypeillä.

Jussi Knaapi

Aiheeseen liittyvät artikkelit
Kiinnostuitko aiheista?