ยุทธพงศ์ ทัพผดุง และเทพรัตน์ เอื้อธรรมถาวร
วิทยาลัยนครราชสีมา

          ปัจจุบันเทคโนโลยีอินฟราเรดที่ได้นำมาประยุกต์ใช้หลากหลายวิชาชีพ ซึ่งกล้องถ่ายความร้อนหรือบางครั้งก็เรียกว่ากล้องอินฟราเรดไปโดยปริยาย ซึ่งมีการพัฒนาและมีการเปลี่ยนแปลงทั้งทางด้านเทคโนโลยี ทั้งในด้านประสิทธิภาพและการใช้งาน

นอกจากนั้นด้านราคาของกล้องถ่ายภาพความร้อนมีแนวโน้มลดลงเป็นอย่างมากเมื่อเทียบกับราคาในอดีต ซึ่งสาเหตุที่เป็นเช่นนั้นก็มีหลายปัจจัยด้วยกัน อาทิเช่น จำนวนผู้ผลิตมีเพิ่มขึ้นทำให้เกิดการแข่งขันทางด้านการตลาดมากขึ้นที่สมบูรณ์มากขึ้น, ค่าใช้จ่ายด้านพัฒนาและวิจัยด้านเทคโนโลยีอินฟราเรดเริ่มอิ่มตัว และผู้ผลิตหลายแห่งได้ผลิตกล้องถ่ายภาพความร้อนให้มีความหลากหลายและเหมาะสมกับการใช้งานในแต่ล่ะประเภทหรือเฉพาะทางมากขึ้น

เช่น กล้องถ่ายภาพความร้อนสำหรับงานด้านการตรวจสอบในงานด้านวิศวกรรมแต่และแขนง, กล้องถ่ายภาพความร้อนเพื่อตรวจจับก๊าซ SF6 ที่รั่วจากอุปกรณ์ป้องกันในระบบไฟฟ้า, กล้องถ่ายภาพความร้อนสำหรับช่วยเหลือชีวิตคนเมื่อเกิดอัคคีภัยในสถานที่ต่าง ๆ และกล้องถ่ายภาพความร้อนสำหรับงานด้านการแพทย์

          จากที่กล่าวข้างต้นจะเห็นได้กล้องถ่ายภาพความร้อนนั้นมีความหลากหลายในการประยุกต์ใช้งานเป็นอย่างมาก ดังนั้นผู้ผลิตพยายามจะพัฒนากล้องถ่ายภาพความร้อนแต่ละรุ่นให้เหมาะสมกับการใช้งานในด้านนั้น ๆ ซึ่งอาจจะเพิ่มหรือปรับลดฟังก์ชันที่ไม่จำเป็นออกเพื่อให้ราคากล้องถ่ายภาพความร้อนสามารถแข่งขันกับคู่แข่งรายอื่นในท้องตลาดได้

จากเหตุผลข้างต้นผู้ที่ต้องการใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทราบความต้องการพื้นฐานการใช้งานของหน่วยงานตนเองว่าต้องการซื้อกล้องถ่ายภาพความร้อนไปประยุกต์ใช้งานด้านใด

นอกจากนั้นยังจำเป็นต้องทราบและมีความรู้ที่เพียงพอในการพิจารณาคุณสมบัติกล้องถ่ายภาพความร้อนเพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานกับหน่วยงานของตนมากที่สุด แต่ทั้งนี้ก็ขึ้นกับงบประมาณที่มีอยู่ด้วย ซึ่งบทความนี้จะเป็นการนำเสนอแนวทางการพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ ที่แสดงคุณสมบัติของกล้องถ่ายภาพความร้อนที่จำเป็นเพื่อให้ผู้ที่ต้องการเลือกใช้กล้องถ่ายภาพความสามารถเลือกกล้องถ่ายภาพความร้อนที่มีความเหมาะสมกับการใช้งานมากที่สุด

การพิจารณาคุณสมบัติทางกายภาพของกล้องถ่ายภาพความร้อน
          ในการเลือกซื้อกล้องถ่ายภาพความร้อนนั้น เบื้องต้นคงปฏิเสธไม่ได้ว่าผู้ซื้อคงต้องพบรูปร่างทางกายภาพของกล้องถ่ายภาพความร้อนก่อนเป็นอันดับแรก ซึ่งก็เป็นส่วนสำคัญไม่ใช่น้อยเนื่องจากการออกแบบกล้องถ่ายภาพความร้อนแต่ละผลิตภัณฑ์ก็มีรูปร่างลักษณะของกล้องถ่ายภาพความร้อนที่แตกต่างกันไปและสิ่งที่ผู้ซื้อต้องพิจารณาในจุดนี้ก็คือกล้องถ่ายภาพความร้อนแต่ละผลิตภัณฑ์ ง่ายและสะดวกต่อการใช้งานหรือไม่

ดังตัวอย่างกล้องถ่ายภาพความร้อนรูปที่ 1, 2 และ 3 ซึ่งเราจะเห็นได้ว่าแนวคิดการออกแบบที่ต่างกันก็จะมีผลต่อการใช้งานจริงได้ เช่นเกิดการเมื่อยล้ากล้ามเนื้อแขนเนื่องจากน้ำหนักของกล้องและอุปกรณ์ประกอบต่าง ๆ เมื่อนำไปใช้งานเป็นเวลานาน, ความเมื่อยล้าสายตาเพื่อเพ่งมองภาพถ่ายในบริเวณที่มีแสงสว่างมาก รวมถึงวัสดุที่นำมาทำโครงตัวกล้องถ่ายภาพความร้อนและอื่น ๆ 
 
 
รูปที่ 1 กล้องถ่ายภาพความร้อนแบบ Portable ที่มี View Finder ซึ่งมีลักษณะคล้ายกล้องวีดีโอในอดีต

 
รูปที่ 2 กล้องถ่ายภาพความร้อนแบบ Portable ที่มีลักษณะคล้ายกล้องวีดีโอในปัจจุบัน

 
รูปที่ 3 กล้องถ่ายภาพความร้อนแบบ Handheld ที่มีลักษณะคล้ายกระบอกไฟฉายที่ง่ายต่อการพกพา

          สำหรับปัจจัยหรือคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญที่ควรพิจารณาเบื้องต้นที่ดังนี้
          ข้อมูลด้านกายภาพ
          * Camera Weight, excl. lens and battery เช่น 1.13 kg (2.49 lb.)
          * Camera Weight, incl. lens and battery เช่น 2.18 kg (4.81 lb.) (12^o lens), 1.8 kg (4.0 lb.) (24^o lens)
          * Battery Weight เช่น 0.24 kg (0.52 lb.)
          * Camera Size, excl. or incl. lens (L x W x H)
          * Battery Size (L x W x H)
          * Battery Charger Size (L x W x H)
          * Housing Material

การพิจารณาคุณสมบัติทางเทคนิคของกล้องถ่ายภาพความร้อน
          เนื่องจากกล้องถ่ายภาพความร้อนเป็นเครื่องมือวัดที่มีการใช้เทคโนโลยีขั้นสูงและไม่มีข้อมูลหรือคำอธิบายคุณสมบัติทางเทคนิคและยังไม่มีการใช้อย่างแพร่หลาย ดังนั้นเมื่อผู้ใช้งานจะพิจารณาเลือกซื้อกล้องถ่ายภาพความร้อนมาเพื่อใช้งานก็จะเกิดความสับสนและไม่ทราบว่าจะพิจารณาคุณสมบัติทางเทคนิคอย่างไรเพื่อให้ได้กล้องถ่ายภาพความร้อนที่เหมาะสมกับการใช้งานและคุ้มค่ากับเงินที่จ่ายไป ซึ่งปัจจัยหรือคุณสมบัติทางเทคนิคที่สำคัญที่ควรพิจารณาเบื้องต้นควรมีดังนี้

          ข้อมูลด้านภาพและเลนส์
          * Field of View (FOV)* เช่น 12^o x 9^o (12^o lens), 24^o x 18^o (24^o lens)
          * Minimum Focus Distance เช่น 1.2 m (3.9 ft.) (12^o lens), 0.3 m (1.0 ft.) (24^o lens)
          * Focal Length* เช่น 76 mm (3.0 in.) (12^o lens), 38 m (1.5 in.) (24^o lens)
          * Spatial Resolution (IFOV)* เช่น 0.33 mrad (12^o lens), 0.65 mrad (24^o lens)
          * Thermal Sensitivity / NETD เช่น 55 mK@ +30^oC (+86^oF)
          * Image Frequency เช่น 8,30, 50 Hz
          * Focus เช่น Automatic หรือ Manual (Electric or on the lens)
          * Digital Zoom เช่น 1-2x, 1-8x continuous หรือ 1x,2x,4x steps zoom
          * Interchangeable lens or not

          *ข้อสังเกต: ค่า Field of View (FOV), Focal Length และ Spatial Resolution (IFOV) นั้นจะมีความสัมพันธ์กันโดยตรงซึ่งมาสามารถคำนวณเพื่อตรวจสอบความถูกต้องได้ตามสมการดังต่อไปนี้

          เพื่อให้เข้าใจได้ง่ายยิ่งขึ้นสามารถแสดงพารามิเตอร์สำหรับใช้คำนวณดังรูปที่ 4 และเนื่องจาก FOV และ IFOV นั้นมีความสัมพันธ์กันโดยตรงดังนั้นจึงสามารถคำนวณ IFOV ดังตัวอย่างต่อไปนี้
          ตัวอย่าง การคำนวณ IFOV จากตัวอย่าง Spec. รูปที่ 5 กล้องอินฟราเรด IR Resolution 640x480 เมื่อต้องการใช้เลนส์ FOVขนาด 7⁰ x 5.3⁰ 
          HIFOV (horizontal) = FOV/640 = 0.0109⁰ หรือ 0.19 mrad (0.0109⁰ x)

          VIFOV (vertical) = FOV/480 = 0.01104⁰ หรือ 0.19 mrad (0.01104⁰ x)

          ตัวอย่าง การคำนวณ IFOV จาก Spec. รูปที่ 5 กล้องอินฟราเรด IR Resolution 640x480 เมื่อต้องการใช้เลนส์ FOVขนาด 24⁰ x 18⁰ 
          HIFOV (horizontal) = FOV/640 = 0.0375⁰ หรือ 0.65 mrad (0.0375⁰ x)

          VIFOV (vertical) = FOV/480 = 0.0375⁰ หรือ 0.65 mrad (0.0375⁰ x)

รูปที่ 4 พารามิเตอร์ที่ใช้สำหรับการคำนวณ FOV และ IFOV

รูปที่ 5 ตัวอย่าง Spec. เพื่อใช้คำนวณ

          ข้อมูล Detector
          * Detector Type เช่น Scaning Detector หรือ Focal Plane Array (FPA), Uncooled Microbolometer
          * Spectral Range เช่น 3-5 m(SW) หรือ 7.5-13 m (LW)
          * IR Resolution เช่น 640x480 หรือ 320 x 480 pixels

          ข้อมูลส่วนแสดงภาพ
          * Display เช่น Build-in widescreen, 5.6 in. color LCD, 1024 x 600 pixels
          * Viewfinder เช่น Built-in, Tiltable Color LCD, 800 x 600 pixels
          * Automatic Image Adjustment เช่น Continuous/Manual
          * Manual Image Adjustment เช่น Level/Span/Maximum/Minimum
          * Infrared Image เช่น Full IR Image with Selected Color Scale
          * Visual Image เช่น Full Color Visual Image
          * Thermal Fusion เช่น Merging of Visual and IR Images (Interval, Above, Below)
          ข้อมูลการวัด
          * Object Temperature Range เช่น -40 to +120^oC (-40 to +248^oF), 0 to +500^oC (+32 to + 932^oF) 
          * Accuracy เช่น ±2^oC(±3.6^oF) or ±2% of reading

          การวิเคราะห์ผลการวัด
          * Spotmeter เช่น 3, 4 Spotmeters 
          * Area เช่น  3, 5 areas (box or circle) with max/min/avg
          * Isotherm เช่น 2 isotherms with above/below/interval
          * Atmospheric transmission correction เช่น Automatic, based in inputs for distance, atmospheric temperature and relative humidity
          * Optic transmission correction เช่น Automatic, based on signals from internal sensors
          * Emissivity correction เช่น variable from 0.01 to 1.0 in 0.01 increments
          * Reflected apparent temperature correction เช่น Automatic, based on input of reflected temperature

          การเก็บบันทึกภาพ
          * Image storage type เช่น Removable 1 GB memory card, Built-in RAM memory 
          * Image storage mode เช่น  IR/visual images, Simultaneous storage of IR and visual images
          * File formats เช่น Standard JPEG, 14-bit measurement data included
          * File formats, visual เช่น Standard JPEG, automatically associated with a corresponding thermal image
          * Voice annotation เช่น 60s of digital voice clip stored together with image (wired headset)

          โปรแกรมวิเคราะห์และจัดทำรายงาน
          * Standard Software, Professional Software and others
          การเก็บบันทึกภาพถ่ายวีดีโอ
          * IR video recording เช่น Real time recording to build-in RAM, transferable to a memory card 
          * Standard Software, Professional Software and others
          กล้องถ่ายภาพดิจิตอล
          * Built-in digital camera เช่น 12? lens package: 3.2 Mpixels, autofocus, built-in video lamp
          การต่อเชื่อมข้อมูลสื่อสาร
          * FireWire, USB, IrDA, Audio and SD card

          ระบบแหล่งจ่ายไฟฟ้า
          * Battery Type เช่น Rechargeable Li ion battery
          * Battery Voltage เช่น 7.2 V or 6 V
          * Battery Capacity เช่น 4.4 Ah
          * Battery Operating time เช่น >3 hours at 25^oC (+68^oF) and typical use
          * Charging System เช่น In camera (AC adapter or 12 V from a vehicle)
          * Charging Time เช่น 2.5 h to 95% capacity, charging status indicated by LEDs
          * External Power Operation เช่น AC adapter 90-260 VAC, 50/60 Hz or 12 V from a vehicle (cable with standard plug, optional)
          * Power Management เช่น Automatic shutdown and sleep mode (user selectable)

          ข้อมูลสภาพแวดล้อมที่กล้องสามารถใช้งานได้
          * Operating Temperature Range เช่น -15^oC to +50^oC (+5^oF to +122^oF) *สำคัญ*
          * Storage Temperature Range เช่น -40^oC to +70^oC (-40^oF to +158^oF)
          * Humidity (Operating and Storage) เช่น IEC 68-2-30/24 h 95% Relative Humidity +25^oC to +40^oC (+77^oF to +104^oF)
          * EMC เช่น EN 61000-6-2-2005 (Immunity), EN 61000-6-3-2007 (Emission)
          * Encapsulation เช่น IP 54 (IEC 60529)
          * Bump เช่น 25 g (IEC 60529)
          * Vibration เช่น 2g (IEC 60068-2-6)

การพิจารณาคุณสมบัติประสบการณ์ของผู้แทนจำหน่าย
          ผู้แทนจำหน่ายกล้องถ่ายภาพความร้อนนั้นมีส่วนสำคัญที่ไม่ควรมองข้ามเนื่องจากการที่เราซื้อกล้องถ่ายภาพความร้อนไปแล้ว (ซึ่งมีราคาค่อนข้างสูง) ผู้แทนฯ นั้นมีบริการฝึกอบรมการใช้งานให้หรือไม่, ผู้ขายมีประสบการณ์หรือความรู้ด้านเทคโนโลยีอินฟราเรดและการใช้งานกล้องถ่ายภาพความร้อนเพื่อให้คำปรึกษามากน้อยเพียงใด

ในกรณีเกิดปัญหาด้านการใช้งานหรือวิเคราะห์ภาพถ่ายขึ้น นอกจากนั้นการบริการหลังการขายอื่น ๆ เช่น การส่งสินค้าไปซ่อมหรือจัดหาอะไหล่ต่าง ๆ และการสอบเทียบกล้องถ่ายภาพความร้อนก็มีส่วนสำคัญไม่น้อย ดังนั้นก็ใช้ผู้ซื้อควรตระหนักในประเด็นนี้ด้วย

สรุป
          จากบทความข้างต้นผู้อ่านคงทราบแล้วว่าการที่จะเลือกกล้องถ่ายภาพความร้อนมาใช้งานที่เหมาะสมกับงานของผู้อ่านนั้นก็ไม่ใช่เรื่องง่ายเลย แต่ก็ไม่ยากจนเกินไปที่จะศึกษาหาความรู้เพิ่มเติมเพื่อป้องกันไม่ให้ถูกหลอกหรือการเลือกซื้อกล้องถ่ายภาพความร้อนโดยไม่ทราบคุณสมบัติที่จำเป็นพื้นฐาน

สุดท้ายนี้ผู้เขียนต้องขอเรียนให้ทราบว่าคุณสมบัติดังกล่าวข้างต้นเป็นคุณสมบัติของกล้องถ่ายภาพที่มี IR Resolution สูงและมีเป็นเทคโนโลยีล่าสุดในปัจจุบันและได้นำเสนอเฉพาะคุณสมบัติที่จำเป็นพื้นฐานเท่านั้นแต่ก็ยังมีรายละเอียดค่อนข้างมาก

แต่สำหรับกล้องถ่ายภาพความร้อนที่มีเทคโนโลยีที่ด้อยลงมาก็จะมีฟังก์ชันและคุณสมบัติทางเทคนิคลดลงตามลำดับ ซึ่งทั้งนี้ก็จะสะท้อนได้ด้วยราคาของกล้องถ่ายภาพความร้อนนั่นเอง สุดท้ายสิ่งที่สำคัญที่สุดขอให้ผู้ที่จะเลือกซื้อกล้องถ่ายภาพความร้อนพิจารณาเรื่องการประยุกต์ใช้งานและงบประมาณที่มีเป็นหลัก สวัสดีครับ

เอกสารอ้างอิง
          [1] http://www.sat.com.cn/
          [2] http://www.flir.com/
          [3] http://www.measuretronix.com/
          [4] http://www.fas.org/
          [5] Richard A. Epperly et al. 1997. A Tool for Reliability and Safety: Predict and Prevent Equipment Failures with Thermography. Petroleum and Chemical Industry Conference. 59-68.
          [6] FLIR 2009. User’s Manual FLIR 600 Series