ENDOSCOPIO A INFRAROSSI, COME FUNZIONA E QUANDO VIENE UTILIZZATO?

Sulle pagine di questo blog abbiamo più volte osservato come l’endoscopia industriale sia un eccellente alleato per le ispezioni visive in aree difficilmente accessibili come ad esempio cavità, condotti o intercapedini. Tuttavia, come comportarsi quando gli spazi da ispezionare sono completamente bui e le classiche sorgenti di luce bianca non offrono i risultati sperati?

È qui che entra in gioco l’endoscopio a infrarossi. Questa particolare sonda è utilizzata spesso e volentieri anche nelle operazioni antiterrorismo. Infatti, in questi contesti sorge un altro tipo di necessità: non essere individuati durante i controlli. Le classiche sonde con luce al led potrebbero essere facilmente intercettate da criminali e terroristi.

Invece, l’endoscopio ad infrarossi viene fatto passare facilmente sotto porte o all’interno di piccoli fori per osservare preventivamente gli spazi prima di qualunque intervento di sicurezza. L’infrarosso è una luce non visibile dall’occhio umano e di conseguenza riduce drasticamente le possibilità di essere scoperti.

Facciamo però un passo alla volta. Nelle prossime righe osserveremo da vicino i principi ed il funzionamento delle sonde ad infrarossi, così come ci soffermeremo sui loro campi d’applicazione, i quali non riguardano esclusivamente le operazioni di sicurezza.

Che cos’è un infrarosso?

Per capire come funziona un endoscopio IR partiamo dalla definizione di infrarosso. Il termine indica letteralmente “sotto il rosso”, che è la tonalità con la frequenza più bassa tra quelle percepite dall’occhio umano.

Le luci infrarosse sono delle radiazioni elettromagnetiche che viaggiano su una lunghezza d’onda compresa tra i 700 nm (nanometri) e 1 mm, ovvero inferiore a quella della luce visibile. Nonostante non sia possibile osservare gli infrarossi ad occhio nudo, li percepiamo attraverso il calore che generano. 

Nella pratica, ogni oggetto con una temperatura superiore a zero gradi emette delle onde infrarosse. Ciò accade per il principio dell’irraggiamento, in base al quale l’energia termica si propaga da un corpo più caldo ad uno più freddo.

La differenza tra termocamera e telecamera ad infrarossi

L’accoppiamento “infrarosso-calore” induce spesso in errore. In molti confondono le termocamere con le telecamere ad infrarossi. Quest’ultime vengono utilizzate per gli endoscopi a infrarossi. Ma qual è la differenza?

Le termocamere rivelano la radiazione nel cosiddetto medio o lontano infrarosso, ovvero l’energia termica emessa da tutti gli oggetti con una temperatura superiore allo zero. Si tratta sostanzialmente di un sensore di calore che misura le differenze di temperature tra gli oggetti e l’ambiente circostante per convertirle in immagini digitali.

Una telecamera a infrarossi sfrutta invece le radiazioni del vicino infrarosso (NIR) caratterizzato da lunghezze d’onda più corte. Si limita a catturare la luce infrarossa riflessa dagli oggetti.

Come viene applicata la tecnologia a infrarossi nell’endoscopia?

Come abbiamo osservato nel paragrafo precedente, la telecamera ad infrarossi e, di conseguenza, l’endoscopio a infrarossi, non rileva la temperatura degli oggetti presenti nello spazio, ma sfrutta una luce diversa, non percepibile dall’occhio umano, per restituire immagini in condizioni di buio totale.

L’infrarosso vicino citato poco fa è la parte dell’onda elettromagnetica più vicina alla luce visibile, ovvero quella che sta subito dopo il rosso. È in questa “zona di confine” che l’endoscopio ad infrarossi lavora nella pratica.

Guardiamo il suo funzionamento per capire meglio l’applicazione di questo principio:

• sulla punta della sonda si attivano dei led ad infrarossi;
• la luce ad infrarossi generata colpisce pareti, oggetti, superfici e torna indietro;
• il sensore della camera, sensibile al NIR, la trasforma in immagine sul display.

Quali lunghezze d’onda utilizza l’endoscopio a infrarossi?

Gli endoscopi ad infrarossi utilizzano tendenzialmente due lunghezze d’onda: 850 nm e 940 nm. Più il numero sale e maggiormente ci si allontana dal rosso visibile.

L’850 nm viene scelto quando si desidera ottenere immagini di una qualità superiore: illumina meglio offrendo una risoluzione più nitida e pulita. Inoltre, permette di operare su distanze più ampie. Il rovescio della medaglia è che risulta un po’ più visibile. Alcuni LED a 850 nm, soprattutto in ambienti molto bui, possono mostrare un lievissimo alone rossastro che potrebbe risultare percepibile da un occhio attento.

Al contrario il 940 nm, usando una lunghezza d’onda più lontana, è indubbiamente più discreto. Non a caso viene preferito per applicazioni pericolose, come i controlli antiterrorismo. Ovviamente la resa delle immagini è minore se paragonata all’850 nm: le registrazioni saranno più scure e “rumorose”.

Le componenti di un sistema di endoscopia a infrarossi

Quando parliamo di endoscopio ad infrarossi non facciamo riferimento semplicemente ad una sonda, ma piuttosto ad un sistema di ispezione completo. 

Ecco, quali sono i principali componenti che lo caratterizzano:

• Il corpo macchina (o unità di controllo): è la parte che si tiene in mano. Qui si trova il display, i comandi, le impostazioni e spesso anche la memoria per salvare foto e video.
• La sonda di inserzione: è la parte che viene inserita nel vano o nel componente da ispezionare. I diametri e le lunghezze variano a seconda delle applicazioni. Le sonde ad infrarossi rientrano nella categoria degli endoscopi flessibili.
• La testa con camera e ottica: è “l’occhio” vero e proprio del sistema. Da essa dipende la qualità e la risoluzione delle immagini registrate.
• illuminazione integrata: in un endoscopio a infrarossi può essere doppia. Da un lato la classica sorgente di luce bianca, dall’altro i LED a infrarosso vicino, utili in ambienti completamente bui e per ridurre l’impatto visivo dell’ispezione.

In quali settori si utilizza l’endoscopio a infrarossi?

In apertura di questo articolo abbiamo sottolineato come l’endoscopio ad infrarossi non venga solo utilizzato nei controlli antiterrorismo e nelle operazioni di sicurezza. Risulta particolarmente utile in tutti quei contesti in cui le classiche sorgenti di luce bianca possono:

• creare riflessi fastidiosi su metalli o superfici lucide;
• evidenziare polvere o particolato sospeso e ridurre la leggibilità.

Quindi, quali sono gli altri ambiti in cui vengono applicate le luci ad infrarossi?

Manutenzione e facility management

In questo contesto l’endoscopio a infrarossi viene usato soprattutto per ispezioni rapide in vani poco illuminati come controsoffitti, intercapedini, locali tecnici e passaggi impiantistici. La modalità IR consente di ottenere immagini leggibili quando, come già osservato poco fa, la luce bianca sulla punta della sonda crea riflessi e abbagliamento. 

Impiantistica

Nei grandi impianti l’endoscopio a infrarossi è utile per controllare percorsi interni e spazi “lunghi e bui”, come canaline, cavi o condotti difficili da illuminare dall’esterno. L’infrarosso vicino consente di avanzare con la sonda mantenendo visibilità costante e di individuare ostacoli, elementi fuori sede, accumuli o punti critici senza aprire grandi porzioni di struttura. 

Automotive 

Nel settore automotive e, più in generale, nei trasporti, l’endoscopio a infrarossi si usa per controllare vani interni e cavità difficili da illuminare dei mezzi stessi: passaggi, interstizi, zone strutturali o comparti poco accessibili. L’IR è prezioso quando serve una verifica veloce senza smontare componenti, in particolar modo in officina o durante interventi su mezzi operativi.

Fiber Optic nel corso della sua lunga attività, ha realizzato applicazioni di endoscopia industriale in ogni settore, dall’aerospazio all’automotive, dall’energia fino alla difesa. I nostri consulenti sono pronti a mettere tutta la loro esperienza e know how al servizio della tua azienda: contattaci per soddisfare qualunque esigenza di ispezione.