在工業自動化快速發展的背景下，機器視覺檢測技術已成為保障生產質量與效率的關鍵手段。其中，紅外熱成像技術憑借非接觸式測溫、全天候工作及穿透性檢測等優勢，在工業自動化機器視覺檢測領域具有不可替代的作用。目前，該技術已廣泛應用于3C電子、包裝、安防等10余個細分領域。本文將系統闡述紅外熱成像技術的基本原理、技術優勢及其在工業自動化檢測中的具體應用場景。

紅外熱成像技術的基本原理

紅外熱成像技術基于物體的熱輻射特性實現檢測。任何溫度高于絕對零度（-273.15℃）的物體都會向外輻射紅外線，且輻射能量的大小與物體溫度呈正相關。紅外熱成像系統通過紅外光學鏡頭收集物體輻射的紅外線，經紅外探測器將紅外輻射信號轉換為電信號，再通過信號處理電路和圖像算法將電信號轉化為可視的熱圖像。熱圖像中不同顏色代表物體表面的溫度差異，通常以暖色（如紅、黃）表示高溫區域，冷色（如藍、綠）表示低溫區域，從而實現對物體表面溫度分布的可視化檢測與分析。

紅外熱成像技術在工業檢測中具有顯著技術優勢。非接觸式檢測使其可在危險環境下作業，既能避免損傷被測物體，又保障檢測人員安全；全域溫度可視化特性，相比單點測溫儀，能一次性獲取物體表面全域溫度分布圖像，便于快速定位異常；不受光照條件限制，克服了傳統可見光視覺檢測的局限，可在復雜環境穩定工作；早期異常預警能力則能捕捉微小溫度差異，為設備預防性維護和產品質量控制提供數據支持。

紅外熱成像技術在工業自動化機器視覺檢測中的具體應用

（1）工業設備故障診斷與預測性維護

在工業設備運行過程中，電機、軸承、齒輪箱、配電柜等關鍵部件的異常發熱是故障的重要前兆。紅外熱成像技術可通過機器視覺系統實時監測這些部件的溫度變化：

l 對于電機，可檢測繞組過熱、軸承磨損導致的溫度升高，及時發現絕緣老化、轉子故障等問題；

l 在配電柜檢測中，能快速識別接頭松動、短路等引起的局部高溫點，預防電氣火災等安全事故；

l 對旋轉機械如齒輪箱，通過分析溫度分布差異可判斷齒輪嚙合不良、潤滑不足等故障，實現預測性維護，減少非計劃停機時間。

（2）電子產品質量檢測

在電子產品生產過程中，紅外熱成像技術可用于芯片、PCB 板、電池等元器件的質量檢測：

l 3C電子產品點膠?應用于手機攝像頭模組、屏幕貼合等等場景，可以檢測噴膠過少、噴膠過多、假性粘連等點膠缺陷；

l 芯片封裝檢測中，通過監測芯片工作時的溫度分布，判斷芯片內部電路是否存在短路、虛焊等缺陷，避免因電路異常導致的產品失效；

l PCB 板檢測時，利用紅外熱成像可識別線路過流、焊點接觸不良等引起的局部過熱區域，確保電路連接的可靠性；

l 鋰電池生產中，通過熱成像技術監測電池充放電過程中的溫度變化，篩選出存在內部短路、熱失控風險的不良電池，保障電池使用安全。

（3）材料缺陷與結構完整性檢測

紅外熱成像技術可通過主動加熱或被動檢測的方式，識別材料內部的缺陷及結構完整性問題：

l 在復合材料檢測中，對材料施加均勻熱源后，利用紅外熱成像捕捉表面溫度分布差異，可檢測出材料內部的氣泡、分層、裂紋等缺陷，這些缺陷會導致熱量傳導異常，在熱圖像中呈現明顯的溫度異常區域；

l 金屬板材檢測時，通過分析焊接區域的溫度分布，判斷焊縫是否存在未焊透、夾雜等缺陷，確保焊接質量；

l 建筑材料如管道、容器的檢測中，可通過熱成像技術發現管道泄漏、保溫層破損等問題，保障工業設施的結構完整性。

（4）生產流程監控與工藝優化

在工業生產流程中，紅外熱成像技術可實時監控生產過程中的溫度參數，實現工藝優化與質量控制：

l 在熱處理工藝中，通過熱成像技術監測工件的溫度變化曲線，確保工件在加熱、保溫、冷卻等環節的溫度符合工藝要求，保證工件的力學性能；

l 注塑成型過程中，實時監測模具溫度分布，調整模具加熱或冷卻參數，避免因溫度不均導致的塑件翹曲、縮痕等缺陷；

l 在食品加工行業，可通過紅外熱成像檢測食品加熱、冷藏過程中的溫度均勻性，確保食品加工質量和安全。

（5）包裝行業視覺檢測

在食品、化工、醫藥等包裝檢測環節，紅外熱成像技術憑借對溫度差異的高敏感性，在密封性和液位檢測中發揮重要作用：

l 鋁箔封口檢測：比如瓶裝的鋁箔封口在熱封過程中，若存在封口不嚴密、虛封、漏封等問題，會導致封口區域的熱量分布不均勻。紅外熱成像系統可捕捉封口區域的溫度圖像，通過分析溫度分布的連續性和均勻性，快速識別封口缺陷。例如，完整密封的鋁箔區域溫度分布均勻，而漏封處會因熱量散失呈現低溫異常點，從而實現對封口質量的高效檢測。

l 紅外液位檢測：對于瓶裝、罐裝等密封包裝的食品，紅外熱成像技術可透過包裝材料檢測內部液位高度。由于液體與空氣的熱容量和熱傳導率存在差異，在環境溫度變化或輕微加熱條件下，液位上下區域會形成明顯的溫度分界。通過紅外熱成像捕捉這一溫度分界輪廓，可精確判斷液位是否符合標準，避免因液位不足或過量導致的包裝不合格問題，尤其適用于不透明或深色包裝的液位檢測場景。

（6）防爆與危險環境監測

在石油、化工、煤礦等存在易燃易爆風險的工業場景中，紅外熱成像技術可作為安全檢測的核心手段：

l 檢測管道、儲罐的泄漏情況，泄漏的易燃易爆介質會因蒸發或化學反應產生溫度變化，通過熱成像可快速定位泄漏點；

l 監控生產區域的溫度異常，及時發現因設備故障或操作不當引發的高溫隱患，預防火災、爆炸等事故發生；

l 在煤礦井下，利用紅外熱成像技術檢測電纜、電機等設備的溫度，避免因設備過熱引發瓦斯爆炸等危險。

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