我们周围所见到的所有物体都会以红外辐射（IR）的形式释放能量。像照相机一样的设备（微测辐射热计）通过其热传感器检测这种能量，并将能量信息转化为视觉形式。红外热成像（TI）是一种出色的成像技术，无论温度、大气和光照条件如何，都能正常工作。正因如此，它在多个领域得到了广泛应用。
本文重点介绍了红外热成像在智慧城市和医疗等不同领域的应用情况。此外，还详细介绍了热成像仪的定制化制造信息。
智慧城市建设中红外热成像技术的应用
热成像系统广泛应用于大多数实际场景中，从自动驾驶汽车到消防车和无人机。
1. 自动驾驶/无人驾驶车辆
目前，大多数无人驾驶车辆依靠视觉摄像头、激光雷达（LiDAR）和雷达进行导航和障碍物检测。然而，这些传感器存在局限性。激光雷达能够以惊人的细节绘制汽车周围环境图，但在雨雪天气中效果显著降低。雷达在恶劣天气条件下更具韧性，但缺乏空间分辨率，无法自信地识别行人和其他细节。最后，光学摄像头需要良好的光照条件才能正常工作。
热成像仪填补了这一空白。它们能够感知8至15微米之间的远红外波长。由于人体发出的热信号约为9.25微米，这些图像能够轻松检测到人体。此外，成像技术还能根据热点区域（如排气管）检测车辆。
2. 配备热成像技术的消防车
消防车在火灾事故中灭火并救援人员，它们配备了完善的热成像系统。由耐火材料制成的摄像头模块安装在梯子顶部或消防车的最高位置。消防车热成像摄像头的特殊功能在于其平移-倾斜-缩放（PTZ）功能。
热成像仪在安全距离处进行无线操作。消防员可以远程调整摄像头的焦点和角度，以全面了解现场情况。通过热成像视觉中的热点，可以清晰地看到被困在火灾中的人员，从而促进更快、更高效的救援行动。
3. 火灾监测
在火灾发生前，特定区域会开始升温。普通监控摄像头不具备在如此关键条件下工作的能力或强度。巡逻在该区域上方的热成像无人机摄像头会捕捉到这个热点区域，并实时发送给控制器，以便迅速采取行动。此外，热成像无人机可以与报警系统配对，实现火灾响应系统的自动化。
4. 热成像无人机图像
无人机上安装有紧凑的非冷却热成像仪，该热成像仪放置在万向架上，万向架可稳定图像并允许镜头旋转360度。当无人机起飞时，会持续向控制器发送数据。内置的成像和传感器系统将热数据转换为热图像。
此外，您还可以获得不同的色彩模式。较热的物体看起来更亮，而较冷的区域则更暗。无人机与热成像技术的结合对于发现难以到达区域的问题非常有用。
4.1 搜救行动
传统上，搜救行动使用直升机。然而，它们无法到达偏远地区，也无法在黑暗中检测到生命迹象。即使是安装在无人机上的热成像仪也能从远处检测到生物的热信号。此外，它们与成像技术配合使用，不受天气条件影响。在越南，雨季和山体滑坡期间的搜救工作非常普遍。
4.2 农业监测与作物管理
热成像无人机不仅提供空中视角，还提供热图像，这有助于农民识别作物中的问题。例如，热区域可能表明作物存在病虫害。
4.3 建筑基础设施维护与修复
地下电气或水管问题很难检测。然而，热成像仪能够感知表面下几英寸的温度变化，从而诊断出这些异常。
无人机将热成像设备带到难以到达的区域，使其在安全至关重要的工业应用中非常实用。在阿根廷，热成像无人机用于检查炼油厂。无需关闭工厂或亲自访问潜在危险的设备，即可捕捉到空中视角。
4.4 野生动物保护与环境监测
热成像系统能够检测到所有生物（包括动物）的热信号。使用无人机成像器的好处在于可以在不打扰它们的情况下监测夜间动物的自然栖息地。
一个具体的例子是瑞士，该国创新性地使用热成像无人机技术来保护割草季节期间的小鹿。配备热成像和视觉摄像头的无人机可以在高草中定位隐藏的小鹿，防止它们被意外杀死。
红外热成像仪在医学成像中的应用
医学热成像是一种利用热成像仪的技术，在各种疾病的临床前诊断中非常常见。由于它是一种非接触、非侵入性的技术，因此适用于全身各器官及其系统的检查。
例如，循环系统问题和炎症性疾病可以通过异常的热模式来诊断。而癌组织通常比周围组织温度更高。
在医学领域，成像质量是关键。因此，这里使用的医学成像镜头组件与其他应用不同。它们采用硫族玻璃的精密玻璃模塑制成。此外，它们还涂有先进的抗反射（AR）涂层，以覆盖整个长波红外（LWIR）波段。
热成像设备的定制化制造工艺
在为热成像仪加工机械部件（如镜头和传感器外壳、框架和塑料部件）时，主要工艺包括CNC加工、模塑技术（如压铸和注塑成型）以及钣金加工。
CNC加工
五轴CNC铣削主要用于制造热成像仪框架和外壳组件的复杂几何形状。五轴机床提供的先进机动性和多轴旋转功能使得能够加工出传统机床无法实现的复杂角度和下切面。
T形钻头可用于加工热成像仪内部外壳组件。这种专用钻头能够在创建内部特征时实现高精度，并提高热成像仪镜头和传感器外壳的精度。
压铸与注塑成型
压铸是制造热成像传感器金属部件的一种宝贵工艺。它特别适用于制造需要高强度、高精度和耐用性的部件，如保护外壳。使用铝等非铁金属（常见于热成像传感器部件中）非常适合压铸。所得部件坚固、精确且表面光洁度极佳。
另一方面，注塑成型主要用于制造热成像传感器的塑料部件。其多功能性允许使用各种塑料和聚合物，使其成为制造轻便但坚固的传感器外壳组件的理想选择。与压铸相比，注塑成型在生产大量塑料传感器部件时通常更具成本效益且速度更快。
钣金加工
热成像设备的外壳和机械部件设计用于耐用性和保护。钣金加工采用切割、弯曲和组装等多种技术来制造耐用、高精度的部件，如框架、外壳和结构支撑件，这些部件增强了设备的强度和环境适应能力。
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结论
红外热成像无疑是一项革命性的技术。它最初是为军事应用而开发的。但现在，它已广泛应用于从自动驾驶汽车到热成像无人机的各个领域。这种扩展要求对每台热成像仪进行定制化设计。
