DE102010005042B3

DE102010005042B3 - IR-Temperaturmesseinrichtung und Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Lage eines Messflecks einer IR-Temperaturmesseinrichtung

Info

Publication number: DE102010005042B3
Application number: DE102010005042A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. 79117 Stratmann
Original assignee: Testo SE and Co KGaA
Current assignee: Testo SE and Co KGaA
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2011-07-07
Anticipated expiration: 2030-01-21

Abstract

Bei einer IR-Temperaturmesseinrichtung (1) sind eine IR-Sensoreinheit (2), ein Laserprojektionsmittel (5) und eine VIS-Kamera (13) ausgebildet, wobei die VIS-Kamera (13) an ein Bildauswertemittel (19) angeschlossen ist, welches zur Identifikation und Lokalisierung der Bildposition (16,17) einer mit dem Laserprojektionsmittel (5) auf einem zu untersuchenden Objekt (9, 10) erzeugten Markierung (7, 8) eingerichtet ist. Aus der berechneten Bildposition (16, 17) kann die tatsächliche Lage eines Messflecks der IR-Temperaturmesseinrichtung (1) in dem VIS-Bild (14, 15) und/oder die Bildposition der Ma(2) aufgenommenen IR-Bild (27, 28) ermittelt werden (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine IR-Temperaturmesseinrichtung, insbesondere Pyrometer oder Wärmebildkamera, mit wenigstens einer IR-Sensoreinheit, einem Laserprojektionsmittel, mit welchem eine Markierung auf ein zu untersuchendes Objekt projizierbar ist, und einer im sichtbaren Spektralbereich aufnehmenden VIS-Kamera, welche zur Aufnahme eines VIS-Bildes des zu untersuchenden Objekts eingerichtet ist.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Lage eines Messflecks einer IR-Temperaturmesseinrichtung, insbesondere eines Pyrometers oder einer Wärmebildkamera, auf einem zu untersuchenden Objekt, wobei mit dem Laserprojektionsmittel eine Markierung auf das zu untersuchende Objekt projiziert wird.
Es ist bekannt, eine solche Markierung als Messfleckmarkierung zu verwenden. Da jedoch das Laserprojektionsmittel und die IR-Temperaturmesseinrichtung unterschiedliche optische Achsen aufweisen, ergibt sich nicht für alle Aufnahmeabstände eine exakte Entsprechung von Messfleckmarkierung und tatsächlichem Messfleck.
Um diese Abweichungen zu vermindern, ist bekannt, den Laserstrahl eines Laserprojektionsmittels derart aufzuspalten oder mehrere Laserprojketionsmittel derart anzuordnen, dass der Messfleck umrandet wird. Es hat sich herausgestellt, dass die fehlerarme Markierung der Umrandung für einen großen Bereich von Aufnahmeabständen, also für einen großen Bereich der Abstände der IR-Sensoreinheit vom Objekt, konstruktiv aufwendig ist.
Es ist ferner bekannt, zwei im Querschnitt linienformige Laserstrahlen gekreuzt anzuordnen, wobei der Kreuzungspunkt den Messfleck markiert. Aufgrund der notwendig endlichen Länge des Querschnitts der Laserstrahlen kann es jedoch insbesondere bei kurzen Aufnahmeabständen passieren, dass sich die Laserstrahlen nicht schneiden, sondern auf dem Objekt zwei ein V beschreibende Linien bilden, die beabstandet voneinander enden.
Aus der US 2009/0050806 A1 ist ferner eine VIS-IR-Kamera mit Laserpointer bekannt, bei welcher eine im sichtbaren Licht (VIS) aufnehmende VIS-Kamera und eine im infraroten Spektralbereich (IR) aufnehmende IR-Kamera mit ihren jeweiligen optischen Achsen im Wesentlichen parallel und mit möglichst kleinem Achsabstand angeordnet sind, wobei ein Hall-Sensor die Position eines mit einer Stelleinrichtung der IR-Linse gekoppelten Magneten erfasst und wobei dessen Signal zur Bestimmung des Aufnahmeabstandes zu einem Objekt verwendet wird, um das VIS-Bild und das IR-Bild zur Deckung zu bringen.
Aus der US 2005/0117624 A1 sind Infrarotthermometer bekannt, bei welchen Ultraschallsender/Empfänger vorgesehen sind, um die Entfernung zu einer angepeilten Messfläche zu bestimmen. Aus der gemessenen Entfernung wird die Größe des Messflecks berechnet.
Aus der US 7 352 445 B2 ist ein Verfahren zur elektronischen Generierung einer Umrahmung, welche die Größe einer auf den IR-Detektor eines Radiometers projizierten Energiezone anzeigt, bekannt, wobei die Entfernung zum Messfleck über eine am Radiometer ausgebildete Tastatur vom Benutzer eingegeben wird.
Aus der DE 10 2007 039 788 A1 ist ein Detektor bekannt, bei welchem ein Anzeigemittel zur kontinuierlichen Darstellung des den Messfleck des Detektors enthaltenen Bereichs eines Messobjekts und einer dieser Darstellung zeitsynchron korrelierten Temperaturinformation ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer IR-Temperaturmesseinrichtung mit möglichst einfachen Mitteln dem Benutzer möglichst genau die tatsächliche Lage des Messflecks anzuzeigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer IR-Temperaturmesseinrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass an die VIS-Kamera ein Bildauswertemittel angeschlossen ist, mit welcher die Bildposition der Markierung in dem aufgenommenen VIS-Bild bestimmbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass auf einfache Weise der Aufnahmeabstand aus der Bildposition und daraus die tatsächliche Lage des beispielsweise durch die Anordnung und/oder Ausrichtung der IR-Sensoreinheit bestimmten Messflecks auf dem Objekt in Bezug auf die mit dem Laserprojektionsmittel erzeugte Markierung bestimmt werden kann. Die Erfindung macht sich die überraschende Erkenntnis zunutze, dass das Laserprojektionsmittel und die VIS-Kamera in der Regel versetzte optische Achsen aufweisen, woraus ein Wandern der Markierung im aufgenommenen VIS-Bild bei Veränderung des Aufnahmeabstandes zu einem Objekt resultiert. Es hat sich herausgestellt, dass diese Markierung in dem aufgenommenen VIS-Bild mit elektronischen Bildauswertemitteln auf einfache Weise identifiziert und lokalisiert werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das Laserprojektionsmittel zur Erzeugung einer linien- oder punktförmigen Markierung eingerichtet ist. Insbesondere kann auf eine Strahlformung zur Erzeugung einer komplexen Strahlgeometrie, um eine Messfleckumrandung zu erhalten, verzichtet werden.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die optische Achse des Laserprojektionsmittels winkelfest zur Messachse der IR-Temperaturmesseinrichtung angeordnet ist. Die Messachse der IR-Temperaturmesseinrichtung kann hierbei durch die optische Achse der IR-Sensoreinheit und eine diesem vorgeschaltete Aufnahmeoptik gegeben sein. Zwar ist dieser Winkel aufgrund von Fertigungstoleranzen oft nicht genau bekannt, er kann jedoch in einem Kalibrierverfahren auf einfache Weise ermittelt werden, beispielsweise indem Objekte in bekanntem Aufnahmeabstand aufgenommen werden, und der Winkel kann bei späteren Messungen bereitgehalten und verwendet werden.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass die optische Achse der VIS-Kamera winkelfest zu der Messachse der IR-Temperaturmesseinrichtung angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die optische Achse der VIS-Kamera winkelfest zu der optischen Achse des Laserprojektionsmittels angeordnet ist. Auch diese geometrischen Verhältnisse lassen sich in einem Kalibirierverfahren auf einfache Weise bestimmten.
Die Erfindung bietet somit den weiteren Vorteil, dass die IR-Temperaturmesseinrichtung bei einer Wartung, wenn sich die geometrischen Verhältnisse durch Fehlbenutzung oder aus sonstigen Gründen geändert haben sollten, auf einfache Weise mit einem beschriebenen Kalibierverfahren wieder instandgesetzt werden kann.
Es ist nicht erforderlich, die Winkel der optischen Achsen oder deren Abstände zu justieren. Das Kalibrierverfahren kann beispielsweise vorsehen, für eine vorgegebene Folge von Aufnahmeabständen die Position der Markierung in dem aufgenommenen VIS-Bild zu bestimmen und die so gewonnene Abhängigkeit der Bildposition der Markierung von dem Aufnahmeabstand zu hinterlegen und zu verwenden.
Um dem Benutzer Information über den tatsächlich aufgenommenen Messfleck bereitzustellen, kann vorgesehen sein, dass Rechenmittel zur Berechnung der Entfernung der IR-Temperaturmesseinrichtung zu dem zu untersuchenden Objekt, insbesondere zur Berechnung des Aufnahmeabstandes, und/oder der Ausdehnung des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt und/oder der relativen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt in Bezug auf die projizierte Markierung ausgebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass Rechenmittel zur Berechnung der Bildposition des Messflecks in dem aufgenommenen VIS-Bild ausgebildet sind. Somit kann der tatsächlich erfasste und ausgemessene Messfleck dem Benutzer in dem aufgenommenen VIS-Bild angezeigt werden, um auf einfache Weise eine Kontrolle der Temperaturmessung zu ermöglichen. Hierbei kann die Bildposition des Messflecks von der Bildposition der Markierung abweichen oder mit ihr übereinstimmen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass Anzeigemittel zur Anzeige der tatsächlichen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt in dem aufgenommenen VIS-Bild ausgebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die IR-Temperaturmesseinrichtung Anzeigemittel zur Anzeige eines aufgenommenen IR-Bildes aufweist, insbesondere zur Anzeige eines überlagerten IR-VIS-Bildes, wobei die bestimmte Bildposition in der Markierung in dem aufgenommenen VIS-Bild verwendet wird, um mit Bildverarbeitungsmitteln das IR-Bild und das VIS-Bild zueinander auszurichten und/oder miteinander zur Deckung zu bringen.
Die IR-Sensoreinheit kann ein einziges IR-Sensorelement oder eine gitterförmige Anordnung von IR-Sensorelementen aufweisen.
Ist die IR-Temperaturmesseinrichtung als Wärmebildkamera zur Aufnahme eines IR-Bildes eingerichtet, so kann vorgesehen sein, dass Rechenmittel zur Berechnung der Bildposition der Markierung in einem aufgenommenen IR-Bild ausgebildet sind. Somit ist auf einfache Weise die Auswertung des IR-Bildes an der Markierung möglich.
Besonders günstig ist es dabei, wenn Anzeigemittel zur Anzeige der Bildposition der Markierung in einem aufgenommenen IR-Bild ausgebildet sind. Von Vorteil ist dabei, dass der mit der Markierung auf dem Objekt anvisierte Bereich in dem IR-Bild sichtbar ist, wodurch Temperaturwerte oder Temperaturbereichswerte für diesen Bereich des Objekts abgelesen werden können.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass Messmittel zur Messung eines Temperaturwertes an einer Bildposition in einem aufgenommenen IR-Bild ausgebildet sind, wobei die Bildposition in dem aufgenommenen IR-Bild der tatsächlichen Lage der Markierung auf dem Objekt entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass automatisch sichergestellt ist, dass die Temperatur tatsächlich für die mit der Markierung an dem Objekt markierte Stelle gemessen wird. Dies kann beispielsweise durch Auslesen des entsprechenden IR-Sensorelements bei einer gitterförmigen Anordnung von IR-Sensorelementen erreicht werden.
Zur Lösung der Aufgabe kann bei dem eingangs genannten Verfahren vorgesehen sein, dass ein VIS-Bild des Objektes mit der Markierung im sichtbaren Spektralbereich aufgenommen wird, dass die Bildposition der Markierung in dem aufgenommenen VIS-Bild ermittelt wird und dass aus der ermittelten Bildposition in dem aufgenommenen VIS-Bild die tatsächliche Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt bestimmt wird. Von Vorteil ist dabei, dass mit der ermittelten Bildposition eine Information bereitsteht, aus welcher der Aufnahmeabstand zum Objekt abgeleitet werden kann.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der tatsächlichen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt die Entfernung der IR-Temperaturmesseinrichtung zu dem zu untersuchenden Objekt berechnet wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der tatsächlichen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt die Ausdehnung des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt berechnet wird.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorsehen, dass zur Bestimmung der tatsächlichen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt die relative Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt in Bezug auf die projizierte Markierung berechnet wird.
Um die tatsächliche Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt auf einfache Weise zu bestimmen, kann vorgesehen sein, dass die Bildposition des Messflecks in dem aufgenommenen VIS-Bild berechnet wird. Diese ergibt sich aus der bekannten Abbildungsgeometrie der IR-Temperaturmesseinrichtung und der ermittelten Bildposition der Markierung in dem aufgenommenen VIS-Bild.
Es kann vorgesehen sein, dass die tatsächliche Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt in dem aufgenommenen VIS-Bild angezeigt wird. Somit kann ein Benutzer auf einfache Weise die ordnungsgemäße Durchführung einer Messung kontrollieren.
Eine Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass anhand der bestimmten tatsächlichen Lage die Markierung auf die tatsächliche Lage des Messflecks nachgeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die mit der Markierung markierte Stelle auf dem Objekt automatisch dem Messfleck entspricht.
Die IR-Temperaturmesseinrichtung kann als Pyrometer zur Punktmessung oder als Wärmebildkamera zur Aufnahme eines IR-Bildes eingerichtet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass aus der Bildposition der Markierung in dem aufgenommenen VIS-Bild ein Messfleck in einem IR-Bild bestimmt und ausgewertet wird, wobei die Bildposition des Messflecks in dem IR-Bild der Lage der Markierung auf dem zu untersuchenden Objekt entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass mit der IR-Temperaturmesseinrichtung die Temperatur automatisch für denjenigen Messpunkt gemessenen wird, welcher mit der Markierung anvisiert wird.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausfürhungsbeispiels näher erläutert, ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen der mehreren Merkmalen des Ausführungsbeispiels.
Es zeigt in teilweise schematisierte Darstellung
1 eine IR-Temperaturmesseinrichtung in einer 3D-Ansicht schräg von vorn,
2 die IR-Temperaturmesseinrichtung gemäß 1 in einer 3D-Ansicht schräg von hinten,
3 die Wirkung der Erfindung in einer Prinzipskizze und
4 die Abhängigkeit der Bildposition der Markierung vom Aufnahmeabstand.
1 und 2 zeigen eine IR-Temperaturmesseinrichtung 1, deren Funktionsweise in 3 schematisch dargestellt ist. Im Folgenden werden diese Figuren gemeinsam beschrieben.
Die IR-Temperaturmesseinrichtung 1 hat in ihrem Inneren eine nicht weiter dargestellte und an sich bekannte IR-Sensoreinheit 2, welche im vorliegenden Fall als FPA ausgebildet ist. Die IR-Temperaturmesseinrichtung 1 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 somit eine Wärmebildkamera. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die IR-Temperaturmesseinrichtung auch als Pyrometer ausgebildet sein und eine punktförmige IR-Sensoreinheit aufweisen. Der IR-Sensoreinheit 2 ist in an sich bekannter Weise eine IR-Optik 3 vorgeschaltet, durch welche eine Messachse der IR-Temperatureinrichtung 1 definiert ist. In der Prinzipskizze gemäß 3 erfasst die IR-Sensoreinheit 2 einen Raumwinkelbereich 4, dessen Mittelachse der Messachse der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 entspricht.
An der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 ist weiter ein Laserprojektionsmittel 5 vorgesehen.
Wie 3 schematisch zeigt, kann mit dem Laserprojektionsmittel 5 entlang dessen optischer Achse 6 ein Laserstrahl ausgesendet werden, mit welchem eine Markierung 7, 8 in Form eines Lichtflecks auf ein vor der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 angeordneten, zu untersuchendes Objekt projiziert werden kann. Hierbei zeigt 3 zwei schematisierte Objekte 9, 10 in unterschiedlichem Aufnahmeabstand von der IR-Temperaturmesseinrichtung 1.
Das Laserprojektionsmittel 5 ist mit einem in 2 ersichtlichen Aktivierungselement 11 ein- und ausschaltbar, wobei das Aktivierungselement 11 in Betätigungsreichweite zu dem Handgriff 12 der IR-Temperaturmesseinrichtung angeordnet ist, um eine einfache Bedienung zu ermöglichen.
An der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 ist ferner eine VIS-Kamera 13 ausgebildet. Die VIS-Kamera 13 ist zur Aufnahme von VIS-Bildern 14, 15 eingerichtet, wobei in 3 die jeweils zu den Objekten 9, 10 gehörenden VIS-Bilder 14, 15 unter dem jeweiligen Objekt 9, 10 angeordnet sind.
Aus der Darstellung in 3 ist ersichtlich, dass die Markierungen 7, 8 auf den Objekten 9, 10 in den VIS-Bildern 14, 15 jeweils an einer Bildposition 16, 17 angezeigt werden.
3 zeigt den mit der VIS-Kamera 13 erfassbaren Raumwinkelbereich 18, welcher zumindest teilweise mit dem Raumwinkelbereich 4 der IR-Sensoreinheit 2 überlappt. Aus den geometrischen Verhältnissen wird ersichtlich, dass die Bildpositon 16, 17 der Markierungen 7, 8 in Abhängigkeit von dem Aufnahmeabstand zu den Objekten 9, 10 variiert.
Die IR-Temperaturmesseinrichtung 1 weist nun nicht weiter ersichtliche Bildauswertemittel 19 auf, die an die VIS-Kamera 13 angeschlossen sind. Diese Bildauswertemittel 19 sind in an sich bekannter Weise so eingerichtet, dass die Bildposition 16, 17 der Markierung 7, 8 in dem jeweiligen VIS-Bild 14, 15, beispielsweise als besonders heller Fleck, bestimmbar ist.
Diese Bildposition 16, 17 kann beispielsweise durch Ermittlung des Abstandes 20, 21 von der Bildmitte 22, 23 des jeweiligen VIS-Bildes 14, 15 berechnet werden. Es sind jedoch auch andere Bezugspunkte verwendbar.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist das Laserprojektionsmittel 5 zur Erzeugung einer punktförmigen Markierung 7, 8 eingerichtet. Es können jedoch auch andere geometrische Formen, beispielsweise Linien, Kreuze, Rechtecke, Vielecke, Kreise, Ellipsen und dergleichen, verwendet werden.
3 verdeutlicht weiter, dass die optische Achse 6 des Laserprojektionsmittels 5 in festem Winkel zu der durch die IR-Sensoreinheit 2 und die IR-Optik 3 vorgegebenen Messachse der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 angeordnet ist. Da das Laserprojektionsmittel 5 außerhalb des Raumwinkelbereichs 18 der VIS-Kamera 13 angeordnet ist, die optische Achse 6 jedoch parallel zu der optischen Achse der VIS-Kamera 13 ausgerichtet ist, schneidet die optische Achse 6 des Laserprojektionsmittels 5 die begrenzende Mantelfläche 24 des von der VIS-Kamera 13 erfassten Raumwinkelbereichs 18 transversal. Somit schließt die optische Achse 6 mit der in der Zeichenebene liegenden Mantellinie der Mantelfläche 18 einen von Null verschiedenen Winkel ein.
Hierbei ist die optische Achse der VIS-Kamera 13 durch die Mittellinie des Raumwinkelbereichs 18 gegeben.
Die optische Achse der VIS-Kamera 13 ist ferner in festem Winkel zu der Messachse der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 und in festem Winkel zu der optischen Achse 6 des Laserprojektionsmittels 5 angeordnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese Achsen parallel zueinander ausgerichtet, es können bei weiteren Ausführungsbeispielen aber auch andere Winkel realisiert sein.
Aus diesen bekannten, fest eingestellten geometrischen Verhältnissen kann somit aus dem Abstand 20, 21 der Bildposition 16, 17 von einem Bezugspunkt 22, 23 auf den Aufnahmeabstand des jeweiligen Objektes 9 oder 10 von der IR-Temperaturmesseinrichtung geschlossen werden.
4 verdeutlicht beispielhaft qualitativ den Zusammenhang:
Je größer der auf der X-Achse abgetragene Aufnahmeabstand ist, desto kleiner ist der zugehörige, auf der Y-Achse abgetragene Wert 20, 21 für die Verschiebung des Bildpunktes 16, 17 gegenüber dem Bezugspunkt 22, 23. Das dargestellte asymtotische Verhalten für große Aufnahmeabstände ergibt sich hierbei für parallel ausgerichtete optische Achsen; bei einer schrägen Ausrichtung der optischen Achsen zueinander ergibt sich ein entsprechendes, qualitativ anderes Verhalten für große Aufnahmeabstände.
In der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 sind weiter Rechenmittel 25 vorhanden, welche in an sich bekannter Weise zur Berechnung beispielsweise der durch den Raumwinkelbereich 4 vorgegebenen Ausdehnung des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt 9, 10 oder zur Berechnung der relativen Lage dieses Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt 9, 10 in Bezug auf die Markierung 7, 8 ausgebildet sind.
Auf diese Weise ist es möglich, die Bildposition des Messflecks in dem aufgenommenen VIS-Bild 14, 15 zu berechnen.
An der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 sind hierzu Anzeigemittel 26, beispielsweise ein Display, in an sich bekannter Weise ausgebildet, mit welchen das jeweils aufgenommene VIS-Bild 14, 15 angezeigt werden kann. In dem angezeigten VIS-Bild 14, 15 kann somit die errechnete, tatsächliche Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt 9, 10 gemeinsam mit dem VIS-Bild 14, 15 eingeblendet werden.
3 zeigt die mit der IR-Sensoreinheit 2 aufgenommenen IR-Bilder 27, 28 zu den Objekten 9, 10, wobei wiederum das zugehörige IR-Bild 27, 28 unter dem jeweiligen Objekt 9, 10 abgebildet ist. Da das Laserprojektionsmittel 5 zur Erzeugung von Laserlicht das im nicht-infraroten Spektralbereich ausgebildet ist, sind die Markierungen 7, 8 in den IR-Bildern 27, 28 nicht direkt sichtbar.
Aus den zuvor bestimmten Bildpositionen 16, 17 der Markierungen 7, 8 in den VIS-Bildern 14, 15 ist jedoch bei bekannter Abbildungsgeometrie die entsprechende Bildposition 29, 30 der Markierung 7 beziehungsweise 8 in dem IR-Bild 27 beziehungsweise 28 bestimmbar.
Wird statt des VIS-Bildes 14 beziehungsweise 15 oder in Überlagerung mit diesem VIS-Bild 14, 15 das IR-Bild 27, 28 an dem Anzeigemittel 26 dargestellt, so kann somit in diesem IR-Bild die Bildposition 29, 30 der Markierung 7, 8 in dem aufgenommenen IR-Bild 27, 28 angezeigt werden.
Somit ist es möglich, für die der tatsächlichen Lage der Markierung 7, 8 auf dem Objekt 9, 10 in dem aufgenommenen IR-Bild 27, 28 entsprechenden Bildposition 29, 30 einen Temperaturwert 33, 34 auszulesen und beispielsweise auf dem Anzeigemittel 26 auszugeben.
Mit der Erfindung kann somit die tatsächliche Lage eines Messflecks einer IR-Temperaturmesseinrichtung auf einem zu untersuchenden Objekt 8, 9 bestimmt werden, in dem mit einem Laserprojektionsmittel 5 eine Markierung 7, 8 auf das zu untersuchende Objekt 9, 10 projiziert wird und ein VIS-Bild 14, 15 des Objektes 9, 10 mit der Markierung 7, 8 im sichtbaren Spektralbereich aufgenommen wird. Die Erfindung sieht weiter vor, dass die Bildposition 16, 17 der Markierung 7, 8 in dem aufgenommenen VIS-Bild 14, 15 bestimmt wird und dass aus dieser Bildposition 16, 17 die tatsächliche Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt 9, 10 berechnet wird.
Hierzu kann aus der Verschiebung 20, 21 der Bildposition 16, 17 gegenüber einem Referenzpunkt 22, 23 in dem VIS-Bild 14, 15 die Entfernung der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 zu dem zu untersuchenden Objekt 9, 10 also der Aufnahmeabstand, berechnet werden. Zusätzlich kann hierbei die Ausdehnung des mit der IR-Sensoreinheit 2 erfassbaren Messbereichs auf dem Objekt 9, 10 berechnet werden, welche Ausdehnung in 3 auf die Größe des Raumwinkelbereichs 4 angedeutet ist.
Ist die IR-Temperaturmesseinrichtung 1 mit unveränderlichem Messfleck, beispielsweise als Pyrometer, ausgebildet, so kann mit dem Rechenmittel 25 die relative Lage dieses Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt 9, 10 in bezug auf die projizierte Markierung 7, 8 berechnet werden. Es kann auch die Bildposition dieses Messflecks in dem au genommenen VIS-Bild 14, 15 berechnet werden. Die hierzu erforderlichen Berechnungsalgorhythmen ergeben sich aus der Abbildungsgeometrie der IR-Temperaturmesseinrichtung 1.
Diese tatsächliche Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt 9, 10 kann in dem aufgenommenen VIS-Bild 14, 15 angezeigt werden, oder es kann vorgesehen sein, dass die Markierung 7, 8 auf die tatsächliche Lage des Messflecks nachgeführt wird, um dem Benutzer zu verdeutlichen, für welchen Bereich des Objektes 9, 10 gerade eine Temperaturmessung durchgeführt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 ist die IR-Sensoreinheit 2 als FPA ausgebildet und erlaubt die Aufnahme eines IR-Bildes 27, 28. Prinzipiell ist somit jeder Bildpunkt dieses IR-Bildes 27, 28 als Messfleck auswählbar.
Gemäß der Erfindung wird daher in dem Rechenmittel 25 derjenige Pixelbereich als Messfleck in dem IR-Bild 27, 28 bestimmt, dessen Bildposition 29, 30 in dem IR-Bild 27, 28 der Lage der Markierung 7, 8 auf dem zu untersuchenden Objekt 9, 10 entspricht.
Für diesen Messfleck wird anschließend der zugehörige Temperaturwert 33, 34 aus dem IR-Bild 27, 28 ausgelesen und ausgegeben.
Bei der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 sind eine IR-Sensoreinheit 2, ein Laserprojektionsmittel 5 und eine VIS-Kamera 13 ausgebildet, wobei die VIS-Kamera 13 an ein Bildauswertemittel 19 angeschlossen ist, welches zur Identifikation und Lokalisierung der Bildposition 16, 17 einer mit dem Laserprojektionsmittel 5 auf einem zu untersuchenden Objekt 9, 10 erzeugten Markierung 7, 8 eingerichtet ist. Aus der berechneten Bildposition 16, 17 kann die tatsächliche Lage eines Messflecks der IR-Temperaturmesseinrichtung 1 in dem VIS-Bild 14, 15 und/oder die Bildposition der Markierung 7, 8 in einem mit der IR-Sensoreinheit 2 aufgenommenen IR-Bild 27, 28 ermittelt werden.

Claims

IR-Temperaturmesseinrichtung (1), insbesondere Pyrometer oder Wärmebildkamera, mit wenigstens einer IR-Sensoreinheit (2), einem Laserprojektionsmittel (5), mit welchem eine Markierung (7, 8) auf ein zu untersuchendes Objekt (9, 10) projizierbar ist, und einer im sichtbaren Spektralbereich aufnehmenden VIS-Kamera (13), welche zur Aufnahme eines VIS-Bildes (14, 15) des zu untersuchenden Objekts (9, 10) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an die VIS-Kamera (13) ein Bildauswertemittel (19) angeschlossen ist, mit welcher die Bildposition (16, 17) der Markierung in dem aufgenommenen VIS-Bild (14, 15) bestimmbar ist.
IR-Temperaturmesseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (6) des Laserprojektionsmittels (5) winkelfest zu der Messachse der IR-Temperaturmesseinrichtung (1) angeordnet ist und/oder dass die optische Achse des Laserprojektionsmittels (5) die Mantelfläche (24) des von der VIS-Kamera (13) erfassten Raumwinkelbereichs (18) schneidet und/oder mit einer Mantellinie der Mantelfläche (24) des von der VIS-Kamera (13) erfassten Raumwinkelbereichs (18) einen Winkel einschließt.
IR-Temperaturmesseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse der VIS-Kamera (13) winkelfest zu der Messachse der IR-Temperaturmesseinrichtung (1) und winkelfest zu der optischen Achse (6) des Laserprojektionsmittels (5) angeordnet ist.
IR-Temperaturmesseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Rechenmittel (25) zur Berechnung der Entfernung der IR-Temperaturmesseinrichtung (1) zu dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) und/oder der Ausdehnung eines Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) und/oder der relativen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) in Bezug auf die projizierte Markierung (7, 8) ausgebildet sind.
IR-Temperaturmesseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Rechenmittel (25) zur Berechnung der Bildposition eines Messflecks in dem aufgenommenen VIS-Bild (14, 15) ausgebildet sind und/oder dass Anzeigemittel (26) zur Anzeige der tatsächlichen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt in dem aufgenommenen VIS-Bild (14, 15) ausgebildet sind.
IR-Temperaturmesseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Rechenmittel (25) zur Berechnung der Bildposition (29, 30) der Markierung (7, 8) in einem aufgenommenen IR-Bild (27, 28) ausgebildet sind und/oder dass Anzeigemittel (26) zur Anzeige der Bildposition (29, 30) der Markierung (7, 8) in einem aufgenommenen IR-Bild (27, 28) ausgebildet sind und/oder dass Messmittel zur Messung eines Temperaturwertes (33, 34) an einer Bildposition (29, 30) in einem aufgenommenen IR-Bild (27, 28) ausgebildet sind, wobei die Bildposition (29, 30) in dem aufgenommenen IR-Bild (27, 28) der tatsächlichen Lage der Markierung (7, 8) auf dem Objekt (9, 10) entspricht.
Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Lage eines Messflecks einer IR-Temperaturmesseinrichtung (1), insbesondere eines Pyrometers oder einer Wärmebildkamera, auf einem zu untersuchenden Objekt (9, 10), wobei mit einem Laserprojektionsmittel (5) eine Markierung (7, 8) auf das zu untersuchende Objekt (9, 10) projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein VIS-Bild (14, 15) des Objektes (9, 10) mit der Markierung (7, 8) im sichtbaren Spektralbereich aufgenommen wird, dass die Bildposition (16, 17) der Markierung (7, 8) in dem aufgenommenen VIS-Bild (14, 15) ermittelt wird und dass aus der ermittelten Position der Markierung (16, 17) in dem aufgenommenen VIS-Bild (14, 15) die tatsächliche Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der tatsächlichen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) die Entfernung der IR-Temperaturmesseinrichtung (1) zu dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) berechnet wird und/oder dass zur Bestimmung der tatsächlichen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) die Ausdehnung des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der tatsächlichen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) die relative Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) in Bezug auf die projizierte Markierung (7, 8) berechnet wird und/oder dass zur Bestimmung der tatsächlichen Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) die Bildposition des Messflecks in dem aufgenommenen VIS-Bild (14, 15) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Lage des Messflecks auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) in dem aufgenommenen VIS-Bild (14, 15) angezeigt wird und/oder dass anhand der bestimmten tatsächlichen Lage die Markierung (7, 8) auf die tatsächliche Lage des Messflecks nachgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Bildposition der Markierung (7, 8) in dem aufgenommenen VIS-Bild (14, 15) derjenige Pixelbereich in einem IR-Bild (27, 28) bestimmt wird, dessen Bildposition (29, 30) in dem IR-Bild (27, 28) der Lage der Markierung (7, 8) auf dem zu untersuchenden Objekt (9, 10) entspricht.