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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung, mit einem Detektor zur Erfassung von IR-Strahlung von einem Messobjekt.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Temperaturmessverfahren, bei welchem mit einem Detektor einer Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung IR-Strahlung von einem Messobjekt erfasst wird.
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Die genannten Vorrichtungen sind beispielsweise als Pyrometer oder als Wärmebildkameras bekannt, mit welchen das beschriebene Temperaturmessverfahren ausführbar ist.
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Die berührungslose Temperaturmessung erfordert eine umfassende Erfahrung, da als mögliche Fehlerquellen eine Vielzahl von Einflussgrößen existieren, die nicht unmittelbar mit den menschlichen Sinnen erfassbar oder kontrollierbar sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Handhabung einer Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung bei einem Temperaturmessverfahren zu vereinfachen.
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Zur Lösung ist erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass eine Winkelmesseinrichtung ausgebildet ist, mit welcher ein Abstrahlwinkel der erfassten IR-Strahlung an einem Messbereich des Messobjekts messbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass auf einfache Art berücksichtigt werden kann, dass die gemessene Strahlungsleistung eines Objekts – neben der Temperatur des Objekts und anderen Parametern – vom Abstrahlwinkel, also dem Blickwinkel zum Objekt, abhängt. Somit ist dem Anwender ein einfaches Hilfsmittel zur Hand gegeben, die aktuell herrschenden Messsituation zu dokumentieren, zu überwachen, zu korrigieren und/oder zu kompensieren.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Abstrahlwinkel durch den Winkel zwischen einer Oberflächennormale eines Messbereichs an dem Messobjekt einerseits und einer Aufnahmerichtung oder ein IR-optischen Achse der Vorrichtung andererseits gegeben ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Abstrahlwinkel die Blickrichtung beschreibt, aus welcher die Vorrichtung auf den Messbereich am Messobjekt blickt. Dies vereinfacht nochmals die Kompensation oder Korrektur der winkelabhängigen Abstrahlungsschwächung.
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Der Messbereich am Messobjekt ist allgemein durch denjenigen Oberflächenbereich gegeben, von welchem die IR-Strahlung zur Temperaturmessung erfasst wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung kann als Pyrometer, insbesondere als Ein-Punkt-Pyrometer, ausgebildet sein. Es kann erfindungsgemäß aber auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zur Befüllung von Pixeln einer durch den Detektor definierten Pixelanordnung mit IR-Messwerten eingerichtet ist. Somit sind mit der Vorrichtung Wärmebilder erstellbar, welche eine zweidimensionale Temperaturverteilung an dem Messobjekt wiedergeben. Dies ist besonders günstig bei der Temperaturmessung von größeren Flächen, da bei diesen Flächen das Problem besteht, dass die Flächen einen scheinbaren Temperaturverlauf aufweisen, obwohl die Fläche auf einer einheitlichen Temperatur ist. Dies liegt daran, dass der Abstrahlwinkel der einzelnen Messbereiche mit der Position des jeweiligen Messbereichs in Bezug auf die Vorrichtung variiert, sodass die von der Vorrichtung eingefangene Strahlungsleistung ebenfalls variiert.
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Besonders für die ortsauflösenden Messungen, bei welchen zweidimensionale Temperaturverteilungen erstellt werden, kann bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass mit der Winkelmesseinrichtung für mehrere Gruppen von Pixeln oder mehrere Pixel jeweils ein Abstrahlwinkel zwischen einer Oberflächennormale eines zugehörigen Messbereichs am Messobjekt und einer Aufnahmerichtung messbar ist. Hierbei kann die Aufnahmerichtung beispielsweise durch eine IR-optische Achse der Wärmebildkamera oder durch die Verbindungslinie zwischen der Wärmebildkamera und dem jeweils zugehörigen Messbereich gegeben sein. Von Vorteil ist dabei, dass die Information über einen Abstrahlwinkel ebenfalls ortsauflösend verfügbar und verarbeitbar ist.
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Besonders günstig ist es, wenn die erfindungsgemäße Winkelmesseinrichtung zur berührungslosen Winkelmessung ausgebildet und eingerichtet ist.
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Beispielsweise kann bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass mit der Winkelmesseinrichtung Abstände zu wenigstens zwei voneinander beabstandeten Punkten an dem Messobjekt messbar sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass mit der Winkelmesseinrichtung eine Schrägstellung oder eine Neigung einer Oberfläche des Messobjekts durch perspektivische Verzerrung oder Verformung eines projizierten Musters messbar ist. Aus der gemessenen Schrägstellung ist der Abstrahlwinkel mit einfachen geometrischen Gleichungen ableitbar. Vorzugsweise werden mit der Winkelmesseinrichtung Abstände oder Entfernungen zwischen der Vorrichtung oder einem Teil davon und dem jeweiligen Messbereiche gemessen.
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Aus diesen Abständen kann somit auf einfache Weise auf den Abstrahlwinkel geschlossen werden. Besonders günstig ist es, wenn mit der Winkelmesseinrichtung Abstände zu wenigstens drei voneinander beabstandeten Punkten an dem Messobjekt messbar sind. In diesem Fall ist der Abstrahlwinkel sogar als Raumwinkel messbar, also durch Angabe einer mehrkomponentigen Winkelangabe.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Winkelmesseinrichtung zur Entfernungsmessung mit wenigstens einem ablenkbaren Messstrahl eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Messstrahl auf unterschiedliche Punkte an dem Messobjekt richtbar ist, sodass Abstände zu unterschiedlichen Punkten an dem Messobjekt messbar sind. Aus diesen Abständen ist anschließend mit bekannten geometrischen Gleichungen der gesuchte Abstrahlwinkel bestimmbar und wird auf diese Weise bestimmt.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Winkelmesseinrichtung zur Entfernungsmessung mit wenigstens zwei voneinander beabstandeten Messstrahlen eingerichtet ist. Hierbei sind die Messstrahlen zumindest am Auftreffpunkt am Messobjekt voneinander beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass somit die Abstände zu den voneinander beabstandeten Punkten an dem Messobjekt simultan messbar sind, sodass die Winkelmessung insgesamt schneller durchführbar ist. Besonders günstig ist es, wenn wenigstens drei voneinander beabstandete Messstrahlen eingerichtet sind, um einen Raumwinkel zu messen.
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Die Entfernungsmessung kann hierbei durch Laufzeitmessung, Phasenmessung oder auf andere Weise durchgeführt werden und eingerichtet sein. Als Messstrahlen können Lichtstrahlen, UV-Strahlen, IR-Strahlen, Ultraschallwellen, Radarwellen oder andere Wellen- oder Strahlungsphänomene verwendet werden. Entsprechende Messstrahlungsgeneratoren sind hierbei an der Winkelmesseinrichtung ausgebildet.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Auswerteeinheit ausgebildet ist, welche zur Generierung eines Warnsignals eingerichtet ist, wenn der mit der Messeinrichtung gemessene Abstrahlwinkel außerhalb eines Vorgabebereichs liegt. Die Auswerteeinheit weist somit Prüfmittel auf, mit welchen automatisch erkennbar ist, ob der gemessene Abstrahlwinkel im Vorgabebereich oder außerhalb des Vorgabebereichs liegt. Von Vorteil ist dabei, dass die Empfehlung für thermografische Aufnahmen, sich 90° zum Objekt bis etwa +/–30° zum Objekt zu positionieren, um Fehlinterpretationen zu vermeiden, einfach überwachbar ist. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass ein Warnsignal generiert wird, wenn der Winkel zwischen der Aufnahmerichtung und der Oberflächennormale am Messbereich 60°, vorzugsweise 45° oder besonders vorzugsweise 30°, übersteigt.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit so ausgebildet sein, dass ein Warnsignal generiert wird, wenn der Winkel zwischen der Aufnahmerichtung und der Oberflächennormale des Messflecks kleiner als 15°, vorzugsweise kleiner als 10° oder besonders vorzugsweise kleiner als 5°, ist. Von Vorteil ist dabei, dass Messsituationen, in welchen ein Anwender sein eigenes Spiegelbild aufnimmt, ebenfalls erkennbar und vermeidbar oder korrigierbar sind.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Auswerteeinheit ausgebildet ist, welche zur Korrektur einer durch den wenigstens einen gemessenen Abstrahlwinkel bedingten perspektivischen oder strahlungsphysikalischen Schwächung der IR-Messwerte der Vorrichtung eingerichtet ist. Von Vorteil dabei, dass ungünstige Messsituationen, welche beispielsweise bei schwer zugänglichen Messobjekten nicht vermeidbar sind, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auswertbar sind. Solche Messsituationen können sich beispielsweise bei Messobjekten ergeben, welche in großer Höhe angeordnet sind, beispielsweise bei Solarpanelen auf Dächern. Denn die Korrektur ermöglicht es, auch bei diesen ungünstigen Messsituationen brauchbare Temperaturmessungen durchführen zu können. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit so ausgebildet und eingerichtet sein, dass die Korrektur durch Berücksichtigung des Lambertschen Kosinusgesetzes für die Strahlungsstärke erfolgt.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe von korrigierten Messwerten eingerichtet ist. Somit können die Ergebnisse der berührungslosen Temperaturmessung direkt in korrigierter Form ausgegeben werden. Beispielsweise kann die Ausgabe der korrigierten IR-Messwerte als korrigiertes Wärmebild mit korrigierten IR-Messwerten erfolgen.
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Besonders günstig ist es, wenn die Vorrichtung als Pyrometer, insbesondere Ein-Punkt-Pyrometer, oder als Wärmebildkamera ausgebildet ist.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Temperaturmessverfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, dass mit einer Winkelmesseinrichtung der Vorrichtung ein Abstrahlwinkel der erfassten IR-Strahlung an einem Messbereich des Messobjekts gemessen wird. Von Vorteil ist dabei, dass automatisch der verfälschende Einfluss einer Schrägstellung des untersuchten Messbereichs am Messobjekt in Bezug auf die Messrichtung erfassbar und verarbeitbar, beispielsweise korrigierbar, ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Temperaturmessverfahren kann vorgesehen sein, dass zur Messung des Abstrahlwinkels ein Winkel zwischen einer Oberflächennormale eines Messbereichs an dem Messobjekt einerseits und einer Aufnahmerichtung oder einer IR-optischen Achse der Vorrichtung andererseits gemessen wird. Es hat sich herausgestellt, dass dieser Winkel besonders einfach messbar ist, da die Ausrichtung der Oberflächennormale aus der Ausrichtung des Messbereichs im Raum ableitbar ist.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mit dem Temperaturmessverfahren mit einem Pyrometer ein einzelner Temperaturwert gemessen wird.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine durch den Detektor definierte Pixelanordnung Pixel aufweist und dass die Pixel mit den IR-Messwerten der IR-Strahlung gefüllt werden. Von Vorteil ist dabei, dass zweidimensionale Temperaturverteilungen von dem Messobjekt erstellbar sind.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für einen flächigen Messbereich ein einziger Abstrahlwinkel, beispielsweise ein mittlerer Abstrahlwinkel, gemessen wird.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass mit der Winkelmesseinrichtung für mehrere Gruppen von Pixeln oder mehrere Pixel jeweils ein Abstrahlwinkel gemessen wird. Beispielsweise kann dieser Abstrahlwinkel durch einen Winkel zwischen einer Oberflächennormale eines zugehörigen Messbereichs am Messobjekt und einer Aufnahmerichtung, die pixelbezogen sein kann, gegeben sein. Die Aufnahmerichtung ist vorzugsweise durch eine IR-optische Achse der Vorrichtung oder eine Verbindungslinie zwischen der Vorrichtung und dem zugehörigen Messbereich gegeben. Von Vorteil ist dabei, dass der Abstrahlwinkel ortsauflösend erfassbar und weiterverarbeitbar ist.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mit der Winkelmesseinrichtung Abstände zu wenigstens zwei, vorzugsweise drei, voneinander beabstandeten Punkten an dem Messobjekt gemessen werden. Hierzu können beispielsweise Abstandssensoren verwendet werden, mit welchen berührungslose Entfernungsmessungen durchführbar sind. Beispielsweise können Laserstrahlen oder Ultraschallwellen oder andere Strahlungs- oder Wellenphänomene verwendet werden.
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Günstig ist es dabei, wenn mit einem ablenkbaren Messstrahl wenigstens zwei Entfernungsmessungen zum Messobjekt durchgeführt werden. Von Vorteil ist dabei, dass nur ein Messstrahlgenerator nötig ist und dass der Abstrahlwinkel aus den Ergebnissen der wenigstens zwei Entfernungsmessungen ableitbar ist. Vorzugsweise werden drei Entfernungsmessungen oder mehr, beispielsweise vier, fünf, sechs oder mehr als sechs Entfernungsmessungen durchgeführt.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass mit wenigstens zwei voneinander beabstandeten Messstrahlen jeweils eine Entfernungsmessung zum Messobjekt durchgeführt wird. Beispielsweise können diese beabstandeten Messstrahlen dadurch gebildet sein, dass ein Messstrahl aufgeteilt wird. Es können auch mehrere Messstrahlgeneratoren vorgesehen sein. Von Vorteil ist dabei, dass die Entfernungsmessungen gleichzeitig durchführbar sind und durchgeführt werden. Dies verkürzt den Zeitaufwand für die Bestimmung des Abstrahlwinkels. Hierbei kann vorgesehen sein, dass jeweils ein Messstrahl auf jeden der voneinander beabstandeten Punkte gerichtet wird, welche für die Entfernungsmessungen am Messobjekt ausgewählt wurden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mit einer Auswerteeinheit der Vorrichtung ein Warnsignal generiert wird, wenn der mit der Winkelmesseinrichtung gemessene Abstrahlwinkel einen Vorgabebereich verlässt. Von Vorteil ist dabei, dass dem Anwender unmittelbar angezeigt oder optisch oder akustisch signalisiert werden kann, wenn eine ungünstige Messsituation vorliegt. Liegt eine ungünstige Messsituation vor, kann der Benutzer die Temperaturmessung mit einer geänderten Aufnahmesituation wiederholen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mit einer Auswerteeinheit eine durch den wenigstens einen gemessenen Abstrahlwinkel bedingte perspektivische oder strahlungsphysikalische Schwächung der IR-Messwerte der Vorrichtung korrigiert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Lambertsches Kosinusgesetz für die Strahlungsstärke berücksichtigt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Fehlereinflüsse aufgrund von ungünstigen Messsituationen kompensierbar oder korrigierbar sind. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn sich die ungünstigen Messsituation nicht vermeiden lässt, beispielsweise weil das Messobjekt nur schwer zugänglich ist.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein korrigiertes Wärmebild mit korrigierten IR-Messwerten oder ein korrigierter Temperaturwert ausgegeben wird. Von Vorteil ist dabei, dass dem Benutzer somit automatisch korrigierte Messergebnisse zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen des Ausführungsbeispiels.
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Es zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung in einer Schrägansicht von vorn,
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2 die Vorrichtung gemäß 1 in einer dreidimensionalen Schrägansicht von hinten,
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3 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Messung des Abstrahlwinkels und
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4 eine Prinzipskizze in Schnittdarstellung zur Erläuterung des strahlungsphysikalischen, winkelabhängigen Abstrahlungsverhaltens.
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Die 1 bis 4 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
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1 und 2 zeigen in dreidimensionalen Schrägansichten eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung. Zur Erläuterung des Erfindungsprinzips ist eine Wärmebildkamera gezeigt; bei weiteren Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung als Pyrometer ausgebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in beiden Fällen vorteilhaft als Handgerät ausgebildet, um eine sehr einfache Handhabung zu ermöglichen.
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Die Vorrichtung 1 weist in ihrem Inneren einen Detektor 2 auf, mit welchem in an sich bekannter Weise IR-Strahlung von einem Messobjekt 3 erfassbar ist.
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Der Detektor 2 ist hierzu hinter einer IR-Optik 4 angeordnet, durch welche die IR-Strahlung in das Innere der Vorrichtung 1 eintritt.
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Die Vorrichtung 1 ist somit in an sich bekannter Weise so eingerichtet, dass ein Temperaturmessverfahren ausführbar ist, bei welchem mit dem Detektor 2 der Vorrichtung 1 zur berührungslosen Temperaturmessung IR-Strahlung von einem Messobjekt 3 erfasst wird.
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Die Vorrichtung 1 weist erfindungsgemäß eine Winkelmesseinrichtung 5 auf, welche in 3 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips schematisch näher dargestellt ist.
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Mit der Winkelmesseinrichtung 5 ist ein Abstrahlwinkel 6 messbar, welcher zwischen der Oberflächennormale 7 und der Aufnahmerichtung 8 eingeschlossen wird.
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Die Aufnahmerichtung 8 ist hierbei diejenige Richtung, in welcher der Detektor 2 der Vorrichtung 1, gesehen von dem aktuell erfassten Messbereich 9 an der Oberfläche des Messobjekts 3, liegt.
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Die Aufnahmerichtung 8 ist somit durch die IR-optische Achse der Vorrichtung 1 gegeben. Werden mehrere Messbereiche 9 gleichzeitig untersucht, so ergibt sich die Aufnahmerichtung 8 für jeden Messbereich 9 aus der Verbindungslinie des Messbereichs 9 mit der Vorrichtung 1, genauer mit deren Detektor 2. Für große Abbildungsabstände ist diese Verbindungslinie in immer besserer Näherung parallel zur IR-optischen Achse der Vorrichtung 1.
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Mit der Winkelmesseinrichtung 5 wird nun der Abstrahlwinkel 6 dadurch gemessen, dass die Abstände der Vorrichtung 1 oder des Detektors 2 zu drei voneinander beabstandeten Punkten 10 messbar sind und gemessen werden.
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Werden die Abstände zu weniger als drei Punkten 10 gemessen, so kann kein Raumwinkel, sondern nur ein auf eine Ebene bezogener Winkel bestimmt werden. Dies kann beispielsweise ein horizontaler oder vertikaler Neigungswinkel der durch den Bereich 9 gegebenen Oberfläche in Bezug auf die IR-optische Achse der Vorrichtung 1 sein. Dies ist für viele Anwendungen bereits ausreichend.
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Zur Entfernungsmessung werden drei Messstrahlen 11 generiert. Die Entfernungs- oder Abstandsmessung erfolgt über eine Laufzeit- oder Phasenmessung. Die Messstrahlen 11 können Laserstrahlen oder Ultraschallwellen oder dergleichen sein. Bevorzugt werden solche Messstrahlen 11 eingesetzt, die eine möglichst gut lokalisierbare Abstandsmessung erlauben.
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Die Messstrahlen 11 werden in einem Messstrahlgenerator 12 in der Winkelmesseinrichtung 5 erzeugt.
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Hierbei kann ein gemeinsamer Messstrahlgenerator 12 für alle Messstrahlen 11 vorgesehen sein, wobei der erzeugte Strahl mit einem nicht weiter ersichtlichen Strahlteiler in die Messstrahlen 11 aufgeteilt wird.
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Alternativ kann auch ein Strahlumlenker vorgesehen sein, mit welchen die Messstrahlen 11 zeitlich nacheinander mit dem Messstrahlgenerator 12 erzeugt werden. In diesem Fall wird der Messbereich 9 durch einen Messstrahl 11 nach Art eines Scanners abgetastet.
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Schließlich kann bei einer dritten Variante eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Messstrahlgeneratoren 12 vorgesehen sein, sodass jeder Messstrahl 11 von einem separaten Messstrahlgenerator 12 erzeugt wird. In diesem Fall können die Abstandsmessungen gleichzeitig durchgeführt werden.
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Jedenfalls sind die Messstrahlen 11 zumindest an den Punkten 10, an welchen sie auf den Messbereich 9 des Messobjekts 3 auftreffen, voneinander beabstandet.
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Die Entfernungen zu den Punkten 10 werden nun mit den Messstrahlen 11 in an sich bekannter Weise gemessen.
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Aus diesen Entfernungen und den Ausrichtungen, insbesondere den eingeschlossenen Öffnungswinkeln oder den Abständen der Messstrahlen 11 zueinander, kann anschließend auf die Neigung des Messbereichs 9 in Bezug auf die Blickrichtung der IR-Optik, also die IR-optische Achse der Vorrichtung 1, geschlossen werden. Hieraus wird der Abstrahlwinkel 6 mit bekannten geometrischen Gleichungen errechnet.
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In der Vorrichtung 1 ist ferner eine Auswerteeinheit 13 ausgebildet und eingerichtet, mit welcher ein optisches oder akustischen Warnsignal generierbar ist.
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Die Auswerteeinheit 13 ist hierbei so eingerichtet, dass das Warnsignal generiert wird, wenn der mit der Winkelmesseinrichtung 5 gemessene Abstrahlwinkel 6 einen Vorgabebereich verlässt.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinheit 13 so eingerichtet, dass das Warnsignal generiert wird, wenn der Abstrahlwinkel 6 größer als 60° ist. In diesem Fall sieht die Oberfläche des Messbereichs 9 derart schräg zur Aufnahmerichtung 8, dass eine verlässliche Temperaturmessung nicht mehr gewährleistet ist. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann das Warnsignal bereits generiert werden, wenn der Abstrahlwinkel 45° oder 30° übersteigt, oder es können andere Vorgabebereiche eingerichtet sein.
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Wird der Abstrahlwinkel 6 in 4 dadurch verändert, dass die Vorrichtung 1 und ihr Detektor 2 nicht in der Aufnahmerichtung 8, sondern in einer weiteren Aufnahmerichtung 14 angeordnet ist, so verringert sich die Strahlungsstärke, welche von dem Messbereich 9 auf den Detektor 2 einfällt. Nach der Gleichung des Lambertschen Kosinusgesetzes ist die Strahlungsstärke proportional zu dem Kosinus des Abstrahlungswinkels 6. Der Proportionalitätsfaktor setzt sich multiplikativ aus der konstanten Leuchtdichte der Fläche und dem Flächeninhalt des erfassten Messbereichs 9 zusammen.
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Die Auswerteeinheit 13 ist durch entsprechende Programmierung so eingerichtet, dass die Schwächung der von dem Detektor 2 erfassten IR-Strahlung, die sich aufgrund des nicht verschwindenden Abstrahlwinkels 6 ergibt, korrigierbar ist und korrigiert wird. Hierzu wird das erwähnte Lambertsche Kosinusgesetz für die Strahlungsstärke berücksichtigt, indem der gemessene Abstrahlwinkel 6 entsprechend in die erwähnte Gleichung eingesetzt wird. Die Korrektur sieht demnach vor, dass aus dem erfassten Messergebnis ein korrigiertes Messergebnis berechnet wird, welches sich bei optimalem, beispielsweise verschwindendem, Abstrahlwinkel 6 ergäbe. Ist die Vorrichtung 1 als Wärmebildkamera ausgebildet, so liegt das Messergebnis als zweidimensionale Anordnung von IR-Messwerten in Form eines Wärmebilds vor. Ist die Vorrichtung 1 dagegen ein Pyrometer, so liegt das Messergebnis als einzelner IR-Messwert vor.
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Die Auswerteeinheit 13 korrigiert dementsprechend die IR-Messwerte der Vorrichtung 1.
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An einer Ausgabeeinheit, beispielsweise einem Display 14 oder einer Datenschnittstelle 15, werden dann die korrigierten IR-Messwerte als korrigiertes Messergebnis ausgegeben.
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Wie bereits erwähnt, stellt das beschriebene Ausführungsbeispiels eine Wärmebildkamera dar.
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Diese ist in an sich bekannter Weise zur Befüllung von Pixeln einer Pixelanordnung mit den gemessenen IR-Messwerten eingerichtet, wobei die Pixelanordnung durch den Detektor 2 definiert ist. Der Detektor 2 kann als FPA oder in Scanner-Anordnung ausgeführt sein.
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Um den Einfluss der Änderung des Abstrahlungswinkels 6 bei der Temperaturmessung von ausgedehnten Flächen an einem Messobjekt 3 erfassen zu können, sind mit der Winkelmesseinrichtung 5 nacheinander oder gleichzeitig die Abstrahlwinkel 6 für unterschiedliche Messbereiche 9, die unterschiedlichen Pixeln oder Gruppen von Pixeln in der Aufnahmesituation zugeordnet sind, messbar und werden gemessen.
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Für diese ausgedehnten Flächen, die aus mehreren einzelnen Messbereichen 9 zusammengesetzt sind, würde sich ohne erfindungsgemäße Korrektur ein scheinbarer Temperaturverlauf ergeben, der auf den Umstand zurückzuführen ist, dass sich der Abstrahlwinkel 6 für die Messbereiche 9 an dem Messobjekt 3 über das Messobjekt 3 gesehen verändert. Der scheinbare Temperaturverlauf tritt daher selbst dann auf, wenn die Messbereiche 9 eine einheitliche Temperatur aufweisen. Werden die einzelnen Messbereiche 9 gemeinsam betrachtet, so ergibt sich somit ein ortsabhängiger Abstrahlwinkel, dessen Wert an einem Punkt 10 des Messobjekts 3 durch den Abstrahlwinkel des Messbereichs 9, welcher den Punkt 10 enthält, gegeben ist. Dieser ortsabhängige Abstrahlwinkel ist den Pixeln des von dem Messobjekt 3 aufgenommenen Messergebnisses derart zugeordnet, dass jedem Pixel oder jeder Gruppe von Pixeln der Abstrahlwinkel 6 des zugehörigen Messbereichs 9 am Messobjekt 3 beigestellt ist.
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Die Winkelmesseinrichtung 5 ist so eingerichtet, dass dieser ortsabhängige Abstrahlwinkel 6 durch entsprechende Entfernungsmessungen oder durch Erfassung und Auswertung eines auf das Objekt projizierten Musters bestimmbar ist und bestimmt wird. Es wird dann mit diesem ortsabhängigen Abstrahlwinkel eine pixelweise Korrektur des Messergebnisses berechnet.
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Bei der Vorrichtung 1 zur berührungslosen Temperaturmessung wird vorgeschlagen, eine Winkelmesseinrichtung 5 so einzurichten, dass ein Abstrahlwinkel 6 der mit einem Detektor 2 zur Temperaturmessung erfassten IR-Strahlung an dem die IR-Strahlung abstrahlenden Messbereich 9 eines Messobjekts 3 messbar ist.
