DE102012010461B4 - Method for correcting a reflected radiation component in a spatially resolving measurement result and measuring device - Google Patents
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Abstract
Bei einer Messvorrichtung (1) mit einem für die Aufnahme elektromagnetischer Strahlung (4) von einem Untersuchungsobjekt 5 zur Erstellung eines ortsauflösenden Messergebnisses eingerichteten Detektor 3 wird vorgeschlagen, zur Bestimmung eines reflektierten Strahlungsanteils 7 in der aufgenommenen elektromagnetischen Strahlung 4 die an einem Probeköper 9 reflektierte elektromagnetische Strahlung 10, 11, 20, 21, 25 zu erfassen, wobei zu der reflektierten elektromagnetischen Strahlung 10, 11, 20, 21, 25 jeweils ein Raumwinkelbereich 14, 15, 22, 26, 27 bestimmt wird, aus welchem die reflektierte Strahlung 10, 11, 20, 21, 25 auf den Probekörper 9 eingefallen ist, und aus der gemessenen reflektierten elektromagnetischen Strahlung 10, 11, 20, 21, 25 einem dem jeweils zugehörigen Raumwinkelbereich 14, 15, 22, 26, 27 zugeordneten Zahlenwert für einen reflektierten Strahlungsanteil abzuleiten, welcher zur Ermittlung des reflektierten Strahlungsanteils 7 in der elektromagnetischen Strahlung 4 verwendbar ist und verwendet wird.In a measuring device (1) with a detector 3 set up to record electromagnetic radiation (4) from an examination object 5 to produce a spatially resolving measurement result, it is proposed to determine a reflected radiation component 7 in the recorded electromagnetic radiation 4, the electromagnetic radiation reflected on a specimen 9 To detect radiation 10, 11, 20, 21, 25, wherein a solid angle range 14, 15, 22, 26, 27 is determined for the reflected electromagnetic radiation 10, 11, 20, 21, 25, from which the reflected radiation 10, 11, 20, 21, 25 has fallen on the specimen 9, and from the measured reflected electromagnetic radiation 10, 11, 20, 21, 25 a numerical value for a reflected radiation component assigned to the respective associated solid angle range 14, 15, 22, 26, 27 derive which ver for determining the reflected radiation component 7 in the electromagnetic radiation 4 is reversible and is used.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur eines reflektierten Strahlungsanteils in einem ortsauflösenden Messergebnis, wobei das Messergebnis durch Erfassung elektromagnetischer Strahlung von einem Untersuchungsobjekt in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich gewonnen wird und wobei ein reflektierter Strahlungsanteil, welcher durch Reflexion der Hintergrundstrahlung an dem Untersuchungsobjekt bewirkt ist, in dem Messergebnis korrigiert wird.The invention relates to a method for correcting a reflected radiation component in a spatially resolving measurement result, wherein the measurement result is obtained by detecting electromagnetic radiation from an examination subject in a non-visible spectral region and wherein a reflected radiation component, which is caused by reflection of the background radiation on the examination subject, is corrected in the measurement result.
Die Erfindung betrifft weiter eine Messvorrichtung mit einem Detektor zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung in einem nichtsichtbaren Spektralbereich und mit Mitteln zur Gewinnung eines ortsauflösenden Messergebnisses von einem Untersuchungsobjekt aus der erfassten Strahlung und mit Mitteln zur automatischen Korrektur des ortsauflösenden Messergebnisses um einen reflektierten Strahlungsanteil.The invention further relates to a measuring device with a detector for detecting electromagnetic radiation in a non-visible spectral range and with means for obtaining a spatially resolving measurement result of an examination subject from the detected radiation and with means for automatically correcting the spatially resolving measurement result by a reflected radiation component.
Derartige Verfahren und Messvorrichtungen sind aus
Es hat sich herausgestellt, dass eine derartige Korrektur sehr viel Erfahrung verlangt, da die auf das Untersuchungsobjekts einfallende und zur Messvorrichtung reflektierte Strahlung nicht direkt sichtbar ist.It has been found that such a correction requires a great deal of experience, since the radiation incident on the examination object and reflected by the measuring device is not directly visible.
Aus
Aus
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gebrauchseigenschaften einer Messvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu verbessern.The invention has for its object to improve the performance characteristics of a measuring device of the type described above.
Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass an einem Probekörper reflektierte elektromagnetische Strahlung erfasst wird, dass ein Raumwinkelbereich bestimmt wird, aus welchem die erfasste reflektierte Strahlung auf den Probekörper eingefallen ist, und dass aus der erfassten reflektierten Strahlung ein Zahlenwert für einen reflektierten Strahlungsanteil abgeleitet wird, welcher dem bestimmten Raumwinkelbereich zugeordnet wird. Die elektromagnetische Strahlung kann hierbei mit einem für den nicht-sichtbaren Spektralbereich empfindlichen Detektor einer Messvorrichtung erfassbar sein und erfasst werden. Bevorzugt erfolgt das Erfassen der elektromagnetischen Strahlung von dem Untersuchungsobjekt zur Erstellung des Messergebnisses und der reflektierten elektromagnetischen Strahlung von dem Probekörper zur Bestimmung des dem Raumwinkel zugeordneten, reflektierten Strahlungsanteils mit demselben Detektor der Messvorrichtung. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass mit dem Probekörper der Einfluss der auf das eigentliche Untersuchungsobjekt einfallenden elektromagnetischen Hintergrundstrahlung für wenigstens einen Raumwinkelbereich nachbildbar ist.According to the invention, in order to achieve this object, it is proposed in a method of the type described above that electromagnetic radiation reflected at a test specimen is detected, that a solid angle range is determined from which the detected reflected radiation has impinged on the specimen, and that from the detected reflected radiation a numerical value for a reflected radiation component is derived, which is assigned to the determined solid angle range. In this case, the electromagnetic radiation can be detectable and detected by a detector of a measuring device which is sensitive to the non-visible spectral range. Preferably, the detection of the electromagnetic radiation from the examination subject to produce the measurement result and the reflected electromagnetic radiation from the specimen for determining the spatial angle associated, reflected radiation component with the same detector of the measuring device. The invention has the advantage that the influence of the electromagnetic background radiation incident on the actual examination object can be reproduced with the specimen for at least one solid angle range.
Somit kann der aus diesem Raumwinkelbereich auf das Untersuchungsobjekt einfallende Anteil elektromagnetischer Hintergrundstrahlung, welcher durch Reflexion an dem Untersuchungsobjekt eine Verfälschung des Messergebnisses bewirkt, auf einfache Weise herausgerechnet werden. Vereinfacht gesprochen kann der Probekörper daher verwendet werden, um die aus dem Raumwinkelbereich einfallende reflektierte Temperatur zu ermitteln und zur Korrektur des Messergebnisses bereitzustellen.Thus, the proportion of electromagnetic background radiation incident on the examination subject from this solid angle range, which causes a falsification of the measurement result by reflection on the examination subject, can be easily calculated out. In simple terms, therefore, the specimen can be used to determine the reflected temperature incident from the solid angle range and to provide for the correction of the measurement result.
Hierbei kann der erfassten reflektierten Strahlung derjenige Raumbereich zugeordnet werden oder sein, aus welchem die reflektierte Strahlung als Hintergrundstrahlung auf den Probekörper und/oder das Untersuchungsobjekt eingefallen ist oder einfallen würde, um zur Messvorrichtung reflektiert zu werden.In this case, the detected reflected radiation can be associated with or be that spatial region from which the reflected radiation as background radiation has collapsed onto the specimen and / or the examination object or would be incident to be reflected to the measuring device.
Bevorzugt handelt es sich bei der reflektierten elektromagnetischen Strahlung um eine Infrarot-(IR-)Strahlung. Von Vorteil ist dabei, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Temperaturmessung und/oder zur Erstellung eines Wärmebildes mit korrigierten Temperaturangaben als Messergebnis einsetzbar ist. Auch bei der Hintergrundstrahlung kann es sich um Infrarot-Strahlung handeln.The reflected electromagnetic radiation is preferably an infrared (IR) radiation. The advantage here is that the inventive method for temperature measurement and / or for creating a thermal image with corrected temperature information can be used as a measurement result. The background radiation can also be infrared radiation.
Das Messergebnis kann hierbei mit einer eine optische Achse aufweisenden Messvorrichtung aufgenommen werden. Hierbei kann der wenigstens eine Raumwinkelbereich in einem von Null verschiedenen Winkel zu der optischen Achse der Messvorrichtung angeordnet oder ausgerichtet sein. Dies kann durch entsprechende Ausrichtung des Probekörpers erreicht werden. In this case, the measurement result can be recorded with a measuring device having an optical axis. Here, the at least one solid angle range can be arranged or aligned at an angle other than zero to the optical axis of the measuring device. This can be achieved by appropriate alignment of the specimen.
Beispielsweise kann der Probekörper in die erfindungsgemäße Messvorrichtung integriert sein. Hierzu kann der Probekörper beispielsweise durch den Detektor der Messvorrichtung gegeben sein. Von Vorteil ist dabei, dass der Raumwinkelbereich durch die Messrichtung der Messvorrichtung vorgegeben und einfach ermittelbar ist. Auf diese Weise kann die aus einem Raumwinkelbereich auf den Probekörper einfallende und an dem Probekörper absorbierte elektromagnetische Strahlung direkt erfasst werden.For example, the test specimen can be integrated into the measuring device according to the invention. For this purpose, the specimen may be given for example by the detector of the measuring device. The advantage here is that the solid angle range is predetermined by the measuring direction of the measuring device and can be easily determined. In this way, the electromagnetic radiation incident on the test specimen from a solid angle range and absorbed on the specimen can be detected directly.
In vielen Anwendungsfüllen ist der Probekörper jedoch separat von der Messvorrichtung ausgebildet. In diesem Fall wird die aus dem Raumwinkelbereich auf den Probekörper einfallende und an dem Probekörper in Richtung eines Detektors der Messvorrichtung reflektierte elektromagnetische Strahlung erfasst.In many application cases, however, the specimen is formed separately from the measuring device. In this case, the electromagnetic radiation incident on the specimen from the solid angle range and reflected on the specimen in the direction of a detector of the measuring device is detected.
Der abgeleitete Zahlenwert kann zur vorzugsweise automatischen Korrektur des reflektierten Strahlungsanteils in dem ortsaufgelösten Messergebnis verwendet werden.The derived numerical value can be used for preferably automatic correction of the reflected radiation component in the spatially resolved measurement result.
Der erfindungsgemäße Probekörper kann als flächenhafter Gegenstand oder als dreidimensionaler Gegenstand ausgebildet sein.The test specimen according to the invention can be designed as a planar article or as a three-dimensional object.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass auf einen Probekörper aus wenigstens zwei Raumwinkelbereichen einfallende und am Probekörper reflektierte elektromagnetische Strahlung in dem Spektralbereich für die wenigstens zwei Raumwinkelbereiche getrennt erfasst wird. Es kann somit der unterschiedliche Einfluss von auf das Untersuchungsobjekt aus unterschiedlichen Richtungen einfallender Hintergrundstrahlung auf das Messergebnis separat für wenigstens zwei Richtungen oder für jede Richtung erfasst und korrigiert werden.In one embodiment of the invention, it can be provided that electromagnetic radiation incident on a test specimen from at least two solid angle ranges and reflected on the specimen is detected separately in the spectral range for the at least two solid angle ranges. Thus, the different influence of background radiation incident on the examination object from different directions can be detected and corrected for the measurement result separately for at least two directions or for each direction.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass aus der erfassten reflektierten Strahlung zu jedem der wenigstens zwei Raumwinkelbereiche jeweils ein Zahlenwert für einen reflektierten Strahlungsanteil abgeleitet wird. Somit ist berücksichtigbar, dass an dem Untersuchungsobjekt aufgrund der Oberflächengestalt die in Richtung auf eine Messvorrichtung reflektierte elektromagnetische Strahlung aus unterschiedlichen Raumwinkelbereichen stammt. Die Korrektur des Messergebnisses ist damit verfeinerbar.In this case, it can be provided that a numerical value for a reflected radiation component is derived in each case from the detected reflected radiation to each of the at least two solid angle ranges. Thus, it is possible to take into account that due to the surface shape, the electromagnetic radiation reflected in the direction of a measuring device originates from different solid angle ranges on the examination object. The correction of the measurement result is therefore verifiable.
Je mehr unterschiedliche Raumwinkelbereiche getrennt verarbeitbar sind, desto besser kann der Einfluss der auf das Untersuchungsobjekt einfallenden Hintergrundstrahlung, die das Messergebnis durch Reflexionen verfälscht, korrigiert werden.The more different solid angle ranges can be processed separately, the better the influence of the background radiation incident on the examination subject, which falsifies the measurement result by reflections, can be corrected.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, wenigstens drei oder sogar wenigstens zehn Raumwinkelbereiche getrennt zu erfassen. Dies ist beispielsweise durch Gestaltung der Oberfläche des Probekörpers oder sukzessive Neuausrichtung des Probekörpers erreichbar.For example, it may be provided to detect at least three or even at least ten solid angle ranges separately. This can be achieved, for example, by designing the surface of the specimen or successively realigning the specimen.
Bevorzugt wird die für die wenigstens zwei Raumwinkelbereiche getrennt erfasste reflektierte Strahlung gleichzeitig erfasst. Dies kann beispielsweise mit einem ortauflösenden Detektor durchgeführt werden, welcher die den jeweiligen Raumwinkelbereichen zugeordnete reflektierte elektromagnetische Strahlung räumlich getrennt erfasst. Bei anderen Ausgestaltungen wird die Strahlung zeitlich getrennt erfasst.Preferably, the reflected radiation detected separately for the at least two solid angle ranges is detected simultaneously. This can be carried out, for example, with a location-resolving detector which detects the reflected electromagnetic radiation associated with the respective solid angle regions in a spatially separate manner. In other embodiments, the radiation is detected separately in time.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass aus den Zahlenwerten für die reflektierten Strahlungsanteile der Raumwinkelbereiche durch Interpolation ein weiterer Zahlenwert für einen reflektierten Strahlungsanteil für einen weiteren Raumwinkelbereich berechnet wird. Somit ist die Winkelauflösung der erfassten Strahlung nicht durch die geometrische Gestaltung des Probenkörpers limitiert.For example, it can be provided that, from the numerical values for the reflected radiation components of the solid angle ranges, a further numerical value for a reflected radiation component for a further solid angle range is calculated by interpolation. Thus, the angular resolution of the detected radiation is not limited by the geometric design of the sample body.
Beispielsweise kann auf diese Weise der reflektierte Anteil im Messergebnis von einer Schrägfläche bestimmt werden, indem an dem Probekörper die reflektierten Anteile von einer beispielsweise horizontal ausgerichteten und einer beispielsweise im Winkel hierzu und/oder vertikal ausgerichteten Reflexionsfläche getrennt voneinander erfasst werden, wobei der reflektierte Anteil der elektromagnetischen Strahlung von einer das Untersuchungsobjekt bildenden oder zu dem Untersuchungsobjekt gehörenden Schrägfläche aus einem durch den Schrägungswinkel bestimmten Zahlenverhältnis der erfassten Anteile durch Interpolation ermittelt wird. Somit kann der reflektierte Anteil in der elektromagnetischen Strahlung von dem Untersuchungsobjekt im Messergebnis auch für die Schrägfläche herausgerechnet werden.For example, in this way the reflected component in the measurement result can be determined by an oblique surface, in which the reflected portions of a specimen, for example, horizontally aligned and an example at an angle thereto and / or vertically aligned reflection surface are detected separately from each other, wherein the reflected portion of electromagnetic radiation is determined by an oblique surface forming the examination object or belonging to the examination subject from a numerical ratio of the detected proportions determined by the helix angle by interpolation. Thus, the reflected component in the electromagnetic radiation from the examination subject in the measurement result can also be calculated out for the oblique surface.
Es kann vorgesehen sein, dass der weitere Raumwinkelbereich durch ein Flächenelement an dem Untersuchungsobjekt vorgegeben ist, wobei die von dem Flächenelement reflektierte Strahlung aus dem weiteren Raumwinkelbereich auf das Untersuchungsobjekt eingefallen ist. Es kann somit die Ausrichtung des Flächenelements in Bezug auf den Probekörper zur Berechnung des reflektierten Strahlungsanteils durch Interpolation aus den zuvor erfassten reflektierten oder absorbierten elektromagnetischen Strahlungen, welche aus den jeweiligen Raumwinkelbereichen auf den Probekörper eingefallen sind, berechnet werden.It can be provided that the further solid angle range is predetermined by a surface element on the examination object, wherein the radiation reflected by the surface element has been incident on the examination object from the further solid angle range. It may thus be the orientation of the surface element with respect to the specimen for calculating the reflected radiation component by interpolation from the previously detected reflected or absorbed electromagnetic radiation, which from the respective Solid angle ranges are incident on the specimen to be calculated.
Zur Erfassung von den Anteilen von zwei Hemisphären kann vorgesehen sein, dass an dem Probekörper den wenigstens zwei Raumwinkelbereichen jeweils eine Reflexionsfläche zugeordnet ist, welche die aus dem Raumwinkelbereich einfallende elektromagnetische Hintergrundstrahlung reflektiert. Im einfachsten Fall kann somit der Probekörper als zweidimensionaler Gegenstand in Form einer Pappkarte oder dergleichen ausgebildet sein.In order to detect the proportions of two hemispheres, it can be provided that a reflection surface, which reflects the electromagnetic background radiation incident from the solid angle range, is assigned to each of the at least two solid angle regions. In the simplest case, the specimen can thus be designed as a two-dimensional object in the form of a cardboard card or the like.
Die Winkelauflösung der Erfassung der reflektierten Strahlungsanteile kann erhöht werden, indem die Zahl der unterschiedlichen Reflexionsflächen größer als zwei gewählt wird. Hierbei ist es umso günstiger, je mehr unterschiedliche Reflexionsflächen am Probekörper ausgebildet sind. Besonders günstig ist es, wenn der Probekörper als konvexer Körper ausgebildet ist. Hierbei wird unter einem konvexen Körper ein geometrischer Körper verstanden, bei welchem die Verbindungslinien zwischen allen Paaren von Punkten an der Oberfläche des Probekörpers durch den oder im Probekörper verlaufen.The angular resolution of the detection of the reflected radiation components can be increased by selecting the number of different reflection surfaces greater than two. In this case, it is all the more favorable, the more different reflection surfaces are formed on the specimen. It is particularly favorable if the specimen is designed as a convex body. Here, by a convex body is meant a geometric body in which the connecting lines between all pairs of points on the surface of the specimen run through or in the specimen.
Ist beispielsweise der Probekörper als Polyeder ausgebildet, so definieren die Flächen des Probekörpers jeweils ebene Reflexionsflächen. Diese Reflexionsflächen können in Bezug auf die Messrichtung zur Messvorrichtung jeweils einen Raumwinkelbereich definieren, aus welchem auf den Probekörper einfallende Hintergrundstrahlung zum Detektor der Messvorrichtung reflektiert wird.If, for example, the test specimen is designed as a polyhedron, then the surfaces of the test specimen each define planar reflection surfaces. In relation to the measuring direction to the measuring device, these reflection surfaces can each define a solid angle range from which background radiation incident on the test specimen is reflected to the detector of the measuring device.
Beispielsweise definiert auf diese Weise ein auf den Erdboden oder eine Unterlage gesetzter Tetraeder drei Raumwinkelbereiche, die durch die zugehörigen Raumrichtungen der Oberflächennormalen bestimmt sind. Analog kann der Probekörper als Würfel ausgebildet sein, mit welchem fünf Raumwinkelbereiche erfassbar sind, wenn der Würfel mit einer Fläche auf eine Unterlage gesetzt und aus unterschiedlichen Raumrichtungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vermessen wird.In this way, for example, a tetrahedron set on the ground or a base defines three solid angle ranges, which are determined by the associated spatial directions of the surface normals. Analogously, the specimen may be formed as a cube, with which five solid angle ranges can be detected when the cube is placed with a surface on a substrate and measured from different spatial directions with the inventive method.
Der Probekörper kann beispielsweise auch als Dodekaeder oder als Ikosaeder oder als anderer, vorzugsweise regelmäßiger, Körper ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Probekörper auch als Kugel ausgebildet sein, um infinitesimale Raumwinkelbereiche erfassen zu können.The specimen may, for example, also be embodied as a dodecahedron or as an icosahedron or as another, preferably regular, body. For example, the specimen may also be designed as a ball in order to detect infinitesimal solid angle ranges.
Bei entsprechender Ausrichtung wendet ein Tetraeder der Messvorrichtung bis zu drei Reflexionsflächen zu, für welche die reflektierte Strahlung aus drei Raumwinkelbereichen erfassbar ist. Ein Würfel wendet der Messvorrichtung bei entsprechender Ausrichtung ebenfalls drei Reflexionsflächen zu, die gegenüber dem Tetraeder zu einander weniger steil angestellt sind. Ein Dodekaeder wendet der Messvorrichtung bei entsprechender Ausrichtung sechs Reflexionsflächen zu, mit denen somit sechs Raumwinkelbereiche getrennt voneinander erfassbar sind. Ein Ikosaeder wendet der Messvorrichtung bei entsprechender Ausrichtung sogar zehn Reflexionsflächen zu. Werden alle Reflexionsflächen ausgewertet, so sind somit bis zu zehn unterschiedliche Raumwinkelbereiche getrennt voneinander erfassbar. Dies kann durch kompliziertere geometrische Formgebungen fortgesetzt werden. Eine (Halb-)Kugel als Probekörper definiert beispielsweise unendlich viel Raumwinkelbereiche.With appropriate orientation, a tetrahedron of the measuring device applies up to three reflection surfaces for which the reflected radiation can be detected from three solid angle ranges. A cube also applies to the measuring device with appropriate orientation to three reflection surfaces, which are compared to the tetrahedron employed to each other less steep. A dodecahedron of the measuring device with appropriate orientation to six reflective surfaces, with which thus six solid angle ranges can be detected separately. An icosahedron even applies ten reflecting surfaces to the measuring device when aligned. If all reflective surfaces are evaluated, then up to ten different solid angle ranges can be detected separately. This can be continued by more complicated geometric shapes. For example, a (semi-) sphere as a test specimen defines infinite solid angle ranges.
Um den reflektierten Strahlungsanteil in dem Messergebnis möglich genau bestimmen zu können, kann vorgesehen sein, dass der Probekörper mit Reflexionsflächen versehen wird, welche jeweils einen definierten Reflexionskoeffizienten aufweisen. Von Vorteil ist dabei, dass an dem Probekörper definierte Reflexionsverhältnisse eingerichtet sind, die eine möglichst genaue Bestimmung der reflektierten Temperatur ermöglichen. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Probekörper mit Reflexionsflächen versehen wird oder ist, welche jeweils eine definierte Winkelabhängigkeit der Abstrahlstärke aufweisen. Beispielsweise kann hier vorgesehen sein, dass die Reflexionsflächen des Probekörpers Lambert-Strahler bilden. Von Vorteil ist dabei, dass eine Schwächung der Abstrahlung aufgrund einer Schrägstellung der Reflexionsflächen in Bezug auf die Aufnahmerichtung einfach korrigierbar ist, wenn beispielsweise der Winkel der Schrägstellung bekannt ist oder bestimmt wird.In order to be able to determine the reflected radiation component in the measurement result as accurately as possible, provision can be made for the specimen to be provided with reflection surfaces which each have a defined reflection coefficient. The advantage here is that defined reflection ratios are set to the specimen, which allow the most accurate determination of the reflected temperature. It can also be provided that the specimen is provided with reflection surfaces or is, which each have a defined angular dependence of the emission intensity. For example, it may be provided here that the reflection surfaces of the test specimen form Lambert radiators. The advantage here is that a weakening of the radiation due to an inclination of the reflection surfaces in relation to the recording direction is easy to correct, for example, if the angle of inclination is known or determined.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Reflexionsflächen des Probekörpers jeweils mit einem Identifikationsmerkmal versehen werden, welches zur Identifikation der zugehörigen Reflexionsfläche automatisch erkennbar ist und erkannt wird. Dies kann ein Symbol oder eine Form oder eine Farbe sein. Somit ist erreichbar, dass die zugehörige Reflexionsfläche automatisch erkennbar ist und erkannt wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine automatische Erfassung der reflektierten Strahlungsanteile durchführbar ist.In one embodiment of the invention can be provided that the reflection surfaces of the specimen are each provided with an identification feature, which is automatically recognizable for identification of the associated reflection surface and is recognized. This can be a symbol or a shape or a color. Thus, it is achievable that the associated reflection surface is automatically recognizable and recognized. The advantage here is that an automatic detection of the reflected radiation components is feasible.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein einer Reflexionsfläche zugeordneter Raumwinkelbereich durch Auswertung einer geometrischen Form und/oder Größe der Reflexionsfläche in einer die Reflexionsfläche abbildenden Aufnahme berechnet wird. Beispielsweise kann hierzu die geometrische Form und/oder Größe der Reflexionsfläche in einem die Reflexionsfläche abbildenden ortsauflösenden Messergebnis berechnet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die abgebildete Form und/oder Größe mit einer hinterlegten Form und/oder Größe automatisch verglichen wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Zuordnung des Raumwinkelbereiches zu den von dem Probekörper reflektierten elektromagnetischen Strahlungen automatisiert durchführbar ist. Besonders günstig ist dabei, wenn die Reflexionsflächen des Probekörpers einfache geometrische Formen aufweisen. Somit kann der zugehörige Raumwinkelbereich durch Ermittlung der geometrischen Verzerrung der Form in der Aufnahme, beispielsweise in dem Messergebnis, bestimmt werden.In an embodiment of the invention, provision can be made for a solid angle region assigned to a reflection surface to be calculated by evaluating a geometric shape and / or size of the reflection surface in a recording image which images the reflection surface. For example, for this purpose, the geometric shape and / or size of the reflection surface can be calculated in a spatially resolving measurement result which images the reflection surface. It can also be provided that the imaged shape and / or size is automatically compared with a stored shape and / or size. The advantage here is that the assignment of the Solid angle range to the reflected electromagnetic radiation from the sample is carried out automatically. It is particularly advantageous if the reflection surfaces of the specimen have simple geometric shapes. Thus, the associated solid angle range can be determined by determining the geometric distortion of the shape in the recording, for example in the measurement result.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der Zahlenwerte ein ortsauflösendes Messergebnis erstellt und ausgewertet wird, welches das Untersuchungsobjekt und den Probekörper abbildet. Von Vorteil ist dabei, dass die Messung des Untersuchungsobjektes und die Messung der reflektierten Strahlungsanteile simultan durchführbar sind. Somit kann vermieden werden, dass sich die Messbedingungen zwischen Einzelaufnahmen verändern.In an embodiment of the invention, it can be provided that a spatially resolving measurement result is created and evaluated for determining the numerical values, which images the examination subject and the test specimen. The advantage here is that the measurement of the examination subject and the measurement of the reflected radiation components are simultaneously feasible. Thus it can be avoided that the measurement conditions change between individual shots.
Es kann vorgesehen sein, dass der Probekörper vor Erfassung der Strahlung in Bezug auf die Himmelsrichtungen definiert ausgerichtet wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein unterschiedlicher Einfluss der den Himmelsrichtungen zugeordneten reflektierten Temperaturen oder Anteilen der Hintergrundstrahlung einfach erfassbar ist. Beispielsweise ist so der Stand der Sonne berücksichtigbar.It can be provided that the specimen is aligned in a defined manner before detection of the radiation with respect to the cardinal directions. The advantage here is that a different influence of the directions associated with the reflected temperatures or portions of the background radiation is easily detected. For example, the state of the sun can be taken into account.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Probekörper vor Erfassung der Strahlung in Bezug auf das Untersuchungsobjekt definiert ausgerichtet wird. Von Vorteil ist dabei, dass die von dem Probekörper bereitgestellten Reflexionsflächen optimal ausnutzbar sind.It can also be provided that the specimen is aligned in a defined manner before detection of the radiation with respect to the examination object. The advantage here is that the provided by the specimen reflection surfaces are optimally exploitable.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die von dem Probekörper aus unterschiedlichen Raumwinkelbereichen reflektierte Strahlung in aufeinanderfolgenden, getrennten Schritten erfasst und ausgewertet wird. Von Vorteil ist dabei, dass der Einfluss der reflektierten Temperatur und/oder der Hintergrundstrahlung aus einem insgesamt größeren Raumwinkelbereich erfassbar ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Ausrichtung des Probekörpers in Bezug auf die Messvorrichtung zwischen den einzelnen Schritten verändert wird.In an embodiment of the invention, it can be provided that the radiation reflected by the specimen from different solid angle ranges is detected and evaluated in successive, separate steps. The advantage here is that the influence of the reflected temperature and / or the background radiation from an overall larger solid angle range can be detected. It can be provided that the orientation of the specimen is changed with respect to the measuring device between the individual steps.
Für einen typischen Anwendungsfall kann vorgesehen sein, dass als elektromagnetische Strahlung IR-Strahlung, also Infrarot-Strahlung, erfasst wird. Dies ermöglicht, dass als ortsauflösende Messergebnisse Wärmebilder gewonnen werden und/oder erstellt werden können. Von Vorteil ist dabei, dass als Zahlenwert für die reflektierten Strahlungsanteile jeweils ein reflektierter Temperaturkorrekturwert (reflected temperature coefficient, RTC), also eine reflektierte Temperatur, berechnet werden kann.For a typical application it can be provided that IR radiation, ie infrared radiation, is detected as electromagnetic radiation. This allows thermal images to be obtained and / or created as spatially resolving measurement results. The advantage here is that a reflected temperature correction value (reflected temperature coefficient, RTC), ie a reflected temperature, can be calculated in each case as the numerical value for the reflected radiation components.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Raumwinkelbereiche jeweils Halbräume verwendet werden. Von Vorteil ist dabei, dass ebene Reflexionsflächen verwendbar sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass jede Reflexionsfläche einen Halbraum definiert, welcher den der Reflexionsfläche zugeordneten Raumwinkelbereich umfasst oder beschreibt. Werden ebene Reflexionsflächen verwendet, so kann der Halbraum durch den außerhalb des Probekörpers auf einer Seite in Bezug auf die Reflexionsfläche liegenden Halbraum definiert sein. Wenn als Probekörper eine Kugel oder ein Teil einer Kugel verwendet wird, kann der Halbraum beispielsweise durch den auf der von dem Probekörper abgewandten Seite einer Tangentialebene an den Probekörper liegenden Halbraum definiert sein. Hierbei wird unter einem Halbraum derjenige Teil des dreidimensionalen Raums verstanden, welcher auf einer Seite in Bezug auf eine unendlich ausgedehnte Ebene liegt.In one embodiment of the invention can be provided that are used as solid angle areas each half spaces. The advantage here is that flat reflective surfaces can be used. For example, it can be provided that each reflection surface defines a half-space which encompasses or describes the solid-angle region associated with the reflection surface. If flat reflecting surfaces are used, the half-space can be defined by the half-space lying outside the test-piece on one side with respect to the reflection surface. If a ball or a part of a ball is used as the test specimen, the half-space can be defined, for example, by the half space lying on the side of a tangential plane facing away from the specimen on the specimen. Here, a half-space is understood to mean that part of the three-dimensional space which lies on one side with respect to an infinitely extended plane.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist bei einer Messvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass Mittel zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet und eingerichtet sind. Bevorzugt umfassen diese Mittel eine Datenverarbeitungseinheit, welche zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch entsprechende Programmierung eingerichtet ist.To achieve the object mentioned, it is provided according to the invention in a measuring device of the type mentioned at the beginning that means for carrying out a method according to the invention are designed and set up. Preferably, these means comprise a data processing unit which is set up to execute the method according to the invention by appropriate programming.
Günstig ist es, wenn der reflektierte Strahlungsanteil durch Reflexion von Hintergrundstrahlung an dem Untersuchungsobjekt bewirkt ist.It is favorable if the reflected radiation component is caused by reflection of background radiation on the examination subject.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.The invention will now be described in more detail with reference to embodiments, but is not limited to these embodiments. Further embodiments result from combining one or more features of the protection claims with each other and / or with one or more features of the embodiments.
Es zeigt:It shows:
Zur Erläuterung des Erfindungsprinzips und Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ist die Messvorrichtung
Die Messvorrichtung
In der Messvorrichtung
Bei der Messung der elektromagnetischen Strahlung
Um das ortsauflösende Messergebnis um den reflektierten Strahlungsanteil
Hierbei wird der Detektor
Hierbei wird die Hintergrundstrahlung
Aus
Der Probekörper
In dem Abbild, welches von dem Probekörper
Hieraus kann der jeweils der Reflexionsfläche
Die Reflexionsflächen
Aus diesen definierten Reflexionsverhältnissen an den Reflexionsflächen
In
Auf diese Weise wird erreicht, dass die Reflexionsfläche
Bei entsprechender Ausrichtung des Probekörpers
In diesem ortsauflösenden Messergebnis wird die Reflexionsfläche
Da die Reflexionsverhältnisse aufgrund der Beschichtung
Der zuvor berechnete Zahlenwert für die reflektierte Temperatur zu dem Raumwinkelbereich
Das Flächenelement
In der Ausrichtung des Probekörpers
Mit dem Detektor
Aus den für die Raumwinkelbereiche
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Probekörper
Aus
Ebenso definiert die Reflexionsfläche
Auf diese Weise verbleibt ein Viertel des Vollraums, aus welchem wegen der Ausrichtung der Reflexionsflächen
Um auch hierfür einen Zahlenwert zu ermitteln, wird in einem zweiten, getrennten Schritt der Detektor
Hierbei ist die reflektierte elektromagnetische Strahlung
Somit kann in analoger Weise – wie zuvor zu den Reflexionsflächen
Hierbei sind funktionell oder konstruktiv zu dem Ausführungsbeispiel nach
Der Probekörper
Der winkelabhängige Einfluss der Hintergrundstrahlung
Auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß
Durch die Kugelform des Probekörpers
Hierbei wird in einem ersten Schritt der Detektor
Aus den erfassten und reflektierten elektromagnetischen Strahlungen
Auf diese Weise ergibt sich eine sehr feine Winkelauflösung der reflektierten Temperatur zu der von der Umgebung einfallenden Hintergrundstrahlung
In
Eine entsprechende Definition der zugeordneten Raumwinkelbereiche zu den Reflexionsflächen
Es sei noch erwähnt, dass die Messvorrichtung
In der Messvorrichtung
In der Messvorrichtung
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102012010461.8A DE102012010461B4 (en) | 2012-05-26 | 2012-05-26 | Method for correcting a reflected radiation component in a spatially resolving measurement result and measuring device |
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2012
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