DE102016219388A1 - Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation sowie Wärmebildkamera - Google Patents

Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation sowie Wärmebildkamera Download PDF

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Michael Frank
Daniel Marquardt
Axel Rumberg
Mike Uhlig
Patrick Meyer
Tatiana Babkina
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Abstract

Es wird eine handgehaltene Wärmebildkamera (10) zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation (12) einer Szenerie (14) vorgeschlagen, die ein Gehäuse (16) mit zumindest einem Infrarot-Detektorarray (48) aufweist, wobei das Infrarot-Detektorarray (48) aus einer Vielzahl von für Infrarotstrahlung empfindlichen Pixeln (56) besteht. Erfindungsgemäß ist in oder an dem Gehäuse (16) der Wärmebildkamera (10) eine Projektionsvorrichtung (34, 34a) angeordnet, die zur Umwandlung einer mittels des Infrarot-Detektorarrays (48) ermittelten zweidimensionalen Temperaturinformation (12) in ein projizierbares Bild (36) und zur Projektion des projizierbaren Bilds (36) auf die Szenerie (14) vorgesehen ist. Ferner wird ein Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation (12) einer Szenerie (14) vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmebildkamera zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation einer Szenerie, insbesondere zur kontaktfreien Ermittlung eines Wärmebilds einer Szenerie, sowie ein Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation einer Szenerie.
  • Stand der Technik
  • Vorrichtungen und Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation einer Szenerie sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden vielseitig Anwendung, beispielsweise zur Sicherheitsüberprüfung elektrischer Schaltungen, zur Fehlersuche in maschinellen Abläufen oder zur Identifikation unzureichender Wärmeisolation im Rahmen einer Wärme- und/oder Kältedämmung.
  • Infrarot-Messsysteme weisen gegenüber konventionellen Temperaturmessgeräten den Vorteil des kontaktfreien und schnellen Messens auf und lassen sich insbesondere dann einsetzen, wenn zu vermessende Bereiche nur schwer oder gar nicht zugänglich sind. Die Temperaturmessung mittels eines infrarotsensitiven Thermometers basiert dabei auf Detektion von Wärmestrahlung, d.h. Infrarotstrahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen insbesondere 3 µm und 50 µm, die von jedem Gegenstand abhängig von seiner Temperatur, insbesondere seiner Oberflächentemperatur, mit unterschiedlicher Intensität emittiert wird. Aus einer berührungslos gemessenen Intensität der emittierten Wärmestrahlung kann eine Oberflächentemperatur des emittierenden Körpers bzw. einer emittierenden Szenerie bestimmt werden.
  • Wärmebildkameras zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation einer Szenerie weisen typischerweise einen infrarotsensitiven Bildsensor, ein Linsensystem sowie einen Bildschirm auf und erlauben, ähnlich einer im visuellen Spektralbereich arbeitenden Kamera, einen Gegenstand im infraroten Bereich des Strahlungsspektrums zu untersuchen und auf dem Bildschirm als zweidimensionales, oftmals farbkodiertes Abbild des Gegenstands auszugeben. DE 10 2014 226 342 A1 beschreibt eine solche Wärmebildkamera.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer handgehaltenen Wärmebildkamera zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation einer Szenerie, insbesondere zur kontaktfreien Ermittlung eines Wärmebildes einer Szenerie. Die Wärmebildkamera weist ein Gehäuse mit zumindest einem Infrarot-Detektorarray auf, wobei das Infrarot-Detektorarray aus einer Vielzahl von für Infrarotstrahlung empfindlichen Pixeln besteht. Erfindungsgemäß ist in oder an dem Gehäuse eine Projektionsvorrichtung angeordnet, die zur Umwandlung einer mittels des Infrarot-Detektorarrays ermittelten zweidimensionalen Temperaturinformation in ein projizierbares Bild und zur Projektion des projizierbaren Bilds auf die Szenerie vorgesehen ist.
  • „Wärmebildkamera“ bezeichnet eine Vorrichtung zum kontaktfreien Vermessen einer zweidimensionalen Temperaturinformation einer Szenerie unter Ausgabe zumindest einer die zweidimensionale Temperaturinformation betreffenden Information, beispielsweise unter Ausgabe einer oder mehrerer Temperaturangaben, vorteilhaft zweier oder mehrerer Temperaturmesswerte, einer Temperaturverteilung oder dergleichen. In einer Ausführungsform der Wärmebildkamera kann diese zweidimensionale Temperaturinformation in Form eines aus einer Vielzahl von ortsaufgelösten und/oder raumwinkelaufgelösten Temperaturmesswerten zusammengesetzten Wärmebilds bestehen.
  • Unter einer „handgehaltenen“ Wärmebildkamera soll insbesondere verstanden werden, dass die Wärmebildkamera ohne Zuhilfenahme einer Transportmaschine lediglich mit den Händen, insbesondere mit einer Hand, transportiert werden kann. Insbesondere kann die Wärmebildkamera auch während eines Messvorgangs in einer von einem Benutzer der Wärmebildkamera frei ausgeführten Bewegung handgehalten durch den Raum geführt werden. Die Masse der handgehaltenen Wärmebildkamera beträgt insbesondere weniger als 5 kg, vorteilhaft weniger als 3 kg und besonders vorteilhaft weniger als 1 kg. Vorzugsweise weist die handgehaltene Wärmebildkamera ein Gehäuse mit einem Griff oder einem Griffbereich auf, mit dem die Wärmebildkamera durch einen Benutzer geführt werden kann.
  • Die handgehaltene Wärmebildkamera weist in einer Ausführungsform ein Gehäuse auf, das zumindest die wesentlichen funktionalen Komponenten der Wärmebildkamera aufnimmt. Bevorzugt besteht die Wärmebildkamera aus nur einem Gehäuse, das den Grundkörper der Wärmebildkamera bildet. Insbesondere nimmt das Gehäuse zumindest eine Steuervorrichtung, ein Infrarot-Detektorarray, eine Eingabe- und/oder eine Ausgabevorrichtung, insbesondere eine Anzeigevorrichtung, eine Energieversorgungsvorrichtung sowie eine Auswertevorrichtung und die Projektionsvorrichtung auf. Insbesondere sind die Komponenten in ihrem Gesamtvolumen zu mehr als 50 %, bevorzugt zu mehr als 75 % und besonders bevorzugt zu 100 % in dem Gehäuse der Wärmebildkamera untergebracht. Auf diese Weise kann eine besonders kompakte und leicht einhändig durch einen Benutzer führbare Wärmebildkamera realisiert werden. Ferner lassen sich die Komponenten der Wärmebildkamera auf diese Weise vorteilhaft durch ein Gehäuse der Wärmebildkamera vor Beschädigungen und Umwelteinflüssen, beispielsweise vor dem Eindringen von Feuchtigkeit und Staub, schützen.
  • Es sei angemerkt, dass zumindest Teile der wesentlichen funktionalen Komponenten auch außerhalb des Gehäuses der Wärmebildkamera an dem Gehäuse angeordnet sein können. Beispielsweise kann insbesondere die Projektionsvorrichtung auch außen an dem Gehäuse der Wärmebildkamera angeordnet sein.
  • Die Wärmebildkamera ist dazu eingerichtet, zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation einer Szenerie, insbesondere zur kontaktfreien Ermittlung eines Wärmebildes einer Szenerie, in einem Raumwinkelbereich von der Szenerie abgestrahlte Infrarotstrahlung zu detektieren. Es sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen dieser Schrift der Begriff „Infrarotstrahlung“ synonym zu verstehen ist zu Wärmestrahlung. Unter dem Raumwinkelbereich – auch als „Messbereich“ bezeichenbar – wird ein geometrischer, lokal begrenzter Bereich verstanden, der zumindest einen Ausschnitt der zu untersuchenden Szenerie umfasst, deren Infrarotstrahlung den Gegenstand oder die Gegenstände der Szenerie in Richtung der Wärmebildkamera verlässt und von der Wärmebildkamera zumindest teilweise erfasst wird. Typsicherweise wird der Raumwinkelbereich durch die Eintrittsöffnung der Wärmebildkamera bzw. durch die optischen Eigenschaften der Wärmebildkamera definiert (beispielsweise durch Zoom, Winkelabdeckung, Öffnungswinkel, etc.).
  • Zum Messen von Infrarotstrahlung weist die Wärmebildkamera zumindest ein Infrarot-Detektorarray sowie eine Auswertevorrichtung auf. Das Infrarot-Detektorarray weist eine Vielzahl von für Infrarotstrahlung empfindlichen Pixeln auf. Das Infrarot-Detektorarray erfasst in dem Raumwinkelbereich abgestrahlte und auf dessen Oberfläche projizierte Infrarotstrahlung und erzeugt basierend auf der detektierten Intensität einfallender Infrarotstrahlung ein Detektionssignal. Das Infrarot-Detektorarray weist an einer der Szenerie zugewandten Oberfläche eine zweidimensionale Detektionsfläche auf, auf der die Vielzahl für Infrarotstrahlung empfindlicher Pixel angeordnet ist. Jedes der Pixel des Infrarot-Detektorarrays kann dabei – Beleuchtung mittels Infrarotstrahlung vorausgesetzt – eine Bildinformation ermitteln und daraus ein Detektionssignal erzeugen. Das von jedem Pixel bereitgestellte Detektionssignal kann anschließend zur Bestimmung einer Temperaturinformation herangezogen werden. Insbesondere kann das Detektionssignal eines jeden Pixels an die Auswertevorrichtung der Wärmebildkamera weitergeleitet werden. Von der Auswertevorrichtung kann das Detektionssignal einzeln und/oder in Kombination mit Detektionssignalen anderer Pixel ausgewertet werden.
  • Jedes Pixel des Infrarot-Detektorarrays stellt ein für Infrarotstrahlung empfindliches Element dar und ist dazu vorgesehen, Strahlung aus dem Infrarotbereich, insbesondere aus dem mittleren Infrarotbereich im Wellenlängenbereich zwischen 3 µm und 50 µm, zu erfassen und in ein Detektionssignal, insbesondere ein elektrisches Detektionssignal, umzuwandeln. Typischerweise sind die von derartigen strahlungsempfindlichen Elementen erzeugten Detektionssignale abhängig von einer auf dem jeweiligen Element auftreffenden Infrarotstrahlungsintensität. Beispiele derartiger für Infrarotstrahlung empfindlicher Elemente sind unter anderem Fotodioden, Bolometer, pyroelektrische Sensoren, P/N-Dioden, PIN-Dioden, Avalanche Photo Dioden (APD), (modulierte) CCD-Chips und CMOS-Pixel, allerdings können aber auch andere, einem Fachmann sinnvoll erscheinende, beispielsweise auf Siliziumsensoren, Indium-Gallium-Arsenid-Sensoren, Bleisulfid-Sensoren, Indium-Antimon-Sensoren, Cadmium-Quecksilber-Tellurid-Sensoren, Gallium-Arsenid-Quantentopf-Sensoren, Cadmium-Quecksilber-Tellurid-Sensoren oder dergleichen basierende, für Infrarotstrahlung empfindliche Elemente verstanden werden.
  • In einer Ausführungsform der Wärmebildkamera ist die Vielzahl von Pixeln Matrix-artig an der der Szenerie zugewandten Oberfläche des Infrarot-Detektorarrays angeordnet. Die Anzahl Pixel beträgt beispielsweise 80×80 Pixel, bevorzugt 360×240 Pixel, besonders bevorzugt 640×480 Pixel. Die Anzahl Pixel definiert die Auflösung der Wärmebildkamera, d.h. insbesondere die Auflösung einer mittels der Wärmebildkamera gemessenen zweidimensionalen Temperaturinformation. Durch die Matrix-artige Anordnung kann eine besonders homogene und insbesondere lückenlose Erfassung von Infrarotstrahlung aus dem Raumwinkelbereich erfolgen, da das Infrarot-Detektorarray homogen und insbesondere lückenlos mit Pixeln versehen ist.
  • Jedes der Pixel des Infrarot-Detektorarrays ist mit der Auswertevorrichtung direkt oder indirekt über weitere zwischengeschaltete Bauelemente signaltechnisch verbindbar. Insbesondere kann eine indirekte signaltechnische Verbindung der Pixel mit der Auswertevorrichtung auch über Schaltelemente, beispielsweise Multiplexer oder andere Selektionsschaltungen, die dazu ausgelegt sind, Detektionssignale mehrerer Pixel selektiv weiterzuleiten, realisiert werden. Auf diese Weise kann insbesondere erreicht werden, dass Detektionssignale einzelner Pixel oder einer Gruppe von Pixeln unabhängig von Detektionssignalen anderer Pixel an die Auswertevorrichtung weitergeleitetet und von dieser ausgewertet werden können.
  • Unter „vorgesehen“ soll im Folgenden speziell „programmiert“, „ausgelegt“, „konzipiert“ und/oder „ausgestattet“ verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion „vorgesehen“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt oder dazu ausgelegt ist, die Funktion zu erfüllen.
  • Unter der „Auswertevorrichtung“ der Wärmebildkamera soll eine Vorrichtung verstanden werden, die zumindest einen Informationseingang zur Annahme von Detektionssignalen, eine Informationsverarbeitungseinheit zur Bearbeitung, insbesondere Auswertung der angenommenen Detektionssignale, sowie eine Informationsausgabe zur Weitergabe der bearbeiteten und/oder ausgewerteten Detektionssignale und/oder Auswerteinformationen aufweist. Vorteilhaft weist die Auswertevorrichtung Komponenten auf, die zumindest einen Prozessor, einen Speicher und ein Betriebsprogramm mit Auswerte- und Berechnungsroutinen umfassen. Insbesondere können die elektronischen Bauteile der Auswertevorrichtung auf einer Platine oder Leiterplatte angeordnet sein, bevorzugt auf einer gemeinsamen Platine mit einer Steuervorrichtung der Wärmebildkamera zur Steuerung der Wärmebildkamera. Des Weiteren können die Steuervorrichtung und die Auswertevorrichtung auch als ein einzelnes Bauteil ausgeführt sein, beispielsweise in Form eines Mikrokontrollers. Die Auswertevorrichtung ist dazu vorgesehen, von dem Infrarot-Detektorarray erzeugte Detektionssignale, insbesondere von den mit der Auswertevorrichtung signaltechnisch verbindbaren Pixeln, zu empfangen, auszuwerten und basierend auf Detektionssignalen zumindest einer Mehrzahl beleuchteter Pixel des Infrarot-Detektorarrays eine Auswertung der zweidimensionalen Temperaturinformation der Szenerie durchzuführen. Bevorzugt ist die Auswertevorrichtung dazu vorgesehen, basierend auf Detektionssignalen zumindest einer Mehrzahl beleuchteter Pixel, eine Auswertung eines oder mehrerer Temperaturmesswerte, insbesondere auch gemittelter Temperaturmesswerte, besonders bevorzugt eines Wärmebilds durchzuführen. Auf diese Weise dient die Auswertevorrichtung der Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation, insbesondere eines Wärmebildes, aus gemessener Infrarotstrahlung. Die ausgewertete zweidimensionale Temperaturinformation, insbesondere das Wärmebild, kann von der Auswertevorrichtung zur weiteren Verarbeitung und/oder Ausgabe einem Benutzer der Wärmebildkamera mittels einer Ausgabevorrichtung, insbesondere mittels der Projektionsvorrichtung, und/oder einem externen Gerät mittels einer Datenkommunikationsschnittstelle bereitgestellt werden.
  • Ferner kann die Wärmebildkamera in einer Ausführungsform auch eine Optik, insbesondere eine abbildende Optik zur Abbildung von Infrarotstrahlung aus dem Raumwinkelbereich auf das Infrarot-Detektorarray, aufweisen. Eine derartige Optik ist dazu vorgesehen, aus dem Raumwinkelbereich emittierte Infrarotstrahlung, vorzugsweise im mittleren Infrarotspektrum im Wellenlängenbereich zwischen 3 µm und 50 µm, auf die Oberfläche des aus Sicht der Szenerie hinter der Optik angeordneten Infrarot-Detektorarrays zu projizieren oder zu fokussieren. Die Optik kann insbesondere Infrarotstrahlung lenkende, leitende, bündelnde und/oder anderweitig in der räumlichen Ausbreitung beeinflussende optische Komponenten aufweisen, beispielsweise Linsen, Spiegel oder dergleichen. Ferner kann in einer Ausführungsform eine Optik dazu vorgesehen sein, eine Größe des Raumwinkelbereichs, d.h. eine Größe des Messbereichs der Wärmebildkamera, unter Verwendung der Optik veränderbar einzustellen, insbesondere stufenlos „zoombar“ einzustellen.
  • In einer Ausführungsform der Wärmebildkamera weist die Wärmebildkamera einen Bildschirm auf, mittels dem die zweidimensionale Temperaturinformation, insbesondere das Wärmebild, darstellbar und somit an einen Benutzer der Wärmebildkamera ausgebbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist in oder an dem Gehäuse der Wärmebildkamera eine Projektionsvorrichtung angeordnet, die zur Umwandlung einer mittels des Infrarot-Detektorarrays ermittelten zweidimensionalen Temperaturinformation in ein projizierbares Bild vorgesehen ist und die zur Projektion des projizierbaren Bilds auf die Szenerie vorgesehen ist. Die Projektionsvorrichtung dient der Ausgabe der zweidimensionalen Temperaturinformation, insbesondere des Wärmebilds, unter Erzeugung eines auf die Szenerie, insbesondere auf eine Projektionsfläche der Szenerie oder eine Projektionsfläche in einem vorgegebenen Raumprofil, projizierten Bilds. Das projizierte Bild umfasst bevorzugt die ermittelte zweidimensionale Temperaturinformation, insbesondere das ermittelte Wärmebild.
  • Die Prjektionsvorrichtung ist zur Projektion des Bilds auf die Szenerie eingerichtet. Hierzu kann die Projektionsvorrichtung einen Aufbau aufweisen, der sowohl eine gleichzeitige flächige Projektion, beispielsweise unter Verwendung eines LC-Displays oder eines Mikrospiegelfelds, als auch eine stroboskopische Projektion unter Verwendung anderer Beleuchtungsquellen, beispielsweise einer Glühdrahtlampe, einer Lichtbogenlampe und/oder einer LED, ermöglicht. Das projizierbare Bild dient gemäß einer Ausführungsform zur Augmentierung der von der Szenerie, insbesondere von der Projektionsfläche der Szenerie, definierten Arbeitsumgebung. Eine derartige Augmentierung kann beispielsweise beim effizienten Auffinden von Kältebrücken in einer zu untersuchenden Hausfassade dienen.
  • In einer Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera weist die Projektionsvorrichtung zumindest einen Licht- oder Videoprojektor und/oder einen Laserprojektor auf. Der Licht- oder Videoprojektor und/oder der Laserprojektor dienen der Projektion des von der Projektionsvorrichtung umgewandelten, projizierbaren Bilds auf die Szenerie, beispielsweise auf eine untersuchte Wand. Insbesondere kann die Wärmebildkamera in einer Ausführungsform auch mehrere, zur gleichzeitigen flächigen Projektion ausgebildete Videoprojektoren, insbesondere einen oder mehrere Beamer, aufweisen. Des Weiteren kann auch eine laserbasierte Projektionseinrichtung Anwendung finden, die mit unterschiedlichen Ablenkprinzipien realisiert werden kann, beispielsweise mit Drehprismen, Galvanometer-Spiegeln und/oder Mikrospiegeln.
  • In einer Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera projiziert die Projektionsvorrichtung im Wesentlichen in den gleichen Raumwinkel, aus dem die Wärmebildkamera Infrarotstrahlung misst. Insbesondere schließt die „Projektion in den gleichen Raumwinkel“ auch die Projektion in die gleiche Raumrichtung ein, aus der die Wärmebildkamera Infrarotstrahlung misst. Auf diese Weise kann eine besonders einfache Ausgestaltung der Wärmebildkamera angegeben werden, die dennoch eine genaue, verzerrungsfreie Projektion des zu projizierenden Bilds erlaubt. Insbesondere lässt sich derart die gegenwärtig untersuchte Szenerie unmittelbar durch Projektion mit einem ausgewerteten Wärmebild überlagern. Vorteilhaft ist das Ergebnis der Projektion, insbesondere die Qualität und Genauigkeit der Übereinstimmung des projizierten Bilds mit der untersuchten Szenerie, unabhängig von einer momentanen Position und/oder Ausrichtung der Wärmebildkamera. Auf eine Vorverzerrungseinrichtung zur Vorverzerrung des zu projizierenden Bilds in Abhängigkeit von der momentanen Position und/oder Ausrichtung der Wärmebildkamera kann somit verzichtet werden.
  • Die Projektionsvorrichtung ist darüber hinaus zur Umwandlung der mittels des Infrarot-Detektorarrays ermittelten zweidimensionalen Temperaturinformation in ein projizierbares Bild vorgesehen. Zur Durchführung relevanter Umwandlungsschritte kann die Projektionsvorrichtung in einer Ausführungsform der Wärmebildkamera insbesondere eine Bilderzeugungseinrichtung, eine Recheneinheit oder eine Auswerteeinheit aufweisen. In einer alternativen Ausführungsform können die relevanter Umwandlungsschritte auch unter Verwendung der Auswertevorrichtung der Wärmebildkamera durchgeführt werden. Die relevanten Umwandlungsschritte umfassen zumindest die Erzeugung von Bilddaten auf der Basis der ermittelten zweidimensionalen Temperaturinformation.
  • In einer Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist die Projektionsvorrichtung dazu vorgesehen, aus der zweidimensionalen Temperaturinformation projizierbare Konturen, insbesondere Isothermen, zu ermitteln und diese zu projizieren. Die Projektionsvorrichtung kann die zweidimensionalen Temperaturinformation vorteilhaft derart auswerten, dass ein projizierbares Bild entsteht, in dem Linien Punkte (Orte) gleicher Temperatur verbinden, insbesondere Linien Punkte (Orte) gleicher, diskret beabstandet definierter Temperaturen (beispielsweise in 10°C-Schritten), verbinden. Auf diese Weise kann ein einfach interpretierbares projizierbares Bild bereitgestellt werden, welches ferner keine besonders aufwändige Projektionsvorrichtung erfordert. Insbesondere kann ein projizierbares Bild bereitgestellt werden, das unter Projektion lediglich einer Farbe – beispielsweise unter Verwendung roten Laserlichts – auf die Szenerie projiziert werden kann. Auf einen aufwändigen Farb-Videoprojektor kann somit verzichtet werden.
  • In einer Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist die Projektionsvorrichtung dazu vorgesehen, unter Verwendung verschiedener Licht-Intensitäten, insbesondere verschiedener Laser-Intensitäten, und/oder verschiedener Farben und/oder verschiedener Graustufen unterschiedliche Bereiche der projizierten zweidimensionalen Temperaturinformation, insbesondere Bereiche unterschiedlicher Temperatur, zu markieren und/oder hervorzuheben. Insbesondere ist die Projektionsvorrichtung dazu vorgesehen, unterschiedlichen Bereichen der projizierten zweidimensionalen Temperaturinformation, insbesondere Bereichen unterschiedlicher Temperatur, verschiedene Licht-Intensitäten, insbesondere verschiedene Laser-Intensitäten, und/oder verschiedene Farben und/oder verschiedene Graustufen, zuzuordnen. Auf diese Weise kann eine für einen Benutzer der Wärmebildkamera besonders intuitiv verständliche Augmentierung der Szenerie realisiert werden. Beispielsweise können Bereiche verschiedener Temperatur mit verschiedener Licht-Intensitäten oder Laser-Intensität beleuchtet werden, sodass eine Art Reliefwirkung entsteht, mittels der sich die Geometrie der Bereiche unterschiedlicher Temperatur auf intuitive Weise erkennen lässt. Alternativ oder zusätzlich können bei der Projektion verschiedene Farben und/oder Graustufen verwendet werden, um unterschiedliche Bereiche der projizierten zweidimensionalen Temperaturinformation zu kennzeichnen. In einer Ausführungsform ist denkbar, das projizierte Bild in Form einer „Heatmap“ zu realisieren, d.h. als zweidimensionales Diagramm, dessen positionsabhängigen Werte als Farben repräsentiert werden. Auf diese Weise können eine große Datenmenge und insbesondere markante Werte innerhalb dieser Datenmenge intuitiv und schnell erfasst werden.
  • In einer Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist die Projektionsvorrichtung dazu vorgesehen, Bereiche mit Temperaturen oberhalb einer definierten Schwelle und/oder Bereiche mit Temperaturen unterhalb einer definierten Schwelle in der Projektion zu markieren und/oder hervorzuheben.
  • Derart kann eine mittels Projektion an einen Benutzer der Wärmebildkamera ausgegebene Datenmenge vorteilhaft reduziert werden, sodass lediglich bestimmte Bereiche einer bestimmten, beispielsweise vorab definierten, Temperatur in dem projizierten Bild auf der Szenerie entnehmbar sind. Beispielsweise lassen sich derart Kältebrücken markieren bzw. hervorheben und damit auch besonders schnell erkennen und auffinden. In einer Ausführungsform kann ein Markieren oder Hervorheben von Bereichen mit Temperaturen oberhalb einer definierten Schwelle und/oder Temperaturen unterhalb einer definierten Schwelle unter Verwendung eines an entsprechende Stellen in der Szenerie emittierten Laserpunktes erfolgen.
  • In einer Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera weist die Wärmebildkamera eine Datenkommunikationsschnittstelle auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine weitere Information bereitzustellen, die mit dem projizierbaren Bild überlagert auf die Szenerie projizierbar ist.
  • Unter der Datenkommunikationsschnittstelle soll insbesondere ein Mittel verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, zumindest eine Information von einem Benutzer und/oder einem Gerät und/oder einer Speichervorrichtung anzunehmen und an die Steuervorrichtung und/oder die Auswertevorrichtung und/oder die Projektionsvorrichtung weiterzuleiten. Die Datenkommunikationsschnittstelle kann beispielsweise in Form einer Benutzerschnittstelle der Wärmebildkamera und/oder unter Verwendung eines anderen Geräts realisiert sein, beispielsweise in Form eines externen Datengeräts wie einem Smartphone, einem Tablet-PC, einem PC, oder in Form eines anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden externen Datengeräts, das über eine Datenkommunikationsschnittstelle der Wärmebildkamera mit der Steuervorrichtung und/oder der Auswertevorrichtung und/oder der Projektionsvorrichtung der Wärmebildkamera verbindbar ist. Eine Benutzerschnittstelle wie eine Eingabevorrichtung ermöglicht einem Benutzer beispielsweise die Eingabe von mit dem projizierbaren Bild überlagert auf die Szenerie zu projizierenden Parametern. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenkommunikationsschnittstelle als eine Speichervorrichtung ausgestaltet sein. Insbesondere ermöglicht die Erfindung somit die Bereitstellung einer handgehaltenen Wärmebildkamera, bei der auf einfache Art und Weise zu projizierende Parameter, insbesondere Arbeitsparameter, vorgebbar sind. Ferner kann die Datenkommunikationsschnittstelle als eine zur insbesondere drahtlosen Kommunikation vorgesehene Schnittstelle realisiert sein, mittels der die Wärmebildkamera Daten austauschen kann, insbesondere Arbeitsparameter senden und/oder empfangen kann. Die Datenkommunikationsschnittstelle ist signaltechnisch zumindest an die Steuervorrichtung und/oder die Auswertevorrichtung und/oder die Projektionsvorrichtung der Wärmebildkamera angebunden. Bevorzugt verwendet die Datenkommunikationsschnittstelle ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll zu einer Übertragung von elektronischen, insbesondere digitalen Daten. Vorteilhaft umfasst die Datenkommunikationsschnittstelle eine drahtlose Schnittstelle, insbesondere beispielsweise eine WLAN-, Bluetooth-, Infrarot-, NFC-, RFID-Schnittstelle oder eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende, drahtlose Schnittstelle. Alternativ oder zusätzlich kann die Datenkommunikationsschnittstelle auch einen kabelgebunden Adapter aufweisen, beispielsweise einen USB- oder Mikro-USB-Adapter. Somit können die mit dem projizierbaren Bild überlagert auf die Szenerie zu projizierenden Daten oder Parameter, insbesondere Arbeitsparameter, auch von einer externen Datenverarbeitungsvorrichtung sicher und zuverlässig an die Wärmebildkamera übertragen werden, bzw. zur weiteren Bearbeitung von diesem ausgelesen werden. In einer Ausführungsform der Wärmebildkamera kann die Datenkommunikationsschnittstelle auch zur Verbindung mit einem Datennetzwerk, beispielsweise dem Internet, dienen.
  • In einer Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist die Datenkommunikationsschnittstelle dazu vorgesehen, eine Übermittlung einer zu projizierenden Information zumindest von einem weiteren Gerät zu ermöglichen. Ein derartiges, weiteres Gerät kann neben den bereits erwähnten Datengeräten wie Smartphone, Tablet-PC, PC oder dergleichen ferner auch ein weiteres Handwerkzeuggerät oder Messgerät sein. Beispielsweise kann die Wärmebildkamera Daten von einem Detektionsgerät auslesen, welches dazu ausgebildet ist, unter einer Untersuchungsoberfläche verborgene Objekte zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich können derartige Messgeräte auch Entfernungsmessgeräte, Nivelliergeräte oder dergleichen darstellen. Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer handgehaltenen Wärmebildkamera, die in der Lage ist, anzuzeigende Daten oder Parameter, insbesondere Arbeitsparameter, autonom bzw. benutzerunabhängig zu bestimmen.
  • Ferner wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation einer Szenerie, insbesondere zur kontaktfreien Ermittlung eines Wärmebildes einer Szenerie vorgeschlagen. Dem Verfahren liegt eine Wärmebildkamera zu Grunde, wie sie beschrieben wurde.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens weist dieses zumindest die folgenden Verfahrensschritte auf:
    • • Messen von Infrarotstrahlung mittels eines Infrarot-Detektorarrays der Wärmebildkamera, das aus einer Vielzahl von für Infrarotstrahlung empfindlichen Pixeln besteht,
    • • Ermitteln einer zweidimensionalen Temperaturinformation, insbesondere eines Wärmebildes, aus gemessener Infrarotstrahlung.
    Erfindungsgemäß wird die zweidimensionale Temperaturinformation, insbesondere das Wärmebild, unter Verwendung der Projektionsvorrichtung der Wärmebildkamera auf die Szenerie projiziert.
  • Zeichnungen
  • Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreicher Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmebildkamera in einer perspektivischen Frontansicht,
  • 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmebildkamera in einer perspektivischen Rückansicht,
  • 3 eine perspektivische, schematische Rückansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmebildkamera vor einer zu vermessenden Szenerie,
  • 4 die wesentlichen Komponenten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmebildkamera,
  • 5a–c schematische Darstellungen einer untersuchten Szenerie, auf die ein aus einer zweidimensionalen Temperaturinformation gewonnenes projizierbares Bild projiziert wird,
  • 6 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Wärmebildkamera 10 in Form einer handgehaltenen Wärmebildkamera 10 vorgestellt. 1 und 2 zeigen jeweils eine beispielhafte Ausführungsform dieser Wärmebildkamera 10 in perspektivischer Frontansicht bzw. in einer perspektivischen Rückansicht. Die Wärmebildkamera 10 dient dazu, eine zweidimensionale Temperaturinformation 12, in diesem Ausführungsbeispiel ein Wärmebild 12a, einer zu untersuchenden Szenerie 14 zu ermitteln. Die Szenerie 14 kann eine beliebige zu untersuchende Anordnung sein, die typischerweise Gegenstände, insbesondere Oberflächen von Gegenständen, oder dergleichen umfasst. Beispiele für eine derartige Szenerie 14 können eine Hausfassade (vgl. 3), ein Sicherungskasten, eine Personengruppe, eine Landschaft oder dergleichen sein. Eine perspektivische, schematische Rückansicht einer erfindungsgemäßen Wärmebildkamera 10 vor einer exemplarisch zu vermessenden Szenerie 14 ist in 3 dargestellt.
  • Die Wärmebildkamera 10 umfasst ein Gehäuse 16 mit einem Griff 18. Mit dem Griff 18 kann die Wärmebildkamera 10 während ihrer Benutzung bequem in einer Hand gehalten werden. Das Gehäuse 16 der Wärmebildkamera 10 weist weiterhin auf einer einem Benutzer während der Benutzung der Wärmebildkamera 10 zugewandten Seite 20 eine Ausgabevorrichtung in Form eines berührungssensitiven Bildschirms 22 sowie Bedienelemente 24 zur Benutzereingabe und Steuerung der Wärmebildkamera 10 auf. Insbesondere weist die Wärmebildkamera 10 auch einen Taster 24a auf, mit dem ein Benutzer die kontaktfreie Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation 12 der zu untersuchenden Szenerie 14 auslösen kann.
  • Auf der dem Benutzer abgewandten Seite 26 des Gehäuses 16 ist eine Eintrittsöffnung 28 in dem Gehäuse 16 vorgesehen. Die Eintrittsöffnung 28 definiert (ggf. in Zusammenwirken mit einer hier nicht dargestellten Optik der Wärmebildkamera 10) den Erfassungsbereich der Wärmebildkamera 10, der in 3 durch den Raumwinkelbereich 30 gestrichelt dargestellt ist. Die in diesem Raumwinkelbereich 30 oder in diesen Raumwinkelbereich 30 von der Szenerie 14, insbesondere von den Gegenständen der Szenerie 14, ausgestrahlte Infrarotstrahlung wird von der Wärmebildkamera 10 erfasst. Unmittelbar hinter der Eintrittsöffnung 28 befindet sich in einem Streulicht mindernden Lichttubus 32 ein Linsensystem als Optik (hier nicht näher dargestellt). Das Linsensystem ist für Strahlung im mittleren Infrarotbereich durchlässig und dient der Fokussierung von Infrarotstrahlung auf ein Infrarot-Detektorarray (vgl. 4) der Wärmebildkamera 10.
  • Auf der dem Benutzer während der Benutzung der Wärmebildkamera 10 abgewandten Seite 26 des Gehäuses 16 befindet sich in dem Gehäuse 16 eine Projektionsvorrichtung 34, die dazu vorgesehen ist, eine mittels eines Infrarot-Detektorarrays 48 ermittelte zweidimensionale Temperaturinformation 12 in ein projizierbares Bild 36 umzuwandeln und dieses projizierbare Bild 36 auf die Szenerie 14 zu projizieren (Anmerkung: im Folgenden werden sowohl projizierbares Bild als auch projiziertes Bild mit Bezugszeichen 36 gekennzeichnet). Die Projektionsvorrichtung 34 besteht in dem vorgestellten Ausführungsbeispiel aus einer Auswerteeinrichtung (nicht näher dargestellt) sowie einem Videoprojektor 34a („Beamer“), der in dem Gehäuse 16 der Wärmebildkamera 10 angeordnet ist. Das auf die Szenerie 14 projizierte Bild 36 dient der Augmentierung der von der Szenerie 14, insbesondere von einer Projektionsfläche der Szenerie 14, definierten Arbeitsumgebung (vgl. 5a bis 5c).
  • Ferner kann die Wärmebildkamera 10 eine im visuellen Spektrum arbeitende Kamera (hier nicht näher dargestellt) zur Aufnahme von visuellen Bildern aufweisen. Derartige Bilder können gemeinsam mit einem aus einer von dem Benutzer initiierten Temperaturmessung generierten Wärmebild 12a ausgegeben werden, insbesondere zumindest teilweise mit dem Wärmebild 12a überlagert oder überblendet ausgegeben werden.
  • Auf der Unterseite der Wärmebildkamera 10 weist der Griff 18 ferner eine Aufnahme 40 zur Aufnahme eines Energiespeichers 42 auf, der beispielhaft in Form eines aufladbaren Akkumulators oder in Form von Batterien ausgeführt sein kann.
  • Wie in 4 dargestellt, sind im Inneren der Wärmebildkamera 10, beispielsweise auf einer Leiterplatte, elektrische Bauteile der Wärmebildkamera 10 angebracht und verschaltet. Die elektrischen Bauteile umfassen zumindest die Projektionsvorrichtung 34, eine Steuervorrichtung 44, eine Auswertevorrichtung 46 sowie ein Infrarot-Detektorarray 48 zum Detektieren von in die Eintrittsöffnung 28 der Wärmebildkamera 10 eintretender Infrarotstrahlung. Die Steuervorrichtung 44 stellt insbesondere eine Vorrichtung dar, die zumindest eine Steuerelektronik sowie Mittel zur Kommunikation mit den anderen Komponenten der Wärmebildkamera 10 umfasst, insbesondere Mittel zur Steuerung und Regelung der Wärmebildkamera 10. Die Steuervorrichtung 44 ist mit den anderen Komponenten der Wärmebildkamera 10, insbesondere dem Infrarot-Detektorarray 48, der Auswertevorrichtung 46, einer Datenkommunikationsschnittstelle 50, dem Energiespeicher 42, einem Datenspeicher 52, ggf. einem Verschlussmechanismus 54 („Shutter“), aber auch mit den Bedienelementen 24, 24a und dem berührungssensitiven Bildschirm 22 signaltechnisch verbunden.
  • Das Infrarot-Detektorarray 48 der Wärmebildkamera 10 besteht aus einer Vielzahl von für Infrarotstrahlung empfindlichen Pixeln 56. Die Pixel 56 sind dazu vorgesehen, Infrarotstrahlung aus dem infraroten Strahlungsspektrum, die in dem Raumwinkelbereich 30 ausgehend von der zu untersuchenden Szenerie 14 in die Eintrittsöffnung 28 der Wärmebildkamera 10 eintritt (vgl. 3), zu erfassen. Jedes Pixel 56 ist dazu vorgesehen, ein elektrisches Detektionssignal an seinem Ausgang bereitzustellen, dass mit der eingestrahlten Wärmeleistung der Infrarotstrahlung auf das Pixel 56 korreliert. Diese Pixel-abhängigen Detektionssignale werden einzeln oder in Kombination mit anderen Detektionssignalen anderer Pixel 56 zunächst an die Steuervorrichtung 44 der Wärmebildkamera ausgegeben und von dieser an die Auswertevorrichtung 46 der Wärmebildkamera 10 weitergeleitet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Pixel 56 als Infrarotstrahlungs-empfindliche p/n-Dioden realisiert. Vorteilhaft sind die Pixel 56 des Infrarot-Detektorarrays 48 Matrix-artig an der der Szenerie zugewandten Oberfläche des Infrarot-Detektorarrays 48 angeordnet. Die Anzahl von Pixeln 56 beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere 80×80 Pixel, bevorzugt 360×240 Pixel, besonders bevorzugt 640×480 Pixel.
  • Die Auswertevorrichtung 46 dient dem Empfangen und Auswerten von Detektionssignalen des Infrarot-Detektorarrays 48, wobei die Auswertevorrichtung 46 basierend auf Detektionssignalen zumindest einer Mehrzahl von mit Infrarotstrahlung beleuchteten Pixeln 56 eine Auswertung der zweidimensionalen Temperaturinformation 12, insbesondere des Wärmebilds 12a, der untersuchten Szenerie 14 durchführt. Die Auswertevorrichtung 46 weist zumindest einen Prozessor, einen Speicher und ein Betriebsprogramm mit Auswerte- und Berechnungsroutinen auf (in 4 jeweils nicht näher gekennzeichnet). Die ausgewertete zweidimensionale Temperaturinformation 12, insbesondere das erzeugte Wärmebild 12a, kann von der Auswertevorrichtung 46 zur weiteren Verarbeitung und/oder zur Ausgabe einem Benutzer der Wärmebildkamera 10 mittels einer Ausgabevorrichtung, insbesondere mittels der Projektionsvorrichtung 34, und/oder einem externen Gerät mittels der Datenkommunikationsschnittstelle 50 bereitgestellt werden.
  • Die Projektionsvorrichtung 34 der Wärmebildkamera 10 ist zur Umwandlung der mittels des Infrarot-Detektorarrays 48 ermittelten zweidimensionalen Temperaturinformation 12 in ein projizierbares Bild 36 vorgesehen. Zur Erzeugung der Bilddaten aus der zweidimensionalen Temperaturinformation 12 weist die Projektionsvorrichtung 34 eine Auswerteeinrichtung auf (nicht näher dargestellt). Insbesondere ist die Auswerteeinrichtung der Projektionsvorrichtung 34 dazu vorgesehen, aus der zweidimensionalen Temperaturinformation 12 projizierbare Konturen 58, insbesondere Isothermen 58a, zu ermitteln (vgl. 5a). Ferner ist die Auswerteeinrichtung der Projektionsvorrichtung 34 dazu vorgesehen, Bereiche mit Temperaturen oberhalb einer definierten Schwelle (in 5b mit Bezugszeichen 60 gekennzeichnet) und/oder Bereiche mit Temperaturen unterhalb einer definierten Schwelle zu ermitteln, sodass die zugehörigen Bereiche in dem projizierten Bild 36 markiert und/oder hervorgehoben werden können (vgl. 5b). Ferner ist die Auswerteeinheit der Projektionsvorrichtung 34 dazu vorgesehen, über die Datenkommunikationsschnittstelle 50 empfangene Daten oder Informationen 62 mit dem zu projizierenden Bild 36 zu überlagern (vgl. 5c). Insbesondere ist unter der „Überlagerung“ die Überlagerung, Überblendung, Kombination oder dergleichen zumindest der mit dem projizierbaren Bild darzustellenden zweidimensionalen Temperaturinformation sowie der zusätzlichen Information 62, die von der Datenkommunikationsschnittstelle 50 bereitgestellt wird, zu verstehen. Auf diese Weise kann eine kombinierte Darstellung in Form eines „integrierten Bildes“ bzw. einer integrierte „Augmentierung“ realisiert werden. Die kombinierte Darstellung ist dazu vorgesehen, mittels der Projektionsvorrichtung 34 auf die Szenerie 14 projiziert und somit an einen Benutzer der Wärmebildkamera 10 ausgegeben zu werden. Die überlagerte oder überblendete Projektion des Bildes 36 stellt eine intuitiv besonders verständliche Interpretationshilfe und/oder Darstellungshilfe dar, die einem Benutzer der Wärmebildkamera 10 die Interpretation und Bewertung der ausgegebenen zweidimensionalen Temperaturinformation 12 erleichtert.
  • In den in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen der handgehaltenen Wärmebildkamera 10 weist die Projektionsvorrichtung 34 einen Videoprojektor 34a auf. Die Projektionsvorrichtung projiziert, wie in 5a bis 5c dargestellt, im Wesentlichen in die gleiche Richtung und in den gleichen Raumwinkel 30, aus dem die Wärmebildkamera 10 Infrarotstrahlung misst.
  • In 5a bis 5c sind jeweils mittels der Wärmebildkamera 10 untersuchte Szenerien 14 schematische dargestellt, auf die ein aus einer zweidimensionalen Temperaturinformation 12 gewonnenes, projizierbares Bild 36 projiziert wird. Die Szenerie besteht beispielhaft aus einer Hausfassade, die auf Kältebrücken untersucht werden soll. Die Wärmebildkamera 10 ist, wie auch in 3 dargestellt, derart vor der Szenerie 14 positioniert, dass die gesamte Hausfassade von dem Raumwinkelbereich 30 abgedeckt wird, sodass aus gemessener Infrarotstrahlung (Verfahrensschritt 200 in 6) der Hausfassade eine die Hausfassade komplett charakterisierende zweidimensionale Temperaturinformation 12 ermittelt werden kann (Verfahrensschritt 202 in 6). Die zweidimensionale Temperaturinformation 12, insbesondere das Wärmebild 12a, wird von der Projektionsvorrichtung 34 zunächst in ein projizierbares Bild 36 umgewandelt (Verfahrensschritt 206, vgl. 6). Anschließend wird das projizierbare Bild 36 auf die Szenerie 14, insbesondere auf eine in der Szenerie 14 befindliche Projektionsfläche – hier die Hausfassade, projiziert (Verfahrensschritt 208 in 6). Das projizierte Bild 36 dient zur Augmentierung der Szenerie 14 und der besonders übersichtlichen und intuitiv erfassbaren Ausgabe der Messergebnisse der Wärmebildkamera 10 an den Benutzer.
  • In 5a ist das projizierbare Bild 36 unter Auswertung von projizierbaren Konturen 58, insbesondere Isothermen 58a, aus der zweidimensionalen Temperaturinformation 12 ermittelt worden. Diese Konturen 58, insbesondere Isothermen 58a, werden auf die Szenerie 14 projiziert.
  • In 5b werden ferner beispielhaft Bereiche 60 mit Temperaturen oberhalb einer definierten Schwelle – also Bereiche, in denen Wärmebrücken bzw. Kältebrücken vorliegen – mit dem Bild 36 projiziert und auf diese Weise markiert bzw. hervorgehoben. Insbesondere erfolgt die Markierung oder Hervorhebung unter Verwendung verschiedener Farben (hier dargestellt durch unterschiedliche Schraffur).
  • In 5c werden mit dem projizierbaren Bild 36 überlagert Informationen 62 auf die Szenerie 14 projiziert, die über die Datenkommunikationsschnittstelle 50 der Wärmebildkamera 10 empfangen wurden. In der Darstellung handelt es sich um Ortungsdaten, die von einem Detektionsgerät in einem separaten Messvorgang ermittelt wurden. Das Detektionsgerät ist beispielsweise dazu ausgebildet, unter der Oberfläche der Hausfassade befindliche magnetische und nichtmagnetische Metalle, Stromleitungen, Holzunterkonstruktionen und/oder Plastikrohre zu detektieren (hier nicht näher dargestellt. Die Ortungsdaten des Detektionsgeräts werden unter Verwendung der Datenkommunikationsschnittstelle 50 an die Wärmebildkamera 10 übertragen. In der Darstellung betreffen die Ortungsdaten den Verlauf einer elektrischen Leitung, wobei der Verlauf als punkt-gestrichelte Linie mit dem projizierbaren Bild 36 überlagert auf die Szenerie 14 projiziert wird.
  • In 6 wird das erfindungsgemäße Verfahren zusammengefasst dargestellt. Die dargestellten Verfahrensschritte orientieren sich an dem Anwendungsbeispiel, das von dem Messszenario der 3 ausgeht, in dem ein Benutzer der Wärmebildkamera 10 an einer Untersuchung der Temperaturverteilung der Szenerie 14 – insbesondere der Hausfassade – interessiert ist. Dabei dient das beschriebene Ausführungsbeispiel der Wärmebildkamera 10 der Erfassung einer zweidimensionalen Temperaturinformation 12 der zu untersuchenden Szenerie 14.
  • Ausgehend von dem in 3 dargestellten Messszenario richtet der Benutzer der Wärmebildkamera 10 zur Vermessung der Szenerie 14 die Wärmebildkamera 10 auf die zu untersuchende Szenerie 14. In einem ersten Verfahrensschritt 200 misst die Wärmebildkamera 10 mittels des Infrarot-Detektorarrays 48 Infrarotstrahlung aus dem Raumwinkelbereich 30. Die jeweiligen Detektionssignale der Pixel 56 des Infrarot-Detektorarrays 48 werden dabei an die Auswertevorrichtung 46 weitergeleitet, von der sie in Verfahrensschritt 202 ausgewertet werden und anschließend zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stehen. In Verfahrensschritt 202 wird insbesondere aus gemessener Infrarotstrahlung eine zweidimensionale Temperaturinformation 12, insbesondere ein Wärmebild 12a, ermittelt. Dazu wandelt die Auswertevorrichtung 46 der Wärmebildkamera 10 die Detektionssignale der Pixel 56 des Infrarot-Detektorarrays 48 in Temperaturinformationen um und generiert auf diese Weise die zweidimensionale Temperaturinformation 12. Die auf diese Weise ermittelte zweidimensionale Temperaturinformation 12 wird in Verfahrensschritt 206 unter Verwendung der Projektionsvorrichtung 34, insbesondere durch die Projektionsvorrichtung 34, in ein projizierbares Bild 36 umgewandelt. Dazu werden beispielsweise Beleuchtungsgrenzwerte, ein Farbenspektrum, eine Belichtungskorrektur oder dergleichen analysiert und eingestellt. Optional verfügbare Informationen 62, die von der Datenkommunikationsschnittstelle 50 in Verfahrensschritt 204 bereitgestellt werden, werden in Verfahrensschritt 206 ebenfalls bei der Umwandlung der zweidimensionalen Temperaturinformation 12 in das projizierbare Bild 36 berücksichtigt und in das zu projizierende Bild 36 integriert bzw. mit diesem überlagert. Abschließend erfolgt in Verfahrensschritt 208 die Projektion des projizierbaren Bilds 36 auf die Szenerie unter Augmentierung der Szenerie 14.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass diese Verfahrensschritte wiederholt ablaufen können, wie dies durch den Pfeil 210 angedeutet ist. Durch eine schnelle Wiederholrate der Verfahrensschritte 200 bis 208 erscheint dem Benutzer das auf die Szenerie 14 projizierte Bild 36 wie ein kontinuierlich aktualisiertes Bild 36, insbesondere wie ein kontinuierlich aktualisiertes Wärmebild 12a, insbesondere wie ein „Live-Wärmebild“ der Szenerie 14.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014226342 A1 [0004]

Claims (9)

  1. Handgehaltene Wärmebildkamera (10) zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation (12) einer Szenerie (14), insbesondere zur kontaktfreien Ermittlung eines Wärmebildes (12a) einer Szenerie (14), aufweisend ein Gehäuse (16) mit zumindest einem Infrarot-Detektorarray (48), das aus einer Vielzahl von für Infrarotstrahlung empfindlichen Pixeln (56) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Gehäuse (16) eine Projektionsvorrichtung (34, 34a) angeordnet ist, die zur Umwandlung einer mittels des Infrarot-Detektorarrays (48) ermittelten zweidimensionalen Temperaturinformation (12) in ein projizierbares Bild (36) und zur Projektion des projizierbaren Bilds (36) auf die Szenerie (14) vorgesehen ist.
  2. Handgehaltene Wärmebildkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (34, 34a) zumindest einen Licht- oder Videoprojektor (34a) und/oder einen Laserprojektor aufweist.
  3. Handgehaltene Wärmebildkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (34, 34a) im Wesentlichen in den gleichen Raumwinkel (30) projiziert, aus dem die Wärmebildkamera (10) Infrarotstrahlung misst.
  4. Handgehaltene Wärmebildkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (34, 34a) dazu vorgesehen ist, aus der zweidimensionalen Temperaturinformation (12) projizierbare Konturen (58), insbesondere Isothermen (58a), zu ermitteln und diese zu projizieren.
  5. Handgehaltene Wärmebildkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (34, 34a) dazu vorgesehen ist, unter Verwendung verschiedener Licht-Intensitäten, insbesondere verschiedener Laser-Intensitäten, und/oder verschiedener Farben und/oder verschiedener Graustufen unterschiedliche Bereiche (60) der projizierten zweidimensionalen Temperaturinformation, insbesondere Bereiche (60) unterschiedlicher Temperatur, zu markieren und/oder hervorzuheben.
  6. Handgehaltene Wärmebildkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (34, 34a) dazu vorgesehen ist, Bereiche (60) mit Temperaturen oberhalb einer definierten Schwelle und/oder Bereiche mit Temperaturen unterhalb einer definierten Schwelle in der Projektion zu markieren und/oder hervorzuheben.
  7. Handgehaltene Wärmebildkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Datenkommunikationsschnittstelle (50), die dazu vorgesehen ist, zumindest eine weitere Information (62) bereitzustellen, die mit dem projizierbaren Bild (36) überlagert auf die Szenerie (14) projizierbar ist.
  8. Handgehaltene Wärmebildkamera nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenkommunikationsschnittstelle (50) dazu vorgesehen ist, eine Übermittlung einer zu projizierenden Information (62) zumindest von einem weiteren Gerät zu ermöglichen.
  9. Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation (12) einer Szenerie (14), insbesondere zur kontaktfreien Ermittlung eines Wärmebildes (12a) einer Szenerie (14), mittels einer Wärmebildkamera (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend zumindest folgende Verfahrensschritte: • Messen von Infrarotstrahlung mittels eines Infrarot-Detektorarrays (48) der Wärmebildkamera (10), das aus einer Vielzahl von für Infrarotstrahlung empfindlichen Pixeln (56) besteht, • Ermitteln einer zweidimensionalen Temperaturinformation (12), insbesondere eines Wärmebildes (12a), aus gemessener Infrarotstrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionale Temperaturinformation (12), insbesondere das Wärmebild (12a), unter Verwendung einer Projektionsvorrichtung (34, 34a) der Wärmebildkamera (10) auf die Szenerie (14) projiziert wird.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117554318B (zh) * 2024-01-09 2024-03-19 北京龙知远科技发展有限公司 一种可视化辐照型红外气体浓度检测设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010009476A1 (de) * 2009-12-15 2011-06-16 Testo Ag Verfahren und Vorrichtung zur Visualisierung von ortsaufgelösten Messergebnissen von nicht unmittelbar für das menschliche Auge sichtbaren Eigenschaften
DE102011106688A1 (de) * 2011-07-06 2013-01-10 Testo Ag Visualisierungseinrichtung und Verfahren zur Visualisierung eines ortsaufgelösten Messergebnisses
EP2635022A1 (de) * 2012-02-29 2013-09-04 Flir Systems AB Verfahren und System zur Durchführung der Ausrichtung eines Projektionsbildes zu erkannten Infrarot (IR)-Strahlungsinformationen
EP2634747A1 (de) * 2012-02-29 2013-09-04 Flir Systems AB Verfahren und System zur Projektion einer sichtbaren Darstellung von Infrarotstrahlung
DE102014226342A1 (de) 2014-12-18 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Wärmebildkamera
DE102016203881A1 (de) * 2015-03-25 2016-09-29 Xerox Corporation Softwareschnittstellenwerkzeug für Brustkrebsuntersuchung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008122935A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Remote measuring and display
US8468874B2 (en) * 2008-02-06 2013-06-25 Radiaulics, Inc. Laser indicator for remote measuring devices and methods therefor
GB2478903A (en) * 2010-02-24 2011-09-28 Brian Michael Harper A combined infra-red camera/image projector viewing system for heat emission visualisation.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010009476A1 (de) * 2009-12-15 2011-06-16 Testo Ag Verfahren und Vorrichtung zur Visualisierung von ortsaufgelösten Messergebnissen von nicht unmittelbar für das menschliche Auge sichtbaren Eigenschaften
DE102011106688A1 (de) * 2011-07-06 2013-01-10 Testo Ag Visualisierungseinrichtung und Verfahren zur Visualisierung eines ortsaufgelösten Messergebnisses
EP2635022A1 (de) * 2012-02-29 2013-09-04 Flir Systems AB Verfahren und System zur Durchführung der Ausrichtung eines Projektionsbildes zu erkannten Infrarot (IR)-Strahlungsinformationen
EP2634747A1 (de) * 2012-02-29 2013-09-04 Flir Systems AB Verfahren und System zur Projektion einer sichtbaren Darstellung von Infrarotstrahlung
DE102014226342A1 (de) 2014-12-18 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Wärmebildkamera
DE102016203881A1 (de) * 2015-03-25 2016-09-29 Xerox Corporation Softwareschnittstellenwerkzeug für Brustkrebsuntersuchung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PCE INSTRUMENTS: Bedienungsanleitung Wärmebildkamera PCE-TC 31. Firmenschrift, PCE Instruments, Version 1.1, 06.12.2013. Meschede: PCE Deutschland GmbH, 2013. *
TESTO: Pocket-Guide Thermografie. Theorie - Praxis - Tipps & Tricks. Firmenschrift 0980 7323/k/R/Q/04.2013, Testo AG, Oktober 2012. Lenzkirch: Testo AG, 2013. *

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