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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Temperaturmessgeräts zur berührungslosen Temperaturmessung sowie ein entsprechendes Temperaturmessgerät.
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Stand der Technik
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Vorrichtungen und Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation einer Szenerie, insbesondere von Wärmebildern, 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.
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Temperaturmessgeräte wie Infrarotthermometer 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 insbesondere zwischen 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.
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Temperaturmessgeräte 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 ein solches Temperaturmessgerät.
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Ferner sind Temperaturmessgeräte bekannt, beispielsweise aus
DE 10 2015 206 038 A , bei denen eine Anordnung einer Schutzkappe, die zum mechanischen Schutz eines Sensors reversibel an dem Sensor anordenbar ist, detektiert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Temperaturmessgerät zur berührungslosen Temperaturmessung, insbesondere einem handgehaltenen Temperaturmessgerät, bevorzugt einem Infrarot-Temperaturmessgerät, mit einem Gehäuse und zumindest einer dem Gehäuse zugeordneten, im infraroten Spektrum arbeitenden Kamera (im Folgenden „IR-Kamera“) und zumindest einer dem Gehäuse zugeordneten, im visuellen Spektrum arbeitenden Kamera (im Folgenden „vis-Kamera“). Zum mechanischen Schutz der zumindest einen IR-Kamera und der zumindest einen vis-Kamera weist das Temperaturmessgerät eine reversibel vor der IR-Kamera und der vis-Kamera an dem Temperaturmessgerät anordenbare Schutzvorrichtung auf. Das Temperaturmessgerät weist erfindungsgemäß eine Recheneinheit auf, die zur Durchführung des nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen und speziell eingerichtet ist.
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Unter „vorgesehen“ soll im Folgenden speziell „programmiert“, „ausgelegt“, „eingerichtet“, „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.
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Das „Temperaturmessgerät“ 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 des Temperaturmessgeräts als eine „Wärmebildkamera“ kann diese zweidimensionale Temperaturinformation in Form eines aus einer Vielzahl von ortsaufgelösten und/oder raumwinkelaufgelösten Temperaturmesswerten zusammengesetzten Wärmebilds, im Folgenden mit „IR-Bild“ bezeichnet, bestehen. In einer Ausführungsform ist das Temperaturmessgerät als eine handgehaltene Wärmebildkamera realisiert.
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Das Temperaturmessgerät ist dazu eingerichtet, zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation einer Szenerie, insbesondere zur kontaktfreien Ermittlung eines IR-Bilds einer Szenerie, in einem Raumwinkelbereich ε 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 ε“ - auch als „IR-Messbereich“ bezeichenbar - ist ein geometrischer, lokal begrenzter Bereich zu verstehen, der zumindest einen Ausschnitt der zu untersuchenden Szenerie umfasst, deren Infrarotstrahlung den Gegenstand oder die Gegenstände der Szenerie in Richtung des Temperaturmessgeräts verlässt und von dem Temperaturmessgerät zumindest teilweise erfasst wird. Typsicherweise wird der Raumwinkelbereich ε durch die optischen Eigenschaften der Infrarot-Optik des Temperaturmessgeräts definiert (beispielsweise: Zoom, Winkelabdeckung, Öffnungswinkel, etc. der Infrarot-Optik).
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Zum Messen von Infrarotstrahlung weist das Temperaturmessgerät zumindest eine IR-Kamera auf. Die IR-Kamera weist eine Vielzahl von für Infrarotstrahlung empfindlichen Pixeln auf. Die IR-Kamera erfasst in dem Raumwinkelbereich ε abgestrahlte und auf deren Oberfläche projizierte Infrarotstrahlung und erzeugt basierend auf der detektierten Intensität einfallender Infrarotstrahlung ein Detektionssignal. Die IR-Kamera weist an einer der Szenerie zugewandten Oberfläche eine zweidimensionale Detektionsfläche auf, auf der die Vielzahl für Infrarotstrahlung empfindlicher Pixel angeordnet ist. Jedes der Pixel der IR-Kamera kann dabei - Beleuchtung mittels Infrarotstrahlung vorausgesetzt - eine Bildinformation, insbesondere eine aus einem Teilbereich des Raumwinkelbereichs ε emittierte Infrarotstrahlung, vorzugsweise eine auf das entsprechende Pixel eingestrahlte Intensität der aus dem Teilbereich des Raumwinkelbereichs ε emittierten Infrarotstrahlung, ermitteln und daraus ein separates Detektionssignal erzeugen. Das von jedem Pixel bereitgestellte Detektionssignal kann anschließend zur Bestimmung einer Temperatur herangezogen werden. Insbesondere kann das Detektionssignal eines jeden Pixels, insbesondere einzeln und/oder wählbar, an eine Recheneinheit des Temperaturmessgeräts weitergeleitet werden. Von der Recheneinheit kann das Detektionssignal einzeln und/oder in Kombination mit Detektionssignalen anderer Pixel ausgewertet werden. Jedes Pixel der IR-Kamera stellt ein Infrarotstrahlungs-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 Element auftreffenden Infrarotstrahlungsintensität. Beispiele für Infrarotstrahlungs-empfindliche 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 Infrarotstrahlungs-empfindliche Elemente verstanden werden.
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In einer Ausführungsform des Temperaturmessgeräts weist die IR-Kamera ein Pixel-Array von beispielsweise 80×80 Pixel, bevorzugt von 360×240 Pixel, besonders bevorzugt von 640×480 Pixel auf. Die Anzahl der Pixel definiert die Auflösung der IR-Kamera. Ferner kann die IR-Kamera in einer Ausführungsform auch eine Optik, insbesondere eine abbildende Optik zur Abbildung von Infrarotstrahlung aus dem Raumwinkelbereich ε auf das Detektorarray der IR-Kamera, aufweisen.
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Ferner ist das Temperaturmessgerät dazu eingerichtet, ein visuelles Bild - im Folgenden „vis-Bild“ - zumindest der mittels der IR-Kamera betrachteten Szenerie mittels einer vis-Kamera aufzunehmen. Entsprechend ist die vis-Kamera des Temperaturmessgeräts dazu vorgesehen, zumindest in dem von der IR-Kamera aufgespannten Raumwinkelbereich ε von der Szenerie abgestrahlte Strahlung im visuellen Spektrum zu detektieren. Der von der vis-Kamera betrachtete Raumwinkelbereich φ ist durch die optischen Eigenschaften der Optik der vis-Kamera definiert (beispielsweise: Zoom, Winkelabdeckung, Öffnungswinkel, etc.). Die vis-Kamera weist eine Vielzahl von für visuelle Strahlung (synonym mit „Strahlung im visuellen Spektrum“) empfindlichen Pixeln auf. Die vis-Kamera erfasst in einem Raumwinkelbereich φ abgestrahlte und auf deren Oberfläche projizierte visuelle Strahlung und erzeugt basierend auf der detektierten Intensität ein Detektionssignal. Die vis-Kamera weist an einer der Szenerie zugewandten Oberfläche eine zweidimensionale Detektionsfläche auf, auf der die Vielzahl für visuelle Strahlung empfindlicher Pixel angeordnet ist. Jedes der Pixel der vis-Kamera kann dabei - Beleuchtung mittels visueller Strahlung vorausgesetzt - eine Bildinformation, insbesondere eine aus einem Teilbereich des Raumwinkelbereichs φ emittierte visuelle Strahlung, vorzugsweise eine auf das entsprechende Pixel eingestrahlte Intensität der aus dem Teilbereich des Raumwinkelbereichs φ emittierten visuellen Strahlung, ermitteln und daraus ein separates Detektionssignal erzeugen. Das von jedem Pixel bereitgestellte Detektionssignal kann anschließend zur Bestimmung eines zweidimensionalen vis-Bilds herangezogen werden. Insbesondere kann das Detektionssignal eines jeden Pixels, insbesondere einzeln und/oder wählbar, an eine Recheneinheit des Temperaturmessgeräts weitergeleitet werden. Von der Recheneinheit kann das Detektionssignal einzeln und/oder in Kombination mit Detektionssignalen anderer Pixel ausgewertet werden. Jedes Pixel der vis-Kamera stellt ein lichtempfindliches Element dar und ist dazu vorgesehen, Strahlung im visuellen Spektrum, insbesondere aus dem Wellenlängenbereich zwischen ungefähr 400 nm und 700 nm, zu erfassen und in ein Detektionssignal, insbesondere ein elektrisches Detektionssignal, umzuwandeln. Die Kamera kann in einer Ausführungsform als ein CCD-Chip oder ein anderweitiges im visuellen Spektrum sensitives Bilderfassungsmittel realisiert sein.
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In einer Ausführungsform des Temperaturmessgeräts weist die vis-Kamera ein Pixel-Array von beispielsweise 80×80 Pixel, insbesondere von 360×240 Pixel, bevorzugt von 640×480 Pixel, besonders bevorzugt von 2560×1920 Pixel auf. Die Anzahl Pixel definiert die Auflösung der vis-Kamera. Ferner kann auch die vis-Kamera in einer Ausführungsform eine Optik, insbesondere eine abbildende Optik zur Abbildung von visueller Strahlung aus dem Raumwinkelbereich φ auf das Detektorarray der vis-Kamera, aufweisen.
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Jedes der Pixel der vis-Kamera und/oder jedes Pixel der IR-Kamera kann mit der Recheneinheit des Temperaturmessgeräts direkt oder indirekt über weitere zwischengeschaltete Bauelemente signaltechnisch verbindbar sein. Insbesondere kann eine indirekte signaltechnische Verbindung der Pixel mit der Recheneinheit 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 Recheneinheit weitergeleitetet und von dieser ausgewertet werden können.
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In einer Ausführungsform des Temperaturmessgeräts weist das Temperaturmessgerät eine Stereokamera auf, die neben der Erzeugung und Bereitstellung von vis-Bildern auch als Entfernungsbestimmungsvorrichtung nutzbar ist. Unter einer „Stereokamera“ sind insbesondere zumindest zwei zueinander beabstandet angeordnete vis-Kameras zu verstehen. Die beiden Kameras ermöglichen unter synchroner oder im Wesentlichen zeitgleicher Aufnahme von Bildern der Szenerie aus konstruktionsbedingt (geringfügig) unterschiedlichen Richtungen oder Perspektiven in einem Raumwinkelbereich Δ die gleichzeitige Aufnahme von für 3D-Bilder erforderlichen stereoskopischen Halbbildern. Unter Verwendung der Stereokamera kann eine wirtschaftlich besonders günstige und konstruktiv besonders einfache Realisierung einer zusätzlichen Entfernungsbestimmungsvorrichtung angegeben werden.
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Unter der „Recheneinheit“ des Temperaturmessgeräts, insbesondere umfassend eine Auswertevorrichtung, soll eine Vorrichtung verstanden werden, die zumindest einen Informationseingang zur Annahme von Detektionssignalen der IR-Kamera und der vis-Kamera, eine Informationsverarbeitungseinheit zur Bearbeitung, insbesondere Auswertung der angenommenen Detektionssignale, sowie eine Informationsausgabe zur Weitergabe der bearbeiteten und/oder ausgewerteten Detektionssignale aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit Komponenten auf, die zumindest einen Prozessor, einen Speicher und ein Betriebsprogramm mit Auswerte- und Berechnungsroutinen umfassen. Insbesondere können die elektronischen Bauteile der Recheneinheit auf einer Platine oder Leiterplatte angeordnet sein. In einer Ausführungsform ist die Recheneinheit integral mit einer Steuervorrichtung des Temperaturmessgeräts ausgeführt. In einer Ausführungsform ist die Recheneinheit in Form eines Mikrokontrollers ausgeführt. Die Recheneinheit ist dazu vorgesehen, von der IR-Kamera und der vis-Kamera erzeugte Detektionssignale zu empfangen, auszuwerten und basierend auf diesen Detektionssignalen eine Auswertung eines IR-Bilds sowie eine Auswertung eines vis-Bilds der untersuchten Szenerie durchzuführen. Ferner ist die Recheneinheit zur Durchführung des nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen und speziell eingerichtet, insbesondere programmiert.
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In einer Ausführungsform des Temperaturmessgeräts sind die Komponenten des Temperaturmessgeräts, insbesondere zumindest die Recheneinheit, eine Vorrichtung zur Energieversorgung des Temperaturmessgeräts, eine Ein- und/oder Ausgabevorrichtung, die vis-Kamera und die IR-Kamera zumindest teilweise in einem Gehäuse des Temperaturmessgeräts untergebracht.
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Insbesondere sind die Komponenten in ihrem Gesamtvolumen zu mehr als 50%, bevorzugt zu mehr als 70% und besonders bevorzugt zu 100% in oder an dem Gehäuse des Temperaturmessgeräts - d.h. dem Gehäuse zugeordnet - untergebracht. Vorteilhaft kann somit ein kompaktes, leicht einhändig führbares Temperaturmessgerät realisiert werden. Des Weiteren lassen sich die Komponenten auf diese Weise vorteilhaft vor Beschädigungen und Umwelteinflüssen, beispielsweise Feuchtigkeit und Staub schützen.
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Unter einem „handgehaltenen“ Temperaturmessgerät soll hier insbesondere verstanden werden, dass das Temperaturmessgerät ohne Zuhilfenahme einer Transportmaschine lediglich mit den Händen, insbesondere mit einer Hand, transportiert und auch während eines Messvorgangs geführt werden kann. Dazu beträgt die Masse des Temperaturmessgeräts insbesondere weniger als 5 kg, bevorzugt weniger als 3 kg und besonders bevorzugt weniger als 1 kg. In einer Ausführungsform kann das Temperaturmessgerät einen Griff oder einen Griffbereich aufweisen, mit dem das Temperaturmessgerät während eines Messvorgangs geführt werden kann.
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Ferner weist das Temperaturmessgerät zumindest eine zum mechanischen Schutz der zumindest einen IR-Kamera und der zumindest einen vis-Kamera reversibel vor der IR-Kamera und der vis-Kamera an dem Temperaturmessgerät anordenbare Schutzvorrichtung auf. In einer Ausführungsform ist die Schutzvorrichtung dazu vorgesehen, die IR-Kamera und die vis-Kamera in einem angeordneten Zustand zu bedecken, bevorzugt anzuschließen, sodass eine insbesondere vollständige Umhüllung oder Bedeckung der vis-Kamera und der IR-Kamera realisiert wird. Insbesondere dient die Schutzvorrichtung zum Schutz vor Eindringen von Partikeln, Gegenständen, Staub, Feuchtigkeit sowie anderer Umgebungseinflüsse, ferner auch vor mechanischen Stößen, Vibrationen und anderen Krafteinwirkungen auf die IR-Kamera oder die vis-Kamera. Unter dem „angeordneten Zustand“ der zumindest einen Schutzvorrichtung ist insbesondere derjenige Zustand zu verstehen, in dem sich die zumindest eine Schutzvorrichtung zum Schutz der vis-Kamera und der IR-Kamera vor der vis-Kamera und der IR-Kamera an dem Temperaturmessgerät angeordnet befindet. Von diesem „angeordneten Zustand“ unterscheidet sich insbesondere derjenige Zustand, insbesondere „entfernte Zustand“, in dem die Schutzvorrichtung nicht vor der IR-Kamera und der vis-Kamera angeordnet ist, sodass die vis-Kamera und die IR-Kamera ungeschützt in unmittelbarem Austausch mit der Umgebung stehen. In einer Ausführungsform erfüllt die Schutzvorrichtung im angeordneten Zustand eine Norm hinsichtlich Klassifizierung ihrer Schutzwirkung, insbesondere zumindest IP44, bevorzugt zumindest IP55, besonders bevorzugt zumindest IP56 nach DIN EN 60529. Die Schutzvorrichtung lässt sich reversibel in einen angeordneten Zustand versetzen. In einer Ausführungsform ist die Schutzvorrichtung als eine Schutzklappe realisiert, die zum reversiblen Auf- und Zuklappen vorgesehen ist und auf diese Weise vor der IR-Kamera und der vis-Kamera anordenbar und entfernbar ist. In einer alternativen Ausführungsform ist die Schutzvorrichtung als eine ansteckbare oder anheftbare oder anderweitig anordenbare Schutzvorrichtung realisiert.
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Die Schutzvorrichtung kann durch einen Bediener des Temperaturmessgeräts vor Durchführung einer Messung entfernt werden, so dass die IR-Kamera und die vis-Kamera zum Vorschein kommen und insbesondere von der Schutzvorrichtung ungeschützt in direktem Austausch mit der Umgebung stehen. Insbesondere kann die Schutzvorrichtung nach Durchführung einer Messung wieder reversibel an dem Temperaturmessgerät angeordnet werden.
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Das beschriebene Temperaturmessgerät dient als Grundlage für das im Folgenden beschriebene Verfahren zum Betrieb eines Temperaturmessgeräts. Es wird vorgeschlagen, in dem erfindungsgemäßen Verfahren einen angeordneten Zustand der Schutzvorrichtung unter Verwendung der vis-Kamera und unter Verwendung der IR-Kamera zu detektieren, indem zumindest ein von der vis-Kamera erfasstes vis-Bild sowie zumindest ein von der IR-Kamera erfasstes IR-Bild mittels der Recheneinheit des Temperaturmessgeräts ausgewertet werden. Auf diese Weise bilden die vis-Kamera und die IR-Kamera des erfindungsgemäßen Temperaturmessgeräts technische Mittel, die erlauben, einen angeordneten Zustand der zumindest einen Schutzvorrichtung zu erfassen. Die vis-Kamera und die IR-Kamera fungieren dabei erfindungsgemäß als elektronische Sensoren, sodass insbesondere keine weiteren Sensoren - als die ohnehin zur Implementierung der Funktionalität des Temperaturmessgeräts benötigten IR-Kamera und vis-Kamera - zur Detektion des angeordneten Zustands der Schutzvorrichtung nötig sind. Das Temperaturmessgerät kann folglich besonders wirtschaftlich ohne Implementierung weiterer Sensoren realisiert sein. Ferner kann das Temperaturmessgerät daher besonders kleinbauend realisiert sein.
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Die Schutzvorrichtung erlaubt im angeordneten Zustand die vis-Kamera und die IR-Kamera vor Einflüssen von außen, insbesondere vor Schmutz, Feuchtigkeit und/oder mechanischen Einwirkungen, zu schützen. Allerdings kann, sofern die Schutzvorrichtung während einer Messung nicht entfernt wird, die Genauigkeit der mittels der IR-Kamera und der vis-Kamera durchgeführten Messungen nachteilig beeinflusst werden. Insbesondere erfassen die vis-Kamera und die IR-Kamera Detektionssignale, d.h. vis-Bildern bzw. IR-Bilder, die von der Schutzvorrichtung stammen und nicht den gewünschten Detektionssignalen aus der zu untersuchenden Szenerie entsprechen. Fehlmessungen sind die Folge.
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Erfindungsgemäß können die vis-Kamera und die IR-Kamera dazu genutzt werden, durch Auswerten zumindest eines von der vis-Kamera erfassten vis-Bilds sowie zumindest eines von der IR-Kamera erfassten IR-Bilds, das Risiko von beeinflussten Messungen und/oder Fehlmessungen des Temperaturmessgeräts zu reduzieren, insbesondere vollständig zu vermeiden. Insbesondere kann die Erfassung des angeordneten Zustands der zumindest einen Schutzvorrichtung als Hinweis gedeutet werden, dass die mittels der vis-Kamera und der IR-Kamera erfassten Detektionssignale (d.h. vis-Bilder und IR-Bilder) nicht fehlerfrei erfasst werden. Auf diese Weise kann eine Funktionalität des Temperaturmessgeräts zur Verfügung gestellt werden, die erlaubt, die Messgenauigkeit der mit dem Temperaturmessgerät durchzuführenden Messungen zu verbessern und/oder zu interpretieren, d.h. insbesondere eine Aussage über die Qualität der Messung abzuleiten. Insbesondere kann in einer Ausführungsform in Folge des Erfassens eines angeordneten Zustands der Schutzvorrichtung eine Funktion des Temperaturmessgeräts gesteuert und/oder geregelt werden, beispielsweise ein Hinweis an einen Benutzer des Temperaturmessgeräts mittels einer Ausgabevorrichtung des Temperaturmessgeräts ausgegeben werden.
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Unter „Auswerten eines vis-Bilds“ oder „Auswerten eines IR-Bilds“ ist insbesondere die Verarbeitung von Signalen zu verstehen, die Bilder repräsentieren, hier in Form von vis-Bildern bzw. IR-Bildern. Die vis-Bilder und/oder IR-Bilder können dabei insbesondere als Einzelbilder vorliegen und/oder erfasst werden oder alternativ auch als Einzelbilder aus Videos vorliegen und/oder erfasst werden. Die Auswertung mittels der Recheneinheit kann alle gängigen Methoden der Bildverarbeitung und Signalverarbeitung, insbesondere betreffend zweidimensionaler Bilder, umfassen. Insbesondere umfasst die Auswertung entsprechende mathematische und/oder algorithmische Routinen, die mittels der Recheneinheit des Temperaturmessgeräts ausgeführt oder angewandt werden.
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Im Folgenden werden einige besonders vorteilhafte Ausführungen der Bildverarbeitung vorgestellt. Bevorzugt ist unter der Auswertung eine Auswertung des vis-Bilds bzw. des IR-Bilds zu verstehen, die eine Informationen über das jeweilige Bild liefert - beispielsweise über eine enthaltene Eigenschaft wie eine Helligkeit, einen Kontrast, eine Bildschärfe, eine Homogenität, eine Veränderung von Positionen oder dergleichen.
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Die folgenden Ausführungsformen sind insbesondere unter Verwendung sog. Schwellenwertverfahren implementierbar. Schwellwertverfahren stellen eine Gruppe von Algorithmen zur Bildverarbeitung, insbesondere zur Segmentierung von Bildern, dar. Insbesondere lassen sich bestimmte Eigenschaften eines Bilds mit Hilfe eines Schwellenwertverfahrens auf besonders einfache Weise, d.h. insbesondere ohne besondere Anforderungen an eine Rechenleistung der Recheneinheit, implementieren. Beispielsweise kann mittels eines Schwellwertverfahrens eine Helligkeit in einem Bild auf einfache Weise charakterisiert werden.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn die Homogenität eines von der vis-Kamera erfassten vis-Bilds, insbesondere die Homogenität in einer Zeile, einer Spalte oder einem Bereich des erfassten vis-Bilds, über einer vorgegebenen Schwelle liegt. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn die Homogenität eines von der IR-Kamera erfassten IR-Bilds, insbesondere die Homogenität in einer Zeile, einer Spalte oder einem Bereich des erfassten IR-Bilds, über einer vorgegebenen Schwelle liegt.
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Das vis-Bild und/oder das IR-Bild kann in einer Ausführungsform des Verfahrens zur zweckmäßigen Durchführung des Verfahrens, insbesondere zur einfachen Verarbeitung mittels der Recheneinheit, in (Teil-)Bereiche und/oder Zeilen und/oder Spalten aufgeteilt werden (es sei explizit angemerkt, dass diese Umsetzung für jegliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten kann). Beispielsweise kann es zur Durchführung des Verfahrens ausreichend sein, wenn ein vorgegebenes Kriterium lediglich in einem Bereich des vis-Bilds und/oder des IR-Bilds erfüllt ist, um einen Rückschluss auf einen angeordneten oder entfernten Zustand der Schutzvorrichtung zu ermöglichen. In diesem Fall kann die Durchführung des Verfahrens vorteilhaft beschleunigt werden, wenn nicht die Bildinformation des gesamten vis-Bilds und/oder des gesamten IR-Bilds ausgewertet wird, sondern eine Auswertung des Bereichs als ausreichend angesehen wird. Insbesondere kann mittels der Recheneinheit eine schnellere Prüfung des Bereichs auf ein Erfülltsein des Kriteriums erfolgen. Der Bereich kann in einer Ausführungsform als eine Zeile - beispielsweise realisiert als eine Pixel-Zeile des aus Pixeln bestehenden IR-Bilds und/oder vis-Bilds - oder auch als eine Spalte - beispielsweise realisiert als eine Pixel-Spalte des aus Pixeln bestehenden IR-Bilds und/oder vis-Bilds - definiert sein. Weitere Definitionen des Bereiches, insbesondere beliebiger Geometrie, sind denkbar.
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Unter „Homogenität“ ist hier insbesondere eine Gleichmäßigkeit einer auswertbaren Eigenschaft des IR-Bilds und/oder des vis-Bilds (im Folgenden kurz: „IR-/vis-Bilds“) über das gesamte analysierte IR-/vis-Bilds oder den gesamten analysierten Bereich des IR-/vis-Bilds, beispielsweise die Zeile oder die Spalte, zu verstehen. So kann beispielsweise eine Helligkeit über das IR-/vis-Bild als homogen angesehen werden, wenn ein Helligkeitswert für alle untersuchten Pixel im Wesentlichen gleich ist (bis auf geringfügige Schwankungen im Rahmen statistischen Rauschens). Die Homogenität kann ferner insbesondere auch eine Farbverteilung betreffen, eine Temperaturverteilung oder dergleichen.
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Die Homogenität kann in einer Implementierung des Verfahrens beispielsweise über die Anzahl oder den Prozentsatz von Pixeln angegeben werden, die im Verhältnis zur Gesamtanzahl der ausgewerteten Pixel des IR-/vis-Bilds die vorgegebene auswertbare Eigenschaft aufweisen. Erfüllen dann beispielsweise 80% der Pixel die Eigenschaft, so beträgt die Homogenität 80%. Liegt die Homogenität ferner über einer vorgegebenen Schwelle, beispielsweise oberhalb von 95%, so wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Homogenität auch mittels eines Schwellwertverfahrens, insbesondere unter Erzeugung eines Histogramms, ermittelbar sein. Dabei kann eine Häufigkeitsverteilung der entsprechenden Eigenschaft (Helligkeit, Grauwert, Farbwert, ...) im analysierten IR-/vis-Bild berechnet werden und aus der berechneten Häufigkeitsverteilung eine Homogenität abgeleitet werden. Beispielsweise kann die Homogenität in Form einer Halbwertsbreite einer insbesondere normalverteilten Häufigkeitsverteilung angebbar sein. In einem Ausführungsbeispiel kann insbesondere eine Häufigkeit eines Grauwertes in dem IR-/vis-Bild, bevorzugt in dem vis-Bild, mittels eines Histogramms berechnet werden und daraus eine Homogenität der Helligkeitsverteilung ableitbar sein. In einem alternativen oder zusätzlichen Ausführungsbeispiel kann insbesondere eine Häufigkeit eines Temperaturwerts in dem IR-Bild mittels eines Histogramms berechnet werden und daraus eine Homogenität der Temperaturverteilung ableitbar sein. Ist diese als besonders homogen anzusehen, d.h. die Homogenität liegt über einer vorgegebenen Schwelle, beispielsweise mehr als 95% der Temperaturmesswerte weisen im Wesentlichen den gleichen Temperaturwert auf, so kann dies als Indikator angesehen werden, dass sich die Schutzvorrichtung im angeordneten Zustand befindet.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn die Bildschärfe eines von der vis-Kamera erfassten vis-Bilds, insbesondere die Bildschärfe in einem Bereich des erfassten vis-Bilds, unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn die Bildschärfe eines von der IR-Kamera erfassten IR-Bilds, insbesondere die Bildschärfe in einem Bereich des erfassten IR-Bilds, unter einer vorgegebenen Schwelle liegt.
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Unter der „Bildschärfe“ ist insbesondere eine Unterscheidbarkeit von Merkmalen in dem untersuchten IR-/vis-Bild (oder dem analysierten Bereich des IR-/vis-Bilds) zu verstehen. Die Merkmale können dabei beispielsweise eine Helligkeit, eine Farbe, eine Schärfentiefe, einen Kontrast, eine Struktur oder dergleichen betreffen. Mit anderen Worten: können keine Merkmale in dem IR-/vis-Bild unterschieden werden, d.h. die Bildschärfe ist gering und liegt unter einer vorgegebenen Schwelle, so kann dies als Indikator angesehen werden, dass sich die Schutzvorrichtung im angeordneten Zustand befindet.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn keine Änderung in einer Serie von von der vis-Kamera erfassten vis-Bildern, insbesondere in einer Zeile, in einer Spalte oder in einem Bereich der jeweiligen erfassten vis-Bildern der Serie von vis-Bildern, detektiert wird. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn keine Änderung in einer Serie von von der IR-Kamera erfassten IR-Bildern, insbesondere in einer Zeile, in einer Spalte oder in einem Bereich der jeweiligen erfassten IR-Bildern der Serie von IR-Bildern, detektiert wird.
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Unter einer „Serie von Bildern“ sind zumindest zwei IR-/vis-Bilder zu verstehen, die in enger zeitlicher Korrelation, insbesondere von derselben Szenerie, aufgenommen wurden. Unter „enger zeitlicher Korrelation“ soll insbesondere mit einer maximalen Zeitverzögerung von weniger als 10 Sekunden, bevorzugt von weniger al 5 Sekunden, besonders bevorzugt von weniger als 1 Sekunde verstanden werden.
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Auf diese Weise kann aus einer Änderung von Bildinhalten, beispielsweise aus einem optischen Unterschied (zumindest) zweier (nacheinander) aufgenommener IR-/vis-Bilder darauf geschlossen werden, dass die Schutzvorrichtung sich nicht in einem angeordneten Zustand befindet. Die „Änderung“ kann dabei jegliche in einem IR-/vis-Bild wiedergebbare Information betreffen, beispielsweise eine Helligkeit, einen Kontrast, eine Farbverteilung, eine Position eines Merkmals (einer Kante, eines Muster, einer Struktur, eines anderweitigen Merkmals) oder dergleichen. In einer Ausführungsform kann beispielsweise anhand einer erkannten Bewegung von mittels der IR-Kamera und/oder mittels der vis-Kamera aufgenommener Gegenstände - beispielsweise implementiert mittels sog. „Shape Recognition Bildverarbeitung“ - eine Änderung in der Serie von von der vis-Kamera erfassten vis-Bildern und/oder in der Serie von von der IR-Kamera erfassten IR-Bildern detektiert werden.
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Insbesondere lässt sich eine Änderung in der Serie von von der vis-Kamera erfassten vis-Bildern und/oder in der Serie von von der IR-Kamera erfassten IR-Bildern unter Verwendung eines Merkmalserkennungsverfahren oder eines Mustererkennungsverfahrens durchführen. In einer Ausführungsform kann dieses Merkmalserkennungsverfahren als ein Schwellenwertverfahren realisiert sein, welches sich besonders gut zur schnellen Binarisierung (Trennung von Objekten und Hintergrund) eignet.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn eine Helligkeit, insbesondere eine Intensität oder ein Grauwert, eines von der vis-Kamera erfassten vis-Bilds, insbesondere die Helligkeit in einer Zeile, in einer Spalte oder in einem Bereich des erfassten vis-Bilds, unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. In einer Ausführungsform kann beispielsweise die Anordnung der Schutzvorrichtung detektiert werden, wenn das Maximum in der Helligkeitsverteilung des vis-Bilds unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. Eine mögliche Implementierung kann unter Berechnung eines Histogramms realisiert sein, welches Aufschluss über die statistische Helligkeitsverteilung im vis-Bild gibt. Insbesondere kann die Helligkeit auch über eine mittlere Helligkeit im vis-Bild charakterisiert werden und ein Vergleich mit einer vorgegebenen Schwelle durchgeführt werden. Die Verwendung des Grauwertes kann vorteilhaft sein, da er den reinen Helligkeitswert eines Pixels charakterisiert und weitere Farbinformationen unberücksichtigt lässt.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn ein Kontrast eines von der vis-Kamera erfassten vis-Bilds, insbesondere ein Kontrast in einer Zeile, in einer Spalte oder in einem Bereich des erfassten vis-Bilds, unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. Der „Kontrast“ bezeichnet dabei den Unterschied zwischen hellen und dunklen Bereichen des analysierten IR-/vis-Bilds (oder des analysierten (Teil-)Bereichs des IR-/vis-Bilds) und kann daher vorteilhaft genutzt werden, um Rückschluss auf Lichtverhältnisse (oder Strahlungsverhältnisse) in der Szenerie und damit auf Lichteinfall (bzw. Strahlungseinfall) in die vis-Kamera (bzw. die IR-Kamera) zu ziehen. Insbesondere kann der Kontrast in einem vis-Bild auf besonders einfache Weise durch Bestimmung eines Helligkeitsmaximums und eines Helligkeitsminimums im vis-Bild realisiert sein. Insbesondere kann der Kontrast in einem IR-Bild auf besonders einfache Weise durch Bestimmung eines Temperaturmaximums und eines Temperaturminimums im IR-Bild realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Kontrast auf auch durch Berechnung eines Helligkeitshistogramms bzw. ein Temperaturhistogramms bestimmt werden. Eine besonders inhomogene Verteilung im Helligkeitshistogramm bzw. im Temperaturhistogramm kann dabei auf das Vorhandensein starker Kontraste hindeuten - d.h. der Kontrast liegt über einer vorgegebenen Schwelle - und damit als Indikator angesehen werden, dass sich die Schutzvorrichtung nicht im angeordneten Zustand befindet (in diesem angeordneten Zustand der Schutzvorrichtung wäre die Verteilung stark homogen, d.h. der Kontrast läge unter einer vorgegebenen Schwelle).
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn ein mittels der vis-Kamera durchgeführter Weißabgleich, insbesondere eines von der vis-Kamera erfassten vis-Bilds, einer vorgegebenen Farbtemperatur entspricht. Unter dem „Weißabgleich“ ist insbesondere eine den Lichtverhältnissen entsprechende Anpassung der Farbtemperatur des vis-Bilds zu verstehen, wie diese von kommerziellen vis-Kameras bekannt ist. In einem angeordneten Zustand der Schutzvorrichtung kann dieser Weißabgleich zu einer reproduzierbaren Farbtemperatur des vis-Bilds oder des (Teil-)Bereichs des vis-Bilds führen, sodass die vorgegebene Farbtemperatur als Indikator für den angeordneten Zustand der Schutzvorrichtung angesehen werden kann. Befindet sich die Schutzvorrichtung nicht in einem angeordneten Zustand, so wird die im Rahmen des durchgeführten Weißabgleichs erhaltene Farbtemperatur typischerweise von der vorgegebenen Farbtemperatur abweichen.
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Die vorgegebene Farbtemperatur kann dabei insbesondere durch eine geeignete Wahl der Farbe der Schutzvorrichtung sowie eine geeignete Wahl der Transparenz der Schutzvorrichtung definiert sein. Dieser Ansatz lässt sich ferner noch verbessern, indem eine Auswertung von Farbkanälen (beispielsweise der RGB-Kanäle) der vis-Kamera durchgeführt wird, sodass die Verhältnisse der einzelnen Farbkanäle eine genauere Detektion des angeordneten Zustands der Schutzvorrichtung erlauben. Ferner kann in die Schutzvorrichtung und/oder auf die Schutzvorrichtung auch ein besonderes Muster und/oder Farbe und/oder Material aufgebracht bzw. eingebracht sein.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn eine Entfernungseinstellung der vis-Kamera nicht durchführbar ist. Unter einer „Entfernungseinstellung“ ist insbesondere die Technik der vis-Kamera zu verstehen, unter Verwendung eines vis-Bilds eine automatische Anpassung, insbesondere einer Optik der vis-Kamera, durchzuführen, um die zu untersuchende Szenerie scharfzustellen. Diese Durchführung der Entfernungseinstellung ist Stand der Technik. Erfindungsgemäß wird jedoch ausgenutzt, dass diese Entfernungseinstellung typischerweise nicht funktioniert, wenn sich ein Hindernis unmittelbar vor der vis-Kamera befindet. Somit kann die nicht durchführbare Entfernungseinstellung als Indikator angesehen werden, um einen angeordneten Zustand der Schutzvorrichtung zu detektieren.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn eine Temperatur eines von der IR-Kamera erfassten IR-Bilds, insbesondere die Temperatur in einer Zeile, in einer Spalte oder in einem Bereich des erfassten IR-Bilds, unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. Insbesondere wird ein entfernter Zustand der Schutzvorrichtung detektiert, wenn eine Temperatur eines von der IR-Kamera erfassten IR-Bilds, insbesondere die Temperatur in einer Zeile, in einer Spalte oder in einem Bereich des erfassten IR-Bilds, oberhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt. In einer Ausführungsform kann beispielsweise die Anordnung der Schutzvorrichtung detektiert werden, wenn das Maximum der in dem IR-Bild oder dem (Teil-Bereich) des IR-Bilds ermittelbaren Temperatur unter einer vorgegebenen Schwelle, beispielsweise von 30 °C, liegt. Ferner kann eine mögliche Implementierung auch unter Berechnung eines Histogramms realisiert sein, welches Aufschluss über die statistische Temperaturverteilung im IR-Bild gibt. Insbesondere kann die Temperatur auch über eine mittlere Temperatur im IR-Bild charakterisiert werden und ein Vergleich mit einer vorgegebenen Schwelle durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die mittels der IR-Kamera ermittelte Temperaturinformation als Indikator verwendet werden, um einen angeordneten Zustand der Schutzvorrichtung zu detektieren.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Folge des Erfassens eines angeordneten Zustands der Schutzvorrichtung eine Funktion des Temperaturmessgeräts gesteuert und/oder geregelt. Somit ist es möglich, in Abhängigkeit der Erfassung eines angeordneten Zustands, alternativ oder zusätzlich auch in Abhängigkeit der Erfassung eines entfernten Zustands, der Schutzvorrichtung zumindest eine Funktion des Temperaturmessgeräts auszuführen. Eine Vielzahl solcher Funktionen, die in Abhängigkeit der Erfassung des angeordneten Zustands der Schutzvorrichtung ausgeführt werden, ist denkbar. Beispielsweise lassen sich Funktionseinschränkungen des Temperaturmessgeräts bei Erfassen eines angeordneten Zustands der Schutzvorrichtung, wie insbesondere das Ausbleiben einer Hintergrundbeleuchtung eines Bildschirms, realisieren. Insbesondere kann in Folge des Erfassens eines angeordneten Zustands der Schutzvorrichtung ein Hinweis an einen Benutzer des Temperaturmessgeräts mittels einer Ausgabevorrichtung des Temperaturmessgeräts ausgegeben werden, insbesondere akustisch, optisch, taktil oder anderweitig an einen Benutzer des Temperaturmessgeräts ausgegeben werden. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine Warnung des Benutzers des Temperaturmessgeräts erfolgen, die ihn auf mögliche Fehlmessungen oder ungenaue Messungen mittels des Temperaturmessgeräts hinweist, sollte er die Schutzvorrichtung in dem angeordneten Zustand während der Messung belassen. Ferner kann beispielsweise vorgesehen sein, einen Betrieb des Temperaturmessgeräts zu sperren, sofern die Schutzvorrichtung sich in dem angeordneten Zustand befindet.
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Es sei abschließend erwähnt, dass die vorgenannten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens für sich oder auch in Kombination miteinander realisierbar sind. Ferner sind auch bedingte, d.h. voneinander abhängige Kriterien zur Detektion eines angeordneten oder entfernten Zustands der Schutzvorrichtung denkbar, bei denen beispielsweise zunächst die Erfüllung einer ersten Bedingung (beispielsweise der vis-Kamera) analysiert wird und anschließend, bei Erfüllung der ersten Bedingung, die Erfüllung einer zweiten Bedingung (beispielsweise der IR-Kamera) analysiert wird („wenn... dann...“-Schachtelung).
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Insbesondere lässt sich auf diese Weise ein Temperaturmessgerät realisieren, dass auch bei völliger Dunkelheit - bei der eine Auswertung basierend auf vis-Bildern typischerweise zur Detektion einer angeordneten Schutzvorrichtung führen würde - eine zuverlässige Detektion des angeordneten oder entfernten Zustands der Schutzvorrichtung unter Verwendung der Auswertung eines IR-Bilds ermöglicht.
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Es ferner angemerkt, dass die besagten IR-Bilder und/oder IR-Bilder auch vor einer Auswertung mittels der Recheneinheit aufbereitet werden können, beispielsweise mittels Filterung, Glättung oder dergleichen aufbereitet werden können.
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Figurenliste
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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.
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Es zeigen:
- 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Temperaturmessgeräts in einer perspektivischen Frontansicht mit entfernter Schutzvorrichtung,
- 2 die in 1 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Temperaturmessgeräts in einer perspektivischen Frontansicht mit angeordneter Schutzvorrichtung,
- 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Verfahrensdiagramm.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Temperaturmessgerät 10 in Form einer handgehaltenen Wärmebildkamera 10' vorgestellt. Die Ausführungen beziehen sich auf die Wärmbildkamera 10', lassen sich aber ohne Einschränkung auf ein allgemeines Temperaturmessgerät 10 übertragen. 1 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform dieses Temperaturmessgeräts 10 in perspektivischer Frontansicht. Das Temperaturmessgerät 10 dient dazu, eine zweidimensionale Temperaturinformation, in diesem Ausführungsbeispiel ein Wärmebild, einer zu untersuchenden Szenerie zu ermitteln (hier nicht näher dargestellt). Die Szenerie kann eine beliebige zu untersuchende Anordnung sein, die typischerweise Gegenstände, insbesondere Oberflächen von Gegenständen, oder dergleichen umfasst. Beispiele für eine derartige Szenerie können eine Hausfassade, ein Sicherungskasten, eine Personengruppe, eine Landschaft oder dergleichen sein.
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Das Temperaturmessgerät 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Griff 14. Mit dem Griff 14 kann das Temperaturmessgerät 10 während der Benutzung bequem in einer Hand gehalten werden. Das Gehäuse 14 der Temperaturmessgeräts 10 weist weiterhin auf einer einem Benutzer während der Benutzung des Temperaturmessgerät 10 zugewandten Seite eine Ausgabevorrichtung in Form eines berührungssensitiven Bildschirms sowie Bedienelemente zur Benutzereingabe und Steuerung der Temperaturmessgeräts 10 auf (hier nicht näher dargestellt). Insbesondere weist das Temperaturmessgerät 10 auch einen Taster 16 auf, mit dem ein Benutzer die kontaktfreie Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation, insbesondere eines Wärmebilds, der zu untersuchenden Szenerie auf einer Speichervorrichtung des Temperaturmessgeräts 10 abspeichern kann.
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Auf der dem Benutzer bei Anwendung des Temperaturmessgeräts 10 abgewandten Seite 18 des Gehäuses 12 ist eine Eintrittsöffnung 20 in dem Gehäuse 12 vorgesehen. Die Eintrittsöffnung 20 definiert (ggf. in Zusammenwirken mit einer hier nicht näher dargestellten Optik des Temperaturmessgeräts 10) den Erfassungsbereich des Temperaturmessgeräts 10 für Infrarotstrahlung. Der Erfassungsbereich für Infrarotstrahlung stellt einen Raumwinkelbereich ε (hier nicht näher dargestellt) dar. Die in diesem Raumwinkelbereich ε oder in diesen Raumwinkelbereich ε von der Szenerie, insbesondere von den Gegenständen der Szenerie, ausgestrahlte Infrarotstrahlung wird von dem Temperaturmessgerät 10 erfasst. Unmittelbar hinter der Eintrittsöffnung 20 befindet sich eine IR-Kamera 22. Die IR-Kamera 22 besteht aus einer Vielzahl von für Infrarotstrahlung empfindlichen Pixeln (hier nicht näher dargestellt), hier mit einer Auflösung von 640×480 Pixel. Die Pixel sind dazu vorgesehen, Infrarotstrahlung aus dem infraroten Strahlungsspektrum, die in dem Raumwinkelbereich ε ausgehend von der zu untersuchenden Szenerie in die Eintrittsöffnung 20 des Temperaturmessgeräts 10 eintritt, zu erfassen und basierend auf der empfangenen Infrarotstrahlung zumindest ein IR-Bild zu erzeugen und einer Recheneinheit 36 bereitzustellen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Pixel als Infrarotstrahlungs-empfindliche p/n-Dioden realisiert, wobei die Pixel Matrix-artig an der der Szenerie zugewandten Oberfläche der IR-Kamera angeordnet sind.
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Ferner befindet sich auf der dem Benutzer während der Benutzung des Temperaturmessgeräts 10 abgewandten Seite 18 des Gehäuses 12 eine zweite Eintrittsöffnung 24 in dem Gehäuse 12. Unmittelbar hinter der Eintrittsöffnung 24 befindet sich eine vis-Kamera 26 mit einer Auflösung von 2560×1920 Pixel. Die vis-Kamera 26 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als CCD-Bildsensor realisiert. Die vis-Kamera 26 ist dazu vorgesehen, im Wesentlichen zeitgleich mit der IR-Kamera 22 ein vis-Bild der Szenerie in einem Raumwinkelbereich φ, der in diesem Ausführungsbeispiel dem Raumwinkelbereich ε der IR-Kamera 22 entspricht, aufzunehmen.
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Das Temperaturmessgerät 10 weist eine Schutzvorrichtung 28 auf, die zum mechanischen Schutz der IR-Kamera 22 und der vis-Kamera 26 reversibel vor der IR-Kamera 22 und der vis-Kamera 26 an dem Temperaturmessgerät 10 anordenbar ist. In 1 befindet sich die Schutzvorrichtung 28 in einem entfernten Zustand, d.h. die vis-Kamera 26 und die IR-Kamera 22 stehen in unmittelbarem Austausch mit ihrer Umgebung. Die Schutzvorrichtung 28 ist als eine Schutzklappe ausgeführt, die durch einen Bediener des Temperaturmessgeräts 10 auf einfache Weise auf- und zugeklappt werden kann. Im aufgeklappten Zustand - wie in 1 gezeigt - liegt die Schutzklappe auf der Oberseite 30 des Gehäuses 12 in einer Aussparung des Gehäuses 12 an und ist entsprechend gegen eine Beschädigung, insbesondere gegen ein Abbrechen, geschützt.
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In 2 ist das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des Temperaturmessgeräts 10 nochmals dargestellt, allerdings mit geschlossener Schutzvorrichtung 28. In diesem Zustand befindet sich die Schutzvorrichtung 28 in angeordnetem Zustand vor der IR-Kamera 22 und der vis-Kamera 26, sodass diese beiden empfindlichen Bauteile des Temperaturmessgeräts 10 möglichst gut geschützt sind.
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Auf der Unterseite des Temperaturmessgeräts 10 weist der Griff 14 ferner eine Aufnahme (nicht näher dargestellt) zur Aufnahme eines Energiespeichers 32 auf, der beispielhaft in Form eines aufladbaren Akkumulators oder in Form von Batterien ausgeführt sein kann.
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Im Inneren des Temperaturmessgeräts 10, beispielsweise auf einer Leiterplatte, sind ferner elektrische Bauteile des Temperaturmessgeräts 10 angebracht und verschaltet. Die elektrischen Bauteile umfassen zumindest eine Steuervorrichtung 34 zur Steuerung des Betriebs des Temperaturmessgeräts 10. Die Steuervorrichtung 34 umfasst dabei zumindest eine Steuerelektronik sowie Mittel zur Kommunikation mit den anderen Komponenten des Temperaturmessgeräts 10, insbesondere Mittel zur Steuerung und Regelung des Temperaturmessgeräts 10. Die Steuervorrichtung 34 ist mit den anderen Komponenten des Temperaturmessgeräts 10, insbesondere mit der IR-Kamera 22, der vis-Kamera 26, einer Datenkommunikationsschnittstelle (hier nicht näher dargestellt), dem Energiespeicher 32, einem Datenspeicher (hier nicht näher dargestellt), einer Ausgabevorrichtung, ggf. einem Verschlussmechanismus („Shutter“; hier nicht näher dargestellt) sowie ggf. weiteren Komponenten des Temperaturmessgeräts 10 signaltechnisch verbunden. Die Steuervorrichtung 34 beinhaltet ferner eine Recheneinheit 36, insbesondere in Form eines Mikroprozessors, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen und speziell eingerichtet ist. Die Recheneinheit 36 dient dem Empfangen und Auswerten von IR-Bildern und vis-Bildern, die von der IR-Kamera 22 bzw. der vis-Kamera 26 bereitgestellt werden. Insbesondere dient die Recheneinheit 36 der Detektion eines angeordneten Zustands der Schutzvorrichtung 28 unter Verwendung der vis-Kamera 26 und unter Verwendung der IR-Kamera 22, indem die Recheneinheit 36 dazu eingerichtet ist, zumindest ein von der vis-Kamera 26 erfasstes vis-Bild sowie zumindest ein von der IR-Kamera 22 erfasstes IR-Bilds auszuwerten.
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Die erfassten IR-Bilder und/oder vis-Bilder können/kann von der Recheneinheit 36 zur weiteren Verarbeitung und/oder zur Ausgabe an einen Benutzer des Temperaturmessgeräts 10 mittels der Ausgabevorrichtung und/oder einem externen Gerät mittels der Datenkommunikationsschnittstelle bereitgestellt werden.
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In 3 ist ein Verfahrensdiagramm dargestellt, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Temperaturmessgeräts 10 zur berührungslosen Temperaturmessung beschreibt. Das Verfahren ist dazu vorgesehen, von einem Temperaturmessgerät 10 betrieben zu werden, wie es im Zusammenhang mit den 1 und 2 vorgestellt wird.
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Das Verfahren dient der Detektion eines angeordneten Zustands der Schutzvorrichtung 28 unter Verwendung der vis-Kamera 26 und unter Verwendung der IR-Kamera 22, indem zumindest ein von der vis-Kamera 26 erfasstes vis-Bild sowie zumindest ein von der IR-Kamera 22 erfasstes IR-Bild mittels der Recheneinheit 36 des Temperaturmessgeräts 10 ausgewertet wird.
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In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird jeweils ein IR-Bild und ein vis-Bild aufgenommen und an die Recheneinheit 36 des Temperaturmessgeräts 10 weitergeleitet. In Verfahrensschritt 102 wird das IR-Bild auf bestimmte Eigenschaften analysiert. Die Durchführung der einzelnen Analysen auf die entsprechenden Eigenschaften ist hier jeweils durch einen Unterverfahrensschritt 102a, 102b, 102c dargestellt. In Unterverfahrensschritt 102a wird geprüft, ob die Homogenität des von der IR-Kamera 22 erfassten IR-Bilds oberhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt. In Unterverfahrensschritt 102b wird geprüft, ob die Bildschärfe des von der IR-Kamera 22 erfassten IR-Bilds unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. In Unterverfahrensschritt 102c wird geprüft, ob die Temperatur in dem von der IR-Kamera 22 erfassten IR-Bild unter einer vorgegebenen Schwelle liegt.
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In Verfahrensschritt 104, der insbesondere zeitgleich zu Verfahrensschritt 102 durchgeführt wird, wird das vis-Bild auf bestimmte Eigenschaften analysiert. Die Durchführung der einzelnen Analysen auf die entsprechenden Eigenschaften ist hier jeweils durch einen Unterverfahrensschritt 104a, 104b, 104c, 104d, 104e dargestellt. In Unterverfahrensschritt 104a wird geprüft, ob die Homogenität des von der vis-Kamera 26 erfassten vis-Bilds über einer vorgegebenen Schwelle liegt. In Unterverfahrensschritt 104b wird geprüft, ob die Bildschärfe des von der vis-Kamera 26 erfassten vis-Bilds unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. In Unterverfahrensschritt 104c wird geprüft, ob eine Helligkeit, insbesondere eine Intensität oder ein Grauwert, des von der vis-Kamera 26 erfassten vis-Bilds unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. In Unterverfahrensschritt 104c wird geprüft, ob ein Kontrast des von der vis-Kamera 26 erfassten vis-Bilds unter einer vorgegebenen Schwelle liegt. In Unterverfahrensschritt 104d wird geprüft, ob ein mittels der vis-Kamera 26 durchgeführter Weißabgleich einer vorgegebenen Farbtemperatur entspricht. In Unterverfahrensschritt 104e wird geprüft, ob eine Entfernungseinstellung der vis-Kamera 26 durchführbar ist.
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Anschließend wird in Verfahrensschritt 106 ein weiteres vis-Bild und ein weiteres IR-Bild aufgenommen und an die Recheneinheit 36 des Temperaturmessgeräts 10 weitergeleitet. In Unterverfahrensschritt 108a wird mittels der Recheneinheit 36 analysiert, ob eine Änderung zwischen dem ersten bereitgestellten vis-Bild und dem zweiten bereitgestellten vis-Bild detektierbar ist. In Unterverfahrensschritt 108b wird mittels der Recheneinheit 36 analysiert, ob eine Änderung zwischen dem ersten bereitgestellten IR-Bild und dem zweiten bereitgestellten IR-Bild detektierbar ist.
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In Verfahrensschritt 110 wird abschließend ein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung 28 detektiert, wenn in zumindest 4 der 10 Unterverfahrensschritten (102a-102c, 104a-104e, 108a-108b) die entsprechende Eigenschaft des vis-Bilds bzw. des IR-Bilds bestätigt wird. In Folge des Erfassens des angeordneten Zustands der Schutzvorrichtung 28 wird in Verfahrensschritt 112 ein Hinweis an einen Benutzer des Temperaturmessgeräts 10 mittels der Ausgabevorrichtung des Temperaturmessgeräts 10 ausgegeben. Wird kein angeordneter Zustand der Schutzvorrichtung 28 erfasst, so wird ein Information zur Begrüßung des Benutzers des Temperaturmessgeräts 10 ausgegeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014226342 A1 [0004]
- DE 102015206038 A [0005]
