DE102021204120A1 - Device and method for calibrating a thermographic system - Google Patents

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Martin Schlicker
Friedrich Schrandt
Ingo Walter
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Kalibrieren eines Thermografiesystems (2), wobei die Vorrichtung (1) einen Schwarzkörper (10) umfasst, wobei die Vorrichtung (1) zusätzlich mindestens einen Temperaturfühler (13) zur Erfassung einer Temperatur des Schwarzkörpers (10) und eine Temperiereinrichtung (14) zur Einstellung einer Temperatur des Schwarzkörpers (10) umfasst.The invention relates to a device (1) for calibrating a thermographic system (2), the device (1) comprising a black body (10), the device (1) additionally having at least one temperature sensor (13) for detecting a temperature of the black body (10 ) and a temperature control device (14) for setting a temperature of the black body (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kalibrieren eines Thermografiesystems sowie ein Thermografiesystem.The invention relates to a device and a method for calibrating a thermographic system and a thermographic system.

Thermografiesysteme werden zur Erfassung von Temperaturen, insbesondere Temperaturen von Oberflächen eines Messobjekts, genutzt. Dabei wird eine von einer Oberfläche ausgehende Intensität, insbesondere eine Intensität von Strahlung mit Wellenlängen in einem infraroten Bereich, mittels einer Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems erfasst und durch Auswertung geeigneter mathematischer und/oder physikalischer Zusammenhänge eine Temperatur der Oberfläche bestimmt. Auf Grundlage der so erfassten Temperaturen können z.B. Bilddaten einer Oberfläche eines Messobjekts erzeugt werden, wobei die erfassten Temperaturen mittels einer geeigneten Skalierung Farben zugeordneten werden, die für das menschliche Auge sichtbar sind.Thermographic systems are used to record temperatures, in particular temperatures of the surfaces of a measurement object. In this case, an intensity emanating from a surface, in particular an intensity of radiation with wavelengths in an infrared range, is detected by means of a detection device of the thermography system and a temperature of the surface is determined by evaluating suitable mathematical and/or physical relationships. On the basis of the temperatures recorded in this way, image data of a surface of a measurement object can be generated, for example, with the temperatures recorded being assigned colors that are visible to the human eye using suitable scaling.

Der infrarote Bereich bezeichnet vorzugweise Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 780 Nanometern und 1 Millimeter, besonders bevorzugt zwischen 5 Mikrometern und 100 Mikrometern.The infrared range preferably denotes radiation with a wavelength between 780 nanometers and 1 millimeter, particularly preferably between 5 micrometers and 100 micrometers.

Thermografiesysteme können bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden. Bei gekühlten Thermografiesystemen liegt die Betriebstemperatur vorzugweise zwischen 50 Kelvin und 200 Kelvin. Um eine solche Betriebstemperatur zu erreichen, können die Thermografiesysteme eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung aufweisen.Thermographic systems can be operated at different temperatures. In the case of cooled thermographic systems, the operating temperature is preferably between 50 Kelvin and 200 Kelvin. In order to reach such an operating temperature, the thermographic systems can have a cooling and/or heating device.

Ein Thermografiesystem kann auch bei der Erfassung sogenannter Hoch-Temperatur-Ereignisse auf der Erdoberfläche aus dem Weltraum zum Einsatz kommen. Solche HochTemperatur-Ereignisse können beispielsweise Waldbrände sein, die mittels des Thermografiesystems aus dem Weltraum erfasst werden. Aber auch die Temperaturen anderer irdischer Ereignisse und/oder nicht-irdischer Ereignisse oder Messobjekte können mittels des Thermografiesystems erfasst werden.A thermal imaging system can also be used to capture so-called high-temperature events on the Earth's surface from space. Such high-temperature events can be forest fires, for example, which are recorded from space using the thermography system. However, the temperatures of other terrestrial events and/or non-terrestrial events or measurement objects can also be recorded using the thermography system.

Im Weltraum ist ein Thermografiesystem verschiedenen Umwelteinflüssen ausgesetzt, welche das zuverlässige Erfassen von Temperaturen erschweren können.In space, a thermal imaging system is exposed to various environmental influences that can make it difficult to reliably record temperatures.

Um eine Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit bei der Erfassung von Temperaturen zu gewährleisten, ist eine Kalibrierung des Thermografiesystems in bestimmten zeitlichen Abständen notwendig. Eine solche Kalibrierung wird typischer Weise mittels des Erfassens einer Referenztemperatur eines Referenzstrahlers durchgeführt. Im infraroten Bereich werden hierzu bevorzugt Schwarzkörper verwendet.In order to ensure reliability and repeatability when recording temperatures, the thermographic system must be calibrated at certain time intervals. Such a calibration is typically performed by detecting a reference temperature of a reference radiator. Black bodies are preferably used for this purpose in the infrared range.

Bei einer Verwendung im Weltraum ist das Thermografiesystem vorzugweise Teil eines Satelliten bzw. einer Sonde, so dass eine Minimierung des Bauraums und Gewichts des Thermografiesystems gewünscht ist. Auch ist das Thermografiesysteme starken Schwankungen der Umgebungstemperatur ausgesetzt, wodurch störende Artefakte in den Bilddaten entstehen können. Das Auftreten solcher Artefakte kann durch ein Kalibrieren reduziert werden.When used in space, the thermography system is preferably part of a satellite or a probe, so that minimization of the installation space and weight of the thermography system is desired. The thermographic system is also exposed to strong fluctuations in the ambient temperature, which can cause disruptive artefacts in the image data. The occurrence of such artefacts can be reduced by calibration.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn eine zur Verwendung des Thermografiesystems benötigte Energie möglichst gering ist. Hieraus resultiert der Wunsch, das Thermografiesystem insbesondere nur on-demand zu betreiben. Dies kann jedoch eine Kalibrierung vor jeder Inbetriebnahme erfordern. Auch ist es wünschenswert, dass das Thermografiesystem bei Nicht-Verwendung vor weiteren schädlichen Umwelteinflüssen geschützt wird, beispielsweise durch ein Verschließen eines Strahlengangs des Thermografiesystems zur Umgebung hin.It is also advantageous if the energy required to use the thermography system is as low as possible. This results in the desire to operate the thermographic system in particular only on demand. However, this may require calibration before each use. It is also desirable for the thermographic system to be protected from other harmful environmental influences when not in use, for example by closing off a beam path from the thermographic system to the environment.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der US 2016/0044224 A1 ein Verschlusssystem zum abwechselnden Sperren und Belichten eines optischen Sensors eines Thermografiesystems bekannt. Weiter ist aus der EP 3 386 180 A1 ein Kalibrierungsverfahren für Infrarotkameras oder Wärmebildkameras, die die Ungleichmäßigkeit von Detektoren korrigieren, bekannt.From the prior art, for example, from US 2016/0044224 A1 discloses a shutter system for alternately blocking and exposing an optical sensor of a thermographic system. Next is from the EP 3 386 180 A1 a calibration method for infrared cameras or thermal imagers correcting the non-uniformity of detectors is known.

Keine der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen oder Verfahren schlägt eine Vorrichtung oder ein Verfahren zum Kalibrieren eines Thermografiesystems vor, welches die genannten Nachteile minimiert oder beseitigt.None of the devices or methods known from the prior art proposes a device or a method for calibrating a thermography system that minimizes or eliminates the disadvantages mentioned.

Es stellt sich somit das technische Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kalibrieren eines Thermografiesystems sowie ein Thermografiesystem zu schaffen, welche eine einfache und genaue Kalibrierung eines Thermografiesystems ermöglichen, womit wiederum die Zuverlässigkeit und Genauigkeit von Messungen unter Verwendung des Thermografiesystems verbessert wird.The technical problem thus arises of creating a device and a method for calibrating a thermographic system and a thermographic system which enable simple and accurate calibration of a thermographic system, which in turn improves the reliability and accuracy of measurements using the thermographic system.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The technical problem is solved by the subject matter having the characteristics of the independent claims. Further advantageous configurations of the invention result from the dependent claims.

Eine grundlegende Idee der Erfindung ist es, eine Vorrichtung umfassend einen Schwarzkörper bereitzustellen, wobei mittels einer Temperiereinrichtung und einem Temperaturfühler eine Temperatur des Schwarzkörpers eingestellt wird, welche durch ein Thermografiesystem erfasst werden kann und als Referenz zum Kalibrieren des Thermografiesystems dient.A basic idea of the invention is to provide a device comprising a black body, with a temperature by means of a temperature control device and a temperature sensor of the black body, which can be detected by a thermal imaging system and serves as a reference for calibrating the thermal imaging system.

Vorgeschlagen wird daher eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Thermografiesystems, wobei die Vorrichtung einen Schwarzkörper umfasst. Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung weiter mindestens einen Temperaturfühler zur Erfassung einer Temperatur des Schwarzkörpers und eine Temperiereinrichtung zur Einstellung einer Temperatur des Schwarzkörpers.A device for calibrating a thermography system is therefore proposed, the device comprising a black body. According to the invention, the device further comprises at least one temperature sensor for detecting a temperature of the black body and a temperature control device for setting a temperature of the black body.

Der Schwarzkörper bezeichnet einen Körper, der Strahlung aussendet, die nur von der Temperatur der Körpers abhängig ist. Auf den Körper auftreffende Strahlung wird idealer Weise vollständig absorbiert und nicht zurückgeworfen. Der Schwarzkörper kann eine Beschichtung aufweisen, welche einen Emissionsgrad des Schwarzkörpers maximiert. Der Emissionsgrad gibt an, wie viel Strahlung der Körper absorbiert. Insbesondere liegt der Emissionsgrad zwischen 0 und 1, wobei der Schwarzkörper vorzugweise einen Emissionsgrad von 0,999 aufweist, was einer Absorption von 99,9% auftreffender Strahlung entspricht. Eine solche Beschichtung kann beispielsweise mit schwarzer Farbe und in dem Fachmann bekannter Weise erfolgen. Der Schwarzkörper ist vorzugweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, aber auch andere Materialien sind denkbar. Eine Dimensionierung des Schwarzkörpers ist vorzugsweise so gewählt, dass durch den Schwarzkörper ein Strahlengang eines Thermografiesystems vollständig oder teilweise gegen die Umwelt abgeschirmt werden kann. Besonders bevorzugt ist eine Ausbildung des Schwarzkörpers derart, dass dessen Struktur der eines Hohlraumstrahlers angenähert ist. Beispielsweise kann der Schwarzkörper oder ein Abschnitt des Schwarzkörpers eine pyramidenförmige Strukturierung aufweisen. Weiter weist der Schwarzkörper vorzugweise eine der Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems zuzuwendende und eine der Erfassungseinrichtung abzuwendende Seite auf, wobei auf der der Erfassungseinrichtung zuzuwendenden Seite die Temperatur des Schwarzkörpers durch das Thermografiesystem erfasst werden kann. Die zuzuwendende Seite ist vorzugweise eine Vorderseite und die abzuwendende Seite ist vorzugweise eine Rückseite des Schwarzkörpers.The black body describes a body that emits radiation that depends only on the temperature of the body. Ideally, radiation that hits the body is completely absorbed and not reflected back. The blackbody may have a coating that maximizes an emissivity of the blackbody. The emissivity indicates how much radiation the body absorbs. In particular, the emissivity is between 0 and 1, with the black body preferably having an emissivity of 0.999, which corresponds to an absorption of 99.9% of incident radiation. Such a coating can, for example, be black in color and in a manner known to those skilled in the art. The black body is preferably made of aluminum or an aluminum alloy, but other materials are also conceivable. A dimensioning of the black body is preferably chosen such that a beam path of a thermographic system can be completely or partially shielded from the environment by the black body. A design of the black body such that its structure approximates that of a cavity radiator is particularly preferred. For example, the black body or a section of the black body can have a pyramid-shaped structure. Furthermore, the black body preferably has one side facing the detection device of the thermography system and one side facing away from the detection device, it being possible for the temperature of the black body to be detected by the thermography system on the side facing the detection device. The side to face is preferably a front side and the side to be turned away is preferably a back side of the black body.

Der mindestens eine Temperaturfühler dient zur Erfassung einer Ist-Temperatur des Schwarzkörpers und kann ein Messelement umfassen, das z.B. als ein Heiß- und/oder Kaltleiter ausgebildet sein kann, wobei sich bei einer Temperaturänderung der elektrische Widerstand des Leiters, beispielsweise eines Siliziumleiters, ändert. Das Messelement kann auch als Schwingquarz ausgebildet sein, beispielsweise hergestellt aus Siliziumdioxid. In einem Schwingquarz ändert sich eine Resonanzfrequenz des Schwingquarzes abhängig von der Temperatur. Somit kann über eine Bestimmung/Erfassung einer Eigenschaft des Messelements die Ist-Temperatur des Schwarzkörpers bestimmt werden. Das Messelement kann in den Schwarzkörper integriert sein oder an diesem befestigt sein.The at least one temperature sensor is used to record an actual temperature of the black body and can include a measuring element, which can be designed, for example, as an NTC thermistor and/or PTC thermistor, with the electrical resistance of the conductor, for example a silicon conductor, changing when the temperature changes. The measuring element can also be in the form of a quartz oscillator, for example made of silicon dioxide. In a quartz oscillator, a resonant frequency of the quartz oscillator changes depending on the temperature. The actual temperature of the black body can thus be determined by determining/detecting a property of the measuring element. The sensing element can be integrated into the blackbody or attached to it.

Der mindestens eine Temperaturfühler kann an der der Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems abzuwendenden Seite des Schwarzkörpers angebracht sein und über Mittel zur Signalübertragung, zum Beispiel mittels eines Kabels, mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sein. So lässt sich mittels des Temperaturfühlers die Ist-Temperatur des Schwarzkörpers messen und insbesondere - wie nachfolgend noch näher erläutert - mit Hilfe der Temperiereinrichtung auf einen Referenzwert bzw. eine Soll-Temperatur einstellen, die dann bei einem Kalibrieren durch das Thermografiesystem erfasst wird.The at least one temperature sensor can be attached to the side of the black body facing away from the detection device of the thermography system and can be connected to an evaluation device via means for signal transmission, for example by means of a cable. The temperature sensor can be used to measure the actual temperature of the black body and, in particular—as explained in more detail below—to set a reference value or target temperature using the temperature control device, which is then recorded by the thermographic system during calibration.

Die Temperiereinrichtung kann dem Schwarzkörper thermische Energie zuführen, um diesen zu erwärmen. Die Temperiereinrichtung kann einen Heizwiderstand aufweisen, wobei elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt wird. Der Heizwiderstand kann aus elektrisch leitenden Kupferbändern hergestellt sein. Diese wiederum können in einer Polyesterfolie laminiert bzw. isoliert an einer der Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems abzuwendenden Seite des Schwarzkörpers angeordnet sein.The temperature control device can supply thermal energy to the black body in order to heat it up. The temperature control device can have a heating resistor, with electrical energy being converted into thermal energy. The heating resistor can be made of electrically conductive copper strips. These in turn can be laminated in a polyester film or arranged isolated on a side of the black body facing away from the detection device of the thermography system.

Die Temperiereinrichtung kann weiter über Mittel, z.B. mittels eines Kabels, zur Übertragung von elektrischer Energie mit einer Energiequelle oder einem Energiespeicher verbunden sein. Auch denkbar ist das Ausbilden eines Energiespeichers zur Speicherung von elektrischer Energie durch die Temperiereinrichtung. Der Energiespeicher bzw. die Energiequelle kann von der Vorrichtung umfasst sein.The temperature control device can also be connected to an energy source or an energy store by means, e.g. by means of a cable, for the transmission of electrical energy. Also conceivable is the formation of an energy store for storing electrical energy by the temperature control device. The energy store or the energy source can be included in the device.

Alternativ oder kumulativ kann die Temperiereinrichtung auch thermische Energie vom Schwarzkörper abführen, um diesen zu kühlen. Beispielsweise kann die Temperiereinrichtung also als Heiz- und/oder Kühleinrichtung ausgebildet sein.Alternatively or cumulatively, the temperature control device can also dissipate thermal energy from the black body in order to cool it. For example, the temperature control device can be designed as a heating and/or cooling device.

Ein Betrieb der Temperiereinrichtung kann beispielsweise durch eine Steuereinrichtung gesteuert werden. Diese kann als Recheneinrichtung ausgebildet sein, wobei diese z.B. als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet oder eine(n) solche(n) aufweisen kann. Diese Steuereinrichtung kann beispielsweise einen Sollwert einer Eingangsgröße der Temperiereinrichtung vorgeben, wobei der Sollwert zur Einstellung einer Soll-Temperatur dient. Auch kann die Steuereinrichtung Sollwertänderungen vorgeben.Operation of the temperature control device can be controlled, for example, by a control device. This can be in the form of a computing device, in which case it can be in the form of a microcontroller or an integrated circuit, for example, or can have one(s). This control device can, for example, specify a target value for an input variable of the temperature control device, with the target value being used to set a target temperature. The control device can also specify setpoint changes.

Die vom Temperaturfühler erfasste Ist-Temperatur kann von einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden. Auch diese kann als Recheneinrichtung ausgebildet sein, wobei diese z.B. als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet oder eine(n) solche(n) aufweisen kann. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung können als gemeinsame Einrichtung oder als separat voneinander ausgebildete Einrichtungen ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung die Soll-Temperatur mit der Ist-Temperatur vergleichen, wobei die Steuereinrichtung die Temperiereinrichtung derart ansteuert, dass eine Abweichung zwischen Soll- und Ist-Temperatur minimiert wird. Mit anderen Worten erfolgt eine Temperaturregelung der Temperatur des Schwarzkörpers mittels der Temperiereinrichtung und des Temperaturfühlers.The actual temperature recorded by the temperature sensor can be evaluated by an evaluation device. This can also be in the form of a computing device, in which case it can be in the form of a microcontroller or an integrated circuit, for example, or can have such a device. The control and evaluation device can be embodied as a common device or as devices that are embodied separately from one another. For example, the evaluation device can compare the setpoint temperature with the actual temperature, with the control device controlling the temperature control device in such a way that a deviation between the setpoint and actual temperature is minimized. In other words, the temperature of the black body is regulated by means of the temperature control device and the temperature sensor.

Die Vorrichtung ist insbesondere geeignet, um vor oder in einem Strahlengang eines Thermografiesystems angeordnet zu werden und zwar derart, dass vom Schwarzkörper emittierte Strahlung in den Strahlengang des Thermografiesystems und durch den Strahlengang hindurch zu einer Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems gelangt.The device is particularly suitable for being arranged in front of or in a beam path of a thermographic system in such a way that radiation emitted by the black body reaches the beam path of the thermographic system and through the beam path to a detection device of the thermographic system.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse zur Anordnung des Schwarzkörpers, des mindestens einen Temperaturfühlers und/oder der Temperiereinrichtung. Durch ein solches Gehäuse sind Komponenten oder Teile der Vorrichtung in vorteilhafter Weise vor schädlichen äußeren Einflüssen geschützt.In a further embodiment, the device comprises a housing for arranging the black body, the at least one temperature sensor and/or the temperature control device. Such a housing advantageously protects components or parts of the device from harmful external influences.

Das Gehäuse kann aus mehreren Teilen bestehen, wobei das Gehäuse so ausgebildet ist, dass der Schwarzkörper, die Temperiereinrichtung und/oder der Temperaturfühler zumindest teilweise durch das Gehäuse aufgenommen bzw. in einem vom Gehäuse umfassten Innenvolumen angeordnet werden können.The housing can consist of several parts, with the housing being designed in such a way that the black body, the temperature control device and/or the temperature sensor can be at least partially accommodated by the housing or can be arranged in an interior volume encompassed by the housing.

Weiter können alle Komponenten des Gehäuses, also auch der Schwarzkörper, die Temperiereinrichtung und/oder der Temperaturfühler durch das Gehäuse miteinander verbunden werden und vorzugweise am Gehäuse befestigt werden. Das Gehäuse kann aus einer Titanlegierung hergestellt sein. Weiter kann das Gehäuse eine Durchgangsöffnung aufweisen oder ausbilden, durch die Strahlung von einem im Innenvolumen des Gehäuses angeordneten Schwarzkörper aus dem Innenvolumen heraus in eine Umgebung des Gehäuses, insbesondere in einen Strahlengang eines Thermografiesystems, geführt werden kann. Insbesondere kann das Gehäuse Anschlüsse zur Energie- und Signalübertragung, insbesondere für einen Betrieb der Temperiereinrichtung und des mindestens einen Temperaturfühlers aufweisen.Furthermore, all components of the housing, including the black body, the temperature control device and/or the temperature sensor, can be connected to one another through the housing and preferably attached to the housing. The case may be made of titanium alloy. Furthermore, the housing can have or form a through-opening, through which radiation can be guided from a blackbody arranged in the interior volume of the housing out of the interior volume into an area surrounding the housing, in particular into a beam path of a thermography system. In particular, the housing can have connections for energy and signal transmission, in particular for operating the temperature control device and the at least one temperature sensor.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen beweglichen Teil und einen Verbindungsteil zur mechanischen Verbindung mit einem Sensor- oder Strahlengangabschnitt eines Thermografiesystems, wobei der bewegliche Teil den Schwarzkörper umfasst und beweglich am Verbindungsteil gelagert bzw. mit diesem verbunden ist. Durch eine mechanische, bewegliche Verbindung wird es in vorteilhafter Weise ermöglicht, den Schwarzkörper durch eine entsprechende Bewegung in verschiedene Stellungen relativ zum Strahlengang zu versetzen, insbesondere in eine erste Stellung vor oder in dem Strahlengang des Thermografiesystems oder in eine weitere Stellung außerhalb des Strahlengangs. In der ersten Stellung kann die erläuterte Kalibrierung erfolgen, während in der weiteren Stellung eine thermografische Erfassung ohne Beeinflussung durch den Schwarzkörper erfolgen kann. Somit wird ein einfacher Wechsel zwischen einem Kalibrierzustand und einem Normalerfassungszustand ermöglicht.In a further embodiment, the device comprises a movable part and a connecting part for mechanical connection to a sensor or optical path section of a thermography system, the movable part comprising the blackbody and being movably mounted on or connected to the connecting part. A mechanical, movable connection advantageously makes it possible to move the black body into different positions relative to the beam path, in particular into a first position in front of or in the beam path of the thermographic system or into a further position outside the beam path. The calibration explained can take place in the first position, while in the further position thermographic detection can take place without being influenced by the black body. A simple change between a calibration state and a normal detection state is thus made possible.

Der bewegliche Teil der Vorrichtung umfasst insbesondere den mindestens einen Temperaturfühler und zumindest einen Teil der Temperiereinrichtung. Der bewegliche Teil ist mit dem Verbindungsteil der Vorrichtung verbunden, wobei eine solche Verbindung eine Bewegung mit einem oder mehreren Rotationsfreiheitsgrad(en) ermöglichen kann, beispielsweise mittels eines drehbar gelagerten Scharniers.The movable part of the device includes in particular the at least one temperature sensor and at least part of the temperature control device. The movable part is connected to the connection part of the device, which connection may allow movement with one or more rotational degrees of freedom, for example by means of a pivoted hinge.

Selbstverständlich ist es auch vorstellbar, dass die Verbindung eine Bewegung mit einem oder mehreren Translationsfreiheitsgrad(en) ermöglichen kann. So kann in vorteilhafter Weise ein einfaches und zuverlässiges Bewegen des Schwarzkörpers in verschiedene Stellungen erfolgen, beispielsweise um diesen vor einem Strahlengang zu positionieren oder diesen aus dem Strahlengang zu entfernen.Of course, it is also conceivable that the connection can enable movement with one or more translational degrees of freedom. In this way, the black body can advantageously be moved easily and reliably into different positions, for example in order to position it in front of a beam path or to remove it from the beam path.

Der Sensorabschnitt des Thermografiesystems kann einen Abschnitt bezeichnen, der die Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems umfasst. Der Strahlengangabschnitt des Thermografiesystems kann einen Abschnitt bezeichnen, der den Strahlengang des Thermografiesystems umfasst oder ausbildet. Ein Abschnitt des Thermografiesystems kann hierbei z.B. ein Strukturelement, z.B. ein Gehäuseteil, umfassen, wobei der Verbindungsteil an dem Strukturelement befestigt werden kann. Ein solches Strukturelement kann auch ein zur Verbindung mit dem Verbindungsteil vorgesehener Flansch sein, welcher Gewindebohrungen zur Befestigung des Verbindungsteils mittels Schrauben aufweist.The sensor section of the thermographic system may refer to a section including the detection device of the thermographic system. The beam path section of the thermography system can refer to a section that includes or forms the beam path of the thermography system. A section of the thermography system can in this case, for example, comprise a structural element, e.g. Such a structural element can also be a flange provided for connection to the connecting part, which flange has threaded bores for fastening the connecting part by means of screws.

Einzelne Komponenten des beweglichen Teils und des Verbindungsteils können aus einer Titanlegierung hergestellt sein und weiter ein Gehäuse ausbilden, welches die Eigenschaften gemäß einer zuvor beschriebenen Ausführungsform aufweist.Individual components of the movable part and the connection part can be made of a titanium alloy and further form a housing having the properties according to an embodiment described above.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Antriebseinrichtung zur Bewegung eines beweglichen Teils der Vorrichtung, wobei der Schwarzkörper am beweglichen Teil angeordnet ist. Dass die Antriebseinrichtung zur Bewegung des beweglichen Teils dient, kann insbesondere bedeuten, dass die Antriebseinrichtung eine Antriebskraft/ein Antriebsmoment erzeugt, welche/s die Bewegung des beweglichen Teils verursacht. So kann in vorteilhafter Weise eine Bewegung der Vorrichtung angetrieben werden, welche es ermöglicht, die Vorrichtung in unterschiedlichen Stellungen anzuordnen. So kann die Vorrichtung beispielsweise aus einem Strahlengang eines Thermografiesystems heraus- und in einen Strahlengang hineinbewegt werden.In a further embodiment, the device comprises a drive device for moving a movable part of the device, the black body being arranged on the movable part. The fact that the drive device is used to move the movable part can mean in particular that the drive device generates a driving force/drive torque which causes the movement of the movable part. A movement of the device can thus be driven in an advantageous manner, which makes it possible to arrange the device in different positions. For example, the device can be moved out of a beam path of a thermography system and into a beam path.

Die Antriebseinrichtung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie in einem kraftlosen Zustand, also einem Zustand, in dem kein(e) Antriebskraft/-moment erzeugt wird, selbsthemmend ist. Dies kann bedeuten, dass zur Bewegung eines beweglichen Antriebselements der Antriebseinrichtung im kraftlosen Zustand eine vorbestimmte Losbrechkraft/ein vorbestimmtes Losbrechmoment auf das Antriebselement ausgeübt werden muss. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen energiesparenden Betrieb, da die Antriebseinrichtung in bestimmten Stellungen des beweglichen Teils kraftlos geschaltet werden kann, der bewegliche Teil jedoch aufgrund der Selbsthemmung der Antriebseinrichtung in einer aktuellen Stellung arretiert ist.The drive device can in particular be designed in such a way that it is self-locking in a powerless state, ie a state in which no drive force/torque is generated. This can mean that in order to move a movable drive element of the drive device in the powerless state, a predetermined breakaway force/a predetermined breakaway torque must be exerted on the drive element. This advantageously enables energy-saving operation, since the drive device can be switched to be powerless in certain positions of the movable part, but the movable part is locked in a current position due to the self-locking of the drive device.

Eine solche Antriebseinrichtung ist beispielsweise ein Schrittmotor. Dieser kann vorzugweise eine Reversierbewegung der Vorrichtung durchführen, wobei der Schrittmotor in einer Start- und einer Endstellung der Reversierbewegung jeweils einen selbsthemmenden Zustand annimmt.Such a drive device is, for example, a stepping motor. This can preferably carry out a reversing movement of the device, with the stepping motor in each case assuming a self-locking state in a starting and an end position of the reversing movement.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Kopplungselement zur mechanischen Kopplung der Antriebseinrichtung mit dem beweglichen Teil auf. Das Kopplungselement dient vorzugweise zur Bewegungs- und/oder Kraft- und/oder Momentübertragung der Antriebseinrichtung auf den beweglichen Teil. Mittels des Kopplungselements kann die Übertragung einer erzeugten Antriebskraft und/oder eines Antriebsmoment in vorteilhafter Weise mit einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis erfolgen. Auch kann der bewegliche Teil so mit der Antriebseinrichtung gekoppelt sein, dass eine Bewegung des beweglichen Teils in vorteilhafter Weise gezielt geführt werden kann.In a further embodiment, the device has a coupling element for mechanically coupling the drive device to the movable part. The coupling element preferably serves to transmit movement and/or force and/or torque from the drive device to the movable part. By means of the coupling element, a generated drive force and/or a drive torque can advantageously be transmitted with a predetermined transmission ratio. The movable part can also be coupled to the drive device in such a way that a movement of the movable part can advantageously be guided in a targeted manner.

Das Kopplungselement kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass es in einem unbewegten Zustand, also einem Zustand, indem kein(e) Kraft übertragen wird, selbsthemmend ist. Dies kann bedeuten, dass zur (erneuten) Bewegung des Kopplungselements eine vorbestimmte Losbrechkraft/ein vorbestimmtes Losbrechmoment auf das Kopplungselement ausgeübt werden muss. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen energiesparenden Betrieb, da die Antriebseinrichtung in bestimmten Stellungen des beweglichen Teils kraftlos geschaltet werden kann, der bewegliche Teil jedoch aufgrund der Selbsthemmung des Kopplungselements in der aktuellen Stellung arretiert ist. Ein solches Kopplungselement kann beispielsweise ein Schneckengetriebe sein, welchem eine selbsthemmende Wirkung eigen ist und welches eine Übersetzung aufweist, die eine Bewegung in vorteilhafter Weise führt, so dass beispielsweise eine aktuelle Stellung des beweglichen Teils mit ausreichender Genauigkeit mit Hilfe der Antriebseinrichtung eingestellt bzw. gehalten werden kann.The coupling element can in particular be designed in such a way that it is self-locking in a non-moving state, ie a state in which no force is being transmitted. This can mean that in order to move the coupling element (again) a predetermined breakaway force/a predetermined breakaway torque must be exerted on the coupling element. This advantageously enables energy-saving operation, since the drive device can be switched to be powerless in certain positions of the movable part, but the movable part is locked in the current position due to the self-locking of the coupling element. Such a coupling element can, for example, be a worm gear, which has a self-locking effect and which has a transmission that advantageously leads to a movement, so that, for example, a current position of the movable part can be set or maintained with sufficient accuracy using the drive device can.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein beweglicher Teil der Vorrichtung als Klappe zum Verschluss eines Strahlengangs des Thermografiesystems ausgebildet. Durch ein Ausbilden des beweglichen Teils der Vorrichtung als Klappe kann diese in vorteilhafter Weise so vor einem Strahlengang eines Thermografiesystems angeordnet werden, so dass die vom Schwarzkörper emittierte Strahlung direkt in den Strahlengang des Thermografiesystems gelangt und durch den Strahlengang hindurch zu einer Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems geführt wird, wobei weiter das Erfassen von nicht vom Schwarzkörper emittierter Strahlung aus der Umwelt reduziert oder verhindert ist. Der bewegliche Teil bzw. die Klappe ist hierbei vorzugweise so dimensioniert, dass diese(r) den Strahlengang eines Thermografiesystems vollständig verdecken kann.In a further embodiment, a movable part of the device is designed as a flap for closing a beam path of the thermography system. By configuring the movable part of the device as a flap, it can advantageously be arranged in front of a beam path of a thermography system such that the radiation emitted by the black body reaches the beam path of the thermography system directly and is guided through the beam path to a detection device of the thermography system , further reducing or preventing the detection of non-blackbody emitted radiation from the environment. The movable part or the flap is preferably dimensioned in such a way that it can completely cover the beam path of a thermographic system.

Auch kann der bewegliche Teil so ausgebildet sein, dass die Klappe durch ein zumindest teilweises Verdecken von Komponenten des Thermografiesystems das Thermografiesystem in vorteilhafter Weise vor äußeren Einflüssen schützt. Insbesondere kann die Klappe das Thermografiesystem auch in einem Zustand schützen, indem keine Kalibrierung aber auch keine Temperaturerfassung mit dem Thermografiesystem erfolgen soll.The movable part can also be designed in such a way that the flap advantageously protects the thermography system from external influences by at least partially covering components of the thermography system. In particular, the flap can also protect the thermographic system in a state in which neither calibration nor temperature detection is intended to take place with the thermographic system.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung einen beweglichen Teil auf und umfasst mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Stellung des beweglichen Teils der Vorrichtung. Die Stellung kann hierbei eine Drehstellung bezogen auf eine Referenzrotationsachse oder eine Position entlang einer Referenzlinearachse bezeichnen. So kann die Vorrichtung in vorteilhafter Weise in verschiedenen Stellungen erfasst werden, was das Bewegen der Vorrichtung, insbesondere aus einem Strahlengang heraus oder hinein, vereinfacht.In a further embodiment, the device has a movable part and comprises at least one device for detecting a position of the movable part of the device. The position can be a rotational position based on a reference axis of rotation or a position denote along a reference linear axis. In this way, the device can advantageously be detected in different positions, which simplifies the movement of the device, in particular out of or into a beam path.

Die mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Stellung des beweglichen Teils der Vorrichtung kann einen oder mehrere Hall-Sensoren umfassen, die den Hall-Effekt zur Erfassung nutzen. Dabei wird ein anliegendes Magnetfeld in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches einer Stellung des beweglichen Teils zugeordnet werden kann. Die mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Stellung kann mit der vorhergehend erläuterten Auswerteeinrichtung oder einer weiteren Auswerteeinrichtung über Mittel zur Signalübertragung verbunden sein. Diese kann beispielsweise eine Soll-Stellung mit einer Ist-Stellung vergleichen. Die vorhergehend erläuterte Steuereinrichtung oder eine weitere Steuereinrichtung, die mit der Antriebseinrichtung über Mittel zur Signalübertragung verbunden sein kann, kann die Antriebseinrichtung derart steuern, dass eine Abweichung zwischen Soll- und Ist-Stellung minimiert wird.The at least one device for detecting a position of the movable part of the device can include one or more Hall sensors that use the Hall effect for detection. In this case, an applied magnetic field is converted into an electrical signal, which can be assigned to a position of the moving part. The at least one device for detecting a position can be connected to the evaluation device explained above or to a further evaluation device via means for signal transmission. This can, for example, compare a target position with an actual position. The control device explained above or a further control device, which can be connected to the drive device via means for signal transmission, can control the drive device in such a way that a deviation between the desired and actual position is minimized.

Auch kann die mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einen Endlagensensor bilden, der detektiert, ob sich der bewegliche Teil in einer Endstellung befindet. Es ist möglich, dass die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass der bewegliche Teil nur in Stellungen zwischen zwei Endstellungen bewegbar ist. Hierfür kann die Vorrichtung beispielsweise geeignete Führungs- und/oder Anschlagelemente umfassen. In einer ersten Endstellung kann der Schwarzkörper im Strahlengang und in einer weiteren Endstellung kann der Schwarzkörper außerhalb des Strahlengangs angeordnet sein. Eine oder mehrere Einrichtungen zur Erfassung können hierbei derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass detektierbar ist, ob sich der bewegliche Teil in einer Endstellung befindet. Dies wiederum ermöglicht eine einfache Steuerung der Vorrichtung, da die Antriebseinrichtung beispielsweise nur zum Einstellen einer Endstellung und keiner Zwischenstellung angesteuert werden kann.The at least one detection device can also form an end position sensor which detects whether the movable part is in an end position. It is possible for the device to be designed in such a way that the movable part can only be moved into positions between two end positions. For this purpose, the device can include, for example, suitable guide and/or stop elements. In a first end position the black body can be arranged in the beam path and in a further end position the black body can be arranged outside the beam path. One or more detection devices can be arranged and/or designed in such a way that it can be detected whether the movable part is in an end position. This in turn enables the device to be controlled easily, since the drive device can only be controlled, for example, to set an end position and not an intermediate position.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Dichtelement zur Abdichtung eines Strahlengangs des Thermografiesystems. Mittels des Dichtelements kann ein Eindringen von Umgebungsstrahlung in den Strahlengang während eines Kalibrierens des Thermografiesystems in vorteilhafter Weise verringert werden. Zusätzlich kann das Dichtelement den Strahlengang und/oder das Thermografiesystem auch bei einer Nicht-Verwendung des Thermografiesystems vor äußeren Einflüssen schützen.In a further embodiment, the device comprises a sealing element for sealing off a beam path of the thermography system. Penetration of ambient radiation into the beam path during calibration of the thermography system can advantageously be reduced by means of the sealing element. In addition, the sealing element can protect the beam path and/or the thermography system from external influences even when the thermography system is not in use.

Das Dichtelement kann als ein Ring ausgebildet sein, der in einem Randbereich des Schwarzkörpers angebracht werden kann oder den Schwarzkörper umfassen kann. Der Randbereich des Schwarzkörpers bezeichnet einen Bereich des Schwarzkörpers, der bei einem Kalibrieren des Thermografiesystems nicht von einer Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems erfasst wird. Insbesondere ist der Randbereich einer der Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems zuzuwendende Seite des Schwarzkörpers zur Anbringung des Dichtelements geeignet.The sealing element can be formed as a ring which can be attached in a peripheral region of the black body or which can encompass the black body. The edge area of the black body designates an area of the black body that is not recorded by a detection device of the thermography system when the thermography system is calibrated. In particular, the edge area of a side of the black body that faces the detection device of the thermography system is suitable for attaching the sealing element.

Umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse, kann das Dichtelement auch am Gehäuse angebracht sein. Vorzugweise ist das Dichtelement so dimensioniert ist, dass bei einem Anordnen der Vorrichtung vor einem Strahlengang der Strahlengang gegen äußere Einflüsse durch das Dichtelement abgedichtet wird, vom Schwarzkörper emittierte Strahlung allerdings ungehindert in den Strahlengang eindringen kann. Auch denkbar ist ein Anbringen des Dichtelements in einem Abschnitt des Thermografiesystems, wobei die Vorrichtung bei einem Anordnen der Vorrichtung vor dem Strahlengang gegen das Dichtelement drückt und sich so eine Dichtwirkung einstellt. Hierbei gilt weiterhin, dass vom Schwarzkörper emittierte Strahlung ungehindert in den Strahlengang eindringen kann.If the device includes a housing, the sealing element can also be attached to the housing. The sealing element is preferably dimensioned such that when the device is arranged in front of a beam path, the beam path is sealed against external influences by the sealing element, but radiation emitted by the black body can penetrate the beam path unhindered. Attaching the sealing element in a section of the thermography system is also conceivable, with the device pressing against the sealing element when the device is arranged in front of the beam path, and a sealing effect is thus established. It also applies here that radiation emitted by the black body can penetrate the beam path unhindered.

Vorzugweise ist das Dichtelement flexibel und/oder elastisch-dämpfend ausgebildet. Dies hat zum Vorteil, dass das Dichtelement Schwingungen zwischen einem Abschnitt des Thermografiesystems und der Vorrichtung, insbesondere dem beweglichen Teil, dämpfen kann. Das Dichtelement kann aus einem Elastomer hergestellt werden. Ein geeignetes Material wird beispielsweise unter der Bezeichnung Viton von DuPont de Nemours mit Sitz in Wilmington, USA vertrieben. Viton zeichnet sich weiter durch eine vorteilhafte thermische und chemische Beständigkeit aus. Selbstverständlich sind auch andere Materialien zur Herstellung des Dichtelements denkbar.The sealing element is preferably designed to be flexible and/or elastically damping. This has the advantage that the sealing element can damp vibrations between a section of the thermographic system and the device, in particular the moving part. The sealing element can be made of an elastomer. A suitable material is sold, for example, under the name Viton by DuPont de Nemours based in Wilmington, USA. Viton is also characterized by advantageous thermal and chemical resistance. Of course, other materials are also conceivable for manufacturing the sealing element.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Regeleinrichtung zur Temperaturstabilisierung des Schwarzkörpers auf. Dies wurde vorhergehend bereits erläutert. Die Regeleinrichtung kann insbesondere durch die Gesamtheit der vorhergehend erläuterten Steuer- und Auswerteeinrichtung gebildet werden.In a further embodiment, the device has a control device for temperature stabilization of the black body. This has already been explained above. The control device can in particular be formed by the entirety of the control and evaluation device explained above.

Durch eine Regeleinrichtung ist die Durchführbarkeit eines Kalibrierens des Thermografiesystems in vorteilhafter Weise verbessert, Insbesondere ein Einfluss von Schwankungen in der Umgebungstemperatur auf die Temperaturstabilität des Schwarzkörpers kann durch die Regeleinrichtung bei einem Kalibrieren des Thermografiesystems in vorteilhafter Weise verringert werden. Aber auch andere nachteilige Einflüsse auf die Temperaturstabilität sind durch die Regeleinrichtung in vorteilhafter Weise verringert.A control device advantageously improves the feasibility of calibrating the thermographic system. In particular, the influence of fluctuations in the ambient temperature on the temperature stability of the blackbody can be advantageously reduced by the control device when calibrating the thermographic system. But also other disadvantages ligous influences on the temperature stability are reduced by the control device in an advantageous manner.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens ein Isolationselement zur thermischen Isolation, insbesondere zur thermischen Isolation des Schwarzkörpers gegenüber einer äußeren Umgebung der Vorrichtung.In a further embodiment, the device comprises at least one insulation element for thermal insulation, in particular for thermal insulation of the black body from an external environment of the device.

Die von der Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems abzuwendende Seite des Schwarzkörpers kann z.B. den Einflüssen des Weltalls dauerhaft ausgesetzt sein. Hierzu zählt auch eine thermische Wechselwirkung der Vorrichtung mit der äußeren Umgebung. Daher ist das es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung ein Isolationselement umfasst, die eine Wechselwirkung zwischen dem Schwarzkörper und der äußeren Umgebung reduziert oder verhindert. Weiter kann die thermische Beeinflussung des Strahlengangs und/oder der Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems durch die äußere Umgebung durch das Isolationselement in vorteilhafter Weise verringert sein, wenn die Vorrichtung vor oder in dem Strahlengang des Thermografiesystems angeordnet ist.The side of the black body facing away from the detection device of the thermographic system can be permanently exposed to the influences of space, for example. This also includes a thermal interaction of the device with the external environment. Therefore, it is advantageous if the device includes an isolation element that reduces or prevents interaction between the blackbody and the outside environment. Furthermore, the thermal influence of the external environment on the beam path and/or the detection device of the thermography system can advantageously be reduced by the insulation element if the device is arranged in front of or in the beam path of the thermography system.

Das mindestens eine Isolationselement kann insbesondere an der der Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems abzuwendenden Seite des Schwarzkörpers angeordnet sein. Aber auch eine Anordnung an einem Abschnitt des Thermografiesystems ist denkbar. Insbesondere kann das mindestens eine Isolationselement eine Struktur ausbilden, die zu einer Abdeckung des Strahlengangs und/oder des Thermografiesystems geeignet ist.The at least one insulation element can be arranged in particular on the side of the black body that is to be turned away from the detection device of the thermography system. However, an arrangement on a section of the thermography system is also conceivable. In particular, the at least one insulation element can form a structure that is suitable for covering the beam path and/or the thermography system.

Umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse, so kann das Isolationselement in oder an dem Gehäuse angeordnet bzw. befestigt sein, insbesondere an einer vom Gehäuse ausgebildeten Tragstruktur für das Isolationselement.If the device comprises a housing, then the insulation element can be arranged or attached in or on the housing, in particular on a support structure formed by the housing for the insulation element.

Das mindestens eine Isolationselement kann als eine Mehrlagen-Isolation ausgebildet sein. Durch ein Mehrlagenprinzip dient jede zusätzliche Lage als ein Hindernis für auftreffende Strahlung und eine thermische Wechselwirkung durch das Isolationselement hindurch wird reduziert. Insbesondere ist das Isolationselement so ausgebildet, dass es aus auftreffende Strahlung zurückstrahlt bzw. reflektiert. Das Isolationselement kann aus einer Polyethylenfolie hergestellt sein und insbesondere zur Umgebung hin mit einer Schicht aus Aluminium überzogen sein. Bei Ausbilden als Mehrlagen-Isolation weist das mindestens eine Isolationselement vorzugsweise Abstandhalter zwischen den einzelnen Lagen auf.The at least one insulation element can be designed as a multi-layer insulation. Due to a multi-layer principle, each additional layer serves as a barrier to incident radiation and thermal interaction through the insulating element is reduced. In particular, the insulation element is designed in such a way that it radiates back or reflects incident radiation. The insulation element can be made of a polyethylene film and, in particular, covered with a layer of aluminum towards the surroundings. In the case of embodied as multi-layer insulation, the at least one insulation element preferably has spacers between the individual layers.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung Separationsmittel zum Lösen einer mechanischen Verbindung zwischen der Vorrichtung und einem Sensor- oder Strahlengangabschnitt und/oder zwischen einem beweglichen Teil und einem Verbindungsteil der Vorrichtung auf. Es ist vorstellbar, dass die Vorrichtung nicht mehr verwendet werden soll oder kann, beispielsweise weil die Vorrichtung aufgrund einer Beschädigung nicht mehr funktionstüchtig ist. Durch das oder die Separationsmittel lässt sich die Vorrichtung somit in vorteilhafter Weise von dem Sensor- oder Strahlengangabschnitt lösen. Ein solches Lösen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Vorrichtung nicht mehr funktionstüchtig ist und die Vorrichtung einen Strahlengang eines Thermografiesystems dauerhaft verdecken würde. Durch ein Separieren bzw. Lösen der mechanischen Verbindung lässt sich die Funktionsfähigkeit des Thermografiesystems weiter gewährleisten.In a further embodiment, the device has separating means for releasing a mechanical connection between the device and a sensor or beam path section and/or between a movable part and a connecting part of the device. It is conceivable that the device should or can no longer be used, for example because the device is no longer functional due to damage. The device can thus advantageously be detached from the sensor or beam path section by the separating means or means. Such a release is particularly advantageous when the device is no longer functional and the device would permanently cover a beam path of a thermography system. By separating or loosening the mechanical connection, the functionality of the thermographic system can be further guaranteed.

Das oder die Separationsmittel ist/sind während eines Betriebs der Vorrichtung passiv, das heißt das oder die Separationsmittel löst/lösen die mechanische Verbindung nicht, wenn es/sie passiv ist/sind. Wird/werden das oder die Separationsmittel aktiviert, so löst sich die mechanische Verbindung.The separating means is/are passive during operation of the device, ie the separating means(s) does/do not release the mechanical connection when it/they is/are passive. If the separating means or means is/are activated, the mechanical connection is released.

Das Separationsmittel kann als ein mechanischer Separationsmechanismus ausgebildet sein. Umfasst die Vorrichtung einen beweglichen und einen Verbindungsteil, so kann der mechanische Separationsmechanismus die mechanische Verbindung zwischen dem Verbindungsteil und dem beweglichen Teil oder ein Teil dieser mechanischen Verbindung ausbilden.The separating means can be designed as a mechanical separating mechanism. If the device comprises a movable and a connecting part, the mechanical separation mechanism can form the mechanical connection between the connecting part and the movable part or a part of this mechanical connection.

Beispielsweise kann der mechanische Separationsmechanismus eine vorgespannte Druckfeder und eine Separationsmutter mit explosiven Pyromitteln und einem Zünder aufweisen. Die Separationsmutter kann zweiteilig sein und im passiven Zustand des Separationsmittels zur Herstellung der mechanischen Verbindung verwendet sein/werden. Weiter kann der Separationsmechanismus eine Schraubverbindung umfassen. Wird das Separationsmittel aktiviert, werden die Pyromittel mittels des Zünders gezündet. Das Aktivieren kann beispielsweise durch eine Steuereinrichtung des Thermografiesystems erfolgen. Durch eine solche Zündung wird die Separationsmutter in ihre zwei Teile geteilt. Hierdurch wird die mechanische Verbindung gelöst. Zusätzlich kann die eine frei werdende Vorspannungskraft der Druckfeder dazu genutzt werden, den beweglichen Teil in eine Bewegung zu versetzen. Eine solche Bewegung entfernt den beweglichen Teil der Vorrichtung, vorzugweise dauerhaft, aus dem Strahlengang des Thermografiesystems.For example, the mechanical separation mechanism may include a preloaded compression spring and a separation nut with explosive pyrogens and an igniter. The separating nut can be in two parts and can be used in the passive state of the separating means to produce the mechanical connection. Furthermore, the separation mechanism can include a screw connection. If the separating means is activated, the pyrogens are ignited by means of the igniter. The activation can take place, for example, by a control device of the thermography system. By such an ignition, the separation nut is divided into its two parts. This releases the mechanical connection. In addition, the one released biasing force of the compression spring can be used to set the moving part in motion. Such a movement removes the movable part of the device, preferably permanently, from the optical path of the thermographic system.

Aber auch andere Separationsmittel sind denkbar, beispielsweise ausgebildet als nicht explosive Aktuatoren, die eine geringere Schockwirkung als die Pyromittel aufweisen.However, other means of separation are also conceivable, for example designed as non-explosive actuators which have a lower shock effect than the pyrotechnics.

Weiter vorgeschlagen wird ein Thermografiesystem mit einer Vorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen und mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Intensität von Infrarotstrahlung.Also proposed is a thermography system with a device according to one of the embodiments described in this disclosure and with a detection device for detecting an intensity of infrared radiation.

Eine Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems bezeichnet einen Detektor zur Detektion von der Intensität einer Strahlung im infraroten Bereich. Dabei kann eine solche Erfassungseinrichtung einen IR-(Bild)Sensor umfassen. Weiter kann die Erfassungseinrichtung ein Objektiv mit Linsen und/oder Spiegeln umfassen. Weiter kann das Thermografiesystem eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung der von der Erfassungseinrichtung erzeugten Ausgangssignale umfassen. Auch denkbar ist, dass die Erfassungseinrichtung eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung zur Temperierung des Bildsensors aufweist. Der Bildsensor kann insbesondere ein Fotohalbleiter aus Germanium oder Silicium sein.A detection device of the thermography system refers to a detector for detecting the intensity of radiation in the infrared range. Such a detection device can include an IR (image) sensor. Furthermore, the detection device can include an objective with lenses and/or mirrors. Furthermore, the thermography system can include an evaluation device for evaluating the output signals generated by the detection device. It is also conceivable that the detection device has a cooling and/or heating device for temperature control of the image sensor. In particular, the image sensor can be a photo semiconductor made of germanium or silicon.

Das Thermografiesystem kann weiter einen Strahlengang umfassen oder ausbilden, durch den Strahlung von einer äußeren Umgebung zur Erfassungseinrichtung strahlen kann. Dieser Strahlengang kann insbesondere in einem Strahlengangabschnitt des Thermografiesystems angeordnet sein.The thermography system can further comprise or form a beam path through which radiation can radiate from an external environment to the detection device. This beam path can in particular be arranged in a beam path section of the thermography system.

Die Vorrichtung kann so angeordnet sein, dass bei einem Kalibrieren von der Vorrichtung emittierte thermische Strahlung durch die Erfassungseinrichtung erfasst wird. Insbesondere kann die Vorrichtung beweglich angeordnet und/oder ausgebildet sein, so dass die Vorrichtung aus einem Strahlengang der Erfassungseinrichtung heraus und in diesen hinein bewegt werden kann.The device can be arranged in such a way that during calibration, thermal radiation emitted by the device is detected by the detection device. In particular, the device can be arranged and/or designed to be movable, so that the device can be moved out of and into a beam path of the detection device.

Das Thermografiesystem kann neben der Vorrichtung und der Erfassungseinrichtung mikroelektronische Bauteile und einen Energiespeicher aufweisen, die einen Betrieb des Thermografiesystems in vorteilhafter Weise erleichtern. Insbesondere ermöglich das Thermografiesystem eine Kommunikation mit anderen Thermografiesystemen und/oder einer anderen irdischen und/oder nicht irdischen Einrichtung. Auch kann das Thermografiesystem Befestigungsmittel zur Anbringung an einem Satelliten und/oder einer Sonde aufweisen.In addition to the device and the detection device, the thermography system can have microelectronic components and an energy store, which advantageously facilitate operation of the thermography system. In particular, the thermography system enables communication with other thermography systems and/or another terrestrial and/or non-terrestrial facility. The thermography system can also have attachment means for attachment to a satellite and/or a probe.

Auch beschrieben wird ein Satellit oder eine Sonde mit einem Thermografiesystem oder eine Vorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen.Also described is a satellite or probe having a thermographic system or apparatus according to any of the embodiments described in this disclosure.

Durch ein solches Thermografiesystem ist die Durchführbarkeit einer Kalibrierung in vorteilhafter Weise verbessert, da die Vorrichtung und Erfassungseinrichtung Teil eines gemeinsamen Systems sind. Auch ist ein gezieltes Abstimmen der Komponenten aufeinander ermöglicht. Dies erhöht in vorteilhafter Weise die Zuverlässigkeit und Genauigkeit bei einem Betrieb des Thermografiesystems. Auch vorstellbar ist ein Thermografiesystem, welches einen ersten und einen weiteren Strahlengang umfasst, wobei die Vorrichtung in einer doppelten Ausführungsform vorhanden sein kann. In der doppelten Ausführungsform können eine erste und eine weitere Vorrichtung so vor oder in dem ersten und dem weiteren Strahlengang positioniert werden, dass bei einem Kalibrieren von der doppelten Ausführungsform emittierte thermische Strahlung durch eine erste und/oder vorzugweise eine weitere Erfassungseinrichtung erfasst wird/werden.Such a thermography system advantageously improves the feasibility of a calibration, since the device and detection device are part of a common system. Targeted matching of the components to one another is also made possible. This advantageously increases the reliability and accuracy when operating the thermographic system. A thermography system is also conceivable, which comprises a first and a further beam path, in which case the device can be present in a double embodiment. In the dual embodiment, a first and a further device can be positioned in front of or in the first and the further beam path such that thermal radiation emitted by the dual embodiment is/are detected by a first and/or preferably a further detection device during calibration.

Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines Thermografiesystems mit einer Vorrichtung zum Kalibrieren gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen, wobei der Schwarzkörper derart angeordnet wird, dass vom Schwarzkörper emittierte Strahlung in einen Strahlengang des Thermografiesystems gelangt. Weiter wird eine Soll-Temperatur des Schwarzkörpers eingestellt. Weiter wird durch die Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems ein die Temperatur des Schwarzkörpers repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt. Weiter wird die Auswertung des Ausgangssignals der Erfassungseinrichtung zur Bestimmung einer Temperatur derart angepasst, dass eine Abweichung zwischen der durch die Auswertung bestimmten Temperatur und der Soll-Temperatur minimiert ist. Dies kann als Kalibrierung bezeichnet werden. Insbesondere kann die Auswertung durch Anpassung mindestens eines Auswerteparameters angepasst werden, der z.B. ein Parameter einer Rechenvorschrift sein kann, die bei der Auswertung ausgeführt wird.Also proposed is a method for calibrating a thermography system with a device for calibrating according to one of the embodiments described in this disclosure, the black body being arranged in such a way that radiation emitted by the black body enters a beam path of the thermography system. A target temperature of the black body is also set. Furthermore, an output signal representing the temperature of the black body is generated by the detection device of the thermography system. Furthermore, the evaluation of the output signal of the detection device for determining a temperature is adapted in such a way that a deviation between the temperature determined by the evaluation and the setpoint temperature is minimized. This can be referred to as calibration. In particular, the evaluation can be adapted by adjusting at least one evaluation parameter, which can be a parameter of a calculation rule that is executed during the evaluation, for example.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Thermografiesystems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kalibrieren des Thermografiesystems,
  • 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kalibrieren eines Thermografiesystems,
  • 3 ein Thermografiesystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kalibrieren des Thermografiesystems mit Separationsmittel,
  • 4 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Kalibrieren eines Thermografiesystems mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
  • 5 ein Thermografiesystem mit zwei Strahlengängen.
The invention is explained in more detail using exemplary embodiments. The figures show:
  • 1 a perspective view of a thermography system with a device according to the invention for calibrating the thermography system,
  • 2 a schematic representation of a device according to the invention for calibrating a thermography system,
  • 3 a thermography system with a device according to the invention for calibrating the thermography system with separation means,
  • 4 a flowchart for a method for calibrating a thermography system using a device according to the invention, and
  • 5 a thermographic system with two beam paths.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.In the following, the same reference symbols designate elements with the same or similar technical features.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eine Thermografiesystems 2 umfassend eine Vorrichtung 1 zum Kalibrieren des Thermografiesystems 2. Das Thermografiesystem 2 umfasst weiter eine Erfassungseinrichtung (nicht dargestellt) zur Erfassung einer Intensität von Infrarotstrahlung. Die Erfassungseinrichtung ist in einem Strahlengangabschnitt 3 des Thermografiesystems 2 angeordnet. Weiter weist das Thermografiesystem 2 einen Strahlengang 4 auf, welcher so ausgebildet ist, dass Strahlung durch den Strahlengang 4 mittels der Erfassungseinrichtung erfasst wird. Der Strahlengangabschnitt 3 ist mit einem Strukturelement 5 des Thermografiesystems 2 verbunden, an welchem ein Verbindungsteil 6 der Vorrichtung 1 mittels einer Schraubverbindung (nicht dargestellt) befestigt ist. Nicht dargestellt sind Signal- und Energieübertragungsmittel, die sich von der Vorrichtung 1 zum Strukturelement 5 erstrecken und über die Signale und/oder Energie zwischen der Vorrichtung 1 und weiteren Einrichtungen des Thermografiesystems 2 übertragen werden können. Die Signalübertragung kann insbesondere zur Informationsübertragung dienen. 1 shows a perspective view of a thermography system 2 comprising a device 1 for calibrating the thermography system 2. The thermography system 2 further comprises a detection device (not shown) for detecting an intensity of infrared radiation. The detection device is arranged in a beam path section 3 of the thermography system 2 . Furthermore, the thermography system 2 has a beam path 4 which is designed in such a way that radiation through the beam path 4 is detected by the detection device. The beam path section 3 is connected to a structural element 5 of the thermography system 2, to which a connecting part 6 of the device 1 is attached by means of a screw connection (not shown). Signal and energy transmission means are not shown, which extend from the device 1 to the structural element 5 and via which signals and/or energy can be transmitted between the device 1 and other devices of the thermography system 2 . The signal transmission can be used in particular to transmit information.

Ein beweglicher Teil 7 der Vorrichtung 1 ist in der in 1 dargestellten Ausführungsform drehbeweglich mit dem Verbindungsteil 6 verbunden. Der bewegliche Teil 7 kann durch eine Antriebeinrichtung 9 bewegt werden. Die Antriebseinrichtung 9 stellt insbesondere ein Antriebsmoment bereit, welches mittels eines Kopplungselements 8 auf den beweglichen Teil 7 übertragen wird. Vorzugweise ist das Kopplungselement 8 in der dargestellten Ausführungsform als Schneckengetriebe ausgebildet. Das Kopplungselement 8 kann die Verbindung zwischen dem beweglichen Teil 7 und dem Verbindungsteil 6 oder einen Teil dieser Verbindung bereitstellen.A movable part 7 of the device 1 is in 1 embodiment shown rotatably connected to the connecting part 6. The movable part 7 can be moved by a drive device 9 . The drive device 9 in particular provides a drive torque which is transmitted to the movable part 7 by means of a coupling element 8 . The coupling element 8 is preferably designed as a worm gear in the illustrated embodiment. The coupling element 8 can provide the connection between the movable part 7 and the connection part 6 or a part of this connection.

Der bewegliche Teil 7 kann so insbesondere in einen Zustand versetzt werden, in welchem die Vorrichtung 1 vor dem Strahlengang 4 angeordnet ist, beispielsweise durch eine Rotationsbewegung 49 um eine Rotationsachse 50. Nach 1 ist die Vorrichtung 1 in einem Zustand dargestellt, der einen offenen Zustand bezeichnet. Im offenen Zustand wird das Thermografiesystem 2 vorzugweise zur Erfassung von Infrarotstrahlung aus der Umgebung 100 genutzt. Im offenen Zustand befindet sich der bewegliche Teil 7 in einer ersten (Dreh)Stellung. Diese Stellung kann eine erste Endstellung des beweglichen Teils 7 sein.The movable part 7 can in particular be placed in a state in which the device 1 is arranged in front of the beam path 4, for example by a rotational movement 49 about a rotational axis 50. After 1 the device 1 is shown in a state denoting an open state. In the open state, the thermography system 2 is preferably used to capture infrared radiation from the environment 100 . In the open state, the movable part 7 is in a first (rotational) position. This position can be a first end position of the movable part 7 .

Weiter kann die Vorrichtung 1 durch die Rotationsbewegung 49 in einen verschließenden Zustand (nicht dargestellt) versetzt werden. Der verschließende Zustand bezeichnet einen Zustand, in welchem die Vorrichtung 1 vor dem Strahlengang 4 des Thermografiesystems angeordnet ist. Im verschließenden Zustand schirmt die Vorrichtung 1 den Strahlengang 4 von der Umgebung 100 ab, insbesondere so, dass das Erfassen von Strahlung aus der Umgebung 100 durch die Erfassungseinrichtung verringert oder verhindert ist. Im verschließenden Zustand befindet sich der bewegliche Teil 7 in einer weiteren (Dreh)Stellung. Diese Stellung kann eine weitere Endstellung des beweglichen Teils 7 sein. Der bewegliche Teil 7 kann mit der Antriebseinrichtung 9 zwischen den Endstellungen bewegt werden.Furthermore, the device 1 can be put into a closing state (not shown) by the rotational movement 49 . The occluding state designates a state in which the device 1 is arranged in front of the beam path 4 of the thermography system. In the closed state, the device 1 shields the beam path 4 from the surroundings 100, in particular in such a way that the detection of radiation from the surroundings 100 by the detection device is reduced or prevented. In the closed state, the movable part 7 is in a further (rotational) position. This position can be another end position of the movable part 7. The movable part 7 can be moved between the end positions with the drive device 9 .

Der bewegliche Teil 7 der Vorrichtung 1 umfasst einen Schwarzkörper 10 mit mindestens einem Temperaturfühler (nicht dargestellt) und einer Temperiereinrichtung (nicht dargestellt). Der Schwarzkörper 10 ist aus einer Aluminiumlegierung herstellt und weist eine Vorderseite 11 auf, auf welcher eine Beschichtung (nicht dargestellt) angebracht ist, welche einen Emissionsgrad des Schwarzkörpers 10 maximiert. Der bewegliche Teil 7 bildet nach 1 weiter ein Gehäuse 17 aus oder weist ein solches auf, welches aus einer Titanlegierung hergestellt ist. Das Gehäuse 17 nimmt weiter den Schwarzkörper 10, sowie den mindestens einen Temperaturfühler und die Temperiereinrichtung auf und schützt diese zumindest teilweise vor einer Einflüssen, insbesondere thermischen Einflüssen, der Umgebung 100.The movable part 7 of the device 1 comprises a black body 10 with at least one temperature sensor (not shown) and a temperature control device (not shown). The blackbody 10 is made of aluminum alloy and has a front face 11 on which a coating (not shown) that maximizes an emissivity of the blackbody 10 is applied. The moving part 7 imitates 1 further a housing 17 or has such, which is made of a titanium alloy. The housing 17 also accommodates the black body 10 and the at least one temperature sensor and the temperature control device and protects them at least partially from influences, in particular thermal influences, of the environment 100.

Die Vorderseite 11 ist im verschließenden Zustand der Erfassungseinrichtung zugewandt. In einem Randbereich 18 des Schwarzkörpers 10, insbesondere in einem Randbereich der Vorderseite, ist ein Dichtelement 19 angebracht, welches als ein Dichtring ausgebildet ist und z.B. aus Viton hergestellt sein kann. Das Dichtelement 19 wird im verschließenden Zustand so von der Vorrichtung 1 an den Strahlengangabschnitt 3 gedrückt, dass ein Erfassen von Strahlung aus der Umgebung 100 durch die Erfassungseinrichtung verringert oder verhindert ist, weil das Dichtelement 19 einen Durchgang zwischen Umgebung 100 und Strahlengang 4 strahlendicht verschließt. Insbesondere erfasst die Erfassungseinrichtung im verschließenden Zustand der Vorrichtung 1 bevorzugt ausschließlich die Strahlung, die vom Schwarzkörper 10 emittiert wird. Weiter dämpft das Dichtelement 19 Schwingungen zwischen Vorrichtung 1 und Strahlengangabschnitt 3.The front side 11 faces the detection device in the closed state. In an edge area 18 of the black body 10, in particular in an edge area of the front side, a sealing element 19 is attached, which is designed as a sealing ring and can be made of Viton, for example. In the closed state, the sealing element 19 is pressed against the beam path section 3 by the device 1 in such a way that the detection of radiation from the environment 100 by the detection device is reduced or prevented because the sealing element 19 closes a passage between the environment 100 and the beam path 4 in a radiation-tight manner. In particular, when the device 1 is in the closed state, the detection device preferably detects exclusively the radiation that is emitted by the black body 10 . Furthermore, the sealing element 19 dampens vibrations between the device 1 and the beam path section 3.

In 2 ist eine Rückseite 12 des Schwarzkörpers 10 dargestellt. Die Rückseite 12 des Schwarzkörpers 10 ist im verschließenden Zustand der Erfassungseinrichtung abgewandt. An der Rückseite 12 des Schwarzkörpers 10 sind ein Temperaturfühler 13, beispielsweise ausgebildet als ein Schwingquarz, und eine Temperiereinrichtung 14 angeordnet. Nach 2 ist die Temperiereinrichtung 14 als ein Heizwiderstand 15 mit Kupferbändern ausgebildet ist. Mittels des Temperaturfühlers 13 wird eine Ist-Temperatur des Schwarzkörpers 10 erfasst. Mittels der Temperiereinrichtung 14 kann diese Ist-Temperatur eingestellt werden, insbesondere auf eine Soll-Temperatur. Weicht die Istvon der Soll-Temperatur ab, so kann der Heizwiderstand 15 so bestromt werden, dass die Abweichung zwischen Ist- und Soll-Temperatur minimiert wird. Weiter weisen sowohl der Temperaturfühler 13, als auch die Temperiereinrichtung 14 jeweils mindestens einen Anschluss 16 zur Signalübertragung an und/oder von einer Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) auf. Über den Anschluss 16 kann vorzugsweise auch elektrische Energie von und/oder zu einer Energiequelle (nicht dargestellt) übertragen werden.In 2 a rear side 12 of the blackbody 10 is shown. The back 12 of the black body 10 faces away from the detection device in the closed state. On the back 12 of the black body 10, a temperature sensor 13, for example designed as a quartz oscillator, and a temperature control device 14 are arranged. To 2 the temperature control device 14 is designed as a heating resistor 15 with copper strips is formed. An actual temperature of the black body 10 is detected by means of the temperature sensor 13 . This actual temperature can be adjusted by means of the temperature control device 14, in particular to a setpoint temperature. If the actual temperature deviates from the target temperature, the heating resistor 15 can be energized in such a way that the deviation between the actual and target temperature is minimized. Furthermore, both the temperature sensor 13 and the temperature control device 14 each have at least one connection 16 for signal transmission to and/or from a control and/or evaluation device (not shown). Electrical energy can preferably also be transmitted from and/or to an energy source (not shown) via the connection 16 .

Eine nicht dargestellte Steuer- und Auswerteeinrichtung der Vorrichtung 1 oder des Thermografiesystems 2 kann eine Abweichung zwischen einer Soll-Temperatur des Schwarzkörpers 10 und einer durch den Temperaturfühler 13 erfassten Ist-Temperatur bestimmen und dann die Temperiereinrichtung 14 derart ansteuern, dass diese Abweichung minimiert wird.A control and evaluation device (not shown) of the device 1 or of the thermography system 2 can determine a deviation between a target temperature of the black body 10 and an actual temperature detected by the temperature sensor 13 and then control the temperature control device 14 in such a way that this deviation is minimized.

3 zeigt ein Thermografiesystem 2 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, welche ein Separationsmittel 20 zum Lösen einer mechanischen Verbindung umfasst. Ein an einem Strukturelement 5 befestigter Verbindungteil 6 lagert eine Antriebseinrichtung 9. Die Antriebseinrichtung 9 weist ein als Antriebselement der Antriebseinrichtung 9 ausgebildetes Wellenende 9-1 auf. Auf das Wellenende 9-1 ist ein Separationsmittel 20 aufgeschraubt, hier ausgebildet als zweiteilige Mutter. Die beiden Teile der Mutter sind entlang einer Separationsstelle 25 miteinander verbunden. Entlang der Separationsstelle 25 ist weiter ein Pyromittel (nicht dargestellt) angeordnet, welches durch ein Zünden eine Separation der zweiteiligen Mutter aktiviert. Weiter ist am Wellenende 9-1 ein beweglicher Teil 7 der Vorrichtung 1 befestigt, wobei der bewegliche Teil 7 insbesondere den Schwarzkörper 10 umfasst. Zwischen dem Verbindungsteil 6 und dem beweglichen Teil 7 ist zudem eine Druckfeder 26 vorgespannt. Wird das Pyromittel gezündet, teilt sich die Mutter entlang der Separationsstelle 25. Hierdurch wird die Druckkraft der Druckfeder 26 frei, wodurch sich die Antriebseinrichtung 9 und der bewegliche Teil 7 vom Verbindungsteil 6 lösen. Ein solches Lösen vom Verbindungsteil 6 ist insbesondere dann sinnvoll, wenn sich die Vorrichtung 1 in einem verschließenden Zustand befindet und beispielsweise die Antriebseinrichtung 9 so funktionsuntüchtig wird, dass die Vorrichtung 1 vor oder in einem Strahlengang 4 angeordnet bleiben müsste und ein Erfassen der Umgebung 100 durch eine Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems 2 dauerhaft einschränkt wäre. 3 shows a thermography system 2 with a device 1 according to the invention, which includes a separating means 20 for releasing a mechanical connection. A connecting part 6 fastened to a structural element 5 supports a drive device 9. The drive device 9 has a shaft end 9-1 designed as a drive element of the drive device 9. A separating means 20 is screwed onto the end of the shaft 9-1, designed here as a two-part nut. The two parts of the nut are connected to one another along a separation point 25 . A pyrolytic agent (not shown) is also arranged along the separation point 25 and activates a separation of the two-part nut by igniting. Furthermore, a movable part 7 of the device 1 is fastened to the shaft end 9 - 1 , the movable part 7 including the black body 10 in particular. In addition, a compression spring 26 is preloaded between the connecting part 6 and the movable part 7 . If the pyrogen is ignited, the nut splits along the separation point 25. As a result, the compressive force of the compression spring 26 is released, as a result of which the drive device 9 and the movable part 7 detach from the connecting part 6. Such a detachment from the connecting part 6 is particularly useful when the device 1 is in a closing state and, for example, the drive device 9 is so inoperable that the device 1 would have to remain in front of or in a beam path 4 and the environment 100 would be detected by a detection device of the thermography system 2 would be permanently restricted.

4 zeigt ein Flussdiagram für ein Verfahren zum Kalibrieren eines Thermografiesystems 2 mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Das Thermografiesystem 2 wird kalibriert, indem die Vorrichtung 1 in einem ersten Schritt S1 in den verschließenden Zustand versetzt wird. In einem zweiten Schritt S2 wird im Schwarzkörper 10 mittels des Temperaturfühlers 13 und der Temperiereinrichtung 14 die Soll-Temperatur eingestellt. In einem dritten Schritt S3 erfasst die Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems 2 die vom Schwarzkörper 10 emittierte Strahlung. In einem vierten Schritt S4 wird ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, welches die Temperatur des Schwarzkörpers 10 repräsentiert. In einem fünften Schritt S5 wertet das Thermografiesystem 2 das Ausgangssignal mittels einer Auswertungseinrichtung (nicht dargestellt) aus und bestimmt die Temperatur gemäß einer Auswertevorschrift. In einem Schritt S6 gleicht die Auswerteeinrichtung die über die Auswertevorschrift bestimmte Temperatur mit der Soll-Temperatur ab. In einem siebten Schritt S7 wird die Auswertevorschrift von der Auswerteeinrichtung derart gewählt, insbesondere parametrisiert, dass eine Abweichung zwischen der erfassten Temperatur und der Soll-Temperatur minimiert ist. 4 shows a flow chart for a method for calibrating a thermography system 2 using a device 1 according to the invention. The thermography system 2 is calibrated by the device 1 being placed in the occluding state in a first step S1. In a second step S2, the desired temperature is set in the black body 10 by means of the temperature sensor 13 and the temperature control device 14. In a third step S3, the detection device of the thermography system 2 detects the radiation emitted by the black body 10. In a fourth step S4, a corresponding output signal, which represents the temperature of the black body 10, is generated. In a fifth step S5, the thermography system 2 evaluates the output signal using an evaluation device (not shown) and determines the temperature according to an evaluation specification. In a step S6, the evaluation device compares the temperature determined via the evaluation rule with the setpoint temperature. In a seventh step S7, the evaluation rule is selected by the evaluation device, in particular parameterized, in such a way that a deviation between the detected temperature and the setpoint temperature is minimized.

5 zeigt ein Thermografiesystem 2 mit zwei Strahlengängen 4. Die beiden Strahlengänge weisen jeweils einen Strahlengangabschnitt 3 und ein Strukturelement 5 auf. Die beiden Strukturelemente 5 sind mit einem Verbindungsteil 6 verbunden. Der Verbindungsteil 6 ist über zwei Kopplungselemente 8 mit einem jeweils einem beweglichen Teil 7 einer Vorrichtung 1 in doppelter Ausführungsform gekoppelt. In dieser doppelten Ausführungsform wird nur eine Antriebseinheit 9 benötigt, um die Vorrichtung 1 in doppelter Ausführungsform anzutreiben. So können in vorteilhafter Weise mehrere Strahlengänge 4 des Thermografiesystems 2 mittels der Vorrichtung 1 kalibriert werden. 5 shows a thermography system 2 with two beam paths 4 . The two beam paths each have a beam path section 3 and a structural element 5 . The two structural elements 5 are connected with a connecting part 6 . The connecting part 6 is coupled via two coupling elements 8 to a respective movable part 7 of a device 1 in double embodiment. In this double embodiment only one drive unit 9 is required to drive the device 1 in double embodiment. In this way, a plurality of beam paths 4 of the thermography system 2 can advantageously be calibrated using the device 1 .

Bezugszeichenlistereference list

11
Vorrichtungcontraption
22
Thermografiesystemthermographic system
33
Strahlengangabschnittbeam path section
44
Strahlengangbeam path
55
Strukturelementstructural element
66
Verbindungsteilconnection part
77
Beweglicher Teilmoving part
88th
Kopplungselementcoupling element
99
Antriebseinrichtungdrive device
1010
Schwarzkörperblackbody
1111
Vorderseitefront
1212
Rückseiteback
1313
Temperaturfühlertemperature sensor
1414
Temperiereinrichtungtemperature control device
1515
Heizwiderstandheating resistor
1616
Anschlussconnection
1717
GehäuseHousing
1818
Randbereichedge area
1919
Dichtelementsealing element
2020
Separationsmittelseparating agent
2525
Separationsstelleseparation point
2626
Druckfedercompression spring
4949
Rotationsbewegungrotational movement
5050
Rotationsachseaxis of rotation
100100
Umgebungvicinity
S1S1
erster Verfahrensschrittfirst step in the process
S2S2
zweiter Verfahrensschrittsecond process step
S3S3
dritter Verfahrensschrittthird step
S4S4
vierter Verfahrensschrittfourth step
S5S5
fünfter Verfahrensschrittfifth step
S6S6
sechster Verfahrensschrittsixth step
S7S7
siebter Verfahrensschrittseventh step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 2016/0044224 A1 [0010]US 2016/0044224 A1 [0010]
  • EP 3386180 A1 [0010]EP 3386180 A1 [0010]

Claims (13)

Vorrichtung (1) zum Kalibrieren eines Thermografiesystems (2), wobei die Vorrichtung (1) einen Schwarzkörper (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich mindestens einen Temperaturfühler (13) zur Erfassung einer Temperatur des Schwarzkörpers (10) und eine Temperiereinrichtung (14) zur Einstellung einer Temperatur des Schwarzkörpers (10) umfasst.Device (1) for calibrating a thermographic system (2), the device (1) comprising a black body (10), characterized in that the device (1) additionally has at least one temperature sensor (13) for detecting a temperature of the black body (10) and a temperature control device (14) for setting a temperature of the black body (10). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Gehäuse (17) zur Anordnung des Schwarzkörpers (10), des mindestens einen Temperaturfühlers (13) und/oder der Temperiereinrichtung (14) umfasst.Device (1) after claim 1 , characterized in that the device (1) comprises a housing (17) for arranging the black body (10), the at least one temperature sensor (13) and / or the temperature control device (14). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen beweglichen Teil (7) und einen Verbindungsteil (6) zur mechanischen Verbindung mit einem Sensor- oder Strahlengangabschnitt (3,5) des Thermografiesystems (2) umfasst, wobei der bewegliche Teil (7) den Schwarzkörper (10) umfasst und beweglich am Verbindungsteil (6) gelagert ist..device after claim 1 or 2 , characterized in that the device (1) comprises a movable part (7) and a connecting part (6) for mechanical connection to a sensor or beam path section (3.5) of the thermographic system (2), the movable part (7) includes the black body (10) and is movably mounted on the connecting part (6). Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Antriebseinrichtung (9) zur Bewegung eines beweglichen Teils (7) der Vorrichtung (1) umfasst, wobei der Schwarzkörper (10) am beweglichen Teil (7) angeordnet ist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (1) comprises a drive device (9) for moving a movable part (7) of the device (1), the black body (10) being attached to the movable part (7 ) is arranged. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Kopplungselement (8) zur mechanischen Kopplung der Antriebseinrichtung (9) mit dem beweglichen Teil (7) aufweist.Device (1) after claim 4 , characterized in that the device (1) has a coupling element (8) for mechanically coupling the drive device (9) to the movable part (7). Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein beweglicher Teil (7) der Vorrichtung (1) als Klappe zum Verschluss eines Strahlengangs (4) des Thermografiesystems (2) ausgebildet ist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a movable part (7) of the device (1) is designed as a flap for closing a beam path (4) of the thermographic system (2). Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen beweglichen Teil (7) aufweist und mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Stellung des beweglichen Teils (7) der Vorrichtung umfasst.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (1) has a movable part (7) and comprises at least one device for detecting a position of the movable part (7) of the device. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Dichtelement (19) zur Abdichtung eines Strahlengangs (4) des Thermografiesystems (2) umfasst.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (1) comprises a sealing element (19) for sealing a beam path (4) of the thermographic system (2). Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Regeleinrichtung zur Temperaturstabilisierung des Schwarzkörpers (10) aufweist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (1) has a control device for temperature stabilization of the black body (10). Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens ein Isolationselement zur thermischen Isolation umfasst, insbesondere zur thermischen Isolation des Schwarzkörpers (10) gegenüber einer äußeren Umgebung (100) der Vorrichtung (1).Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (1) comprises at least one insulation element for thermal insulation, in particular for thermal insulation of the black body (10) from an external environment (100) of the device (1). Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtung (1) Separationsmittel (20) zum Lösen einer mechanischen Verbindung zwischen der Vorrichtung (1) und einem Sensor- oder Strahlengangabschnitt (3, 5) und/oder einer mechanischen Verbindung zwischen einem beweglichen Teil (7) und einem Verbindungsteil (6) der Vorrichtung (1) aufweist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (1) has separating means (20) for releasing a mechanical connection between the device (1) and a sensor or beam path section (3, 5) and/or a mechanical connection between a movable part (7) and a connecting part (6) of the device (1). Thermografiesystem (2) umfassend eine Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 und eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Intensität von Infrarotstrahlung.Thermographic system (2) comprising a device (1) according to one of Claims 1 until 11 and a detector for detecting an intensity of infrared radiation. Verfahren zum Kalibrieren eines Thermografiesystems (2) mit Hilfe einer Vorrichtung (1) zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwarzkörper (10) derart angeordnet wird, dass vom Schwarzkörper (10) emittierte Strahlung in einen Strahlengang (4) des Thermografiesystems (2) gelangt, wobei eine Soll-Temperatur des Schwarzkörpers (10) eingestellt wird, wobei durch die Erfassungseinrichtung des Thermografiesystems (2) ein die Temperatur des Schwarzkörpers (2) repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt wird, wobei eine Auswertung des Ausgangssignals der Erfassungseinrichtung zur Bestimmung einer Temperatur derart angepasst wird, dass eine Abweichung zwischen der durch die Auswertung bestimmten Temperatur und der Soll-Temperatur minimiert ist.Method for calibrating a thermographic system (2) using a device (1) for calibrating according to one of Claims 1 until 11 , characterized in that the black body (10) is arranged in such a way that radiation emitted by the black body (10) enters a beam path (4) of the thermographic system (2), a target temperature of the black body (10) being set, with the detection device of the thermography system (2) generates an output signal representing the temperature of the black body (2), an evaluation of the output signal of the detection device for determining a temperature being adapted in such a way that a deviation between the temperature determined by the evaluation and the target temperature is minimized.
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