DE602004011681T2

DE602004011681T2 - Verfahren und ir-kamera zur bestimmung der kondensationsgefahr

Info

Publication number: DE602004011681T2
Application number: DE602004011681T
Authority: DE
Inventors: Kjell LINDSTRÖM; Christoph König
Original assignee: Flir Systems AB
Current assignee: Flir Systems AB
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: EP1678485B1; EP1678485B2; JP2007510152A; DE602004011681D1; SE0302837D0; US7237946B2; US20050089076A1; WO2005040779A1; CN1886650B; CN1886650A; DE602004011681T3; SE0302837L; WO2005040779B1; EP1678485A1; SE526939C2

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Bereichs einer Oberfläche, in dem eine erhöhte Gefahr von Kondensation vorliegt, und eine IR-Kamera zum Ausführen eines solchen Verfahrens.
Hintergrund und Stand der Technik
Bei vielen Anwendungen, insbesondere bei der Inspektion von Gebäuden, ist es notwendig, die spezifischen Punkte oder Bereiche zu bestimmen, an denen eine erhöhte Gefahr von Kondensation besteht. Eine solche Kondensation erhöht die Gefahr einer Schädigung durch Dampf. Verfahren aus dem Stand der Technik für solche Inspektionen beinhalten Leitfähigkeitsmessungen. Leitfähigkeitssensoren messen üblicherweise die Leitfähigkeit an einem speziellen Punkt und sind daher auf ziemlich kleine Bereiche beschränkt. Für eine zeiteffiziente Inspektion werden daher Bereiche, von denen angenommen wird, dass sie ein erhöhtes Risiko aufweisen, von der Person ausgewählt, die die Messungen durchgeführt. Es besteht daher die Gefahr, dass Hochrisikobereiche ausgelassen werden und/oder die Messungen zeitaufwändig sind.
Ferner beinhalten solche Inspektionen oft Abbildungen an Stellen, die schwer zugänglich sind, wie weit oben, unter einer Maschine oder einem Möbelstück oder an Ecken, so dass der Messende gezwungen ist, sich zu strecken oder zu bücken oder eine andere unbequeme oder gefährliche Position einzunehmen.
JP 61134652 offenbart ein Verfahren zum Anzeigen von Taukondensationsinformationen über eine Wandfläche. Eine Temperaturverteilung der Wand und eine Umgebungstemperatur werden mittels IR-Strahlung gemessen. Für jede Temperatur wird ein Sättigungsdampfdruck aus einem Speicher ermittelt, der Sättigungsdampfdrücke für jede Temperatur enthält. Die Sättigungsdampfdrücke werden zum Berechnen einer relativen Feuchte verwendet, die zum Bestimmen des Taukondensationszustands verwendet wird.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Inspektion von großen Bereichen hinsichtlich der Gefahr von Kondensation auf effiziente Weise mit einem zuverlässigen Ergebnis zu ermöglichen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Bereichs einer Oberfläche, in dem eine erhöhte Gefahr von Kondensation vorliegt, umfassend die Schritte:

– Verwenden einer IR-Kamera zum Aufnehmen eines Bildes der Temperaturverteilung in mindestens einem Teil der Oberfläche,
– Eingeben mindestens eines Werts für die relative Luftfeuchtigkeit und mindestens eines Werts für die Lufttemperatur in der die Oberfläche umgebenden Luft,
– Bestimmen mindestens einer Kondensationstemperatur, auf Basis der eingegebenen Feuchtigkeits- und Temperaturwerte, bei der eine Gefahr von Kondensation auf der Oberfläche vorliegt,
– Vergleichen der Temperatur an mindestens einem Bildpunkt des Bildes mit der Kondensationstemperatur,
– Anfärben jedes Bildpunkts, der eine Temperatur unter der Kondensationstemperatur aufweist, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton, die so ausgewählt sind, dass sie eine erhöhte Gefahr von Kondensation angeben.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung auch gelöst durch die Verwendung einer IR-Kamera zum Identifizieren von Bereichen einer Oberfläche, in denen eine erhöhte Gefahr von Kondensation vorliegt, umfassend:

– Abbilden der Oberfläche zum Aufnehmen eines Bildes der Temperaturverteilung in mindestens einem Teil der Oberfläche,
– Eingeben mindestens eines Lufttemperaturwerts und mindestens eines Luftfeuchtigkeitswerts für die Lufttemperatur bzw. die relative Luftfeuchtigkeit nahe der Oberfläche,
– Bestimmen mindestens einer ersten Kondensationstemperatur, auf Basis der eingegebenen Feuchtigkeits- und Temperaturwerte, bei der eine Gefahr von Kondensation auf der Oberfläche vorliegt,
– Vergleichen der Temperatur an mindestens einem Bildpunkt des Bildes mit der Kondensationstemperatur,
– Anfärben jedes Bildpunkts, der eine Temperatur unter der Kondensationstemperatur aufweist, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton, die so ausgewählt sind, dass sie eine erhöhte Gefahr von Kondensation angeben.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung auch gelöst durch eine ZR-Kamera umfassend Fokussiermittel zum Fokussieren einfallender IR-Strahlung von einem Objekt in die IR-Kamera, so dass ein Signal entsprechend der einfallenden IR-Strahlung erzeugt wird, das zu einer Signalkonditionierungseinheit zur Signalkonditionierung übermittelt wird, wobei die IR-Kamera umfasst:

– Mittel zum Empfangen von Informationen über mindestens einen Lufttemperaturwert bzw. mindestens einen Luftfeuchtigkeitswert für die Lufttemperatur bzw. relative Feuchtigkeit nahe der Oberfläche,
– Mittel zum Berechnen mindestens einer Kondensationstemperatur auf Basis der eingegebenen Feuchtigkeits- und Temperaturwerte, bei der eine Gefahr von Kondensation auf der Oberfläche vorliegt,
– Mittel zum Vergleichen der Temperatur an mindestens einem Bildpunkt des Bildes mit der Kondensationstemperatur,
– Mittel zum Modifizieren des Bildes in der Weise, dass Bildpunkte, die eine Temperatur unter derf Kondensationstemperatur angeben, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton angefärbt werden, die so ausgewählt sind, dass sie Bereiche der Oberfläche mit einer erhöhten Gefahr von Kondensation identifizieren.

Die Erfindung beruht auf der Tatsache, dass die Kondensation an einer Oberfläche von der Feuchtigkeit der Atmosphäre, der Lufttemperatur und der Temperatur der Oberfläche abhängig ist. Kondensation hängt auch vom Atmosphärendruck ab, der jedoch bei Berechnungen im Stand der Technik als vernachlässigbar gelten kann.
Die folgende Gleichung kann zum Berechnen der Taupunktemperatur Td verwendet werden (siehe Corey Simon, Dewpoint and Wetbulb Temperature, Nov. 2000):
wobei p der Umgebungsdampfdruck in kPa ist.
wobei RH die relative Feuchtigkeit und T die Temperatur ist.
Auf diese Weise kann eine Bedienungsperson unmittelbar im gesamten registrierten Bild jeden Bereich mit einer erhöhten Gefahr von Kondensation identifizieren. Die Verwendung einer IR-Kamera ermöglicht in diesem Zusammenhang eine Inspektion von größeren Bereichen auf einmal.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird der Schritt zum Eingeben mindestens eines Werts für die relative Luftfeuchtigkeit und mindestens eines Werts für die Lufttemperatur in der die Oberfläche umgebenden Luft von Hand vorgenommen.
In diesem Fall können die Lufttemperatur und die Feuchtigkeit separat gemessen werden. Alternativ kann dieses Verfahren zum Simulieren unterschiedlicher Bedingungen verwendet werden, indem die Oberfläche unter Verwendung unterschiedlicher Werte für die Lufttemperatur und/oder Feuchtigkeit abgebildet wird.
Alternativ kann der Schritt zum Eingeben mindestens eines Werts für die relative Luftfeuchtigkeit und mindestens eines Werts für die Lufttemperatur in der die Oberfläche umgebenden Luft Messen der relativen Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur in der die Oberfläche umgebenden Luft unter Verwendung eines Lufttemperatursensors und eines Luftfeuchtigkeitssensors umfassen, wobei die Sensoren so ausgebildet sind, dass sie die Werte zur Kamera übermitteln. In dieser Ausführungsform umfasst die IR-Kamera ferner:

– Mittel zum Empfangen eines ersten und eines zweiten Luftfeuchtigkeitswerts,
– Mittel zum Berechnen einer ersten und einer zweiten Kondensationstemperatur entsprechend dem ersten bzw. zweiten Luftfeuchtigkeitswert und
– Mittel zum Anfärben jedes Bereichs der Oberfläche, der eine Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Kondensationstemperatur aufweist, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden ein erster und ein zweiter Luftfeuchtigkeitswert eingegeben und eine erste und eine zweite Kondensationstemperatur entsprechend dem ersten bzw. zweiten Luftfeuchtig keitswert berechnet. Jeder Bildpunkt, der eine Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Kondensationstemperatur aufweist, wird dann in einer besonderen Farbe oder einem Grauton angefärbt. In dieser Ausführungsform beinhaltet die IR-Kamera

In diesem Fall kann ein Bereich bei der Oberflächentemperatur, der Bereichen entspricht, die eine erhöhte Gefahr einer Kondensation bei der ausgewählten Lufttemperatur aufweisen, erkannt werden, wenn die relative Luftfeuchtigkeit zwischen zwei oder mehr eingegebenen Werten liegt, zum Beispiel zwischen 30% und 40%, zwischen 40% und 50% usw.
Das Verfahren kann auch den Schritt zum Eingeben eines ersten und eines zweiten Lufttemperaturwerts und Berechnen einer ersten und einer zweiten Kondensationstemperatur entsprechend dem ersten bzw. zweiten Lufttemperaturwert und Anfärben jedes Bildpunkts, der eine Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Kondensationstemperatur aufweist, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton umfassen. Die IR-Kamera beinhaltet dann:

– Mittel zum Eingeben eines ersten und eines zweiten Lufttemperaturwerts,
– Mittel zum Berechnen einer ersten und einer zweiten Kondensationstemperatur entsprechend dem ersten bzw. zweiten Lufttemperaturwert und
– Mittel zum Anfärben jedes Bereichs der Oberfläche, der eine Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Kondensationstemperatur aufweist, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton.

In diesem Fall werden Bereiche angegeben, die eine erhöhte Gefahr von Kondensation bei der gewählten relativen Feuchtigkeit aufweisen, wenn die Lufttemperatur zwischen den beiden oder mehreren eingegeben Werten liegt, zum Beispiel zwischen 20 und 30 Grad, zwischen 30 und 40 Grad usw.
Das Verfahren kann auch Eingeben eines Werts für den Atmosphärendruck und Bestimmen mindestens einer Kondensationstemperatur auf Basis der eingegebenen Feuchtigkeits-, Temperatur- und Atmosphärendruckwerte umfassen.
In diesem Fall umfasst die IR-Kamera Mittel zum Empfangen von Information über einen Atmosphärendruck und Mittel zum Berechnen der mindestens einen Kondensationstemperatur auf Basis der eingegebenen Feuchtigkeits-, Temperatur- und Atmosphärendruckwerte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung in Ausführungsformen mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen:
1 eine IR-Kamera gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 eine Anordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine IR-Kamera gemäß der Erfindung. Zum Registrieren von IR-Abbildungen umfasst die Kameraeinheit 1 die gleichen Funktionen wie Kameras aus dem Stand der Technik. Das Sammeln von Daten und die vor dem Anzeigen des Bildes durchgeführte Datenverarbeitung werden auf herkömmliche Weise vorgenommen. Diese Technologie ist den Fachleuten bekannt, wird aber im Folgenden kurz diskutiert. Die in die Kamera einfallende Strahlung wird von mindestens einer Linse 5 auf eine Detektoranordnung 7 fokussiert. Die Detektoranordnung ist typischerweise eine Matrix von Detektorelementen, deren jedes Strahlung von einem zugehörigen Bereich auf einem abzubildenden Objekt 8 erfasst. Von der Detektoranordnung wird das Signal zu einer Signalkonditionierungseinheit 9 geleitet, die herkömmliche Signalkonditionierung, wie Korrekturen von inhärentem Versatz und Verstärkungsabweichungen, durchführt.
Es ist anzumerken, dass die IR-Kamera nicht notwendigerweise eine Fokussiereinrichtung umfasst. Das erfinderische Konzept kann auch bei einer IR-Kamera unter Verwendung eines IR-Scanners implementiert sein.
Gemäß der Erfindung umfasst die IR-Kamera auch Temperatureingabemittel 11 zum Empfangen von Information über die Temperatur der Luft, die das Objekt umgibt, von einem Temperatursensor und Feuchtigkeitseingabemittel 13 zum Empfangen von Information über die atmosphärische Feuchtigkeit in der Luft, die das Objekt 8 umgibt, von einem Feuchtigkeitssensor. Das Temperatureingabemittel 11 und das Feuchteeingabemittel 13 können für verdrahtete oder drahtlose Kommunikation mit den jeweiligen Sensoren ausgebildet sein. Alternativ kann Information über die Lufttemperatur und -feuchtigkeit separat gemessen und auf andere Weise in die Kamera eingegeben werden, z. B. von Hand. Die Information über die Lufttemperatur und -feuchtigkeit wird zu einer Temperaturberechnungseinheit 15 gesendet, die so ausgebildet ist, dass sie auf Basis der Luftemperatur- und Feuchtigkeitsinformation eine berechnete Kondensationstemperatur oder Taupunkttemperatur errechnet, bei der die Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Objekts kondensiert, was dadurch die Gefahr von Kondensation erhöht, die zu Feuchteschäden führen kann.
Falls gewünscht, kann der Atmosphärendruck auch berücksichtigt werden.
Von der Signalkonditionierungseinheit 9 geht das registrierte Bild des Objekts 8 zu einer Farbeinstelleinheit 17, die so ausgebildet ist, dass sie die gemessene Temperatur an jedem Punkt des Bilds des Objekts 8 mit der berechneten Temperatur vergleicht und Bildpunkte identifiziert, bei denen die gemessene Temperatur unter der berechneten Temperatur liegt. Die Farbeinstelleinheit 17 verändert auch die Farbe aller dieser Punkte zu einer besonderen Farbe oder einem Grauton, die so ausgewählt sind, dass sie Bereiche angeben, in denen eine Kondensation auftritt. Das Bild wird dann dem Betrachter in einem Bildsucher und/oder einer Anzeigeeinrichtung 19 auf herkömmliche Weise angezeigt. Es kann auch in der Kamera oder außerhalb der Kamera auf eine im Fachbereich bekannte Weise gespeichert werden.
Die berechnete Kondensationstemperatur kann um einen gewissen Faktor erhöht oder gesenkt werden, so dass mehr oder weniger Punkte für eine erhöhte Gefahr von Schädigungen durch Feuchte berücksichtigt werden. Dieser Sicherheitsspielraum kann automatisch in der Kamera enthalten sein oder kann von der Bedienungsperson wählbar sein.

Claims

Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Bereichs einer Oberfläche, in dem eine erhöhte Gefahr von Kondensation vorliegt, umfassend die Schritte: – Verwenden einer IR-Kamera zum Aufnehmen eines Bildes der Temperaturverteilung in mindestens einem Teil der Oberfläche, – Eingeben mindestens eines Werts für die relative Luftfeuchtigkeit und mindestens eines Werts für die Lufttemperatur in der die Oberfläche umgebenden Luft in die Kamera, – Bestimmen mindestens einer Kondensationstemperatur, auf Basis der eingegebenen Feuchtigkeits- und Temperaturwerte, bei der eine Gefahr von Kondensation auf der Oberfläche vorliegt, – Vergleichen der Temperatur an mindestens einem Bildpunkt des Bildes mit der Kondensationstemperatur und – Anfärben jedes Bildpunkts, der eine Temperatur unter der Kondensationstemperatur aufweist, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton, die so ausgewählt sind, dass sie eine erhöhte Gefahr von Kondensation angeben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Eingeben mindestens eines Werts für die relative Luftfeuchtigkeit und mindestens eines Werts für die Lufttemperatur in der die Oberfläche umgebenden Luft von Hand vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Eingeben mindestens eines Werts für die relative Luftfeuchtigkeit und mindestens eines Werts für die Lufttemperatur in der die Oberfläche umgebenden Luft Messen der relativen Luftfeuchtigkeit und der Lufttemperatur in der die Oberfläche umgebenden Luft unter Verwendung eines Lufttemperatur sensors und eines Luftfeuchtigkeitssensors umfasst, wobei die Sensoren so ausgebildet sind, dass sie die Werte zur Kamera übertragen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 umfassend den Schritt zum Eingeben eines ersten und eines zweiten Luftfeuchtigkeitswerts in die Kamera und Berechnen einer ersten und einer zweiten Kondensationstemperatur entsprechend dem ersten bzw. zweiten Luftfeuchtigkeitswert und Anfärben jedes Bildpunkts, der eine Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Kondensationstemperatur aufweist, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 umfassend den Schritt zum Eingeben eines ersten und eines zweiten Lufttemperaturwerts in die Kamera und Berechnen einer ersten und einer zweiten Kondensationstemperatur entsprechend dem ersten bzw. zweiten Lufttemperaturwert und Anfärben jedes Bildpunkts, der eine Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Kondensationstemperatur aufweist, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Schritte zum Eingeben eines Werts für den Atmosphärendruck in die Kamera und Bestimmen mindestens einer Kondensationstemperatur auf Basis der eingegebenen Feuchtigkeits-, Temperatur- und Atmosphärendruckwerte.
IR-Kamera (1) umfassend Fokussiermittel (5) zum Fokussieren einfallender IR-Strahlung von einem Objekt (8) in die IR-Kamera, so dass ein Signal entsprechend der einfallenden IR-Strahlung erzeugt wird, das zu einer Signalkonditionierungseinheit (9) in der Kamera zur Signalkonditionierung übermittelt wird, wobei die IR-Kamera ferner Mittel (11) zum Eingeben mindestens eines Lufttemperaturwerts für die Lufttemperatur nahe der Oberfläche des Objekts in die Kamera und Mittel (19) zum Erzeugen eines Bildes der Temperaturverteilung in mindestens einem Teil der Oberfläche, in der ein erhöhte Gefahr von Kondensation vorliegt, umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: – Mittel (13) zum Eingeben mindestens eines Luftfeuchtigkeitswerts für die relative Feuchtigkeit nahe der Oberfläche in die Kamera, – Mittel (15) zum Berechnen mindestens einer Kondensationstemperatur auf Basis der eingegebenen Feuchtigkeits- und Temperaturwerte, bei der eine Gefahr von Kondensation auf der Oberfläche vorliegt, – Mittel (17) zum Vergleichen der Temperatur an mindestens einem Bildpunkt des Bildes mit der Kondensationstemperatur, – Mittel (17) zum Modifizieren des Bildes in der Weise, dass Bildpunkte, die eine niedrigere Temperatur als die Kondensationstemperatur angeben, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton angefärbt werden, die so ausgewählt sind, dass sie Bereiche der Oberfläche mit einer erhöhten Gefahr von Kondensation identifizieren.
IR-Kamera nach Anspruch 7, ferner umfassend Mittel (11) zum Empfangen von Information über die Luftemperatur nahe dem Objekt von einem Temperatursensor und Mittel (13) zum Empfangen von Information über die Luftfeuchtigkeit nahe der Oberfläche von einem Feuchtigkeitssensor.
IR-Kamera nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend: – Mittel (13) zum Eingeben eines ersten und eines zweiten Luftfeuchtigkeitswerts in die Kamera, – Mittel (15) zum Berechnen einer ersten und einer zweiten Kondensationstemperatur entsprechend dem ersten bzw. zweiten Luftfeuchtigkeitswert und – Mittel (17) zum Anfärben jedes Bereichs der Oberfläche, der eine Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Kondensationstemperatur aufweist, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton.
IR-Kamera nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend: – Mittel (11) zum Eingeben eines ersten und eines zweiten Lufttemperaturwerts in die Kamera, – Mittel (15) zum Berechnen einer ersten und einer zweiten Kondensationstemperatur entsprechend dem ersten bzw. zweiten Lufttemperaturwert und – Mittel (17) zum Anfärben jedes Bereichs der Oberfläche, der eine Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Kondensationstemperatur aufweist, in einer besonderen Farbe oder einem Grauton.
IR-Kamera nach einem der Ansprüche 7–10, ferner umfassend: – Mittel zum Eingeben eines Atmosphärendruckwerts in die Kamera und – Mittel (17) zum Berechnen mindestens einer Kondensationstemperatur auf Basis der eingegebenen Feuchtigkeits-, Temperatur- und Atmosphärendruckwerte.