WO2006042525A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer abweichenden temperaturverteilung mittels eines pyrometers - Google Patents

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WO2006042525A1
WO2006042525A1 PCT/DE2005/001865 DE2005001865W WO2006042525A1 WO 2006042525 A1 WO2006042525 A1 WO 2006042525A1 DE 2005001865 W DE2005001865 W DE 2005001865W WO 2006042525 A1 WO2006042525 A1 WO 2006042525A1
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Andreas Kerl
Thomas Elbel
Olaf Kiesewetter
Michael Meinecke
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Ust Umweltsensortechnik Gmbh
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    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J2005/0077—Imaging

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a deviating Temperaturvertei ⁇ ment along a predetermined measuring range of one or more objects by means of a pyrometer. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the Verfah ⁇ rens.
  • Such a device and such a method for acquiring an IR image are used in practice, for example, for locating and locating visually invisible objects, in particular lines.
  • the method is based on the measuring principle of a detected temperature difference, so that in particular plastic lines can be localized.
  • thermography cameras are already being used in practice which detect a complete thermal image of the object.
  • thermographic cameras are associated with high acquisition costs.
  • the handling always requires some specialist knowledge, so that this is only partially suitable for occasional use in the construction sector.
  • Thermography is basically also possible with a spatially resolved pyrometer.
  • thermopile thermopile
  • photoelectric detectors ver ⁇ .
  • the temperature of a heat point is measured with the pyrometer.
  • the size of this heat spot is determined by the constructive opening angle and the distance from the surface.
  • the determined temperature value is independent of the distance from the object with which only the measuring point size changes.
  • a method and a device for determining the temperature in a measuring range are known.
  • the temperature detected by a pyrometer and an image signal of the measuring area surface detected by means of a video camera are displayed on a display with a marking for the measuring point centered in the image center.
  • the pyrometer and the video camera form a jointly pivotable structural unit.
  • the US 52 25 883 relates to a device for displaying a temperature distribution of an object on a display according to the principle of two-color pyrometry.
  • a CCD camera is used, by which the thermal radiation in the visible light range, spielmik of flames, is detected.
  • DE 31 25 217 C2 describes a thermovision pyrometer for measuring the temperature distribution of an object.
  • the thermovision pyrometer allows the temperature images of the object to be examined, which are distinguished by a high accuracy when reproducing the temperature distributions over the surfaces of the object to be examined, to appear on a screen of the video control unit, excluding the influence of an unevenness of the sensitivity of the memory disk ,
  • a vidicon is used in a television camera, which is sensitive to thermal radiation of objects in the infrared spectral region.
  • DE 42 92 011 C2 describes a thermal imaging device with one of a plurality of pyroelectric, one-dimensional arranged in a line thermal detection elements detection element matrix. This is rotatably arranged for image acquisition about a rotation axis.
  • an optical sighting means for example laser sighting means can be provided in order to visualize the measuring point on the object.
  • the device may include a digital camera.
  • IO recorded data can be displayed on a monitor or a printer. Furthermore, the device can be mounted on a tripod.
  • a temperature scanner is connected to a display device for displaying a temperature distribution of a moving object.
  • the temperature scanner is equipped with a pivoting mirror, by means of which the measuring point is moved between the two edge regions of the object.
  • DE 198 32 833 A1 relates to a method and a device which displays material inhomogeneities or surface contamination of an object as an image representation on a monitor by thermographic measurement of the heat of radiation taking into account the additionally measured emission coefficient for each measuring point.
  • wall scanners are already known as orifice devices for electrical lines, wood or plastic, which operate on the capacitive principle with a high-frequency electromagnetic field.
  • On a display an indication of the position of the detected object including the allowable Bohr ⁇ depth is displayed.
  • the wall scanner is placed on the object and moved on its surface.
  • the object of the present invention is to detect the temperature distribution of an object with little effort in a generic method and to localize significant deviations of the temperature values in order to assign these to the corresponding position on the object.
  • the position of a water or heating system should be able to be reproducibly reproduced with little effort and largely independently of the individual skill of the operator.
  • a device for carrying out the method is to be created.
  • the first object is achieved according to the invention with a method according to the Merkma ⁇ len of claims 1 and 9.
  • the dependent claims 2 to 8, 10 and 11 relate to particular expedient developments of the invention.
  • the invention is based on the recognition that the representation of a temperature distribution does not necessarily necessitate a spatially resolving thermographic camera, but can always be used by means of a considerably less expensive pyrometer due to the individual measured values recorded one after the other in chronological order the temperature distribution does not change in rapid time sequence.
  • the individual measured values then form a temperature distribution from which, by means of a suitable control program, one or more significant deviations from an average value can be detected directly and visualized by means of a display.
  • a particularly practice-oriented modification is realized in that the temperature distribution is displayed on a display, wherein the assignment of a deviating from a setpoint, in particular mean, temperature due to the determination of the position of the display representation on the actual position within the measuring range on the Object takes place.
  • This position on the display representation then allows a simple transferability to the object starting from the position marking by a ratio formation, which is represented, for example, as a percentage on a scale.
  • a ratio formation which is represented, for example, as a percentage on a scale.
  • a border, an edge of the object or a conspicuous contouring or else a mark to be attached can be used as the position marking.
  • the position of the temperature deviation can thus be removed directly from the display and transferred to the object.
  • this is the length first the measuring range measured or set to a desired nominal size and ßie subsequently the scaling, in particular abscissa selected accordingly.
  • the agreement between the measuring point and the position marking could be achieved by a sighting device.
  • a modification of the present invention in which the measuring point of the pyrometer is visualized on the object is particularly simple.
  • the measuring point on the object can be checked directly by the operator, so that, on the one hand, the implementation of the method is simplified and, on the other hand, possible operating errors are avoided.
  • the visualization of the deviating from the setpoint in particular mean, temperature directly, especially without an additional display on the object, for example, with the same device done with which also the measuring point of the pyrometer on the Ob- can be visualized.
  • the measuring point of the pyrometer on the object is visualized by a laser beam, for which purpose in particular commercially available laser pointers connected to the pyrometer to form a unit are suitable.
  • the distance of the pyrometer from the respective area of the object determined by the measuring point can be measured so as to produce a correction variable to the deviating measuring point area due to the different distance of the pyrometer can be derived from the object in particular during a pivoting movement.
  • the laser beam serves according to a development at the same time the visualization and the distance measurement.
  • a likewise particularly expedient embodiment of the method is achieved in that the pyrometer is moved vertically or horizontally over the entire measuring range line by line by means of a drive unit along a predetermined movement path so as to enable a complete image representation of the temperature distribution of the entire object and, on the one hand
  • the pyrometer is moved vertically or horizontally over the entire measuring range line by line by means of a drive unit along a predetermined movement path so as to enable a complete image representation of the temperature distribution of the entire object and, on the one hand
  • due to the known trajectory it is possible to enable a unique assignment of the measuring point and the corresponding coordinates of the measuring point relative to the object.
  • an isotherm of a setpoint of deviating temperatures is created by means of image processing so as to be able to read off the course of a heating water line as isotherm of elevated temperature or of a cold water line as isotherm of reduced temperature directly on the display, for example.
  • the assignment of the measured value acquired by the pyrometer to the position of the object could be determined on the basis of the position marking on the basis of the number of steps in known step width or else in the case of a uniform pivoting movement on the basis of the time duration.
  • it is particularly simple in a method for non-contact determination of deviating temperature distribution of one or more objects in which the temperature is recorded by means of a pyrometer and displayed as a temperature distribution on a display, if by means of a camera the object visualized on the object Detected measuring point and on the display by means of image processing in the image representation of the object the measured value associated with the corresponding position in the image representation.
  • the position of the measuring point is not determined on the object, but on an image representation of the object captured by the camera.
  • Deviating temperature profiles can then be inserted in a simple manner directly into the image representation of the object and thus enable reliable documentation.
  • the transfer of the image representation on the object then takes place, for example, due to an expression or directly by means of the display representation, wherein the operator relies on existing features of the object.
  • the position of the temperature deviating from the desired value is visualized on the object.
  • the representation of the deviating temperature takes place directly on the object, so that a separate Tansfer oriental of the operator of the readable on the display position of the temperature deviation is omitted on the object.
  • the visualization is carried out, for example, by means of a projector, in particular a beamer, or else by means of a laser pointer movable by a control unit which, for example, displays the course as isotherm on the object as a moving light point in rapid succession. The operator can therefore perform the possibly desired processing of the object during the projection, without first having to attach their own markings.
  • the second-mentioned object to provide a device for carrying out the method, is achieved by a device having a pyrometer for non-contact determination of deviating temperature distribution of one or more objects with a device for visualizing the measuring point of the pyrometer on the object and with a display for displaying the temperature distribution of several measuring points.
  • a device having a pyrometer for non-contact determination of deviating temperature distribution of one or more objects with a device for visualizing the measuring point of the pyrometer on the object and with a display for displaying the temperature distribution of several measuring points.
  • This makes it possible to detect the areas of deviating temperature due to the display representation and to assign the respective position on the object.
  • the visualization takes place, for example, by means of a laser beam.
  • the device and the pyrometer form a fixed in their relative position unit, so that the measuring point always coincides with the visually identifiable on the object point of light.
  • the device for determining the distance of the pyrometer from the respective measuring point on the object by means of the laser beam be executed so as to introduce the distance-dependent measuring point size in the evaluation of the temperature distribution.
  • known laser distance measuring devices are known laser distance measuring devices.
  • An image representation of the object is basically not required if the measuring range on the object is uniquely determined and identifiable.
  • an embodiment of the device according to the invention which is particularly easy to handle is achieved when the device has a camera, in particular a digital camera, which detects the measuring range of the object as an image representation, thereby determining the position of the measuring point in the image representation captured by the digital camera.
  • the device has a drive unit for detecting the measuring points along a predetermined measuring line.
  • the pyrometer is pivoted or the measuring point is moved through a movable reflector of the pyrometer along the desired measuring line.
  • the device for visualizing the measuring point is dispensable in this design.
  • the position of the measuring point on the object can be unambiguously determined in the case of a uniform traversing or pivoting movement due to the passage of time.
  • the drive unit has one or more stepping motors or incremental encoders so as to be able to close the respective position of the measuring point on the basis of the number of steps.
  • the pyrometer is movable on a stand of the device with limited degrees of freedom so as to enable line by line scanning of the surfaces of the object.
  • the invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows each in a schematic diagram in
  • FIG. 1 shows a device according to the invention with a display representation
  • FIG. 2 shows another form of the display representation of the device shown in Figure 1 in an enlarged view.
  • FIG. 1 shows in a schematic diagram a device 1 according to the invention with a pyrometer 3 directed at an object 2 for the non-contact determination of the temperature of different subareas of the object 2 within a measuring range 4.
  • a position marking 5 designed as a starting point
  • a position mark 6 executed as an end point a Learn ⁇ number of measured values detected and as temperature distribution 7 on a display 8 of the device 1 darg Abbott.
  • the apparatus 1 furthermore has a device 9 designed as a laser pointer for visualizing a respective measuring point 10 of the pyrometer 3 on the object 2, which permits a direct visual inspection of the detected measuring range 4 of the object 1 by the operator.
  • the assignment of a temperature deviating from a desired value 11, in particular a mean value, is effected on the basis of the position determination of the representation of the display 8 on the actual position within the measuring area 4 on the object 2.
  • FIG. 2 shows a pictorial form of the representation on the display 8 with the aid of a plurality of lines 12a, 12b, 12c by means of the device 1 shown in FIG. 1, which is based on a line-by-line, measured value acquisition carried out in succession.
  • the representation of the temperature distribution does not take place in the form of a line, but by different Farbwider ⁇ task the case of two-dimensional representation, which is exemplified by different gray levels.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer abweichenden Temperaturverteilung (7) in einem vorbestimmten Messbereich (4) eines Objektes (2), bei dem durch ein Pyrometer (3) entlang des Messbereiches (4) ausgehend von einer vorübergehend anzubringenden, eindeutig identifizierbaren Positionsmarkierung (5, 6) die Temperatur erfasst und die Temperaturverteilung (7) auf einem Display (8) dargestellt wird. Die Zuordnung einer von einem Sollwert (11) abweichenden Temperatur erfolgt aufgrund der Displaydarstellung auf die tatsächliche Position auf dem Objekt (2) innerhalb des Messbereiches (4).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer abweichenden Temperaturverteilung mittels eines Pyrometers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer abweichenden Temperaturvertei¬ lung entlang eines vorbestimmten Messbereiches eines oder mehrerer Objekte mittels eines Pyrometers. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah¬ rens.
Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren zur Erfassung eines IR-Bildes werden in der Praxis beispielsweise zum Auffinden und Lokalisieren von visuell nicht sichtbaren Ge¬ genständen, insbesondere Leitungen eingesetzt. Das Verfahren basiert dabei auf dem Messprinzip einer erfassten Temperaturdifferenz, so dass insbesondere auch Kunststofflei- tungen lokalisiert werden können.
Derzeit werden in der Praxis bereits vielfach Thermographiekameras eingesetzt, die ein voll¬ ständiges Wärmebild des Objektes erfassen. Solche Thermographiekameras sind jedoch mit hohen Anschaffungskosten verbunden. Zudem setzt die Handhabung grundsätzlich einige Fachkenntnisse voraus, so dass diese für den gelegentlichen Einsatz im Baubereich nur eingeschränkt geeignet ist. Thermographie ist dabei grundsätzlich auch mit einem ortsauflö¬ senden Pyrometer möglich.
Demgegenüber ist die berührungslose Temperaturerfassung der Objektoberfläche mittels eines Pyrometers wesentlich kostengünstiger, bei zugleich ausreichender Genauigkeit durchführbar. Warme oder heiße Gegenstände emittieren die mit dem Pyrometer erfasste Infrarot-Strahlung, deren Stärke von ihrer Temperatur abhängt. Als Detektoren für Pyrometer werden thermische, beispielsweise Thermosäulen, oder photoelektrische Detektoren ver¬ wendet.
Mit dem Pyrometer wird die Temperatur eines Wärmepunktes gemessen. Die Größe dieses Wärmespots ist durch den konstruktiv festgelegten Öffnungswinkel und den Abstand von der Oberfläche bestimmt. Prinzipbedingt wird dadurch also grundsätzlich keine Temperaturver¬ teilung der Oberfläche bestimmt, sondern lediglich ein Messwert bezogen auf einen Mess¬ punkt ermittelt. Dabei ist der ermittelte Temperaturwert unabhängig von dem Abstand von dem Objekt, mit dem sich lediglich die Messpunktgröße ändert.
Durch das Pyrometer wird jedoch lediglich ein isolierter Messwert erfasst, so dass es letztlich dem Geschick und Erinnerungsvermögen des Bedieners überlassen bleibt, gedanklich einen Maximalwert zu bestimmen und diesem die entsprechende Position auf dem Objekt nähe- rungsweise zuzuordnen.
Aus der WO 01/80566 A 1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Tem¬ peratur in einem Messbereich bekannt. Auf einem Display werden die durch ein Pyrometer erfasste Temperatur und ein mittels einer Videokamera erfasstes Bildsignal der Messbe- reichsoberfläche mit einer Markierung für den in dem Bildzentrum zentrierten Messpunkt dargestellt. Hierzu bilden das Pyrometer und die Videokamera eine gemeinsam verschwenk¬ bare Baueinheit.
Die US 52 25 883 betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung einer Temperaturverteilung eines Objektes auf einem Display nach dem Prinzip der Zweifarben-Pyrometrie. Hierzu wird eine CCD-Kamera eingesetzt, durch welche die Wärmestrahlung im sichtbaren Lichtbereich, bei¬ spielsweise von Flammen, erfasst wird.
Die DE 31 25 217 C 2 beschreibt ein Thermovisionspyrometer zur Messung der Temperatur- Verteilung eines Objektes. Das Thermovisionspyrometer lässt auf einem Bildschirm der Vi¬ deokontrolleinheit die Temperaturbilder des zu untersuchenden Objektes, die sich durch eine hohen Genauigkeit bei der Wiedergabe der Temperaturverteilungen über die Oberflächen des zu untersuchenden Objektes auszeichnen, unter Ausschluss des Einflusses einer Un¬ gleichmäßigkeit der Empfindlichkeit der Speicherplatte erscheinen. Als Femsehaufnahme- röhre wird in einer Fernsehkamera ein Vidikon verwendet, das im infraroten Spektralgebiet einer Wärmestrahlung von Objekten empfindlich ist. Die DE 42 92 011 C2 beschreibt eine thermische Bilderfassungsvorrichtung mit einer aus einer Vielzahl von pyroelektrischen, eindimensional in einer Linie angeordneten thermischen Erfassungselementen bestehenden Erfassungselementmatrix. Diese ist zur Bilderfassung um eine Drehachse drehbar angeordnet.
5
Durch die DE 198 53 513 A 1 ist auch bereits eine Kombination von Pyrometer und Multime- ter zur berührungslosen Strahlungsmessung bekannt. Hierzu kann ein optisches Visiermittel, beispielsweise Laservisiermittel vorgesehen werden, um den Messpunkt auf dem Objekt zu visualisieren. Die Vorrichtung kann eine digitale Kamera beinhalten. Weiterhin können die
IO aufgezeichneten Daten auf einem Monitor oder einem Drucker dargestellt werden. Ferner kann die Vorrichtung auf einem Stativ montiert werden.
Nach der EP 0 057 290 A 1 ist ein Temperaturscanner mit einer Anzeigevorrichtung zur Dar¬ stellung einer Temperaturverteilung eines bewegten Objektes verbunden. Der Temperatur- 15 Scanner ist hierzu mit einem Schwenkspiegel ausgestattet, durch den der Messpunkt zwi¬ schen den beiden Randbereichen des Objektes bewegt wird.
Weiterhin betrifft die DE 198 32 833 A 1 ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche durch thermografische Messung der Abstrahlungswärme unter Berücksichtigung des zusätzlich IO gemessenen Emissionskoeffizienten zu jedem Messpunkt vorhandene Materialinhomogeni¬ täten oder Oberflächenverschmutzungen eine Objektes als Bilddarstellung auf einem Monitor anzeigt.
Es sind ferner durch offenkundige Vorbenutzung in der Praxis bereits Wandscanner als Or- !5 tungsgeräte für elektrische Leitungen, Holz oder Kunststoff bekannt, die nach dem kapaziti¬ ven Prinzip mit einem hochfrequenten elektromagnetischen Feld arbeiten. Auf einem Display wird eine Anzeige der Position des detektierten Objektes einschließlich der zulässigen Bohr¬ tiefe dargestellt. Der Wandscanner wird hierzu auf das Objekt aufgesetzt und auf dessen Oberfläche verfahren. IO
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem gattungsgemäßen Verfahren die Tem¬ peraturverteilung eines Objektes mit geringem Aufwand zu erfassen und daraus signifikante Abweichungen der Temperaturwerte zu lokalisieren, um diese der entsprechenden Position auf dem Objekt zuzuordnen. Insbesondere soll die Position einer Wasser- oder Heizungslei- >5 tung mit geringem Aufwand reproduzierbar und von dem individuellen Geschick des Bedie¬ ners weitgehend unabhängig bestimmbar sein. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchfüh¬ rung des Verfahrens geschaffen werden. Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkma¬ len der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 8, 10 und 11 betreffen beson¬ ders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zur Bestimmung einer abweichenden Temperatur¬ verteilung entlang eines vorbestimmten Messbereiches in einem Bezugsystem eines oder mehrerer Objekte mittels eines Pyrometers, bei dem ausgehend von einer insbesondere vorhandenen oder vorübergehend anzubringenden, eindeutig identifizierbaren Positionsmar- kierung die Temperaturverteilung durch eine Bewegung, insbesondere Schwenkbewegung des Pyrometers erfasst und aufgrund der erfassten Temperaturverteilung durch eine Visuali¬ sierung eine von einem Sollwert, insbesondere Mittelwert, abweichende Temperatur einer Position auf dem Objekt zugeordnet.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass die Darstellung einer Temperaturver¬ teilung nicht zwingend eine ortsauflösend arbeitende Thermographiekamera bedingt, son¬ dern aufgrund der in zeitlicher Abfolge nacheinander erfassten Einzelmesswerte mittels ei¬ nes wesentlich kostengünstigeren Pyrometers immer dann eingesetzt werden kann, wenn sich die Temperaturverteilung nicht in schneller zeitlicher Abfolge ändert. Die einzelnen Messwerte bilden dann eine Temperaturverteilung, aus der mittels eines geeigneten Steu- erprogrammes eine oder mehrere signifikante Abweichungen von einem Mittelwert unmittel¬ bar erfasst und mittels einer Anzeige visualisiert werden können.
Hierzu wird eine besonders Praxis gerechte Abwandlung dadurch realisiert, dass die Tempe- raturverteilung auf einem Display dargestellt wird, wobei die Zuordnung einer von einem Sollwert, insbesondere Mittelwert, abweichenden Temperatur aufgrund der Positionsbestim¬ mung der Displaydarstellung auf die tatsächliche Position innerhalb des Messbereiches auf dem Objekt erfolgt. Diese Position auf der Displaydarstellung gestattet dann eine einfache Übertragbarkeit auf das Objekt ausgehend von der Positionsmarkierung durch eine Verhält- nisbildung, die beispielsweise als Prozentangabe auf einer Skalierung dargestellt wird. Als Positionsmarkierung kann hierbei beispielsweise ein Rand, eine Kante des Objektes oder eine auffällige Konturierung sein oder aber eine anzubringende Markierung.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn eine dem Messbereich entsprechende Skalierung auf dem Display dargestellt wird, um den Abstand zwischen der Positionsmarkierung und der
Position der Temperaturabweichung dadurch der Displaydarstellung unmittelbar entnehmen und auf das Objekt übertragen zu können. Beispielsweise wird hierzu zunächst die Länge des Messbereichs gemessen oder auf ein gewünschtes Sollmaß festgelegt und anschlie¬ ßend die Skalierung, insbesondere Abszisse entsprechend ausgewählt.
Die Übereinstimmung zwischen dem Messpunkt und der Positionsmarkierung könnte durch eine Visiereinrichtung erreicht werden. Besonders einfach ist hingegen eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, bei welcher der Messpunkt des Pyrometers auf dem Objekt visuali- siert wird. Hierdurch kann der Messpunkt auf dem Objekt unmittelbar von dem Bediener vi¬ suell überprüft werden, so dass einerseits die Durchführung des Verfahrens vereinfacht, an¬ dererseits mögliche Bedienungsfehler vermieden werden.
Weiterhin kann gemäß einer besonders einfachen Ausgestaltung die Visualisierung der von dem Sollwert, insbesondere Mittelwert, abweichenden Temperatur unmittelbar, insbesondere auch ohne eine zusätzliche Displaydarstellung auf dem Objekt beispielsweise auch mit der¬ selben Einrichtung erfolgen, mit welcher auch der Messpunkt des Pyrometers auf dem Ob- jekt visualisiert werden kann.
Beispielsweise wird dabei der Messpunkt des Pyrometers auf dem Objekt durch einen La¬ serstrahl visualisiert, wozu sich insbesondere handelsübliche und mit dem Pyrometer zu ei¬ ner Einheit verbundene Laserpointer eignen.
Zugleich kann nach einer weiteren besonders Erfolg versprechenden Abwandlung der vor¬ liegenden Erfindung mittels des Laserstrahls der Abstand des Pyrometers von dem jeweili¬ gen durch den Messpunkt bestimmten Bereich des Objektes gemessen werden, um so eine Korrekturgröße zu der abweichenden Messpunktfläche aufgrund des unterschiedlichen Ab- Standes des Pyrometers von dem Objekt insbesondere bei einer Schwenkbewegung ableiten zu können. Der Laserstrahl dient dabei gemäß einer Weiterbildung zugleich der Visualisie¬ rung sowie der Abstandsmessung.
Eine ebenfalls besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens wird dadurch erreicht, dass das Pyrometer mittels einer Antriebseinheit entlang einer vorbestimmten Bewegungs¬ bahn zeilenweise vertikal oder horizontal über den gesamten Messbereich bewegt wird, um so einerseits eine vollständige Bilddarstellung der Temperaturverteilung des gesamtes Ob¬ jektes zu ermöglichen und andererseits aufgrund der bekannten Bewegungsbahn eine ein¬ deutige Zuordnung des Messpunktes und der entsprechenden Koordinaten des Messpunk- tes bezogen auf das Objekt zu ermöglichen. Besonders praxisnah ist es dabei auch, wenn mittels der Bildbearbeitung eine Isotherme von einem Sollwert abweichender Temperaturen erstellt wird, um so beispielsweise den Verlauf einer Heizwasserleitung als Isotherme erhöhter Temperatur oder einer Kaltwasserleitung als Isotherme verminderter Temperatur unmittelbar auf dem Display ablesen zu können.
Die Zuordnung des von dem Pyrometer erfassten Messwertes zu der Position des Objektes könnte ausgehend von der Positionsmarkierung aufgrund der Anzahl der Schritte bei be¬ kannter Schrittweite oder aber bei einer gleichförmigen Schwenkbewegung aufgrund der Zeitdauer bestimmt werden. Besonders einfach ist es hingegen bei einem Verfahren zur be- rührungslosen Bestimmung abweichender Temperaturverteilung eines oder mehrerer Objek¬ te, bei dem mittels eines Pyrometers die Temperatur erfasst und als Temperaturverteilung auf einem Display dargestellt wird, wenn mittels einer Kamera der auf dem Objekt visualisier- te Messpunkt erfasst und auf dem Display mittels einer Bildbearbeitung in der Bilddarstellung des Objektes dem erfassten Messwert die entsprechende Position in der Bilddarstellung zu- geordnet wird. Hierdurch erfolgt die Positionsbestimmung des Messpunktes nicht auf dem Objekt, sondern auf einer von der Kamera erfassten Bilddarstellung des Objektes. Abwei¬ chende Temperaturverläufe können dann in einfacher Weise unmittelbar in die Bilddarstel¬ lung des Objektes eingefügt werden und ermöglichen so eine zuverlässige Dokumentation. Die Übertragung der Bilddarstellung auf das Objekt erfolgt dann beispielsweise aufgrund eines Ausdruckes oder unmittelbar mit Hilfe der Displaydarstellung, wobei sich der Bediener auf vorhandene Merkmale des Objektes stützt.
Gemäß einer weiteren ebenfalls besonders zweckmäßigen Abwandlung wird die Position der von dem Sollwert abweichenden Temperatur auf dem Objekt visualisiert. Hierbei erfolgt die Darstellung der abweichenden Temperatur unmittelbar auf dem Objekt, so dass eine eigene Tansferleistung des Bedieners der auf dem Display ablesbaren Position der Temperaturab¬ weichung auf das Objekt entfällt. Die Visualisierung erfolgt dabei beispielsweise mittels eines Projektors, insbesondere eines Beamers, oder aber mittels eines von einer Steuereinheit beweglichen Laserpointers, der hierzu beispielsweise in schneller Folge den Verlauf als Iso- therme auf dem Objekt als bewegter Lichtpunkt darstellt. Der Bediener kann daher während der Projektion die gegebenenfalls gewünschte Bearbeitung des Objektes vornehmen, ohne zunächst eigene Markierungen anbringen zu müssen.
Die zweitgenannte Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, wird gelöst durch eine ein Pyrometer aufweisende Vorrichtung zur berührungslosen Bestim¬ mung abweichender Temperaturverteilung eines oder mehrerer Objekte mit einer Einrichtung zur Visualisierung des Messpunktes des Pyrometers auf dem Objekt und mit einem Display zur Darstellung der Temperaturverteilung mehrerer Messpunkte. Hierdurch wird es möglich, aufgrund der Displaydarstellung die Bereiche abweichender Temperatur zu erfassen und der jeweiligen Position auf dem Objekt zuzuordnen. Die Visualisierung erfolgt dabei beispiels¬ weise mittels eines Laserstrahls.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bilden die Einrichtung und das Pyrometer eine in ihrer relativen Position festgelegte Baueinheit, so dass der Messpunkt stets mit dem auf dem Objekt visuell identifizierbaren Lichtpunkt übereinstimmt.
Dabei kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Einrichtung zur Bestimmung des Ab¬ standes des Pyrometers von dem jeweiligen Messpunkt auf dem Objekt mittels des Laser¬ strahls ausgeführt sein, um so die abstandsabhängige Messpunktgröße in die Auswertung der Temperaturverteilung einzuführen. Hierzu eignen sich auch an sich bekannte Laserab- standsmesseinrichtungen.
Eine Bilddarstellung des Objektes ist grundsätzlich nicht erforderlich, sofern der Messbereich auf dem Objekt eindeutig bestimmt und identifizierbar ist. Hingegen wird eine besonders ein¬ fach zu handhabende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dann erreicht, wenn die Vorrichtung eine den Messbereich des Objektes als Bilddarstellung erfassende Kamera, insbesondere Digitalkamera hat und dadurch die Positionsbestimmung des Mess¬ punktes in der mittels der Digitalkamera erfassten Bilddarstellung erfolgt.
Gemäß einer anderen, ebenfalls besonders praxisgerechten Abwandlung hat die Vorrichtung eine Antriebseinheit zur Erfassung der Messpunkte entlang einer vorbestimmten Messlinie. Hierzu wird beispielsweise das Pyrometer verschwenkt oder aber der Messpunkt durch ei¬ nen beweglichen Reflektor des Pyrometers entlang der gewünschten Messlinie bewegt. Die Einrichtung zur Visualisierung des Messpunktes ist bei dieser Gestaltung verzichtbar.
Die Position des Messpunktes auf dem Objekt kann bei einer gleichförmigen Verfahr- oder Schwenkbewegung aufgrund des Zeitverlaufs eindeutig bestimmt werden. Hingegen ist es besonders günstig, wenn die Antriebseinheit einen oder mehrere Schrittmotoren oder Inkre- mentalgeber hat, um so aufgrund der Anzahl der Schrittfolge auf die jeweilige Position des Messpunktes schließen zu können.
Hierzu ist gemäß einer weiteren besonders günstigen Abwandlung das Pyrometer auf einem Stativ der Vorrichtung mit eingeschränkten Freiheitsgraden beweglich, um so die zeilenweise Abtastung der Oberflächen des Objektes zu ermöglichen. Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Prinzipskizze in
Fig.1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Displaydarstellung;
Fig.2 eine andere Form der Displaydarstellung der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung in einer vergrößerten Ansicht.
Figur 1 zeigt in einer Prinzipskizze eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einem auf ein Objekt 2 gerichteten Pyrometer 3 zur berührungslosen Bestimmung der Temperatur ver¬ schiedener Teilbereiche des Objektes 2 innerhalb eines Messbereiches 4. Ausgehend von einer als Startpunkt ausgeführten Positionsmarkierung 5 werden in dem Messbereich 4 zwi- sehen dem Startpunkt und einer als Endpunkt ausgeführten Positionsmarkierung 6 eine Viel¬ zahl von Messwerten erfasst und als Temperaturverteilung 7 auf einem Display 8 der Vor¬ richtung 1 dargstellt. Die Vorrichtung 1 hat weiterhin eine als Laserpointer ausgeführte Ein¬ richtung 9 zur Visualisierung eines jeweiligen Messpunktes 10 des Pyrometers 3 auf dem Objekt 2, welches eine unmittelbare visuelle Überprüfung des erfassten Messbereiches 4 des Objektes 1 durch den Bediener gestattet. Die Zuordnung einer von einem Sollwert 11 , insbesondere Mittelwert, abweichenden Temperatur erfolgt aufgrund der Positionsbestim¬ mung der Darstellung des Displays 8 auf die tatsächliche Position innerhalb des Messberei¬ ches 4 auf dem Objekt 2.
Figur 2 zeigt eine bildhafte Form der Darstellung auf dem Display 8 mit Hilfe mehrerer Zeilen 12a, 12b, 12c mittels der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung 1 , welche auf einer zeilenweisen, nacheinander durchgeführten Messwerterfassung basiert. Die Darstellung der Temperatur¬ verteilung erfolgt dabei nicht in Form einer Linie, sondern durch unterschiedliche Farbwider¬ gabe der dabei zweidimensionalen Darstellung, die beispielhaft durch unterschiedliche Graustufen dargestellt ist.

Claims

PATE NTANSP RÜC H E
1. Verfahren zur Bestimmung einer abweichenden Temperaturverteilung entlang eines vorbestimmten Messbereiches in einem Bezugsystem eines oder mehrerer Objekte mittels eines Pyrometers, bei dem ausgehend von einer insbesondere vorhandenen oder vorüber¬ gehend anzubringenden, eindeutig identifizierbaren Positionsmarkierung die Temperaturver¬ teilung durch eine Bewegung, insbesondere Schwenkbewegung des Pyrometers erfasst und aufgrund der erfassten Temperaturverteilung durch eine Visualisierung eine von einem Soll¬ wert, insbesondere Mittelwert, abweichende Temperatur einer Position auf dem Objekt zu¬ geordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturverteilung auf einem Display dargestellt wird, wobei die Zuordnung einer von einem Sollwert, insbeson¬ dere Mittelwert, abweichenden Temperatur aufgrund der Positionsbestimmung der Display¬ darstellung auf die tatsächliche Position innerhalb des Messbereiches auf dem Objekt er¬ folgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Messbereich ent¬ sprechende Skalierung auf dem Display dargestellt wird.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Messpunkt des Pyrometers auf dem Objekt visualisiert wird.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Visualisierung der von dem Sollwert, insbesondere Mittelwert, abweichen¬ den Temperatur auf dem Objekt erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messpunkt des Pyrometers und/oder die von dem Sollwert abweichenden Temperatur auf dem Objekt durch einen Laserstrahl visualisiert wird.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass mittels eines Laserstrahls der Abstand des Pyrometers von dem jeweiligen durch den Messpunkt bestimmten Bereich des Objektes gemessen wird.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Pyrometer entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn in dem Messbe¬ reich bewegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pyrometer zeilenweise vertikal und / oder horizontal über den gesamten Messbereich bewegt wird.
10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass mittels einer Bildbearbeitung eine Isotherme von einem Sollwert abweichen¬ der Temperaturen erstellt wird.
11. Verfahren zur berührungslosen Bestimmung abweichender Temperaturverteilung eines oder mehrerer Objekte, bei dem mittels eines Pyrometers die Temperatur erfasst und als Temperaturverteilung auf einem Display dargestellt wird, wobei mittels einer Kamera der auf dem Objekt visualisierte Messpunkt erfasst und auf dem Display mittels einer Bildbearbei¬ tung in der Bilddarstellung des Objektes dem erfassten Messwert die entsprechende Position in der Bilddarstellung zugeordnet wird.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Position der von dem Sollwert abweichende Temperatur auf dem Objekt visualisiert wird.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Darstellung der Temperaturverteilung als Isotherme erfolgt.
14. Eine ein Pyrometer (3) aufweisende Vorrichtung (1) zur berührungslosen Bestimmung abweichender Temperaturverteilung (7) eines oder mehrerer Objekte (2) mit einer Einrich¬ tung (9) zur Visualisierung des Messpunktes (10) des Pyrometers (3) auf dem Objekt (2) und mit einem Display (8) zur Darstellung der Temperaturverteilung (7) mehrerer Messpunkte (10).
15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) einen Laserstrahl emittiert.
16. Vorrichtung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrich¬ tung und das Pyrometer (3) eine in ihrer relativen Position festgelegte Baueinheit bilden.
17. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Einrichtung (9) zur Bestimmung des Abstandes des Pyrometers (3) von dem jeweiligen Messpunkt (10) auf dem Objekt (2) mittels des Laserstrahls ausgeführt ist.
18. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Vorrichtung (1) eine den Messbereich (4) des Objektes (2) erfassende Kamera, insbesondere Digitalkamera hat.
19. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Vorrichtung (1) eine Antriebseinheit zur Erfassung der Messpunkte (10) entlang einer vorbestimmten Messlinie aufweist.
20. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit einen oder mehrere Schrittmotoren und/oder Inkrementalgeber hat.
21. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeich¬ net, dass das Pyrometer (3) auf einem Stativ der Vorrichtung mit eingeschränkten Freiheits¬ graden beweglich ist.
22. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Einrichtung (9) und das Pyrometer (3) eine in ihrer relativen Position festgeleg¬ te Baueinheit bilden.
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