WO2016096201A1 - Wärmebildkamera - Google Patents

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WO2016096201A1
WO2016096201A1 PCT/EP2015/074167 EP2015074167W WO2016096201A1 WO 2016096201 A1 WO2016096201 A1 WO 2016096201A1 EP 2015074167 W EP2015074167 W EP 2015074167W WO 2016096201 A1 WO2016096201 A1 WO 2016096201A1
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WO
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pixels
detector device
imaging camera
thermal imaging
evaluation
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PCT/EP2015/074167
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English (en)
French (fr)
Inventor
Reiner Krapf
Michael Frank
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J2005/0077—Imaging

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for non-contact measurement of a temperature of a measurement area located on a surface.
  • thermometers are often used to detect and localize heat sources and / or heat sinks, which have the advantage of non-contact and rapid measurement compared to conventional temperature measuring devices and thus can be used especially when areas to be measured are difficult or impossible to access.
  • the temperature measurement by means of an infrared-sensitive thermometer is based on the detection of thermal radiation, ie infrared radiation, in particular in a wavelength range between 3 ⁇ and 50 ⁇ , which is emitted by each object depending on its temperature, in particular its surface temperature, with different intensity. From a measured intensity of the emitted heat radiation by means of the temperature measuring device, a surface temperature of the emitting body can be determined.
  • thermal radiation ie infrared radiation
  • a surface temperature of the emitting body can be determined.
  • Infrared thermometers known in the prior art can essentially be distinguished in two embodiments.
  • Devices of the first kind, so-called spot thermometers typically comprise an infrared sensor, a lens and a display.
  • the combination ie in particular the arrangement of the infrared sensor with the lens, provides a typically conical, preferably small measuring volume, from which heat radiation is detected.
  • the devices of the first kind When the devices of the first kind are aligned with a surface of an object, the intersection of the measurement volume with the surface of the article forms a measurement area. A portion of the thermal radiation emanating from this measuring range is detected by the device of the first type, wherein from the measured intensity of the heat radiation an average surface temperature in the measuring range is evaluated and output by means of the display.
  • an additional laser device which is aligned such that, for example, the center of the measuring range is marked during a measurement by the laser beam, the contactless temperature measurement can be correlated with the location of the measurement made.
  • US 6,659,639 AI and US 2009/0304042 AI describe devices and methods of a measuring device of this kind.
  • thermometers of a second type typically have an infrared-sensitive image sensor, a lens system and a screen and, similar to a working in the visual spectral range camera, to measure an object to be examined in the infrared region of the radiation spectrum and on the screen as a two-dimensional to output a color-coded image of the object.
  • thermal imaging camera heat sources and heat sinks can be easily identified and localized on the basis of the color coding of the temperature data.
  • US 2009/0302219 AI and US 7,652,251 AI describe devices and methods of this second type.
  • a hand-held thermal imaging camera for non-contact measurement of a temperature of a surface located on a surface Measuring range the at least one detector device consisting of at least one detection surface with a plurality of pixels for detecting radiated heat radiation from the measuring range and for generating detection signals based on a detected heat radiation, an optics for imaging radiated from the measuring range heat radiation to the detection surface below Illumination of a plurality of pixels, as well as an evaluation device for receiving and evaluating detection signals of the detector device, wherein each pixel of the detector device with the evaluation device is signal-technically connectable, comprising.
  • the thermal imaging camera is characterized in that a size of the measuring range can be changed using the optics, the evaluation device based on detection signals of at least one plurality of illuminated pixels of the detector device, an evaluation of the temperature of
  • Performs measuring range and the evaluation device and / or the detector device has a binning architecture, which provides a signal-technical summary of pixels, in particular for increasing the thermal radiation sensitivity of the detector device.
  • Thermal imaging camera refers to a device for non-contact measurement of a temperature of a measuring area located on a surface with outputting at least one temperature-related information, advantageously one or more temperature readings, particularly advantageously a thermal image composed of a plurality of temperature readings
  • Simplification of the description is meant in the following by "evaluating a temperature”, “determining a temperature”, “temperature measurement” or the like in each case an information relating to the temperature of the surface in the measuring range, advantageously one or more, in particular also averaged, temperature measured values, particularly advantageous a composite of a plurality of temperature readings thermal image.
  • measuring range is understood to mean a geometrically, locally limited area which comprises a quantity of particles of the object whose heat radiation leaves the object in the direction of the thermal camera and is at least partially covered by this.
  • particles can be detected by the thermal imaging camera, which are located at different distances in the object.
  • object can be understood as meaning, in addition to a solid, a fluid, in particular a liquid and a gas whose temperature can be measured in an analogous manner essentially results from the intersection between a measurement volume - the volume from which the device according to the invention detects heat radiation - and a surface of the object to be examined.
  • this measuring region may also comprise heat radiation from deeper layers of the article.
  • the thermal imaging camera has at least one detector device, an optical system, in particular an imaging optical system, and an evaluation device.
  • the optics are provided to radiate heat radiation emitted in the infrared radiation range, preferably in the middle infrared spectrum in the wavelength range between 3 ⁇ m and 50 ⁇ m, onto a surface of the thermal imaging camera's detector device, preferably an image of the measuring range to project a surface of the detector device, particularly preferably to focus an image of the measuring area on a surface of the detector device.
  • the term “provided” is to be understood in the following to mean specifically “programmed”, “designed”, “designed” and / or “equipped.”
  • the term "provided” for an object for a specific function should in particular be understood to mean that the object fulfills this function in at least one application and / or operating state and / or performs or is designed to perform the function.
  • the optics advantageous heat radiation guiding, conductive, bundling and / or otherwise in the spatial propagation influencing optical components, in particular, for example, lenses, Fresnel lenses, mirrors, grids, optical fibers, Prisms, diffractive elements or other, one skilled in the reasonable appearing optical components, by means of which the heat radiation can be projected onto the surface of the detector device.
  • these components may in particular from moisture-sensitive salts such as sodium chloride and silver salt or monocrystalline
  • Semiconductor materials such as germanium or zinc selenide exist.
  • the thermal imaging camera is provided to adjust a size of the measuring area located on a surface using the optics changeable.
  • Thermal Imaging Camera so changeable, in particular zoombar, set that an adjustment of the size of the measuring range is possible via an adjustment of the imaged by means of the image section.
  • Such a change in the size of the measuring range can be realized in different ways, preferably for example by means of optics, which advantageously allows adjustment of different focal lengths in stages or particularly advantageously also steplessly.
  • An illuminated area of the detection area of the detector device in particular an infrared light spot generated on the detection area, can be produced as a function of a variable, in particular zoomable, optically variable mapping of the heat radiation emitted from the measuring area to the detector device
  • the detector device detects thermal radiation emitted from the measuring area and projected onto the surface thereof by means of the imaging optics and generates a detection signal on the basis of the detected intensity.
  • the detector device on a surface facing the optics on a two-dimensional detection surface, which consists of a plurality of matrix-like pixels arranged.
  • Each of the pixels of the detector device can thereby - Provided illumination by means of thermal radiation - an image information, in particular an emitted from a solid angle of the measuring range heat radiation, preferably an irradiated to the pixel intensity of the emitted from a solid angle of the measurement range heat radiation, determine and generate a detection signal therefrom, wherein the detection signal generated by each pixel then can be used to determine a temperature can be advantageously forwarded to an evaluation device, particularly advantageous by the evaluation device individually and / or in combination with other pixels of the plurality of pixels of the detector device can be evaluated.
  • the imaging optics of the thermal imaging camera in particular by means of the zoomable optics, it is advantageously possible to achieve illumination of a plurality of pixels with thermal radiation emitted from the measurement area.
  • a different number of pixels of the detector device can be illuminated.
  • Each pixel of the detector device is a radiation-sensitive, in particular infrared-sensitive, element and is intended to detect radiation from the infrared range, in particular the middle infrared range in the wavelength range between 3 ⁇ and 50 ⁇ , and convert it into a signal, in particular an electrical detection signal.
  • the detection signals generated by such radiation-sensitive elements are dependent on a heat radiation intensity incident on the element.
  • Examples of elements sensitive to infrared light include photodiodes, bolometers, pyroelectric sensors, PIN diodes, avalanche photodiodes (APD), (modulated) CCD chips and CMOS pixels, but it is also possible for other, for example on silicon sensors, to make sense to a person skilled in the art , Indium gallium arsenide sensors, lead sulfide sensors, indium antimony sensors, cadmium mercury telluride sensors, gallium arsenide quantum well sensors, cadmium mercury telluride sensors, or the like based infrared photosensitive elements.
  • the number of the plurality of matrix-like arranged Pixel defines the resolution of the thermal imaging camera, in particular the resolution of a thermal image measured by the thermal imaging camera.
  • each of the plurality of pixels of the detector device can be connected to the evaluation device directly or indirectly via further intermediate components by signal technology.
  • an indirect signal connection of the pixels with the evaluation device can also be realized via switching elements, for example multiplexers or other selection circuits, which are designed to selectively forward detection signals of several pixels. In this way it can be achieved, in particular, that detection signals of individual pixels or a group of pixels can be forwarded to the evaluation device independently of detection signals of other pixels and evaluated by the latter.
  • the evaluation device for receiving and evaluating detection signals of the detector device should be understood to mean a device which has at least one information input for accepting detection signals, an information processing unit for processing, in particular evaluation of the assumed detection signals, and an information output for passing on the processed and / or evaluated detection signals ,
  • the evaluation unit has components which comprise at least one processor, a memory and an operating program with evaluation and calculation routines.
  • the electronic components of the evaluation device can be arranged on a printed circuit board (printed circuit board), preferably on a common board with a control device of the thermal imaging camera for controlling the thermal imaging camera, and particularly preferably in the form of a microcontroller.
  • the control device and the evaluation device may be particularly preferably designed as a single component.
  • the evaluation device is provided to receive detection signals generated by the detector device, in particular from the detection signals generated by the evaluation device, in particular connectable pixels of the detector device, to receive, evaluate and based on Detection signals at least a plurality of illuminated pixels of the detector device to perform an evaluation of the temperature of the measuring range.
  • the evaluation device is preferably provided based on detection signals of at least one plurality of illuminated pixels of the detector device, an evaluation of one or more
  • Temperature measurements in particular also average temperature readings, particularly preferably a thermal image to perform.
  • the evaluated information in particular a generated temperature measured value and / or a thermal image, can be sent by the evaluation device to a user of the thermal imaging camera for further processing and / or output by means of a
  • Output device and / or an external device can be provided by means of a data communication interface.
  • the evaluation and / or the control device can have stored correction and / or calibration tables and / or routines for calibration, which make it possible to interpret and / or convert evaluation results and / or to interpolate and / or extrapolate as well as the thermal imaging camera in particular with regard to a temperature value, in particular with regard to a measured temperature measured value, to calibrate.
  • the evaluation device and / or the detector device to a binning architecture, which enables a signal-technical summary of pixels of the detector device to increase the heat radiation sensitivity of the detector device.
  • “binning architecture” means an architecture and / or a device which permits a signal-technical combination of at least two pixels, in particular of adjacent pixels, preferably of pixels of a predefinable number
  • signal-technical summary is to be understood in particular as meaning that at least two pixels, preferably also a plurality of pixels, combined in a signal-technically advantageous manner, are advantageously combined so that a single detection signal of the interconnected pixels is output It can also be understood that a plurality of detection signals, generated by a plurality of pixels, are combined to form a detection signal, advantageously interconnected, and particularly advantageously combined
  • the signal engineering summary can already be achieved by means of the detector device itself, for example advantageously when using CCD sensors possible, in which way the at least two, preferably the plurality of pixels are combined to form a "pixel block".
  • the evaluation device can alternatively and / or additionally be designed to provide a signal-technical summary of pixels of the detector device, in particular also of its detection signals.
  • the generated combined detection signal can be interpreted by a virtual pixel consisting of at least two or advantageously several pixels.
  • a signal-technical summary of pixels can take place in different ways, preferably as an analogue addition of physical charge-contributing pixels or as a digital addition of digitized values.
  • a signal-based combination of detection signals of a plurality of pixels can advantageously be implemented by means of a combiner, for example using an OR gate.
  • regions consisting of at least two, advantageously consisting of a plurality of pixels are combined or combined in a signal-technically manner into pixel blocks or virtual pixels, that advantageously have a higher signal sensitivity per pixel block or per virtual one Pixel of the detector device is achieved and improves a signal-to-noise ratio of the respective pixel block or the virtual pixel.
  • the resolution of the detector device ie in particular also a resolution of a measured thermal image, is reduced in accordance with the number of combined pixels.
  • the evaluation device and / or the detector device is provided to perform a signal-technical summary of pixels to increase the heat radiation sensitivity as a function of the intensity of radiated heat radiation on the detection surface.
  • the summary of the pixels can be carried out in different ways, in particular based on different requirements for an evaluation and with respect to different goals.
  • several or even the entirety of the multiplicity of pixels can be combined into one or more pixel blocks or one or more virtual pixels, so that the detection signal generated by each pixel block or virtual pixel is improved, preferably optimized, with regard to its signal-to-noise ratio .
  • the combination of a plurality of pixels can also be selective, for example, in particular limited to pixels illuminated by radiated heat radiation and advantageously to the exclusion of unilluminated pixels.
  • the combination of pixels in adaptation to a partial area of the detection area illuminated by incident heat radiation, in particular to an infrared spot located on the detection area, can be carried out, so that signal contributions of non-illuminated pixels, in particular signal contributions, which represent only unwanted background noise, from the determination of the temperature of the Measurement area on the surface to be excluded. This is particularly advantageous for edge regions of the illuminated detection surface.
  • the detector device and / or the evaluation device may be designed to first determine in a preliminary measurement using a threshold which pixels of the detection surface actually detect heat radiation and which pixels only detect background radiation in the form of noise. Furthermore, it is also possible to determine the intensity of the thermal radiation detected with each pixel.
  • portions or the entirety of the pixels of the detection surface can be signal-technically combined with the aim of producing an average, so that detection signals averaged over the combined pixels, in particular a detection signal averaged over the entirety of the pixels, are output.
  • This is useful, for example, if there is an interest in temperature measured values which are averaged over at least partial regions of the measuring region.
  • a pixel block or a virtual pixel covering the entire detection surface of the detector device is generated in particular, wherein the generated detection signal corresponds in particular to an averaging of the thermal radiation radiated onto the detection surface.
  • the thermal imager according to the invention has the functionality of a spot thermometer.
  • the spatial resolution of the detector device is increasingly reduced, while at the same time improving a signal-to-noise ratio and increasing the averaging of the individual detection signals of the pixels. Consequently, an interconnection of pixels can advantageously be used to increase the signal Noise ratio and / or for increased averaging of radiated onto the individual pixels thermal radiation are performed, in particular depending on the intensity radiated heat radiation.
  • the evaluation device and / or the detector device is provided to summarize an increasing number of pixels to increase the heat radiation sensitivity with decreasing intensity of the irradiated on the detection surface heat radiation signal technology.
  • the signal-to-noise ratio of electronic sensors typically decreases, so that the signal component attributable to statistical noise of the sensor increases in relation to the actual signal of interest and to be measured the measurement result becomes increasingly inaccurate.
  • this loss of accuracy due to decreasing intensity of radiated heat radiation can be compensated by combining an increasing number of pixels, so that measurement results of high accuracy are obtained despite decreasing incident intensity.
  • signal contributions from non-illuminated pixels, particularly signal contributions, which are merely unwanted background noise, are excluded from the determination of the temperature of the measurement area on the surface.
  • Particularly advantageous is the combination of an increasing number of pixels correlated with a decrease in intensity of the radiation radiated onto the detection surface due to an increasing reduction of the measuring range. Is reduced by the optics of the measuring range, ie in particular zoomed by the optics, so typically less heat radiation from the reduced range is imaged on the detector device. Consequently, the radiated intensity also decreases.
  • a decrease in the measurement accuracy with increasing reduction of the measuring range on the surface can thus according to the invention by combining an increasing number of
  • Pixels are counteracted, so that despite decreasing irradiated intensity measurement results of high accuracy can be obtained.
  • the spatial resolution of the detector device decreases, so that the reduced, in particular zoomed, measuring range can only be measured with a smaller number of separately resolvable pixels.
  • the evaluation device and / or the detector device can be particularly advantageously provided with decreasing intensity radiated heat radiation increasingly pool more pixels, until finally, advantageously, when setting the smallest possible measurement range, the summary of all pixels of the detector device is performed and the determined measurement result of a mean temperature in the measurement area on the surface corresponds.
  • a stepless transition from a particular high-resolution thermal imaging camera to a point-measuring spot thermometer can be realized, so that in principle two different functionalities - camera and spot meter - are combined in one device.
  • the evaluation device and / or the detector device has a variable binning architecture, which in particular allows a signal-technical combination of pixels of different numbers.
  • the binning architecture as a variable binning architecture, it is advantageously possible to combine any pixels of the detector device, in particular pixels of any rows and / or columns of the detector device, by signal technology, in particular to combine them. Furthermore, a signal engineering summary of pixels in different ways be provided, in particular using differently working combiners. For example, it is possible to switch between analogous summary by physical charge addition and digital summarization by addition of digitized values.
  • the evaluation device and / or the detector device has a symmetrical binning architecture.
  • symmetrical binning architecture is to be understood as meaning that the pixels of the detector device can be combined in a symmetrical, in particular point and / or mirror-symmetric manner, In particular, for example, it can be provided that pixels each have an identical distance to the geometric center
  • a combination of pixels may also be point-symmetrical with respect to the geometric center of the detection surface, so that, for example, a combination of two first pixels is point-symmetrical with respect to the geometric center of the detection surface to form a combination of two further pixels
  • the symmetrical binning architecture of the evaluation device and / or the detector device allows the realization of a particularly simple and economically advantageous variable binning architecture.
  • the size of the measuring range can be changed using the optics in at least two stages.
  • the thermal imaging camera is provided to adjust a size of the measurement area located on the surface using the optics changeable.
  • a variable optical system has the advantage that a user of the thermal imaging camera can obtain both an overview of a surface to be examined using a large measuring range as well as details of the examined Surface of the object using a small measuring range can examine.
  • a change in the size of the measuring range can be realized cost-effectively and particularly economically by means of optics having different and variable, in particular fixed, focal lengths in at least two stages, advantageously in several stages.
  • These can be realized, for example, by interchangeable, exchangeable optical components which can be folded in and out of the optical path, advantageously by means for switching between optical paths, in particular mirrors, prisms or the like.
  • the at least two stages can be selected such that in a first stage the measuring range is preferably realized large, while in the second stage the measuring range is preferably realized small.
  • at least two different sizes of the measuring range can be provided, which are preferably significantly different from one another, so that advantageously at least two-stage, simple and rapid change of the size of the measuring range can be realized by means of the optics.
  • the size of the measuring range is infinitely variable using the optics.
  • the size of the measuring range can be varied as desired between a maximum and a minimum size, which are respectively predetermined by the optics.
  • a measuring range can thus advantageously be adapted to a surface area of the object of interest to the operator of the thermal imaging camera, so that the temperature measured by means of the thermal imaging camera also advantageously relates only to the region of interest actually on the surface.
  • a continuously variable optics can be realized by using lens means which, in particular arranged movably relative to one another, are suitable for changing the size of the measuring range.
  • the lens means have at least one adjustable lens system for changing the size of the measuring range.
  • An adjustable lens system may inter alia have one or more lenses that are transparent to thermal radiation, ie radiation in the mid-infrared range, and serve to guide infrared radiation from the measuring range to the detection surface of the detector device, in particular to project.
  • Such an adjustable lens system advantageously allows the size of the measuring range to be set quickly, reliably, defined and infinitely variable according to the invention.
  • the evaluation device and / or the detector device has a calibration device for calibrating the evaluation device and / or the detector device, which is provided for the evaluation device or the detector device based on stored information and / or measured information, in particular based on a measured in a measuring range temperature T c , to calibrate.
  • the evaluation device and / or the detector device can advantageously be provided to interpret and / or convert and / or interpolate and / or extrapolate evaluation results, and to calibrate the thermal imager in particular with respect to a temperature value, in particular with respect to a measured temperature measurement value T c .
  • calibration can also be performed by means of stored correction and / or calibration tables and / or calibration values and / or calibration routines.
  • a calibration of the thermal imaging camera in particular a calibration of the evaluation and / or the detector device, can be provided.
  • a calibration measurement by means of which a temperature measurement value T c is determined in a set measurement range, in particular in a measurement range of relatively small size, serve as the basis for establishing an absolute temperature scale and thus for calibrating the thermal imaging camera. All subsequent measurements, in particular measurements using other measuring ranges, in particular also using Measuring ranges of other sizes are then evaluated in relation to this calibration measurement.
  • a temperature measurement value T c which was determined in a small measuring range, preferably in the smallest adjustable measuring range of the thermal imaging camera, serve as the basis of a calibration of the thermal imaging camera for all subsequent measurements, which in particular can include all sizes of the measuring range.
  • an averaged, preferably particularly accurate, measured value which has been determined in the smallest adjustable measuring range of the thermal imaging camera is suitable for the calibration.
  • a measurement result which is obtained using a measuring range of small size ie in particular a temperature reading which is as accurate as possible
  • "optimized evaluation” should be understood in particular to mean that the temperature measurement underlying the calibration is used to influence, advantageously improve and / or optimize at least one evaluation routine and / or an evaluation process of the evaluation device, and to calibrate it particularly advantageously to allow improved and / or more accurate evaluations of subsequent detection signals.
  • the calibration device is provided to calibrate the evaluation device and / or the detector device based on a detection of background radiation.
  • a background noise superimposed on a detection signal in particular that portion of the detection signal which is due to a detection of background radiation, can be eliminated from the measured detection signal. Consequently, thus a significant increase in accuracy of the thermal imager can be achieved, which has a positive effect especially in the measurement of relatively low temperatures.
  • a calibration signal with closed optics for example, using a lens cap
  • the calibration signal is subtracted from the measured detection signals.
  • an output device in particular a display and / or a wireless data communication interface, is provided for outputting a temperature measurement.
  • An output device of the thermal imaging camera may preferably be provided in the form of a data communication interface and / or a screen.
  • a data communication interface uses a standardized communication protocol for transmitting electronic, in particular digital data to, in particular, external devices.
  • the data communication interface can advantageously have a wireless interface, in particular, for example, a WLAN, Bluetooth, infrared, NFC, RFID interface or another wireless interface that appears appropriate to a person skilled in the art.
  • the data communication interface can also have a wired adapter, for example a USB or micro USB adapter.
  • a screen in particular a display, can be provided to display the evaluated information relating to a temperature of a measuring area located on a surface, preferably also a thermal image, and thus to output it directly to an operator of the thermal imager.
  • a display may be configured as a liquid crystal, thin film transistor, surface conduction electron emitter, plasma, light emitting diode or field emission screen.
  • a touch display can be used by means of which in addition to the output of the information and input by an operator of the thermal imager are possible.
  • a camera working in the visual spectrum is provided, a visual image of the measuring range that can be output together with the temperature measurement.
  • a camera image based on detected visible radiation can be generated.
  • the visual image area preferably comprises the measuring area of the thermal camera at least partially, particularly preferably completely.
  • an image sensor devices come into question that detect visible radiation between 380 nm and 780 nm wavelength and create a camera image.
  • the camera image can in particular be designed as an electronic image signal. Examples of an image sensor according to the invention include CCD image sensors or CMOS image sensors.
  • an image area is understood to be the quantity of particles from which visible radiation emanates which the image sensor detects.
  • the evaluation and / or the control device can create an image and output by means of an output device.
  • the visual image can be output together with the temperature measurement.
  • the visual image can be at least partially superimposed or superimposed with the temperature measurement.
  • the evaluation and / or the control device can output a visual image together with a temperature measurement, in particular together with a temperature measurement value and / or together with a measured thermal image.
  • an output common image can be generated at least partially by superimposing, superimposing, trimming at least one part of the camera image with at least one information generated by the thermal imager, in particular a measured temperature of a measuring area located on a surface, preferably with at least a part of a generated thermal image ,
  • a projection module which serves to generate a visible marking of the measuring area.
  • the projection module in particular has a light source in the visible range of the radiation spectrum, preferably a collimated light beam generating light diode or laser diode, which is suitable for generating a light mark on the surface of the object.
  • further means for beam shaping may be provided, for example collimator lens, mirrors, prisms or the like.
  • a light pattern can also be generated from the essentially collimated light beam by means of the projection module, so that patterns, for example in the form of a polygon, cross or a conic section, in particular a circle, can be projected onto the surface.
  • This embodiment has the advantage that the measuring range can be assigned to a location on the surface of the object even without viewing a screen, and in particular also indicates its extent, so that a very fast orientation of the thermal imaging camera to an object to be examined and adjustment can be particularly advantageous the desired size of the measuring range is possible by the user.
  • a method is also proposed for non-contact measurement of a temperature of a measuring area located on a surface, in particular a method for operating a hand-held thermal imaging camera according to the invention, wherein pixels of a detector device of the thermal imaging camera for increasing a heat radiation sensitivity of
  • Detector device as a function of an intensity radiated heat radiation using a binning architecture of the detector device and / or an evaluation device are combined signal technology, and at least the temperature of the measuring range based on detection signals of at least one plurality of illuminated pixels of the detector device is evaluated.
  • the method according to the invention enables a user of the thermal imaging camera to carry out precise temperature measurements in measuring ranges of different sizes, which can be found particularly in FIG.
  • Steps preferably infinitely adjustable by means of optics of the thermal imager.
  • a user of the thermal imager can, for example, determine temperatures in large measuring ranges within the scope of an overview measurement, or specifically investigate temperatures in a measuring range of reduced size, preferably at points, by setting a small measuring range. While, when using a small measuring range, an object has to be traversed in order to locate a heat source or heat sink, the measurement result obtained can advantageously be regarded as being particularly accurate and determined as being of a locally limited measuring range.
  • the use of a large measuring range allows a rapid and intuitive determination of temperature profiles, in particular using a thermal image generated from the temperature measurement, so that in particular on the basis of a color coding issued on a display of the thermal imager temperature measurement data, preferably a thermal image, warm and / or cold surfaces instantly recognize.
  • a user of the thermal imaging camera by means of the optics of the thermal imaging camera can set a measuring range to be particularly small, ie, to zoom in on a detail of the object to be examined, in order to maximize this accurately and locally very limited measuring range to determine a temperature reading.
  • a measuring range to be particularly small, ie, to zoom in on a detail of the object to be examined, in order to maximize this accurately and locally very limited measuring range to determine a temperature reading.
  • the invention allows the irradiated with decreasing intensity heat radiation, especially so with decreasing size of the set measuring range, carried out signal-technical summary of an increasing number of pixels of the detector device using a binning architecture of the detector device and / or the evaluation device an increase in the signal-to-noise ratio, the also with decreasing intensity radiated heat radiation takes place to counteract.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a thermal imaging camera according to the invention in a perspective, schematic representation
  • Figure 2 is a perspective, schematic sectional view of a
  • Figure 3a / b is a schematic representation of two possible beam paths of
  • Thermal radiation in one embodiment of the optics of the thermal imaging camera according to the invention in (a) with realization of a large measuring range and in (b) with realization of a small measuring range, a schematic representation of a detector device consisting of a plurality of pixels having detection surface and a binning architecture
  • FIG. 1 and Figure 2 show an exemplary embodiment of a thermal imaging camera 10 according to the invention in a perspective overall view and in a sectional view, which reproduces the internal structure of the thermal imaging camera.
  • the thermal imaging camera 10 comprises a housing 12 with a handle 14. With the handle 14, the thermal imaging camera 10 can be conveniently held in one hand during its use.
  • the housing 12 of the thermal imaging camera 10 further has on a user during use of the thermal imaging camera 10 side facing an output device in the form of a touch display 16 and controls 18 for user input and control of the thermal imaging camera 10.
  • an inlet opening 20 is provided in the housing 12, through which thermal radiation emitted by an object, in particular from a measuring area 22 (cf. FIG.
  • a lens system 26 'as optics 26 consisting of two separate lens pairs 28, wherein the inlet opening 20 facing away from lens pair 28b via a sliding device 30 in its position relative to the inlet opening 20 facing lens pair 28a can be moved, in particular, can be moved continuously.
  • the lens pairs 28, in particular the encompassed lenses, are permeable to radiation in the mid-infrared range and serve primarily for imaging, in particular projection, preferably focusing, from thermal radiation onto the detector device 32.
  • Both lens pairs 28 and the entrance opening 20 are collinear along an axis 34 arranged with the detector device 32 of the thermal imager 10.
  • the distance of the lens pair 28b to the detector device 32 is adjustable.
  • the detector device 32 detects thermal radiation from the infrared radiation spectrum which, starting from the measuring area 22, conically enters the inlet opening 20 of the thermal imaging camera 10 on a surface to be examined and by means of lens system 26 'to the detector device 32, in particular to a detection surface 36 (FIG. see Figure 3) of the detector device 32 under illumination of a plurality of pixels 40 (see Figure 4) is mapped.
  • an axis of symmetry of the conical detection area 38 of the thermal imaging camera 10 is also aligned along the axis 34.
  • the opening angle of the conical detection area 38 can be over the
  • the detector device 32 is provided in the illustrated embodiment as a two-dimensional detector array consisting of a detection surface 36 with a plurality of pixels 40 (see Figure 4), in particular with 640 * 480 infrared photosensitive pixels 40.
  • Each pixel 40 generates an electrical detection signal based on a detected thermal radiation, preferably as a function of a detected intensity of radiated heat radiation.
  • a camera 42 operating in the visual spectrum is furthermore provided, by means of which a visual image of the measuring area 22 is taken, which is output together with the temperature measurement, in particular at least partially with the camera Temperature measurement is superimposed or superimposed.
  • the handle 14 has a receptacle 46 for receiving an energy store, which can be embodied by way of example as a rechargeable accumulator or batteries.
  • an energy store which can be embodied by way of example as a rechargeable accumulator or batteries.
  • a system board 48 in particular a printed circuit board, the electrical
  • the control device 50 represents, in particular, a device which comprises at least one control electronics as well as means for communication with the other components of the thermal imaging camera 10, in particular means for controlling and regulating the thermal imaging camera 10.
  • the control device 50 is intended to control the thermal imaging camera 10 and its To enable operation.
  • the control device 50 is signal-technically connected to the other components of the measuring device, in particular the detector device 32, the evaluation device 52, the operating elements 18, the touch display 16 and the data communication interface 54.
  • the evaluation device 52 is used to receive and evaluate detection signals of the detector device 32, wherein each pixel 40 of the detector device 32 can be connected to the evaluation device 52 by signal technology.
  • the control device 50 and / or the evaluation device 52 and / or the detector device 32 further comprises a calibration device (not shown in detail), by means of which the evaluation device 52 and / or the detector device 32 based on stored information, in particular using calibration values and / or - Tables, and / or measured information, in particular based on a measured temperature in a measuring range T c , can be calibrated.
  • a calibration device not shown in detail
  • a data communication interface 54 in particular a WLAN and / or Bluetooth interface housed, which is provided for outputting a temperature measurement to an external device.
  • further sensors 56 can be accommodated in, on or on the housing 12 of the thermal imaging camera 10, which serve for an extended functionality of the thermal imaging camera 10.
  • further sensors 56 may be provided from a group of sensors which are at least induction, capacitive, Ultrasonic, temperature, humidity, radiation, inclination, angle, magnetic field, acceleration and rotational rate sensitive sensors includes.
  • thermo imaging camera 10 switch 58 An easily accessible and operable by an operator of the thermal imaging camera 10 switch 58 is used to trigger a temperature measurement.
  • FIG. 3 shows the components of the optics 26 of the embodiment of the thermal imaging camera 10 according to the invention known from FIG. 1 and FIG. 2, comprising in particular the detector device 32 with detection surface 36, light tube 24, lens system 26 'consisting of one of the inlet opening 20 facing Lens pair 28a, one of the inlet opening 20 facing away, continuously movable lens pair 28b, and the inlet opening 20.
  • two exemplary optical beam paths 60 are shown, via which a measuring range 22, here for example the lettering "ABCDE", is imaged on the detection surface 36.
  • a measuring range 22 here for example the lettering "ABCDE
  • a large measuring area 22 a ie the entire lettering "ABCDE"
  • ABSCDE the entire lettering "ABCDE”
  • the lens pair 28b is by way of example at a comparatively large distance from the detector device 32.
  • a small measuring area 22b i. only a section "C" of the lettering "ABCDE", as a result of a small detection area 38b of the optics 26 of the thermal imaging camera 10 in accordance with the beam path 60b, is imaged onto the detection area 36.
  • the lens pair 28b is located at a relatively small distance from the detector device 32.
  • the evaluation device 52 and / or the detector device 32 has a binning architecture 62, which enables a signal-technical combination of pixels 40, in particular for increasing the thermal radiation sensitivity of the detector device 32.
  • FIG. 4 shows a detector device 32 according to the invention which, in an exemplary embodiment, comprises such a binning architecture 62 and a detection surface 36 having a plurality of pixels 40.
  • Each pixel 40 is connected via electrical interconnection either directly or via intermediate electrical components, in particular for example multiplexer, with a combiner 66.
  • a combiner 66 is provided, via an input 68 incoming detection signals that come in particular from different pixels 40, via a Kombinierfunktion, preferably an OR gate, technically summarized, in particular datazulit, in particular to combine.
  • Output 70 of the combiner 66 as a combined, in particular combined, detection signal of the corresponding pixels 40 output.
  • the output 70 of the combiner 66 is further connected by signal processing to the evaluation device 52 of the thermal imager 10.
  • the signal-technical summary advantageously allows an increase in the heat radiation sensitivity of the detector device 32, as a consequence of the interconnection, a noise superimposed on the detection signal, in particular statistical, noise can be reduced.
  • Particularly advantageous pixels 40 can be summarized variable in terms of number and geometry signal technology.
  • nine pixels 40 are connected to a combiner 66, indicated by a signaling connection 72 of a plurality of nine pixels 40 combined as pixel block 74 into a combiner 66.
  • Such a signal-technical interconnection is shown by way of example only for four pixel blocks 74 by way of example.
  • variable signal-technical combination of pixels 40 of the detector device 32 that a different number of pixels 40 is combined depending on the intensity of the thermal radiation radiated onto the detection surface 36.
  • an increasing number of pixels 40 for increasing the heat radiation sensitivity are combined in a signal-wise manner with decreasing intensity of the thermal radiation radiated onto the detection surface 36.
  • the detector device 32 in particular using the binning architecture 62, allows detection signals only to be forwarded to the evaluation device 52 by those pixels 40 that are actually irradiated by the light source
  • Heat radiation are illuminated, i. in particular covered by the light spot 64.
  • an active detection surface 76 is advantageously defined, which preferably comprises illuminated by radiated heat radiation pixel 40, based on which an evaluation of the temperature is to be performed. 4a, the pixels 40 covered by the light spot 64 are over 14 pixels wide.
  • Blocks 74 signal technically connected via combiner 66 with the evaluation device 52.
  • This active detection surface 76 defined in this way is represented by a patterned surface. Pixels 40, which are not part of the active detection area 76, are not taken into account in the evaluation of detection signals, so that advantageously a comparatively high noise component due to non-illuminated pixels 40 is excluded from the evaluation.
  • the active detection area 76 is optimally adapted to the size of the actually imaged light spot 64 in the detection area 36 in all measurements, in particular in all set sizes of the measuring area 22, i. minimized accordingly.
  • the detection signals of only those individual infrared photosensitive pixels 40 are evaluated, which actually receive heat radiation.
  • the active detection area 76 can be reduced and the noise contribution of background radiation can be minimized, which is equivalent to an improvement in the signal intensity. Noise ratio is.
  • the determination of pixels 40 which actually receive heat radiation may, for example, take place within the framework of a pre-measurement and subsequent comparison of measured detection signals with a threshold value and / or calibration values of the thermal imager 10.
  • FIG. 4b shows further examples of binning patterns of a signal-technical summary of pixels 40. While a periodic summary of pixels 40 in each of 2 * 2-pixel blocks (left, also 3 * 3-pixel blocks in Figure 4a) allows a particularly homogeneous and thus particularly fast and simple evaluation, can by means of more complex binning pattern (Right) an improved adaptation to measured light spots 64 take place. For example, it is particularly advantageous to achieve a fine resolution in the center of the light spot 64, corresponding to a fine resolution in the center of the measuring area 22, while the resolution to the edge areas of the light spot 64, in particular corresponding to the edge areas of the measuring area 22, decreases.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine handgehaltene Wärmebildkamera (10) zur kontaktfreien Vermessung einer Temperatur eines auf einer Oberfläche befindlichen Messbereichs (22, 22a, 22b), aufweisend zumindest eine Detektorvorrichtung (32) bestehend aus mindestens einer Detektionsfläche (36) mit einer Vielzahl von Pixeln (40) zur Detektion von aus dem Messbereich (22, 22a, 22b) abgestrahlter Wärmestrahlung sowie zur Erzeugung von Detektionssignalen basierend auf einer detektierten Wärmestrahlung, eine Optik (26, 26') zur Abbildung von aus dem Messbereich (22, 22a, 22b) abgestrahlter Wärmestrahlung auf die Detektionsfläche (36) unter Beleuchtung einer Mehrzahl von Pixeln (40), sowie eine Auswertevorrichtung (52) zum Empfangen und Auswerten von Detektionssignalen der Detektorvorrichtung (32), wobei jedes Pixel (40) der Detektorvorrichtung (32) mit der Auswertevorrichtung (52) signaltechnisch verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist die Wärmebildkamera (10) dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe des Messbereichs (22, 22a, 22b) unter Verwendung der Optik (26, 26') veränderbar ist, die Auswertevorrichtung (52) basierend auf Detektionssignalen zumindest einer Mehrzahl beleuchteter Pixel (40) der Detektorvorrichtung (32) eine Auswertung der Temperatur des Messbereichs (22, 22a, 22b) durchführt und die Auswertevorrichtung (52) und/oder die Detektorvorrichtung (32) eine Binning-Architektur (62) aufweist, die eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln (40), insbesondere zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit der Detektorvorrichtung (32), vorsieht.

Description

Beschreibung
Titel
Wärmebildkamera
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontaktfreien Vermessung einer Temperatur eines auf einer Oberfläche befindlichen Messbereichs.
Stand der Technik
Vorrichtungen und Verfahren zur kontaktfreien Vermessung einer Oberflächentemperatur eines Messbereichs sind im Stand der Technik bekannt und finden vielseitig Anwendung, beispielsweise zur Sicherheitsüberprüfung elektrischer Schaltungen, zur Fehlersuche in maschinellen Abläufen oder zur Identifikation unzureichender Wärmeisolation im Rahmen einer Wärme- und/oder Kältedämmung. Oftmals werden zum Entdecken und Lokalisieren von Wärmequellen und/oder Wärmesenken Infrarotthermometer verwendet, die gegenüber konventionellen Temperaturmessgeräten den Vorteil des kontaktfreien und schnellen Messens aufweisen und sich somit insbesondere dann einsetzen lassen, wenn zu vermessende Bereiche nur schwer oder gar nicht zugänglich sind. Die Temperaturmessung mittels eines infrarotsensitiven Thermometers basiert dabei auf Detektion von Wärmestrahlung, d.h. Infrarotstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 3 μηη und 50 μηη, die von jedem Gegenstand abhängig von seiner Temperatur, insbesondere seiner Oberflächentemperatur, mit unterschiedlicher Intensität emittiert wird. Aus einer gemessenen Intensität der emittierten Wärmestrahlung mittels des Temperaturmessgeräts kann eine Oberflächentemperatur des emittierenden Körpers bestimmt werden. Im Stand der Technik bekannte Infrarotthermometer lassen sich im Wesentlichen in zwei Ausführungsformen unterscheiden. Vorrichtungen erster Art, sogenannte Spot-Thermometer, weisen typischerweise einen Infrarotsensor, eine Linse und eine Anzeige auf. Die Kombination, d.h. insbesondere die Anordnung des Infrarotsensors mit der Linse, gibt ein typischerweise kegelförmiges, bevorzugt kleines Messvolumen vor, aus dem Wärmestrahlung nachgewiesen wird. Ist die Vorrichtungen erster Art auf eine Oberfläche eines Gegenstands ausgerichtet, bildet der Schnitt des Messvolumens mit der Oberfläche des Gegenstands einen Messbereich. Ein Teil der von diesem Messbereich ausgehenden Wärmestrahlung wird von der Vorrichtung erster Art detektiert, wobei aus der gemessenen Intensität der Wärmestrahlung eine mittlere Oberflächentemperatur in dem Messbereich ausgewertet und mittels der Anzeige ausgegeben wird. Mit Hilfe einer zusätzlichen Laservorrichtung, die derart ausgerichtet ist, dass beispielsweise der Mittelpunkt des Messbereichs während einer Messung durch den Laserstrahl markiert wird, lässt sich die kontaktlose Temperaturmessung mit dem Ort der vorgenommenen Messung korrelieren. US 6,659,639 AI und US 2009/0304042 AI beschreiben Vorrichtungen und Verfahren eines Messgeräts dieser Art.
Infrarotthermometer einer zweiten Art, sogenannte Wärmebildkameras, weisen typischerweise einen infrarotsensitiven Bildsensor, ein Linsensystem sowie einen Bildschirm auf und erlauben, ähnlich einer im visuellen Spektralbereich arbeitenden Kamera, einen zu untersuchenden Gegenstand im infraroten Bereich des Strahlungsspektrums zu vermessen und auf dem Bildschirm als zwei-dimensionales, farbkodiertes Abbild des Gegenstands auszugeben. Mittels einer derartigen Wärmebildkamera lassen sich Wärmequellen und Wärmesenken leicht anhand der Farbkodierung der Temperaturdaten erkennen und lokalisieren. US 2009/0302219 AI und US 7,652,251 AI beschreiben Vorrichtungen und Verfahren dieser zweiten Art.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine handgehaltene Wärmebildkamera zur kontaktfreien Vermessung einer Temperatur eines auf einer Oberfläche befindlichen Messbereichs vorgeschlagen, die zumindest eine Detektorvorrichtung bestehend aus mindestens einer Detektionsfläche mit einer Vielzahl von Pixeln zur Detektion von aus dem Messbereich abgestrahlter Wärmestrahlung sowie zur Erzeugung von Detektionssignalen basierend auf einer detektierten Wärmestrahlung, eine Optik zur Abbildung von aus dem Messbereich abgestrahlter Wärmestrahlung auf die Detektionsfläche unter Beleuchtung einer Mehrzahl von Pixeln, sowie eine Auswertevorrichtung zum Empfangen und Auswerten von Detektionssignalen der Detektorvorrichtung, wobei jedes Pixel der Detektorvorrichtung mit der Auswertevorrichtung signaltechnisch verbindbar ist, aufweist.
Erfindungsgemäß ist die Wärmebildkamera dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe des Messbereichs unter Verwendung der Optik veränderbar ist, die Auswertevorrichtung basierend auf Detektionssignalen zumindest einer Mehrzahl beleuchteter Pixel der Detektorvorrichtung eine Auswertung der Temperatur des
Messbereichs durchführt und die Auswertevorrichtung und/oder die Detektorvorrichtung eine Binning-Architektur aufweist, die eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln, insbesondere zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit der Detektorvorrichtung, vorsieht.
„Wärmebildkamera" bezeichnet eine Vorrichtung zum kontaktfreien Vermessen einer Temperatur eines auf einer Oberfläche befindlichen Messbereichs unter Ausgabe zumindest einer die Temperatur betreffenden Information, vorteilhaft eines oder mehrerer Temperaturmesswerte, besonders vorteilhaft eines aus einer Vielzahl von Temperaturmesswerten zusammengesetzten Wärmebilds. Zur
Vereinfachung der Beschreibung wird im Folgenden mit „Auswerten einer Temperatur", „Bestimmen einer Temperatur", „Temperaturmesswert" oder dergleichen jeweils eine die Temperatur der Oberfläche in dem Messbereich betreffende Information gemeint, vorteilhaft ein oder mehrere, insbesondere auch gemittelte, Temperaturmesswerte, besonders vorteilhaft ein aus einer Vielzahl von Temperaturmesswerten zusammengesetztes Wärmebild.
Unter dem „Messbereich" wird ein geometrischer, lokal begrenzter Bereich verstanden, der eine Menge von Teilchen des Gegenstands umfasst, deren Wärmestrahlung den Gegenstand in Richtung der Wärmekamera verlässt und von dieser zumindest teilweise erfasst wird. Je nach Material des Gegenstands, insbesondere je nach Transparenz des Gegenstands für Infrarotstrahlung, können Teilchen von der Wärmebildkamera erfasst werden, die sich unterschiedlich weit in dem Gegenstand befinden. Insbesondere kann unter „Gegenstand" neben einem Festkörper auch ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit und ein Gas verstanden werden, dessen Temperatur in analoger Weise vermessen werden kann. Zur Vereinfachung der folgenden Beschreibung wird mit „Messbereich" insbesondere der Bereich auf einer Gegenstandsoberfläche gekennzeichnet, der sich im Wesentlichen aus der Schnittmenge zwischen einem Messvolumen - das Volumen aus dem die erfindungsgemäße Vorrichtung Wärmestrahlung erfasst - und einer Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstands ergibt. Je nach Materialeigenschaft des Gegenstands kann dieser Messbereich aber auch Wärmestrahlung aus tieferen Schichten des Gegenstands umfassen.
Erfindungsgemäß weist die Wärmebildkamera zumindest eine Detektorvorrichtung, eine Optik, insbesondere eine abbildende Optik, sowie eine Auswertevorrichtung auf.
Die Optik ist vorgesehen, aus dem Messbereich emittierte Wärmestrahlung im Infrarotspektrum, vorzugsweise im mittleren Infrarotspektrum im Wellenlängenbereich zwischen 3 μηη und 50 μηη, auf eine Oberfläche der aus Sicht des Gegenstands hinter der Optik angeordneten Detektorvorrichtung der Wärmebildkamera zu projizieren, bevorzugt ein Abbild des Messbereichs auf eine Oberfläche der Detektorvorrichtung zu projizieren, besonders bevorzugt ein Abbild des Messbereichs auf eine Oberfläche der Detektorvorrichtung zu fokussieren. Unter „vorgesehen" soll im Folgenden speziell „programmiert", „ausgelegt", „konzipiert" und/oder„ausgestattet" verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion „vorgesehen" ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt oder dazu ausgelegt ist, die Funktion zu erfüllen. Dazu weist die Optik vorteilhaft Wärmestrahlung lenkende, leitende, bündelnde und/oder anderweitig in der räumlichen Ausbreitung beeinflussende optische Komponenten auf, insbesondere beispielsweise Linsen, Fresnel-Linsen, Spiegel, Gitter, Lichtleiter, Prismen, diffraktive Elemente oder andere, einem Fachmann sinnvoll erscheinende optische Komponenten, mittels derer sich die Wärmestrahlung auf die Oberfläche der Detektorvorrichtung projizieren lässt. Vorzugsweise können diese Komponenten insbesondere aus feuchteempfindlichen Salzen wie beispielsweise Natriumchlorid und Silbersalz oder aus einkristallinen
Halbleitermaterialien wie beispielsweise Germanium oder Zinkselenid bestehen.
Erfindungsgemäß ist die Wärmebildkamera dazu vorgesehen, eine Größe des auf einer Oberfläche befindlichen Messbereichs unter Verwendung der Optik veränderbar einzustellen. Vorteilhaft kann eine Brennweite der Optik der
Wärmebildkamera derart veränderbar, insbesondere zoombar, eingestellt werden, dass eine Anpassung der Größe des Messbereichs über eine Anpassung des mittels der Optik abgebildeten Bildausschnitts möglich ist. Dies gibt einem Benutzer der Wärmebildkamera den Vorteil, sowohl sich einen Überblick über eine zu untersuchende Oberfläche unter Verwendung eines großen Messbereichs zu verschaffen als auch Details der zu untersuchenden Oberfläche unter Verwendung eines kleinen Messbereichs zu untersuchen. Eine derartige Veränderung der Größe des Messbereichs kann auf unterschiedliche Weise realisiert sein, bevorzugt beispielsweise mittels einer Optik, die vorteilhaft eine Einstellung verschiedener Brennweiten in Stufen oder besonders vorteilhaft auch stufenlos erlaubt. Entsprechend der in Folge der veränderbaren, insbesondere zoombaren, Optik veränderbaren Abbildung der aus dem Messbereich emittierten Wärmestrahlung auf die Detektorvorrichtung kann ein beleuchteter Bereich der Detektionsfläche der Detektorvorrichtung, insbesondere ein auf der Detektionsfläche erzeugter Infrarotlichtfleck, in Abhängigkeit eines
Abstands zwischen dem die Wärmestrahlung aussendenden Gegenstand und der Wärmebildkamera sowie der exakten Einstellung der veränderbaren Optik im Allgemeinen veränderlich sein. Die Detektorvorrichtung erfasst aus dem Messbereich abgestrahlte und mittels der abbildenden Optik auf deren Oberfläche projizierte Wärmestrahlung und erzeugt basierend auf der detektierten Intensität ein Detektionssignal. Dazu weist die Detektorvorrichtung an einer der Optik zugewandten Oberfläche eine zweidimensionale Detektionsfläche auf, die aus einer Vielzahl Matrix-artig angeordneter Pixel besteht. Jedes der Pixel der Detektorvorrichtung kann dabei - Beleuchtung mittels Wärmestrahlung vorausgesetzt - eine Bildinformation, insbesondere eine aus einem Raumwinkel des Messbereichs emittierte Wärmestrahlung, vorzugsweise eine auf das Pixel eingestrahlte Intensität der aus einem Raumwinkel des Messbereichs emittierten Wärmestrahlung, ermitteln und daraus ein Detektionssignal erzeugen, wobei das von jedem Pixel generierte Detektionssignal anschließend zur Bestimmung einer Temperatur herangezogen werden kann, vorteilhaft an eine Auswertevorrichtung weitergeleitet werden kann, besonders vorteilhaft von der Auswertevorrichtung einzeln und/oder in Kombination mit anderen Pixeln der Vielzahl von Pixeln der Detektorvorrichtung ausgewertet werden kann.
Mittels der abbildenden Optik der Wärmebildkamera, insbesondere mittels der zoombaren Optik, kann vorteilhaft eine Beleuchtung einer Mehrzahl von Pixeln mit von aus dem Messbereich abgestrahlter Wärmestrahlung erreicht werden. Je nach Abstand zwischen der Wärmebildkamera und dem Gegenstand sowie je nach Einstellung der Größe des auf dessen Oberfläche befindlichen Messbereichs kann dabei eine unterschiedliche Anzahl von Pixeln der Detektorvorrichtung beleuchtet werden.
Jedes Pixel der Detektorvorrichtung stellt ein strahlungsempflindliches, insbesondere infrarotlichtempfindliches, Element dar und ist vorgesehen, Strahlung aus dem Infrarotbereich, insbesondere dem mittleren Infrarotbereich im Wellenlängenbereich zwischen 3 μηη und 50 μηη, zu erfassen und in ein Signal, insbesondere ein elektrisches Detektionssignal, umzuwandeln. Typischerweise sind die von derartigen strahlungsempfindlichen Elementen erzeugten Detektionssignale abhängig von einer auf dem Element auftreffenden Wärmestrahlungsintensität. Beispiele für infrarotlichtempfindliche Elemente sind unter anderem Fotodioden, Bolometer, pyroelektrische Sensoren, PIN-Dioden, Avalanche Photo Dioden (APD), (modulierte) CCD-Chips und CMOS-Pixel, allerdings können aber auch andere, einem Fachmann sinnvoll erscheinende, beispielsweise auf Siliziumsensoren, Indium-Gallium-Arsenid-Sensoren, Bleisulfid-Sensoren, Indium-Antimon-Sensoren, Cadmium-Quecksilber-Tellurid- Sensoren, Gallium-Arsenid-Quantentopf-Sensoren, Cadmium-Quecksilber- Tellurid-Sensoren oder dergleichen basierende infrarotlichtempfindliche Elemente verstanden werden. Die Anzahl der Vielzahl Matrix-artig angeordneter Pixel, beispielsweise insbesondere 80*80 Pixel, bevorzugt 360*240 Pixel, besonders bevorzugt 640*480 Pixel, definiert die Auflösung der Wärmebildkamera, insbesondere die Auflösung eines mittels der Wärmebildkamera gemessenen Wärmebilds.
Erfindungsgemäß ist jedes der Vielzahl von Pixeln der Detektorvorrichtung mit der Auswertevorrichtung direkt oder indirekt über weitere zwischengeschaltete Bauelemente signaltechnisch verbindbar. Insbesondere kann eine indirekte signaltechnische Verbindung der Pixel mit der Auswertevorrichtung auch über Schaltelemente, beispielsweise Multiplexer oder andere Selektionsschaltungen, die dazu ausgelegt sind, Detektionssignale mehrerer Pixel selektiv weiterzuleiten, realisiert werden. Auf diese Weise kann insbesondere erreicht werden, dass Detektionssignale einzelner Pixel oder einer Gruppe von Pixeln unabhängig von Detektionssignalen anderer Pixel an die Auswerteeinrichtung weitergeleitetet und von dieser ausgewertet werden können.
Unter der Auswertevorrichtung zum Empfangen und Auswerten von Detektionssignalen der Detektorvorrichtung soll eine Vorrichtung verstanden werden, die zumindest einen Informationseingang zur Annahme von Detektionssignalen, eine Informationsverarbeitungseinheit zur Bearbeitung, insbesondere Auswertung der angenommenen Detektionssignale, sowie eine Informationsausgabe zur Weitergabe der bearbeiteten und/oder ausgewerteten Detektionssignale aufweist. Vorteilhaft weist die Auswerteeinheit Komponenten auf, die zumindest einen Prozessor, einen Speicher und ein Betriebsprogramm mit Auswerte- und Berechnungsroutinen umfassen. Insbesondere können die elektronischen Bauteile der Auswertevorrichtung auf einer Platine (Leiterplatte) angeordnet sein, bevorzugt auf einer gemeinsamen Platine mit einer Steuervorrichtung der Wärmebildkamera zur Steuerung der Wärmebildkamera, und besonders bevorzugt in Form eines Mikrokontrollers. Des Weiteren können die Steuervorrichtung und die Auswertevorrichtung besonders bevorzugt auch als ein einzelnes Bauteil ausgeführt sein. Die Auswertevorrichtung ist dazu vorgesehen, von der Detektorvorrichtung erzeugte Detektionssignale, insbesondere von den mit der Auswertevorrichtung signaltechnisch verbundenen, insbesondere verbindbaren, Pixeln der Detektorvorrichtung erzeugte Detektionssignale, zu empfangen, auszuwerten und basierend auf Detektionssignalen zumindest einer Mehrzahl beleuchteter Pixel der Detektorvorrichtung eine Auswertung der Temperatur des Messbereichs durchzuführen. Bevorzugt ist die Auswertevorrichtung dazu vorgesehen, basierend auf Detektionssignalen zumindest einer Mehrzahl beleuchteter Pixel der Detektorvorrichtung eine Auswertung eines oder mehrerer
Temperaturmesswerte, insbesondere auch gemittelter Temperaturmesswerte, besonders bevorzugt eines Wärmebilds durchzuführen. Die ausgewertete Information, insbesondere ein erzeugter Temperaturmesswert und/oder ein Wärmebild, kann von der Auswertevorrichtung zur weiteren Verarbeitung und/oder Ausgabe einem Benutzer der Wärmebildkamera mittels einer
Ausgabevorrichtung und/oder einem externen Gerät mittels einer Datenkommunikationsschnittstelle bereitgestellt werden.
Des Weiteren kann die Auswerte- und/oder die Steuervorrichtung gespeicherte Korrektur- und/oder Kalibriertabellen und/oder Routinen zur Kalibrierung aufweisen, die es erlauben, Auswerteergebnisse zu interpretieren und/oder umzurechnen und/oder zu inter- und/oder extrapolieren sowie die Wärmebildkamera insbesondere hinsichtlich eines Temperaturwertes, insbesondere hinsichtlich eines gemessenen Temperaturmesswertes, zu kalibrieren.
Erfindungsgemäß weist die Auswertevorrichtung und/oder die Detektorvorrichtung eine Binning-Architektur auf, die eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln der Detektorvorrichtung zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit der Detektorvorrichtung ermöglicht.
Dabei ist unter„Binning-Architektur" eine Architektur und/oder eine Vorrichtung gemeint, die eine signaltechnische Zusammenfassung von mindestens zwei Pixeln, insbesondere von benachbarten Pixeln, bevorzugt von Pixeln vorgebbarer Anzahl, erlaubt. Unter „signaltechnisch zusammenfassen" und
„signaltechnischer Zusammenfassung" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass mindestens zwei Pixel, bevorzugt auch eine Mehrzahl von Pixeln, derart signaltechnisch zusammengefasst, vorteilhaft zusammengeschaltet, besonders vorteilhaft kombiniert werden, dass ein einzelnes Detektionssignal der zusammengeschalteten Pixel ausgegeben wird. Alternativ kann unter „signaltechnischer Zusammenfassung" auch verstanden werden, dass mehrere Detektionssignale, erzeugt von mehreren Pixeln, zu einem Detektionssignal zusammengefasst, vorteilhaft zusammengeschaltet, besonders vorteilhaft kombiniert werden. Die signaltechnische Zusammenfassung kann dabei bereits mittels der Detektorvorrichtung selbst, beispielsweise vorteilhaft bei der Verwendung von CCD-Sensoren möglich, erfolgen, wobei auf diese Weise die mindestens zwei, vorzugsweise die mehreren Pixel zu einem „Pixel- Block" zusammengefasst werden. Da die Detektionssignale einzelner Pixel der Detektorvorrichtung unabhängig voneinander weitergegeben und/oder ausgewertet werden können, kann alternativ und/oder zusätzlich auch die Auswertevorrichtung dazu ausgelegt sein, eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln der Detektorvorrichtung, insbesondere auch von deren Detektionssignalen, vorzusehen. Dabei lässt sich das erzeugte zusammengefasste Detektionssignal als von einem virtuellen Bildpunkt, bestehend aus mindestens zwei bzw. vorteilhaft mehreren Pixeln, interpretieren.
Eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen, bevorzugt als analoge Addition physikalischer Ladung beitragender Pixel oder als digitale Addition digitalisierter Werte. Insbesondere kann eine signaltechnische Zusammenfassung von Detektionssignalen mehrerer Pixel vorteilhaft mittels eines Kombinierers, beispielsweise unter Verwendung eines ODER-Gatters, umgesetzt sein.
Erfindungsgemäß kann auf diese Weise realisiert werden, dass Bereiche bestehend aus mindestens zwei, vorteilhaft bestehend aus einer Mehrzahl von Pixeln, zu Pixel-Blöcken oder virtuellen Bildpunkten derart signaltechnisch zusammengefasst oder kombiniert werden, dass vorteilhaft eine höhere Signalempfindlichkeit pro Pixel-Block bzw. pro virtuellem Bildpunkt der Detektorvorrichtung erreicht wird und sich ein Signal- Rauschverhältnis des jeweiligen Pixel-Blocks bzw. des virtuellen Bildpunkts verbessert. Mit der Zusammenfassung von Pixeln wird die Auflösung der Detektorvorrichtung, d.h. insbesondere auch eine Auflösung eines gemessenen Wärmebilds, entsprechend der Anzahl zusammengefassten Pixel reduziert. In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist die Auswertevorrichtung und/oder die Detektorvorrichtung dazu vorgesehen, eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit in Abhängigkeit der Intensität der auf die Detektionsfläche eingestrahlten Wärmestrahlung durchzuführen.
Viele lichtempfindliche Elemente, insbesondere infrarotlichtempfindliche Elemente, liefern abhängig von einer auftreffenden Lichtintensität ein insbesondere elektronisches Detektionssignal. Allerdings begrenzt bei geringer Intensität des eingestrahlten Lichts oftmals ein hohes Rauschen verglichen mit der tatsächlich detektierbaren Intensität die Nachweisgenauigkeit des lichtempfindlichen Elements. Dies ist insbesondere bei elektronischen Sensoren oftmals der Fall. Erfindungsgemäß lässt sich dieses dem erzeugten Detektionssignal überlagerte Rauschsignal effektiv und vorteilhaft reduzieren, indem Pixel zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit in Abhängigkeit der Intensität der auf die Detektionsfläche eingestrahlten Wärmestrahlung zusammengefasst werden können.
Die Zusammenfassung der Pixel kann dabei auf unterschiedliche Weise, insbesondere basierend auf unterschiedlichen Anforderungen an eine Auswertung und hinsichtlich unterschiedlicher Ziele, durchgeführt werden. Vorteilhaft lassen sich jeweils mehrere oder auch die Gesamtheit der Vielzahl von Pixeln zu einem oder mehreren Pixel-Blöcken oder einem oder mehreren virtuellen Bildpunkten zusammenfassen, sodass das von jedem Pixel-Block oder virtuellen Bildpunkt erzeugte Detektionssignal hinsichtlich seines Signal- Rauschverhältnisses verbessert, bevorzugt optimiert ist. Besonders vorteilhaft kann die Zusammenfassung von mehreren Pixeln auch selektiv erfolgen, beispielsweise insbesondere beschränkt auf durch eingestrahlte Wärmestrahlung beleuchtete Pixel und vorteilhaft unter Ausschluss nicht beleuchteter Pixel. Dadurch kann die Zusammenfassung von Pixeln in Anpassung an einen von eingestrahlter Wärmstrahlung beleuchteten Teilbereich der Detektionsfläche, insbesondere an einen auf der Detektionsfläche befindlichen Infrarotlichtfleck, durchgeführt werden, sodass Signal- Beiträge nicht beleuchteter Pixel, insbesondere Signal- Beiträge, die lediglich ein unerwünschtes Hintergrundrauschen darstellen, aus der Bestimmung der Temperatur des Messbereichs auf der Oberfläche ausgenommen werden. Dies ist in besonderem Maße für Randbereiche der beleuchteten Detektionsfläche von Vorteil.
Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmebildkamera die Detektorvorrichtung und/oder die Auswertevorrichtung dazu ausgelegt sein, zunächst in einer Vorabmessung unter Verwendung eines Schwellwertes zu ermitteln, welche Pixel der Detektionsfläche tatsächlich Wärmestrahlung detektieren und welche Pixel lediglich Hintergrundstrahlung in Form von Rauschen detektieren. Ferner kann dabei auch die Intensität der jeweils mit jedem Pixel detektierten Wärmestrahlung festgestellt werden.
Anschließend können für die tatsächliche Messung der Temperatur lediglich die Detektionssignale der von der Wärmestrahlung beleuchteten Pixel verwendet werden, die insbesondere basierend auf der vorab ermittelten Intensität zur Reduktion des statistischen Rauschens vorteilhaft selektiv zusammengefasst werden.
Ferner lassen sich Anteile oder die Gesamtheit der Pixel der Detektionsfläche, insbesondere auch selektiv gewählte Pixel, mit dem Ziel der Erzeugung eines Mittelwertes signaltechnisch zusammenfassen, sodass jeweils über die zusammengefassten Pixel gemittelte Detektionssignale, insbesondere ein über die Gesamtheit der Pixel gemitteltes Detektionssignal, ausgegeben werden. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn ein Interesse an über zumindest Teilbereiche des Messbereichs gemittelte Temperaturmesswerte besteht. Durch Zusammenfassung der Gesamtheit der Pixel wird insbesondere ein die gesamte Detektionsfläche der Detektorvorrichtung abdeckender Pixel-Block oder ein virtueller Bildpunkt erzeugt, wobei das erzeugte Detektionssignal insbesondere einer Mittelung der auf die Detektionsfläche eingestrahlten Wärmestrahlung entspricht. In dieser Verwendungsform weist die erfindungsgemäße Wärmebildkamera die Funktionalität eines Spot-Thermometers auf.
In Folge einer zunehmenden Zusammenfassung von Pixeln wird die Ortsauflösung der Detektorvorrichtung zunehmend verringert, bei gleichzeitiger Verbesserung eines Signal- Rauschverhältnisses sowie zunehmender Mittelung der einzelnen Detektionssignale der Pixel. Folglich kann eine Zusammenschaltung von Pixeln vorteilhaft zur Erhöhung des Signal- Rauschverhältnisses und/oder zur verstärkten Mittelwertbildung der auf die einzelnen Pixel eingestrahlten Wärmestrahlung durchgeführt werden, insbesondere in Abhängigkeit der Intensität eingestrahlter Wärmestrahlung durchgeführt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist die Auswertevorrichtung und/oder die Detektorvorrichtung dazu vorgesehen, mit abnehmender Intensität der auf die Detektionsfläche eingestrahlten Wärmestrahlung eine zunehmende Anzahl von Pixeln zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit signaltechnisch zusammenzufassen.
Mit abnehmender Intensität der auf die Detektionsfläche eingestrahlten Wärmestrahlung nimmt typischerweise das Signal- Rauschverhältnis elektronischer Sensoren, insbesondere auch infrarotlichtempfindlicher Sensoren, ab, sodass derjenige Signalanteil, der auf ein statistisches Rauschen des Sensors zurückzuführen ist, im Verhältnis zum tatsächlich interessierenden und zu messenden Signal steigt und das Messergebnis zunehmend ungenauer wird. Erfindungsgemäß kann dieser Genauigkeitsverlust in Folge sinkender Intensität eingestrahlter Wärmestrahlung durch Zusammenfassen einer zunehmenden Anzahl von Pixeln ausgeglichen werden, sodass trotz abnehmender eingestrahlter Intensität Messergebnisse hoher Genauigkeit erhalten werden.
Bevorzugt kann mit abnehmender Intensität eingestrahlter Wärmestrahlung eine Zusammenfassung einer zunehmenden Anzahl von Pixeln beleuchteter Teilbereiche der Detektionsfläche - vorteilhaft derjenigen Pixel, die durch den Lichtfleck auf der Detektionsfläche abgedeckt sind - durchgeführt werden. Somit werden Signal- Beiträge nicht beleuchteter Pixel, insbesondere Signal- Beiträge, die lediglich ein unerwünschtes Hintergrundrauschen darstellen, aus der Bestimmung der Temperatur des Messbereichs auf der Oberfläche ausgenommen.
Besonders vorteilhaft ist das Zusammenfassen einer zunehmenden Anzahl von Pixeln mit einer Intensitätsabnahme der auf die Detektionsfläche eingestrahlten Wärmestrahlung in Folge einer zunehmenden Verkleinerung des Messbereichs korreliert. Wird mittels der Optik der Messbereich verkleinert, d.h. insbesondere mittels der Optik gezoomt, so wird typischerweise weniger Wärmestrahlung aus dem verkleinerten Messbereich auf die Detektorvorrichtung abgebildet. Folglich sinkt ebenfalls die eingestrahlte Intensität. Einer Abnahme der Messgenauigkeit mit zunehmender Verkleinerung des Messbereichs auf der Oberfläche kann erfindungsgemäß also durch Zusammenfassen einer zunehmenden Anzahl von
Pixeln entgegengewirkt werden, sodass trotz abnehmender eingestrahlter Intensität Messergebnisse hoher Genauigkeit erhalten werden können. Durch die Zusammenfassung von Pixel zunehmender Anzahl nimmt die Ortsauflösung der Detektorvorrichtung allerdings ab, sodass der verkleinerte, insbesondere gezoomte, Messbereich lediglich mit geringerer Anzahl getrennt auflösbarer Pixel vermessen werden kann. Da typischerweise im Falle eines stark verkleinerten Messbereichs eine gemittelte, nicht-ortsaufgelöste Temperatur im Sinne einer Punktmessung von Interesse ist - vergleiche Funktionalität und Anwendung des Spot-Thermometers - kann die Auswertevorrichtung und/oder die Detektorvorrichtung besonders vorteilhaft dazu vorgesehen sein, mit abnehmender Intensität der eingestrahlten Wärmestrahlung zunehmend mehr Pixel zusammenzufassen, bis schließlich, vorteilhaft bei Einstellen des kleinsten möglichen Messbereichs, die Zusammenfassung aller Pixel der Detektorvorrichtung durchgeführt wird und das ermittelte Messergebnis einer mittleren Temperatur in dem Messbereich auf der Oberfläche entspricht. Auf diese Weise kann ein stufenloser Übergang von einer indbesondere hochauflösenden Wärmebildkamera zu einem punktuell messenden Spot- Thermometer realisiert sein, sodass im Prinzip zwei unterschiedliche Funktionalitäten - Kamera und Spot- Messgerät - in einem Gerät vereint werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera weist die Auswertevorrichtung und/oder die Detektorvorrichtung eine variable Binning-Architektur auf, die insbesondere eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln unterschiedlicher Anzahl erlaubt.
Durch Ausführung der Binning-Architektur als variable Binning-Architektur ist es vorteilhaft möglich, beliebige Pixel der Detektorvorrichtung, insbesondere Pixel beliebiger Zeilen und/oder Spalten der Detektorvorrichtung, signaltechnisch zusammenzufassen, insbesondere zu kombinieren. Ferner kann auch eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln auf unterschiedliche Weise vorgesehen sein, insbesondere unter Verwendung unterschiedlich arbeitender Kombinierer. Beispielsweise kann derart zwischen analoger Zusammenfassung durch physikalische Ladungsaddition und digitaler Zusammenfassung durch Addition digitalisierter Werte gewechselt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera weist die Auswertevorrichtung und/oder die Detektorvorrichtung eine symmetrische Binning-Architektur auf.
Unter„symmetrischer Binning-Architektur" soll insbesondere verstanden werden, dass die Pixel der Detektorvorrichtung in symmetrischer, insbesondere punkt- und/oder spiegelsymmetrischer, Weise zusammengefasst werden können. Insbesondere kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Pixel, die jeweils einen identischen Abstand zum geometrischen Mittelpunkt der Detektionsfläche aufweisen, in im Wesentlichen ringförmigen Strukturen zusammengefasst werden können. Vorteilhaft kann eine Zusammenfassung von Pixeln auch jeweils punktsymmetrisch zum geometrischen Mittelpunkt der Detektionsfläche erfolgen, sodass beispielsweise eine Zusammenfassung zweier erster Pixel punktsymmetrisch bezüglich des geometrischen Mittelpunkts der Detektionsfläche zu einer Zusammenfassung zweier weiterer Pixel erfolgt. Auf diese Weise erlaubt die symmetrische Binning-Architektur der Auswertevorrichtung und/oder der Detektorvorrichtung die Realisierung einer besonders einfachen und wirtschaftlich vorteilhaften variablen Binning- Architektur.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist die Größe des Messbereichs unter Verwendung der Optik in mindestens zwei Stufen veränderbar.
Erfindungsgemäß ist die Wärmebildkamera dazu vorgesehen, eine Größe des auf der Oberfläche befindlichen Messbereichs unter Verwendung der Optik veränderbar einzustellen. Insbesondere ist eine veränderbare Optik mit dem Vorteil verbunden, dass ein Benutzer der Wärmebildkamera sich sowohl einen Überblick über eine zu untersuchende Oberfläche unter Verwendung eines großen Messbereichs verschaffen kann als auch Details der zu untersuchenden Oberfläche des Gegenstands unter Verwendung eines kleinen Messbereichs untersuchen kann. Eine Veränderung der Größe des Messbereichs kann kostensparend und besonders wirtschaftlich mittels einer Optik realisiert werden, die unterschiedliche und veränderbare, insbesondere feste, Brennweiten in mindestens zwei Stufen, vorteilhaft in mehreren Stufen, aufweist. Diese lassen sich beispielsweise durch zueinander verschiebbare, tauschbare, in den optischen Pfad ein- und ausklappbare optische Komponenten, vorteilhaft durch Mittel zur Umschaltung zwischen optischen Pfaden, insbesondere Spiegel, Prismen oder dergleichen, realisieren.
Besonders vorteilhaft können die mindestens zwei Stufen derart gewählt sein, dass in einer ersten Stufe der Messbereich vorzugsweise groß realisiert ist, während in der zweiten Stufe der Messbereich vorzugsweise klein realisiert ist. Auf diese Weise sind mindestens zwei unterschiedliche Größen des Messbereichs vorsehbar, die sich bevorzugt signifikant voneinander unterscheiden, sodass sich mittels der Optik vorteilhaft eine mindestens zweistufige, einfache und schnelle Veränderung der Größe des Messbereichs realisieren lässt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist die Größe des Messbereichs unter Verwendung der Optik stufenlos veränderbar.
Vorteilhaft kann auf diese Weise erreicht werden, dass sich die Größe des Messbereichs beliebig zwischen einer maximalen und einer minimalen Größe, die jeweils durch die Optik vorgegeben werden, variieren lässt. Insbesondere lässt sich somit ein Messbereich vorteilhaft an einen den Bediener der Wärmebildkamera interessierenden Oberflächenbereich des Gegenstands anpassen, sodass sich die mittels der Wärmebildkamera gemessene Temperatur ebenfalls vorteilhaft nur auf den tatsächlich interessierenden Bereich auf der Oberfläche bezieht.
Bevorzugt lässt sich eine stufenlos veränderbare Optik unter Verwendung von Linsenmitteln realisieren, die, insbesondere beweglich zueinander angeordnet, zur Änderung der Größe des Messbereichs geeignet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform der Wärmebildkamera weisen die Linsenmittel zumindest ein verstellbares Linsensystem zum Ändern der Größe des Messbereichs auf. Ein verstellbares Linsensystem kann dazu unter anderem eine oder mehrere Linsen aufweisen, die für Wärmestrahlung, d.h. Strahlung im mittleren Infrarotbereich, durchlässig sind und dazu dienen, Infrarotstrahlung aus dem Messbereich auf die Detektionsfläche der Detektorvorrichtung zu leiten, insbesondere zu projizieren. Ein derartiges verstellbares Linsensystem erlaubt vorteilhaft, die Größe des Messbereichs schnell, zuverlässig, definiert und erfindungsgemäß stufenlos einzustellen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera weist die Auswertevorrichtung und/oder die Detektorvorrichtung eine Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren der Auswertevorrichtung und/oder der Detektorvorrichtung auf, die dazu vorgesehen ist, die Auswertevorrichtung bzw. die Detektorvorrichtung basierend auf gespeicherten Informationen und/oder gemessenen Informationen, insbesondere basierend auf einer in einem Messbereich gemessenen Temperatur Tc, zu kalibrieren.
Die Auswertevorrichtung und/oder die Detektorvorrichtung kann vorteilhaft vorgesehen sein, Auswerteergebnisse zu interpretieren und/oder umzurechnen und/oder zu inter- und/oder extrapolieren sowie die Wärmebildkamera insbesondere hinsichtlich eines Temperaturwertes, insbesondere hinsichtlich eines gemessenen Temperaturmesswertes Tc, zu kalibrieren. Neben der Kalibrierung auf Grundlage eines Temperaturmesswertes Tc kann eine Kalibrierung auch mittels gespeicherter Korrektur- und/oder Kalibriertabellen und/oder Kalibrierwerten und/oder Routinen zur Kalibrierung erfolgen.
Insbesondere zur absoluten Bestimmung von Temperaturmesswerten kann eine Kalibrierung der Wärmebildkamera, insbesondere eine Kalibrierung der Auswerte- und/oder der Detektorvorrichtung, vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Kalibriermessung, mittels der ein Temperaturmesswert Tc in einem eingestellten Messbereich, insbesondere in einem Messbereich verhältnismäßig kleiner Größe, ermittelt wird, als Grundlage zur Festlegung einer absoluten Temperaturskala und somit zur Kalibrierung der Wärmebildkamera dienen. Alle dann folgenden Messungen, insbesondere auch Messungen unter Verwendung anderer Messbereiche, insbesondere auch unter Verwendung von Messbereichen anderer Größe, werden anschließend in Bezug zu dieser Kalibriermessung ausgewertet. Somit kann beispielsweise ein Temperaturmesswert Tc, der in einem kleinen Messbereich, bevorzugt in dem kleinsten einstellbaren Messbereich der Wärmebildkamera, ermittelt wurde, als Grundlage einer Kalibrierung der Wärmebildkamera für alle folgenden Messungen dienen, die insbesondere alle Größen des Messbereichs umfassen können. Bevorzugt eignet sich zur Kalibrierung ein gemittelter, bevorzugt besonders genauer, Messwert, der in dem kleinsten einstellbaren Messbereich der Wärmebildkamera ermittelt wurde.
Besonders vorteilhaft kann somit ein Messergebnis, das unter Verwendung eines Messbereichs kleiner Größe erhalten wird, also insbesondere ein möglichst genauer Temperaturmesswert, zur kalibrierten, insbesondere optimierten, Auswertung von Detektionssignalen genutzt werden, die unter Verwendung von Messbereichen insbesondere anderer Größe gemessen werden. Dabei soll unter „optimierter Auswertung" insbesondere verstanden werden, dass die der Kalibrierung zu Grunde liegende Temperaturmessung genutzt wird, zumindest eine Auswerteroutine und/oder einen Auswertevorgang der Auswertevorrichtung zu beeinflussen, vorteilhaft zu verbessern und/oder zu optimieren, besonders vorteilhaft zu kalibrieren und somit verbesserte und/oder genauere Auswertungen von nachfolgenden Detektionssignalen zu ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist die Kalibriervorrichtung dazu vorgesehen, die Auswertevorrichtung und/oder die Detektorvorrichtung basierend auf einer Detektion von Hintergrundstrahlung zu kalibrieren.
Auf diese Weise kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein einem Detektionssignal überlagertes Hintergrundrauschen, insbesondere derjenige Anteil des Detektionssignals, der auf eine Detektion von Hintergrundstrahlung zurückzuführen ist, aus dem gemessenen Detektionssignal eliminiert werden kann. Folglich kann somit eine deutliche Genauigkeitssteigerung der Wärmebildkamera erreicht werden, die sich insbesondere bei der Vermessung verhältnismäßig niedriger Temperaturen positiv auswirkt. In einer besonders einfachen Ausführungsform der Funktionalität der Kalibiervorrichtung kann beispielsweise ein Kalibriersignal bei verschlossener Optik (beispielsweise unter Verwendung eines Objektivdeckels) auf Basis eines durch Hintergrundstrahlung erzeugten Rauschsignals ermittelt werden, wobei anschließend bei der Auswertung aller folgenden Temperaturmesswerte das Kalibriersignal von den gemessenen Detektionssignalen subtrahiert wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist eine Ausgabevorrichtung, insbesondere ein Display und/oder eine kabellose Datenkommunikationsschnittstelle, zur Ausgabe einer Temperaturmessung vorgesehen.
Eine Ausgabevorrichtung der Wärmebildkamera kann bevorzugt in Form einer Datenkommunikationsschnittstelle und/oder eines Bildschirms vorgesehen sein. Bevorzugt verwendet eine Datenkommunikationsschnittstelle ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll zu einer Übertragung von elektronischen, insbesondere digitalen Daten an insbesondere externe Geräte. Dazu kann die Datenkommunikationsschnittstelle vorteilhaft eine drahtlose Schnittstelle, insbesondere beispielsweise eine WLAN-, Bluetooth-, Infrarot-, NFC-, RFID- Schnittstelle oder eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende drahtlose Schnittstelle aufweisen. Alternativ kann die Datenkommunikationsschnittstelle auch einen kabelgebunden Adapter aufweisen, beispielsweise einen USB- oder Mikro-USB-Adapter. Ein Bildschirm, insbesondere ein Display, kann vorgesehen sein, die ausgewerteten Informationen betreffend eine Temperatur eines auf einer Oberfläche befindlichen Messbereichs, bevorzugt auch ein Wärmebild, darzustellen und somit direkt einem Bediener der Wärmebildkamera auszugeben. Beispielhaft kann ein Display als Flüssigkristall-, Dünnschichttransistor-, Surface-Conduction- Electron- Emitter-, Plasma-, Leuchtdioden- oder Feldemissions-Bildschirm ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft kann ein Touch- Display verwendet werden, mittels dem zusätzlich zur Ausgabe der Informationen auch Eingaben durch einen Bediener der Wärmebildkamera möglich sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist eine im visuellen Spektrum arbeitende Kamera vorgesehen, ein visuelles Bild des Messbereichs aufzunehmen, das gemeinsam mit der Temperaturmessung ausgegeben werden kann.
Mittels einer im visuellen Spektrum arbeitenden Kamera, bevorzugt mittels eines visuellen Bildsensors zur Erfassung einer sichtbaren, insbesondere visuellen, Strahlung eines Bildbereichs, kann vorteilhaft ein auf detektierter sichtbarer Strahlung basierendes Kamerabild erzeugt werden. Bevorzugt umfasst der visuelle Bildbereich den Messbereich der Wärmekamera zumindest teilweise, besonders bevorzugt vollständig. Als Bildsensor kommen Vorrichtungen in Frage, die sichtbare Strahlung zwischen 380 nm und 780 nm Wellenlänge erfassen und daraus ein Kamerabild erstellen. Das Kamerabild kann insbesondere als ein elektronisches Bildsignal ausgestaltet sein. Beispiele für einen erfindungsgemäßen Bildsensor sind unter anderem CCD-Bildsensoren oder CMOS-Bildsensoren. Unter einem Bildbereich im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird die Menge der Teilchen verstanden, von denen sichtbare Strahlung ausgeht, die der Bildsensor erfasst.
Besonders vorteilhaft kann die Auswerte- und/oder die Steuervorrichtung ein Bild erstellen und mittels einer Ausgabevorrichtung ausgeben. Besonders bevorzugt kann das visuelle Bild gemeinsam mit der Temperaturmessung ausgegeben werden. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß erreicht werden, dass ein Benutzer der Wärmebildkamera während der Messung mit seinem Blick nicht zwischen der Wärmebildkamera und dem auf dem Objekt befindlichen Messbereich hin- und herwechseln muss, da der Bildschirm vorteilhaft sowohl zum Anvisieren des Messbereichs als auch zum Ablesen der ermittelten Temperatur verwendet werden kann. Der Benutzer kann sich dadurch besonders vorteilhaft auf ein exaktes Ausrichten der Wärmebildkamera, insbesondere auch auf ein exaktes Einstellen der Größe des Messbereichs, und auf das Ablesen der Messdaten konzentrieren.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera kann das visuelle Bild zumindest teilweise mit der Temperaturmessung überlagert oder überblendet ausgegeben werden. Besonders vorteilhaft kann die Auswerte- und/oder die Steuervorrichtung ein visuelles Bild gemeinsam mit einer Temperaturmessung, insbesondere gemeinsam mit einem Temperaturmesswert und/oder gemeinsam mit einem gemessenen Wärmebild, ausgeben. Dabei kann ein ausgegebenes gemeinsames Bild zumindest teilweise mittels Überlagerung, Überblendung, Beschneidung zumindest eines Teils des Kamerabilds mit zumindest einer mittels der Wärmebildkamera erzeugten Information, insbesondere einer gemessenen Temperatur eines auf einer Oberfläche befindlichen Messbereichs, bevorzugt mit zumindest einem Teil eines erzeugten Wärmebilds, erzeugt werden.
Auf diese Weise kann eine vorteilhaft intuitive und leicht interpretierbare Darstellung sowohl der Messergebnisse als auch der visuellen Bilder realisiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der handgehaltenen Wärmebildkamera ist ein Projektionsmodul vorgesehen, das zur Erzeugung einer sichtbaren Markierung des Messbereichs dient. Dabei weist das Projektionsmodul insbesondere eine Lichtquelle im sichtbaren Bereich des Strahlungsspektrums, bevorzugt eine einen kollimierten Lichtstrahl erzeugende Lichtdiode oder Laserdiode, auf, die zur Erzeugung einer Lichtmarkierung auf der Oberfläche des Gegenstands geeignet ist. Ferner können weitere Mittel zur Strahlformung vorgesehen sein, beispielsweise Kollimatorlinse, Spiegel, Prismen oder dergleichen. Bevorzugt kann mittels des Projektionsmoduls auch ein Lichtmuster aus dem im Wesentlichen kollimierten Lichtstrahl erzeugen werden, sodass sich Muster, beispielsweise in Form eines Vielecks, Kreuzes oder eines Kegelschnitts, insbesondere eines Kreises, auf die Oberfläche projizieren lassen. Diese Ausführungsform ist mit dem Vorteil verbunden, dass sich der Messbereich auch ohne Betrachtung eines Bildschirms einem Ort auf der Oberfläche des Gegenstands zuordnen lässt, insbesondere auch dessen Ausdehnung erkennen lässt, sodass besonders vorteilhaft eine sehr schnell Ausrichtung der Wärmebildkamera auf einen zu untersuchenden Gegenstand und Einstellung der gewünschten Größe des Messbereichs durch den Benutzer möglich ist. Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur kontaktfreien Vermessung einer Temperatur eines auf einer Oberfläche befindlichen Messbereichs, insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen handgehaltenen Wärmebildkamera, vorgeschlagen, wobei Pixel einer Detektorvorrichtung der Wärmebildkamera zur Erhöhung einer Wärmestrahlungsempfindlichkeit der
Detektorvorrichtung in Abhängigkeit einer Intensität eingestrahlter Wärmestrahlung unter Verwendung einer Binning-Architektur der Detektorvorrichtung und/oder einer Auswertevorrichtung signaltechnisch zusammengefasst werden, und zumindest die Temperatur des Messbereichs basierend auf Detektionssignalen zumindest einer Mehrzahl beleuchteter Pixel der Detektorvorrichtung ausgewertet wird.
Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren einem Benutzer der Wärmebildkamera ermöglichen, präzise Temperaturmessungen in Messbereichen verschiedener Größe durchzuführen, die sich insbesondere in
Stufen, bevorzugt stufenlos mittels einer Optik der Wärmebildkamera einstellen lassen. Auf diese Weise kann ein Benutzer der Wärmebildkamera beispielsweise Temperaturen in großen Messbereichen im Rahmen einer Übersichtsmessung ermitteln, oder gezielt mittels Einstellung eines kleinen Messbereichs Temperaturen in einem Messbereich reduzierter Größe, bevorzugt punktuell, untersuchen. Während bei der Verwendung eines kleinen Messbereichs ein Gegenstand gezielt abgefahren werden muss, um eine Wärmequelle oder Wärmesenke zu lokalisieren, kann das erhaltene Messergebnis vorteilhaft als besonders genau und als auf lokal begrenztem Messbereich ermittelt angesehen werden. Hingegen erlaubt die Verwendung eines großen Messbereichs eine schnelle und intuitive Ermittlung von Temperaturverläufen, insbesondere unter Verwendung eines aus der Temperaturmessung erzeugten Wärmebilds, sodass insbesondere anhand einer Farbkodierung von auf einem Display der Wärmebildkamera ausgegebenen Temperaturmessdaten, bevorzugt einem Wärmebild, sich warme und/oder kalte Oberflächen augenblicklich erkennen lassen.
Insbesondere kann ein Benutzer der Wärmebildkamera mittels der Optik der Wärmebildkamera einen Messbereich besonders klein einstellen, d.h. auf ein Detail des zu untersuchenden Gegenstands zoomen, um in einem möglichst genau und lokal sehr begrenzten Messbereich einen Temperaturmesswert zu bestimmen. Erfindungsgemäß erlaubt die mit abnehmender Intensität eingestrahlter Wärmestrahlung, insbesondere also auch mit abnehmender Größe des eingestellten Messbereichs, durchgeführte signaltechnische Zusammenfassung einer zunehmenden Anzahl von Pixeln der Detektorvorrichtung unter Verwendung einer Binning-Architektur der Detektorvorrichtung und/oder der Auswertevorrichtung einem Anstieg des Signal- Rauschverhältnis, der ebenfalls mit abnehmender Intensität eingestrahlter Wärmestrahlung erfolgt, entgegenzuwirken.
Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreicher Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.
Es zeigen:
Figur 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmebildkamera in einer perspektivischen, schematischen Darstellung,
Figur 2 eine perspektivische, schematische Schnittdarstellung einer
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmebildkamera,
Figur 3a/b eine schematische Darstellung zweier möglicher Strahlengänge von
Wärmestrahlung in je einer Ausführungsform der Optik der erfindungsgemäßen Wärmebildkamera, in (a) unter Realisierung eines großen Messbereichs und in (b) unter Realisierung eines kleinen Messbereichs, eine schematische Darstellung einer Detektorvorrichtung, bestehend aus einer eine Vielzahl von Pixeln aufweisenden Detektionsfläche und einer Binning-Architektur
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 und Figur 2 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wärmebildkamera 10 in perspektivischer Gesamtdarstellung bzw. in einer Schnittdarstellung, die den inneren Aufbau der Wärmebildkamera wiedergibt. Die Wärmebildkamera 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Griff 14. Mit dem Griff 14 kann die Wärmebildkamera 10 während ihrer Benutzung bequem in einer Hand gehalten werden. Das Gehäuse 12 der Wärmebildkamera 10 weist weiterhin auf einer einem Benutzer während der Benutzung der Wärmebildkamera 10 zugewandten Seite eine Ausgabevorrichtung in Form eines Touch-Displays 16 sowie Bedienelemente 18 zur Benutzereingabe und Steuerung der Wärmebildkamera 10 auf. Auf der einem Benutzer abgewandten Seite des Gehäuses 12 ist eine Eintrittsöffnung 20 in dem Gehäuse 12 vorgesehen, durch die von einem Gegenstand ausgestrahlte, insbesondere aus einem Messbereich 22 (vergleiche Figur 3) auf einer Oberfläche des Gegenstands ausgestrahlte, Wärmestrahlung in die Wärmebildkamera 10 eintreten kann. Unmittelbar hinter der Eintrittsöffnung 20 befindet sich in einem Streulicht mindernden Lichttubus 24 ein Linsensystem 26' als Optik 26, bestehend aus zwei getrennten Linsenpaaren 28, wobei das der Eintrittsöffnung 20 abgewandte Linsenpaar 28b über eine Schiebevorrichtung 30 in seiner Position bezüglich dem der Eintrittsöffnung 20 zugewandten Linsenpaar 28a verschoben werden kann, insbesondere stufenlos verschoben werden kann. Die Linsenpaare 28, insbesondere die umfassten Linsen, sind für Strahlung im mittleren Infrarotbereich durchlässig und dienen primär der Abbildung, insbesondere der Projektion, bevorzugt der Fokussierung, von Wärmestrahlung auf die Detektorvorrichtung 32. Beide Linsenpaare 28 sowie die Eintrittsöffnung 20 sind kollinear entlang einer Achse 34 mit der Detektorvorrichtung 32 der Wärmebildkamera 10 angeordnet. Insbesondere ist auch der Abstand des Linsenpaars 28b zu der Detektorvorrichtung 32 verstellbar. Die Detektorvorrichtung 32 erfasst Wärmestrahlung aus dem infraroten Strahlungsspektrum, die ausgehend von dem Messbereich 22 auf einer zu untersuchenden Oberfläche kegelförmig in die Eintrittsöffnung 20 der Wärmebildkamera 10 eintritt und mittels Linsensystem 26' auf die Detektorvorrichtung 32, insbesondere auf eine der Eintrittsöffnung 20 zugewandte Detektionsfläche 36 (vgl. Figur 3) der Detektorvorrichtung 32 unter Beleuchtung einer Mehrzahl von Pixeln 40 (vgl. Figur 4) abgebildet wird. Bevorzugt ist eine Symmetrieachse des kegelförmigen Erfassungsbereichs 38 der Wärmebildkamera 10 ebenfalls entlang der Achse 34 ausgerichtet. Der Öffnungswinkel des kegelförmigen Erfassungsbereichs 38 lässt sich über die
Position des Linsenpaars 28b des verstellbaren Linsensystems 26, insbesondere über den Abstand des Linsenpaars 28b zu der Detektorvorrichtung 32 und dem Linsenpaar 28a, verändern. Dementsprechend kann die Größe des Messbereichs 22 über die Einstellung der Schiebevorrichtung 30 des verstellbaren Linsensystems 26 verändert werden.
Die Detektorvorrichtung 32 ist in der dargestellten Ausführungsform als ein zweidimensionales Detektorarray, bestehend aus einer Detektionsfläche 36 mit einer Vielzahl von Pixeln 40 (vgl. Figur 4), insbesondere mit 640*480 infrarotlichtempfindlichen Pixeln 40, vorgesehen. Jedes Pixel 40 erzeugt dabei basierend auf einer detektierten Wärmestrahlung, bevorzugt in Abhängigkeit einer detektierten Intensität eingestrahlter Wärmestrahlung, ein elektrisches Detektionssignal. Auf der einem Benutzer während der Benutzung der Wärmebildkamera 10 abgewandten Seite des Gehäuses 12 ist weiterhin eine im visuellen Spektrum arbeitende Kamera 42 vorgesehen, mittels der ein visuelles Bild des Messbereichs 22 aufgenommen wird, das gemeinsam mit der Temperaturmessung ausgegeben wird, insbesondere zumindest teilweise mit der Temperaturmessung überlagert oder überblendet ausgegeben wird. Die Kamera
42 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein CCD-Bildsensor realisiert. Ferner kann ein weiteres Linsensystem (nicht näher dargestellt), insbesondere ein variables Linsensystem, verwendet werden, um den mittels Kamera 42 betrachteten Bildausschnitt zumindest teilweise überlappend mit dem Messbereich 22 der Wärmebildkamera 10 zu realisieren. Auf der Unterseite der Wärmebildkamera 10 weist der Griff 14 eine Aufnahme 46 zur Aufnahme eines Energiespeichers auf, der beispielhaft als wiederaufladbarer Akkumulator oder Batterien ausgeführt sein kann. Auf einer Systemplatine 48, insbesondere einer Leiterplatte, sind die elektrischen
Bauteile der Wärmebildkamera 10 verschaltet. Ebenfalls sind auf der Systemplatine 48 eine Steuervorrichtung 50 und eine Auswertevorrichtung 52 untergebracht. Die Steuervorrichtung 50 stellt insbesondere eine Vorrichtung dar, die zumindest eine Steuerelektronik sowie Mittel zur Kommunikation mit den anderen Komponenten der Wärmebildkamera 10 umfasst, insbesondere Mittel zur Steuerung und Regelung der Wärmebildkamera 10. Die Steuervorrichtung 50 ist dazu vorgesehen, die Wärmebildkamera 10 zu steuern und deren Betrieb zu ermöglichen. Dazu ist die Steuervorrichtung 50 mit den anderen Komponenten des Messgeräts, insbesondere der Detektorvorrichtung 32, der Auswertevorrichtung 52, den Bedienelementen 18, dem Touch-Display 16 sowie der Datenkommunikationsschnittstelle 54 signaltechnisch verbunden. Die Auswertevorrichtung 52 dient dem Empfangen und Auswerten von Detektionssignalen der Detektorvorrichtung 32, wobei jedes Pixel 40 der Detektorvorrichtung 32 mit der Auswertevorrichtung 52 signaltechnisch verbindbar ist. Die Steuervorrichtung 50 und/oder die Auswertevorrichtung 52 und/oder die Detektorvorrichtung 32 umfasst darüber hinaus eine Kalibriervorrichtung (nicht näher dargestellt), mittels der die Auswertevorrichtung 52 und/oder die Detektorvorrichtung 32 basierend auf gespeicherten Informationen, insbesondere unter Verwendung von Kalibrierwerten und/oder - tabellen, und/oder gemessenen Informationen, insbesondere basierend auf einer in einem Messbereich gemessenen Temperatur Tc, kalibriert werden kann.
Ferner ist auf der Systemplatine 48 eine Datenkommunikationsschnittstelle 54, insbesondere eine WLAN- und/oder Bluetooth-Schnittstelle, untergebracht, die zur Ausgabe einer Temperaturmessung an ein externes Gerät vorgesehen ist.
Ebenfalls können weitere Sensoren 56 in, auf oder an dem Gehäuse 12 der Wärmebildkamera 10 untergebracht sein, die einer erweiterten Funktionalität der Wärmebildkamera 10 dienen. Beispielsweise können in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmebildkamera 10 weitere Sensor 56 aus einer Gruppe von Sensoren vorgesehen sein, die zumindest induktions-, kapazitäts-, Ultraschall-, temperatur-, feuchte-, strahlungs-, neigungs-, winkel-, magnetfeld-, beschleunigungs- sowie drehratensensitive Sensoren umfasst.
Ein durch einen Bediener der Wärmebildkamera 10 leicht erreichbarer und bedienbarer Schalter 58 dient dem Auslösen einer Temperaturmessung.
In der Darstellung in Figur 3 sind die Komponenten der Optik 26 der aus Figur 1 und Figur 2 bekannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmebildkamera 10 zu erkennen, umfassend insbesondere die Detektorvorrichtung 32 mit Detektionsfläche 36, Lichttubus 24, Linsensystem 26' bestehend aus einem der Eintrittsöffnung 20 zugewandten Linsenpaar 28a, einem der Eintrittsöffnung 20 abgewandten, stufenlos verschiebbaren Linsenpaar 28b, sowie der Eintrittsöffnung 20. Ferner sind zwei beispielhafte optische Strahlengänge 60 dargestellt, über die ein Messbereich 22, hier am Beispiel des Schriftzugs„ABCDE", auf die Detektionsfläche 36 abgebildet wird. Insbesondere wird in Figur 3a in einer ersten Anordnung des Linsensystems 26 ein großer Messbereich 22a, d.h. der gesamte Schriftzug„ABCDE", in Folge eines großen Erfassungsbereichs 38a der Optik 26 der Wärmebildkamera entsprechend Strahlengang 60a auf die Detektionsfläche 36 abgebildet. Dabei befindet sich das Linsenpaar 28b exemplarisch in einem verhältnismäßig großen Abstand zu der Detektorvorrichtung 32.
Demgegenüber wird in Figur 3b in einer zweiten Anordnung des Linsensystems 26 ein kleiner Messbereich 22b, d.h. nur ein Ausschnitt „C" des Schriftzugs „ABCDE", in Folge eines kleinen Erfassungsbereichs 38b der Optik 26 der Wärmebildkamera 10 entsprechend Strahlengang 60b auf die Detektionsfläche 36 abgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich das Linsenpaar 28b in einem verhältnismäßig kleinen Abstand zu der Detektorvorrichtung 32.
Zwischen den beiden gezeigten beispielhaften Strahlengängen 60 kann insbesondere stufenlos variiert werden, indem das Linsenpaar 28b per Schiebevorrichtung 30 in seiner Position verändert wird. Besonders vorteilhaft lässt sich auf diese Weise einfach und schnell die Größe des Messbereichs 22 auf dem Gegenstand insbesondere stufenlos variieren. Erfindungsgemäß weist die Auswertevorrichtung 52 und/oder die Detektorvorrichtung 32 eine Binning-Architektur 62 auf, die eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln 40, insbesondere zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit der Detektorvorrichtung 32, ermöglicht. In Figur 4 ist eine erfindungsgemäße Detektorvorrichtung 32 dargestellt, die in einer beispielhaften Ausführungsform eine derartige Binning-Architektur 62 sowie eine eine Vielzahl von Pixeln 40 aufweisende Detektionsfläche 36 umfasst.
Die Detektionsfläche 36 der Detektorvorrichtung 32 weist exemplarisch 6χ6χ9=324 infrarotlichtempfindliche Pixel 40 auf, von denen eine Mehrzahl durch eingestrahlte Wärmestrahlung, die einen Lichtfleck 64 auf der Detektionsfläche 36 erzeugt, beleuchtet werden. Jedes Pixel 40 ist über elektrische Verschaltung entweder direkt oder über zwischengeschaltete elektrische Bauteile, insbesondere beispielsweise Multiplexer, mit einem Kombinierer 66 verbunden. Dabei ist ein Kombinierer 66 dazu vorgesehen, über einen Eingang 68 eingehende Detektionssignale, die insbesondere von verschiedenen Pixeln 40 kommen, über eine Kombinierfunktion, vorzugsweise ein ODER-Gatter, signaltechnisch zusammenzufassen, insbesondere zusammenzuschalten, insbesondere zu kombinieren. In Folge dessen werden Detektionssignale verschiedener infrarotlichtempfindlicher Pixel 40 angenommen und an einen
Ausgang 70 des Kombinierers 66 als ein zusammengefasstes, insbesondere kombiniertes, Detektionssignal der entsprechenden Pixel 40 ausgegeben. Der Ausgang 70 des Kombinierers 66 ist ferner signaltechnisch mit der Auswertevorrichtung 52 der Wärmebildkamera 10 verbunden.
Die signaltechnische Zusammenfassung erlaubt vorteilhaft eine Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit der Detektorvorrichtung 32, da in Folge des Zusammenschaltens ein dem Detektionssignal überlagertes, insbesondere statistisches, Rauschen verringert werden kann.
Besonders vorteilhaft lassen sich Pixel 40 variabel hinsichtlich Anzahl und Geometrie signaltechnisch zusammenfassen. Exemplarisch sind in Figur 4a jeweils neun Pixel 40 mit einem Kombinierer 66 verbunden, angedeutet durch eine signaltechnische Verbindung 72 einer als Pixel-Block 74 zusammengefassten Mehrzahl von neun Pixeln 40 zu einem Kombinierer 66. Eine derartige signaltechnische Verschaltung ist aus Gründen der Übersicht nur für vier Pixel-Blöcke 74 beispielhaft dargestellt.
Erfindungsgemäß kann mittels der variablen signaltechnischen Zusammenfassung von Pixeln 40 der Detektorvorrichtung 32 erreicht werden, dass in Abhängigkeit der Intensität der auf die Detektionsfläche 36 eingestrahlten Wärmestrahlung eine unterschiedliche Anzahl von Pixeln 40 zusammengefasst wird. Bevorzugt wird dabei mit abnehmender Intensität der auf die Detektionsfläche 36 eingestrahlten Wärmestrahlung eine zunehmende Anzahl von Pixeln 40 zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit signaltechnisch zusammengefasst.
Ferner erlaubt die Detektorvorrichtung 32, insbesondere unter Verwendung der Binning-Architektur 62, Detektionssignale nur derjenigen Pixel 40 an die Auswertevorrichtung 52 weiterzuleiten, die tatsächlich durch eingestrahlte
Wärmestrahlung beleuchtet sind, d.h. insbesondere durch den Lichtfleck 64 bedeckt sind. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine aktive Detektionsfläche 76 definiert, die bevorzugt durch eingestrahlte Wärmestrahlung beleuchtete Pixel 40 umfasst, anhand derer eine Auswertung der Temperatur durchgeführt werden soll. In Figur 4a sind die von dem Lichtfleck 64 bedeckten Pixel 40 über 14 Pixel-
Blöcke 74 signaltechnisch über Kombinierer 66 mit der Auswertevorrichtung 52 verbunden. Diese derart definierte aktive Detektionsfläche 76 ist durch eine bemusterte Fläche dargestellt. Pixel 40, die nicht Teil der aktiven Detektionsfläche 76 sind, werden im Rahmen der Auswertung von Detektionssignalen nicht berücksichtigt, sodass vorteilhaft ein vergleichsweise hoher Rausch-Anteil, zurückzuführen auf nicht beleuchtete Pixel 40, aus der Auswertung ausgenommen wird. Besonders vorteilhaft wird die aktive Detektionsfläche 76 bei allen Messungen, insbesondere bei allen eingestellten Größen des Messbereichs 22, optimal an die Größe des tatsächlich abgebildeten Lichtflecks 64 in der Detektionsfläche 36 angepasst, d.h. entsprechend minimiert.
Auf diese Weise werden gezielt die Detektionssignale von ausschließlich denjenigen einzelnen infrarotlichtempfindlichen Pixeln 40 ausgewertet, die tatsächlich Wärmestrahlung empfangen. Dadurch kann die aktive Detektionsfläche 76 reduziert und der Rauschbeitrag von Hintergrundstrahlung minimiert werden, was gleichbedeutend mit einer Verbesserung des Signal- Rausch-Verhältnisses ist. Die Bestimmung von Pixeln 40, die tatsächlich Wärmestrahlung empfangen, kann beispielsweise im Rahmen einer Vormessung und anschließendem Vergleich von gemessenen Detektionssignalen mit einem Schwellwert und/oder Kalibrierwerten der Wärmebildkamera 10 erfolgen.
In Figur 4b sind weitere Beispiele für Binning- Muster einer signaltechnischen Zusammenfassung von Pixeln 40 dargestellt. Während eine periodische Zusammenfassung von Pixeln 40 in jeweils 2*2-Pixel-Blöcke (links, vergleiche auch 3*3-Pixel-Blöcke in Figur 4a) eine besonders homogene und dadurch besonders schnelle und einfache Auswertung ermöglicht, kann mittels komplexerer Binning- Muster (rechts) eine verbesserte Anpassung an zu messende Lichtflecke 64 erfolgen. Beispielsweise kann besonders vorteilhaft eine feine Auflösung im Zentrum des Lichtflecks 64, entsprechend einer feinen Auflösung im Zentrum des Messbereichs 22, erreicht werden, während die Auflösung zu den Randbereichen des Lichtflecks 64, insbesondere entsprechend zu den Randbereichen des Messbereichs 22, abnimmt.

Claims

Ansprüche
1. Handgehaltene Wärmebildkamera (10) zur kontaktfreien Vermessung einer Temperatur eines auf einer Oberfläche befindlichen Messbereichs (22,22a,22b), aufweisend zumindest
• eine Detektorvorrichtung (32) bestehend aus mindestens einer Detektionsfläche (36) mit einer Vielzahl von Pixeln (40) zur Detektion von aus dem Messbereich (22, 22a, 22b) abgestrahlter Wärmestrahlung sowie zur Erzeugung von Detektionssignalen basierend auf einer detektierten Wärmestrahlung,
• eine Optik (26,26') zur Abbildung von aus dem Messbereich (22, 22a, 22b) abgestrahlter Wärmestrahlung auf die Detektionsfläche (36) unter Beleuchtung einer Mehrzahl von Pixeln (40), sowie
• eine Auswertevorrichtung (52) zum Empfangen und Auswerten von Detektionssignalen der Detektorvorrichtung (32), wobei jedes Pixel (40) der Detektorvorrichtung (32) mit der Auswertevorrichtung (52) signaltechnisch verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
• eine Größe des Messbereichs (22, 22a, 22b) unter Verwendung der Optik (26,26') veränderbar ist,
• die Auswertevorrichtung (52) basierend auf Detektionssignalen zumindest einer Mehrzahl beleuchteter Pixel (40) der Detektorvorrichtung (32) eine Auswertung der Temperatur des Messbereichs (22,22a,22b) durchführt und
• die Auswertevorrichtung (52) und/oder die Detektorvorrichtung (32) eine Binning-Architektur (62) aufweist, die eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln (40), insbesondere zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit der Detektorvorrichtung (32), vorsieht.
2. Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (52) und/oder die Detektorvorrichtung (32) dazu vorgesehen ist, eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln (40) zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit in Abhängigkeit der Intensität der auf die Detektionsfläche (36) eingestrahlten Wärmestrahlung durchzuführen.
Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (52) und/oder die Detektorvorrichtung (32) dazu vorgesehen ist, mit abnehmender Intensität der auf die Detektionsfläche (36) eingestrahlten Wärmestrahlung eine zunehmende Anzahl von Pixeln (40) zur Erhöhung der Wärmestrahlungsempfindlichkeit signaltechnisch zusammenzufassen.
Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (52) und/oder die Detektorvorrichtung (32) eine variable Binning-Architektur (62) aufweist, die insbesondere eine signaltechnische Zusammenfassung von Pixeln (40) unterschiedlicher Anzahl erlaubt.
Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (52) und/oder die Detektorvorrichtung (32) eine symmetrische Binning-Architektur (62) aufweist.
Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Messbereichs (22, 22a, 22b) unter Verwendung der Optik (26,26') in mindestens zwei Stufen veränderbar ist.
Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Messbereichs (22, 22a, 22b) unter Verwendung der Optik (26,26') stufenlos veränderbar ist.
Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (52) und/oder die Detektorvorrichtung (32) eine Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren der Auswertevorrichtung (52) und/oder der Detektorvorrichtung (32) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Auswertevorrichtung (52) bzw. die Detektorvorrichtung (32) basierend auf gespeicherten Informationen und/oder gemessenen Informationen, insbesondere basierend auf einer in einem Messbereich (22,22a,22b) gemessenen Temperatur Tc, zu kalibrieren.
9. Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriervorrichtung dazu vorgesehen ist, die Auswertevorrichtung (52) und/oder die Detektorvorrichtung (32) basierend auf einer Detektion von Hintergrundstrahlung zu kalibrieren.
10. Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgabevorrichtung, insbesondere ein Display (16) und/oder eine kabellose Datenkommunikationsschnittstelle (54), zur Ausgabe einer Temperaturmessung vorgesehen ist.
11. Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass eine im visuellen Spektrum arbeitende Kamera (42) vorgesehen ist, ein visuelles Bild des Messbereichs (22, 22a, 22b) aufzunehmen, das gemeinsam mit der Temperaturmessung ausgegeben werden kann.
12. Handgehaltene Wärmebildkamera (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das visuelle Bild zumindest teilweise mit der Temperaturmessung überlagert oder überblendet ausgegeben werden kann.
13. Verfahren zur kontaktfreien Vermessung einer Temperatur eines auf einer Oberfläche befindlichen Messbereichs (22, 22a, 22b), insbesondere Verfahren zum Betrieb einer handgehaltenen Wärmebildkamera (10) nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass
• Pixel (40) einer Detektorvorrichtung (32) der Wärmebildkamera (10) zur Erhöhung einer Wärmestrahlungsempfindlichkeit der Detektorvorrichtung (32) in Abhängigkeit einer Intensität eingestrahlter Wärmestrahlung unter Verwendung einer Binning- Architektur (62) der Detektorvorrichtung (32) und/oder einer Auswertevorrichtung (52) signaltechnisch zusammengefasst werden, und • zumindest die Temperatur des Messbereichs (22,22a,22b) basierend auf Detektionssignalen zumindest einer Mehrzahl beleuchteter Pixel (40) der Detektorvorrichtung (32) ausgewertet wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107192460A (zh) * 2017-05-24 2017-09-22 杭州天铂红外光电技术有限公司 高散热性和防静电的单握手红外热像仪
EP3285054A1 (de) * 2016-08-18 2018-02-21 Sikora Ag Verfahren zum bestimmen der temperatur eines stranges
CN114616445A (zh) * 2020-12-30 2022-06-10 深圳市大疆创新科技有限公司 基于热辐射探测器的测温方法、装置及热辐射探测器

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016218295A1 (de) 2016-09-23 2018-03-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturin-formation sowie Infrarot-Messsystem
DE102016218291A1 (de) 2016-09-23 2018-03-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturin-formation sowie Infrarot-Messsystem
DE102016219388A1 (de) 2016-10-06 2018-04-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer zweidimensionalen Temperaturinformation sowie Wärmebildkamera
DE102017213581A1 (de) 2017-08-04 2019-02-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Temperaturmessgeräts sowie Temperaturmessgerät
US11709099B2 (en) 2019-07-01 2023-07-25 Snap-On Incorporated Method and system for calibrating imaging system
US11555743B2 (en) * 2019-07-01 2023-01-17 Snap-On Incorporated Method and system for calibrating imaging system
DE102020208813A1 (de) 2020-07-15 2022-01-20 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur einer Person, Computerprogramm, Speichermedium, Messanordnung und Schwarzkörperstrahler
DE102020210141A1 (de) 2020-08-11 2022-02-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Bestimmung der Körpertemperatur bei Personen sowie Vorrichtung sowie Computerprogramm
DE102021202683A1 (de) 2021-03-19 2022-09-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Körpertemperatur, Computerprogramm und Speichermedium

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0776124A2 (de) * 1995-11-21 1997-05-28 Planmed Oy Verfahren und Gerät zur Objektabbildung
WO2005032126A1 (en) * 2003-10-02 2005-04-07 Opgal Ltd. Infra-red (ir) sensor with controllable sensitivity
US20090302219A1 (en) * 2004-12-03 2009-12-10 Fluke Corporation Visible light and ir combined image camera
WO2011029651A1 (de) * 2009-09-11 2011-03-17 Robert Bosch Gmbh Optischer entfernungsmesser
US20110297829A1 (en) * 2010-06-08 2011-12-08 Frank Altmann Three-dimensional hot spot localization

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2773213B1 (fr) 1996-12-11 2001-08-24 Omega Engineering Procede et dispositif pour la mesure par infrarouge de la temperature d'une surface
US8042996B2 (en) 2008-06-09 2011-10-25 Black & Decker Inc. Non-contact thermometer
US7652251B1 (en) 2008-11-17 2010-01-26 Fluke Corporation Registration methods for fusing corresponding infrared and visible light images
FR2964818B1 (fr) * 2010-09-14 2012-09-28 Thales Sa Systeme optronique a vision supra hemispherique

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0776124A2 (de) * 1995-11-21 1997-05-28 Planmed Oy Verfahren und Gerät zur Objektabbildung
WO2005032126A1 (en) * 2003-10-02 2005-04-07 Opgal Ltd. Infra-red (ir) sensor with controllable sensitivity
US20090302219A1 (en) * 2004-12-03 2009-12-10 Fluke Corporation Visible light and ir combined image camera
WO2011029651A1 (de) * 2009-09-11 2011-03-17 Robert Bosch Gmbh Optischer entfernungsmesser
US20110297829A1 (en) * 2010-06-08 2011-12-08 Frank Altmann Three-dimensional hot spot localization

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
$29 FLIR SYSTEM'S INC: "IR Automation Guidebook: Temperature Monitoring and Control with IR Cameras", 1 January 2008 (2008-01-01), pages 1 - 61, XP055105963, Retrieved from the Internet <URL:http://www.automation.com/pdf_articles/Automation_Guidebook.pdf> [retrieved on 20140306] *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3285054A1 (de) * 2016-08-18 2018-02-21 Sikora Ag Verfahren zum bestimmen der temperatur eines stranges
CN107764400A (zh) * 2016-08-18 2018-03-06 斯考拉股份公司 用于确定条状物的温度的方法
JP2018070439A (ja) * 2016-08-18 2018-05-10 シコラ アーゲー ストランドの温度決定方法
US10323986B2 (en) 2016-08-18 2019-06-18 Sikora Ag Method for determining the temperature of a strand
CN107192460A (zh) * 2017-05-24 2017-09-22 杭州天铂红外光电技术有限公司 高散热性和防静电的单握手红外热像仪
CN107192460B (zh) * 2017-05-24 2023-08-29 浙江天铂云科光电股份有限公司 高散热性和防静电的单握手红外热像仪
CN114616445A (zh) * 2020-12-30 2022-06-10 深圳市大疆创新科技有限公司 基于热辐射探测器的测温方法、装置及热辐射探测器

Also Published As

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DE102014226342A1 (de) 2016-06-23

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