Umfassende Softwarelösung für Pyrometer (berührungslose Temperaturmessung)

Pyrometer sind hochempfindliche Messgeräte, die eingesetzt werden um in Industrie und Forschung punktförmig und berührungslos Temperaturen messen. Die Einsatzgebiete sind äußerst vielfältig. Überall wo Temperaturen in Prozessen überwacht werden sollen und andere Messmethoden aufgrund von rauen Umgebungsbedingen oder Platzgründen versagen, werden Pyrometer eingesetzt. Messungen an:

• Metallen
• Glas
• Papier- und Verpackungen
• Baustoffen
• Kunststoffen und
• Lebensmitteln

sind nur einige Beispiele für den Einsatz von Pyrometern.

Moderne Pyrometer besitzen Schnittstellen wie USB oder RS485 und können mit einer passenden, meist vom Hersteller gelieferten Software, parametriert und gesteuert werden. Einige Pyrometer haben ein von aussen bedienbares Display und benötigen für Einstellungen des Emissionsgrades beispielsweise, keinen PC-Anschluss (wie das PYROSPOT DSRF 11N von DIAS).

Für die Auswertung und Weiterverarbeitung der gewonnenen Messdaten ist eine Softwarelösung notwendig. DIAS bietet hier zwei Varianten an. Die freie Windows Software PYROSOFT Spot und die kostenpflichtige Variante PYROSOFT Spot Pro. Die Pro-Variante ermöglicht die Messwertvisualisierung und Messwertaufzeichnung von allen gleichzeitig angeschlossenen Pyrometern, wohingegen dies bei der Free-Version nur für ein angeschlossenes Pyrometer möglich ist. Die Aufnahme kann in der Pro-Variante automatisiert werden mit Triggerfunktionen, zu dem speichert sie ebenfalls automatisch Messdaten ab in wählbaren Messintervallen.

Die Analysefunktion der Software stellt einige Funktionen bereit: Minima, Maxima, Mittelwerte können über die komplette Aufzeichnung errechnet werden. In der Pro-Variante können darüber hinaus statistische Analysen über einen bestimmten Bereich der Messwertaufzeichnung erstellt werden.

Manche Pyrometermodelle enthalten zusätzlich ein Videomodul, wie die Geräte der Serie 10 von DIAS. Das bietet den Vorteil, dass an schwer zugänglichen Stellen das Pyrometer und somit der Messpunkt besser ausgerichtet werden kann. Die Pro-Version kann das Videobild in Echtzeit anzeigen, mit wählbarer Framerate aufzeichnen und das Standbild an der Messcursorposition anzeigen.

Beide Sofwareversionen verfügen über umfangreiche Export- und Berichtsfunktionen um die aufgezeichneten Messwerte entsprechend weiterverbreiten zu können (Text, Excel- und Wordformat).



Software für Pyrometer - berührungslose Temperaturmessung gekonnt steuern



Videos können eingebunden und visualisiert werden.

Qualitätssicherung in der Stahlindustrie mit Infrarotkameras

Zur Herstellung von Stahlbeton werden Bewehrungsstäbe aus Stahl eingesetzt, um den Beton widerstandsfähig für auftretende Zug- und Druckkräfte zu machen. Für die Produktion der Bewehrungsstäbe wird Metallschrott eingeschmolzen und in Stranggießanlagen zu Stahlknüppeln gegossen. Diese Stahlknüppel werden danach gewalzt und gestreckt und so auch in anderen Industriebereichen weiterverarbeitet.

Damit der Bewehrungsstahl die entsprechende Festigkeit aufweist und nicht spröde wird ist es wichtig, dass er ein gewisses Temperaturband nicht unter- oder überschreitet.

Um dies zu erfassen wurde eine Infrarot-Linienkamera von uns (die PYROLINE 128M) mit einem speziellen Spektralbereich von 3…5 µm im Temperaturbereich von 400 bis 1200°C eingesetzt. Die Kamera im IP65 geschützten Industriegehäuse wurde mit einer zusätzlichen Luftspülung versehen um das Objektiv frei von Staub und Verschmutzungen zu halten. Als Montageort wurde eine Brücke über dem Förderband gewählt. Somit ist der Zugang zur Kamera im Wartungsfall ideal gewährleistet.

Die Daten werden via Lichtwellenleiter an einen PC in der Leitwarte gesendet um den harten elektromagnetischen Anforderung zu entsprechen.

Softwarelösung für Infrarotkameras: PYROSOFT Automation

Der PC mit der Software PYROSOFT Automation zeichnet kontinuierlich ein thermografisches Bild der vorbeifahrenden Stahlknüppel auf. Das Bild wird auf einem Monitor in der Leitwarte wiedergegeben und steht dem Bediener somit sofort zur Kontrolle zur Verfügung. Zusätzlich erfolgt eine Datenspeicherung um die Bilder zur Qualitätskontrolle zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung stellen zu können. Da verschiedene Dicken und Anzahl nebeneinander laufender Stränge der Bewehrungsstäbe produziert werden, erlaubt die Software eine Umschaltung von gespeicherten Vorlagen direkt per Touchscreen. Somit ist gewährleistet, dass jeweils die richtigen Einstellungen verwendet werden.

Brandfrüherkennung mit Infrarotkameras in Waldgebieten

Im Rahmen des Projektes “Nachhaltige Waldbewirtschaftung und Umweltschutz durch Errichten eines Waldbrandfrüherkennungssystems und eines Informationszentrums im Nationalpark PIRIN, Bulgarien”, finanziert durch die Stiftung European Economic Area (EEA Grants), wurde ein Brandfrüherkennungssystem PYROVIEW/PYROSOFT FDS von der Firma DIAS Infrared GmbH geliefert und installiert.

Infrarotkameras PYROVIEW im Wetterschutzgehäuse

Das System besteht aus drei Infrarot-Kameras im Wetterschutzgehäuse, gepaart mit jeweils einer visuellen Kamera (Bild links oben). Die Wetterschutzgehäuse sind montiert auf Schwenk-Neige-Köpfen. Das System ist mit der entsprechenden Steuerungs-Hard- und -Software ausgestattet.

Die Einheiten wurden auf speziell für diesen Zweck errichteten 20m hohen Türmen montiert (Bild rechts) und verfolgen tags und nachts ohne Unterbrechung die Situation im Parkgebiet „Wichren“ auf einer Fläche von ca. 9000 ha.

Wird von den IR-Kameras eine erhöhte Temperatur gemessen, die einen vorgegebenen Wert überschreitet, dann erfolgt eine Meldung an den Kontrollraum in der Verwaltung des Nationalparks PIRIN in Bansko. Dort wird das Signal analysiert und gegebenenfalls der Brandherd lokalisiert. Zusammen mit den Daten der Wetterstationen, die auch auf den Türmen montiert sind, und der Vegetation vor Ort wird die Gefahrstufe für die Brandausbreitung bestimmt. Erste Testmessungen wurden erfolgreich absolviert (IR-Bild links unten). Das System wurde in Betrieb genommen.

Mit dem Projekt wurde die Pilot-phase der Gesamtstrategie für nachhaltige Waldbewirtschaftung und Umweltschutz auf dem Gebiet des Nationalparks PIRIN eingeleitet. Die Strategie umfasst unter ande-rem die Erweiterung des Brand-früherkennungssystems auf weitere Teilgebiete des Nationalparks.

Brandherd im Infrarotbild: rechts im Bild sieht man einen überschrittenen Alarmwert.

Gebäudethermografie am Beispiel von Dresdner Sehenswürdigkeiten

Dass Dresden jede Menge historische Sehenswürdigkeiten bietet, ist weit über die Stadtgrenzen bekannt. Ganz neu gestaltet sich der Blick, wenn wir die historischen Gebäude mit der Infrarotkamera betrachten.

Für Gebäudethermografie sind bestimmte Voraussetzungen von großer Bedeutung um gute, aussagekräftige Bilder zu bekommen. Zunächst sollten Sie auf eine möglichst hoch auflösende Infrarotkamera achten. Preiswerte Modelle haben meist unzureichende Auflösungen und liefern daher wenig brauchbare Bilder. Weiterhin empfehlenswert sind weitwinklige Modelle, damit Sie große Teile des Gebäudes abbilden können.

Ebenfalls wichtig sind externe Parameter wie z.B. die Außentemperatur. Da man auf den Bildern deutliche Temperaturunterschiede erkennen möchte, also wo Wärme nach außen tritt und die Dämmung des Gebäudes versagt, ist eine möglichst geringe Außentemperatur wichtig. Wärmeverluste an Fenstern sind dann meistens besonders gut sichtbar.



Der Glockenspielpavillon im Zwingergelände zeigt ein gleichmäßigeres Thermobild. Das kann bedeuten, dass die Fenster und das Gebäude besser isoliert sind oder aber, dass keine Nutzung der Räume und somit kein Heizen stattfindet.



Es ist empfehlenswert die Thermografie in den frühen Morgenstunden vorzunehmen, da die Sonne die Gebäudeaußenflächen noch nicht unnötig aufgeheizt hat. Dies würde das Ergebnis verfälschen. Am Bild der Hofkirche erkennt man die Erwärmung durch die Sonne besonders gut:



Hofkirche bei Sonnenaufgang



Hofkirche tagsüber aufgenommen mit starker Sonneneinstrahlung

Benutzt wurde hierzu eine langwellige Thermografiekamera für einen Wellenlängenbereich von 8 µm bis 14 µm. Als Auswertesoftware wurde unsere kostenlose Standardsoftware PYROSOFT Compact eingesetzt.


Frauenkirche

Verkehrsüberwachung am Gotthardtunnel (Brandfrüherkennung)

Testsystem "Thermo Portal" am Gotthardtunnel

Feuer ist eine Urangst der Menschheit. Gerade jetzt in der Ferienzeit wird das Thema wieder aktuell. Viele Urlauber fahren in den Süden und passieren dabei längere Tunnel wie beispielsweise den Gotthard- oder Tauerntunnel. Es gab in den letzten Jahren einige verheerende Tunnelbrände, als tragischster ist wohl der Brand im Gotthard-Tunnel im Jahr 2001 zu nennen. Meist sind es defekte Bremsen an Fahrzeugen oder die Entzündung leicht entflammbarer Ladung, die sich zu Katastrophen potenzieren können.

Zur Brandfrüherkennung in Tunneln, betreibt unsere Firma in Kooperation mit dem Schweizer Partner ECTN Grundlagenforschung und ein Testsystem am Gotthardtunnel. Das Projekt mit dem Namen „Thermo Portal“ soll frühzeitig durch permanentes Abscannen des Verkehrs potentiell gefährliche Fahrzeuge herausfiltern, ohne jedoch den fließenden Verkehr zu behindern.

Das Verkehrsüberwachungssystem „Thermo Portal“ besteht aus vier wesentlichen Bestandteilen:

• 3D-Laserscanner
• Videokameras
• Infrarot-Linienkameras
• Auswertesoftware

Die Laserscanner sammeln Informationen wie Breite, Höhe, Länge, Art der Nutzlast und Anzahl der Achsen der aufgenommenen Fahrzeuge. Danach wird ein komplettes 3D-Modell für jedes aufgenommene Fahrzeug erzeugt und der Fahrzeugtyp (LKW, PKW, Bus) automatisch ermittelt. Die Daten werden auf einem Montitor angezeigt und in einer Datenbank gespeichert.

Die Infrarot-Linienkameras generieren mit einer hohen Bildfrequenz ein fortlaufendes Temperaturprofil und können dabei so genannte Hotspots erkennen. Das sind Teile des Fahrzeugs, an denen die reguläre Temperatur deutlich erhöht ist. Die gewonnenen Temperaturverteilungen werden über das 3D-Fahrzeugmodell als Pseudo-Farbtextur gelegt. Um ein vollständiges Bild der Situation zu bekommen, werden außerdem die lokalen Wetterdaten wie Temperatur, Feuchte, Wind und Niederschlag gemessen und aufgezeichnet. Die Herausforderung besteht darin die gemessene Temperatur automatisch brandgefährdeten Fahrzeugteilen wie Rädern, Auspuff, etc. zuzuordnen und deren Temperatur mit individuellen Alarmschwellen abzugleichen. Derzeit wird an diesen kritischen Temperaturwerten geforscht.

Ziel ist es, dass der Betreiber der Verkehrsüberwachung oder ein autonomes System potentiell gefährliche Fahrzeuge erkennt und diese frühzeitig aus dem Verkehr leitet um zu verhindern, dass es in den Tunnel einfährt. Fahrzeugdaten und die 3D-Thermobilder werden in einer Datenbank zur weiteren Analyse und Auswertung gespeichert.

Eine Testinstallation befindet sich am Südportal des Gotthard-Tunnel. Durch die Hotspot-Lokalisierung sind Erkennungen von technischen Störungen möglich, wie beispielsweise heiße Radlager und überhitzte Reifen.

Softwarelösung, 3D-Modell eines Fahrzeugs

Anwendung in der Brandfrüherkennung: Wärmebildkameras in temperaturkritischen Anlagen einsetzen

Bei der Lagerung von Papier, Abfällen und Brennstoffen in geschlossenen Bunkern und auf Freiflächen sind zuverlässige Systeme zur Brandfrüherkennung und Einrichtungen zur Bekämpfung unerwünschter Brände erforderlich.

Durch Selbstentzündung der gelagerten Materialien oder Fremdeintrag heißer Stoffe entstehende Brände bergen hohe Risiken für Betreiber und Umwelt. Versicherer empfehlen deshalb den Einsatz von Wärmebildkameras zur Brandfrüherkennung und Überwachung.

Eine wirksame Prävention bietet unser bewährtes Thermografie-System zur Brandfrüherkennung mit ungekühlten, hochauflösenden Wärmebildkameras zur automatischen Temperaturmessung und leistungsfähiger Software zur Auswertung der Thermobilder.

Das System "FDS" (Fire Detection System) verfügt über folgende Spezifikationen: 

• Messtemperaturbereich von –20 °C bis 500 °C
• Auflösung der Wärmebilderkameras: 384 × 288 Bildpunkte oder 640 × 480 Bildpunkte
• Spektralbereich 8 μm bis 14 μm
• Maximale Bildfrequenz 50 Hz
• Industriegehäuse IP 65 oder Wetterschutzgehäuse
• Echtzeit-Datenübertragung über Fast Ethernet, optional LWL
• Schwenk-Neige-Kopf
• Hochauflösende visuelle Kamera als Option
• PC mit TFT-Monitor
• IO-System und Bedienpult
• Software für Systeme zur Brandfrüherkennung

IR-Kamera auf Schwenk-Neige-Kopf

Die Infrarotkameras werden mit einem Schwenk-Neige-Kopf automatisch auf die frei definierbaren Sektoren des zu überwachenden Bereichs ausgerichtet und messen kontinuierlich die Temperaturverteilung an den unterschiedlichen Positionen.

Bei Überschreitung voreingestellter Temperaturgrenzwerte in den ROI (Region von Interesse) des aktuellen Thermobildes signalisiert die Software den Alarmzustand und archiviert die zugehörigen Messdaten. Alarme und Systemzustände werden auf dem TFT-Monitor und vom Bedienpult angezeigt. Externe Einrichtungen zur Signalisierung der Brandfrüherkennung, Alarmierung und Brandbekämpfung lassen sich über das flexible IO-System ansteuern.

Die Software gestattet eine einfache Bedienung des Brandfrüherkennungssystems und bietet folgende Möglichkeiten:

User Interface der Software PYROSOFT FDS

• Anzeige der Statusinformationen des Systems
• Maximaltemperaturanzeige im aktuellen Bild
• Definition von ROI (Region von Interesse)
• Übersichtsbilder und Übersichtskarte mit Status einzelner Sektoren
• Zyklische Umschaltung aller Kameras
• Anzeige des Thermografiebildes und visuellen Bildes der auslösenden Kamera im Alarmfall
• Freie Positionierung des Schwenk-Neige-Kopfes im manuellen Betrieb

Thermobild eines Müllbunkers mit überschrittenem Alarmwert (rot)