Verfahrenstechnik 10/2017

BETRIEBSTECHNIK

BETRIEBSTECHNIK Verborgene Welten Was macht ein gutes Wärmebild aus? Wärmebildkameras spielen insbesondere bei der Wartung eine wichtige Rolle. Ihre Handhabung ist einfach, eine Aufnahme ist schnell gemacht. Doch ein Bild, das als Nachweis dienen soll, muss bestimmten Anforderungen genügen. Mit einem schnellen Schnappschuss ist es nicht getan. Während der praktischen Übungen in unseren Thermografieschulungen stelle ich immer wieder fest, wie schwer sich manche Teilnehmer tun, ihre Kamera optimal für die jeweilige Aufgabe einzustellen. Nicht jeder hat einen Hintergrund als Hobbyfotograf und um ein gutes und aussagekräftiges Wärmebild aufzunehmen, sind sowohl Hintergrundwissen als auch dessen praktische Anwendung wichtig. Somit ist es nicht verwunderlich, dass immer wieder Berichte mit Wärmebildern produziert werden, die jeder Aussage entbehren oder gar falsche Rückschlüsse untermauern und eigentlich nur für den Papierkorb geeignet sind. Das Motiv soll auch beim Thermografieren interessant sein, oder etwas umformuliert – wir haben Interesse an einem Objekt oder dessen Zustand, der abgebildet werden soll. Im Arbeitsalltag geht es um die deutliche Darstellung von Wärmemustern und die Möglichkeit der Temperaturmessung. Das Thermogramm muss einen geeigneten Bildausschnitt aufweisen und das Objekt in geeigneter Größe und Position abbilden. In der Thermografie nimmt die Kamera sowohl emittierte als auch reflektierte Strahlung auf. Somit ist das Verhältnis und die Intensität sowohl der vom Objekt abgegebenen und als auch der aus der Umgebung stammenden Infrarotrotstrahlung wichtig. Autorin: Christiane Buchgeister, Business Development Manager ITC, Flir Systems AB, Täby, Schweden Helligkeit und Kontrast im Bild werden durch Anpassen des gezeigten Temperaturintervalls optimiert. Wie in der Fotografie gibt es auch in der Thermografie zahlreiche Möglichkeiten, ein aufgenommenes Bild nachzubearbeiten, sofern es als radiometrisches Bild gespeichert wurde. Doch nicht alle Einstellungen sind veränderbar und somit sind auch nicht alle Aufnahmefehler reparabel. Grundlagen für ein gutes Bild Ein professionelles Wärmebild ist immer fokussiert und scharf. Das Objekt und das Wärmemuster müssen klar und deutlich zu erkennen sein. Selbstverständlich spielt auch die Größe der Detektormatrix bei der Bildqualität eine Rolle. Bilder von Kameras mit kleineren Detektoren (d. h. mit weniger Pixeln) sind unschärfer oder „grober“ und Checkliste es entsteht leicht der Eindruck, sie seien nicht fokussiert. Dabei ist auch zu beachten, dass nicht jede Kamera fokussiert werden kann, und in diesem Falle der Abstand vom Objekt die einzige Fokussiermöglichkeit darstellt. Bei handgehaltenen ungekühlten Mikrobolometerkameras ist die „Belichtungszeit“ durch die thermische Zeitkonstante voreingestellt. Somit kann nicht frei gewählt werden wie lange, und damit wieviel, Strahlung auf den Kameradetektor fällt. Deshalb muss ein passender Temperaturmessbereich gewählt werden, der der einfallenden Strahlungsmenge entspricht. Bei Auswahl eines zu niedrigen Temperaturmessbereichs wird das Bild übersättigt, weil Objekte höherer Temperatur mehr Infrarotstrahlung abstrahlen als kältere Objekte. Für eine Aufnahme bzw. Temperaturmessung sollte daher der niedrigst mögliche in der Kamera n Nimmt die Kamera radiometrische Bilder auf? n Stimmt die Aufnahmeposition? n Ist das Objekt gut und in angemessener Größe sichtbar? n Passt der Temperaturmessbereich? n Fokussieren Sie! n Verwenden Sie ein Stativ. n Führen Sie eine thermische Bildoptimierung durch. n Notieren Sie Objektbezeichnung, Objektgröße, tatsächliche Entfernung, Umgebungsbedingungen und Betriebsbedingungen. 40 VERFAHRENSTECHNIK 10/2017

BETRIEBSTECHNIK 01 Fokussiertes Wärmebild (links) mit Maximaltemperatur T max = 89,7 °C und nicht fokussiertes Wärmebild (rechts) mit Maximaltemperatur T max = 73,7 °C 02 Graustufen-, Eisen- und Regenbogenpalette verfügbare Temperaturmessbereich gewählt werden. Gleichzeitig muss dieser die höchsten Temperaturen im Bild abdecken. Wichtig ist, dass das zu untersuchende Objekt bzw. dessen interessante Bereiche das Wärmebild ausfüllen. Dies gilt vor allem bei der Temperaturmessung von kleinen Objekten. Der Messfleck muss vom Objekt vollständig ausgefüllt sein, um korrekte Temperaturmessung zu ermöglichen. Da das Bildfeld und damit die Messfleckgröße durch die Entfernung zum Objekt und die Optik definiert sind, muss in diesen Fällen der Abstand zum Objekt verringert werden oder ein Teleobjektiv gewählt werden. Paletten und Isotherme Paletten stellen Intervalle mit jeweils gleichen scheinbaren Temperaturen in unterschiedlichen Farben dar. Sie übersetzen also eine bestimmte Strahlungsintensität in eine spezifische Farbe. Häufig verwendete Paletten sind die Grau-, Eisen- und Regenbogenpalette. Grautöne sind besonders geeignet, um kleine geometrische Details aufzulösen, aber weniger gut für die Anzeige kleiner Temperaturunterschiede. Die Eisenpalette ist sehr intuitiv und damit auch für Laien leicht zu verstehen. Sie bietet eine gute Balance zwischen geometrischer und thermischer Auflösung. Die Regenbogenpalette ist bunter und wechselt zwischen dunklen und hellen Farben. Dadurch ergibt sich ein starker Kontrast, der bei Objekten mit unterschiedlichen Oberflächen oder vielen unterschiedlicher Temperaturen zu einem sehr unruhigen Bild führen kann. Die Isotherme ist eine Messfunktion, die ebenfalls ein bestimmtes Intervall gleicher scheinbarer Temperatur bzw. Strahlungsintensität in einer – von den Palettenfarben abweichender – Farbe darstellt. Mit ihr können Wärmemuster im Bild noch deutlicher hervorgehoben werden. Nicht nur das Wärmebild und seine visuelle Darstellung können bei radiometrisch gespeicherten Bildern nachbearbeitet werden. Es ist auch möglich, die Einstellungen zu ändern, die relevant für die Berechnung der Temperaturen sind. Für die Praxis heißt das, dass z. B. der Emissionsgrad und die reflektierte scheinbare Temperatur in Nachhinein geändert werden können. Sollte man feststellen, dass diese Parameter falsch eingestellt waren oder möchte man später weitere Messpunkte auf anderen Oberflächen hinzufügen, so werden die Temperturmesswerte im Bild den Änderungen entsprechend neu und richtig berechnet. Das Bearbeiten des Wärmebildes ist am einfachsten am gespeicherten oder „eingefrorenen“ Bild. So können Gefahrenbereiche direkt nach der Aufnahme schnell verlassen werden. Nehmen Sie, wenn möglich, lieber einige Bilder mehr auf als eines zu wenig – auch aus unterschiedlichen Richtungen. So können Sie später bei der Auswertung in Ruhe das Beste aussuchen. www.flir.com; www.irtraining.eu OBERFLÄCHENTECHNIK • KORROSIONSSCHUTZ Weltneuheit Nie mehr ROST ! über 6.000 Std. Salzsprühtest, Chemiebeständig Oberflächentechnik: Garantie bis 50 Jahre die bunte Alternative zu Zink Korrosionsschutz OR 6000® - Weltrekord www.OR6000.de BOT.indd 1 19.01.2016 15:29:40 VERFAHRENSTECHNIK 10/2017 41