Erschienen am: 07.09.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 9 2017

Kalibrierte Temperaturmessung in automatisierten Inspektionsprozessen

Temperaturübergabe

In vielen Branchen ist die berührungslose Temperaturmessung in Echtzeit ein wichtiges Überwachungs- und Steuerungsinstrument. Die Nutzung und Auswertung der gemessenen Temperaturen in einem nachfolgenden Bildverarbeitungssystem wurde allerdings bislang nur selten realisiert. Mit Hilfe der Bildverarbeitungsplattform Sherlock ist dies nun wesentlich einfacher möglich.


Aufgrund eines integrierten CVB-Erfassungsmoduls können Temperaturmessdaten über Thermografiekameras, wie die Serval-640 von Xenics, erfasst und an die Bildverarbeitungsplattform Sherlock übergeben werden.
Bild: Stemmer Imaging GmbH

Stemmer Imaging hat ein Erfassungsmodul für Sherlock entwickelt, das den Common Vision Blox Image Manager nutzt, um Bilder von GigE-Vision- bzw. GenICam-kompatiblen Framegrabbern und Kameras zu erfassen. Aufgrund des integrierten CVB-Erfassungsmoduls können Anwender auch Temperaturmessdaten über eine geeignete Kamera erfassen und ohne eine spezielle Schnittstellensoftware oder Hardware zur weiteren Auswertung an Sherlock übergeben. Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass die erfassten Temperaturbilder dadurch mit allen Bildverarbeitungswerkzeugen und Algorithmen ausgewertet werden können, die Sherlock und Common Vision Blox zur Verfügung stellen. Auf diese Weise können Anwender Prüfsysteme erstellen, mit denen Temperaturmessungen und eine nachfolgende Bildauswertung/-verarbeitung mit geringer Komplexität und reduzierten Kosten möglich sind. Sherlock bietet generell eine skalierbare Umgebung für den Einsatz auf PC-basierten Bildverarbeitungssystemen und Multi-Kamera-Systemen der Vision-Appliance-Produktreihe von Teledyne Dalsa. Die Plattform kann mit einer breiten Palette von Kameras verschiedener Hersteller verwendet werden, da das integrierte CVB-Erfassungsmodul eine hardwareunabhängige Bilderfassung ermöglicht. Für GigE-Vision- und USB3-Vision-Kameras, die von Stemmer Imaging geliefert werden, ist das Erfassungsmodul kostenfrei im Lieferumfang über die CVB CameraSuite enthalten. @Zwischenüberschrift:Echte radiometrische Temperaturmessung

Ein Beispiel für ein Gesamtsystem zur Temperaturmessung und Weiterverwendung der auf diese Weise gewonnenen Daten stellt die Kombination aus Sherlock und der Langwellen-Infrarot-GigE-Kamera Serval-640 von Xenics dar. Mit dieser LWIR-Kamera sind Temperaturmessungen in einem Bereich von -20 bis +400°C (getestet mit einem Schwarzkörperstrahler) und einer Bildauflösung von 640x480p möglich. Die Kamera entspricht den Radiometric-Anforderungen an Thermografiekameras und kann Temperaturen aufgrund einer hochgenauen Werkskalibrierung somit nicht nur relativ, sondern absolut messen. Besonders spannend für Anwender, die Lösungen im Bereich der Temperaturerfassung suchen, ist der Einsatz der neuen Wärmebildkamera Familie Calibir von Teledyne Dalsa. Besondere Highlights dieser neuen Serie sind die besonders kompakte Bauform ab 29x29x29mm³, eine Vielzahl an Brennweiten und verschiedenen Schnittstellen. Die Modelle mit GigE Interface lassen sich in viele am Markt verfügbare Bildverarbeitungs-Softwareprodukte einbinden. Eine Besonderheit stellt die Modellreihe Calibir GXT dar, die echte radiometrische Temperaturmessungen komplett ohne mechanischen Shutter ermöglicht. In der Regel benötigen radiometrisch kalibrierte Kameras diesen mechanischen Verschluss zum regelmäßigen Rekalibrieren des Sensors, da ansonsten die angezeigten Temperaturwerte immer weiter vom realen Messwert abdriften würden. Der Kalibriervorgang führt jedoch zum kurzzeitigen Einfrieren des Bildes, so dass Sequenzen von bis zu 2s Länge bei der Aufnahme verloren gehen können. Die Calibir GXT kommt prinzipiell ohne einen solchen Shutter aus und kann die Messwerte kontinuierlich ohne störende Unterbrechungen aufnehmen. Bei erhöhten Genauigkeitsanforderungen existieren auch Calibir-Modelle mit Shutter. @Zwischenüberschrift:Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Auf Basis solcher Systeme lässt sich u.a. die Inspektion von beheizbaren Windschutzscheiben oder von Fahrzeugsitzen in der Automobilbranche realisieren. Auch eine Wärmebehandlung von Fahrzeugteilen kann mit Hilfe eines derartigen Systems überwacht werden. Weitere Anwendungsbereiche für Temperaturmessungen finden sich bei der Lebensmittelherstellung, der Solarzellenproduktion, der Inspektion von Leiterplatten, beim Warmwalzen von Stahl, der Prüfung der Schichtabscheidung in Halbleitern oder bei der Prüfung von Formen unter Temperatureinfluss. Aufgrund der Kompatibilität von Sherlock zu GigE Vision und GenICam ermöglicht die Softwareplattform neben der Anbindung geeigneter Thermografiekameras auch die Kombination mit anderen Erfassungssystemen, die diesen beiden Standards entsprechen. Je nach Aufgabenstellung lassen sich auch Anwendungen mit herkömmlichen Monochrom- oder Farbkameras sowie Shape-from-Shading-Systemen auf Basis von CVS Trevista, 3D-Anwendungen mit den Gocator-Modellen von LMI, Hyperspectral- oder Line-Scan-Bar-Systeme realisieren.