Das FLIR 5C Framework: Verlässliche Messdaten mit stationären Wärmebildkameras

Ein Temperaturwert ist nur dann nützlich, wenn er unter realen Einsatzbedingungen verlässlich bleibt. Schwankende Umgebungstemperaturen, lange Betriebszeiten und anspruchsvolle Systemintegrationen können thermografische Messungen beeinflussen. Mit dem FLIR 5C Framework bündelt Teledyne FLIR fünf technische Prinzipien, die stabile, reproduzierbare und sicher nutzbare Messdaten unterstützen.

Das Rahmenkonzept gilt für die stationären Wärmebildkameras FLIR A40, A50, A70, A400, A500 und A700. Es zeigt, dass die Qualität einer thermografischen Lösung nicht allein von der Infrarotauflösung oder dem Temperaturmessbereich abhängt.

Warum verlässliche Messdaten entscheidend sind

Stationäre Wärmebildkameras werden häufig dauerhaft in Produktionsanlagen, Prüfsysteme oder Überwachungslösungen integriert. Dort liefern sie nicht nur einzelne Wärmebilder, sondern kontinuierlich Daten für Grenzwerte, Alarme, Prozesssteuerungen und langfristige Trendanalysen.

Bereits kleine Abweichungen können dazu führen, dass Temperaturverläufe falsch interpretiert werden. Ein scheinbarer Temperaturanstieg kann beispielsweise durch thermische Drift entstehen. Ein unscharfes Wärmebild kann kleine Fehlerstellen verdecken. Auch eine instabile Datenübertragung erschwert die zuverlässige Auswertung.

Das FLIR 5C Framework setzt deshalb an fünf unterschiedlichen Stellen der Messkette an.

1. Compensation: Ausgleich thermischer Drift

Sensor, Elektronik und Optik einer Wärmebildkamera reagieren auf Veränderungen ihrer eigenen Temperatur und der Umgebungstemperatur. Ohne entsprechende Kompensation könnten diese Einflüsse zu einer thermischen Drift und damit zu veränderten Messwerten führen.

Die thermische Driftkompensation der stationären FLIR Wärmebildkameras reduziert diesen Einfluss. Dadurch bleiben Temperaturmessungen auch dann stabil und wiederholbar, wenn sich die Umgebung im Laufe eines Arbeitstages erwärmt oder abkühlt.

Das ist besonders wichtig bei:

• kontinuierlichen Produktionsprozessen
• Anlagen mit wechselnder thermischer Belastung
• Installationen im Außenbereich
• Langzeitmessungen in Forschung und Entwicklung

2. Calibration: Radiometrische Kalibrierung

Eine radiometrische Wärmebildkamera ordnet dem empfangenen Infrarotsignal einen Temperaturwert zu. Damit diese Zuordnung verlässlich ist, muss die Kamera über ihren gesamten Messbereich sorgfältig kalibriert werden.

Bei den Kameras des FLIR 5C Frameworks wird die radiometrische Kalibrierung auf anerkannte nationale Referenzen von NIST und RISE bezogen. Laut FLIR umfasst sie den vollständigen Messbereich und die gesamte Sensorfläche.

Eine hochwertige Kalibrierung schafft eine verlässliche Grundlage für vergleichbare Messungen. Für die praktische Messgenauigkeit bleiben jedoch weitere Faktoren wichtig. Dazu gehören beispielsweise der korrekt eingestellte Emissionsgrad, reflektierte Umgebungstemperaturen, Messabstand, Objektiv und Messwinkel.

3. Consistent Stream: Berechenbare Temperaturdaten

In Automationslösungen müssen Temperaturdaten nicht nur korrekt erfasst, sondern auch zuverlässig an übergeordnete Systeme übertragen werden.

Die stationären FLIR Wärmebildkameras stellen temperaturlineare Daten über GigE Vision und GenICam bereit. Dadurch lassen sich die Kameras in bestehende Machine-Vision-Systeme, PCs oder speicherprogrammierbare Steuerungen integrieren.

Für industrielle Steuerungsumgebungen stehen außerdem Schnittstellen wie Modbus TCP und EtherNet/IP zur Verfügung. Die lineare und berechenbare Datenausgabe erleichtert die Weiterverarbeitung, Auswertung und Definition reproduzierbarer Alarmgrenzen.

4. Constant Focus: Stabiler Fokus bei Temperaturänderungen

Veränderungen der Umgebungstemperatur können auch optische Komponenten beeinflussen. Wenn sich dadurch die Fokuslage verschiebt, verliert das Wärmebild an Schärfe. Kleine thermische Auffälligkeiten oder eng begrenzte Messbereiche könnten dann schwieriger erkannt werden.

Athermalisierte Optiken gleichen temperaturbedingte Veränderungen innerhalb des optischen Systems aus. Bei einem unveränderten Messaufbau bleibt das Bild deshalb auch dann fokussiert, wenn sich die Umgebung erwärmt oder abkühlt.

Die Athermalisierung ersetzt nicht die richtige Auswahl und anfängliche Einstellung von Objektiv, Messabstand und Fokus. Sie sorgt jedoch dafür, dass eine korrekt eingerichtete Messung langfristig stabil bleibt.

5. Cybersecurity: Geschützte Netzwerkintegration

Stationäre Wärmebildkameras sind häufig dauerhaft mit Produktionsnetzwerken, Steuerungssystemen oder Unternehmensnetzwerken verbunden. Neben der Messleistung spielt deshalb auch die sichere Kommunikation eine wichtige Rolle.

Die Kameras bieten eine konfigurierbare Firewall und unterstützen die Netzwerkauthentifizierung nach IEEE 802.1X. Ergänzt werden diese Funktionen durch das Informationssicherheitsmanagement von Teledyne FLIR nach ISO/IEC 27001:2022.

Die ISO/IEC-Angabe bezieht sich auf das Informationssicherheitsmanagement von Teledyne FLIR. Für eine sichere Gesamtinstallation bleiben zusätzlich Maßnahmen wie Netzwerksegmentierung, geregelte Zugriffsrechte und eine abgestimmte Update-Strategie erforderlich.

Zwei Möglichkeiten für die Systemintegration

Die stationären FLIR Wärmebildkameras können innerhalb der Produktfamilie grundsätzlich als Smart Sensor oder als Image-Streaming-Kamera eingesetzt werden.

Smart Sensor

Bei einer Smart-Sensor-Konfiguration laufen Messfunktionen, Analysen und Alarme direkt auf der Kamera. Die Einrichtung erfolgt über die integrierte Weboberfläche. Ergebnisse lassen sich über industrielle Protokolle an HMI- und SCADA-Systeme übermitteln.

Diese Variante eignet sich besonders für eigenständig arbeitende Überwachungslösungen und dezentrale Messstellen.

Image Streaming

Bei der Image-Streaming-Konfiguration werden radiometrische Daten über GigE Vision und GenICam an einen PC oder eine Steuerung übertragen. Die Analyse kann anschließend beispielsweise in FLIR Research Studio, einer eigenen Software oder einer übergeordneten Automationslösung erfolgen.

Diese Variante bietet sich an, wenn umfangreiche Analysen, Aufzeichnungen oder individuelle Auswerteprozesse benötigt werden.

Welche Kameras gehören zum FLIR 5C Framework?

Das Rahmenkonzept umfasst folgende stationäre Wärmebildkameras:

• FLIR A40, A50 und A70 mit festem Fokus
• FLIR A400, A500 und A700 mit motorisiertem Fokus

Die A400, A500 und A700 bieten darüber hinaus eine größere Objektivauswahl und ermöglichen je nach Ausführung Temperaturmessungen bis 2.000 °C.

Weitere Informationen finden Sie auf den Produktseiten zur FLIR Axx-Serie und zur FLIR Axxx-Serie.

Typische Einsatzbereiche

Die Eigenschaften des FLIR 5C Frameworks sind überall dort relevant, wo Entscheidungen von kontinuierlich erfassten Temperaturdaten abhängen.

Industrielle Automation

Produktionsprozesse, Anlagen und Bauteile können berührungslos überwacht werden. Temperaturdaten lassen sich unmittelbar für Prozesskontrolle und Qualitätssicherung verwenden.

Zustandsüberwachung

Thermische Veränderungen an Maschinen, elektrischen Komponenten oder mechanischen Verbindungen können frühzeitig erkannt und über längere Zeit verfolgt werden.

Forschung und Entwicklung

Reproduzierbare Temperaturdaten erleichtern den Vergleich unterschiedlicher Versuche, Prototypen und Betriebszustände.

Brandfrüherkennung

Kontinuierliche thermische Überwachung unterstützt die frühzeitige Erkennung ungewöhnlicher Erwärmungen in gefährdeten Bereichen.

Kritische Infrastruktur

Stationäre Wärmebildkameras können wichtige Anlagen, Energieversorgungssysteme und schwer zugängliche Betriebsmittel dauerhaft überwachen.

Produktqualität

Thermische Prüfungen innerhalb einer Produktionslinie helfen dabei, fehlerhafte Bauteile oder Prozessabweichungen frühzeitig zu identifizieren.

Verlässlichkeit entsteht im Gesamtsystem

Das FLIR 5C Framework verdeutlicht, dass eine zuverlässige Temperaturmessung mehr als einen leistungsfähigen Infrarotsensor benötigt. Driftkompensation, radiometrische Kalibrierung, berechenbare Datenströme, stabile Optik und Cybersecurity müssen zusammenwirken.

Damit bieten die stationären FLIR Wärmebildkameras eine technische Grundlage für anspruchsvolle Anwendungen in Automation, Zustandsüberwachung, Forschung, Qualitätssicherung und Brandfrüherkennung.

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