Mikron mcl640 Serie IR-Kamera

Die Auswahl wird in erster Linie durch die zu erwartenden minimalen und maximalen Prozesstemperaturen bestimmt. Die MCL640L ist für Bereiche von -40 bis 120 °C und 0 bis 500 °C spezifiziert und eignet sich damit für Anlagen mit niedrigeren Temperaturen, die elektrische Überwachung und viele allgemeine Industrieprozesse. Die MCL640HT deckt 200 bis 1600 °C ab und ist für heißere Messobjekte wie feuerfeste Oberflächen und Hochtemperatur-Prozessanlagen ausgelegt. Beide Varianten arbeiten im langwelligen Infrarotbereich von 8 bis 14 µm und verwenden dasselbe Detektorformat mit 640 × 480. Bei der Auswahl sollte eine ausreichende Reserve für normale und abweichende Prozessbedingungen berücksichtigt werden, anstatt den Betrieb genau an der Grenze eines Messbereichs einzuplanen.

Die Auswahl des Objektivs hängt von der Zielgröße, dem Arbeitsabstand und der erforderlichen räumlichen Detailgenauigkeit ab. Bei 10 m erfasst das 75-mm-Objektiv etwa 1,4 × 1,1 m, während das 8,2-mm-Objektiv etwa 13,6 × 10,2 m abdeckt. Bei 50 m vergrößern sich diese Sichtfelder auf 7,2 × 5,4 m bzw. 68 × 51 m. Ein Weitwinkelobjektiv erfasst also mehr vom Prozess, weist einem kleinen Messobjekt jedoch weniger Pixel zu. Das 75-mm-Objektiv verfügt über Autofokus, während die anderen Standardobjektive manuell fokussiert werden. Wenn das optionale VC-Gehäuse erforderlich ist, umfasst seine Kompatibilitätsliste die MCL640-Objektive mit 14°, 26°, 57° und 77°, sodass die 8°-Option eine separate Bestätigung für die Installation erfordert.

Die 50-Hz-Option eignet sich für Anwendungen, bei denen sich das Wärmebild schnell verändert oder Produkte zügig durch das Sichtfeld laufen. Ein Beispiel ist die Überwachung von PET-Preforms, da die Kamera Temperaturdaten mit 50 Bildern pro Sekunde erfassen kann, während die Teile den Produktionsprozess durchlaufen. Für langsamere Prozesse wie die Überwachung stationärer Anlagen, das allmähliche Aufheizen von Feuerfestmaterialien oder die allgemeine Zustandsüberwachung kann eine 9-Hz-Version ausreichen. Die Bildrate sollte zusammen mit Netzwerkverkehr, Rechnerleistung, Archivierungsanforderungen und der Anzahl der angeschlossenen Kameras betrachtet werden. Sie ersetzt nicht die Prüfung, ob die für die Steuerungsanwendung erforderliche Gesamtreaktionszeit des Systems erreicht wird.

Die Messgenauigkeit ist mit ±2 °C oder 2 % des Messwerts angegeben. Bei 500 °C entspricht ein 2-%-Anteil 10 °C, bei 1600 °C dagegen 32 °C; deshalb sollte bei der Festlegung vertraglicher Abnahmegrenzen geklärt werden, welche Konvention maßgeblich ist. Die Unsicherheit der Anwendung kann außerdem durch Emissionsgrad, reflektierte Hintergrundstrahlung, atmosphärische Transmission, Sichtfenster, Fokus und die Anzahl der vom Zielobjekt belegten Pixel beeinflusst werden. Die verfügbaren Einstellungen für Emissionsgrad und Transmission helfen dabei, bekannte Bedingungen zu kompensieren, ersetzen jedoch keine kontrollierte Messanordnung. Bei engen Prozesstoleranzen sollte die vollständige Unsicherheitsbilanz anhand der tatsächlichen Zieltemperatur und der realen Einbaugeometrie bewertet werden.

Die Kamera überträgt Wärmebilder und Messdaten über eine Gigabit-Ethernet-Verbindung mit RJ45-Schnittstelle. LumaSpec RT kann die Daten verarbeiten und abhängig von der gewählten Software und I/O-Konfiguration Alarme oder berechnete Werte über OPC, serielles oder Ethernet-Modbus, Relais und analoge Ausgänge an Anlagensysteme weitergeben. Diese Architektur ermöglicht es, die Wärmebildkamera als Flächensensor einzusetzen, während die Software definierte Messbereiche in Werte für das Steuerungs­system umsetzt. Softwarepakete für mehrere Kameras unterstützen – abhängig vom gewählten Paket und der Rechnerkapazität – bis zu 24 Kameras gleichzeitig. Vor der Inbetriebnahme der Steuerungsverbindung sollten Ingenieure Netzwerksegmentierung, Datenraten, Alarmlogik, Fail-Safe-Verhalten und Zeitsynchronisation festlegen.

Das Kameragehäuse selbst ist für den Betrieb von 0 bis 50 °C unter nicht kondensierenden Bedingungen spezifiziert. Daher ist zusätzlicher Schutz erforderlich, wenn die Umgebungsbedingungen diese Grenzen überschreiten. Das optionale VC-Gehäuse ist nach IP66 und NEMA 4X ausgelegt, verfügt über eine integrierte Luftkühlung und besitzt einen Anschluss zur Spülung des Sichtfensters, um Verschmutzungen zu begrenzen. Sein Betriebsbereich liegt bei 0 bis 65 °C und erweitert sich mit installierter Heizeinrichtung auf -40 bis 65 °C. Für die Kühlung werden etwa 15 cfm Luft bei 90 bis 100 psi benötigt, und das Gehäuse wiegt rund 11 kg, ohne Berücksichtigung des Montagematerials. Optionale Spüleinrichtungen vom Typ X und Typ Z sind für Projekte in explosionsgefährdeten Bereichen verfügbar, jedoch müssen die vollständige Installation und die Zertifizierungsgrundlage immer standortspezifisch geprüft werden.

Die Kamera misst Infrarotstrahlung und nicht direkt die Oberflächentemperatur. Daher muss der eingestellte Emissionsgrad abbilden, wie effizient das Zielobjekt im Wellenlängenbereich von 8 bis 14 µm Energie abstrahlt. Sowohl Emissionsgrad als auch Transmission lassen sich von 0,1 bis 1,0 einstellen, sodass sich Zielcharakteristika und Verluste entlang des optischen Pfads oder durch ein Fenster kompensieren lassen. Falsche Einstellungen können systematische Fehler verursachen, selbst wenn die Kamera innerhalb ihres angegebenen Messbereichs und ihrer Genauigkeit arbeitet. Reflektierende Metalle, sich verändernde Oberflächen und verschmutzte Sichtfenster erfordern besondere Aufmerksamkeit, da sich ihre scheinbare Strahlung während der Produktion ändern kann. Eine praxisgerechte Inbetriebnahme sollte daher möglichst repräsentative Zielbedingungen, eine stabile Beobachtungsgeometrie und – soweit möglich – einen Vergleich mit einer anerkannten Temperaturreferenz umfassen.

LumaSpec RT bietet Live-Bildanzeige, Bild- und Videoaufzeichnung, Temperaturprofile, Histogramme, Isothermen, die Erkennung von Hotspots und Kaltpunkten, Trendanzeigen sowie die Analyse von Messbereichen. Je nach Softwarepaket kann ein Bereich Mindest-, Höchst-, Durchschnitts- und Standardabweichungstemperaturen ausgeben und mit Alarmen oder Ausgängen von Anlagensystemen verknüpft werden. Darüber hinaus unterstützt die Software bis zu 8× digitalen Zoom, Datenexport sowie die Auswertung gespeicherter Bilder und Sequenzen. LumaSpec RT Viewer ist im Lieferumfang der Kamera enthalten; zusätzliche Analyse-, Steuerungs- und Mehrkamerafunktionen hängen von der gewählten Softwareversion ab. Die benötigte Version sollte entsprechend der geplanten Anzahl an Kameras, der Alarmlogik, des Archivierungsbedarfs sowie der Anforderungen an die Integration in PLC- oder DCS-Systeme ausgewählt werden.