Temperaturmessung mit Infrarotthermografie

Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI

Abb.: Analyse der Temperaturmuster (Symmetrie) am Euter

Schwerpunkte

Messverfahren Infrarotthermografie IRT; Analyse der Messunsicherheit; Referenzierung; Screening großer Herden; veterinäre Infrarotthermografie; Luftbild-Thermografie; technische Prozesse

Ausgangssituation

Die Infrarotthermographie (IRT) wird seit den 1960er Jahren auch in der Veterinärmedizin, vorzugsweise in Forschungsvorhaben, angewandt. Die Nutzung der IRT als Standardverfahren ist jedoch bislang nur im Pferdesport und bei Zootieren üblich.

Bei der Auswertung von Infrarotaufnahmen kann das Vorliegen von Symmetrie in den Temperaturmustern (Vergleich rechte und linke Seite) bereits wesentliche diagnostische Aussagen zulassen. Hierzu können hochwertige IR-Kameras in den meisten Fällen ohne zusätzliche Entwicklungen verwendet werden.

Vielfach besteht jedoch das Interesse, den zeitlichen Verlauf der Temperatur bestimmter Objekte, wie etwa dem Euter, über längere Zeiträume zu beobachten. Für die Diagnose soll dann der Temperaturverlauf über mehrere Tage betrachtet werden. In diesem Fall muss die Temperatur, wie bei der Körpertemperaturmessung mit einem Thermometer, absolut genau gemessen werden. Selbst hochwertige IR-Kameras sind aufgrund ihrer Sensordrift dazu i.d.R. nicht ohne weitere technische Maßnahmen in der Lage.



Abb.: Ergebnisvergleich referenzierte und unreferenzierte IRT-Temperaturmessung derselben Region am Tier

Entwicklungen und Kompetenzen

Im Rahmen von FuE-Vorhaben, in die auch Hersteller für Infrarotssytemtechnik und die Technische Universität Dresden eingebunden waren, wurden Lösungen erarbeitet, mit denen eine infrarotbasierte Oberflächentemperaturmessung an Milchkühen mit einer Genauigkeit von ca. ±0,4 K möglich ist. Hierbei wurden die typischen Bedingungen bei der Messung in landwirtschaftlichen Betrieben berücksichtigt.

Grundlage der Genauigkeitsangabe der Temperaturmessung ist eine Analyse, die erstmalig für diesen Anwendungsfall und gemäß der Vorgaben der DIN 1319 durchgeführt wurde. In Kombination mit einer maschinellen Auswertung der IRT-Aufnahmen durch Bildverarbeitung besteht damit erstmals die Möglichkeit, mit vergleichsweise hoher Genauigkeit und über längere Zeiträume ein IRT-Screening großer Herden durchzuführen.

Kompetenzen im Überblick

  • Analyse der Messsituationen (erreichbare Messunsicherheit, Störquellen etc.)
  • Quantifizierung und rechnerische Kompensation von Störeinflüssen (Umgebungstemperatur, THI-Index etc.)
  • Konzeption und Aufbau von Messsystemen 
  • Kombination mit Datenbankanbindung und maschineller Bildauswertung
  • Auswahl messtechnisch robuster Temperaturkenngrößen als Diagnosegrundlage

Anwendungsbeispiele

Neben der veterinären Infrarotthermografie werden auch technische Prozesse und Vorgänge analysiert.

  • Entwicklungen für FuE-Projekt VIONA
  • Zusammenarbeit mit der HTW Dresden, sowie Dairy Automation Ltd (Neuseeland)
  • Luftbild-Thermografie, Analyse verschiedener technischer Prozesse

 

Messung an Batteriezellen

Temperaturerfassung am Motorroller (Bremse)

 

Erstellung thermischer Karten im Auftrag des Instituts für Photogrammetrie und Fernerkundung der TU Dresden

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