Die Optris PI 1M ist eine kurzwellige Wärmebildkamera für die berührungslose Temperaturmessung heißer Metalle und anderer Hochtemperaturmaterialien, bei denen langwellige Thermografie durch niedrigen oder veränderlichen Emissionsgrad an Grenzen stößt. Sie arbeitet im Spektralbereich von 0,85 bis 1,1 µm und misst Temperaturen von 450 bis 1800 °C in einem durchgängigen Messbereich. Der CMOS-Detektor ermöglicht unterschiedliche Kombinationen aus räumlicher und zeitlicher Auflösung: 764 × 480 Pixel bei 32 Hz für detaillierte Wärmebilder, 382 × 288 Pixel bei 80 Hz für schnellere Prozesse sowie reduzierte Bildausschnitte bis 1 kHz für sehr schnelle Temperaturänderungen und Linescan-Anwendungen. Vier austauschbare und zur Kamera kalibrierte Optiken von 9° × 6° bis 41° × 25° erlauben die Anpassung an Arbeitsabstand und Messfeld. Typische Einsatzfelder liegen in Stahl- und Metallverarbeitung, Gießerei, Wärmebehandlung, Keramik, Halbleiterfertigung, Laserprozessen und Forschung. Die PI 1M arbeitet USB-basiert mit PIX Connect oder kundenspezifischer PC-/IPC-Software und lässt sich über schnelle analoge und digitale Schnittstellen in Prozessregelungen integrieren.
Heiße blanke oder oxidierende Metalloberflächen sind für die Infrarotmessung anspruchsvoll, weil ihr Emissionsgrad niedrig sein und sich während des Prozesses verändern kann. Im langwelligen Bereich von 8–14 µm führt das häufig zu stärkeren Messunsicherheiten und einem größeren Einfluss reflektierter Umgebungsstrahlung.
Bei etwa 1 µm besitzen viele Metalle einen höheren Emissionsgrad. Gleichzeitig wirkt sich eine Unsicherheit des eingestellten Emissionsgrades bei hohen Temperaturen weniger stark auf das Messergebnis aus als bei langwelliger Messung. Genau deshalb positioniert Optris die PI 1M für Stahl, Eisen, Messing, Kupfer, Zinn, Kohlenstoff, Keramik und Halbleiter.
Der kurzwellige Spektralbereich macht die Kamera jedoch nicht unabhängig vom Emissionsgrad. Oberfläche, Oxidation, Rauheit, Betrachtungswinkel und Prozesszustand bleiben relevant. Der Vorteil liegt darin, dass die Messphysik für heiße Metalloberflächen günstiger ist.
Für eine konkrete Messstelle sollte deshalb zuerst das Material und dessen Oberflächenzustand geklärt werden – erst danach Auflösung, Bildrate und Optik.
Die PI 1M kann räumliche Auflösung gegen Geschwindigkeit tauschen. Mit 764 × 480 Pixeln liefert sie 32 Hz und damit das detaillierteste Wärmebild. Bei 382 × 288 Pixeln steigt die Bildrate auf 80 Hz. Für sehr schnelle Vorgänge stehen 72 × 56 Pixel bei 1 kHz zur Verfügung.
Zusätzlich bietet Optris einen schnellen Linescan-Modus mit 764 × 8 Pixeln bei 1 kHz. Das ist interessant für kontinuierlich bewegte Produkte wie Metallband, Draht oder andere lineare Prozesse, bei denen eine schmale Messzone sehr schnell erfasst werden muss.
Die maximale Bildrate darf deshalb nicht isoliert betrachtet werden: 1 kHz bedeutet nicht 764 × 480 Vollbild bei 1 kHz. Je höher die benötigte Geschwindigkeit, desto kleiner wird der ausgewertete Bildbereich.
Für die Auswahl sind Prozessgeschwindigkeit, Größe des relevanten Hot Spots und gewünschte räumliche Information gemeinsam entscheidend. Eine schnelle Temperaturspitze kann einen 1-kHz-Modus rechtfertigen; für die Beurteilung einer komplexen Temperaturverteilung ist dagegen die höhere Vollbildauflösung wertvoller.
Für die PI 1M stehen vier Wechseloptiken mit 9° × 6°, 13° × 8°, 27° × 17° und 41° × 25° zur Verfügung. Die 9°-Optik erreicht mit 1280:1 die höchste optische Auflösung und eignet sich für kleine Messfelder aus größerer Distanz. Mit zunehmendem Öffnungswinkel wird ein größeres Prozessfeld erfasst.
Gerade in Metall- und Ofenanwendungen ist der mögliche Arbeitsabstand häufig durch Hitze, mechanische Schutzmaßnahmen oder die Anlagengeometrie vorgegeben. Die Optik muss deshalb so gewählt werden, dass die relevante Temperaturzone aus dieser Position ausreichend viele Pixel belegt.
Die Optiken der PI Precision Line sind austauschbar. Jede Optik wird jedoch zur konkreten Kamera kalibriert. Werden mehrere Messgeometrien benötigt, sollten die entsprechenden Objektive bereits bei der Systemplanung berücksichtigt werden.
Für Laseranwendungen ist außerdem ein optionaler Notch-Filter bei 1064 nm verfügbar. Ob dieser benötigt wird, hängt von Laserwellenlänge, Prozessgeometrie und der tatsächlich auf die Kamera treffenden Strahlung ab.
Was wir bei der Auswahl konkret klären: Material und Oberflächenzustand, Temperaturfenster, kleinste relevante Temperaturzone, Arbeitsabstand, Sichtfeld und Prozessgeschwindigkeit. Bei Laserprozessen kommt die verwendete Laserwellenlänge hinzu. Daraus ergeben sich Betriebsmodus, Optik und gegebenenfalls Filter.
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