Bedienungsanleitung optris PI

Bedienungshandbuch
optris® PI
160/ 200/ 230/ 400/ 450/ 450 G7/ 640/ 1M
Infrarotkamera
Optris GmbH
Ferdinand-Buisson-Str. 14
D – 13127 Berlin
Germany
Tel.: +49 30 500 197-0
Fax: +49 30 500 197-10
E-mail: [email protected]
Internet: www.optris.de
Inhaltsverzeichnis
3
Inhaltsverzeichnis
1
Allgemeine Informationen.................................................................................................................. 7
1.1
Bestimmungsgemäße Verwendung ............................................................................................. 7
1.2
Gewährleistung ............................................................................................................................. 9
1.3
Lieferumfang ................................................................................................................................. 9
1.3.1
Standard-Ausführung ............................................................................................................ 9
1.3.2
Thermal Analysis Kit ........................................................................................................... 10
1.4
Wartung ...................................................................................................................................... 11
1.4.1
1.5
2
Reinigung ............................................................................................................................ 11
Modellübersicht ........................................................................................................................... 12
Technische Daten ............................................................................................................................. 13
2.1
Allgemeine Spezifikationen......................................................................................................... 13
2.2
Elektrische Spezifikationen ......................................................................................................... 17
4
3
4
2.3
Messtechnische Spezifikationen ................................................................................................ 18
2.4
Optische Spezifikationen ............................................................................................................ 21
Mechanische Installation ................................................................................................................. 33
3.1
Abmessungen ............................................................................................................................. 33
3.2
Montagezubehör ......................................................................................................................... 38
3.3
Zubehör für hohe Umgebungstemperaturen .............................................................................. 39
3.3.1
CoolingJacket ..................................................................................................................... 39
3.3.2
CoolingJacket Advanced .................................................................................................... 42
Elektrische Installation..................................................................................................................... 47
4.1
Prozess-Interface ........................................................................................................................ 48
4.1.1
PIN-Belegung der Stecker .................................................................................................. 50
4.1.2
Industrielles Prozess-Interface (optional) ........................................................................... 51
4.2
Beispiele für einen Fail-Safe-Überwachung der PI mit einer SPS ............................................. 55
Inhaltsverzeichnis
4.3
5
5
USB-Kabelverlängerung ............................................................................................................. 58
Software PIConnect .......................................................................................................................... 61
5.1
Installation und Inbetriebnahme ................................................................................................. 62
5.2
Softwarefenster ........................................................................................................................... 65
5.3
Grundfunktionen der Software PIConnect .................................................................................. 67
6
Prinzip der Infrarot-Temperaturmessung....................................................................................... 71
7
Emissionsgrad .................................................................................................................................. 77
7.1
Definition ..................................................................................................................................... 77
7.2
Bestimmung des Emissionsgrades ............................................................................................ 79
7.3
Charakteristische Emissionsgrade ............................................................................................. 81
Anhang A – Emissionsgradtabelle Metalle ............................................................................................ 83
Anhang B – Emissionsgradtabelle Nichtmetalle ................................................................................... 85
Anhang C – Kurzanleitung zur seriellen Kommunikation .................................................................... 87
Anhang D – Kurzanleitung zur DLL-Kommunikation (IPC) .................................................................. 89
6
Anhang E – PI Connect Resource Translator ........................................................................................ 91
Anhang F – Prozess-Interface-Schaltungen .......................................................................................... 93
Anhang G – Konformitätserklärung ........................................................................................................ 97
Allgemeine Informationen
7
1 Allgemeine Informationen
1.1 Bestimmungsgemäße Verwendung
Die optris PI misst die von Objekten emittierte Infrarotstrahlung und berechnet auf dieser Grundlage die
Oberflächentemperatur [►6 Prinzip der Infrarot-Temperaturmessung]. Durch den zweidimensionalen
Detektor (FPA – focal plain array) erfolgt eine flächige Messung und wird über genormte Farbskalen als
Thermografiebild dargestellt. Die radiometrische Verarbeitung der Bilddaten ermöglicht eine
nachträgliche detaillierte Bildanalyse mit der komfortablen Software PI Connect.
Die optris PI ist ein Präzisionsinstrument und beinhaltet einen empfindlichen
Infrarotdetektor sowie ein hochwertiges Objektiv. Durch das Ausrichten der Kamera auf
intensive Energiequellen (z. B. Hochleistungslaser oder Reflexionen solcher Geräte)
kann die Genauigkeit der Messung beeinträchtigt werden oder der Infrarotdetektor kann
irreparablen Schaden nehmen.
8
• Vermeiden Sie abrupte Änderungen der Umgebungstemperatur.
• Vermeiden Sie statische Aufladungen und bringen Sie das Gerät nicht in die Nähe
von starken elektromagnetischen Feldern (z. B. Lichtbogen-Schweißanlagen,
Induktionsheizer).
• Bei Problemen oder Fragen wenden Sie sich an die Mitarbeiter unserer
Serviceabteilung.
Lesen Sie diese Bedienungsanleitung vor der ersten Inbetriebnahme aufmerksam
durch. Der Hersteller behält sich im Interesse der technischen Weiterentwicklung das
Recht auf Änderungen der in dieser Anleitung angegebenen Spezifikationen vor.
► Alle Zubehörteile können unter Verwendung der in Klammern [ ] angegebenen
Artikelnummern bestellt werden.
Allgemeine Informationen
9
1.2 Gewährleistung
Sollten trotz sorgfältiger Qualitätskontrolle Gerätedefekte auftreten, dann setzen Sie sich umgehend mit
unserem Kundendienst in Verbindung. Die Gewährleistungsfrist beträgt 24 Monate ab Lieferdatum.
Nach diesem Zeitraum gibt der Hersteller im Reparaturfall eine 6-monatige Gewährleistung auf alle
reparierten oder ausgetauschten Gerätekomponenten. Nicht unter die Gewährleistung fallen Schäden,
die durch unsachgemäße Behandlung, Öffnung des Gerätes oder Gewalteinwirkung entstanden sind.
Der Hersteller haftet nicht für etwaige Folgeschäden oder bei nicht bestimmungsgemäßem Einsatz des
Produktes. Im Falle eines Gerätefehlers während der Gewährleistungszeit erfolgt eine kostenlose
Instandsetzung bzw. Kalibrierung des Gerätes. Die Frachtkosten werden vom jeweiligen Absender
getragen. Der Hersteller behält sich den Umtausch des Gerätes oder von Teilen des Gerätes anstelle
einer Reparatur vor. Ist der Fehler auf eine missbräuchliche Verwendung oder auf Gewalteinwirkung
zurückzuführen, werden die Kosten vom Hersteller in Rechnung gestellt. In diesem Fall wird vor Beginn
der Reparatur auf Wunsch ein Kostenvoranschlag erstellt.
1.3
Lieferumfang
1.3.1 Standard-Ausführung
•
•
•
•
PI 160, PI 200, PI 230, PI 400, PI 450, PI 450 G7, PI 640 oder PI 1M inkl. 1 Objektiv
1)
USB-Kabel (1 m )
Tischstativ
Prozess-Interface-Kabel mit Anschlussklemmleiste (1 m)
10
•
•
•
•
•
Softwarepaket PI Connect
Bedienungsanleitung
Aluminiumkoffer
Nur PI 450/ 450 G7/ 640: robuster Hardschalenkoffer (IP 67)
Nur PI 200/ 230: Fokussierwerkzeug für VIS-Kamera
1.3.2 Thermal Analysis Kit
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1)
PI 160 oder PI 200
3 Objektive (23°, 6° und 41°, jeweils mit Kalibrierzertifikat)
1)
USB-Kabel (1 m und 10 m)
Stativ (20-63 cm)
Prozess-Interface-Kabel mit Anschlussklemmleiste (1 m)
Softwarepaket PI Connect
Bedienungsanleitung
Aluminiumkoffer
Nur PI 200/ 230: Fokussierwerkzeug für VIS-Kamera
Beim USB-Kabel (1 m) besitzt der Kamerastecker keinen IP67-Schutzgrad. Für industrielle Anwendungen sind Kabellängen ab
5 m mit IP67 optional erhältlich.
Allgemeine Informationen
1.4 Wartung
Benutzen Sie niemals lösungsmittelhaltige Reinigungsmittel (weder für die Optik, noch
für das Gehäuse).
1.4.1 Reinigung
Lose Partikel können mit sauberer Druckluft weggeblasen werden. Die Linsenoberfläche kann mit
einem weichen, feuchten Tuch (befeuchtet mit Wasser oder einem wasserbasierten Glasreiniger)
gereinigt werden.
11
12
1.5 Modellübersicht
Die Kameras der PI-Serie sind in folgenden Basisvarianten lieferbar:
Modell
Typ
Temperaturbereiche
Spektralbereich
Bildfrequenz
Typische Anwendungen
PI 160
IR
-20 bis 900 °C
200 bis 1500 °C (optional)
7,5-13 µm
120 Hz
Flächenmessungen in der industriellen
Anwendung
PI 200/ Pi 230
BI-SPEKTRAL
-20 bis 900 °C
200 bis 1500 °C (optional)
7,5-13 µm
128 Hz
Kombination und zeitsynchrone
Aufzeichnung von Echt- und Wärmebildern
PI 400/ PI 450
IR
-20 bis 900 °C
200 bis 1500 °C
(optional für PI 400)
7,5-13 µm
80 Hz
Aufnahme von Echtzeit-Wärmebildern in
Höchstgeschwindigkeit; Detektion feinster
Temperaturunterschiede (PI450)
PI 450 G7
IR
200 bis 1500 °C
7,9 µm
80 Hz/ 27 Hz
Messung von Glastemperaturen (mit
Zeilenkamera-Funktion)
PI 640
IR
-20 bis 900 °C
7,5-13 µm
32 Hz
Gestochen scharfe Wärmebilder in Echtzeit
PI 1M
IR
450 bis 1800 °C
0,92-1,1 µm
Bis 1 kHz
Messung von Metalloberflächen, Grafit oder
Keramik bei kurzen Wellenlängen
Tabelle 1: Modellübersicht
Technische Daten
13
2 Technische Daten
2.1 Allgemeine Spezifikationen
Schutzgrad:
IP67 (NEMA-4)
Umgebungstemperatur:
0...50 °C/ 0...70 °C [PI 450/ PI 450 G7]
Lagertemperatur:
-40...70 °C/ -40...85 °C [PI 450/ PI 450 G7]
Relative Luftfeuchtigkeit:
10...95 %, nicht kondensierend
Material (Gehäuse):
Aluminium, eloxiert/ Kunststoff
Abmessungen:
PI 160/ PI 200/ PI 230: 45 x 45 x 62 - 65 mm (abhängig vom Objektiv)
PI 400/ 450 (450 G7)/ 640/1M: 46 x 56 x 86 - 90 mm (abhängig vom Objektiv)
Gewicht:
PI 160: 195 g, PI 200/ 230: 215 g, PI 400/ PI 450 (450 G7)/ PI 640/ PI 1M: 320 g
Kabellänge (USB 2.0):
1 m (Standard), 5 m, 10 m, 20 m
Vibration1):
IEC 60068-2-6 (sinus förmig)
IEC 60068-2-64 (Breitbandrauschen)
Schock1):
IEC 60068-2-27 (25 g und 50 g)
14
1)
Verwendete Normen bei Vibration und Schock:
Abbildung 1: Verwendete Normen
Beanspruchungsprogramm Kamera (jeweils in Funktion):
Schocken, halbsinus 25 g – Prüfung Ea 25 g (gem. IEC 60068-2-27)
Beschleunigung
245 m/s2
(25 g)
Impulsdauer
11 ms
Anzahl der Richtungen
6
(3 Achsen mit je 2 Richtungen)
Dauer
600 Schocks
(100 Schocks in jede Richtung)
Technische Daten
15
Schocken, halbsinus 50 g – Prüfung Ea 50 g (gem. IEC 60068-2-27)
Beschleunigung
490 m/s2
(50 g)
Impulsdauer
11 ms
Anzahl der Richtungen
6
(3 Achsen mit je 2 Richtungen)
Dauer
18 Schocks
(3 Schocks in jede Richtung)
Schwingen, sinusförmig – Prüfung Fc (gem. IEC60068-2-6)
Frequenzbereich
10-500 Hz
Beschleunigung
29,42 m/s2
Frequenzänderung
1 Oktave/ min
Anzahl der Achsen
3
Beanspruchungsdauer
1:30 h
(3 g)
(3 x 0.30 h)
Schwingen, Breitbandrauschen – Prüfung Fh (gem. IEC60068-2-64)
Frequenzbereich
10-2000 Hz
Beschleunigung
39,3 m/s2
(4,01 gRMS)
16
Frequenzspektrum
10-106 Hz
0,9610 (m/s2)2/Hz
106-150 Hz
+6 dB/ Oktave
150-500 Hz
1,9230 (m/s2)2/Hz
500-2000 Hz
-6 dB/ Oktave
2000 Hz
0,1245 (m/s2)2/Hz
Anzahl der Achsen
3
Beanspruchungsdauer
3h
(3 x 1 h)
(0,010 g2/Hz)
(0,020 g2/Hz)
(0,00126 g2/Hz)
Technische Daten
17
2.2 Elektrische Spezifikationen
Spannungsversorgung
5 VDC (Versorgung über USB 2.0-Schnittstelle)
Stromverbrauch
max. 500 mA
Ausgang Prozess Interface
(PIF out)
0-10 V (Hauptmessfeld, Messfeld, Innentemperatur, Flagstatus, Alarm, Framesynchronisation, Fail-Safe,
Externe Kommunikation)
[►Anhang F – Prozess-Interface-Schaltungen]
Eingang Prozess Interface
(PIF in)
0-10 V (Emissionsgrad, Umgebungstemperatur, Referenztemperatur, Flagsteuerung, getriggerte
Aufnahme, Schnappschüsse und Zeilenkamera, Freie Größe)
[►Anhang F – Prozess-Interface-Schaltungen]
Digitaler Eingang Prozess
Interface
Flagsteuerung, getriggerte Aufnahme, Schnappschüsse und Zeilenkamera
[►Anhang F – Prozess-Interface-Schaltungen]
Digitale Schnittstelle
USB 2.0
18
2.3 Messtechnische Spezifikationen
PI 160
Temperaturbereich (skalierbar)
PI 2001)
20...100 °C; 0...250 °C; 150...900 °C; Option: 200…1500°C
Spektralbereich
Detektor
Objektive (FOV)
Systemgenauigkeit2)
Temperaturauflösung (NETD)
Aufwärmzeit
Emissionsgrad
Software
1)
PI 2301)
7,5-13 µm
UFPA,
160 x 120 [email protected] Hz
UFPA,
160 x 120 [email protected] Hz3)
640 x 480 Pixel (visuelle
Kamera)
UFPA,
160 x 120 [email protected] Hz3)
640 x 480 Pixel (visuelle
Kamera)
23° x 17°; 6° x 5°; 41° x 31°; 72° x 52°
±2°C oder ±2 %
0,08 K mit 23°; 0,3 K mit 6°; 0,1 K mit 41° und 72°
10 min
0,100...1,100
PIConnect
Zur optimalen Kombination von IR- und VIS-Bild empfehlen wir das 41°-Objektiv für die PI200 und das 23°-Objektiv für die PI230
Bei Umgebungstemperatur 23±5 °C; der jeweils größere Wert gilt,
3)
Folgende Varianten können eingestellt werden: Variante 1 (IR mit 96 Hz bei 160 x 120 px; VIS mit 32 Hz bei 640 x 480 px);
Variante 2 (IR mit 128 Hz bei 160 x 120 px; VIS mit 32 Hz bei 596 x 447 px)
2)
Technische Daten
19
PI 400
Temperaturbereich
(skalierbar)
PI 450
20...100 °C; 0...250 °C;
150...900 °C;
Option: 200…1500°C
Spektralbereich
7,5-13 µm
7,9 µm
UFPA,
382 x 288 [email protected] Hz
(umschaltbar auf 27 Hz)
UFPA,
382 x 288 [email protected] Hz
(umschaltbar auf 27 Hz)
UFPA,
382 x 288 [email protected] Hz
(umschaltbar auf 27 Hz)
Objektive (FOV)
38° x 29°; 62° x 49°;
13° x 10°
38° x 29°; 62° x 49°; 13°
x 10°
38° x 29°; 62° x 49°
Temperatur-auflösung
(NETD)
Aufwärmzeit
Emissionsgrad
Software
2)
200…1500°C
Detektor
Systemgenauigkeit2)
1)
-20...100 °C; 0...250 °C;
150...900 °C
PI 450 G7
±2°C oder ±2 %
0,08 K1) mit 38° und 62°;
0,1 K1) mit 13°
0,04 K1) mit 38° und 62°;
0,06 K1) mit 13°
10 min
0,100...1,100
PI Connect
Wert gilt bei 40 Hz und 25°C Raumtemperatur
Bei Umgebungstemperatur 23±5 °C; der jeweils größere Wert gilt
130 mK (Tobj = 650 °C)
20
PI 640
Temperaturbereich
(skalierbar)
-20...100 °C; 0...250 °C;
150...900 °C
450…1800 °C (32 Hz- und 27 Hz-Modus)
500…1800 °C (80 Hz-Modus)
600…1800 °C (1 kHz-Modus)
Spektralbereich
7,5-13 µm
0,92-1,1 µm
Detektor
UFPA,
640 x 480 [email protected] Hz
UFPA,
764 x 480 [email protected] Hz
382 x 288 [email protected] Hz
(umschaltbar auf 27 Hz)
72x56 [email protected] kHz
Objektive (FOV)
33° x 25°
[email protected] px:
51°x 40°, 27°x 20°, 20°x 15°, 13°x 10°, 7°x 5°, 4°x 3°
[email protected] px:
87°x 62°, 51°x 33°, 39°x 25°, 26°x 16°, 13°x 8°, 9°x 5°
Systemgenauigkeit
±2°C oder ±2 %2)
±2 % vom Messwert (Objekttemperatur < 1500 °C)
Temperaturauflösung (NETD)
0,075 K1) mit 33°
< 1K (700 °C), < 2K (1000 °C)
Aufwärmzeit
Emissionsgrad
Software
1)
2)
PI 1M
10 min
0,100...1,100
PI Connect
Wert gilt bei 32 Hz und 25°C Raumtemperatur
Bei Umgebungstemperatur 23±5 °C; der jeweils größere Wert gilt
Technische Daten
21
2.4 Optische Spezifikationen
Stellen Sie sicher, dass das thermische Bild korrekt fokussiert ist. Die
Wärmebildkamera, wenn notwendig, mit der Optik fokussieren (Abbildung 2). Das
Drehen in Richtung nach rechts führt zur Fokuseinstellung „nah“ und nach links zur
Fokuseinstellung „unendlich“. Die visuelle Kamera wird mit dem Fokussierwerkzeug
genauso eingestellt (Abbildung 3).
Abbildung 2: PI 200 mit visueller Kamera
1
IR-Kanal
2
VIS-Kanal
22
Abbildung 3: Fokussierwerkzeug für die visuelle Kamera
Eine Auswahl von Optiken macht es Ihnen möglich, Objekte in verschiedenen Entfernungen präzise zu
messen; von Nah- und Standard-Entfernungen bis hin zu großen Distanzen. Bei Wärmebildkameras gibt
es verschiedene Parameter, welche den Zusammenhang zwischen der Messobjektentfernung und der
Pixelgröße auf der Objektebene darstellen (Tabelle 2).
Die PI200 verfügt zusätzlich über eine visuelle Kamera (BI-SPECTRAL Technologie) mit einer 54° x 40° Optik (PI230 mit 30° x 23°-Optik). Über den visuellen Kanal kann ein Echtbild (VIS) mit einem Wärmebild
(IR) kombiniert und zeitsynchron aufgezeichnet werden.
Technische Daten
23
24
Technische Daten
25
26
Technische Daten
27
28
Technische Daten
29
Tabelle 2: Tabelle mit Beispielen, in welcher Entfernung welche Messfeldgröße und Pixelgröße erreicht wird. Zur
optimalen Konfiguration der Kameras stehen mehrere Objektive zur Auswahl. Weitwinkelobjektive weisen aufgrund
ihres großen Öffnungswinkels eine radiale Verzeichnung auf; die Software PI Connect enthält einen Algorithmus,
welcher diese Verzeichnung korrigiert.
* Hinweis: Für Entfernungen unterhalb des minimalen Messabstandes kann die Messgenauigkeit der Kamera außerhalb der
Spezifikation liegen.
30
®
Abbildung 4: Messfeld der Wärmebildkamera optris PI am Beispiel der Optik 23° x 17°
Technische Daten
■
HFOV: Horizontale Ausdehnung des Gesamtmessfeldes auf der Objektebene
■
VFOV: Vertikale Ausdehnung des Gesamtmessfeldes auf der Objektebene
■
IFOV: Größe der einzelnen Pixel auf der Objektebene
■
DFOV: Diagonale Ausdehnung des Gesamtmessfeldes auf der Objektebene
■
MFOV: Empfohlene, kleinste Messobjektgröße von 3 x 3 Pixel
31
32
Mechanische Installation
33
3 Mechanische Installation
3.1 Abmessungen
Die PI ist an der Gehäuseunterseite mit zwei metrischen M4-Gewindebohrungen ausgestattet (6 mm tief)
und kann entweder direkt über dieses Gewinde oder über das Stativanschlussgewinde (ebenfalls
gehäuseunterseitig) montiert werden.
34
Abbildung 5: PI 160, Abmessungen [mm]
Mechanische Installation
Abbildung 6: PI 200/ 230, Abmessungen [mm]
35
36
Abbildung 7: PI 400/ PI 450/ PI 450G7/ PI 640, Abmessungen [mm]
Mechanische Installation
Abbildung 8: PI 1M, Abmessungen [mm]
37
38
3.2 Montagezubehör
Abbildung 9: Edelstahl-Montagefuß, justierbar in zwei Achsen [Artikel-Nr.: ACPIMB]
Abbildung 10: Edelstahl-Schutzgehäuse, inkl. Montagefuß [Artikel-Nr.: ACPIPH]
Mechanische Installation
3.3 Zubehör für hohe Umgebungstemperaturen
3.3.1
CoolingJacket
• Die Infrarotkamera PI kann in einer Umgebungstemperatur bis zu 50 °C (bis zu 70 °C
mit PI 450/ PI 450 G7) eingesetzt werden. Für höhere Umgebungstemperaturen (bis
240 °C) bieten wir für die Kamera das CoolingJacket (Kühlgehäuse) an.
• Detaillierte Informationen erhalten Sie in der Installationsanleitung.
39
40
Abbildung 11: CoolingJacket - Abmessungen
Mechanische Installation
Abbildung 12: Kühlgehäuse (CoolingJacket) für PI [Artikel-Nr.: ACPIxxxCJ]
Abbildung 13: Kühlgehäuse (CoolingJacket) in Montagewinkel
41
42
3.3.2
CoolingJacket Advanced
• Das CoolingJacket Advanced ist als Standard-Version und Extended-Version
erhältlich.
• Die Infrarotkamera PI kann in einer Umgebungstemperatur bis zu 50 °C (bis zu 70 °C
mit PI 450/ PI 450 G7) eingesetzt werden. Für höhere Umgebungstemperaturen (bis
315 °C) bieten wir für die Kamera das CoolingJacket Advanced (Kühlgehäuse) an.
• Detaillierte Informationen erhalten Sie in der Installationsanleitung.
Mechanische Installation
Standard-Version
Abbildung 14: CoolingJacket Advanced [Artikel-Nr.: ACPIxxxCJAS], Standard-Version – Abmessungen
43
44
Extended-Version
• Die Extended-Version bietet die Möglichkeit die PI Serie mit Netbox und IndustriePIF oder USB-Server Gigabit und Industrie-PIF einzusetzen. PI Netbox und
Industrie-PIF oder USB-Server Gigabit und Industrie-PIF können jeweils im
CoolingJacket integriert werden.
Mechanische Installation
Abbildung 15: CoolingJacket Advanced [Artikel-Nr.: ACPIxxxCJAE], Extended-Version - Abmessungen
45
46
Elektrische Installation
47
4 Elektrische Installation
An der Rückseite des PI befinden sich zwei Gerätestecker. Verbinden Sie zur Spannungsversorgung den
linken Stecker mit dem mitgelieferten USB-Kabel. Der rechte Stecker wird nur bei Nutzung des ProzessInterfaces benötigt.
Abbildung 16: Kamerarückseite mit Anschlussmöglichkeiten
1
Stecker für PIF-Kabel
2
Stecker für USB-Kabel
48
4.1 Prozess-Interface
Das Prozess-Interface (sowohl Elektronik im Kabel als auch das industrielle Interface)
muss separat mit Spannung (5-24 V DC) versorgt werden. Verbinden Sie zuerst das
PIF mit der Kamera und schließen Sie danach die Spannungsversorgung an.
Die PI Wärmebildkamera ist mit einem Prozessinterface ausgestattet (Kabel mit integrierter Elektronik
und Anschlussklemmleiste), das einen analogen Eingang (AI), einen digitalen Eingang (DI) zur
Kamerakontrolle und einen analogen Ausgang (AO) zur Prozesskontrolle besitzt. Der Signalpegel beträgt
jeweils 0-10 V (DI = 24 V).
Das Prozessinterface kann durch die Software mit der folgenden Funktionalität belegt werden:
Analog Input (AI):
Emissionsgrad, Umgebungstemperatur, Referenztemperatur, Flagsteuerung, getriggerte Aufnahme, Schnappschüsse und
Zeilenkamera, Freie Größe
Analog Output (AO):
Hauptmessfeld, Messfeld, Innentemperatur, Flagstatus, Alarm, Framesynchronisation, Fail-Safe, Externe Kommunikation
Digital Input (DI):
Flagsteuerung, getriggerte Aufnahme, Schnappschüsse und Zeilenkamera
Elektrische Installation
49
Abbildung 17: Anschlussplan Standard-Prozess-Interface (PIF)
Das Standard-Prozess-Interface bietet die folgenden Ein- und Ausgänge:
Name
Beschreibung
max. Bereich1)/ Status
AI
Analogeingang
0-10 V
DI
Digitaleingang
24 V
AO
Analogausgang
Alarmausgang
0-10 V
0/ 10 V
1)
abhängig von der Versorgungsspannung; für 0-10 V am AO muss das PIF mindestens mit 12 V versorgt werden.
50
4.1.1 PIN-Belegung der Stecker
Beachten Sie, dass der Eingang des PIF in diesem Fall nicht geschützt ist! Eine
Spannung > 3 V am INT-Pin zerstört das Gerät!
USB
PIF
1 VCC
1 INT
2 GND
2 SDA (I²C)
3 SCL (I²C)
Abbildung 18: Kamerarückseite
4 D-
4 DGND
5 D+
5 3,3 V (Out)
Elektrische Installation
51
1)
Für den Fall, dass Sie das Prozess-Interface der Kamera direkt an externe Hardware anschließen
möchten (ohne Verwendung des mitgelieferten PIF-Kabels), setzen Sie in der PIConnect-Software den
Haken bei „Proprietäres PIF-Kabel unterstützen“ im Menü Extras/ Konfiguration/
Gerät (PIF).
Abbildung 19: Proprietäres PIF-Kabel unterstützen
4.1.2 Industrielles Prozess-Interface (optional)
Für den Einsatz in industrieller Umgebung ist ein industrielles Prozess-Interface mit 500 V ACeff
Isolationsspannung zwischen PI und Prozess erhältlich (Anschluss-Box mit IP65, 5 m, 10 m oder 20 m
Standard- oder Hochtemperaturkabel zur Kameraanbindung, Klemmblock zur Prozesseinbindung).
[►Anhang F – Prozess-Interface-Schaltungen]
1)
Wir empfehlen, nur einen Schaltkontakt (Taster, Relais) zwischen INT und DGND zu verwenden.
52
Aderbelegung Anschlusskabel industrielles PIF
GREY
Interrupt
GREEN
SCL (I²C)
YELLOW
SDA (I²C)
WHITE
3,3 V
BROWN
GND
SHIELD
GND
Abbildung 20: Anschlüsse des industriellen Prozess-Interfaces
Elektrische Installation
53
Das industrielle Prozess-Interface bietet die folgenden Ein- und Ausgänge:
Name
1)
2)
Beschreibung
Max. Bereich1)/ Status
A IN 1 / 2
Analogeingang 1 und 2
0-10 V
D IN 1
Digitaleingang
24 V
AO1 / 2 / 3
Analogausgang 1, 2 und 3
0-10 V
Alarmausgang 1, 2 und 3
0/ 10 V
DO1 / 2/ 3
Relaisausgang 1, 2 und 3 2)
offen/ geschlossen (rote LED an)/ 0...30 V, 400 mA
FS
Fail-Safe-Relais
offen/ geschlossen (grüne LED an)/ 0...30 V, 400 mA
abhängig von der Versorgungsspannung; für 0-10 V am AO muss das PIF mindestens mit 12 V versorgt werden.
aktiv, wenn AO1, 2 oder 3 als Alarmausgang programmiert ist/ sind
54
Das Prozessinterface ist mit einer Selbstüberwachung (Fail-Safe-Mode) ausgestattet, d.h. Zustände wie
Unterbrechungen der Kabelverbindung, Beendigung der Software usw. werden erfasst und können als
Alarm ausgegeben werden.
Überwachte Zustände an Kamera und Software
Standard-Prozessinterface
ACPIPIF
Industrielles Prozessinterface
ACPIPIF500V2CBxx
Unterbrechung USB-Leitung zur Kamera
√
√
Unterbrechung Datenleitung Kamera - PIF
√
√
Unterbrechung Versorgungsspannung PIF
√
√
Beendigung der PIConnect-Software
√
√
Absturz der PIConnect-Software
-
√
Fail-Safe-Ausgabe
0 V am Analogausgang (AO)
geöffneter Kontakt (Fail-Safe-Relais)/ grüne LED
aus
Elektrische Installation
4.2 Beispiele für einen Fail-Safe-Überwachung der PI mit einer SPS
Abbildung 21: Fail-Safe Überwachungszustände
55
56
Fail-Safe Überwachungszustände
[1]
Ausfall Spannungsversorgung PIF
[2]
Kabelbruch am Fail-Safe-Kabel (FS)
[3]
Kabelunterbrechung des PI-PIF-Verbindungskabel
[4]
Fehlfunktion der Kamera
[5]
Ausfall Spannungsversorgung PI/ Unterbrechung der USB-Leitung
[6]
Fehlfunktion der PIConnect-Software
Elektrische Installation
Abbildung 22: Fail-Safe Überwachungszustände
57
58
Fail-Safe Überwachungszustände
[1]
Ausfall Spannungsversorgung PIF
[2]
Kabelbruch am Fail-Safe-Kabel (FS)
[3]
Kurzschluss am Fail-Safe-Kabel
[4]
Kabelunterbrechung des PI-PIF-Verbindungskabel
[5]
Fehlfunktion der Kamera
[6]
Ausfall Spannungsversorgung PI/ Unterbrechung der USB-Leitung
[7]
Fehlfunktion der PIConnect-Software
4.3 USB-Kabelverlängerung
Die maximale USB-Kabellänge beträgt 20m. Für größere Entfernungen zwischen PI und Computer oder
für Stand-Alone-Lösungen sollten Sie die optionale PI NetBox oder den USB-Server Gigabit verwenden:
Elektrische Installation
Abbildung 23: Direkte Ethernet Kommunikation mit der PI Netbox
Abbildung 24: Ethernet Kommunikation über Netzwerk mit der PI Netbox
59
60
Abbildung 25: Stand-Alone Betrieb mit der PI Netbox
Abbildung 26: USB-Server Gigabit
Software PIConnect
5 Software PIConnect
Minimale Systemvoraussetzungen:
• Windows Vista, Windows 7, Windows 8
• USB-Schnittstelle
• Festplatte mit mind. 30 MByte freiem Speicherplatz
• Mindestens 128 MByte RAM
• CD-ROM-Laufwerk
Eine detaillierte Softwarebeschreibung befindet sich auf der Software-CD und im HilfeMenü in der Software unter Hilfe->Dokumentation.
61
62
5.1 Installation und Inbetriebnahme
• Deinstallieren Sie ältere Versionen der PI Connect vor Installation einer neuen
Software. Nutzen Sie dafür die Uninstall Option im Startmenü.
• Alle Treiber werden automatisch vom Windows Betriebssystem geladen. Es ist
keine Treiberinstallation nötig.
• Die Software startet automatisch in Englisch (Werkseinstellungen).
1. Legen Sie die Installations-CD in das entsprechende Laufwerk Ihres PC ein. Wenn die
Autorun-Option auf Ihrem Computer aktiviert ist, startet der Installationsassistent (Installation
wizard) automatisch.
2. Andernfalls starten Sie die setup.exe von der CD-ROM und folgen den Anweisungen des
Assistenten, bis die Installation abgeschlossen ist.
Nach der Installation finden Sie die Software auf Ihrem Desktop (als Programmsymbol) sowie im
Startmenü unter: Start\Programme\PIConnect
3. Schließen sie dann mit dem USB-Kabel die Kamera an den Computer an. Achten Sie darauf,
zuerst das USB-Kabel an die PI Kamera anzuschließen und danach mit dem PC zu verbinden
(verfahren Sie in umgekehrter Reihenfolge, um die PI Kamera vom PC zu trennen).
Software PIConnect
63
4. Starten Sie die Software.
Die Software fragt beim ersten Start nach den Kalibrierdateien, welche über das Internet oder direkt von
der CD geladen werden können.
5. Installieren Sie die Kalibrierdateien beim ersten Start der Software.
Abbildung 27: Übertragung der Kalibrierdateien
64
Nach dem Installieren der Kalibrierdateien sehen Sie das Livebild der Kamera in einem Fenster auf Ihrem
PC-Bildschirm.
6. Wählen Sie im Menü Tools->Language die gewünschte Sprache aus.
7. Korrigieren Sie die Bildschärfe durch Drehen des vorderen Objektivringes.
Software PIConnect
5.2 Softwarefenster
Abbildung 28: Softwarefenster
65
66
1
IR-Livebild der Kamera
2
Werkzeugleiste
3
Temperatur des Hauptmessfeldes: Analysiert die Temperatur gemäß der gewählten Form des Feldes, z. B. den
Mittelwert des Rechtecks. Dieser Wert wird ebenfalls im Live-Bild (rechts oben) und in der Digitalanzeige dargestellt
4
Digitalanzeigengruppe: Mögliche Darstellung aller Temperaturen von z. B. definierten Messfeldern, Cold Spots, Hot
Spots, Temperatur am Mauszeiger, der internen Temperatur und der Chiptemperatur
5
Alarmeinstellungen: Balken mit graphischer Darstellung einer definierten unteren Temperaturschwelle (blauer Pfeil)
und einer oberen Schwelle (roter Pfeil). Die Farbe der Ziffern der angezeigten Temperatur wechselt bei
Überschreitung des oberen Alarmwertes auf ROT und bei Unterschreitung auf BLAU
6
Referenzbalken: Zeigt eine Farbskala mit den entsprechenden Temperaturwerten
7
Histogramm: Statistische Verteilung einzelner Temperaturwerte im Bild
8
Automatische / manuelle Skalierung des Referenzbalkens und somit des angezeigten Temperaturbereichs: Man., </>
(min, max.), 1 σ: 1 Sigma, 3 σ: 3 Sigma
9
Temperaturprofil: Temperaturverteilung auf max. zwei Linien, welche in Größe und Lage beliebig im Bild positioniert
werden können
Software PIConnect
67
5.3 Grundfunktionen der Software PIConnect
Umfangreiche IR-Kamerasoftware
•
•
•
•
•
Keine Lizenzeinschränkungen
Moderne Software mit intuitiver Bedienoberfläche
Fernsteuerung der Kamera über die Software
Darstellung mehrerer Kamerabilder in verschiedenen Fenstern
Kompatibel mit Windows Vista, 7 und 8
Hoher Anpassungsgrad zur kundenspezifischen Darstellung
•
•
•
•
•
•
Verschiedene Layout Optionen zur individuellen Gestaltung
Temperaturanzeige in °C oder °F
Diverse Sprachoptionen, inkl. Übersetzungsfunktion
Auswahl individueller Messparameter passend für jeweilige
Anwendung
Bearbeitung des Wärmebilds (spiegeln, rotieren)
Individuelle Startoptionen (Vollbild, unsichtbar, etc.)
68
Videoaufnahme und Schnappschuss-Funktion (IR oder BI-SPECTRAL)
•
•
•
•
Aufnahme von Videosequenzen und Einzelbildern zur späteren
Analyse oder Dokumentation
BI-SPECTRAL Videoanalyse (IR und VIS) zum Hervorheben
kritischer Temperaturen
Anpassung der Aufnahmefrequenz zur Verringerung des
Datenvolumens
Darstellung eines Schnappschuss-Verlaufs zur direkten Analyse
Ausführliche Online- und Offline-Datenanalyse
•
•
•
•
•
Detaillierte Analyse mit Hilfe von Messfeldern, Hotspot- und
Coldspot-Suche, Bildsubtraktion
Echtzeit-Temperaturinformationen im Hauptfenster, als
Digitalanzeige oder grafische Darstellung (Linienprofi l,
Temperatur-Zeit-Diagramm)
Zeitlupenwiederholung radiometrischer Dateien und Analyse auch
ohne angeschlossene Kamera
Bearbeitung von Sequenzen (Schneiden / Speichern einzelner
Bilder)
Verschiedene Farbpaletten zum Hervorheben thermischer
Kontraste
Software PIConnect
69
Automatische Prozess- und Qualitätskontrolle
•
•
•
•
•
•
Individuelle Einstellung von Alarmschwellen
BI-SPECTRAL Überwachungs-Modus (IR und VIS) zur leichten
Orientierung an der Messstelle
Definition visueller oder akustischer Alarme und analoge
Datenausgabe
Analoger und digitaler Signaleingang (Parameter)
Externe Kommunikation der Software über Comports und DLL
Korrektur des Wärmebildes über Referenzwerte
Temperaturdatenanalyse und -dokumentation
•
•
•
•
•
Getriggerte Datenerfassung
Radiometrische Videos (*.ravi) und Schnappschüsse (*.tiff)
Textdateien inkl. Temp.information für Analysen in Excel (*.csv,
*.dat)
Dateien mit Farbinformationen für Standard-Programme wie
Photoshop oder Windows Media Player (*.avi, *.tiff)
Datenübertragung in Echtzeit zu anderen Software-Programmen
über DLL oder Comport-Schnittstellen
70
Prinzip der Infrarot-Temperaturmessung
71
6 Prinzip der Infrarot-Temperaturmessung
In Abhängigkeit von der Temperatur sendet jeder Körper eine bestimmte Menge infraroter Strahlung aus.
Mit einer Temperaturänderung des Objektes geht eine sich ändernde Intensität der Strahlung einher.
Auf der Suche nach neuen optischen Materialien entdeckte William Herschel im Jahre 1800 durch Zufall
die Infrarotstrahlung.
Abbildung 29: William Herschel (1738-1822)
72
Er schwärzte die Spitze eines empfindlichen Quecksilberthermometers und testete damit als
Messeinrichtung die Erwärmung der verschiedenen Farben des Spektrums, die sich auf einem Tisch
bildeten, indem Sonnenlicht durch ein Glasprisma geleitet wurde. Beim langsamen Bewegen des
schwarz gefärbten Thermometers durch die Farben des Spektrums zeigte sich, dass die Temperatur von
Violett nach Rot kontinuierlich anstieg. Durch das Bewegen des Thermometers in den dunklen Bereich
hinter dem roten Ende des Spektrums sah Herschel, dass die Erwärmung weiter zunahm. Er fand den
Punkt der maximalen Erwärmung schließlich weit hinter dem roten Bereich.
Heute wird dieser Bereich infraroter Wellenlängenbereich genannt.
Abbildung 30: Das elektromagnetische Spektrum mit dem für Pyrometer genutzten Infrarotbereich
Der für die Infrarotmesstechnik genutzte Wellenlängenbereich dieser so genannten „Wärmestrahlung“
liegt zwischen etwa 1 µm und 20 µm. Die Intensität der emittierten Strahlung ist materialabhängig. Die
Prinzip der Infrarot-Temperaturmessung
73
materialabhängige Konstante wird als Emissionsgrad (ε - Epsilon) bezeichnet und ist für die meisten
Stoffe bekannt (siehe Abschnitt Emissionsgrad).
Infrarot-Thermometer sind optoelektronische Sensoren. Sie ermitteln die von einem Körper abgegebene
Infrarotstrahlung und berechnen auf dieser Grundlage die Oberflächentemperatur. Die wohl wichtigste
Eigenschaft von Infrarot-Thermometern liegt in der berührungslosen Messung. So lässt sich die
Temperatur schwer zugänglicher oder sich bewegender Objekte ohne Schwierigkeiten bestimmen.
Abbildung 31: Prinzip der berührungslosen Temperaturmessung
74
Infrarot-Thermometer bestehen im Wesentlichen aus folgenden Komponenten:
•
•
•
•
Linse (Optik)
Spektralfilter
Detektor (Sensor)
Elektronik (Verstärkung/ Linearisierung/ Signalverarbeitung)
Die Eigenschaften der Linse bestimmen maßgeblich den Strahlengang des Infrarot-Thermometers,
welcher durch das Verhältnis Entfernung (Distance) zu Messfleckgröße (Spot) charakterisiert wird. Der
Spektralfilter dient der Selektion des Wellenlängenbereiches, welcher für die Temperaturmessung
relevant ist. Der Detektor hat gemeinsam mit der nachgeschalteten Verarbeitungselektronik die Aufgabe,
die Intensität der emittierten Infrarotstrahlung in elektrische Signale umzuwandeln.
Die Vorteile der berührungslosen Temperaturmessung:
•
•
•
•
•
•
Messung an bewegten, schwer zugänglichen oder sehr heißen Objekten möglich
sehr kurze Mess- und Ansprechzeiten
rückwirkungsfreie Messung,
keine Beeinflussung des Messobjektes
zerstörungsfreie Messung
Langlebigkeit der Messstelle, kein Verschleiß
Prinzip der Infrarot-Temperaturmessung
Abbildung 32: Berührungslose Temperaturmessung
75
76
Anwendungsbeispiele:
Überwachung von
Schaltschrankanlagen
Elektronikentwicklung
Entwicklung elektronischer
Bauelemente
Prozesskontrolle beim
Extrudieren
Prozesskontrolle bei der
Solarzellenfertigung
Prozesskontrolle beim
Kalandrieren
Entwicklung mechanischer
Komponenten
Überwachung von
Leitungen
Emissionsgrad
77
7 Emissionsgrad
7.1 Definition
Die Intensität der infraroten Wärmestrahlung, die jeder Körper aussendet, ist sowohl von der Temperatur
als auch von den Strahlungseigenschaften des zu untersuchenden Materials abhängig. Der
Emissionsgrad (ε - Epsilon) ist die entsprechende Materialkonstante, die die Fähigkeit eines Körpers,
infrarote Energie auszusenden, beschreibt. Er kann zwischen 0 und 100 % liegen. Ein ideal strahlender
Körper, ein so genannter „Schwarzer Strahler“, hat einen Emissionsgrad von 1,0, während der
Emissionsgrad eines Spiegels beispielsweise bei 0,1 liegt.
Abbildung 33: Strahlungsfähigkeit eines Objektes
I
Durchgelassene Strahlung
ε
Reflektion
ρ
Transmission
τ
Emission=Absorption
ε + ρ+ τ = 1
78
Abbildung 34: Spektraler Emissionsgrad einiger Stoffe:1 Emaille, 2 Gips, 3 Beton, 4 Schamotte
Wird ein zu hoher Emissionsgrad eingestellt, ermittelt das Infrarot-Thermometer eine niedrigere als die
reale Temperatur, unter der Voraussetzung, dass das Messobjekt wärmer als die Umgebung ist. Bei
einem geringen Emissionsgrad (reflektierende Oberflächen) besteht das Risiko, dass störende
Infrarotstrahlung von Hintergrundobjekten (Flammen, Heizanlagen, Schamotte usw.) das Messergebnis
verfälscht. Um den Messfehler in diesem Fall zu minimieren, sollte die Handhabung sehr sorgfältig
erfolgen und das Gerät gegen reflektierende Strahlungsquellen abgeschirmt werden.
Emissionsgrad
79
7.2 Bestimmung des Emissionsgrades
► Mit einem Thermoelement, Kontaktfühler oder ähnlichem lässt sich die aktuelle Temperatur des
Messobjektes bestimmen. Danach kann die Temperatur mit dem Infrarot-Thermometer gemessen und
der Emissionsgrad soweit verändert werden, bis der angezeigte Messwert mit der tatsächlichen
Temperatur übereinstimmt.
► Bei Temperaturmessungen bis 380 °C besteht die Möglichkeit, auf dem Messobjekt einen speziellen
Kunststoffaufkleber (Emissionsgradaufkleber – Artikel-Nr.: ACLSED). anzubringen, der den
Messfleck vollständig bedeckt.
Abbildung 35: Emissionsgradaufkleber auf einem Metallzylinder
1. Stellen Sie nun den Emissionsgrad auf 0,95 ein und messen Sie die Temperatur des Aufklebers.
80
2. Ermitteln Sie dann die Temperatur einer direkt angrenzenden Fläche auf dem Messobjekt und
stellen Sie den Emissionsgrad so ein, dass der Wert mit der zuvor gemessenen Temperatur des
Kunststoffaufklebers übereinstimmt.
3. Tragen sie auf einem Teil der Oberfläche des zu untersuchenden Objektes, soweit dies möglich
ist, matte, schwarze Farbe mit einem Emissionsgrad von mehr als 0,98 auf. Stellen Sie den
Emissionsgrad Ihres Infrarot-Thermometers auf 0,98 ein und messen Sie die Temperatur der
gefärbten Oberfläche.
Abbildung 36: Blanke Metalloberfläche links und Metalloberfläche mit aufgetragener schwarzer Farbe
rechts
4. Bestimmen Sie anschließend die Temperatur einer direkt angrenzenden Fläche und verändern die
Einstellung des Emissionsgrades soweit, bis die gemessene Temperatur der an der gefärbten
Stelle entspricht.
WICHTIG: Bei allen drei Methoden muss das Objekt eine von der Umgebungstemperatur
unterschiedliche Temperatur aufweisen.
Emissionsgrad
81
7.3 Charakteristische Emissionsgrade
Sollte keine der oben beschriebenen Methoden zur Ermittlung Ihres Emissionsgrades anwendbar sein,
können Sie sich auf die Emissionsgradtabellen ► Anhang A und Anhang B beziehen. Es handelt sich in
den Tabellen lediglich um Durchschnittswerte. Der tatsächliche Emissionsgrad eines Materials wird u. a.
von folgenden Faktoren beeinflusst:







Temperatur
Messwinkel
Geometrie der Oberfläche (eben, konvex, konkav)
Dicke des Materials
Oberflächenbeschaffenheit (poliert, oxidiert, rau, sandgestrahlt)
Spektralbereich der Messung
Transmissionseigenschaften (z. B. bei dünnen Folien)
Abbildung 37: Einstellung des Emissionsgrades in der Software PI Connect unter dem Menüpunkt
Konfiguration/ Gerät
82
Emissionsgradtabelle Metalle
83
Anhang A – Emissionsgradtabelle Metalle
Material
Spektrale Empfindlichkeit
Aluminium
nicht oxidiert
poliert
aufgeraut
oxidiert
Blei
poliert
aufgeraut
oxidiert
Chrom
Eisen
nicht oxidiert
verrostet
oxidiert
geschmiedet, stumpf
geschmolzen
Eisen, gegossen nicht oxidiert
oxidiert
Gold
Haynes
Legierung
Inconel
elektropoliert
sandgestrahlt
oxidiert
Kupfer
poliert
aufgeraut
oxidiert
Magnesium
typischer Emissionsgrad
1,0 µm
0,1-0,2
0,1-0,2
0,2-0,8
0,4
0,35
0,65
0,4
0,35
0,7-0,9
0,9
0,35
0,35
0,9
0,3
0,5-0,9
0,2-0,5
0,3-0,4
0,4-0,9
0,05
0,05-0,2
0,2-0,8
0,3-0,8
1,6 µm
0,02-0,2
0,02-0,1
0,2-0,6
0,4
0,05-0,2
0,6
0,3-0,7
0,4
0,1-0,3
0,6-0,9
0,5-0,9
0,9
0,4-0,6
0,3
0,7-0,9
0,01-0,1
0,6-0,9
0,25
0,3-0,6
0,6-0,9
0,03
0,05-0,2
0,2-0,9
0,05-0,3
5,1 µm
0,02-0,2
0,02-0,1
0,1-0,4
0,2-0,4
0,05-0,2
0,4
0,2-0,7
0,03-0,3
0,05-0,25
0,5-0,8
0,6-0,9
0,9
8-14 µm
0,02-0,1
0,02-0,1
0,1-0,3
0,2-0,4
0,05-0,1
0,4
0,2-0,6
0,02-0,2
0,05-0,2
0,5-0,7
0,5-0,9
0,9
0,25
0,65-0,95
0,01-0,1
0,3-0,8
0,15
0,3-0,6
0,6-0,9
0,03
0,05-0,15
0,5-0,8
0,03-0,15
0,2
0,6-0,95
0,01-0,1
0,3-0,8
0,15
0,3-0,6
0,7-0,95
0,03
0,05-0,1
0,4-0,8
0,02-0,1
84
Material
Spektrale Empfindlichkeit
Messing
Molybdän
typischer Emissionsgrad
1,0 µm
1,6 µm
5,1 µm
8-14 µm
poliert
0,35
0,01-0,5
0,01-0,05
0,01-0,05
rau
0,65
0,4
0,3
0,3
oxidiert
0,6
0,6
0,5
0,5
0,25-0,35
0,1-0,3
0,1-0,15
0,1
oxidiert
nicht oxidiert
0,5-0,9
0,4-0,9
0,3-0,7
0,2-0,6
0,3
0,2-0,6
0,1-0,5
0,1-0,14
Nickel
elektrolytisch
0,2-0,4
0,1-0,3
0,1-0,15
0,05-0,15
oxidiert
0,8-0,9
0,4-0,7
0,3-0,6
0,2-0,5
Platin
schwarz
0,95
0,9
0,9
0,05-0,15
0,05-0,15
0,05-0,15
0,02
Monel (Ni-Cu)
Quecksilber
Silber
Stahl
0,04
0,02
0,02
poliertes Blech
0,35
0,25
0,1
0,1
rostfrei
0,35
0,2-0,9
0,15-0,8
0,1-0,8
0,5-0,7
0,4-0,6
0,8-0,9
0,8-0,9
0,8-0,9
0,7-0,9
Grobblech
kaltgewalzt
oxidiert
0,8-0,9
0,8-0,9
0,7-0,9
0,7-0,9
Titan
poliert
0,5-0,75
0,3-0,5
0,1-0,3
0,05-0,2
0,6-0,8
0,5-0,7
0,5-0,6
Wolfram
poliert
0,35-0,4
0,1-0,3
0,05-0,25
0,03-0,1
0,02
oxidiert
Zink
Zinn
poliert
0,5
0,05
0,03
oxidiert
0,6
0,15
0,1
0,1
nicht oxidiert
0,25
0,1-0,3
0,05
0,05
Emissionsgradtabelle Nichtmetalle
85
Anhang B – Emissionsgradtabelle Nichtmetalle
Material
Spektrale Empfindlichkeit
Asbest
Asphalt
Basalt
Beton
Eis
Erde
Farbe
Gips
Glas
Gummi
Holz
Kalkstein
Karborund
Keramik
Kies
Kohlenstoff
Kunststoff >50 µm
Papier
Sand
Schnee
Textilien
Wasser
typischer Emissionsgrad
1,0 µm
0,9
2,2 µm
0,8
0,65
0,9
5,1 µm
0,9
0,95
0,7
0,9
nicht alkalisch
Scheibe
Schmelze
0,2
0,4-0,9
natürlich
0,4
nicht oxidiert
Graphit
lichtundurchlässig
jede Farbe
0,95
0,8-0,95
0,8-0,9
0,8-0,9
0,4-0,97
0,98
0,9
0,9
0,9-0,95
0,4-0,98
0,9
0,8-0,95
0,95
0,8-0,9
0,7-0,9
0,95
0,95
0,9
0,95
8-14 µm
0,95
0,95
0,7
0,95
0,98
0,9-0,98
0,9-0,95
0,8-0,95
0,85
0,95
0,9-0,95
0,98
0,9
0,95
0,95
0,8-0,9
0,7-0,8
0,95
0,95
0,9
0,9
0,95
0,93
86
Serielle Kommunikation
Anhang C – Kurzanleitung zur seriellen Kommunikation
Einleitung
Eine Funktion der PI Connect Software beinhaltet die Kommunikation über die serielle ComportSchnittstelle. Dies kann ein physischer oder ein virtueller Comport (VCP) sein. Der entsprechende
Comport muss an dem Computer vorhanden sein, auf dem die PI Connect Software installiert wurde.
Einrichten der Schnittstelle
1. Öffnen Sie im Menü Optionen die Registerkarte „Ext. Kommunikation“ um die Software für
die serielle Kommunikation zu aktivieren.
2. Wählen Sie hier den Mode “Comport” und den entsprechenden Port, den Sie benutzen wollen.
3. Geben Sie die Baudrate ein, die von der Schnittstelle des anderen Gerätes genutzt wird. Die
Schnittstellenparameter sind: 8 Data-Bits, no parity und ein Stop-Bit (8N1).
Diese Parameter werden von vielen Geräten benutzt. Die Gegenstelle muss 8-Bit-Data unterstützen.
4. Verbinden Sie den Computer mit dem anderen Kommunikationsgerät. Falls dies auch ein
Computer ist, verwenden Sie ein Null-Modem-Kabel.
87
88
Befehlsliste
Die Befehlsliste finden Sie auf der mitgelieferten Software-CD und in der PI Connect
Software unter Hilfe->SDK. Jeder Befehl muss mit einem CR/LF (0x0D, 0x0A)
enden.
DLL-Kommunikation (ICP)
89
Anhang D – Kurzanleitung zur DLL-Kommunikation (IPC)
Eine Beschreibung des Initialisierungsprozesses sowie die Kommandoliste finden Sie
auf der mitgelieferten Software-CD und in der PI Connect Software unter
Hilfe->SDK.
Die Geräte-Kommunikation wird von der Software PI Connect abgewickelt (Imager.exe). Eine dllBibliothek (ImagerIPC2.dll) dient der Interprozess-Kommunikation (IPC) für andere Prozesse. Die
DLL kann dynamisch mit einer zweiten Applikation verknüpft werden. Beide Komponenten, also das
Programm Imager.exe und die DLL ImagerIPC2.dll sind mit Windows Vista/ 7/ 8 kompatibel. Die
Anwendung unterstützt Call-back Funktionen und den Polling-Modus.
Die ImagerIPC2.dll stellt ein Bündel von Funktionen bereit, die der Initialisierung der Kommunikation,
der Rückgewinnung von Daten und dem Setzen von einigen Kontroll-Parametern dienen.
Der wesentliche Unterschied zur Vorgängerversion (Version 1, ImagerIPC.dll) besteht darin, dass
mehrere PI Kameras über Mehrfachinstanzen der PI Connect Software unterstützt werden.
90
Resource Translator
91
Anhang E – PI Connect Resource Translator
Eine detaillierte Beschreibung finden Sie auf der mitgelieferten Software-CD.
PI Connect ist eine .Net-Applikation. Deshalb kann die Software lokalisiert werden. Lokalisierung
meint eine Anpassung an die jeweilige Kultur. Wenn Sie mehr über den Bereich „Internationale
Gestaltung“ erfahren möchten, folgen Sie dem Link
http://msdn.microsoft.com/en-us/goglobal/bb688096.aspx.
Falls gewünscht, kann der Lokalisierungsprozess sehr detailliert dargestellt werden.
Ebenfalls wird die Darstellung der Buttons oder anderer visueller Komponenten, sowie die Rechts- und
Linksschrift-Darstellung unterstützt. Diese Bearbeitung sollte von Experten, die über entsprechende Tools
verfügen, durchgeführt werden.
Um diesen Bereich einzuschränken und jedem die Möglichkeit einer Übersetzung der PI ConnectSoftware zu ermöglichen, gibt es ein Tool namens „Resource Translator“.
Dieses Tool hilft, jeden sichtbaren Text in der Software PI Connect zu übersetzen.
92
PIF-Schaltungen
93
Anhang F – Prozess-Interface-Schaltungen
Analog Ausgang:
Abbildung 38: Analoger Ausgang
Für Messungen der Spannung sollte die kleinste Ladungsimpedanz 10kOhm betragen.
Der Analog-Ausgang kann auch als digitaler Ausgang benutzt werden. Der Spannungswert für “kein
Alarm” und “Alarm aktiviert” kann über die Software eingestellt werden. Der Analog-Ausgang (0 … 10 V)
hat einen 100 Ohm-Widerstand in Reihe. Bei einem maximalen Durchlauf von 10 mA beträgt der
Spannungsabfall 1 V.
Um eine Alarm-LED mit einer Spannung von 2 V zu benutzen, sollte der Wert für den Analogausgang für
„Alarm an“ maximal 3 V betragen.
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Digital Eingang:
Abbildung 39: Digitaler Eingang
Der Digitaleingang kann mit einem Taster zum PI GND-Pin oder mit einem „Low“-Signal (CMOS/TTL –
Signal) aktiviert werden: Low-Pegel 0…0,6 V; High-Pegel 2…24 V
Beispiel Taster:
Abbildung 40: Taster
PIF-Schaltungen
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Analog Eingang (Verwendbarer Spannungsbereich: 0 … 10 V):
Abbildung 41: Analoger Eingang
Relaisausgang am industriellen Prozess-Interface [Artikel-Nr.: ACPIPIF500V2CBxx]
Der Analogausgang muss auf „Alarm“ eingestellt sein. Die Spannungspegel für AO1-AO3 können in der Software
eingestellt werden (kein Alarm: 0 V/ Alarm: 2-10 V)
REL1-3 (DO1-DO3):
Umax = 30 VDC
Imax = 400 mA
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Abbildung 42: Relaisausgang am industriellen Prozess-Interface
Konformitätserklärung
Anhang G – Konformitätserklärung
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optris PI-MA-D2015-04-A