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TGA Ausgabe 02-2017
IR-Kompaktkameras

Thermografie2go


1 Wärmebildkameras werden immer preiswerter und kompakter – auch als Aufsatz für Smartphones sind sie mittlerweile zu haben …

1  Wärmebildkameras werden immer preiswerter und kompakter – auch als Aufsatz für Smartphones sind sie mittlerweile zu haben …

Thermografie-Kameras werden immer kleiner. Inzwischen gibt es sie im Smartphone- und Tablet-Format oder als IR-Kamera-Aufsatz. Was leisten die neuen IR-Kompaktkameras in der Gebäudetechnik und der Gebäude-Energieberatung und wo liegen ihre Grenzen?

Kompakt informieren

IR-Kompaktkameras im Smartphone- oder Tablet-Format oder auf das Smartphone aufsteckbare IR-Kameraaufsätze werden immer preiswerter, besser und kompakter.

Ab einer Auflösung von 160 × 120, respektive 320 × 240 IR-Pixeln eignen sie sich auch für seriöse Anwendungen, beispielsweise im Rahmen der Leitungsortung.

Die Bedienung wird durch Fix-Fokus und auf das Nötigste reduzierte Einstellmöglichkeiten einfacher.

Grenzen hat die Kompaktklasse, wenn hochauflösende, detailreiche Wärmebilder gefordert sind, etwa im Rahmen der bauphysikalischen Gebäude-Analyse oder der Untersuchung von PV-Modulen.

Immer kompaktere Bauformen, so flach wie ein Smartphone oder Tablet sowie auf das Smartphone aufsteckbare IR-Kameraaufsätze, machen die Thermografie portabel. So portabel, dass man sie praktisch ständig in der Hemd-, Hosen- oder Manteltasche dabei haben kann.

So hat man die IR-Kamera als Analysewerkzeug immer parat: Wärmebrücken am Gebäude lassen sich ebenso lokalisieren wie undichte Stellen im Zusammenhang mit der Differenzdruck-Messung (Blower-Door), Heizleitungen, Leckagen oder potenzielle Schimmelstellen. Ob die neue Kompaktklasse für Einsteiger etwas taugt oder ob es nur Schnappschuss-Kameras für bunte Wärmebilder mit schlechter Auflösung sind, zeigt dieser tabellarische Produktvergleich.

Technische Neuerungen …

… machen es möglich, dass die früher nur in gekühlten, koffergroßen Kisten erhältliche hochsensible Messtechnik jetzt sogar in ein streichholzschachtelgroßes Gehäuse passt. Die Miniaturisierung wurde unter anderem durch die Entwicklung ultrakompakter Infrarot-Detektoren mit integrierter Optik und Abmessungen von nur wenigen Millimetern möglich.

Auch an der Optik wurde gefeilt: Während in hochwertigen IR-Kameras große, teure Germanium-Linsen mit fokussierbarer Optik verbaut sind, verfügen IR-Kameras der Einstiegsklasse meist nur über ein winziges Silizium-Objektiv mit fester Brennweite. Das erübrigt zwar eine Fokussierung auf das Objekt, mindert aber insgesamt die Bildschärfe. Die Bildqualität nimmt auch mit dem Durchmesser der Infrarot-Optik ab, denn je kleiner dieser ist, desto weniger Wärmeenergie gelangt durch die Optik auf den Detektor.

Dass auch die Kamerapreise deutlich gesunken sind, lässt sich neben den erwähnten Einsparungen an der Technik auch durch hohe Produktionszahlen erklären. Wärmebildkameras gibt es inzwischen schon für unter 500 Euro. Für Thermografie-Einsteiger, die bisher die hohen Preise gescheut haben, wird diese vielseitige Messtechnik damit erschwinglich. Verschiedene IR-Kameraanbieter bieten seit geraumer Zeit ultraflache Modelle mit einfacher Bedienung zu erschwinglichen Preisen.

So offeriert beispielsweise Thermografie-Spezialist Flir mit der C2 eine Einsteiger-Wärmebildkamera in der Größe eines Outdoor-Smartphones an. Das flache, gummierte Gehäuse verfügt über ein großes Touch-Display, über das die Kamera per Fingertip bedient wird. Der Fixfokus erübrigt das Scharfstellen, sodass man nur noch das Motiv anvisieren und auf den Auslöseknopf drücken muss.

Ein zur konventionellen Pistolenform alternatives Gehäusekonzept hat auch Messgerätehersteller Trotec mit der AC080V gewählt. Die in einem Tablet-Gehäuse verbaute Wärmebildkamera verfügt ebenfalls über ein Touch-Display und zusätzlich über einen 8-Megapixel-Kamerasensor für Digitalfotos.

Einen Infrarot-Detektor von Flir hat Baumaschinenhersteller Caterpillar direkt in ein Rugged-Smartphone verbaut. Das CAT S60 kann alles, was ein robustes Smartphone kann, zusätzlich kann es aber auch Wärmebilder aufnehmen und anzeigen.

Ein anderes Konzept verfolgen ultrakompakte IR-Kameraaufsätze. Das sind displaylose IR-Kameras, die für die Wärmebildanzeige ein Smartphone oder Tablet nutzen. Beispiele dafür sind die Flir ONE, die ThermApp von Opgal oder die Thermal CompactPro von Seek. Diese Aufsätze werden einfach auf ein Android- oder iOS-Smartphone aufgesteckt und verwandeln es in Verbindung mit der entsprechenden App in eine Wärmebildkamera.

Kompaktkameras im Vergleich

Die Kamera-Modellvielfalt hat im unteren Preissegment bis etwa 5000 Euro deutlich zugelegt. Anbieter, wie DeWalt, Dostmann, Opgal, Reichelt, Seek und Caterpillar, sind neu hinzugekommen und große Hersteller haben ihre Produktpalette nach unten erweitert. Preiswerte Einsteigermodelle werden gerne als Türöffner für neue Absatzmärkte, etwa in der Wohnungswirtschaft genutzt.

Bei Vergleichen sollte man neben den Kameradaten auch den Anbieter beleuchten: Seit wann ist er auf dem Markt? Wer zählt zu seinen Kunden? Bietet er auch Schulungen und Service an?

Zu den wichtigsten Kamera-Parametern zählen die Bilddaten: So gibt die Detektorauflösung an, in wie viele Pixel in X- und Y-Richtung der Detektor die von der Optik erfassten Daten auflösen kann. Berücksichtigt wurden hier Kompakt- und Ultrakompaktkameras mit einer Detektorauflösung von 80 × 60, 160 × 120 bis 320 × 240 IR-Pixeln. Nicht berücksichtigt wurden aufgrund ihrer geringen IR-Auflösung, die eher einem visuellen Pyrometer gleichkommt, die Modelle DeWalt DCT416D1 und Dostmann TC-1.

Das Sichtfeld gibt in vertikaler und horizontaler Richtung den Erfassungsbereich der mitgelieferten Optik an. Auch die geometrische Auflösung (IFOV) entscheidet über die Bildqualität. Der IFOV-Wert ist abhängig vom eingesetzten (bzw. eingebauten) Objektiv.

Die Bildfrequenz spielt eher bei der zeitlichen Betrachtung thermischer Vorgänge eine Rolle, sollte aber so um die 50 Hz liegen.

Wichtige Parameter bei der Messung sind der erfasste Temperaturbereich, der bei Bauthermografie-Kameras mindestens zwischen – 20 und + 100 °C liegen sollte und der NETD-Wert. Er gibt die kleinste Temperaturdifferenz an, die vom Detektor erfasst werden kann und liegt bei Einsteigergeräten zwischen 0,1 und 0,07 K. Je niedriger dieser Wert ist, desto geringer ist die Gefahr des Bildrauschens, das die Bildqualität und Auswertungsmöglichkeiten erheblich beeinträchtigen kann. Die Genauigkeit gibt die Messabweichung in % bei 30 °C an; sie nimmt mit hohen oder niedrigen Temperaturen ab.

Zu den Kameraeinstellmöglichkeiten sollten mindestens eine präzise Eingabe des Emissionsgrads und der reflektierten Temperatur sowie optional des Messabstands und der Luftfeuchte gehören. Bei vielen Modellen muss man hier allerdings Abstriche machen, was die Einsatzmöglichkeiten einschränkt. Ist beispielsweise der wichtige materialspezifische Wärmeabstrahlkennwert nicht einstellbar, sind Messfehler vorprogrammiert.

Bei den Messfunktionen, also was direkt am Kamera-Display radiometrisch ausgewertet werden kann, sollte mindestens eine Anzeige des Minimal- und Maximalwerts vorhanden sein. Meist wird aber nur die Temperatur eines Messpunkts im Displayzentrum angezeigt. Eine Berechnung des Taupunkts bieten nur wenige Einsteigerkameras.

Die Kameraoptik verfügt meist über eine feste Brennweite und erübrigt daher eine manuelle Fokussierung. Eine Wechseloptik ermöglicht einen optionalen Wechsel zwischen Tele- oder Weitwinkelobjektiven und erweitert damit die die Einsatzmöglichkeiten der Kamera. Vor allem Weitwinkelobjektive sind für die Aufnahme in Innenräumen wichtig. Allerdings bieten nur wenige Modelle diese Möglichkeit (z. B. Ogpal ThermApp HZ).

Dreh- und schwenkbare Displays ermöglichen bequeme Aufnahmen auch aus ungünstigen Kamerapositionen heraus, auch die sind jedoch die Ausnahme (z. B. ICOdata IR 80/100). Je höher die Auflösung und Displaygröße, desto besser lassen sich mit der Kamera Wärmelecks usw. den Kunden verdeutlichen.

Im internen Speicher (sofern vorhanden) sollten möglichst viele Bilddaten abgelegt werden können. Ein zusätzlicher Wechselspeicher im SD- oder Micro-SD-Kartenformat, über den allerdings nicht alle Kameras verfügen, schafft unterwegs Speicherreserven.

Zusatzfunktionen wie ein Laserpointer oder eine Digitalkamera vereinfachen die Lokalisierung von gemessenen Minimal-/Maximalwerten und erleichtern die Bildorientierung. Allerdings ist die Auflösung der Digitalkamera (sofern vorhanden) oft so niedrig (meist zwischen 1 und 3 Megapixel) und die Bildqualität so schlecht, dass es besser ist, separat visuelle Fotos mit einer Digitalkamera aufzunehmen. Eine Bild-im-Bild-Funktion ermöglicht zusätzlich die Überlagerung von Tageslicht- und Infrarotfotos, fehlt aber bei vielen Modellen.

Beim Gehäuse sollte man auf kompakte Abmessungen, ein geringes Gewicht und „Baustellentauglichkeit“ (Schutzklasse ab IP54 = staub- und spritzwassergeschützt) achten. Eine Komplett- oder Teilgummierung des Gehäuses schützt die sensible Technik und macht die Kamera griffiger.

Ein Schwachpunkt sind häufig die Akkus, die teilweise fest verbaut und damit für Anwender nicht ohne Weiteres austauschbar sind. Zwar gibt zumeist eine Ladestandanzeige Auskunft über die verbleibende Betriebszeit der Lithium-Ionen-Akkus, doch die ist mit zwei bis vier Stunden bei realistischem Nutzungsprofil etwas knapp bemessen.

Zum Standard-Zubehör gehören in der Regel ein Netzteil, eine Ladestation, ein Netz- und USB-Kabel, ein stabiler Transportkoffer, eine Auswertungs-Software.

Auch den Support sollte man beachten: Nicht immer werden vom Anbieter Schulungen, eine kostenlose Hotline, Softwareupdates oder eine optionale Kamera-Kalibrierung angeboten.

Die in der Tabelle genannten Besonderheiten stellen die Alleinstellungsmerkmale des jeweiligen Modells heraus. Wie die übrigen Inhalte, beruhen sie auf Angaben der Anbieter. Der Preis gibt die unverbindliche Empfehlung des Anbieters / Herstellers ohne Mehrwertsteuer an und unterscheidet sich teilweise deutlich vom Straßenpreis (siehe beispielsweise: www.idealo.de oder www.guenstiger.de ).

Was spricht für / gegen Kompakte?

Zu den wichtigsten Vorzügen der Kompaktklasse zählen die kompakten Abmessungen, das geringe Gewicht und die einfache Bedienung. Verglichen mit Profimodellen, sind Einsteigerkameras einfach bedienbar, weil die Scharfeinstellung entfällt und die Kamerafunktionen sich auf das Wesentliche beschränken.

Da man die Kameras bequem um den Hals tragen, respektive schnell in die Hemd-, Mantel- oder Hosentasche stecken kann, lassen sie sich praktisch immer und überallhin mitnehmen. So kann man sich auf der Baustelle oder beim Kunden zusätzlich zum visuellen immer auch ein thermografisches Bild von der jeweiligen Situation machen.

Fallen dabei Problemstellen, beispielsweise in den Fensterlaibungen, an Fensterbänken oder Rollladenkästen, an Heizkörpern, Speichern oder im Estrich verlegten Heizleitungen auf, kann man beim nächsten Termin für Detailuntersuchungen ein höher auflösendes, professionelleres Kamera-Equipment gezielt einsetzen.

Gegenüber dem Mittelklasse- und Profisegment gibt es viele Schwachstellen, aber sie fallen weniger deutlich aus, als noch vor wenigen Jahren. So bleibt die Detektorauflösung keineswegs auf 160 × 120 IR-Pixel oder weniger beschränkt. Die Wärmebilder weisen akzeptable, teilweise sogar gute Qualitäten mit Auflösungen bis zu 384 × 288 IR-Pixeln auf (z. B. Opgal ThermApp TH, in der Tabelle nicht vorgestellt). Per Resolution Enhancement-Technologie (RET) kann die IR-Auflösung bei einigen Modellen zusätzlich gesteigert werden.

Funktionen, wie die intelligente Überlagerung von visuellem und IR-Bild (z. B. MSX von Flir oder IR-Fusion von Fluke) verbessern den Kontrast und die Orientierung im Bild.

Besonders interessant ist die Kombination von IR-Kamera- mit Smartphone- oder Tablet-Funktionen, denn damit lassen sich die aufgenommenen Wärmebilder unmittelbar mit den entsprechenden Apps be- und verarbeiten, per E-Mail sofort versenden, teilen oder über virtuelle Projekträume ausgewählten Benutzergruppen zugänglich machen. Dass kein Sucher vorhanden oder das Display häufig nicht dreh- und / oder schwenkbar ist, kann sich in der Praxis allerdings als erheblicher Nachteil erweisen, etwa wenn PV-Module in der Sonne oder Objekte über Kopf bzw. in Bodennähe erfasst werden müssen.

Angezeigt wird das von der Kamera erzeugte Wärmebild auf einem LCD-Display, dessen Bildauflösung meist erheblich höher als die Thermogramm-Auflösung ist. Das ist insbesondere bei IR-Kameraaufsätzen der Fall. Dadurch kann beim unerfahrenen Kaufinteressenten ein falscher Eindruck über die „gute“ Qualität des IR-Kameradetektors entstehen.

Achten sollte man auch darauf, ob der Anbieter eine Auswertungssoftware mit einem entsprechenden Funktionsumfang anbietet, mit der man die Wärmebilder radiometrisch analysieren und im Rahmen von Berichten interpretieren kann. Das ist nicht bei allen Anbietern der Fall, was die Kamera-Einsatzmöglichkeiten erheblich einschränkt.

Fazit: Immer kompakter, besser, billiger

Aktuelle IR-Kompaktkameras werden immer besser und sind immer mehr ihren Preis wert. Sie eignen sich längst nicht mehr nur für den schnellen Vorab-Check oder für die Akquise. Da Auflösungen ab 160 × 120 IR-Pixeln oder 320 × 240 IR-Pixeln gemäß VATh-Richtlinien zur Bauthermografie ( www.vath.de ) auch seriöse Anwendungen, beispielsweise im Rahmen der Leitungsortung erlauben, lassen sich die meisten Kompaktkameras durchaus auch professionell einsetzen.

Besonders interessant sind Kompaktkameras beispielsweise für das schnelle Aufspüren von Undichtigkeiten der Gebäudehülle im Zusammenhang mit Differenzdruck-Messverfahren, für das Aufspüren von Wärmebrücken an neuralgischen Punkten oder bei der Leitungs- und Leckageortung. Mit IR-Auflösungen ab 320 × 240 IR-Pixeln sind sie durchaus auch für die Gebäude-Energieberatung oder für die vorbeugende Instandhaltung der Gebäudetechnik geeignet.

Braucht man aber detailreiche Thermogramme, sind Profimodelle ab 640 × 480 IR-Auflösung sinnvoller. Auch wenn Einsteigerkameras suggerieren, dass die Thermografie einfach sei – ohne profundes Fachwissen sollte man lieber die Finger davon lassen. Messfehler und fehlendes Fachwissen können zu Fehlschlüssen führen, die teuer werden können: Thermografie-Kameras sind präzise bildgebende Temperatur-Messgeräte, deren Interpretation Fachwissen aus den Bereichen Optik, Wärmestrahlung, Wärmeleitung, Materialkunde oder Bauphysik voraussetzt, die man sich am besten im Rahmen mehrtägiger Schulungen bei seriösen Schulungsanbietern aneignet.Marian Behaneck

Literatur und Info-Auswahl

[1] DIN EN 13187 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Nachweis von Wärmebrücken in Gebäudehüllen – Infrarot-Verfahren. Berlin: Beuth Verlag, Mai 1999

[1] DIN EN ISO 9712 Zerstörungsfreie Prüfung – Qualifizierung und Zertifizierung von Personal der zerstörungsfreien Prüfung. Berlin: Beuth Verlag, Dezember 2012

[1] Buchgeister, Ch.: Die Geheimnisse eines guten Wärmebilds, ITC Technical Publication 63, Download auf www.ablwerbung.de

[1] Flir: Thermografie-Handbuch für Bau-Anwendungen und erneuerbare Energien. Frankfurt, Eigenverlag, 2011

[1] Fouad, N.A., Richter T.: Leitfaden Thermografie im Bauwesen. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2009

[1] Wagner, H.: Thermografie – Sicher einsetzen bei der Energieberatung, Bauüberwachung und Schadensanalyse, Verlagsgesellschaft Rudolf Müller, Köln 2011

Info-Auswahl

www.notebookcheck.com Smartphone-/Tabletkameras im Test

www.thech.ch Thermografie Verband Schweiz

www.thermografie.co.at Österr. Gesellschaft für Thermografie

www.thermografie.de Dienstleister mit vielen Infos/Beispielen

www.vath.de Bundesverband für angewandte Thermografie

www.waermebildkamera-test.de Produktvergleich Einsteiger-Kameras

www.wikipedia.de Basisinfos (Suchwort: „Thermografie“ etc.)

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Thermografie2go
  2. Teil: TGA Messgeräte
  • 2  … und im Smartphone-Format passen sie auch in die Hemdtasche.

  • 3  Kompakt, leicht, robust und intuitiv bedienbar – das sind die wichtigsten Vorteile der kompakten IR-Kamerageneration.

  • 4  Auf das Smartphone aufsteckbare IR-Kameraaufsätze nutzen das Smartphone-Display für die Anzeige der Wärmebilder.

  • 5  Interessant ist die Kombination von IR-Kamera- mit Tablet-Funktionen (links) oder Smartphone-Funktionen, weil Wärmebilder unmittel-bar mit Apps bearbeitet, per E-Mail versandt oder geteilt werden können.

  • 6  … noch dominiert allerdings die konventionelle Pistolen- Bauform den Markt der Einstiegsklasse.

  • 7  Kompaktkameras der Einstiegsklasse sind für die Leitungs- oder Leckagesuche, für die vorbeugende Instandhaltung der Gebäudetechnik …

  • 8  … und teilweise auch für die Ortung von Wärmebrücken an Fenstern und Haustüren einsetzbar.

  • 9  Zusatzfunktionen, wie die intelligente Überlagerung von visuellem und IR-Bild, verbessern den Kontrast und die Orientierung im Bild (IR-Auflösung 80 × 60, ohne / mit MSX, Flir).

  • 10  IR-Technik schick verpackt: mit der Kompaktklasse erobern sich Anbieter neue Zielgruppen, z. B. Service-Handwerker.

  • 11  Zur IR-Kamera gehört serienmäßig und / oder optional einiges an Zubehör.

Flir

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Opgal Optronic Industries

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Flir

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Reichelt

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