EP4584584A2 - Thermographische bauteilprüfung - Google Patents

Thermographische bauteilprüfung

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Publication number
EP4584584A2
EP4584584A2 EP23786469.9A EP23786469A EP4584584A2 EP 4584584 A2 EP4584584 A2 EP 4584584A2 EP 23786469 A EP23786469 A EP 23786469A EP 4584584 A2 EP4584584 A2 EP 4584584A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
test object
test specimen
defect
detecting
infrared
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23786469.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gernot MAYR
Günther Mayr
Holger PLASSER
Gregor THUMMERER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voidsy GmbH
Original Assignee
Voidsy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voidsy GmbH filed Critical Voidsy GmbH
Publication of EP4584584A2 publication Critical patent/EP4584584A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10048—Infrared image

Definitions

  • the geometry detection system is designed to calculate a relative spatial position between the device and the test object.
  • the design of the device is also advantageous, according to which the evaluation device is designed for the program-controlled reconstruction of defects in a test specimen or of material differences or material properties of a test specimen, with the evaluation device generating a time- and location-dependent surface temperature signal Tmess from data from infrared images from the infrared detector array is calculated, and wherein the surface temperature signal Tmess is transformed into a mirror source representation Tsq using a regularization method.
  • This has the advantage that reconstructed component features can be assigned to the true component features (defects, interfaces, etc.) with greater reliability.
  • component identification is carried out by the device. This makes a priori information about the test subject available as additional information.
  • user authentication is carried out by the device. This makes the additional information dependent on the device user.
  • a contactless transmitter-receiver system radio-frequency identification technologies
  • optoelectronically detectable fonts bar codes or multi-dimensional codes (using a camera or scanner)
  • biometric authentication among others through face, Fingerprint, eye iris or voice recognition, manual authentication using a user interface or card reader, or digital authentication based on cryptographic handshake procedures
  • face Fingerprint
  • eye iris or voice recognition
  • manual authentication using a user interface or card reader or digital authentication based on cryptographic handshake procedures
  • an inertial measuring unit is arranged in the device, the infrared detector array of the surface scanners and the inertial measuring unit being arranged relative to one another at defined distances and defined orientations in the device.
  • the procedure in which the spatial level and orientation of the device relative to the test specimen is measured by the inertial measuring unit is also advantageous. This enables the image sequence to be corrected and stabilized using the inertial measuring unit.
  • external data sources are taken into account for detecting the spatial position and orientation of the device and for detecting the surface of the test object.
  • the extracted features of the defects can be used for data compression.
  • Fig. 1 shows a device for non-destructive component testing of a test specimen
  • Fig. 2 is a view of the device according to Fig. 1, corresponding to a viewing direction towards its sensors or towards its infrared detector array;
  • thermographic component testing shows a flowchart of the method for thermographic component testing
  • Fig. 4 details of the regularization process according to the “Regularization and Reconstruction” process step in Fig. 3; 5 shows the device when carrying out the thermographic test of the test specimen;
  • FIG. 6 shows an illustration of evaluation steps of the measured surface temperature signals carried out using the regularization method based on temporal and spatial temperature profiles
  • the device 1 shows a device 1 for non-destructive component testing of a component or test object 2.
  • the device 1 is suitable for carrying out a method for component testing using active thermography and includes an excitation source 3 and an infrared detector array 4.
  • an electrical Supply unit 5 is further provided with a control device 6 or a processor unit for controlling the test process and controlling or regulating the components of the device 1 necessary for this.
  • Part of the control device 6 is formed by an evaluation device 7 for program-controlled processing of the measurement signals detected by the infrared detector array 4 or by other sensors.
  • the device 1 comprises a surface scanner 8 for recording the geometric data or the geometric features of the test object 2.
  • the device 1 is also designed with an inertial measuring unit 9 for detecting the movement of the device 1.
  • FIG. 2 shows a view of the device 1 according to FIG. 1, corresponding to a viewing direction of the infrared detector array 4 or a viewing direction corresponding to an optical axis 12 of the infrared detector array 4.
  • the test specimen 2 has an inhomogeneity below a surface 13 in its interior - referred to in simple terms as a defect 14.
  • Fig. 3 shows, using a flow chart, the process of the thermographic component testing on the test object 2 (Fig. 1).
  • This is a multi-stage signal processing process.
  • the surface 13 of the test object 2 is first optically recorded and the initial pose (position and orientation) of the device 1 relative to the test object 2 or its surface 13 is determined.
  • the excitation source 3 one or more static (passive) infrared images of the test object 2 are captured with the infrared detector array 4.
  • the scanner data is consolidated (if necessary, removal of outliers, noise filtering, reduction of image size, reduction of local resolution). Furthermore, a normal vector n p is created for all relevant coordinate points on the surface 13 of the test object 2 certainly. The normal vectors n p are always oriented towards the interior of the component (Fig. 5).
  • the thermal response of the test object 2 is recorded for a sufficiently long time by recording infrared images with the infrared detector array 4.
  • the measurement duration and form of excitation determine the desired penetration depth into the test object 2.
  • the image repetition rate when the infrared images are recorded by the infrared detector array 4 determines the resolution in the axial direction of the device 1, that is, in the depth direction of the test object 2.
  • Section 101 includes measurements or detections that take place before the thermal excitation of the test object 2.
  • the thermal excitation takes place with the aid of the excitation source 3 and at the same time the thermal response is recorded by recording a sequence of infrared images by the infrared detector array 4.
  • the images recorded in the process by the infrared detector array 4 represent surface temperature data Tmess(p) from Points p on the surface 13 of the test specimen 2 as well as the time course of surface temperatures.
  • N u and N v describe the number of pixels of the area detector of the infrared detector array 4 in the u and v directions.
  • the number of time steps for the measurement is represented by Nt and the number of coordinate points in the depth direction is represented by Nw .
  • the transformation matrix KG IR A (Nt x N w ) can be represented by a Green's function with the thermal diffusivity oi33 in the following form.
  • Scaling parameter for optimizing the quality of the inverse solution and A t represents the temporal resolution of the surface temperature signal and A w represents the depth resolution for the mirror source representation.
  • the inverse problem is solved in the evaluation process using additional information, such as positivity or sparsity (solution matrix is sparse).
  • the calculated mirror source distribution as a function of depth reveals the characteristics of the measured surface temperature signal with respect to identical interfaces (surface 13) and defect interfaces in the form of sources (positive amplitude) and sinks (negative amplitude).
  • the sources and sinks can arise, for example, from defects or the prevailing boundary conditions, whereby features due to defects can be clearly distinguished from features due to the boundary conditions.
  • the boundary conditions or test environment characteristics can be described by thermal conduction, thermal radiation or convection or a mixture of these effects.
  • adiabatic boundary conditions only provide positive mirror source amplitudes.
  • Thermal radiation and convection can provide both negative and positive mirror source amplitudes (Figs. 6, 7). Based on the defect characteristics, the depth of the defect 14 can only be roughly estimated. In addition, due to the boundary conditions and the observation surface, the amplitudes do not provide any relevant information regarding the defect 14 and the position of the rear wall. Therefore, the amplitudes due to the defect 14 and the back wall are extracted. A noise-free defect temperature signal is then calculated from the resulting signal. By eliminating the noise signal, the depth of the defect can now be determined more precisely by evaluating the maximum defect temperature signal.
  • a replacement mirror source signal I 6 IR A (N U x N v x N w ) can then be determined for each pixel of the infrared detector array 4 and each defect signal for a multi-dimensional defect representation (see Fig. 6f and Fig. 6h).
  • the described transformation of the measured temperature signal into the corresponding mirror source representation does not take into account transverse diffusion processes or geometric information of the possibly anisotropic and complex shaped test specimen 2.
  • the surface temperature signals go through a sequence of several steps for their evaluation, regularization and defect reconstruction.
  • a first step 111 corresponds to the detection of the surface temperature signal Tme ss.
  • defect features are extracted.
  • the defect temperature signal is calculated based on the extracted defect features.
  • the following step 115 corresponds to determining the real defect depth from the calculated defect temperature signal.
  • the real defect depth is used in a subsequent step 116 to calculate a replacement mirror source signal.
  • a final step 117 local filtering takes place based on the measured geometric information of the test object 2 and information about the known thermal diffusivity tensor. Based on the results obtained, the size determination of the defect 14 in the test specimen 2 can be improved or optimized.
  • a relevant substitute feature P in the global coordinate system is composed of its position and its intensity.
  • the projection of replacement feature positions of one or more data sets I(u,v,w) into the global coordinate system leads to an aggregation of replacement features at or near the position of the physical component feature, provided that the replacement features belong to the same component feature (defect 14). .
  • This is the case, for example, with adjacent surface points from one measurement or congruent or adjacent surface points from several measurements (i.e. a multiple implementation of steps 101, 102 and 103 like. Fig. 3) from congruent or different spatial positions of the device 1.
  • thermographic measurements to be superimposed may differ from each other with regard to all common measurement parameters, since these can be taken into account as preliminary information when reconstructing and positioning the replacement features.
  • These measurement parameters can be: the temporal and spatial form of excitation by the excitation source 3; the measurement frequency (corresponding to the recording of thermal images by the infrared detector array 4); the spatial resolution and the distance of the surface 13 of the test object 2 or the spatial position of the device 1.
  • the depth resolution can be defined independently of the resolution of the geometry detection by the surface scanner 8.
  • the replacement feature intensity can also be assigned to a data point. This enables improved visualization of the features of the test specimen 2, for example by texturing point clouds or rendered surfaces of the features or defect 14. This also enables intensity values to be specified if the result data is in a three-dimensional, Cartesian grid with implicit coordinates ( Volume pixels, or “voxels” for short, should be present.
  • the replacement feature positions of relevant data points are transferred to the grid by interpolation.
  • thermographic reconstruction of the defect 14 will be explained in more detail below with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 illustrates the evaluation procedure for reconstructing a defect 14 and for determining material parameters of the test specimen 2.
  • the illustration a) shows an example of a defective test specimen 2, where the thermal efficiency of the base material e2 is greater than the thermal efficiency of the defect material ei.
  • Diagram b) shows a characteristic temperature signal for a measurement in reflection mode in the defect area.
  • Diagram d) shows the mirror source distribution calculated from this.
  • Diagram c) shows the extracted defect and component features, diagram e) the defect temperature signal calculated from this and diagram f) the corrected depth distribution of the mirror sources.
  • Illustrations g) and h) show a 2D visualization of the extracted defect and component features and the corrected depth distribution of the mirror sources.
  • the method steps described correspond to the measures already presented in FIG. 4.
  • the expression of component features of the test specimen 2 depends on the thermal impedances of the base material and the defect material, the thermal impedances being formed by the respective effusivities, which in turn depend on the thermal conductivity k, the specific heat capacity c p and the material density p (Fig. 6a).
  • the greater the difference in thermal impedances the more clearly the characteristic component features of the test object 2 are displayed. Since the position of the image points in space is known, the individual feature intensities and positions can be used for more precise feature localization and quantification through appropriate overlay.
  • Component features under the surface 13 of the test specimen 2, which are imaged, for example, by a defect interface, can be due to their spatial expansion occurs in several adjacent pixels, whereby at the same time a distortion of the spatial expansion occurs due to heat diffusion.
  • 6b shows an example of a measured surface temperature signal as a function of time for the reflection (pulse-echo) configuration (excitation source 3 and infrared detector array 4 on the same side) based on a very short excitation pulse in the form of a Dirac delta distribution regarding time.
  • thermographic defect reconstruction is applicable to all temporal and local thermal excitation functions, as well as in the case of a transmission configuration (excitation source 3 and infrared detector array 4 on opposite sides).
  • a test measurement can be carried out. With a test measurement, the thermal diffusion time td and thus the measurement time tme ss can be determined.
  • the temperature signal measured after thermal excitation can be transformed locally, i.e. pixel by pixel, into a corresponding mirror source representation.
  • the diagram, shown in Fig. 6d illustrates the calculated mirror source distribution as a function of depth and reveals the characteristics of the measured surface temperature signal related to component interfaces and defect interfaces in the form of sources (detected by positive amplitudes) and sinks (detected by negative amplitudes). By extracting the amplitudes due to the defect 14 and the back wall, the diagram as shown in Fig. 6c is finally obtained.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur thermographischen Bauteilprüfung mit einer Anregungsquelle zur Erzeugung eines instationären Wärmestroms in einem Prüfling, mit einem Infrarotdetektor-Array zur Detektion einer von einer Oberfläche des Prüflings emittierten Wärmestrahlung einen Oberflächenscanner, einer Steuervorrichtung und einer Auswertevorrichtung, wobei die Vorrichtung eine inertiale Messeinheit zur Detektion von Bewegungen der Vorrichtung umfasst.

Description

THERMQGRAPHISCHE BAUTEILPRÜFUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung.
Aus dem Stand der Technik ist die Aktive Thermographie als zerstörungsfreies und bildgebendes Prüfverfahren zur Material- und Bauteilcharakterisierung bekannt. Dieses basiert auf der thermischen Anregung des Testkörpers mittels Absorption von optischer Strahlung, Induktion von Wirbelströmen, Einkopplung von mechanischen Wellen oder andere Energieformen, die zu einer zeitabhängigen Temperaturänderung im Testkörper führen. Durch Infrarotsensoren - ausgeführt als Punkt-, Zeilen- oder Flächendetektor - kann die Wärmestrahlung des Testkörpers berührungslos erfasst werden. Auf Basis des gemessenen Temperaturfeldes an der Bauteiloberfläche wird der zeitlich veränderliche Wärmediffusionsprozess analysiert und es können daraus Bauteilmerkmale detektiert und identifiziert werden. Bekannte technische Realisierungen der Aktiven Thermographie sind beispielsweise Laboraufbauten auf fixen Stativen oder auch mobile, hand- oder robotergeführte Prüfsysteme.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung zu schaffen, mit dem tiefliegende Bauteilmerkmale bzw. Defekte mit höherer Zuverlässigkeit der dreidimensionalen Bauteilgeometrie zugeordnet werden können. Weiters ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der zerstörungsfreie Bauteilprüfungen in einem größeren Feld von Anwendungsfällen einsetzbar und mit verbesserter Bedienerfreundlichkeit anwendbar sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur thermographischen Bauteilprüfung umfasst eine Anregungsquelle zur Erzeugung eines instationären Wärmestroms in einem Prüfling, ein Infrarotdetektor- Array zur Detektion einer von einer Oberfläche des Prüflings emittierten Wärmestrahlung einen Oberflächenscanner, eine Steuervorrichtung und eine Auswertevorrichtung, wobei die Vorrichtung eine inertiale Messeinheit zur Detektion von Bewegungen der dieser Vorrichtung umfasst. Zudem umfasst die Vorrichtung eine physikalische Einheit zur Nutzerauthentifizierung . Von Vorteil ist insbesondere die Weiterbildung der Vorrichtung, wonach die Auswertevorrichtung ein Geometrieerfassungssystem zur Berechnung von räumlichen Koordinaten der Oberfläche des Prüflings umfasst.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Geometrieerfassungssystem zur Berechnung einer relativen räumlichen Lage zwischen der Vorrichtung und dem Prüfling ausgebildet ist.
Eine Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass das Infrarotdetektor-Array der Oberflächenscanner und die inertiale Messeinheit relativ zueinander in definierten Abständen und definierten Ausrichtungen in der Vorrichtung angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass dadurch eine flexible und bedienerfreundliche Anwendbarkeit der Vorrichtung erreicht werden kann.
Von Vorteil ist auch die Ausbildung der Vorrichtung, wonach die Auswertevorrichtung zur programmgesteuerten Rekonstruktion von Defekten in einem Prüfling oder von Materialunterschieden oder Materialeigenschaften eines Prüflings ausgebildet ist, wobei durch die Auswertevorrichtung aus Daten von Infrarotbildem von dem Infrarotdetektor-Array ein zeit- und ortsabhängiges Oberflächentemperatursignal Tmess berechnet wird, und wobei das Oberflächentemperatursignal Tmess unter Anwendung eines Regularisierungsverfahrens in eine Spiegelquellendarstellung Tsq transformiert wird. Dies hat den Vorteil, dass dadurch rekonstruierte Bauteilmerkmale mit höherer Zuverlässigkeit den wahren Bauteilmerkmalen (Defekte, Grenzflächen, usw.) zugeordnet werden können.
Für sich eigenständig wird die Aufgabe der Erfindung auch gelöst durch ein Verfahren zur thermographischen Bauteilprüfung eines Prüflings mit einer Vorrichtung, umfassend eine Anregungsquelle, ein Infrarotdetektor-Array einen Oberflächenscanner, eine physikalische Einheit zur Nutzerauthentifizierung, eine Steuervorrichtung und eine Auswertevorrichtung, mit den folgenden Verfahrensschritten: Authentifizieren eines Nutzers, Erfassen einer räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung relativ zu dem Prüfling und Erfassen einer Oberfläche des Prüflings mit dem Oberflächenscanner; Erzeugen eines instationären Wärmestroms in dem Prüfling durch die Anregungsquelle; Aufzeichnen von Infrarotbildem der Oberfläche des Prüflings mit dem Infrarotdetektor-Array während einer vorgewählten Messdauer; Rekonstruktion einer räumlichen Position eines Defekts aus erfassten Daten der Infrarotbilder durch die Auswertevorrichtung, wobei zur Rekonstruktion des Defekts durch die Auswertevorrichtung aus den Daten der Infrarotbilder ein Oberflächentemperatursignal Tmess berechnet wird, und wobei das Oberflächentemperatursignal Tmess unter Anwendung eines Re- gularisierungsverfahrens in eine Spiegelquellendarstellung Tsq transformiert wird.
Als vorteilhaft erweist sich auch, wenn bei dem Verfahren in dem Regularisierungsverfahren eine Green'sche Funktion auf Basis der Wärmeleitungsgleichung angewendet wird.
Von Vorteil ist die Verfahrensweise, wonach bei der Rekonstruktion der räumlichen Position des Defekts eine Zusatzinformation aus einer Gruppe, umfassend eine Dimensionalität des Wärmeflusses, eine Anzahl von Grenzschichten in dem Prüfling, eine Position von Grenzschichten in dem Prüfling, thermophysikalische Materialeigenschaften oder Randbedingungen, verwendet wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass durch die Vorrichtung eine Bauteilidentifikation erfolgt. Dadurch werden a priori-informationen des Prüflings als Zusatzinformation verfügbar gemacht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass durch die Vorrichtung eine Nutzerauthentifizierung durchgeführt wird. Dadurch werden die Zusatzinformationen vom Gerätenutzer abhängig gemacht.
Zur Bauteilidentifikation als auch zur Nutzer- Authentifikation können Technologien, wie ein berührungsloses Sender-Empfänger-System (Radio-Frequency Identification-Technologien), optoelektronisch erfassbare Schriften, Strichcodes oder mehrdimensionale Codes (mittels Kamera oder Scanner), biometrische Authentifizierung u.a. durch Gesicht-, Fingerabdruck-, Augeniris- oder Stimmerkennung, manuelle Authentifizierung mittels Benutzerschnittstelle oder Kartenlesegerät, oder digitales Authentifizieren basierend auf kryptographischen Handshakeverfahren verwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in der Vorrichtung eine inertiale Messeinheit angeordnet wird, wobei das Infrarotdetektor- Array der Oberflächenscanner und die inertiale Messeinheit relativ zueinander in definierten Abständen und definierten Ausrichtungen in der Vorrichtung angeordnet werden.
Von Vorteil ist auch die Verfahrensweise, wobei die räumliche Eage und Ausrichtung der Vorrichtung relativ zu dem Prüfling durch die inertiale Messeinheit gemessen wird. Dies ermöglicht es, dass durch die inertiale Messeinheit die Bildsequenz korrigiert und stabilisiert werden kann.
Gemäß einer alternativen Verfahrensweise ist vorgesehen, dass zum Erfassen der räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung und zum Erfassen der Oberfläche des Prüflings externe Datenquellen berücksichtigt werden.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens sieht vor, dass Zusatzinformationen über die Bauteilgeometrie und die Materialeigenschaften des Prüflings zur optimierten Diskretisierung des Rekonstruktionsraumes verwendet werden.
Durch die Verfahrensweise, wonach die Verfahrensschritte ein- oder mehrmals wiederholt, aus einer unterschiedlichen räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung relativ zu dem Prüfling durchgeführt werden und Ergebnisse von Rekonstruktionen der räumlichen Position des Defekts superpositioniert werden, wird der Vorteil einer noch größeren Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Zuordnung von Defekten bzw. Bauteilmerkmalen zur dreidimensionalen Geometrie des Prüflings erzielt.
Als vorteilhaft erweist sich auch die Weiterbildung des Verfahrens, wonach aus den Infrarotbildern temperatur- und ortskalibrierte Bilddaten berechnet werden.
Gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Verfahrensweise ist vorgesehen, dass die extrahierten Merkmale der Defekte zur Datenkompression verwendet werden können.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung eines Prüflings;
Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung, gemäß Fig. 1, entsprechend einer Blickrichtung auf ihre Sensoren bzw. auf ihr Infrarotdetektor- Array;
Fig. 3 ein Flussdiagramm des Verfahrens zur thermografischen Bauteilprüfung;
Fig. 4 Details des Regularisierungsverfahrens gemäß Verfahrens schritt „Regularization and Reconstruction“ in Fig. 3; Fig. 5 die Vorrichtung bei der Durchführung der thermografischen Prüfung des Prüflings;
Fig. 6 eine Illustration von mit dem Regularisierungsverfahren durchgeführten Auswerteschritten der gemessenen Oberflächentemperatursignale anhand von zeitlichen und räumlichen Temperaturprofilen;
Fig. 7 Auswerteschritte des Regularisierungsverfahren eines weiteren Anwendungsfalls, veranschaulicht durch zeitliche und räumliche Temperaturprofilen;
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung eines Bauteils bzw. Prüflings 2. Die Vorrichtung 1 ist geeignet zur Durchführung eines Verfahrens zur Bauteilprüfung unter Anwendung der aktiven Thermografie und umfasst dazu eine Anregungsquelle 3 und ein Infrarotdetektor-Array 4. Neben einer elektrischen Versorgungseinheit 5 ist weiters eine Steuervorrichtung 6 bzw. eine Prozessoreinheit zur Steuerung des Prüfungsablaufs und Steuerung bzw. Regelung der dafür notwendigen Komponenten der Vorrichtung 1 vorgesehen. Ein Teil der Steuervorrichtung 6 wird durch eine Auswertevorrichtung 7 zur programmgesteuerten Bearbeitung der von dem Infrarotdetektor- Array 4 bzw. von weiteren Sensoren detektierten Messsignale gebildet. Weiters umfasst die Vorrichtung 1 einen Oberflächenscanner 8 zur Erfassung der Geometriedaten bzw. der Geometriemerkmale des Prüflings 2. Schließlich ist die Vorrichtung 1 auch mit einer inertialen Messeinheit 9 zur Bewegungsdetektion der Vorrichtung 1 ausgebildet. Weiters umfasst die Vorrichtung 1 auch ein Bedienterminal 10, das außerdem zumindest eine digitale, bidirektionale Kommunikations Schnittstelle zur Bereitstellung von Daten bzw. zum Abruf von Zusatzinformationen von externen Datenquellen umfasst. Optional kann die Vorrichtung 1 auch mit einer optischen Kamera bzw. mit einem optischen Abbildungssystem 11 (einer sogenannten RGB-Kamera) für den sichtbaren Wellenlängenbereich ausgestattet sein.
Die Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1, entsprechend einer Blickrichtung auf das Infrarotdetektor-Array 4 bzw. einer Blickrichtung entsprechend einer optischen Achse 12 des Infrarotdetektor- Array 4.
Wie in der Fig. 1 dargestellt, weist der Prüfling 2 unterhalb einer Oberfläche 13 in seinem Inneren eine - vereinfacht im weiteren als Defekt 14 bezeichnete - Inhomogenität auf.
Die Fig. 3 zeigt anhand eines Flussdiagramms den Ablauf des Verfahrens zur thermografischen Bauteilprüfung an dem Prüfling 2 (Fig. 1). Es handelt sich dabei um einen mehrstufigen Signalverarbeitungsprozess. Im Zuge einer initialen Messung wird zunächst die Oberfläche 13 des Prüflings 2 optisch erfasst und die initiale Pose (Position und Ausrichtung) der Vorrichtung 1 relativ zu dem Prüfling 2 bzw. dessen Oberfläche 13 bestimmt. Vor der thermischen Anregung des Prüflings 2 mit der Anregungsquelle 3 werden mit dem Infrarotdetektor- Array 4 ein oder mehrere statische (passive) Infrarotbilder des Prüflings 2 erfasst.
Durch Feststellen von Transformationsparametem können einem oder mehreren Koordinatenpunkten p jeweils ein Bildpunkt I(u,v) zugeordnet werden (Fig. 5). Da zwischen der Lagebestimmung der Vorrichtung 1, der thermischen Anregung mittels der Anregungsquelle 3 und der Aufnahme der thermischen Antwort durch das Infrarotdetektor- Array 4 keine Bewegung der Vorrichtung 1 erfolgt, gilt diese Zuordnung auch für den zeitlich dynamischen Teil der von dem Prüfling 2 emittierten Infrarotstrahlung und muss daher nicht notwendigerweise während der Messung der thermischen Anregung und Antwort durchgeführt werden. Die Koordinatentransformation kann durch eine zuvor durchgeführte Kalibrierung des Infrarotdetek- tor-Array 4 und des Oberflächenscanners 8 oder durch Bildregistrierungsverfahren auf Basis von charakteristischen Bildmerkmalen, wie Kanten oder Unterschieden im Emissionsgrad, festgestellt werden.
Zur Reduktion von Artefakten im Rekonstruktions- und Registrierungsschritt erfolgt eine Konsolidierung der Scannerdaten (gegebenenfalls Entfernen von Ausreißern, Rauschfilterung, Reduktion von Bildgröße, Reduktion der örtlichen Auflösung). Des Weiteren wird jeweils ein Normalvektor np für alle relevanten Koordinatenpunkte der Oberfläche 13 des Prüflings 2 bestimmt. Die Normalvektoren np sind hierbei immer in Richtung des Bauteilinneren orientiert (Fig. 5).
Nach der thermischen Anregung mit der Anregungsquelle 3 wird die thermische Antwort des Prüflings 2 durch Aufzeichnung von Infrarotbildern mit dem Infrarotdetektor- Array 4 hinreichend lange erfasst. Die Messdauer und Anregungsform bestimmt dabei die gewünschte Eindringtiefe in den Prüfling 2. Die Bildwiederholrate bei der Aufnahme der Infrarotbilder durch das Infrarotdetektor-Array 4 bestimmt das Auflösungsvermögen in axialer Richtung der Vorrichtung 1, das heißt in Tiefenrichtung des Prüflings 2.
Mit Hilfe der Auswertevorrichtung 7 wird die thermische Antwort für jeden Bildpunkt mittels einer sogenannten Regularisierung in eine Spiegelquellendarstellung invers transformiert. In dieser Darstellung werden unter der Oberfläche liegende Strukturen, wie der Defekt 14, als pulsförmige Merkmale in einem diskreten, äquidistanten Signal I(u,v,w) dargestellt.
Die Fig. 3 gibt eine Übersicht über die bei den thermografischen Prüfungsverfahren durchzuführenden Maßnahmen als auch deren zeitlicher Abfolge. Nach Inbetriebnahme der Vorrichtung 1 erfolgt mit Hilfe der inertialen Messeinheit (IMU) eine Bestimmung der räumlichen Lage, als auch der Ausrichtung der Vorrichtung 1. Andererseits wird mit Hilfe des Oberflächenscanners 8 die äußere Geometrie des Prüflings 2 vermessen. Die dabei erhaltenen Messdaten liefern als Maßnahme 100 Informationen über die Geometrie als auch die räumliche relative Anordnung von Vorrichtung 1 und Prüfling 2. Die Messungen gemäß Maßnahme 100 werden vorzugsweise permanent, das heißt über den gesamten zeitlichen Verlauf der Bauteilprüfung des Prüflings 2 hinweg andauernd vorgenommen. Dies ist insbesondere von Vorteil für den Fall, dass die Vorrichtung 1 als handgeführtes Gerät ausgebildet ist. Abschnitt 101 umfasst vor der thermischen Anregung des Prüflings 2 erfolgende Messungen bzw. Detektionen. So werden von der thermischen Anregung mit dem Infrarotdetektor-Array 4 ein oder mehrere statische (passive) Infrarotbilder des Prüflings 1 aufgezeichnet und Transformationsparameter zur Zuordnung von Koordinatenpunkten p zu jeweiligen Bildpunkten I(u,v) der Infrarotbilder festgestellt. In einem anschließenden Abschnitt 102 erfolgt die thermische Anregung mit Hilfe der Anregungsquelle 3 und gleichzeitig eine Erfassung der thermischen Antwort durch Aufzeichnung einer Folge von Infrarotbildem durch das Infrarotdetektor-Array 4. Die dabei aufgezeichneten Bilder des Infrarotdetektor-Array 4 repräsentieren Oberflächentemperaturdaten Tmess(p) von Punkten p der Oberfläche 13 des Prüflings 2 als auch den zeitlichen Verlauf der Oberflächentemperaturen. Die so erhaltenen Oberflächentemperatursignale werden in einem abschließenden Abschnitt 103 einer Auswerteprozedur unter Verwendung der Auswertevorrichtung 7 unterzogen. Die Oberflächentemperatursignale Tmess werden dazu einem sogenannten Regularisierungsverfahren unterzogen. Dieses ermöglicht eine Rekonstruktion des Defekt 14 in dem Prüfling 2.
Die Fig. 4 zeigt ein Detail der Fig. 3 entsprechend dem Verfahrens schritt „Regularisation and Reconstruction“, im Abschnitt 103, weiter spezifiziert. Im Anschluss an die Aufzeichnung der thermischen Antwort von der Oberfläche 13 des Prüflings 2 mit Hilfe des Infrarotdetektor- Array 4 erfolgt eine Transformation in die erwähnte Spiegelquellendarstellung. Um Defekte 14, die an der Oberfläche 13 oder unter der Oberfläche 13 liegen, zu rekonstruieren oder Materialparameter zu bestimmen, wird das gemessene Oberflächentemperatursignal Tmess 6 IRA(Nt x Nu * Nv) in die entsprechende Spiegelquellendarstellung Tsq G IRA(NW x Nu * Nv) transformiert (IR, Menge der reellen Zahlen). Hierbei beschreiben Nu und Nv die Anzahl der Pixel des Flächendetektors des Infrarotdetektor- Array 4 in u- und v-Richtung. Die Anzahl der Zeitschritte für die Messung wird durch Nt abgebildet und die Anzahl der Koordinatenpunkte in Tiefenrichtung wird durch Nw repräsentiert. Die Transformationsmatrix K G IRA(Nt x Nw) kann dabei im einfachsten Fall durch eine Green "sehe Funktion mit der thermischen Diffusi- vität oi33 in der folgenden Form abgebildet werden.
Diese Funktion entspricht der Fundamentallösung der Wärmeleitungsgleichung. An dieser Stelle sei auch erwähnt, dass auch andere Green "sehe Funktionen aufgrund von vorliegenden Bauteilmerkmalen und Prüfumgebungsmerkmalen verwendet werden können. Mit der Temperaturleitfähigkeit in Tiefenrichtung 0133 und mit den diskreten Zahlenschritten ti = 1 At sowie tj = j Az und unter der Verwendung der Laufvariablen 1 = {0, 1, 2, ..., Nt-1 } und j = {0, 1, 2, ..., Nw-1 }, können die Elemente der Transformationsmatrix K, unter Verwendung der oben angegebenen Green "sehen Funktion, wie folgt geschrieben werden: Gleichung 6 (2) ’ Dabei beschreibt der Term 77 = eine dimensionslose Zahl, wobei f ein dimensionsloser
Skalierungsparameter zur Optimierung der Qualität der inversen Lösung ist und At die zeitliche Auflösung des Oberflächentemperatursignals abbildet sowie Aw die Tiefenauflösung für die Spiegelquellendarstellung repräsentiert.
Durch eine mathematische Faltung des Transformationskemels bzw. der Transformationsmatrix K bezüglich der Zeit und des Ortes können mögliche zeitliche und örtliche Anregungsmuster berücksichtigt werden. Da die Diffusionsvorgänge und somit die Wärmeleitungsgleichung auf makroskopischer Ebene betrachtet werden, ergibt sich in der diskreten Form eine lineare Matrixgleichung Tmess = K Tsq und daher ein lineares inverses Problem. Dabei kann außerdem festgestellt werden, dass die Gleichung (2) keine Abhängigkeit von den transversalen Koordinaten u und v aufweist. Das Lösen der Matrixgleichung Tmess = K Tsq stellt daher ein lokales inverses Problem dar. Das heißt, dass das gemessene Temperatursignal lokal (pixelweise) in die entsprechende Spiegelquellendarstellung transformiert werden kann.
Für die Transformation muss aufgrund der Entropieproduktion während der Wärmediffusion ein sehr schlecht gestelltes inverses Problem gelöst werden. Dafür können unterschiedliche Regularisierungsverfahren eingesetzt werden. Es sei außerdem angemerkt, dass das inverse Problem auch unter der Verwendung von Machine Learning-Ansätzen gelöst werden kann.
Im vorliegenden Fall wird das inverse Problem unter Hinzuziehung von Zusatzinformationen, wie beispielsweise Positivität oder Sparcity (Lösungsmatrix ist dünn besetzt) im Auswerteprozess gelöst. Die berechnete Spiegelquellen- Verteilung als Funktion der Tiefe offenbart die Merkmale des gemessenen Oberflächentemperatursignals bezüglich baugleichen Grenzflächen (Oberfläche 13) und Defektgrenzflächen in Form von Quellen (positive Amplitude) und Senken (negative Amplitude). Die Quellen und Senken können dabei beispielsweise durch Defekte oder den vorherrschenden Randbedingungen entstehen, wobei Merkmale aufgrund von Defekten eindeutig von Merkmalen aufgrund der Randbedingungen unterschieden werden können. Die Randbedingungen oder Prüfumgebungsmerkmale können dabei durch die Wärmeleitung, die Wärmestrahlung oder die Konvektion oder eine Mischung dieser Effekte beschrieben werden. Zudem liefern adiabate Randbedingungen nur positive Spiegelquellenamplituden. Wärmestrahlung und Konvektion können sowohl negative als auch positive Spiegelquellenamplituden liefern (Fig. 6, 7). Basierend auf den Defektmerkmalen kann die Tiefenlage des Defekts 14 nur grob abgeschätzt werden. Zudem liefern die Amplituden aufgrund der Randbedingen und der Beobachtungsoberfläche keine relevanten Informationen bezüglich des Defekts 14 und der Position der Rückwand. Daher werden die Amplituden aufgrund des Defekts 14 und der Rückwand extrahiert. Aus dem resultierenden Signal wird sodann ein rauschfreies Defekttemperatursignal berechnet. Durch das Eliminieren des Rauschsignals kann nun, durch die Auswertung des maximalen Defekttemperatursignals, die Defekttiefe genauer bestimmt werden.
Aus der berechneten Defekttiefe kann sodann ein Ersatzspiegelquellensignal I 6 IRA(NU x Nv x Nw) für jedes Pixel des Infrarotdetektor- Array 4 und jedes Defektsignal für eine mehrdimensionale Defektdarstellung bestimmt werden (siehe Fig. 6f und Fig. 6h).
Im Übrigen gilt, wenn die thermische Effusivität des Grundmaterials e2 größer ist als die thermische Effusivität des Defektmaterials ei, dass auf der Tiefenskala der Spiegelquellenverteilung die positive Amplitude (Quelle) vor der negativen Amplitude (Senke) ersichtlich ist (Fig. 6c, 6d). Wenn ei größer ist als e2, dann ergibt sich auf der Tiefenskala zuerst eine Senke und dann eine Quelle (Fig. 7).
Die geschilderte Transformation des gemessenen Temperatursignals in die entsprechende Spiegelquellendarstellung berücksichtigt keine transversale Diffusionsvorgänge sowie Geometrieinformationen des möglicherweise anisotropen und komplex geformten Prüflings 2.
In einem weiteren Auswerteschritt und mit Hilfe der durch den Oberflächenscanner 8 aufgezeichneten Geometrieinformationen des Prüflings 2 in Verbindung mit bekanntem Temperaturleitfähigkeitstensor a kann eine örtliche Filterung durchgeführt werden. Dadurch ist eine genauere Rekonstruktion der wahren Grenzflächenabmessungen möglich. Diese örtliche Filterung kann ebenfalls durch das Eösen eines inversen Problems durchgeführt werden. Dieser weitere und optionale Auswerteschritt empfiehlt sich speziell für Defekte 14, die tief unter der Oberfläche 13 des Prüflings 2 liegen und dann, wenn das Verhältnis der Temperaturleitfähigkeiten in transversaler Richtung und Tiefenrichtung groß ist.
Gemäß der Darstellung in Fig. 4 durchlaufen die Oberflächentemperatursignale zu deren Auswertung der Regularisierung und Defektrekonstruktion eine Abfolge mehrerer Schritte. Ein erster Schritt 111 entspricht dabei der Detektion des Oberflächentemperatursignals Tmess. Im anschließenden Schritt 112 erfolgt die Transformation des gemessenen Oberflächentemperatursignals Tmess in die entsprechende Spiegelquellenverteilung entsprechend der Linearmatrixgleichung Tmess = K Tsq. In einem anschließenden Schritt 113 werden Defektmerkmale extrahiert. Im Schritt 114 erfolgt eine Berechnung des Defekttemperatursignals basierend auf den extrahierten Defektmerkmalen. Der folgende Schritt 115 entspricht der Bestimmung der realen Defekttiefe aus dem berechneten Defekttemperatursignal. Die reale Defekttiefe wird in einem anschließenden Schritt 116 verwendet, um ein Ersatzspiegelquellensignal zu berechnen. In einem abschließenden Schritt 117 erfolgt eine örtliche Filterung basierend auf der gemessenen Geometrieinformation des Prüflings 2 und Informationen über den bekannten Temperaturleitfähigkeitstensor. Basierend auf den dabei erhaltenen Ergebnissen kann die Größenbestimmung des Defekts 14 in dem Prüfling 2 verbessert bzw. optimiert werden.
Die Fig. 5 zeigt die Vorrichtung 1 bei der Durchführung der thermografischen Prüfung des Prüflings 2.
Mit Hilfe der Anregungsquelle 3 ist der Prüfling 2 bereits thermisch angeregt worden und wird durch das Infrarotdetektor- Array 4 der Vorrichtung 1 die thermische Antwort des Bauteils über eine vorgegebene Messdauer detektiert als auch mit Hilfe der Oberflächenscanners 8 der Vorrichtung 1 die Geometrieinformationen erfasst (Fig. 1, 2). Das heißt es wird von dem Infrarotdetektor- Array 4 eine Folge von Wärmebildem aufgezeichnet. Aus der mindestens einen räumlichen Eage k der Vorrichtung 1 wird darauf basierend ein 3D-Tiefensignal Ik(u,v,w) rekonstruiert. Voraussetzungsgemäß muss dabei für einen Oberflächenpunkt pi und einem zugehörigen, normierten normalen Vektor nPi zumindest eine Bildposition (up*, vp*) vorhanden sein. Relevante Ersatzmerkmalspositionen aus dem Tiefensignal Ik(up*,vp*,w) werden dazu in ein globales Koordinatensystem projiziert.
Bei bekannten Materialp arametem (beispielsweise in Form eine Temperaturleitfähigkeitssensors) und bei aus der Oberfläche 13 implizit bekannten oder manuell definierten Normalvektoren setzt sich ein relevantes Ersatzmerkmal P im globalen Koordinatensystem aus dessen Position und dessen Intensität zusammen. Die Projektion von Ersatzmerkmalspositionen einer oder mehrerer Datensätze I(u,v,w) in das globale Koordinatensystem führen gemäß Fig. 5 zu einer Aggregation von Ersatzmerkmalen auf oder nahe der Position des physikalischen Bauteilmerkmals, sofern die Ersatzmerkmale zum selben Bauteilmerkmal (Defekt 14) gehören. Dies ist beispielsweise der Fall bei benachbarten Oberflächenpunkten aus einer Bemessung oder deckungsgleichen oder benachbarten Oberflächenpunkten aus mehreren Messungen (das heißt einer Mehrfachdurchführung der Schritte 101, 102 und 103 gern. Fig. 3) aus deckungsgleichen oder unterschiedlicher räumlicher Lage der Vorrichtung 1. Eine solche Aggregation von Ersatzmerkmalen ist auch der Fall, wenn Oberflächenpunkte aus mehreren Messungen (das heißt einer Mehrfachdurchführung der Schritte 101, 102, 103 gern. Fig. 3) aus gegenüberliegenden räumlichen Lagen der Vorrichtung 1, wenn das zu prüfende Bauteil bzw. der Prüfling 2 hinreichend dünn bzw. die Messung der Temperaturantwort hinreichend lange ist. In einem solchen Fall ist in jeder Messung die gegenüberliegende, nicht sichtbare Bauteiloberfläche als Ersatzmerkmal sichtbar.
Die zu überlagernden Thermografiemessungen dürfen sich zueinander hinsichtlich aller üblichen Messparameter unterscheiden, da diese als Vorabinformationen bei der Rekonstruktion und Positionierung der Ersatzmerkmale berücksichtigt werden können. Diese Messparameter können sein: die zeitliche und örtliche Anregungsform durch die Anregungsquelle 3; die Messfrequenz (entsprechend der Aufzeichnung von Wärmebildem durch das Infrarotdetektor- Array 4); die Ortsauflösung und der Abstand der Oberfläche 13 des Prüflings 2 bzw. die räumliche Lage der Vorrichtung 1.
Bei einer Speicherung der transformierten Daten in Form einer Punktewolke (d.h. die Koordinaten liegen explizit vor) kann die Tiefenauflösung unabhängig von der Auflösung der Geometrieerfassung durch den Oberflächenscanner 8 definiert werden. Neben der Ersatzmerkmalposition kann einem Datenpunkt auch die Ersatzmerkmalsintensität zugeordnet werden. Diese ermöglicht eine verbesserte Visualisierung der Merkmale des Prüflings 2, beispielsweise durch Texturierung von Punktewolken bzw. von gerenderten Oberflächen der Merkmale bzw. des Defekts 14. Weiters ermöglicht dies eine Festlegung von Intensitätswerten, wenn die Ergebnisdaten in einem dreidimensionalen, kartesischen Gitter mit impliziten Koordinaten (Volumenpixel, kurz „Voxel“) vorliegen sollen. Hierbei werden die Ersatzmerkmalspositionen relevanter Datenpunkte durch Interpolation in das Gitter übertragen. Durch die systematische Positionierung der Ersatzmerkmale im globalen Koordinatensystem können in einem nachgelagerten Schritt weitere Rekonstruktions- und Segmentierungsverfahren eingesetzt werden, die eine genauere Lokalisierung und Visualisierung der Bauteilmerkmale ermöglichen. Die Einbringung geometrischer (Oberflächenpunkte, Normalenrichtungen, Vorabinformationen zu den Merkmalen des Prüflings 2 wie Orientierung, Größe und Form) und materialspezifischer Zusatzinformationen ermöglicht es außerdem bekannte Verfahren auf Basis von Superposition, Triangulation, Lateration, Regression und Machine Learning anzuwenden.
Anhand der Fig. 6 und 7 wird nachfolgend das Verfahren zur thermografischen Rekonstruktion des Defekts 14 näher erläutert.
Die Fig. 6 veranschaulicht die Auswerteprozedur zur Rekonstruktion eines Defekts 14 und zur Bestimmung von Materialparametern des Prüflings 2. Die Darstellung a) zeigt beispielgebend einen defektbehafteten Prüfling 2, wobei die thermische Effusivität des Grundmaterials e2 größer ist als die thermische Effusivität des Defektmaterials ei. Diagramm b) zeigt ein charakteristisches Temperatur signal für eine Messung im Reflexionsmodus im Defektbereich. Im Diagramm d) ist die daraus berechnete Spiegelquellenverteilung dargestellt. Diagramm c) zeigt die extrahierten Defekt- und Bauteilmerkmale, Diagramm e) das daraus berechnete Defekttemperatursignal und Diagramm f) die korrigierte Tiefenverteilung der Spiegelquellen. Die Darstellungen g) und h) zeigen eine 2D- Visualisierung der extrahierten Defekt- und Bauteilmerkmale und der korrigierten Tiefenverteilung der Spiegelquellen.
Die beschriebenen Verfahrensschritte entsprechen den bereits in der Fig. 4 vorgestellten Maßnahmen. Die Ausprägung von Bauteilmerkmalen des Prüflings 2 hängt von den thermischen Impedanzen des Grundmaterials und des Defektmaterials ab, wobei die thermischen Impedanzen durch die jeweiligen Effusivitäten gebildet werden, die wiederum von der Wärmeleitfähigkeit k, der spezifischen Wärmekapazität cp und der Materialdichte p abhängen (Fig. 6a). Je größer der Unterschied der thermischen Impedanzen, desto stärker werden die charakteristischen Bauteilmerkmale des Prüflings 2 angezeigt. Da die Position der Bildpunkte im Raum zueinander bekannt ist, können die individuellen Merkmalsintensitäten und -positionen durch eine geeignete Überlagerung für eine genauere Merkmalslokalisierung und -quantifizierung herangezogen werden. Bauteilmerkmale unter der Oberfläche 13 des Prüflings 2, die beispielsweise durch eine Defektgrenzfläche abgebildet werden, können aufgrund ihrer räumlichen Ausdehnung in mehreren nebeneinander liegenden Bildpunkten auftreten, wobei zugleich eine Verzerrung der räumlichen Ausdehnung durch die Wärmediffusion stattfindet. Die Fig. 6b zeigt exemplarisch ein gemessenes Oberflächentemperatursignal als Funktion der Zeit für die Reflexions- (Pulse-Echo)-Konfiguration (Anregungsquelle 3 und Infrarotdetektor- Array 4 auf gleicher Seite) basierend auf einem sehr kurzen Anregungsimpuls in Form einer Dirac-Delta- Verteilung bezüglich der Zeit.
Die beschriebene Prozedur für die thermografische Defektrekonstruktion ist jedoch auf alle zeitlichen und örtlichen thermischen Anregungsfunktionen, sowie auch im Falle einer Transmissions-Konfiguration (Anregungsquelle 3 und Infrarotdetektor-Array 4 auf gegenüberliegenden Seiten) anwendbar.
Um sicherzustellen, dass alle relevanten Bauteilmerkmale erfasst werden, kann eine Testmessung durchgeführt werden. Mit einer Testmessung kann die thermische Diffusionszeit td und damit die Messzeit tmess bestimmt werden.
Das nach erfolgter thermischer Anregung gemessene Temperatur signal kann lokal, das heißt pixelweise, in eine entsprechende Spiegelquellendarstellung transformiert werden. Das Diagramm, dargestellt in Fig. 6d, veranschaulicht die berechnete Spiegelquellen- Verteilung als Funktion der Tiefe und offenbart die Merkmale des gemessenen Oberflächentemperatursignals bezüglich Bauteilgrenzflächen und Defektgrenzflächen in der Form von Quellen (erkennbar durch positive Amplituden) und Senken (erkennbar durch negative Amplituden). Durch Extraktion der Amplituden aufgrund des Defekts 14 und der Rückwand erhält man schließlich das Diagramm wie in Fig. 6c dargestellt.
Aus dem so resultierenden Signal wird anschließend ein rauschfreies Defekttemperatursignal berechnet. Durch die Auswertung des maximalen Defekttemperatursignals des gefilterten Defekttemperatursignals kann sodann die Defekttiefe genauer bestimmt werden. Dies wird durch die Darstellungen in den Fig. 6e und 6g erläutert, wobei das Diagramm in Fig. 6g einen Querschnitt durch die Oberfläche 13 des Prüflings 2 mit der entsprechenden Spiegelquellenverteilung zeigt.
Aus der berechneten Defekttiefe kann sodann ein Ersatzspiegelquellensignal I E IRA(NU x N- x Nw) für jedes Kamerapixel und Defektsignal für eine mehrdimensionale Defektdarstellung bestimmt werden, wie es durch die Darstellungen in den Fig. 6f und 6h illustriert wird. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 6 ist voraussetzungsgemäß die thermische Effusivität des Grundmaterials e2 größer als die thermische Effusivität des Defektmaterials ei.
In der Fig. 7 ist die Auswerteprozedur zur Rekonstruktion von Defekten 14 und zur Bestimmung von Materialparametern veranschaulicht. Dabei ist - im Unterschied zu dem durch Fig. 6 behandelten Fall - die thermische Effusivität des Grundmaterials e2 kleiner ist als die thermische Effusivität des Defektmaterials ei. Das Temperatur signal wurde im Reflexionmodus aufgezeichnet. Das Diagramm a) zeigt die entsprechende Spiegelquellenverteilung im Defektbereich. Diagramm b) zeigt die extrahierten Defekt- und Bauteilmerkmale und Diagramm d) das daraus berechnete Defekttemperatursignal. In Diagramm c) ist die korrigierte Tiefenverteilung der Spiegelquellen wiedergegeben. Die Fig. 7 zeigt also ein Beispiel der thermografischen Defektrekonstruktion für einen Fall, wenn die Effusivität des Defektmaterials el größer ist als die Effusivität des Grundmaterials e2. In diesem Fall ergibt sich auf der Tiefenskala zuerst eine Senke und dann eine Quelle (Fig. 7a und Fig. 7b).
Für eine konsistente Registrierung neuer Thermografiedaten und der Rekonstruktion von Bauteilmerkmalen des Prüflings 2 aus diesen Daten, werden die vom Oberflächenscanner 8 erfassten Geometriemerkmale (beispielsweise durch TOF-Kamera, Profil-Scanner, anhand der Vorrichtung selbst durch die Überlagerung von Bilddaten aus verschiedenen Posen) und die Lageschätzungen aus der inertialen Messeinheit verwendet. Die Lageschätzung des Sensors im Ursprungskoordinatensystem erfolgt kontinuierlich.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist die eines handgeführten Geräts auf dem alle erforderlichen Komponenten in definierten, relativen Abständen zueinander positioniert sind.
In einer alternativen Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 wird die räumliche Lage relativ zur Bauteiloberfläche bzw. der Oberfläche 13 des Prüflings 2 durch externe Datenquellen bereitgestellt, beispielsweise durch einen ein- oder mehrachsigen Roboter der die Vorrichtung 1 bewegt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Vorrichtung 1 wird die Oberfläche 13 des Prüflings 2 und die inertiale Lage der Vorrichtung 1 relativ zu der Oberfläche 13 durch externe Datenquellen bereitgestellt, beispielsweise durch ein CAD-Modell des Prüflings 2. In einer ebenfalls alternativen Ausführungsform bleibt die Vorrichtung 1 in Ruhe und der Prüfling 2 wird durch geeignete Einrichtungen bewegt. Die relative Lage der Vorrichtung 1 wird dabei durch die Manipulationseinrichtung des Prüflings 2 bestimmt und der Vorrichtung 1 für die Auswertung bereitgestellt.
Nachfolgend wird unter neuerlicher Bezugnahme auf die Darstellung der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 eine weitere Anwendungsmöglichkeit bzw. Ausbildungsform der Vorrichtung zur thermischen Bauteilprüfung beschrieben. Dabei wird - den schon beschriebenen Verfahrensschritten vorausgehend - zu Beginn eine Identifikation des Prüflings 2 vorgenommen. Das heißt, dass die Steuervorrichtung 6 bzw. die Auswertevorrichtung 7 dazu ausgebildet ist, eine in irgendeiner Form codierte Kennung 15, die an der Oberfläche 13 des Prüflings 2 angebracht ist, zu erfassen bzw. automatisiert zu lesen. Dies ermöglicht eine spätere eindeutige Zuordnung der Ergebnisse der durchgeführten thermografischen Bauteilprüfung zu dem jeweiligen Prüfling 2. Als Grundlage dafür dienen Bilder die vorzugsweise von der Infrarotkamera bzw. von dem Infrarotdetektorarray 4 von der Kennung 15 gemacht worden sind. Alternativ ist es aber auch möglich, die für die Bauteilidentifikation erforderlichen Bilder mit Hilfe der optischen Kamera 11 aufzunehmen. Die Steuervorrichtung 6 bzw. die Auswertevorrich- tung 7 ist zur programmgesteuerten Dekodierung der Bildinformationsdaten und Identifikation der Kennung 15 ausgebildet. Die Kennung 15 kann bei dieser Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 durch optoelektronisch erfassbare Schriften oder ein- oder mehrdimensionale Codes (wie einen Strichcode oder einen QR-Code) gebildet sein.
In einer bevorzugten Ausbildungsform der Vorrichtung 1 ist in der Steuervorrichtung 6 eine programmgesteuerte Benutzerprüfung 16 vorgesehen. Bei dieser Ausbildungsvariante der Vorrichtung 1 ist es daher möglich, deren Inbetriebnahme auf einen dazu autorisierten Personenkreis zu beschränken. So kann beispielsweise eine Benutzerauthentifizierung durch Überprüfung eines von dem Benutzer über das Bedienterminal 10 eingegebenen Passworts erfolgen. Alternativ dazu kann eine Nutzerauthentifizierung auch auf der Grundlage von Technologien, wie einer Gesichtserkennung oder einer Augen-Iris-Erkennung erfolgen. Zur Aufnahme entsprechender Bilder stehen alternativ die Infrarotkamera bzw. das Infrarotdetektorarray 4 oder die optische Kamera 11 der Vorrichtung 1 zur Verfügung. Die programmgesteuerte Benutzerprüfung 16 der Vorrichtung 1 könnte alternativ auch auf Grundlage anderer Technologien wie dem Auslesen eines RFID-Elements mit entsprechenden Lesegeräten bzw. Scannern als auch der Erkennung von Fingerabdrücken erfolgen. Der jeweilig verwendeten Technologie entsprechend ist die Benutzerprüfung 16 der Vorrichtung 1 zur Bilderkennung oder zur Decodierung entsprechender Detektionssignale eines entsprechenden Lesegeräts ausgebildet. Eine weiteres Ausführungsbeispiel der Benutzeridentifizierung könnte aber auch eine zwei- oder Mehrfaktorauthentifizierung vorsehen.
Anhand der Fig. 8 wird nachfolgend eine weitere Ausführungsvariante einer Vorrichtung 1 zur thermografischen Bauteilprüfung beschrieben. Die Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung 1 zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung eines Prüflings 2, die ebenfalls zwei Anregungsquellen 3 zur Erzeugung eines Wärmestroms in dem Prüfling 2 und eine Steuervorrichtung 6 mit einer Auswertevorrichtung 7 umfasst. Bei diesem Beispiel der Vorrichtung 1 sind zwei Infrarotdetektorarrays 4 zur Detektion bzw. Erfassung der von der Oberfläche 13 des Prüflings 2 emittierten Wärmestrahlung vorgesehen. Dies erlaubt eine kombinierte Auswertung der aus den jeweiligen Infrarotbildern der beiden Infrarotdetektorarrays 4 erhaltenen Oberflächentemperatursignale, wodurch in weiterer Folge eine größere örtliche bzw. zeitliche Auflösung erreicht werden kann.
Andererseits kann auch durch die Art der durch die Anregungsquellen 3 hervorgerufenen thermischen Anregung der Oberfläche 13 des Prüflings 2 eine Verbesserung der Qualität der mit dem Verfahren ermittelten Ergebnisse der Bauteilprüfung erreicht werden. Eine Möglichkeit dazu besteht darin, in dem jeweiligen Strahlengang der beiden Anregungsquellen 3 einen Filter 17 vorzusehen. Durch die beiden Filter 17 wird aus der von den beiden Anregungsquellen 3 erzeugten Infrarotstrahlung ein engerer Spektralbereich ausgewählt.
Eine andere Ausführungsvariante sieht vor, in dem Strahlengang der jeweiligen Anregungsquelle 3 jeweils eine Fokussiereinrichtung bzw. eine Fokussierlinse 18 vorzusehen. Die Fokussierlinsen 18 erlauben das Verfahren zur Bauteilprüfung derart durchzuführen, dass die thermische Anregung mit der Infrarotstrahlung auf der Oberfläche 13 des Prüflings 2 örtlich konzentriert vorgenommen werden kann. Durch eine entsprechende Ausbildung bzw. Einstellung der Fokussierlinsen 18 kann beispielsweise der Wärmeeintrag auf einen möglichst punktförmigen oder linien- bzw. streckenförmigen Oberflächenbereich konzentriert werden. Für das anzuwendende Auswerteverfahren ist dies insofern von Vorteil, als die Anfangsbedingungen des in dem Prüfling 2 erzeugten Wärmestroms genauer bestimmt bzw. vorgegeben werden können.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
Vorrichtung 100 Maßnahme Prüfling 101 Abschnitt Anregungsquelle 102 Abschnitt Infrarotdetektor- Array 103 Abschnitt Versorgungseinheit 111 Schritt S teuervorrichtung 112 Schritt Auswertevorrichtung 113 Schritt Oberflächenscanner 114 Schritt inertiale Messeinheit 115 Schritt Bedienterminal 116 Schritt Kamera 117 Schritt optische Achse Oberfläche Defekt Kennung
B enutzerprüfung Filtern
Fokussierlinse

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung (1) zur thermographischen Bauteilprüfung,
- umfassend eine Anregungsquelle (3) zur Erzeugung eines instationären Wärmestroms in einem Prüfling (2),
- ein Infrarotdetektor-Array (4) zur Detektion einer von einer Oberfläche (13) des Prüflings
(2) emittierten Wärmestrahlung,
- einen Oberflächenscanner (8),
- eine Steuervorrichtung (6) und eine Auswertevorrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine inertiale Messeinheit (9) zur Detektion von Bewegungen der Vorrichtung (1) umfasst.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geometrieerfassungssystem zur Berechnung von räumlichen Koordinaten der Oberfläche (13) des Prüflings (2) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Geometrieerfassungssystem zur Berechnung einer relativen räumlichen Lage zwischen der Vorrichtung (1) und dem Prüfling (2) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Infrarotdetektor-Array (4) der Oberflächenscanner (8) und die inertiale Messeinheit (9) relativ zueinander in definierten Abständen und definierten Ausrichtungen in der Vorrichtung (1) angeordnet sind.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Infrarotdetektor- Arrays (4) zur Detektion der von einer Oberfläche (13) des Prüflings (2) emittierten Wärmestrahlung ausgebildet sind.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Anregungsquellen (3) ausgebildet sind.
7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsquelle (3) einen Filter (17) zur Selektion eines Teils eines Spektralbereichs der Infrarotstrahlung umfasst.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsquelle (3) eine Fokussierlinse (18) umfasst.
9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) und/oder die Auswertevorrichtung (7) zur programmgesteuerten Identifikation des Prüflings (2) durch Decodierung einer an der Oberfläche (13) des Prüflings (2) angebrachten Kennung (15) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Benutzerprüfung (16) umfasst ist und die Benutzerprüfung (16) zur programmgesteuerten Authentifizierung eines Benutzers ausgebildet ist, wobei eine Methode zur Authentifizierung des Benutzers verwendet wird, die aus einer Gruppe, umfassend das Eingeben eines Passworts, das Durchführen einer Gesichtserkennung oder einer Augen-Iris-Erken- nung, das Detektieren eines Fingerabdrucks, das Auslesen eines RFID-Elements, oder das Auslesen einer mit einem Magnetstreifen versehenen Benutzerkarte, ausgewählt ist.
11. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (7) zur programmgesteuerten Rekonstruktion eines Defekts (14) in einem Prüfling (2) ausgebildet ist, wobei durch die Auswertevorrichtung (7) aus Daten von Infrarotbildern von dem Infrarotdetektor-Array (4) ein Oberflächentemperatursignal Tmess berechnet wird, und wobei das Oberflächentemperatursignal Tmess unter Anwendung eines Regularisierungsverfahrens in eine Spiegelquellendarstellung Tsq transformiert wird.
12. Verfahren zur thermographischen Bauteilprüfung eines Prüflings (2) mit einer Vorrichtung (1), umfassend eine Anregungsquelle (3), ein Infrarotdetektor-Array (4) einen Oberflächenscanner (8), eine Steuervorrichtung (6) und eine Auswertevorrichtung (7), mit den folgenden Verfahrensschritten: - Erfassen einer räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung (1) relativ zu dem Prüfling
(2) und Erfassen einer Oberfläche (13) des Prüflings (2) mit dem Oberflächenscanner (8);
- Erzeugen eines instationären Wärmestroms in dem Prüfling (2) durch die Anregungsquelle
(3);
- Aufzeichnen von Infrarotbildem der Oberfläche (13) des Prüflings (2) mit dem Infrarotdetektor- Array (4) während einer vorgewählten Messdauer;
- Rekonstruktion einer räumlichen Position eines Defekts (14) aus erfassten Daten der Infrarotbilder durch die Auswertevorrichtung (7),
- dadurch gekennzeichnet, dass zur Rekonstruktion des Defekts (14) durch die Auswertevorrichtung (7) aus den Daten der Infrarotbilder ein Oberflächentemperatursignal Tmess berechnet wird,
- und dass das Oberflächentemperatursignal Tmess in eine Spiegelquellendarstellung Tsq transformiert wird, wobei gilt Tmess = K Tsq, und wobei K eine Transformationsmatrix ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Spiegelquellendarstellung Tsq Ersatzspiegelquellen und/oder Ersatzmerkmale berechnet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der Ersatzspiegelquellen und/oder Ersatzmerkmale ein Regularisierungsverfahren oder ein Machine Leaming-Ansatz angewendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Regularisierungsverfahren Green'sche Funktionen auf Basis der Wärmeleitungsgleichung angewendet werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Rekonstruktion der räumlichen Position des Defekts (14) eine Zusatzinformation aus einer Gruppe, umfassend eine Dimensionalität des Wärmeflusses, eine Anzahl von Grenzschichten in dem Prüfling (2), eine Position von Grenzschichten in dem Prüfling (2), thermophysikalische Materialeigenschaften oder Randbedingungen, verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (1) eine inertiale Messeinheit (9) angeordnet wird, wobei das Infrarotdetek- tor-Array (4) der Oberflächenscanner (8) und die inertiale Messeinheit (9) relativ zueinander in definierten Abständen und definierten Ausrichtungen in der Vorrichtung (1) angeordnet werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage und die Ausrichtung von Vorrichtung (1) und Prüfling (2) relativ zueinander durch die inertiale Messeinheit (9) gemessen wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen der räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung (1) und zum Erfassen der Oberfläche (13) des Prüflings (2) externe Datenquellen berücksichtigt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahrensschritt des Aufzeichnens der Infrarotbilder von der Oberfläche (13) des Prüflings (2) die Infrarotbilder von zwei Infrarotdetektor- Arraykameras (4) aufgezeichnet werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahrensschritt des Erzeugens eines Wärmestroms in dem Prüfling (2) durch die Anregungsquelle (3) von der Anregungsquelle (3) emittierte Infrarotstrahlung durch einen Filter (17) ein reduzierter Spektralbereich der Infrarotstrahlung selektiert wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahrensschritt des Erzeugens eines Wärmestroms in dem Prüfling (2) durch die Anregungsquelle (3) von der Anregungsquelle (3) emittierte Infrarotstrahlung durch eine Fokussiereinrichtung bzw. eine Fokussierlinse (18) in einer möglichst punktförmig und/oder li- nien- bzw. streckenförmig konzentrierten Weise auf die Oberfläche (13) des Prüflings (2) einwirkt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzinformationen über die Bauteilgeometrie und die Materialeigenschaften des Prüflings (2) zur optimierten Diskretisierung des Rekonstruktionsraumes verwendet werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrens schritte ein- oder mehrmals wiederholt, aus einer unterschiedlichen räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung (1) relativ zu dem Prüfling (2) durchgeführt werden und Ergebnisse von Rekonstruktionen der räumlichen Position des Defekts (14) superpositioniert werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Infrarotbildern temperatur- und ortskalibrierte Bilddaten berechnet werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die extrahierten Merkmale der Defekte (14) oder Grenzschichten zur Datenkompression verwendet werden.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verfahrensschritt des Erfassens der räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung (1) relativ zu dem Prüfling (2) vorausgehend eine Bauteilidentifikation durch Erfassen einer an dem Prüfling (2) angebrachten Kennung (15) durchgeführt wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verfahrensschritt des Erfassens der räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung (1) relativ zu dem Prüfling (2) vorausgehend eine Benutzerauthentifizierung durchgeführt wird, wobei die Benutzerauthentifizierung ein Verfahren umfasst, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, umfassend das Eingeben eines Passworts, das Durchführen einer Gesichtserkennung oder einer Augen-Iris-Erkennung, das Detektieren eines Fingerabdrucks, das Auslesen eines RFID-Elements, oder das Auslesen einer mit einem Magnetstreifen versehenen Benutzerkarte.
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