DE20122345U1 - Active thermography materials testing method has test area of tested object scanned via thermal imaging camera before and after heating test area via focused laser beam - Google Patents

Abstract

The materials testing method uses a camera (10) which detects temperature differences above a threshold value, for providing thermal images of examined surfaces of a tested object (8). The camera is used initially for providing the temperatures of object elements within a test area (14) of the tested object, before heating the test area via a focused laser beam (4), for providing a temperature increase corresponding to the threshold value, with evaluation of the temperature characteristic of the object elements from the corresponding thermal image elements. An independent claim for a thermographic device for materials testing is also included.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Materialeigenschaften mittels eines aktiven Thermografieverfahrens.The The invention relates to a device for testing material properties by means of an active thermography method.

Zahlreiche Vorrichtungen zur Prüfung von Materialien, das sind Prüfobjekte in Form von Festkörpern, sind bekannt und werden verbessert. Besonders vorteilhaft sind dabei Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Materialien, da bei diesen Prüfverfahren die Verwendbarkeit des Prüfobjektes nicht beeinträchtigt wird. Durch eine zerstörungsfreie Gesamtprüfung verschiedener Konstruktionsteile wird im Unterschied zur Stichprobenprüfung eine erhöhte Aussagesicherheit erreicht. Zerstörungsfreie Prüfungen erstrecken sich dabei sowohl auf Teilbereiche der Prüfobjekte (z. B. der Oberfläche) als auch auf deren Gesamtquerschnitt. Zum Nachweis von Fehlern (z. B. Rissen, Lunkern oder Schlackeneinschlüssen) sowie Seigerungszonen werden physikalische Werkstoffeigenschaften wie Absorption von Röntgenstrahlen, Reflektion von Ultraschallwellen, Schallemission oder magnetische Eigenschaften ausgenutzt. Als zerstörungsfreie Prüfverfahren sind Röntgen und Gammastrahlenprüfung, Ultraschallprüfung, Magnetpulverprüfung sowie elektrische und magnetische Untersuchungen bekannt.numerous Devices for testing of materials, these are test objects in the form of solids, are known and improved. Particularly advantageous are Nondestructive method exam of materials, since in these test methods the usability of the test object not impaired becomes. Through a non-destructive overall examination of various Construction parts, unlike the sample test one increased Statement of assurance achieved. Non-destructive tests extend This applies both to subareas of the test objects (eg the surface) and also on their overall cross-section. To prove errors (eg Cracks, voids or slag inclusions) and segregation zones become physical material properties like absorption of X-rays, Reflection of ultrasonic waves, sound emission or magnetic Exploited properties. As a non-destructive testing method are x-rays and gamma-ray testing, Ultrasonic testing, Magnetic particle testing as well as electrical and magnetic investigations known.

Als ein zerstörungsfreies Prüfungsverfahren hat sich die Verwendung von Thermografiesystemen entwickelt. Die Thermografie arbeitet im infrarotem Wellenlängenbereich. Auf der kurzwelligen Seite beginnt der Infrarotbereich beim Dunkelrot an der Wahrnehmungsgrenze des sichtbaren Lichtes, am anderen, langwelligeren Ende geht er über in den Mikrowellenbereich mit Wellenlängen in der Größenordnung von Millimetern. Mit Hilfe einer wärmempfindlichen Kamera ist es möglich die von einem Objekt emittierte Infrarotbestrahlung zu messen und diese in einem sichtbaren Bild darzustellen. Da die Strahlung eine Funktion der Oberflächentemperatur des Objektes ist, kann die Kamera diese Temperatur genau berechnen und anzeigen. Dieses Verfahren wird beispielsweise für die Ermittlung von Rissen oder Leckagen in Behältern eingesetzt. Strömt beispielsweise ein Gas durch ein Leck aus einem Behälter aus, so kann dieses, wenn es einen Temperaturunterschied zur Behälterwand aufweist, mit Hilfe der Messung der emittierten Infrarotstrahlung ermittelt werden.When a non-destructive Examination procedure has the use of thermography systems is developing. The thermography works in the infrared wavelength range. On the shortwave side, the infrared range begins at the dark red at the perceptual border of visible light, at the other, longer-waved one He goes over in the microwave range with wavelengths of the order of magnitude of millimeters. With the help of a heat-sensitive camera is it possible to measure the infrared radiation emitted by an object and to present them in a visible image. Because the radiation is a Function of the surface temperature of the object, the camera can accurately calculate this temperature and display. This procedure is used, for example, for the determination of cracks or leaks in containers used. flows for example, a gas through a leak from a container, so this may be if there is a temperature difference to the vessel wall having, by means of the measurement of the emitted infrared radiation be determined.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung für ein zerstörungsfreies Materialprüfverfahren zu schaffen, das schnell und einfach durchführbar ist. Mit Hilfe des Verfahrens sollen sowohl Inhomogenitäten (z. B. Materialunterschiede, Einschlüsse), als auch Materialfehler wie Risse oder Brüche nachweisbar sein. Das Verfahren soll mit Hilfe der Vorrichtung dabei einfach und schnell durchzuführen sein und eine präzise Untersuchung einzelner, auch kleinerer Prüfbereiche erlauben.The The object of the present invention is a device for a Non-destructive material testing to create that is quick and easy to carry out. With the help of the procedure should both inhomogeneities (eg material differences, inclusions), as well as material defects like cracks or breaks be detectable. The process should be done with the help of the device easy and fast to perform his and a precise Allow examination of individual, even smaller test areas.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention Task by a device having the features of claim 1 solved.

Der Erfindung liegt grundsätzlich die Erkenntnis zugrunde, dass nicht die Messung der absoluten Temperatur des Prüfobjektes, sondern die Visualisierung der Abkühlung der Oberfläche Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften zulässt. Wesentliche Materialunterschiede innerhalb eines zu prüfenden Bereichs lassen sich daraus ableiten, mit welcher Geschwindigkeit Wärme durch das Material bzw. durch verschiedene Materialien und Fehler abgeleitet wird. Hierfür ist es notwendig, dass die Temperatur des Prüfobjektes nicht, wie bisher üblich, lediglich passiv untersucht wird, sondern das eine aktive Zufuhr von Wärme erfolgt. Somit handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein aktives Thermografieverfahren.Of the Invention is basically Understanding that not measuring the absolute temperature the test object, but the visualization of the cooling of the surface draw conclusions the material properties allows. Significant material differences within a range to be tested can be derived from it, with which speed heat through the material or derived by different materials and errors becomes. Therefor It is necessary that the temperature of the test object not, as usual, only is passively examined, but that takes place an active supply of heat. Thus, the method of the invention is an active one Thermography.

Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Untersuchung von Verbundwerkstoffen wie beispielsweise Glasfaserkunststoff oder Laminat. Auch das zuverlässi ge Auffinden von Fehlern in homogenen Materialien ist problemlos möglich.The Method is particularly suitable for the study of composite materials such as fiberglass or laminate. Also the reliable finding Errors in homogeneous materials are possible without any problems.

Mit Hilfe einer Thermografiekamera wird dabei beispielsweise zunächst die Temperatur der zu untersuchenden Oberfläche des Prüfobjektes ermittelt. Das Prüfobjekt befindet sich zu diesem Zeitpunkt vorteilhafterweise im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung. Mit Hilfe eines Laserstrahls wird der zu überprüfende Oberflächenbereich des Prüfobjektes gleichmäßig erwärmt, wobei die Thermografiekamera die Temperaturerhöhung der Oberfläche registriert. Die Oberfläche muss dabei mindestens um den von der Kamera minimal zu registrierenden und darstellbaren Temperaturunterschied (Schwellenwert) erhöht werden, jedoch kann eine Erhöhung um das Vielfache des Schwellenwertes beispielsweise um 10 Kelvin bei einem Schwellenwert von 0,1 Kelvin zu aufschlussreicheren und zu einer höher aufgelösten Darstellung des Messergebnisses führen. Mit Hilfe der Thermografiekamera kann der Wärmeabfluss der eingestrahlten Wärme also die Abkühlung der Oberfläche unmittelbar beobachtet werden. Die Wärmeleitung beeinflussende Unregelmäßigkeiten im Material des Prüfobjektes sind durch die bildhafte Darstellung der Kamera schnell und klar zu erkennen. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Thermografiekamera ein farbiges Bild produziert, es kann aber auch eine auf Graustufen basierende Darstellung bevorzugt werden.With The help of a thermographic camera is, for example, first the Temperature of the surface to be examined of the test object determined. The test object is located at this time advantageously in the thermal Balance with its environment. With the help of a laser beam becomes the surface area to be checked of the test object heated evenly, taking the thermography camera records temperature increase of a surface. The surface must be at least the minimum of the camera to register and representable temperature difference (threshold), however, an increase can be by a multiple of the threshold, for example by 10 Kelvin at a threshold of 0.1 Kelvin to more informative and to a higher resolved Display the result of the measurement. With the help of the thermographic camera can the heat flow of the radiated heat so the cooling the surface be observed immediately. The heat conduction affecting irregularities in the material of the test object are fast and clear thanks to the pictorial representation of the camera to recognize. It may be advantageous if the thermographic camera a colored picture produces, but it can also be a grayscale based representation preferred.

Im Gegensatz zur Beaufschlagung des Prüfobjektes mit Wärme nach dem Stand der Technik, beispielsweise mit einem Heizstrahler oder einer Halogenlampe, erlaubt die erfindungsgemäße Verwendung eines Laserstrahls zur Erwärmung eine äußerst präzise, homogene Wärmezufuhr über den gesamten Prüfbereich. Dies ist zum einen durch den relativ kleinen punktuellen Wärmeauftrag im Bereich des Brennflecks, der beispielsweise eine Fläche von nur etwa 2 bis 3 cm² aufweisen kann, zum anderen durch das genaue Heranführen des Brennflecks an die Begrenzungen des Prüfbereichs bedingt. Im Gegensatz zur Erwärmung des Prüfbereichs mit einem Heizstrahler oder einer Quarzlampe kann mit einem Laserstrahl die Wärmezufuhr aufgrund der hohen Energiedichte, dem kleinen Brennfleck und vor allem aufgrund der geringen Streuung des Laserstrahls exakt innerhalb der Begrenzungen eines beliebig geformten Prüfbereichs erfolgen. Beispielsweise kann nur ein bestimmter, auch unsymmetrischer Bereich eines Prüfobjekts aus gewählt und erwärmt werden. Das Lasergerät kann derart programmiert werden, dass der Laserstrahl jede beliebige Form abfährt. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass im Gegensatz zum Stand der Technik die angrenzenden Flächen durch den Laserstrahl nicht miterwärmt werden. Dies ist dann vorteilhaft, wenn es sich bei den angrenzenden Flächen um wärmeempfindliche Materialien handelt oder diese Flächen anschließend ebenfalls bei möglichst gleicher Temperatur untersucht werden sollen.In contrast to the exposure to the test object with heat according to the prior art, for example with a radiant heater or a Ha Logenlampe, allows the inventive use of a laser beam for heating an extremely precise, homogeneous heat over the entire test area. On the one hand, this is due to the relatively small spot heat application in the region of the focal spot, which may for example have an area of only about 2 to 3 cm ² , and, on the other hand, due to the precise approach of the focal spot to the boundaries of the test area. In contrast to the heating of the test area with a radiant heater or a quartz lamp with a laser beam, the heat supply due to the high energy density, the small focal spot and especially due to the low dispersion of the laser beam exactly within the limits of an arbitrarily shaped test area. For example, only a certain, even unbalanced region of a test object can be selected and heated. The laser device can be programmed so that the laser beam leaves any shape. It is particularly advantageous that, in contrast to the prior art, the adjacent surfaces are not miterwärmt by the laser beam. This is advantageous if the adjoining surfaces are heat-sensitive materials or these surfaces are then also to be examined at the same temperature as possible.

Der Laserstrahl kann dabei beispielsweise mäanderförmig über die Fläche des Prüfbereichs geführt werden und dabei die äußeren Begrenzungen des Prüfbereichs derart genau einhalten, dass ein scharfer Übergang zur nicht aktiv erwärmten angrenzenden Fläche erreicht wird. Die aufzubringende Wärme kann dabei einerseits durch die Intensität des Lasers, andererseits aber auch durch die Dauer des Wärmeauftrags bzw. durch Geschwindigkeit des bewegten Laserstrahls variiert werden. Der Laserstrahl kann beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von einem bis 10 000 mm pro Sekunde über den Prüfbereich geführt werden. Durch das gezielte Aufbringen der Wärme in Millisekunden auf der Oberfläche werden Störungen oder Materialeigenschaften in dem zu prüfenden Bauteil sofort auf dem Bildschirm der Wärmebildkamera und/oder auf einem weiteren angeschlossenen Bildschirm sichtbar. Die Qualität der gewonnenen Messergebnisse übertrifft vor allem durch die gleichmäßige Erwärmung des Prüfobjektes über den gesamten Prüfbereich die Qualität von Messergebnissen, die mit Systemen nach dem Stand der Technik gewonnen wurden, bei weitem.Of the Laser beam can be performed, for example, meandering over the surface of the test area and the outer limits of the test area to comply so precisely that a sharp transition to not actively heated adjacent area is reached. The applied heat can on the one hand by the intensity the laser, on the other hand, but also by the duration of the heat application or be varied by the speed of the moving laser beam. The laser beam can, for example, at a speed of one up to 10 000 mm per second the test area guided become. By the targeted application of heat in milliseconds on the surface become disorders or material properties in the component to be tested immediately on the Screen of the thermal imager and / or visible on another connected screen. The quality exceeds the results obtained especially by the uniform heating of the Test object over the entire test area the quality of measurement results obtained with systems of the prior art were won, by far.

Eine Beobachtung mittels der Thermografiekamera über einen längeren Zeitraum ermöglicht weiterhin eine räumliche Beurteilung des Materials. Aufgrund der sich über den Zeitraum verändernden Oberflächentemperaturen bzw. Temperaturunterschiede ist die Lage der Störungen in der Tiefe ableitbar. Beispielsweise kann ein rechnergestütztes dreidimensionales Bild des Prüfobjektes erstellt werden. Die Messergebnisse können auch dadurch beeinflusst werden, dass die zu prüfenden Oberfläche nach der ersten Erwärmung erneut erwärmt wird.A Observation by means of the thermographic camera over a longer period of time allows further a spatial Assessment of the material. Due to the changing surface temperatures over the period or temperature differences, the position of the disturbances in the depth can be derived. For example, a computer-aided three-dimensional image of the test object to be created. The measurement results can also be influenced by this be that to be tested Surface after the first warming reheated becomes.

Das schnelle, kurzzeitige Aufbringen der Wärme mittels Laser führt nur zu einer kurzzeitigen Erwärmung im Millisekunden-Bereich, was wiederum bei wärmeemp findlichen Materialien vorteilhaft sein kann.The fast, short-term application of heat by means of laser only results to a short-term warming in the millisecond range, again with heat-sensitive materials may be advantageous.

Aufgrund der fortschreitenden Halbleitertechnik sind die inzwischen verfügbaren Wärmemesskameras (Thermografiekameras) derart präzise bzw. empfindlich, dass bereits kleinste Temperaturunterschiede (< 100 mK) erkannt werden können. Der in das Prüfobjekt abfließende Wärmestrom kann entsprechend hoch aufgelöst auf einem Bildschirm dargestellt werden. Entsprechend können somit Rückschlüsse schon auf geringste Veränderungen oder Unterschiede des Materials geschlossen werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Temperaturänderungen des Prüfbereichs in Echtzeit auf einem Bildschirm beobachtet werden. Diese Livebilder können zusätzlich digital mit einer entsprechenden Software auf einem Computer zusammenhängend nach Art eines Videofilms gespeichert und später mit einer zusätzlichen Software hinsichtlich der angestrebten Darstellung bzw. Ergebnisse nachbearbeitet werden. Beispielsweise kann eine gute Darstellung der Temperaturveränderung des Prüfungsbereichs dadurch erzielt werden, dass eine bestimmte Filmsequenz in erhöhter Geschwindigkeit mehrmals bzw. unbegrenzt oft hintereinander abgespielt wird (sogenannte Loop-Darstellung). Bei entsprechend hoher Bildwiederholungsrate kann somit ein quasi stehendes Bild erzeugt werden, auf welchem die die Wärmeabfuhr beeinflussenden Komponenten bzw. Materialunterschiede gut sichtbar sind. Derart erzeugte digitalisierte Daten lassen sich darüber hinaus gut und einfach archivieren. Für derartige Verfahren bietet sich das sogenannte IMG Format an.by virtue of The advancing semiconductor technology is the now available thermal measurement cameras (Thermografiekameras) so precisely or sensitive that even the smallest temperature differences (<100 mK) detected can be. Of the into the test object outflowing heat flow can be resolved accordingly high be displayed on a screen. Accordingly, conclusions can therefore already at least changes or Differences of the material are closed. It has turned out to be special proved advantageous when the temperature changes of the test area be watched in real time on a screen. These live pictures can additionally digitally related to corresponding software on a computer Type of video saved and later with an additional Software with regard to the desired presentation or results be reworked. For example, a good illustration the temperature change of the examination area be achieved by a certain movie sequence in increased speed several times or playing an unlimited number of times in succession (so-called loop representation). With a correspondingly high refresh rate, a quasi standing image to be produced on which the heat dissipation influencing components or material differences clearly visible are. In addition, digitized data generated in this way can be used good and easy to archive. For Such methods lend themselves to the so-called IMG format.

Je nach Zielsetzung und Prüfobjekt ist auch eine Erwärmung der Rückseite des Prüfobjektes möglich, sodass die Thermografiekamera den Wärmeverlauf von der der Thermografiekamera abgewandten Seite des Prüfobjektes in Richtung der Thermografiekamera anhand der Wärmeentwicklung auf der der Thermografiekamera zugewandten Oberfläche aufzeichnet.ever according to objective and test object is also a warming the back of the test object possible, so the thermography camera the heat history from the side of the test object facing away from the thermographic camera in the direction of the thermographic camera based on the heat development on the Thermography camera facing surface records.

Eine gleichzeitige Erwärmung und Temperaturmessung ist möglich, da eine Thermografiekamera für sichtbares Licht „blind" ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen ist auch denkbar, dass das Lasergerät sehr nahe an der Thermografiekamera angeordnet oder unmittelbar mit der Thermografiekamera, beispielsweise über ein Gestänge, verbunden ist. Eine Temperaturbeeinflussung der Thermografiekamera durch die Nähe des Lasergerätes ist im Gegensatz zu einer herkömmlichen Wärmequelle, beispielsweise einem Halogenstrahler, nahezu ausgeschlossen, zumindest aber ist die Beeinflussung deutlich geringer.Simultaneous heating and temperature measurement is possible since a visible-light thermographic camera is "blind." In contrast to conventional systems, it is also conceivable that the laser device is located very close to the thermographic camera or directly connected to the thermographic camera, for example via a linkage A temperature influence of the thermography Camera by the proximity of the laser device is in contrast to a conventional heat source, such as a halogen lamp, almost impossible, but at least the influence is significantly lower.

Die Untersuchung des Prüfobjektes kann beispielsweise auch durch eine zuvorige Ermittlung der Wärmeabsorptionsfähigkeit des Prüfbereichs verbessert werden. Hierfür wird der Prüfbereich zunächst vollflächig kurz erwärmt und anschließend wird mit Hilfe einer CCD-Kamera das reflektierte Bild des Prüfbereichs aufgenommen. Auf dem sich ergebenden Bild (Foto) stellen sich Stellen hoher Reflektion hell und Stellen niedriger Reflektion dunkler dar. Die folgende Wärmezufuhr durch den Laser, die letztendlich der Untersuchung des Prüfbereichs dienen soll, kann dann durch Intensität oder Verweildauer des Laserstrahls entsprechend angepasst werden, so dass eine gleichmäßige Erwärmung der tieferen Schichten unabhängig von der Oberfläche des Prüfbereichs erreicht wird.The Examination of the test object For example, by a previous determination of the heat absorption capacity the test area improved become. Therefor becomes the test area first entire area briefly heated and afterwards using a CCD camera, the reflected image of the test area added. On the resulting picture (photo) places are high reflection is bright and places lower reflection darker following heat supply through the laser, which ultimately examines the test area should then serve by intensity or residence time of the laser beam be adjusted accordingly, so that a uniform heating of deeper layers independently from the surface of the test area is reached.

Eine Messung des reflektierten Anteils und somit entsprechend des absorbierten Anteils einer ersten Erwärmung für eine anschließende Anpassung der Wärmezufuhr kann auch durch die Thermografiekamera selbst erfolgen. Unmittelbar nach der ersten Erwärmung wird der Prüfbereich durch die Thermografiekamera aufgenommen. Das sich ergebende Bild zeigt ebenfalls die Stellen oder Bereiche des Prüfbereichs, die die Wärme stärker oder weniger stark reflektieren bzw. ableiten.A Measurement of the reflected portion and thus according to the absorbed Share of a first warming for one subsequent Adaptation of the heat supply can also be done by the thermography camera itself. immediate after the first warming becomes the test area taken by the thermography camera. The resulting picture also shows the locations or areas of the test area that increase or decrease the heat reflect or derive less.

Auch ist denkbar, den Prüfbereich vor der Untersuchung vollflächig beispielsweise mit Kohle oder Graphitstaub zu beschichten. Die Beschichtung vereinheitlicht die Reflektionsfähigkeit des Prüfbereichs und kann anschließend schnell und einfach entfernt werden. Diese Methode eignet sich beispielsweise insbesondere für kleine Prüfobjekte. Die Beschichtung kann auch mit Hilfe eines anderen geeigneten Materials erfolgen.Also is conceivable the test area before the examination over the entire surface For example, to coat with coal or graphite dust. The coating is standardized the reflectivity of the test area and then you can be removed quickly and easily. This method is suitable, for example especially for small test objects. The coating can also be made using another suitable material respectively.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung eines Laserstrahls besteht auch darin, dass die auch Erwärmung großer Flächen zentral erfolgen kann. Da der Laserstrahl auch über weite Strecken nur relativ geringe Leistungsverluste aufweist, reicht ein einmaliges, zentrales Aufstellen des Lasergerätes aus. Es ist beispielsweise bei großen Schiffsrümpfen nicht notwendig, zusätzliche Aufwendungen zur Gewährleistung der gleichmäßigen Wärmezufuhr zu betreiben (wie z.B. das Aufstellen von begehbaren Gerüsten)One significant advantage of the inventive use of a laser beam It also means that the heating of large areas can be done centrally. Because the laser beam is also over long distances only relatively low power losses, is sufficient a unique, central installation of the laser device. For example, it is not for large ship hulls necessary, additional Expenses for warranty the uniform heat supply operate (such as setting up walk-in scaffolding)

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch darin, dass eine zuverlässige Bestimmung der Qualität von Punktschweißnähten möglich ist. Bei der Punktschweißung entstehende Schweißlinsen weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und leiten zugeführte Wärme entsprechend schnell ab. Nicht oder nur schlecht verbundene Bleche mit nichtdurchgängigen Schweißlinsen bzw. Lufteinschlüssen leiten die zugeführte Wärme entsprechend schlechter ab, was mit Hilfe der Thermografiekamera leicht nachweisbar ist. Die Verwendung des Laserstrahls erlaubt nun eine punktgenaue, kleinräumige Untersuchung der Schweißlinsen, was insbesondere bei der Massenfertigung vorteilhaft ist. Zu prüfende Punktschweißnähte können beispielsweise mittels eines Lasers mit definierter Leistung und Verweildauer auf der Schweißlinse erwärmt und anschließend gefilmt werden. Weist eine untersuchte Schweißlinse einen von einem Sollwert abweichende Farbgebung auf dem Wärmebild auf, kann beispielsweise eine Alarm oder ein Anhalten der Produktion ausgelöst werden.One An essential advantage of the method according to the invention also exists in that a reliable Determination of quality of spot welds is possible. At the spot welding resulting welding nipples have a high thermal conductivity up and forward Heat accordingly fast. No or poorly connected sheets with non-continuous welding lenses or air bubbles lead the supplied Heat accordingly worse, which can easily be detected with the help of the thermography camera is. The use of the laser beam now allows a pinpoint, small-scale Examination of the welding lenses, which is particularly advantageous in mass production. To be tested spot welds, for example by means of a laser with defined power and dwell time the weld nugget heated and subsequently to be filmed. If a tested weld nugget deviates from a nominal value Coloring on the thermal image On, for example, can be an alarm or stop production triggered become.

Entsprechend ist auch die Untersuchung von linearen Schweißnähten möglich, eine Unterbrechung der Schweißnaht kann schnell und einfach aufgefunden werden.Corresponding is also the investigation of linear welds possible, an interruption of Weld can be found quickly and easily.

Das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Überprüfung von Bootsrümpfen aus Glasfaserkunststoff (GFK). Es hat sich herausgestellt, dass durch Festkörperdiffusion Salz oder Süßwasser durch mehr oder weniger geschütztes Glasfaserlaminat ein- und hindurchdringt. Dies geschieht in Abhängigkeit von Temperatur, Alter und Zusammensetzung der Medien Wasser/GFK. Als Folge kommt es zu unerwünschten Endlaminierungen, Wassereinbrüchen und letztlich zur Zerstörung des Bootsrumpfes. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nun möglich, diese unerwünschte Veränderung des Bootsrumpfes in jedem Stadium nachzuweisen. Das Verfahren dient damit zur Beurteilung des Zustandes eines Rumpfes bzw. zum Nachweis der o. g. Mängel und kann als Entscheidungshilfe für die Wertermittlung eines Bootes insbesondere nach Reparaturen nach Unfällen usw. herangezogen werden. Auch ist bei der Fertigung neuer Boote oder Schiffe die einwandfreie Qualität des Bootsrumpfes mit dem erfindungsgemäßen Verfahren problemlos überprüfbar. Denkbar ist auch, dass der zur Untersuchung eingesetzte Laserstrahl durch Anpassung bzw. Veränderung der Leistung direkt zum Veröden der aufgefundenen Osmoseschäden oder zum Zerschneiden des Materials genutzt werden kann.The inventive method or the device according to the invention is particularly suitable for checking boat hulls made of fiberglass (GRP). It turned out that through Solid state diffusion Salt or fresh water through more or less protected Fiberglass laminate penetrates and penetrates. This happens in dependence of temperature, age and composition of the media water / GRP. As a result, it comes to unwanted End lamination, water infiltration and ultimately to destruction of the boat hull. With the aid of the method or the device according to the invention is it possible to do this now? undesirable change of the hull at each stage. The procedure is used thus for the assessment of the condition of a hull or for proof the o. g. defects and can be used as a decision aid for the valuation of a Boats are used in particular after repairs after accidents, etc. Also, in the production of new boats or ships the perfect quality of the boat hull with the method according to the invention easily verifiable. Conceivable is also that of the laser beam used for the investigation Adaptation or change the performance directly to scorching the found osmosis damage or for cutting the material.

Die Erfindung kann in ähnlicher Weise zur Überprüfung von stahlgefertigten Objekten wie beispielsweise Kraftfahrzeuge oder Flugzeugen eingesetzt werden. Beispielsweise sind Fahrzeugkarosserien berührungslos von außen hinsichtlich nicht sichtbarer überlackierter Reparaturen untersuchbar. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit von Stahl- und Spachtelmasse tritt letztere bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich in Erscheinung.The invention may similarly be used to inspect steel-fabricated objects such as automobiles or aircraft. For example, vehicle bodies can be examined without contact from the outside with regard to non-visible painted repairs. Due to the different thermal conductivity of Steel and putty occurs the latter clearly when using the method according to the invention in appearance.

Ein weiterer interessanter Einsatzbereich für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Einrichtung ist die Markierung bzw. Identifizierung von Gegenständen. Beispielsweise können Kraftfahrzeuge oder Boote an beliebiger Stelle unterhalb ihrer Lackschicht, also für das bloße Auge von außen nicht sichtbar, eine Markierung, beispielsweise eine Identifizierungsnummer aufweisen, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens schnell und einfach überprüft werden kann. Es wäre zum Beispiel denkbar, dass Kraftfahrzeuge eine derartige Markierung auf dem Dach des Fahrzeugs aufweisen, die dann bei Unterfahren einer Messstelle (beispielsweise an Landesgrenzen) von oben schnell und zuverlässig abfragbar wäre. Auch könnten kleine Markierung mit Handgeräten bei Verkehrskontrollen überprüft werden. Es wird ausdrücklich drauf hingewiesen, dass die Lehre des Markierens und Identifizierens als eigenständige Erfindung angesehen und eine Teilanmeldung unabhängig von der Lehre der hier bezeichneten Erfindung vorbehalten wird.One Another interesting application for the inventive method or the device according to the invention is the marking or identification of objects. For example, motor vehicles or boats at any point below their paint layer, so for the naked eye from the outside not visible, a mark, for example an identification number having, by means of the method according to the invention quickly and just be checked can. It would be to Example conceivable that motor vehicles such a mark on the roof of the vehicle, which then underride a Measuring point (for example, at national borders) from above fast and reliable be queried. Also could small mark with handsets be checked at traffic controls. It is explicit pointed out that the doctrine of marking and identifying as independent Invention and a divisional application regardless of the teaching of here designated invention is reserved.

Zur Kontrolle der Verbindung von Verbundwerkstoffen oder Laminaten ist denkbar, dass das zu prüfende Material auf einer Fertigungsstrasse zunächst mittels des Laserstrahls erwärmt wird und anschließend der Temperaturverlauf durch die Verbundplatte mit einer oder mehrerer parallel zur Förderstrecke mitfahrenden Thermografiekameras ermittelt wird. Nicht ordnungsgemäße Verbindungen und Lufteinschlüsse können somit schon während bzw. kurz nach der Fertigung ermittelt und unmittelbar anschließend behoben werden.to Control of the compound of composites or laminates is conceivable that to be tested Material on a production line first by means of the laser beam heated and then the temperature profile through the composite panel with one or more parallel to the conveyor line mitfahrenden thermography cameras is determined. Improper connections and air pockets can thus already during or determined shortly after production and immediately corrected become.

Die oben aufgeführten Anwendungsbeispiele stellen nur einen kleinen Ausschnitt der sich für das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung ergebenden Möglichkeiten dar. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale sind in der Figurenbeschreibung und den Unteransprüchen enthalten. Es zeigen:The listed above Application examples represent only a small section of themselves for the inventive method or the device according to the invention resulting possibilities dar. Further advantageous design features are in the figure description and the dependent claims. Show it:

1: eine prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 : a schematic representation of a device according to the invention,

2: eine Prinzipdarstellung des Abtastweges des Laserstrahls, 2 : a schematic representation of the scanning path of the laser beam,

3: das Prinzip der bildhaften Darstellung, 3 : the principle of pictorial representation,

4: eine vereinfachte Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens, 4 : a simplified representation of the sequence of the test method according to the invention,

5: eine Prinzipdarstellung einer automatisierten Untersuchungseinrichtung, 5 : a schematic diagram of an automated examination device,

6: eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer zusätzlichen Kamera zur Aufzeichnung der Reflektionen des Prüfbereichs. 6 : A schematic diagram of a device according to the invention with an additional camera for recording the reflections of the test area.

1 zeigt die erfindungsgemäße Prüfungsvorrichtung 1, bestehend aus einem Lasergerät 2, welches einen Laserstrahl 4 emittiert, der über einen Scankopf 6 geleitet wird und anschließend auf ein Prüfobjekt 8 trifft. Weiterhin ist eine Kamera zur Ermittlung und bildhaften Darstellung von Temperaturunterschieden (Thermografiekamera) 10 und optional ein zusätzlicher Monitor 12 dargestellt 6. Der Laserstrahl 4 dient der Erwärmung eines der Thermografiekamera 10 zugewandten Prüfbereichs 14 der Oberfläche eines Prüfobjektes 8. Je nach Größe des zu prüfenden Prüfobjektes 8 kann der Prüfbereich 14 die der Thermografiekame ra 10 zugewandte Oberfläche vollständig oder nur teilweise beinhalten. 1 shows the testing device according to the invention 1 consisting of a laser device 2 , which is a laser beam 4 emitted by a scan head 6 and then to a test object 8th meets. Furthermore, a camera for the determination and pictorial representation of temperature differences (thermography camera) 10 and optionally an additional monitor 12 shown 6 , The laser beam 4 serves to heat one of the thermography camera 10 facing test area 14 the surface of a test object 8th , Depending on the size of the test object to be tested 8th can the test area 14 the Thermografiekame ra 10 facing surface completely or only partially.

Als Lasergerät 2 hat sich die Verwendung eines Diodenlasergerätes als besonders vorteilhaft erwiesen, jedoch ist auch der Einsatz anderer Lasergerätetypen denkbar. Der zugehörige Scankopf 6 weist eine, zwei oder mehr Spiegel auf und dient der Ausrichtung und Steuerung des Laserstrahls 4.As a laser device 2 the use of a diode laser device has proven to be particularly advantageous, but also the use of other laser device types is conceivable. The associated scan head 6 has one, two or more mirrors and serves to align and control the laser beam 4 ,

Bei der Wahl einer geeigneten Thermografiekamera 10 sollte die Darstellung möglichst geringer Temperaturunterschiede (Schwellenwert) innerhalb des Prüfbereiches 14 möglich sein. Gute Ergebnisse wurden mit einer Kamera der Firma FLIR Systems AB erreicht. Mit dieser Kamera ist die Darstellung von Schwellenwerten bzw. Temperaturunterschieden von 100 mK möglich. Weiterhin ist die Kamera in der Lage, Temperaturbereiche von – 40° C bis + 120° C (Messbereich 1) oder 0° C bis + 500° C (Messbereich 2) und optional Temperaturen bis 2000° C zu messen. Als Detektor wird ein Infrarotdetektor „Focal Plane Array (FPA)" mit ungekühltem Mikrobolometer mit einer Auflösung von 320 × 240 Pixel und einem Spektralbereich von 7,5 bis 13 μm verwendet. Die Bildfrequenz beträgt 50/60 Hz PAL/NTSC non-interlaced. Es können Blickfeldwinkel von 7° × 5,3° bei einem minimalen Fokus von 6 m bis 80° × 60° bei minimalem Fokus von 0,2 m sowie für Nahaufnahmen von 64 mm × 48 mm/150 mm oder 32 mm × 24 mm/80 mm realisiert werden. Gute Ergebnisse wurden mit dem Objektiv 45° × 34°/0,3 m erzielt.When choosing a suitable thermography camera 10 should show the smallest possible temperature differences (threshold value) within the test area 14 to be possible. Good results were achieved with a camera from FLIR Systems AB. With this camera, the display of threshold values or temperature differences of 100 mK is possible. Furthermore, the camera is capable of measuring temperature ranges from - 40 ° C to + 120 ° C (measuring range 1) or 0 ° C to + 500 ° C (measuring range 2) and optional temperatures up to 2000 ° C. The detector used is a Focal Plane Array (FPA) infrared detector with uncooled microbolometer with a resolution of 320 × 240 pixels and a spectral range of 7.5 to 13 μm The frame rate is 50/60 Hz PAL / NTSC non-interlaced. It can provide field of view angles of 7 ° x 5.3 ° with a minimum focus of 6m to 80 ° x 60 ° with a minimum focus of 0.2m and close-up of 64mm x 48mm / 150mm or 32mm x 24mm / 80 mm, good results were achieved with the objective 45 ° × 34 ° / 0.3 m.

Ein Prüfobjekt 8 z.B. aus CFK wird von einem Diodenlaser mit einer Wellenlänge von 808 nm und einen Scankopf 6 mit zwei Spiegeln für die X und Y Richtung mäanderförmig abgetastet (vgl. 2). Ein mäanderförmiges Abtasten gewährleistet ein definiertes und exakt wiederholbares Abtasten des Prüfbereichs 14. Die Wellenlänge des Laserstrahls kann je nach Anforderungen, insbesondere in Abhängigkeit vom Material zwischen 750 und 900 nm variieren.A test object 8th eg CFK is made of a diode laser with a wavelength of 808 nm and a scan head 6 with two mirrors for the X and Y direction sampled meandering (see. 2 ). A meander-shaped scanning ensures a defined and exactly repeatable scanning of the test area 14 , The wavelength of the laser beam can vary depending on the requirements, in particular depending on the material between 750 and 900 nm.

Der Laserstrahl 4 kann je nach gewünschter Intensität und zu untersuchender Fläche durch eine Linse gebündelt oder nicht gebündelt werden. Wird der Laserstrahl 4 nicht gebündelt, entsteht ein Brennfleck 16, der eine Fläche von etwa 1,5 cm × 1,5 cm aufweist. Auch die Fläche des Brennflecks 16 kann je nach Anforde rungen variiert werden. Die Geschwindigkeit des Laserstrahls 2 bzw. des Brennflecks 16 auf dem Prüfobjekt 8 kann zwischen 1mm und 10 000 mm/s betragen. Um eine ausreichende Erwärmung von Metall zu erreichen hat sich eine Geschwindigkeit von 100 mm/s, für die Erwärmung von CFK von 500 mm/s und von Polyethylen von 1000 mm/s als geeignet erwiesen.The laser beam 4 can be bundled by a lens or not bundled depending on the desired intensity and the surface to be examined. Will the laser beam 4 not bundled, creates a focal spot 16 which has an area of about 1.5 cm x 1.5 cm. Also the area of the focal spot 16 can be varied according to requirements. The speed of the laser beam 2 or the focal spot 16 on the test object 8th can be between 1mm and 10 000 mm / s. In order to achieve a sufficient heating of metal, a speed of 100 mm / s has proven suitable for the heating of CFRP of 500 mm / s and of polyethylene of 1000 mm / s.

Jegliche Temperaturänderung der Oberfläche des Prüfobjekts 8 kann in Echtzeit beobachtet und gleichzeitig beispielsweise in einem IMG-Format aufgezeichnet bzw. gespeichert werden.Any temperature change of the surface of the test object 8th can be observed in real time and at the same time recorded or stored in an IMG format, for example.

Durch das gezielte Aufbringen der Wärme in Millisekunden auf der Oberfläche des Prüfobjekts 8 werden Störungen in dem zu prüfenden Bauteil sofort sichtbar. Durch weitere Erwärmungen kann die Wärme quasi schichtweise in das Prüfobjekt 8 eingebracht werden.By the targeted application of heat in milliseconds on the surface of the test object 8th Faults in the component to be tested are immediately visible. By further heating, the heat can be quasi-layered in the test object 8th be introduced.

Eine genaue Tiefenbestimmung aufgezeigter Störungen jeglicher Art kann errechnet werden, da die Zeit bis zum Sichtbarwerden der Störung, die eingebrachte Wärmemenge (Laserleistung), die Fläche und das Material bekannt sind.A accurate depth determination of indicated disturbances of any kind can be calculated since the time until the fault becomes visible, the introduced amount of heat (Laser power), the area and the material is known.

Da der Scankopf 6 in jede Richtung schwenkbar ist, können Prüfobjekte 8 Bauteile in jeglicher Position zum Lasergerät 2 geprüft werden.Because the scan head 6 can be swiveled in any direction, inspection objects 8th Components in any position to the laser device 2 being checked.

3 macht das Prinzip der bildhaften Darstellung deutlich. Der Prüfbereich 14 wird von der Thermografiekamera 10 (dargestellt durch gestrichelte Linien, eine Linse 18 und Bildelemente 20) in Gegenstandselemente 22 aufgeteilt. Die Temperaturen der einzelnen Gegenstandselemente 22 werden von der Kamera ermittelt und anschließend über einen Strahlengang 24 als Bildelemente 20 dargestellt. Die Darstellung kann farbig oder in Graustufen erfolgen, wobei jedem Schwellenwert eine bestimmte Farbe oder Graustufe zugeordnet ist. Somit ergibt sich ein Abbild des Prüfbereiches 8, dargestellt auf Basis der Temperaturunterschiede zwischen den Gegenstandselementen 22. Weisen die Gegenstandselemente 22 keinen Temperaturunterschied auf, so ist auch in der 4 basierenden bildhaften Darstellung, beispielsweise durch den Monitor 12, kein Kontrast erkennbar. Weisen die Gegenstandselemente 22 jedoch unterschiedliche Tempera turen auf, so sind diese deutlich zu erkennen. 3 makes the principle of pictorial representation clear. The test area 14 is from the thermography camera 10 (represented by dashed lines, a lens 18 and picture elements 20 ) in item elements 22 divided up. The temperatures of the individual items 22 are determined by the camera and then via a beam path 24 as picture elements 20 shown. The representation may be color or grayscale, with each threshold associated with a particular color or gray level. This results in an image of the test area 8th , represented on the basis of the temperature differences between the object elements 22 , Assign the items 22 no temperature difference, so is also in the 4-based pictorial representation, for example by the monitor 12 , no contrast recognizable. Assign the items 22 However, different temperatures on, they are clearly visible.

4 verdeutlicht die Vorgehensweise einer erfindungsgemäßen Prüfung. Das Prüfobjekt 8 befindet sich in dieser beispielhaften Darstellung im thermischen Gleichgewicht mit der Umgebung und hat eine Oberflächentemperatur von 20°C (siehe 4a). Neben dem Prüfobjekt 8 ist ein Graustufenkeil 26 dargestellt. Dieser Graustufenkeil 26 beschreibt die Darstellung der Temperaturunterschiede (Schwellenwerte) durch die Thermografiekamera 10. Anstelle von Graustufen kann auch eine farbige Darstellung gewählt werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass in vielen Fällen die bildhafte Darstellung auf Basis von Graustufen zu besseren Ergebnissen führt. Gewöhnlich werden in der Thermografie niedrige Temperaturen dunkel und höhere Temperaturen heller dargestellt. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass für die Prüfung von Materialien eine inverse Darstellung zu besseren Ergebnissen führt. Somit werden niedrige Temperaturen hell und höhere Temperaturen dunkler dargestellt. 4 clarifies the procedure of a test according to the invention. The test object 8th is in thermal equilibrium with the environment in this exemplary illustration and has a surface temperature of 20 ° C (see 4a ). Beside the test object 8th is a grayscale wedge 26 shown. This grayscale wedge 26 describes the representation of the temperature differences (threshold values) by the thermography camera 10 , Instead of grayscale, a colored representation can also be selected. However, it has been found that, in many cases, grayscale rendering results in better results. Usually, in thermography, low temperatures become darker and higher temperatures brighter. However, the inventors have recognized that for the testing of materials an inverse representation leads to better results. Thus, low temperatures are displayed bright and higher temperatures darker.

Erfindungsgemäß wird nun in einem ersten Schritt die Thermografiekamera 10 derart eingestellt, dass die minimale zu messende Temperatur T_min oberhalb der Durchschnittstemperatur T_med (hier 20°C) des zu prüfenden Prüfbereiches liegt. Die minimale Temperatur T_min beträgt hier 25° C. Ausgehend von T_min wird ein sogenannter Span eingestellt, der von der minimalen Temperatur T_min bis zur maximalen zu messenden Temperatur T_max reicht (hier 35° C). Somit erscheint der Prüfbereich 14 im Monitor 12 als weiße Fläche. In einem nächsten Schritt wird nun der Prüfbereich 14 mit Hilfe des Laserstrahls 4 derart erwärmt, dass die Oberflächentemperatur des Prüfbereichs um mindestens einen, vorzugsweise mehrere Schwellenwerte ansteigt. Im vorliegenden Beispiel steigt die mittlere Temperatur T_med auf 25° C an. Sofort zeigen sich innerhalb Prüfbereichs 14 Bereiche, die von der Durchschnittstemperatur T_med abweichen. Derartige Störungen 28 erscheinen, wenn sie eine höhere Temperatur als T_med aufweisen auf dem Monitor 12 als dunkle Flecken. Da auch die Durchschnittstemperatur T_med durch die Erwärmung gegenüber der ursprünglichen Temperatur angestiegen ist, erscheint der Prüfbereich 14 insgesamt ebenfalls dunkler. Um nun eine klarere und deutlichere Darstellung der Störungen 28 zu erreichen, wird der die Darstellung auf dem Monitor 12 bedingende Graustufenkeil 26 der nun höheren Durch schnittstemperatur T_med dadurch angepasst, dass die minimal darstellbare Temperatur T_med derart angehoben wird, dass diese größer oder gleich der Durchschnittstemperatur Tmed ist. Der Prüfbereich 14 erscheint somit auf den Monitor 12 wiederum als weiße Fläche, nur die Störungen 28, die die Wärmeabfuhr erschweren, erscheinen als gut erkennbare dunkle Flecken (vergleiche 4 b).According to the invention, the thermographic camera is now in a first step 10 set such that the minimum temperature to be measured T _min above the average temperature T _med (here 20 ° C) of the test area to be tested is. The minimum temperature T _min here is 25 ° C. Starting from T _min , a so-called chip is set, which ranges from the minimum temperature T _min to the maximum temperature T _max to be measured (in this case 35 ° C.). Thus, the test area appears 14 in the monitor 12 as a white area. The next step will be the test area 14 with the help of the laser beam 4 heated so that the surface temperature of the test area increases by at least one, preferably several thresholds. In the present example, the average temperature T _med rises to 25 ° C. Immediately show up within testing area 14 Areas that deviate from the average temperature T _med . Such disorders 28 appear if they have a higher temperature than T _med on the monitor 12 as dark spots. Since the average temperature T _{med has also} risen due to the heating compared to the original temperature, the test area appears 14 altogether also darker. To give a clearer and clearer picture of the disturbances 28 To achieve that, the presentation will be on the monitor 12 conditional grayscale wedge 26 the now higher average temperature T _med characterized adjusted is that the minimal displayable temperature T _med raised such that it is greater than or equal to the average temperature is T med. The test area 14 thus appears on the monitor 12 again as a white area, only the disturbances 28 , which make the heat dissipation difficult, appear as easily recognizable dark spots (cf. 4 b).

Wird nun dem Prüfobjekt 8 keine weitere Wärmeenergie zugeführt, so kühlt sich das Prüfobjekt 8 ab, bzw. strömt Wärme in das Prüfobjekt hinein. An der Oberfläche des Prüfobjektes bzw. im Prüfbereich 14 ist diese anhand der sich entwickelnden bzw. verändernden Temperaturunterschiede an der Oberfläche sichtbar. Dies wird besonders dann erleichtert, wenn der Graustufenkeil 26 der mittleren Temperatur Tmed ständig nachgeführt wird. Hierfür ermittelt die Thermografiekamera 10 permanent die sich aufgrund des Wärmeabflusses abkühlende Durchschnittstemperatur T_med und stellt den Graustufenkeil 26 derart ein, dass die Durchschnittstemperatur T_med weiß dargestellt wird (4b und c). Somit sind beispielsweise Lufteinschlüsse, die die Wärmeabfuhr in das Prüfobjekt 8 erschweren, als dunkle Bereiche lokalisierbar. Eine Aufzeichnung der Veränderung der Oberflächentemperatur im Prüfbereich 14 über einen bestimmten Zeitraum erlaubt die Berechnung und Darstellung eines dreidimensionalen Bildes des Prüfbereiches 8 bzw. des Prüfobjektes 10. Mit Hilfe der wesentlichen Materialkenndaten ist die Ermittlung der Lage und des Verlaufes von Störungen 28 innerhalb des Prüfobjektes 10 möglich. Zur Erleichterung der Darstellung derjenigen Störungen 28 die die Abfuhr der Wärme in das Prüfobjekt 8 erleichtern, beispielsweise metallische Einschlüsse in Glasfaserkunststoffplatten, ist eine Einstellung des Graustufenkeils 16 derart vorzunehmen, dass auch diejenigen Bereiche, die eine höhere Temperatur als die Durchschnittstemperatur T_med aufweisen, sichtbar sind. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Durchschnittstemperatur T_med als mittleren Grauton und die die Wärmeabfuhr erleichternden Störungen 28 dementsprechend als hellere Bereiche dargestellt werden. Es ist also möglich, den Graustufenkeil 26 entweder derart einzustellen, dass sowohl diejenigen Störungen 28 erkennbar sind, die die Wärmeabfuhr erleichtern, als auch diejenigen, die die Wärmeabfuhr behindern.Will now be the test object 8th no further heat energy is supplied, then the test object cools 8th or, heat flows into the test object. On the surface of the test object or in the test bed rich 14 this is visible on the basis of evolving or changing temperature differences on the surface. This is especially facilitated when the grayscale wedge 26 the medium temperature Tmed is constantly updated. The thermography camera determines this 10 the average temperature, T _med , which cools due to the heat flow, permanently sets the grayscale wedge 26 such that the average temperature T _med is displayed in white ( 4b and c ). Thus, for example, air pockets, the heat dissipation into the test object 8th complicate, as dark areas localized. A record of the change in surface temperature in the test area 14 over a certain period allows the calculation and presentation of a three-dimensional image of the test area 8th or the test object 10 , With the help of the essential material characteristics is the determination of the situation and the course of disturbances 28 within the test object 10 possible. To facilitate the representation of those disorders 28 the dissipation of heat into the test object 8th facilitate, for example, metallic inclusions in fiberglass plastic plates, is an adjustment of the gray scale wedge 16 be made such that even those areas that have a higher temperature than the average temperature T _med , are visible. This can be done in particular by the fact that the average temperature T _med as average gray tone and the heat dissipation facilitating disturbances 28 Accordingly, be represented as lighter areas. So it's possible the grayscale wedge 26 either to adjust so that both those disorders 28 can be seen, which facilitate the heat dissipation, as well as those that hinder the heat dissipation.

Je nach Anwendungsfall ist aber auch eine Einstellung des Graustufenkeils 16 derart möglich, dass entweder nur Störungen 28, die die Wärmeabfuhr in das Prüfobjekt 8 erleichtern oder nur Störungen 28, die die Wärmeabfuhr in das Prüfobjekt 8 erschweren, dargestellt werden. Die Anpassung der Darstellung an die Durchschnittstemperatur T_med kann anstelle einer automatischen permanenten Anpassung auch manuell erfolgen. Auch ist denkbar, dass die Thermografiekamera 10 mit einer Markierungsvorrichtung für das Markieren innerhalb des Prüfbereichs 8, ausgerüstet ist. Dies kann beispielsweise durch einen gezielten Tinten- bzw. Farbstrahl erfolgen. Es sind je nach Anwendungsfall jedoch auch andere Arten der Markierung denkbar. Eine derartige Markierung ist besonders dann sinnvoll, wenn die Prüfobjekte 10 im Anschluss an die Prüfung bearbeitet oder ausgebessert werden sollen.Depending on the application, however, is also an adjustment of the grayscale wedge 16 so possible that either only disturbances 28 that the heat dissipation into the test object 8th facilitate or only disturbances 28 that the heat dissipation into the test object 8th complicate, be presented. The adaptation of the representation to the average temperature T _med can also be done manually instead of an automatic permanent adaptation. It is also conceivable that the thermography camera 10 with a marking device for marking within the test area 8th , is equipped. This can be done for example by a targeted ink or color jet. However, depending on the application, other types of marking are also conceivable. Such a mark is particularly useful if the test objects 10 to be edited or repaired after the examination.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn zunächst Prüfobjekt 8 im ursprünglichen Zustand und dann sowohl die Erwärmung als auch die anschließende Abkühlung des Prüfobjektes 10 mit Hilfe der Thermografiekamera 10 zusammenhängend nach Art eines Videofilms aufgezeichnet werden. Es ergibt sich somit eine Dokumentation aller Zustände, ausgehend vom Urzustand bis hin zum abgekühlten Zustand. Dieser möglichst digitale Film kann anschließend mit Hilfe entsprechender Software auf einem Rechner 30 aufbereitet werden. Beispielsweise kann eine Anpassung der Grauanteile des Graustufenkeils 16 zur Verbesserung des Kontrastes erfolgen. Auch wird eine gute Darstellung der Temperaturveränderung des Prüfungsbereichs 8 dadurch erzielt, wenn eine bestimmte Filmsequenz in erhöhter Geschwindigkeit mehrmals bzw. unbegrenzt oft hintereinander abgespielt wird (sogenannte Loop-Darstellung). Bei entsprechend hoher Bildwiederholungsrate kann somit ein quasi stehendes Bild erzeugt werden, auf welchem die die Wärmeabfuhr beeinflussenden Komponenten bzw. Materialunterschiede gut sichtbar sind. Derart erzeugte digitalisierte Daten lassen sich darüber hinaus gut und einfach archivieren.It has proved to be particularly advantageous when initially test object 8th in the original state and then both the heating and the subsequent cooling of the test object 10 with the help of the thermography camera 10 recorded in the manner of a video film. This results in a documentation of all states, starting from the original state to the cooled state. This possibly digital film can then with the help of appropriate software on a computer 30 be prepared. For example, an adaptation of the gray parts of the grayscale wedge 16 to improve the contrast. Also will be a good representation of the temperature change of the examination area 8th achieved when a certain movie sequence in increased speed several times or unlimited often played in succession (so-called loop representation). With a correspondingly high image repetition rate, a quasi-stationary image can thus be generated on which the components or material differences influencing the heat removal are clearly visible. In addition, digitized data generated in this way can be easily and easily archived.

5 verdeutlicht, dass das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in einem automatisierten Prozess einzusetzen ist. Beispielsweise können Prüfobjekte 8 auf einem Förderband 32 dem Lasergerät 2 bzw. dem Laserstrahl 4 zugeführt werden, der die Prüfobjekte 8 zunächst erwärmt. Anschließend werden die Prüfobjekte 8 einer Thermografiekamera 10 zu geführt, die deren Oberflächentemperatur misst. Um die Messung über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten, kann die Thermografiekamera 10 derart bewegbar an einer Schiene 34 angeordnet sein, dass sich diese parallel zum Förderband 32 mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen kann. Die Einstellung beispielsweise des Graustufenkeils 26 erfolgt dabei vollautomatisch und die Ermittlung der Messdaten bzw. deren Darstellung und Bewertung erfolgt über einen an die Thermografiekamera 10 angeschlossenen Rechner 30 mit einem Monitor 12. Fehlerhafte Prüfobjekte 8 können erkannt und aussortiert werden. Um eine angemessene Geschwindigkeit des Prüfungsprozesses zu gewährleisten, kann es auch sinnvoll sein, mehrere Thermografiekameras 10 anzuordnen, die in Reihe nacheinander Bereiche der Prüfobjekte 8 überprüfen. 5 illustrates that the method and the device according to the invention can also be used in an automated process. For example, test objects 8th on a conveyor belt 32 the laser device 2 or the laser beam 4 be supplied to the test objects 8th first heated. Subsequently, the test objects 8th a thermography camera 10 too, which measures their surface temperature. To ensure the measurement over a longer period of time, the thermography camera 10 so movable on a rail 34 be arranged that these are parallel to the conveyor belt 32 can move at the same speed. The setting, for example, of the grayscale wedge 26 takes place fully automatically and the determination of the measurement data or their representation and evaluation via a to the thermographic camera 10 connected computer 30 with a monitor 12 , Faulty inspection objects 8th can be detected and sorted out. To ensure a reasonable speed of the review process, it may also be useful to have multiple thermographic cameras 10 arrange in series successively areas of the test objects 8th to verify.

Die Untersuchung des Prüfobjekts 8 kann beispielsweise auch durch eine zuvorige Ermittlung der Wärmeabsorptionsfähigkeit des Prüfbereichs verbessert werden. Wie in 6 dargestellt ist zusätzlich eine CCD-Kamera 34 vorgesehen, mit der das reflektierte Bild des Prüfbereichs 14, nachdem er zunächst vollflächig kurz erwärmt wurde, aufgenommen. Auf dem sich ergebenden Bild (Foto) stellen sich Stellen hoher Reflektion hell und Stellen niedriger Reflektion dunkler dar. Die folgende Wärmezufuhr durch den Laserstrahl 4, die letztendlich der Untersuchung des Prüfbereichs 14 dienen soll, kann dann durch Intensität oder Verweildauer des Laserstrahls 4 entsprechend angepasst werden, so dass eine gleichmäßige Erwärmung der tieferen Schichten unabhängig von der Oberfläche des Prüfbereichs 14 erreicht wird. Hierfür kann eine direkte Verbindung bzw. Rückkopplung zwischen der CCD-Kamera und dem Lasergerät 2 vorhanden sein.The examination of the test object 8th For example, it can also be improved by prior determination of the heat absorption capacity of the test area. As in 6 In addition, a CCD camera is shown 34 provided with the reflected image of the test area 14 After it has first been heated briefly over the entire surface, it was taken up. On the resulting image (photo), high reflection spots are bright and low reflection spots are darker. The following heat input by the laser beam 4 which ultimately led to the examination of the test area 14 should serve then by intensity or residence time of the laser beam 4 be adjusted accordingly, so that uniform heating of the deeper layers regardless of the surface of the test area 14 is reached. This can be a direct connection or feedback between the CCD camera and the laser device 2 to be available.

Eine Messung des reflektierten Anteils und somit entsprechend des absorbierten Anteils einer ersten Erwärmung für eine anschließende Anpassung der Wärmezufuhr kann auch durch die Thermografiekamera selbst erfolgen. Unmittelbar nach der ersten Erwärmung wird der Prüfbereich durch die Thermografiekamera aufgenommen. Das sich ergebende Bild zeigt ebenfalls die Stellen oder Bereiche des Prüfbereichs, die die Wärme stärker oder weniger stark reflektieren bzw. ableiten.A Measurement of the reflected portion and thus according to the absorbed Share of a first warming for one subsequent Adaptation of the heat supply can also be done by the thermography camera itself. immediate after the first warming becomes the test area taken by the thermography camera. The resulting picture also shows the locations or areas of the test area that increase or decrease the heat reflect or derive less.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst jegliche, im Sinne der Erfindung wirkenden und sich die Erfindung zunutze machenden Prüfverfahren. So kann beispielsweise die Darstellung der Prüfungsergebnisse je nach Ausführung der Thermografiekamera 10 auf unterschiedliche Weise erfolgen. Beispielsweise kann eine farbige oder mehr oder weniger hoch aufgelöste Darstellung in Anpassung an das Prüfobjekt 8 sinnvoll sein. Das Prüfungsverfahren eignet sich für berührungsloses, nichtzerstörendes Prüfen von Prüfobjekten 8 im weitesten Sinne. Ein Einsatz des Prüfungsverfahrens in der Medizin ist ebenfalls denkbar.The invention is not limited to the illustrated embodiments, but includes any acting within the meaning of the invention and taking advantage of the invention test methods. For example, the presentation of test results depending on the design of the thermographic camera 10 done in different ways. For example, a colored or more or less high-resolution representation in adaptation to the test object 8th make sense. The test method is suitable for non-contact, non-destructive testing of test objects 8th in the broadest sense. A use of the examination procedure in medicine is also conceivable.

Bei der Zufuhr der Wärme ist es auch möglich, sich anstelle eines Lichtstrahls bzw. des Laserstrahls 4 oder auch zusätzlich zu diesem den Peltier-Effekt zunutze zumachen. Bringt man die beiden Enden eines Metalls (oder Halbleiters) in Kontakt mit einem anderen Metall und leitet einen elektrischen Gleichstrom hindurch, so erwärmt sich die eine Kontaktstelle, während sich die andere abkühlt. Kehrt man die Stromrichtung um, so vertauschen sich auch die Warm- und Kaltstellen. Es erzeugt also nicht eine Temperaturdifferenz einen Strom, sondern es wird durch Anlegen eines Gleichstromes ein Temperaturgefälle etabliert, welches mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachweisbar bzw. überprüfbar ist. Beispielsweise kann unter Nutzung des Peltiers-Effektes die Qualität von Schweißnähten überprüft werden.When supplying the heat, it is also possible to replace a light beam or the laser beam 4 or in addition to this, make use of the Peltier effect. If you bring the two ends of a metal (or semiconductor) in contact with another metal and passes a direct electrical current, so warms the one contact point, while the other cools. If you reverse the direction of the current, the hot and cold spots will also interchange. Thus, it does not generate a temperature difference, a current, but it is established by applying a direct current, a temperature gradient, which can be detected or verifiable by means of the method according to the invention or the device according to the invention. For example, using the Peltier effect, the quality of welds can be checked.

Das Prüfobjekt 8 kann auch mittels induktiver Erwärmung erwärmt werden. Durch die schnelle Änderung eines Magnetfeldes werden in leitenden Materialien Wirbelströme induziert. Der Stromfluss verursacht am Innenwiderstand des Materials einen Spannungsabfall, wodurch Leistung umgesetzt werden kann. Das Material erwärmt sich also ohne direkte Zuführung von Wärmeenergie von selbst. Diese Art der Erwärmung könnte beispielsweise bei der Untersuchung von Stahlkörpern wie Brücken oder Türmen eingesetzt werden.The test object 8th can also be heated by means of inductive heating. The rapid change of a magnetic field induces eddy currents in conductive materials. The current flow causes a voltage drop on the internal resistance of the material, which can be used to convert power. Thus, the material heats up itself without direct supply of heat energy. This type of heating could be used, for example, in the investigation of steel bodies such as bridges or towers.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin derart angewendet werden, dass nur Teilbereiche der Oberfläche des Prüfobjektes 8 gezielt erwärmt oder gekühlt werden. Auf Basis der sich anschließenden flächigen Temperaturausbreitung können ebenfalls Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften gezogen werden. Idealerweise breitet sich bei einem homogenen Körper die Wärme ausge hend vom Punkt der Erwärmung kreisförmig aus. Ist jedoch beispielsweise ein Riss oder eine Materialeinlagerung im Bereich der Wärmeausbreitung vorhanden, wird die gleichmäßige kreisförmige Ausbreitung der Wärme gestört. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sind derartige Wärmeverläufe und damit Anomalien deutlich nachweisbar.The method according to the invention can furthermore be used in such a way that only partial areas of the surface of the test object 8th specifically heated or cooled. On the basis of the subsequent surface temperature distribution, conclusions can also be drawn about the material properties. Ideally, in a homogeneous body, the heat spreads circularly from the point of heating. However, if, for example, there is a crack or accumulation of material in the region of the heat propagation, the uniform circular spread of the heat is disturbed. With the aid of the method according to the invention, such heat profiles and thus anomalies can be clearly detected.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach durchzuführen und ist für die Untersuchung einer Vielzahl von Gegenständen oder Materialien einsetzbar. Beispielsweise können auch Geldscheine schnell und einfach überprüft werden. Geldscheine bestehen aus verschiedenen Materialien und weisen somit ein charakteristisches und mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens nachweisbares Verhalten bei Temperaturveränderung auf. Beispielsweise könnte dieses „korrekte" Verhalten in einem Rechner gespeichert werden und das Temperaturverhalten eines zu untersuchenden Geldscheines mit diesem Referenzverhalten verglichen werden. Abweichungen würden dann auf Falschgeld hinweisen.The inventive device or the inventive method is easy to perform and is for the investigation of a variety of objects or materials used. For example, you can Even banknotes can be checked quickly and easily. Banknotes exist made of different materials and thus have a characteristic and with the aid of the method according to the invention detectable behavior on temperature change. For example could this "correct" behavior in one Calculator will be stored and the temperature behavior of one too examining banknotes with this reference behavior become. Deviations would then to point out counterfeit money.

Claims (3)

Vorrichtung zur Prüfung von Materialien mit einer Kamera zur Ermittlung und bildhaften Darstellung von Temperaturunterschieden oberhalb eines Schwellenwertes und einem Lasergerät (2), welches einen Laserstrahl (4) zur Veränderung der Temperatur eines der Kamera zugewandten Prüfbereichs (14) eines Prüfobjektes (8) um mindestens den Betrag des Schwellenwertes emittiert, wobei die individuellen Temperaturen von Gegenstandselementen (22) innerhalb eines der Kamera zugewandten Prüfbereichs der Oberfläche des Prüfobjektes (8) ermittelt und dargestellt werden, und die temperaturveränderten Gegenstandselemente (22) als Bildelemente (20) derart dargestellt werden, dass ihr individuelles Temperaturverhalten aufgrund der Temperaturänderung erkennbar wird, und vorzugsweise die weitere Temperaturveränderung des Püfbereichs mittels der Bildelemente (20) dargestellt wird.Device for testing materials with a camera for determining and displaying temperature differences above a threshold value and a laser device ( 2 ), which uses a laser beam ( 4 ) for changing the temperature of a test area facing the camera ( 14 ) of a test object ( 8th ) emitted by at least the magnitude of the threshold value, the individual temperatures of object elements ( 22 ) within a test area of the surface of the test object facing the camera ( 8th ) and the temperature-changed object elements ( 22 ) as picture elements ( 20 ) are displayed in such a way that their individual temperature behavior becomes recognizable due to the temperature change, and preferably the further temperature change of the test area by means of the picture elements ( 20 ) is pictured. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (4) aus einem Diodenlasergerät emittiert und über einen Scankopf (6) geführt wird.Device according to claim 1, characterized in that the laser beam ( 4 ) emitted from a diode laser device and via a scan head ( 6 ) to be led. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturveränderung des Püfbereichs mittels der Bildelemente (20) in Echtzeit auf einem Bildschirm dargestellt wird.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the temperature change of the Püfbereichs by means of the picture elements ( 20 ) is displayed in real time on a screen.