CN102947695A - 温度记录检查方法以及用于执行检查方法的检查装置 - Google Patents

Abstract

在一种用于分辨位置地检测和识别检查物品中表面附近的缺陷的温度记录检查方法中，例如感应地加热检查物品的表面区域。采集热传播阶段内以时间间隔相继的温度记录图像的序列，其中每个温度记录图像代表在被温度记录图像采集的检查物品的表面区域中的位置上的温度分布。从温度记录图像中确定位置正确地关联的温度轮廓，其中每个位置正确地关联的温度轮廓与检查物品的表面的相同测量区域关联。对于通过温度轮廓采集的测量区域的多个测量位置从温度轮廓中确定温度值的时间变化曲线。按照表征至测量区域中的热流的至少一个分析标准来分析时间变化曲线。该方法考虑了在感兴趣的缺陷的区域中的热流，并且相比于传统的系统提供了更好的干扰抑制和改善的在真正的缺陷和伪缺陷之间的选择性。

Description

温度记录检查方法以及用于执行检查方法的检查装置

技术领域

本发明涉及一种温度记录检查方法用于分辨位置地检测和识别检查物品中表面附近的缺陷，以及涉及一种适于执行所述检查方法的检查装置。

背景技术

导电材料构成的半成品，例如金属材料构成的棒、杆、棍、管或者线可以用作高价值的最终产品的原始材料，并且通常具有极高的质量要求。对于材料瑕疵的检查、尤其是对于表面附近的缺陷如裂缝、缩孔或者其他材料不均匀性的检查形成了这些产品的质量控制的重要部分。在此，通常追求具有高的位置分辨率的尽可能无空隙地检查材料表面，该检查按照可能性尽可能早地在生产链中进行，以便基于检查的结果根据所发现的缺陷的类型来决定，是否缺陷对于进一步加工是不关键的或者至少可以通过事后加工如研磨来修复，或者是否该材料必须被丢弃。

除了对于这些检查经常使用的磁性方法如涡流技术或者漏磁技术之外，如今也使用温度记录检查方法来分辨位置地检测和识别在检查物品中表面附近的缺陷。

在已知的温度记录检查方法中，导电的检查物品、例如钢棒在碾压之后通过施加以高频交流电流的电感线圈，其在检查物品的表面附近感应电流。由于与激励频率相关的趋肤效应，在此在检查物表面附近的电流密度大于在检查物品的内部的电流密度。在所感应的电流的横截面中的结构破坏例如裂缝用作电阻并且将在检查物材料中寻找最小（电）阻的路径的电流偏转。在缺陷的区域中在电流的“狭窄部位”上的较高的电流密度并且由此也是较高的损耗功率是结果。在结构破坏的区域中形成的损耗功率通过产生热量而能够以如下方式被注意到：直接在结构破坏上的相关的、局部受限的区域具有相比于无破坏的环境更高的温度。借助热学摄像机或者其他合适的热辐射敏感的采集设备，现在可以基于在采集设备所采集的表面区域内的局部温度值来分辨位置地采集表面附近缺陷的存在。通常，也进行所采集的表面区域的可视化，并且可以借助后接的分析系统来自动评估通过温度记录方式确定的特异性。

DE 10 2007 055 210 A1描述了一种温度记录的检查方法以及一种设计用于执行检查方法的检查装置。该检查装置具有电感线圈用于加热穿过电感线圈的金属检查物品的表面区域，例如钢棒的表面区域，以及一个或者多个红外摄像机，以便测量穿过的钢棒的温度轮廓。测量的结果用于激励彩色标记系统，以便标记确定的缺陷。为了分析由红外摄像机采集到的温度记录图像（热图像），根据描述设计了一种分析软件，其分析热图像并且识别在预先确定的阈值之上的温度差，并且作为缺陷来报告。在预先确定的阈值之上的温度差的大小视为缺陷深度的说明。分析软件可以对缺陷在其长度方面以及在阈值之上的温度差的大小方面进行分析。分析软件可以从缺陷列表中去除长度在最小缺陷长度以下的缺陷，使得这些缺陷不被分析为缺陷。然而当存在最小缺陷长度以下的缺陷然而温度差的大小在阈值以上（该阈值在温度差的最大大小之上）时，这种缺陷仍然作为缺陷来报告。通过这种方式，根据缺陷长度以及相对于环境的温度差确定缺陷。

通常，在温度轮廓中相对于环境超过2K的升高视为缺陷，然而阈值温度也可以选择得更小。相对于环境的5K或者更大的温度差明确地被识别为缺陷。

通常，对于要分析的温度轮廓在实践中叠加有带有值得重视的幅度的干扰信号。作为干扰源，尤其是考虑检查物品表面的局部发射强度波动、来自环境的反射以及一般在实际检查工作中不可避免的情况如在检查物表面上的外来物质。错误显示也可以通过检查物几何结构而引起，因为例如在多边形轮廓上的边缘通常表现出相对于环境的升高的温度。典型地，在裂缝状的缺陷上相比于周围表面出现的温度差在1K至10K的数量级中。已观察到的是，干扰幅度也可以在该数量级中。因此，虽然有可能的用于减小干扰幅度的措施，然而不能排除的是，将干扰错误地归类为结构错误或者缺陷。

发明内容

本发明的任务是，提供一种温度记录检查方法以及一种适于执行所述方法的温度记录检查装置，其相对于现有技术在分析温度记录的信号时提供更好的干扰抑制。尤其是，在实际的缺陷和归因于其他干扰的伪缺陷之间的区分时改进了选择性。优选的是，要提供一种导电材料构成的长形延伸的物品的无间隙的表面检查，其在辨识和识别缺陷时具有提高的可靠性。

为了解决该任务和其他任务，本发明提出了一种具有权利要求1所述特征的温度记录的检查方法以及一种具有权利要求10所述特征的、设计用于执行所述方法的温度记录检查装置。有利的改进方案在从属权利要求中说明。所有权利要求的表述通过对于说明书内容的引用来进行。

在检查方法中，检查物品的要检查的区段受到加热设备的作用。这在下面也简称为“加热”。在此，热能被引入使得在带有缺陷的缺陷区域或者瑕疵部位与没有缺陷的检查物材料之间出现热不平衡。在此，实际的瑕疵例如裂缝以及直接邻接的环境属于瑕疵部位或者缺陷区域。没有缺陷的环境必要时可以在加热设备的作用下保持其温度，即不被加热，或者其可以比瑕疵部位更弱地加热。

在导电的检查物品的情况下，例如在金属棒、杆、线等等的情况下，例如可以使用感应方法来加热。热能至检查物品的瑕疵区域中的输入也可以借助超声波来进行。

在热传播阶段内，采集带有两个或者更多温度记录图像的序列，其中该序列以彼此间的时间间隔地被采集。当从局部加热的缺陷区域至环境中的热流可以注意到时，开始热传播阶段。热传播阶段直到加热之后的冷却阶段中，并且在许多情况中对应于冷却阶段。在加热阶段和冷却阶段之间的严格的界限通常并不存在。热传播阶段的开始在时间上还可以与局部的加热重叠，因为热能在加热期间已经可以传播。

在此，每个温度记录图像代表在热传播期间在不同时刻在温度记录图像所采集的检查物品的表面区域中局部的温度分布。当设置用于采集温度记录图像的采集设备、例如热图像摄像机以及检查物品静止时，则检查物品的在不同时刻采集的表面区域可以是相同的。在检查物品和采集设备之间的相对运动情况下，表面区域可以在空间上相对于彼此移动。

从序列的温度记录图像中确定位置合适地关联的温度轮廓，其中彼此位置合适地关联的温度轮廓的每个与检查物品的表面的相同测量区域关联。术语“测量区域”在此涉及一维或者二维伸展的区域，该区域在检查物品的坐标系中具有固定位置。在测量区域中有多个测量位置。

术语“温度轮廓”表示分辨位置的轮廓，其中在温度轮廓内不同的位置或者地点分别与测量量的值关联，其代表在相应位置处的温度。温度轮廓可以理解为位置函数，其描述温度值与温度轮廓内的位置的相关性。温度轮廓可以根据线轮廓的类型涉及或多或少狭窄的、一定程度上线性的区域。也可以涉及2D轮廓或者平面轮廓，其中于是温度值在预先给定形状和大小的面积块中的位置分布通过温度轮廓来描述。与温度轮廓的不同位置关联的测量量可以称为“温度值”。在此，通常并不直接测量温度，而是例如测量相应位置发射的热辐射的强度或者幅度，其可以借助在温度记录中常见的装置换算为轮廓位置的局部温度。

通过这种方式，确定多个（至少两个）温度轮廓，其表示在冷却期间在不同的时刻在相同的测量区域内的局部的温度变化曲线。于是，对于多个通过温度轮廓采集的测量区域的测量位置的温度轮廓中的温度值的时间变化曲线被定量地确定，使得对于测量区域的多个测量位置得到局部温度值的时间发展。时间变化曲线于是根据至少一个分析标准来分析，其适于表征在测量区域中的热流。

在该方法中，不仅对温度轮廓在通过其表示的局部温度变化曲线方面进行分析，而且也分析其时间变化。得到对于表面上的限定的测量区域以及限定的时间区域的温度轮廓的序列。该方法的一个重要方面是引入热流，即温度轮廓的时间发展的动态特性以及其分析或者解析。

根据另一表述，由此建议了使用分辨位置的热流温度记录的变形方案来检测和识别合适的检查物中的表面附近的缺陷，其中在检查物表面上可确定的、温度的局部分布的时间发展被确定和分析。在此，尤其是定量地采集和分析横向的热流。

相比于现有技术，得到明显更可靠的缺陷的分类，例如作为裂缝或者结构破坏，因为该方法允许更好地分离归因于缺陷的温度效应以及并非由于热流引起的效应。此外，即使在小的信号幅度情况下也得到温度记录的信息的改进的可分析性，因为并非仅仅在轮廓中的温度信号的幅度或者强度起决定作用，而是还有其在时间轴上的动态特性。由此，即使当（并非归因于所寻找的缺陷的）干扰幅度高于有用信号幅度时，也得到了明显改善的干扰抑制，其中有用信号幅度在此表示通过结构破坏引起的信号幅度。

检查方法尤其是允许采集在突然的局部的受限的热输送之后的空间－时间热传播，并且对其进行定量地分析。空间－时间热传播简化示出地进行，使得在潜在缺陷的区域中聚集的热随着时间流出到相邻的、更冷的检查物品材料区域中。所述流出在横向的表面温度分布上在如下程度上被表现出来，即，在激励位置上的温度轮廓随着时间在幅度上减小，然而在此在激励位置的直接紧邻处中可以记录到温度升高。由此得出的是，温度轮廓的形状在该条件下以特征性的方式和方法随时间变化。而最常见的干扰影响（例如表面反射）在其位置特性方面并未经历时间变化或者仅仅经历小的时间变化，和/或表现出与典型的热流特性明显偏离的时间变化（例如反射的短的闪烁）。这种干扰影响于是可以借助其典型的空间－时间特性来明确地与实际的缺陷区分。有些干扰影响虽然在温度轮廓中以空间－时间动态特性而可注意到，然而其通常明显与在未被干扰的导热材料内的缺陷环境中发生的、空间－时间上的热传播不同地发生。因此，相对于传统方法，在固体内的热传播或者热扩散的定律的视角下分析温度轮廓的空间－时间特性的分析提供了广泛改进的选择性和干扰抑制。

因此，分析也可以描述为，在分析时进行所记录的温度记录数据与签名（Signatur）的比较，其中签名是在固体中空间和时间热传播的描述，其尤其在局部的热集中之后致力于又建立热平衡。

温度轮廓优选在准备的分析步骤中自动地分析，是否在温度轮廓中表现出类似缺陷的特异性，即如下的特异性：其可能归因于缺陷，然而并不一定。在识别类似缺陷的特异性时，优选在温度轮廓内寻找温度值的局部最大值。局部最大值在此对应于在温度轮廓内的如下位置：其温度明显高于在局部最大值的直接周围的轮廓位置上的温度。通过识别步骤，例如在裂缝检查时应当基本上找到在其他情况下更冷的环境中的窄的热部位。在该识别步骤中，可以使用图像处理的合适的过滤例程，以便例如将局部的最大值与边缘位置区分，在边缘位置上，温度从一个环境侧到另一环境侧在短的距离上几乎跳跃性地或者阶梯式地增加或者降低。通常，为此使用两个或者更多按照不同的标准工作的过滤例程，以便识别明确与局部温度最大值关联的图像位置（像素或者像素组）。

分析于是可以集中在其中找到局部温度最大值的区域上。在一个方法变形方案中，作为分析标准分析在温度轮廓的温度值的局部最大值的区域中温度值的幅度的时间变化曲线。由此，例如可以确定在局部最大值的区域中以及在其附近的冷却速率。已表明的是，在结构破坏如裂缝的区域中的冷却速率在其他情况下未受干扰的环境内可以通过热扩散定律来良好地描述，并且由此可以用作可靠的分析标准。裂缝和其他缺陷因此可以经常仅仅由于典型的冷却速率而与并非归因于缺陷的干扰相区分。

可替选地或者附加地，在分析时，可以确定在温度轮廓内的温度值的局部最大值的区域中的热量浓度值（Waermemengenkonzentrationswert），并且分析热量浓度值的时间变化曲线。热量浓度值是局部最大值相比于附近的环境的热量关系的度量。如果该热量浓度随着时间降低，则热流出到环境中，例如在裂缝的环境中典型的那样。而如果局部最大值并非归因于结构破坏或者裂缝，则热浓度值经常表现出明显不同的特性，其中例如热浓度在加热结束之后甚至首先还可以升高。这于是表明，局部温度最大值并不归因于裂缝等。

为了分析时间变化曲线能够通过所计算的特征参数以足够的精度来确定相应的时间函数，在优选的实施形式中将时间上相继地记录的至少三个温度轮廓共同地分析，以便得到合适数量的支持点。通常，在四个到十个温度轮廓之间共同分析，使得在时域中存在足够数目的支持点，并且可以在缺陷和人工产物之间进行可靠的区分。

对于从时间函数中确定和分析特征参数可替选的或者附加地也可能的是，基于图像元素（像素）或者图像元素的组（像素组）进行在温度轮廓内温度值的时间变化曲线。结果于是置于相对于彼此的关系中，以便得到空间－时间签名。一般地，可以使用信号分析的任何变形方案，其允许用于将信号特征与在固体中的热传播的理论基础相比较的度量数或者度量数据。例如，可以使用空间－时间线轮廓、记录序列、面积块、任意的像素布置或者像素图案。重要的是，共同地考虑或者考量空间和时间方面，没有所述方面几乎不可能进行关于缺陷概率的可靠的说明。

可能的是，在检查装置中使用所述检查方法，其中检查物品以及用于采集温度记录图像的采集设备都静止。由此显著简化了将温度轮廓相对于彼此的位置正确的关联，因为在时间上相继地记录的温度记录图像中相同的测量区域分别对应于温度记录图像中相同的图像区域（相同的图像坐标）。

然而，在优选的应用情况中，检查方法被用于检查长形伸展的检查物品例如杆、管、线等等。为了检查长形伸展的检查物品，可以在检查物品和采集设备之间产生相对运动用于采集与运动方向平行的温度记录图像，该运动方向合乎目的地与长形延伸的检查物品的纵向方向平行走向。优选的是，在此，采集设备静止，而检查物品相对于采集设备移动。相对运动产生为使得分别借助时间上相继地采集的温度记录图像来采集的表面区域与运动方向平行地偏移确定的路径段地布置。优选的是，在此时间上直接相继地采集的表面区域部分地重叠，使得检查表面的每个位置通过两个或者更多个温度记录图像来采集。由此，在纵向方向上移动的长形伸展的检查物品的无缝隙的表面检查是可能的。优选的是，检查表面的每个位置在三个或者更多温度记录图像中、例如在四个至二十个或者更多个温度记录图像中出现，其中所述位置由于相对运动而存在于另一位置（图像位置）的温度记录图像的每个中。

不同温度记录图像的温度轮廓的位置正确的关联在检查移动的检查物品时是特别的挑战。在一个方法变形方案中，在第一时刻采集的温度记录图像的系列的第一温度记录图像通过图像处理来分析，以便识别至少一个选出的第一图像部分，其包含带有类似缺陷的特异性的第一表面部分的温度记录数据。相同的表面部分于是在与第一图像部分对应的第二图像部分中被自动发现。第二图像部分在第二温度记录图像中，所述第二温度记录图像以相距第一温度记录图像的时间距离地在稍后的第二时刻被采集。于是，进行第一图像部分和第二图像部分的温度记录数据的共同分析，以便实现位置正确的关联。

为了自动地发现，优选的是，基于所测量的或者以其他方式已知的、在检查物品和采集设备之间的相对速度以及在第一时刻和第二时刻之间流逝的时间间隔来确定在第二温度记录图像中包含类似缺陷的特异性的表面部分的所预期的位置，以便确定表面部分在第一时刻和第二时刻之间在移动方向上所经过的路径。由此，可以从开始就将第二温度记录图像的分析集中在如下表面部分上：在该表面部分中在分析时间上更早采集的第一温度记录图像时已发现了类似缺陷的特异性。

为了发现类似缺陷的特异性，优选在第一温度记录图像中的至少一个线性的或者平面的温度轮廓内寻找温度值的局部最大值。为此，可以使用图像处理的合适的过滤例程。

本发明还涉及一种设计用于执行所述方法的温度记录的检查装置，用于分辨位置地检测和识别在检查物品中的表面附近的缺陷。该检查装置包括：

加热设备，用于将检查物品的部分加热，使得在带有缺陷的缺陷区域和没有缺陷的检查物材料之间出现热不平衡；

至少一个采集设备，用于采集以时间间隔彼此相继的至少两个温度记录图像的序列；以及

分析设备，用于分析温度记录图像的温度记录数据；

其中分析设备配置用于从温度记录图像中确定位置正确地关联的温度轮廓，用于针对多个通过温度轮廓采集的、测量区域的测量位置从温度轮廓中确定温度值的时间变化曲线，以及用于根据表征测量区域中的热流的至少一个分析标准来分析时间变化曲线。

优选的是，采集设备是热辐射敏感的平面摄像机，其带有多个图像行，其图像信息被共同地分析。

这些特征以及另外的特征除了权利要求之外还从说明书以及附图中得到，其中各特征可以分别本身单独地或者多个地以下级组合形式在本发明的实施形式中以及在其他领域中实现，并且可以有利地以及本身固有地是能够保护的实施形式。在附图中示出了实施例并且在下面进一步阐述。

附图说明

图1示出了检查装置的实施形式，检查装置用于在连续方法中通过温度记录方式检查导电材料构成的长形伸展的检查物品；

图2示出了垂直于检查物品的移动方向记录的温度轮廓的一个例子；

图3在图3A中示出了在热图像摄像机的采集区域中的、移动的检查物品的被加热的部分的示意性俯视图，该检查物品带有也放大地示出的所选择的图像部分，该图像部分包含缺陷，并且在图3B中示出了用于位置正确地共同分析在不同时刻在相同的表面部分上采集的温度轮廓的方法的说明；

图4在图4A和4B中分别示出了在温度的局部温度最大值的区域中温度轮廓的部分的时间发展，其中在图4A中示出了在并非归因于裂缝的干扰的区域中温度轮廓的位置正确地关联的部分，并且在图4B中示出了在表面附近的裂缝的区域中相应的温度轮廓；

图5在图5A和5B中分别示出了两个表征在局部温度最大值的区域中的热流的特征参数的时间变化曲线，其中在图5A中示出了并非归因于裂缝的干扰的特征参数的时间变化曲线，并且在图5B中示出了表面附近的裂缝的相应的时间变化曲线；以及

图6在图6A中示出了带有归因于反射的局部温度最大值的温度轮廓的一部分，在图6B中示出了在图6A中所示的局部温度最大值的区域中局部的温度变化曲线的时间发展，并且在图6C中示出了两个表征在局部最大值的区域中的热流的特征参数的时间发展。

具体实施方式

图1示出了温度记录检查装置100的一个实施形式的示意图，所述检查装置用于在连续方法中无缝隙地对导电材料构成的长形伸展的检查物品进行表面检查。检查物品180示例性地为带有矩形横截面的钢棒，其来自未示出的碾压设备，并且借助未示出的输送设备例如滚筒输送器以很大程度上恒定的、大约0.1米/秒到1.5米/秒之间范围中的通过速度V_P在平行于其纵轴线182走向的移动方向184中（箭头）输送。钢棒在热碾压之后没有空白的表面，而具有所谓的“黑色”表面，其表面温度典型地在0℃到50℃之间。温度记录的检查以及在此采集的温度记录数据的分析借助宏观上平坦的检查物表面185的检查来说明。相应的检查也针对检查物品的另外三个表面同时进行。

检查装置具有电感性的加热设备110，用于加热进入加热设备的有效范围中的检查物品区段，使得在带有缺陷的缺陷区域和没有缺陷的检查物品材料之间出现热不平衡。属于加热设备的有电感线圈112，其设计为平坦的用于检查物品的穿通线圈，带有垂直于穿通方向取向的线圈平面。电感线圈电连接到交流电发生器115上，该交流电发生器为了控制而连接到检查装置的中央控制设备130上。在借助合适频率的交流电压来激励电感线圈112时，在检查物品的接近表面的区域中感应涡流，涡流可以在流过电感线圈时将表面附近的区域加热到超过环境温度的温度。所述加热在没有缺陷的表面区域中通常比较均匀。然而如果在感应的电流的横截面中存在结构破坏如裂缝、切口、缩孔等等，则其作为电阻起作用，并且将电流偏转。这导致更高的电流密度并且由此导致在电流的狭窄部位的更高的损耗功率。在结构破坏处的损耗功率通过额外的发热而可被注意到，使得相关的、局部受限的缺陷区域直接在结构破坏处具有比无干扰的环境更高的温度。于是，出现相对于更远离的环境更低的温度水平的局部加热。在裂缝区域和直接邻接的未受干扰的材料环境之间的典型温度差通常在大约1K至10K的数量级中。该局部的温度升高及其空间－时间发展在检查方法中被用于分辨位置的检测和识别表面附近的缺陷。

例如，发生器具有直到150kW的电功率，并且使用10kHz到350kHz之间的范围中的交流电频率。具有其他规范的加热设备同样是可能的。例如，可以用直到数MW的功率的交流电发生器来运行，这例如在具有更大尺寸的检查物品的情况下（例如超过800毫米的直径）会是有利的。频率范围可以与测量任务匹配。例如，可以使用直到1MHz的频率，以便尤其是找到小的表面附近的瑕疵，因为随着升高的频率，涡流的侵入深度变得更小，并且由此测量体积减小。更高的频率也在检查具有高的电阻和导磁性的导电钢材的情况下是有利的，以便实现将缺陷区域相对于其环境快速地局部加热。

通过加热设备，整个系统将检查对象/缺陷置于热不平衡中。借助检查方法和检查装置，可能的是，在位置空间以及在时域中观察，系统以何种方式来应对热平衡状态。

为此，检查装置具有对于热辐射敏感的、分辨位置的采集设备120，用于采集二维的温度记录图像，其可以用直到100图像每秒（帧每秒）的高图像频率来记录。在下面也称为“热学摄像机”的采集设备被连接到中央控制设备130上，用于控制图像记录以及用于接受和分析在温度记录图像中得到的温度记录数据。在该控制设备中集成有基于计算机的图像处理系统，其设计用于将从温度记录图像中确定的温度记录数据根据不同标准来分析。这种热学摄像机可以基于局部温度值或者基于局部发射的热辐射来将结构破坏的存在性以及一些特性可视化，并且可以将这些特异性借助图像处理的合适的手段在关联的分析系统中自动分析。

热学摄像机120是平面摄像机，并且具有矩形的采集区域122，该采集区域在此也称为图像区122，并且其示例性地覆盖朝向其的检查物表面185的整个宽度直到超过侧边缘。热学摄像机120示例性地以分辨率为640×512像素（图像元素）覆盖大小为270mm×216mm的图像区122。图像元素（像素）在此对应于在检查物表面185上直径为0.5mm至0.8mm的比较小的矩形的表面部分。借助平面摄像机记录的温度记录图像由多个基本上垂直于检查物品的纵向方向（y方向）走向的行和基本上平行于纵向方向（即在y方向）上走向的列构成。温度记录图像被逐行地分析，以便尤其是可靠地检测纵向瑕疵。属于热学摄像机的行的线性狭窄的测量区域124横向于缺陷188走向。该测量区域直观地也称为测量线。

在图1中所示的时刻t₁，表面附近的缺陷188以或多或少平行于检查物品的纵向方向走向的纵向裂缝的形式位于采集区域的朝向电感线圈112的输入侧的附近。在稍后的时刻t₂>t₁和t₃>t₂的相同纵向裂缝的位置用虚线表示，以便表明，同一缺陷或者同一表面部分在不同时刻可以在热学摄像机的采集区域122 中，然而其中在温度记录图像内的图像位置根据穿通速度V_P和在以时间间隔相继的温度记录图像的记录时刻之间的时间间隔而分别在移动方向184中相对于彼此偏移移动方向184上的一定的路径段。

所使用的热学摄像机的图像记录频率与检查物品的穿通速度匹配，使得检查物表面185的每个表面区段都在多个温度记录图像中在不同位置出现，例如在至少5个或者至少10个或者至少15个以相对比彼此的时间距离地记录的温度记录图像中。

连接到控制设备上的显示和操作单元140具有屏幕，在该屏幕上可以显示由温度记录图像确定的数据以及关联。借助键盘和/或其他输入装置，检查装置可以被操作者舒适地针对不同的检查任务而设计以及操作。

在控制设备130上此外连接有速度测量设备150用于确定检查物品的当前的移动速度V_P。该用作位移传感器的设备示例性地借助激光辐射来无接触地工作。在另外的实施形式中，可以设置触觉式的位移传感器，例如带有在检查物表面上展开的测量轮。

温度记录检查方法的精度可以通过以温度记录方式采集的检查物表面强度的发射强度波动来强烈地影响。为了由此将负面影响保持为尽可能小，进行了所测量的检查物表面的发射强度的主动均匀化，其方式是，将检查物表面借助润湿设备160在穿过电感线圈之前均匀地用液体、例如用水润湿。该技术在直到50℃的表面温度情况下证明为是有效的，以便很大程度上避免出现归因于发射强度的局部波动导致的伪显示。

如果通过检查装置将特异性明确地识别为缺陷，则其可以借助连接到控制设备130上的自动的标记设备170通过喷射颜料等等来标记，使得对于受干扰的检查物表面的可能的事后处理或者分类到强烈受干扰的区段合乎目的地是可能的。

下面描述借助可以借助检查装置来执行的检查方法的一个优选的变形方案，所述检查方法用于分辨位置地检测和识别在以高的穿通速度通过检查装置的检查物品的表面附近的缺陷。通过电感线圈112，将检查物品的表面附近的区域以感应方式加热，其中在裂缝和其他结构破坏的区域中出现局部温度最大值。在检查物品的相应区段穿过电感线圈之后，这些区域又冷却。采集设备120在移动方向上直接安装在电感线圈之后，并且采集在该冷却阶段中的表面区域。

在第一方法步骤中，识别检查物表面的移动进入采集区域122中的部分中的热特异性。为此，分析相应的、与输入侧关联的行，以便获得例如沿着垂直于穿通方向的测量线124的分辨位置的温度轮廓（线轮廓）。图2示例性地示出了这种温度轮廓。在垂直于移动方向（y方向）在x方向上走向的线性测量区域内的测量地点的位置POS在横坐标上通过说明图像区的行的相应像素（图像元素）的编号来说明。纵坐标代表与位置关联的热辐射的幅度AMP，并且示例性地示出为摄氏度表示的绝对表面温度。可以看出的是，在侧面边缘之间（例如在像素编号90或者540附近）的表面温度在55℃到60℃之间的范围中，并且局部改变数K。温度轮廓包含两个特异性，即大约在像素编号150附近的第一局部温度最大值ST以及大约在像素编号495附近的第二局部温度最大值DEF。在两个局部温度最大值附近，与直接环境的温差ΔT为大约6K至7K。以后要阐述的分析表明，第一局部温度最大值ST归因于并非原因在裂缝或者其他结构破坏的干扰，而第二局部温度最大值DEF实际上由于表面附近的裂缝引起。可以看出的是，单单温差ΔT的大小并不是实际的结构破坏和其他并非归因于结构破坏的特异性之间的差别的可靠标准。

每个温度记录图像包含多个这种在x方向上分辨位置的温度轮廓。出现局部的温度最大值通过图像处理的分析软件自动采集，其中使用合适的过滤例程，以便将温度轮廓内的像素或者像素组的温度值与相邻像素或者像素组的温度值比较，并且借助该比较来将局部温度最大值明确地识别为该温度最大值，并且与其他人造缺陷、例如在边缘上的温度的陡峭下降相区分。在过滤时，分析软件逐行地在横向于移动方向走向的带内工作，所述带分别包含多个相邻的温度轮廓。图3示出了这种带125，其包含缺陷188。当在带内在多个相邻的温度轮廓处在大致相同的像素位置上出现明显高度的局部温度最大值时，在该分析中在纵向方向上存在裂缝式的缺陷的可能性升高。

检查方法不仅基于分析空间的温度轮廓，即代表位置的温度分布的温度轮廓，而且也基于分析其时间变化。该组合在此也称为空间－时间分析。为此，分析单个的温度轮廓并不足够，而是对于表面的相同测量区域将多个以相互的时间间隔记录的温度轮廓位置正确地彼此关联，以便能够分析温度分布的发展的空间－时间动态特性。

在这里描述的检查方法的实施形式中，使用了图案识别的一个特别的变形方案，以便在以后记录的温度记录图像中位置正确地再找到在时间上更早的温度记录图像中识别的、可以代表缺陷特异性，并且由此实现了如下可能性：虽然检查物品相对于热学摄像机移动，仍然获得来自相同测量区域的多个温度轮廓的时间序列。为此，逐行地分析属于确定的表面部分的、时间上早的第一温度记录图像的带125，并且针对存在特异性、尤其是局部温度最大值进行分析。基于各行的温度数据，计算关联的面，其包围明显的局部温度最大值的区域。包围缺陷188的、所选择的矩形的图像部分128在图3左边在带125内并且右边在放大的视图中示出。所选择的图像区段128的位置坐标、即其在温度记录图像内的位置代表检查物品在第一温度记录图像的记录时刻的所属的、包含缺陷188的表面区段的位置。在所选择的图像部分中包含的、空间上关联的像素构成的图像信息可以在图像处理软件中作为二进制大对象（BLOB）来处理，并且代表数据的一定的图案，该图案在以后记录的温度记录图像中又可以被找出。

借助通过数据结构表示的、缺陷188周围的区域的“图案”，现在在多个以时间间隔相继记录的以后的温度记录图像中寻找相同的图案，以便找到如下图像部分：其尽可能位置精确地对应于在分析第一温度记录图像时考虑用于计算所寻找的图案的表面部分。优选的是，在至少5至10个相继地记录的温度记录图像中寻找与确定的表面部分对应的图像部分，并且于是共同分析其图像信息。

为了在稍后记录的温度记录图像中在空间上限制搜索区域，并且由此加速分析，在稍后记录的温度记录图像中基于借助速度测量系统150测量的检查物品移动速度V_P、移动方向184以及在温度记录图像的各记录时刻之间流逝的时间间隔来确定包含类似缺陷的特异性的表面部分的所预期的位置，以便由此分别计算如下路径：感兴趣的表面部分在第一分析所基于的时刻以及各稍后的温度记录图像的记录时刻之间经过所述路径。已表明的是，通过这种方式，感兴趣的表面区段或者属于该区段的数据即使在略微波动的穿通速度情况下也以在位移传感器的测量精度范围中（在此例如大约±1mm）的精度被发现，这示例性地对应于在检查物表面上的大约±2像素的数量级中的位置精度。为了位置正确地叠加的最后校正于是在计算上借助软件通过追踪、即通过图案辨识来进行，由此实现了对检查物表面的大约±1像素或者±0.5mm的有效的位置精度。

该方式考虑的是，检查条件在实际中通常并不理想。于是，例如可以基于在检查物品和输送系统之间的滑动、检查物品的弯曲和/或检查物品的制动，在加载到滚筒上时以及随后的加速时出现速度波动的加速以及其他位置不精确性的原因。由此出现的检查问题通过速度测量、基于此的对潜在有缺陷表面区段的发现以及随后的对表面图案的寻找（追踪）的组合来避免。

在时间上相继地采集的图像部分的每个中，于是可以确定和共同分析一个或者多个经过可能缺陷的位置的温度轮廓。当如图3B中所示，温度轮廓的位置分别位于所选出的图像区段内的相同位置上时，则位置正确地关联的温度轮廓的每个对应于检查物品表面的相同的线性测量区域，其中该测量区域经过可能的缺陷的位置。为了说明，为此在图3B中左边示出了三个在不同时刻t₁、t₂>t₁以及t₃>t₂所记录的、属于相同的表面部分的图像部分128、128'和128''，其中在图像部分的每个中确定在x方向经过缺陷的温度轮廓。在右边的部分图中共同示出了时间上相继地采集的温度轮廓，其中横坐标是在x方向上的位置POS（x），而纵坐标说明温度T。通过这种方式可能的是，在移动的检查物品上高精度地确定在可能的缺陷的区域中的空间－时间热传播。

每个温度轮廓代表一个横向于缺陷走向的区域，其中缺陷大致在中间。每个温度轮廓具有局部的温度最大值，其高度相对于环境（例如通过温度差ΔT来定量）随着增大的时间而降低，而例如通过半值宽度给出的最大值宽度在位置空间中随着增大的时间而增大。该位置正确地关联的、时间上相继地记录的位置的温度轮廓现在允许定量地推断出在可能的缺陷的区域中的空间－时间上的热传播，并且可以如下进行分析。

图4在图4A和4B中分别示出了多个位置正确地关联的温度轮廓的共同视图，其中在视图中相应在上部的温度轮廓比相应位于其下地示出的温度轮廓在时间上更早地采集。图4A示出了对于干扰ST的典型的温度轮廓，其虽然大约在像素编号7的附近产生局部的温度最大值，然而其并不归因于表面附近的裂缝。图4B为了比较示出了位置正确地关联的、来自裂缝式缺陷DEF的区域中的温度轮廓，其中这里局部的温度最大值也分别在像素编号7的区域中。位置正确地关联的温度轮廓现在借助分析标准来分析，所述分析标准基于温度轮廓的空间－时间的发展而允许比较可靠地得出结论，是否温度分布的空间－时间发展对应于在裂缝或者另外的结构破坏的区域中所预期的、通过热流引起的动态特性或者符合其他定律。

分析标准或者特征参数之一是在温度轮廓内的局部温度最大值的位置处温度值的幅度AMPM。证明为对于分析热传播的动态特性非常可靠的另一特征参数是在温度轮廓内的温度值的局部最大值的区域中的热浓度值KONZ。图5在图5A中示出了对于并非归因于裂缝的干扰ST在不同的时间步骤t的幅度AMPM和浓度值KONZ的时间变化曲线，并且在图5B中示出了对于表面附近的裂缝DEF在相同时间窗中相同特征参数的时间变化曲线。在纵坐标上分别说明了在局部最大值的位置的温度相对于环境的温差ΔT。

在多个实验中已经表明的是，在裂缝的区域中在局部温度最大值的位置处，关于时间的温度变化或者冷却速率以及浓度损失比较大，并且明显不同于相应的、在并非归因于裂缝或者其他结构破坏的干扰的区域中可以证明的值。在最大温度的情况下，该最大温度通过在局部最大值的位置处的温度的幅度AMPM来表示，证明的是，其在加热阶段结束之后，即在冷却期间连续降低，更确切地说，具有比较高的冷却速率。在示例的情况中，当在至少五个相继地记录的温度记录图像的区域中冷却速率大于预先给定的冷却速率的阈值时，认为有高的概率存在裂缝。热量浓度值KONZ是对于直接在局部温度最大值上的热量相比于附近环境的关系的度量。如果热浓度值随着时间降低，则由此表明，热尤其是横向地流出到环境中。这例如在裂缝的情况下如此，并且相应地评价为指示，即所观察到的信号通过在裂缝附近的固体中的热传播引起。

而在借助图5A阐述的、并非归因于裂缝的干扰的例子中，热量浓度KONZ从开始就小于在裂缝情况中，此外热量浓度值在所观察的时间间隔的开始在其逐渐下降之前首先升高。最大幅度AMPM在其随着比较小的冷却速率而下降之前首先升高，所述冷却速率明显小于在裂缝的区域中所预期的冷却速率（图5B）。

热量浓度的空间－时间特性与典型地通过热流引起的、在缺陷情况下的特性的其他偏差也会出现，并且用作并非归因于裂缝等等的干扰的征兆。例如，热量浓度值可以在较长的时间上很大长度保持相同或者看起来增大或者不按比例地减小。

这些例子表明，通过评估以及定量地分析温度轮廓的空间－时间发展，对于在温度轮廓中首先确定的局部温度最大值的不同原因之间进行可靠区分是可能的。如果在首先确定的特异性情况下在原则上确定了结合图4B和5B所描述的特征，则将原因归类为裂缝，并且相应的表面区段必要时通过标记设备170来标记。而如果空间－时间分析表明对于裂缝、缩孔和其他结构破坏并不典型的特性（例如参见图4A和5A），则并不进行裂缝显示。通过这种方式，能够以高的可靠性避免伪显示。将可能的缺陷的区域中的空间－时间热传播进行考虑，在借助温度记录信号检测和识别缺陷时决定性地有助于抑制干扰。

借助图6再次示例性地说明，空间－时间热分布的分析能够以何种方式有助于干扰抑制。为此，图6A示出了温度轮廓的部分，其大致在像素455的区域中包含非常显著的局部温度最大值，其具有相对于环境的至少为10K的温差ΔT。在一些传统的检查系统情况下，这种显示自动地评价为对于存在深的裂缝的可靠指示，并且检查物品被相应地标记并且可能丢弃。而热传播的空间－时间分析表明，其并非是裂缝。在图6B中示出了来自不同时刻局部最大值的区域中位置正确地关联的温度轮廓。相比于图4中的轮廓的特别之处在于，具有最大幅度的轮廓在时间上比具有明显更小幅度的在更早时刻t₁记录的轮廓更迟地被记录（t₂>t₁）。该异常也可以在图6C中所示的特征参数局部最大值处的幅度（AMPM）以及热量浓度值（KONZ）的时间变化曲线上看出。两个值随着时间而增大，这不能用局部加热的裂缝区域中的热传播来解释。在示例性的情况中，在图6A中所示的强烈的局部温度最大值归因于在检查物表面的相应位置上的反射。因为温度轮廓的时间发展在任何方面都没有显示出对于裂缝典型的传播特性，所以这种反射并不导致归类为裂缝。而该反射会以高的可能性被传统系统错误地解释为裂缝。

对于这里示例性地阐述的特征参数可替选地或者附加地，也可以考虑其他特征参数作为分析标准。为此，例如可以考虑所描述的时间函数的倒数，例如冷却速率随时间的变化。因为在核心中的热传播可以通过对热扩散方程求解来描述，所以也可能的是，在局部最大值的区域中的温度轮廓的时间发展通过高斯曲线或者误差函数的匹配来定量化，其中在这些情况中在良好匹配的情况下可以从通过热流主导的热传播来出发，而差的匹配可以推断出其他的原因。也可能的是，将多项式作为近似函数来与温度轮廓匹配，并且通过分析多项式系数来确定在所找到的缺陷（例如裂缝）和非关键的干扰（例如反射）之间的差别。

Claims (10)

1. 一种温度记录检查方法，用于分辨位置地检测和识别检查物品中表面附近的缺陷，所述方法包括以下步骤：

加热检查物品的区段，使得在带有缺陷的缺陷区域和没有缺陷的检查物品材料之间出现热不平衡，其中缺陷区域的没有缺陷的环境比缺陷区域更弱地被加热或者不被加热；

采集热传播阶段内以时间间隔相继的温度记录图像的序列，当从局部加热的缺陷区域至缺陷区域的环境中的热流可注意到时，所述热传播阶段开始，其中每个温度记录图像代表在被温度记录图像采集的检查物品表面区域中的位置上的温度分布；

从温度记录图像中确定位置正确地关联的温度轮廓，其中温度轮廓是分辨位置的轮廓，其中在温度轮廓内的不同的位置分别与测量量的值关联，所述测量量代表在相应位置处的温度，并且其中每个位置正确地关联的温度轮廓与检查物品表面的相同测量区域关联；

对于通过温度轮廓采集的测量区域的多个测量位置从温度轮廓中确定温度值的时间变化曲线；以及

按照表征在测量区域中的热流的至少一个分析标准来分析时间变化曲线。

2. 根据权利要求1所述的温度记录检查方法，其中在所述分析中在温度轮廓中寻找温度值的至少一个局部最大值。

3. 根据权利要求2所述的温度记录检查方法，其中在所述分析中在局部最大值的区域中分析温度值的幅度的时间变化曲线。

4. 根据权利要求2或3所述的温度记录检查方法，其中在所述分析中确定在温度轮廓内在温度值的局部最大值的区域中的热浓度值，并且分析热量浓度值的时间变化曲线。

5. 根据上述权利要求之一所述的温度记录检查方法，其中在所述分析中共同分析至少三个、优选在四个到二十个之间的位置正确地关联的温度轮廓。

6. 根据上述权利要求之一所述的温度记录检查方法，其中为了检查长形伸展的检查物品，在优选平行于检查物品的纵向方向走向的运动方向上，在检查物品和用于采集温度记录图像的采集设备之间产生相对运动，使得借助温度记录图像采集的表面区域在运动方向上相对于彼此偏移，其中直接相继地记录的温度记录图像的表面区域优选在重叠区域中重叠。

7. 根据权利要求6所述的温度记录检查方法，其中采集设备固定地安装，并且长形伸展的检查物品相对于采集设备移动。

8. 根据权利要求6或7所述的温度记录检查方法，其中执行以下步骤：

分析在第一时刻采集的、温度记录图像的序列的第一温度记录图像，用于识别至少一个所寻找的第一图像部分，所述第一图像部分包含带有类似缺陷的特异性的表面部分；

在以相对于第一温度记录图像的时间间隔、在稍后的第二时刻采集的第二温度记录图像中自动地发现与第一图像部分对应的第二图像部分；

共同地分析第一图像部分和第二图像部分的温度记录数据；

其中优选在识别类似缺陷的特异性时在温度轮廓内寻找温度值的局部最大值。

9. 根据权利要求6、7或8所述的温度记录检查方法，其中为了自动的发现，基于在检查物品和采集设备之间的相对速度、运动方向以及在第一时刻和第二时刻之间流逝的时间来确定在第二温度记录图像中包含类似缺陷的特异性的表面部分的所预期的位置，其中优选测量相对速度，尤其是检查物品的速度。

10. 一种温度记录检查装置，用于分辨位置地检测和识别检查物品中表面附近的缺陷，所述装置带有：

加热设备（120），用于加热检查物品（180）的区段，使得在带有缺陷的缺陷区域和没有缺陷的检查物品材料之间出现热不平衡，其中缺陷区域的没有缺陷的环境比缺陷区域更弱地被加热或者不被加热；

至少一个采集设备（120），用于采集以时间间隔相继的至少两个温度记录图像的序列；

分析设备，用于分析温度记录图像的温度记录数据；

其中所述检查装置配置用于执行根据前述权利要求之一所述的方法。

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