DE102012214205A1

DE102012214205A1 - Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen von Bauteilen mittels Lock-In-Bilderzeugung

Info

Publication number: DE102012214205A1
Application number: DE201210214205
Authority: DE
Inventors: Jonas Bachmann
Original assignee: Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV; ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Current assignee: Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV; ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: DE102012214205B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen von Bauteilen mittels Lock-In-Bilderzeugung mit den Schritten Anregen des Bauteils mit einem Energieimpuls während eines ersten Teils einer Periode, Bereitstellen einer Kamera mit einer aus Pixeln (x, y) gebildeten Detektormatrix, Messen einer vorgegebenen Anzahl n von Intensitätswerten Fxyij pro Periode j für jeden Pixel (x, y), Erzeugen von n gemittelten Intensitätswerten <Fxyi> für jeden Pixel (x, y) durch Mitteln über N Perioden, Bestimmen jeweils eines Helligkeitswerts Hi für jeden Laufindex i durch Aufsummieren der zum Laufindex i erzeugten gemittelten Intensitätswerte <Fxyi> einer vorgegebenen Gruppe von Pixeln (x, y) der Detektormatrix, Ermitteln des Laufindex imin mit dem geringsten Helligkeitswert Hi,min, Verschieben des Laufindex i zweier Korrelationsfunktionen, K 0°i und K –90°i , Gewichten der gemittelten Intensitätswerte <Fxyi> mit den beiden verschobenen Korrelationsfunktionen und Darstellen der gewichteten gemittelten Intensitätswerte als zwei aus den Pixeln (x, y) aufgebaute Ergebnisbilder, S0° und S–90°

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen von Bauteilen mittels Lock-In-Bilderzeugung.
Nach dem Stand der Technik ist das zerstörungsfreie Prüfen mittels Lock-In-Bilderzeugung bekannt. Dabei wird ein Bauteil periodisch mittels Energieimpulsen angeregt. Eine Kamera wird mit der Periode der Anregung synchronisiert. Die Kamera erzeugt dadurch eine vorgegebene Anzahl n von Bildern F_ij des Bauteils pro Periode j. Für jede Periode j werden die Bilder F_ij mit einer Korrelationsfunktion K_i multipliziert und die dabei erhaltenen Produkte aufsummiert. Man spricht dabei auch von einer Gewichtung der einzelnen Bilder. Die Summe der Werte der Korrelationsfunktion über eine komplette Periode hinweg muss dazu gleich Null sein. Die Gewichtung dient der Korrektur eines Offset-Werts, das heißt der Beseitigung eines konstanten Grundpegels. Der formelmäßige Zusammenhang lautet:
Bei einer Zweiphasen-Lock-In-Messung, werden unabhängig voneinander zwei Gewichtungen mit zwei Korrelationsfunktionen, K 0° / i und K –90° / i , durchgeführt. Die zwei Korrelationsfunktionen sind zueinander orthogonal bzw. um 90° phasenversetzt. Bei der Zweiphasen-Lock-In-Messung werden also pro Periode j zwei korrelierte Lock-In-Bilder, S 0° / j und S –90° / j , erhalten. Diese Bilder werden anschließend über mehrere, beispielsweise N, Perioden gemittelt:
Diese Mittelung führt zu einer Verminderung des Rauschens.
In einem weiteren Schritt kann nach dem Stand der Technik aus den Ergebnisbildern, S^0° und S^–90°, ein Amplitudenbild, S^amp, und ein Phasenbild, S^ph, berechnet werden.
Eine derartige Lock-In-Bilderzeugung wird beispielsweise bei der Lock-In-Thermographie durchgeführt, welche aus "Lock-in Thermography, Basics and Use for Evaluating Electronic Devices and Materials" von O. Breitenstein, W. Warta und M. Langenkamp (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2. Auflage, 2010) bekannt ist.
Die Ergebnisbilder, S^0° und S^–90°, bzw. das Amplitudenbild S^amp und das Phasenbild S^ph sind nicht besonders genau.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll ein Verfahren angegeben werden, welches genauere Ergebnisbilder erzielt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 11.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren mit den folgenden Schritten vorgesehen:

a) Anregen des Bauteils mit einem Energieimpuls während eines ersten Teils einer Periode, welche eine Periodendauer T aufweist,
b) Bereitstellen einer Kamera mit einer aus Pixeln (x, y) gebildeten Detektormatrix,
c) Messen einer vorgegebenen Anzahl n von Intensitätswerten F_xyij pro Periode j für jeden Pixel (x, y), wobei i ein von 1 bis n laufender Laufindex für die Abfolge der Messungen der Intensitätswerte F_xyij zum Pixel (x, y) innerhalb der Periode j ist, wobei i,j,n ∈ N sind, und wobei n ≥ 4 ist.
d) Erzeugen von n gemittelten Intensitätswerten <F_xyi> für jeden Pixel (x, y) durch Mitteln über N Perioden gemäß der Formel
e) Bestimmen jeweils eines Helligkeitswerts H_i für jeden Laufindex i durch Aufsummieren der zum Laufindex i erzeugten gemittelten Intensitätswerte <F_xyi> einer vorgegebenen Gruppe von Pixeln (x, y) der Detektormatrix,
f) Ermitteln des Laufindex i_min mit dem geringsten Helligkeitswert H_i,min,
g) Verschieben des Laufindex i zweier Korrelationsfunktionen, K 0° / i und K –90° / i , so dass für die verschobenen Korrelationsfunktionen, K 0° / i,verschoben und K –90° / i,verschoben gilt:
h) Gewichten der gemittelten Intensitätswerte <F_xyi> mit der Korrelationsfunktion K 0° / i,verschoben bzw. der Korrelationsfunktion K –90° / i,verschoben so dass für jeden Pixel (x, y) zwei gewichtete gemittelte Intensitätswerte, S 0° / xy und S –90° / xy , gemäß der Formeln
erhalten werden, und
i) Darstellen der gewichteten gemittelten Intensitätswerte, S 0° / xy und S –90° / xy , als zwei aus den Pixeln (x, y) aufgebaute Ergebnisbilder, S^0° und S^–90°

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die beiden korrelierten Lock-In-Bilder, S 0° / j und S –90° / j , nicht das Erfordernis der Orthogonalität erfüllen. Dieses Problem ist besonders ausgeprägt, wenn es zu einer Verzögerung zwischen der Anregung und der detektierbaren Antwort des Bauteils kommt.
Eine Verminderung des Rauschens erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren bereits durch das Mitteln über verschiedene Perioden im Schritt d). Ein konstanter Grundpegel (Offset) wird durch die Gewichtung im Schritt h) beseitigt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zusätzlich zur Anzahl n eine Zeitkonstante τ, die zwischen dem Messen des Intensitätswerts F_xyij und dem Messen des Intensitätswerts F_xy(i+1)_i verstreicht, als konstanter Wert vorgegeben. Die Periodendauer T ergibt sich dann aus dem Zusammenhang T = nτ.
Alternativ kann auch die Periodendauer T fest vorgegeben werden. Moderne Kameras erlauben es, die Zeit τ auf die Vorgabe einer bestimmten Anzahl n an Messungen pro Periode und einer bestimmten Periodendauer T hin gemäß T = nτ anzupassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann selbstverständlich anstatt der gewählten Formulierung auch unter der Verwendung anderer Größen formuliert werden. Der Laufindex i ist äquivalent zu einer Phase φ bzw. zu einer Zeit t. Es gilt
bzw.
wobei n die Kreiszahl ist. Daher kann das erfindungsgemäße Verfahren auf die Phase φ bzw. die Zeit t anstatt auf den Laufindex i bezogen werden. Weiterhin können eine Verzögerung γ und/oder ein Zeitversatz Δt einbezogen werden, welche sich als γ = i_min – 1 bzw. Δt = γ·τ berechnen lassen.
Das Verschieben des Laufindex i der Korrelationsfunktionen führt zu einem Verschieben der Phase der Korrelationsfunktionen. Die Korrelationsfunktionen werden derart verschoben, dass deren Startwert (i = 1 bzw. φ = 0 bzw. t = 0) mit dem gemittelten Bild des geringsten Helligkeitswerts korreliert wird. Die Gesamtheit der gemittelten Intensitätswerte <F_xyi> aller Pixel (x, y) zu einem bestimmten Laufindex i wird dabei als gemitteltes Bild bezeichnet. Das Minimum der phasengleichen Korrelationsfunktion K 0° / i wird also in Übereinstimmung mit dem Minimum der Helligkeitswerte der gemittelten Bilder gebracht. Das Minimum der Helligkeitswerte der gemittelten Bilder markiert die Phase φ_min bzw. die Zeit t_min, ab der eine Antwort des Bauteils auf die Anregung detektierbar ist. Somit wird eine Phasenverschiebung zwischen der Anregung und der detektierbaren Antwort des Bauteils korrigiert. Dies führt zu genaueren Ergebnisbildern.
Bei der Lock-In-Bilderzeugung kann es sich um Lock-In-Thermographie handeln. Dabei kann als Kamera eine Infrarotkamera eingesetzt werden. Bei der Lock-In-Thermographie kann die durch das Bauteil emittierte Infrarotstrahlung bildhaft dargestellt werden. Auf eine Anregung durch einen Energieimpuls hin erwärmt sich das Bauteil in verschiedenen Bereichen unterschiedlich schnell bzw. unterschiedlich stark. Entsprechend emittiert das Bauteil von diesen verschiedenen Bereichen unterschiedlich starke Infrarotstrahlung. Eine übermäßige Erwärmung in einem Bereich ist ein Hinweis auf das Vorhandensein eines Materialdefekts. Somit können durch das Auswerten bzw. Betrachten von Thermographiebildern Rückschlüsse auf die Qualität des Bauteils gezogen werden.
Der Energieimpuls kann ein Stromimpuls, Lichtimpuls oder Temperaturimpuls sein. Lock-In-Thermographie, bei der ein Stromimpuls als Anregung verwendet wird, nennt man Dark-Lock-In-Thermographie (DLIT). Entsprechend nennt man Lock-In-Thermographie, bei der ein Lichtimpuls als Anregung verwendet wird, Illuminated-Lock-In-Thermographie (ILIT). Bei diesen Varianten führt der Stromimpuls bzw. Lichtimpuls zu einer Erwärmung des Bauteils, welche besonders stark an Materialdefekten zu beobachten ist. Bei der Anregung durch einen Temperaturimpuls können durch die Ausbreitung des Temperaturimpulses Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des Bauteils gezogen werden.
Vorzugsweise werden pro Periode j für jeden Pixel (x, y) zumindest 360 Intensitätswerte F_xyij gemessen. Das heißt, vorzugsweise ist n ≥ 360. Dadurch wird eine gute zeitliche Auflösung des Anregungsverhaltens des Bauteils erreicht. Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden zumindest 3600 Intensitätswerte F_xyij pro Periode j für jeden Pixel (x, y) gemessen.
Für jeden Pixel (x, y) und jeden Laufindex i kann ein gemittelter Intensitätswert <F_xyi> gespeichert werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik werden die n einzelnen Intensitätswerte
einer ersten Periode j₁ für jeden Pixel (x, y) nicht aufsummiert. Stattdessen können die n einzelnen Intensitätswerte
der ersten Periode j₁ für jeden Pixel (x, y) unabhängig voneinander gespeichert werden. Die jeweils im Laufindex i übereinstimmenden Intensitätswerte F_xyij, der weiteren Perioden j' können jeweils zum Inhalt des diesem Laufindex i zugeordneten Speichers addiert werden. Anstelle des gemittelten Intensitätswerts <F_xyi> kann also auch direkt die Summe über alle gemessenen Perioden (Σ N / j=1 F_xyij) gespeichert werden. Eine Division dieser gespeicherten Summe durch die Anzahl der gemessen Perioden ergibt dann den gemittelten Intensitätswert <F_xyi>. Es können auch sowohl die Summe Σ N / j=1 F_xyij als auch der gemittelte Intensitätswert <F_xyi> gespeichert werden. Weiterhin können auch alle Intensitätswerte F_xyij einzeln gespeichert werden.
Die beiden Korrelationsfunktionen, K 0° / i und K –90° / i , können trigonometrische Funktionen sein. Vorzugsweise ist
und
Weiterhin kann der Laufindex i_max mit dem höchsten Helligkeitswert ermittelt werden. Aus den gemittelten Intensitätswerten
des Laufindex i_max mit dem höchsten Helligkeitswert und den gemittelten Intensitätswerten
des Laufindex i_min mit dem geringsten Helligkeitswert kann eine absolute Temperaturdifferenz berechnet werden.
Die weitere Vorgehensweise kann gemäß dem Stand der Technik erfolgen. Insbesondere können ein Amplitudenbild S^Amp und ein Phasenbild S^Ph aus den zwei Ergebnisbildern, S^0° und S^90°, berechnet werden. Durch die genaueren Ergebnisbilder kommt es bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu zuverlässigeren Ergebnissen.
Nachfolgend werden Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 Auftragung der Anregungsleistung P(t) und der zeitabhängigen Korrelationsfunktion K^0°(t) innerhalb einer Periode nach dem Stand der Technik,
2 Auftragung des Helligkeitswerts H_i gegen die Zeit t innerhalb einer Periode,
3 Auftragung der Anregungsleistung P(t) und der verschobenen zeitabhängigen Korrelationsfunktion K 0° / verschoben (t) innerhalb einer Periode, und
4 Flussdiagramm zu einem das erfindungsgemäße Verfahren verwirklichenden Programm.
1 zeigt eine Auftragung der Anregungsleistung P(t) und der zeitabhängigen Korrelationsfunktion K^0°(t) innerhalb einer Periode nach dem Stand der Technik. Die Anregung erfolgt durch einen Energieimpuls der konstanten Leistung P₀ während der ersten Hälfte der Periode. In der zweiten Hälfte der Periode erfolgt keine Anregung.
Bei der Aufnahme eines Bilds F_ij mit der Kamera werden die Intensitätswerte F_xyij für alle Pixel (x, y) desselben Laufindex i einer Periode j zur Zeit
gemessen.
Nach dem Stand der Technik werden die Bilder F_ij der Periode j mit der Korrelationsfunktion K 0° / i gewichtet. In 1 ist die zeitabhängige Korrelationsfunktion
dargestellt. Die Korrelationsfunktion K 0° / i ist lediglich punktweise für die Zeiten
definiert und nimmt für diese Zeiten die gleichen Werte an wie die zeitabhängige Korrelationsfunktion K^0°(t). Zur besseren Veranschaulichung und einfacheren Beschreibung wird hier die zeitabhängige Korrelationsfunktion K^0°(t) herangezogen. Die zeitabhängige Korrelationsfunktion K^0°(t) nimmt für die Zeit t = 0 und Zeit
den Wert 0 an. Dazwischen nimmt sie positive Werte an, während sie für den Bereich zwischen der Zeit
und der Zeit t = T negative Werte annimmt. Für die Gewichtung wird in einem ersten Schritt jedes Bild
einer ersten Periode j₁ pixelweise mit dem im Laufindex i übereinstimmenden Wert der zeitabhängigen
Korrelationsfunktion K^0°(t) für die Zeit
multipliziert. In 1 sind 18 Werte der Korrelationsfunktion (K 0° / i mit i = 1 ... 18) für einen beispielshaften Fall markiert, bei dem 18 Bilder pro Periode j erzeugt werden. In einem zweiten Schritt der Gewichtung werden die 18 aus der Multiplikation hervorgegangenen Produkte zu einem korrelierten Lock-In-Bild
aufsummiert. Dabei gehen die Bilder
im Bereich von
positiv ein, die Bilder
im Bereich von
negativ ein.
Nach dem Stand der Technik erfolgt analog eine Gewichtung mit einer (nicht dargestellten) zweiten Korrelationsfunktion K –90° / i . Eine entsprechende zeitabhängige Korrelationsfunktion lautet
Somit wird ein zweites korreliertes Lock-In-Bild,
erzeugt. Die beiden korrelierten Lock-In-Bilder,
werden schließlich jeweils pixelweise mit den korrelierten Lock-In-Bildern,
aller weiteren Perioden j' mit j' ≠ j₁ gemittelt.
Erfindungsgemäß werden zuerst die Bilder F_ij für jeden Laufindex i jeweils pixelweise über alle Perioden gemittelt. Die dabei erhaltenen gemittelten Bilder F_i weisen ein stark vermindertes Rauschen auf. Dadurch ist es möglich, aus jedem gemittelten Bild F_i einen Helligkeitswert H_i zu bestimmen und zuverlässig das gemittelte Bild F_i,min mit dem geringsten Helligkeitswert H_i,min auszuwählen.
2 zeigt die einzelnen aus den gemittelten Bildern F_i ermittelten Helligkeitswerte H_i, welche gemäß ihres Laufindex i gegen die Zeit auftragen sind. Zusätzlich zeigt 2 eine glatte Funktion R(t), welche die Antwort des zu prüfenden Bauteils auf die Anregung durch den Energieimpuls der Leistung P₀ (siehe 3) veranschaulicht. Bei der Lock-In-Thermographie ist die Funktion R(t) z. B. ein Maß für die detektierbare Infrarotstrahlung, welche das Bauteil, z. B. ein photovoltaisches Modul, emittiert. Zwischen der Anregung und der Emission von Infrarotstrahlung kann es wegen der vergleichsweise langsamen Wärmeleitung zu einer zeitlichen Verzögerung kommen. Entsprechend weist beispielshaft gemäß 2 die Funktion R(t) eine Phasenverschiebung von etwa 3τ gegenüber der Anregungsleistung P(t) auf. Die Funktion R(t) wird im hier gezeigten Fall (n = 18) nicht als Messergebnis erhalten. Bei einer hinreichend großen Anzahl n nähert sich die Auftragung der Helligkeitswerte H_i aber idealerweise dieser Funktion an.
Gemäß dem in 2 gezeigten Beispiel wird der geringste Helligkeitswert H_i,min für i = 4 bzw. t = 3τ bestimmt.
3 zeigt eine Auftragung der Anregungsleistung P(t) und der verschobenen zeitabhängigen Korrelationsfunktion K 0° / verschoben (t) innerhalb einer Periode. Die Anregung durch einen Energieimpuls der Leistung P₀ erfolgt wie zuvor zu 1 erläutert.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zeitabhängige Korrelationsfunktion K^0°(t) im Beispiel nach 3 um 3τ nach rechts verschoben. Es ergibt sich die verschobene zeitabhängige Korrelationsfunktion
Die gemittelten Bilder F_i werden dann mit der verschobenen Korrelationsfunktion K 0° / i,verschoben gewichtet. Die verschobene Korrelationsfunktion K 0° / i,verschoben ist wiederum lediglich punktweise für die Zeiten
definiert und nimmt für diese Zeiten die gleichen Werte an wie die verschobene zeitabhängige Korrelationsfunktion K 0° / verschoben (t).
Gemittelte Bilder F_i, deren Laufindex i in einem Abschnitt zwischen i_min und
liegt, werden mit einem positiven Wert der verschobenen Korrelationsfunktion K 0° / i,verschoben multipliziert. Der Abschnitt entspricht weitgehend dem Zeitraum, während dem das Bauteil eine detektierbare Antwort auf die Anregung zeigt. Die Antwort ist in 2 als Funktion R(t) veranschaulicht. Die verschobene zeitabhängige Korrelationsfunktion K 0° / verschoben (t) ist beim erfindungsgemäßen Verfahren weitgehend in Phase mit der detektierbaren Antwort.
Weiterhin erfolgt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren analog eine Gewichtung mit einer (nicht dargestellten) zweiten verschobenen zeitabhängigen Korrelationsfunktion, K –90° / verschoben (t) =
welche wiederum zur Phasenkorrektur um 3τ nach rechts verschoben ist. Durch die Phasenkorrektur befindet sich die verschobene zeitabhängige Korrelationsfunktion K –90° / verschoben (t) weitgehend in einer Phasenbeziehung von –90° gegenüber der detektierbaren Antwort.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Ergebnisbilder, S^0° und S^–90°, sind wegen der erläuterten Phasenkorrektur genauer. Entsprechend sind auch das aus S^0° und S^–90° berechnete Amplitudenbild S^Amp und Phasenbild S^ph genauer. Es kann eine zuverlässigere und genauere Auswertung durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Qualitätssicherung von Dünnschichtsolarzellen eingesetzt werden. Die Solarzelle wird dabei entweder durch Strompulse, welche an die Anschlüsse der Solarzelle angelegt werden, oder durch ein gepulstes Bestrahlen mit sichtbarem Licht angeregt. Mittels einer Infrarotkamera werden Bilder von der Oberfläche der Solarzelle aufgenommen. Anhand der von der Oberfläche der Solarzelle emittierten Wärmestrahlung kann festgestellt werden, wo Verluste auftreten. Auftretende Verluste sind ein Hinweis auf Defekte.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch ein auf einem Computer ausgeführtes Programm verwirklicht werden. Das Programm wird in 4 durch ein Flussdiagramm veranschaulicht. Das Programm kann Vorgaben von einem Benutzer, von der Kamera oder aus einem Speicher beziehen. Unter den Vorgaben können sich eine Bildgröße der aus Pixeln (x, y) aufgebauten Bilder, die Anzahl n der pro Periode aufzunehmenden Bilder F_ij, die Gesamtperiodenzahl N und die Zeitkonstante τ bzw. die Periodendauer T befinden. Das Programm veranlasst im Schritt S1 das periodische Ein- und Ausschalten eines Energieimpulses der Leistung P₀. Das Einschalten wird in jeder Periode j zur Zeit t = T(j – 1) und das Abschalten zur Zeit
vorgenommen, wobei j von 1 bis N läuft. Zeitlich korreliert mit der Periode des Energiepulses erfolgt das Aufnehmen von Bildern F₁ mit der Kamera (S2). Die Bilder F₁ werden zu den Zeiten t = τ(i – 1) + T(j – 1) aufgenommen, wobei i von 1 bis n und j von 1 bis N läuft. Alle jeweils zu demselben Laufindex i aufgenommenen Bilder F₁ werden pixelweise aufsummiert (Σ N / j=1 F_ij).
Die Summe Σ N / j=1 F_ij wird für jeden Laufindex i gespeichert (S3).
Durch Teilen der Summe durch die Gesamtperiodenzahl N wird für jeden Laufindex i ein pixelweise gemitteltes Bild (F₁) erzeugt (S4). Beim Schritt S5 wird für jedes gemittelte Bild (F_i) ein Helligkeitswert H_i bestimmt. Der Helligkeitswert H_i kann die Summe der Intensitätswerte aus einer vorgegebenen Gruppe von Pixeln (x, y) sein. Beim Schritt S6 wird der Laufindex i_min mit dem geringsten Helligkeitswert H_i,min ermittelt. Beim Schritt S7 werden die Korrelationsfunktionen K 0° / i und K –90° / i , welche der Sinus bzw. der negative Kosinus sind, verschoben. Das Verschieben erfolgt durch das Ersetzen des Laufindex i durch i – i_min + 1 für den Fall i ≥ i_min bzw. durch n + 1 – i_min + 1 für den Fall i < i_min. Beim Schritt S8 werden die gemittelten Bilder (F_i) mit den verschobenen Korrelationsfunktionen K 0° / i,verschoben . und K –90° / i,verschoben pixelweise gewichtet. Das Gewichten erfolgt durch das pixelweise Multiplizieren jedes gemittelten Bilds (F_i) mit dem im Laufindex i übereinstimmenden Wert der verschobenen Korrelationsfunktion K 0° / i,verschoben . bzw.
K –90° / i,verschoben und jeweils anschließendes Aufsummieren und Teilen durch die Anzahl n. Die dabei erhaltenen Ergebnisbilder S^0° und S^–90° werden gespeichert (S9) und auf einem Monitor ausgegeben (S10). Ein Benutzer kann beim Betrachten der Ergebnisbilder S^0° und S^–90° beispielsweise erkennen, an welchen Stellen auf einem photovoltaischen Modul Defekte vorhanden sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Lock-in Thermography, Basics and Use for Evaluating Electronic Devices and Materials” von O. Breitenstein, W. Warta und M. Langenkamp (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2. Auflage, 2010) [0006]

Claims

Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen von Bauteilen mittels Lock-In-Bilderzeugung mit folgenden Schritten: a) Anregen des Bauteils mit einem Energieimpuls während eines ersten Teils einer Periode, welche eine Periodendauer T aufweist, b) Bereitstellen einer Kamera mit einer aus Pixeln (x, y) gebildeten Detektormatrix, c) Messen einer vorgegebenen Anzahl n von Intensitätswerten F_xyij pro Periode j für jeden Pixel (x, y), wobei i ein von 1 bis n laufender Laufindex für die Abfolge der Messungen der Intensitätswerte F_xyij zum Pixel (x, y) innerhalb der Periode j ist, wobei i,j,n ∈ N sind, und wobei n ≥ 4 ist. d) Erzeugen von n gemittelten Intensitätswerten <F_xyi> für jeden Pixel (x, y) durch Mitteln über N Perioden gemäß der Formel
e) Bestimmen jeweils eines Helligkeitswerts H_i für jeden Laufindex i durch Aufsummieren der zum Laufindex i erzeugten gemittelten Intensitätswerte <F_xyi> einer vorgegebenen Gruppe von Pixeln (x, y) der Detektormatrix, f) Ermitteln des Laufindex i_min mit dem geringsten Helligkeitswert H_i,min, g) Verschieben des Laufindex i zweier Korrelationsfunktionen, K 0° / i und K –90° / i , so dass für die verschobenen Korrelationsfunktionen, K 0° / i,verschoben und K –90° / i,verschoben gilt:
h) Gewichten der gemittelten Intensitätswerte <F_xyi> mit der Korrelationsfunktion K 0° / i,verschoben bzw. der Korrelationsfunktion K –90° / i,verschoben so dass für jeden Pixel (x, y) zwei gewichtete gemittelte Intensitätswerte, S 0° / xy und S –90° / xy , gemäß der Formeln
erhalten werden, und i) Darstellen der gewichteten gemittelten Intensitätswerte, S 0° / xy und S –90° / xy , als zwei aus den Pixeln (x, y) aufgebaute Ergebnisbilder, S^0° und S^–90°.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zusätzlich zur Anzahl n eine Zeit τ, die zwischen dem Messen des Intensitätswerts F_xyij und dem Messen des Intensitätswerts F_xy(i+1)j verstreicht, als konstanter Wert vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zusätzlich zur Anzahl n die Periodendauer T fest vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei anstelle des Laufindex i eine Phase φ oder eine Zeit t verwendet wird, wobei
gilt, wobei π die Kreiszahl ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Lock-In-Bilderzeugung um Lock-In-Thermographie handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energieimpuls ein Stromimpuls, Lichtimpuls oder Temperaturimpuls ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest 180 Intensitätswerte F_xyij pro Periode j für jeden Pixel (x, y) gemessen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jeden Pixel (x, y) und jeden Laufindex i ein gemittelter Intensitätswert <F_xyi> gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laufindex i_max mit dem höchsten Helligkeitswert ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine absolute Temperaturdifferenz aus den gemittelten Intensitätswerten
des Laufindex i_max mit dem höchsten Helligkeitswert und den gemittelten Intensitätswerten
des Laufindex i_min mit dem geringsten Helligkeitswert berechnet wird.