DE102016012396A1 - Verfahren zur Verbesserung der Defekterkennung bei der direkt bildgebenden Mikrowellenprüfung - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Defekterkennung bei der direkt bildgebenden Mikrowellenprüfung Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016012396A1 DE102016012396A1 DE102016012396.6A DE102016012396A DE102016012396A1 DE 102016012396 A1 DE102016012396 A1 DE 102016012396A1 DE 102016012396 A DE102016012396 A DE 102016012396A DE 102016012396 A1 DE102016012396 A1 DE 102016012396A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reference object
- direct imaging
- microwave
- defect
- test
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 6
- 238000001931 thermography Methods 0.000 claims description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 abstract 1
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 abstract 1
- 229920001587 Wood-plastic composite Polymers 0.000 description 5
- 239000011155 wood-plastic composite Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
- G01N22/02—Investigating the presence of flaws
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
- G01N2021/8887—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Die direkt bildgebende zerstörungsfreie Prüfung mit Mikrowellen wird zur Erkennung von Defekten in Bauteilen aus elektrisch isolierendem Material verwendet. Dabei sind häufig störende Hintergrundsignale so stark, dass sie die Erkennbarkeit von kleinen Defekten, die schwache Signale haben, beeinträchtigen. Diese Erfindung beschreibt ein Verfahren, bei dem von den aktuell aufgenommenen Bildern ein geeignetes Referenzsignal abgezogen wird. Dann bleibt das Defektsignal übrig mit einer erhöhten Erkennbarkeit
Description
- Diese Erfindung bezieht sich vornehmlich auf das technische Gebiet der Zerstörungsfreien Prüfung mit Mikrowellen.
- Mit Methoden der Zerstörungsfreien Prüfung werden in Bauteilen Fehler gesucht, die auch unter der Oberfläche liegen können. Wenn punktförmig arbeitende Sonden zum Einsatz kommen, werden sie in aller Regel in einem zeitaufwändigen Verfahren z.B. mäanderförmig abtastend über die Bauteiloberfläche geführt. Zeitsparender und damit vielfach vorteilhafter sind unmittelbar bildgebende Verfahren wie z.B. die Röntgen-Durchstrahlungsprüfung. Weil Röntgenstrahlen ionisierend sind, ist dabei ein hoher Sicherheitsaufwand nötig. Im Falle von Bauteilen aus elektrisch nichtleitenden Werkstoffen bieten sich alternativ elektromagnetische Mikrowellen- und Terahertzstrahlen an. Diese sind nicht ionisierend und daher unschädlich. Neben punktförmig arbeitenden Mikrowellen- und Terahertzsensoren sind auch schon unmittelbar bildgebendes Verfahren bekannt. Dazu gehört ein Verfahren, bei dem als Detektor ein mikrowellenabsorbierender Film wirkt, dessen ortsabhängige Erwärmung mit einer Wärmebildkamera aufgenommen wird, siehe P. Levesque et al.: Compared improvement by time, space and frequency data processing of the performances of IR cameras. Applications to electromagnetism, 7th International Conference on Quantitative Infrared Thermography. Dazu gehört auch ein rein elektronisch arbeitenden Flächendetektor, der auch Terahertz-Kamera genannt wird, siehe http://terasense.com/products/sub-thz-imaging-cameras/
- Der Mangel an diesen unmittelbar bildgebenden Mikrowellen- und Terahertzprüfverfahren ist, dass häufig starke Hintergrundsignale das eigentliche Defektsignal überdecken, so dass dieses nicht erkennbar wird. Solche Hintergrundsignale werden zum Beispiel durch das Messsystem selbst oder durch die Sollgeometrie des zu prüfenden Bauteils erzeugt. Sie können sich als Interferenzmuster darstellen.
- Die Problemstellung besteht darin, diese starken Hintergrundsignale geeignet zu unterdrücken, sodass die Defekterkennung verbessert wird.
- Für den Fall, dass ein dem Prüfobjekt gleichartiges defektfreies Referenzobjekt zur Verfügung steht, wird dieses Problem durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Dabei wird folgender Effekt genutzt. Die starken Hintergrundsignale sind in den Bildern des defektfreien Referenzobjektes und des gegebenenfalls defektbehafteten Prüfobjektes gleich. Bei der Differenzbildung heben sich diese Bildanteile auf, und der Bildanteil des Defekts bleibt übrig. Er ist dann nicht mehr überdeckt von den starken Hintergrundsignalen. So ist die Defekterkennbarkeit deutlich verbessert.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patenansprüchen 2 bis 8 beschrieben. Gemäß Anspruch 2 kann das Referenzobjekt ein gleichartiges Bauteil sein, das mit aufwendigeren Methoden, z.B. Röntgendurchstrahlung, als fehlerfreies Gutteil bestätigt wurde. Gemäß Anspruch 3 kann in einem Durchlaufprozess, wie zum Beispiel Extrusion, das Referenzobjekt aber auch eine Bild sein, das zu einem kurzen Zeitpunkt vorher und damit benachbart zum aktuellen Prüfbereich aufgenommen wurde. Gemäß Anspruch 4 kann bei einem Bauteil mit periodischer Struktur, wie es zum Beispiel eine gekachelte Fläche darstellt, das Referenzobjekt auch eine benachbarte Periode der aktuell geprüften Periode sein. Auch wenn das Referenzobjekt selbst fehlerbehaftet ist, wird es bei diesem Differenzbildungsverfahren als solches identifiziert. Gemäß Anspruch 5 kann die Prüfung mit Mikrowellen, das heißt im Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz, stattfinden. Gemäß Anspruch 6 kann sie aber auch mit Terahertzwellen, das heißt im Frequenzbereich vom 0,3 THz bis etwa 10 THz, stattfinden. Gemäß Anspruch 7 kann die Detektion mit einem Mikrowellen absorbierenden Film und einer Wärmebildkamera erfolgen. Gemäß Anspruch 8 kann die Detektion aber auch mit einem elektronischen Zeilen- oder Flächendetektor erfolgen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden beschrieben.
-
1 zeigt den Aufbau eines Prüfplatzes für die unmittelbar bildgebende Mikrowellenprüfung. Die Leistung eines Mikrowellengenerator 1 wird über eine Mikrowellenantenne 2 möglichst gleichmäßig auf das Prüfobjekt 3 gestrahlt Die transmittierte und aufgrund von Defekten 4 und 5 nach der Transmission ungleichmäßig verteilte Mikrowellenleistung wird von einem Mikrowellen absorbierenden Film 6 aufgenommen und erwärmt diesen entsprechend der Beeinflussung durch die Defekte ungleichmäßig. Eine Wärmebildkamera 7 nimmt diese ungleichmäßige Verteilung auf und gibt sie zu einem Computer 8 zur Auswertung weiter. Dieses Wärmebild enthält also Anzeigen der im Bauteil enthaltenen Defekte. Dieses Wärmebild kann jedoch auch störende Hintergrundsignale enthalten, zum Beispiel solche, die geometriebedingt sind. -
2 zeigt schematisch das Ergebnis einer Prüfung mit dem in1 beschriebenen Prüfplatz mit folgenden Parametern:- • Mikrowellenfrequenz 24 GHz
- • Prüfobjekt 3: Abschnitt einer Terrassendiele aus WPC (wood plastic composite), Breite ca. 150 mm, Dicke ca. 15 mm
- • künstlicher Defekt 4: 2-Cent-Stück auf der der Antenne zugewandten Seite des Prüfobjektes
- Links oben in
2 ist die flächenhafte Darstellung eines quadratischen Bereichs des Prüfobjektes mit einer Kantenlänge von etwa 150 mm dargestellt Neben dem eigentlichen, in der Mitte gelegenen kreisförmigen Defektsignal sind zu den Seiten hin in der Stärke zunehmende, vertikal Linien zu sehen, die von Interferenzeffekten an den Brettkanten herrühren. Links unten in2 ist der Temperaturverlauf und damit die Signalstärke entlang der horizontalen gestrichelten Linie im linken oberen Teil von2 zu sehen. Das Nutzsignal im Bereich9 ist kleiner als das störende Hintergrundsignal außerhalb des Bereichs9 . Die Erkennbarkeit des Nutzsignals ist klein. - Die soweit beschriebene Darstellung ist eines von vielen Bildern einer Videosequenz, die bei einer Bewegung des Prüfobjektes in Längsrichtung durch den feststehenden Prüfaufbau hindurch nacheinander aufgenommen werden. Das kann zum Beispiel bei der Durchlaufprüfung nach einer Extrusion geschehen. Dann stehen auch solche Basisbilder aus der Nachbarschaft des aktuell geprüften Bereichs zur Verfügung, die als Referenzbild bei einer erfindungsgemäßen Differenzbildung verwendet werden können. Die rechte Spalte in
2 zeigt das Ergebnis einer solchen Differenzbildung bei einem Einzelbildabstand von 5 mm und der Nutzung des unmittelbar benachbarten Basisbildes als Referenzbild. Es ergibt sich dann eine Videosequenz der Differenzbilder. Die rechte Spalte von2 zeigt das Differenzbild im Bereich des Defekts4 . Rechts oben ist die schematische Flächendarstellung zu sehen. Die vorher dominierenden Interferenzlinien sind verschwunden, und die Anzeige des Defekts ist klarer erkennbar. Deutlich wird das auch im Teilbild rechts unten, in dem der Wärme- und damit Amplitudenverlauf dargestellt ist, der entlang der gestrichelten Linie im Teilbild oben rechts vorliegt. Das Signal des Defekts im Bereich10 ist nun das allein dominierende Signal. Damit ist die Defekterkennbarkeit signifikant verbessert. - Der Defekt
5 im Prüfobjekt3 ist kein künstlicher sondern ein produktionsbedingter Defekt, nämlich ein Spaltriss. Dieser konnte im Basisbild nicht erkannt werden, sondern nur im Differenzbild entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren. - Bezugszeichenliste
-
- 1.
- Mikrowellengenerator
- 2.
- Mikrowellenantenne
- 3.
- Prüfobjekt Terrassendiele aus WPC
- 4.
- künstlicher Defekt : 2-Cent-Stück
- 5.
- produktionsbedingter Defekt: Spaltriss
- 6.
- Mikrowellen absorbierenden Film
- 7.
- Wärmebildkamera
- 8.
- Computer
- 9.
- Bereich des Nutzsignals im Basisbild
- 10.
- Bereich des Nutzsignals im Differenzbild
Claims (8)
- Verfahren zur Verbesserung der Defekterkennbarkeit bei der unmittelbar bildgebenden Prüfung mit nicht ionisierenden elektromagnetischen Wellen dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz des aktuellen Bildes zum Bild eines Referenzobjektes gebildet wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Referenzobjekt ein Gutteil ist - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Referenzobjekt ein dem aktuellen Prüfbereich benachbarter Bereich ist - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei bei einem Bauteil mit periodischer Struktur das Referenzobjekt eine der Prüfperiode benachbarte Periode ist. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei die elektromagnetische Welle eine Mikrowelle ist. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei die elektromagnetische Welle eine Terahertzwelle ist - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei die Detektion der elektromagnetischen Welle über einen Mikrowellen absorbierenden Film und eine Wärmebildkamera erfolgt - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei die Detektion der elektromagnetischen Welle über einen elektronischen Detektor erfolgt
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016012396.6A DE102016012396A1 (de) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Verfahren zur Verbesserung der Defekterkennung bei der direkt bildgebenden Mikrowellenprüfung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016012396.6A DE102016012396A1 (de) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Verfahren zur Verbesserung der Defekterkennung bei der direkt bildgebenden Mikrowellenprüfung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102016012396A1 true DE102016012396A1 (de) | 2018-04-19 |
Family
ID=61764700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102016012396.6A Withdrawn DE102016012396A1 (de) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Verfahren zur Verbesserung der Defekterkennung bei der direkt bildgebenden Mikrowellenprüfung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102016012396A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020038573A1 (en) * | 2018-08-23 | 2020-02-27 | Abb Schweiz Ag | Method for inspection of a target object, control system and inspection system |
-
2016
- 2016-10-17 DE DE102016012396.6A patent/DE102016012396A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020038573A1 (en) * | 2018-08-23 | 2020-02-27 | Abb Schweiz Ag | Method for inspection of a target object, control system and inspection system |
| CN112789498A (zh) * | 2018-08-23 | 2021-05-11 | Abb瑞士股份有限公司 | 用于目标物体的检查的方法、控制系统以及检查系统 |
| US11543237B2 (en) | 2018-08-23 | 2023-01-03 | Abb Schweiz Ag | Method for inspection of a target object, control system and inspection system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE19846995C2 (de) | Vorrichtung zum berührungslosen Detektieren von Prüfkörpern | |
| DE102007020545A1 (de) | Detektormatrix und Vorrichtung zu deren Verwendung | |
| DE102007042144A1 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Materialerkennbarkeit in einer Röntgenprüfanlage und Röntgenprüfanlage | |
| DE102009027213A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Echtzeitkennzeichnen eines Substanzidentifikationssystems | |
| EP2265938A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur detektion eines bestimmten materials in einem objekt mittels elektromagnetischer strahlen | |
| WO2015107150A2 (de) | Verfahren und röntgenprüfanlage, insbesondere zur zerstörungsfreien inspektion von objekten | |
| CN105572152B (zh) | 一种复合材料x射线成像灵敏度的替代性测定方法 | |
| DE112008001838T5 (de) | Prüfvorrichtung und Prüfverfahren, welches durchdringende Strahlung verwendet | |
| DE102012016607B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung der Kalibrierung von Phased-Array-Scherwellenkanälen zur Prüfung von Vierkantstäben | |
| DE102013001808A1 (de) | Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung des Volumens eines Prüflings sowie zur Ausführung eines solchen Verfahrens eingerichtete Prüfvorrichtung | |
| DE102016012396A1 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Defekterkennung bei der direkt bildgebenden Mikrowellenprüfung | |
| DE102007057696A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Verbundstörungen | |
| DE4129153A1 (de) | Verfahren zur ueberpruefung der waermetauscherrohre in einem waermetauscher | |
| EP1659396A2 (de) | Verfahren zum Nachweis von Fehlern in metallischen Bauteilen | |
| DE69814351T2 (de) | Gerät zum ermitteln der eigenschaften eines elektrisch leitfähigen objektes | |
| DE102006040869B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Detektierung eines Fehlers in einem schichtartigen nichtmetallischen Prüfling | |
| EP2343525B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Abschätzung der beim Berühren einer Oberfläche empfundenen Temperatur | |
| DE102018222369B3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines Objekts | |
| DE102017223849A1 (de) | Verfahren sowie Vorrichtung zur berührungslosen zerstörungsfreien Untersuchung eines Werkstückes | |
| DE102018212486A1 (de) | Inspektionseinrichtung und Riemenanlage mit einer derartigen Inspektionseinrichtung | |
| DE102012208531A1 (de) | Streustrahlenkorrektur bei Röntgensystemen | |
| DE102018108683A1 (de) | Automatische Erkennung manipulierter metallischer Gegenstände in Röntgenbildern | |
| Stock et al. | Evaluating the Use of THz-Sensing Techniques in the Analysis of Support Structures in Additive Manufacturing | |
| DE102016220178A1 (de) | Verfahren zu Detektion von Lücken in Faserbändern | |
| EP3244186A1 (de) | Prüfkammer und verfahren zur temperaturmessung von prüfgut in einer prüfkammer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HINKEN, JOHANN, PROF. DR.-ING., DE Free format text: FORMER OWNER: FI TEST- UND MESSTECHNIK GMBH, 39114 MAGDEBURG, DE |
|
| R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |