DE19832833A1

DE19832833A1 - Thermographievorrichtung und -verfahren

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Publication number: DE19832833A1
Application number: DE19832833A
Authority: DE
Inventors: Juergen Schoenitz; Uwe Thamm
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: DE19832833C2

Abstract

Thermographieverfahren und -vorrichtung zur Untersuchung einer Werkstückoberfläche auf Materialinhomogenitäten und/oder Oberflächenverunreinigungen mit einer Flächenstrahlungsquelle zur Einstrahlung von Infrarotstrahlung auf die Werkstückoberfläche und einer Infrarotkamera zur Abbildung und Erfassung der von dem Werkstück ausgehenden Infrarotstrahlung. Durch die Infrarotabbildung der untersuchten Oberfläche auf ein hochauflösendes Aufnahmefeld wird auf schnelle Weise ein genaues Abbild der Werkstückoberfläche in bezug auf den Emissionskoeffizienten und damit lokal vorhandene Werkstückverunreinigungen oder Störungen geschaffen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Thermographievorrichtung, insbesondere zur thermogra phischen Untersuchung eines Werkstücks, wobei von dem Werkstück ausgehende Wärmestrahlung empfangen und verarbeitet wird, mit einer Infrarotstrahlungsquelle zur Einstrahlung von Infrarotstrahlung auf das zu untersuchende Werkstück, einer Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme der von dem untersuchten Werkstück ausge henden Infrarotstrahlung und einer Verarbeitungs- und Steuerungseinheit zur Steue rung der Aufnahmevorrichtung unter Auswertung der aus der Aufnahmevorrichtung erhaltenen Daten. Sie betrifft weiter ein Thermographieverfahren, insbesondere zur thermographischen Untersuchung eines Werkstücks, wobei Infrarotstrahlung von ei ner Infrarotstrahlungsquelle auf das zu untersuchende Werkstück eingestrahlt wird, und die von dem Werkstück ausgehende Infrarotstrahlung von einer Aufnahmevor richtung aufgenommen und in einer nachgeschalteten Verarbeitungs- und Steue rungsvorrichtung weiterbearbeitet wird.

Eine Thermographievorrichtung und -verfahren dieser Art ist aus einer Publikation von R. Parten in "Sensormagazin", Nr. 3, 1990, Seite 13, bekannt.

In technischen Anwendungsfällen, in denen die Wärme eine Einflußgröße ist, können Untersuchungen durch Messung der Wärmestrahlungsdichte mit Hilfe der Pyrometrie oder Thermographie Aufschluß über technisch relevante Parameter des untersuchten Objekts geben. Es ist aber bekannt, daß eine Temperaturbestimmung aufgrund der gemessenen Strahlungsdichte die Kenntnis des Emissionsfaktors voraussetzt, des sen Bestimmung regelmäßig erhebliche Probleme bereitet.

Diese Probleme sind im wesentlichen in den spezifischen Materialeigenschaften, der vorhandenen Oberflächenbeschaffenheit und nicht zuletzt in der Abhängigkeit des Emissionsfaktors von der absoluten Temperatur und der betrachteten Wellenlänge der Strahlung begründet.

Besondere Schwierigkeiten ergeben sich, wenn aufgrund spezifischer Eigenschaften des interessierenden Prozesses mit instationären Veränderungen der Oberfläche ei nes untersuchten Werkstücks und dadurch mit einem wechselnden Emissionsfaktor zu rechnen ist.

Typisch sind solche Problemstellungen vor allem für nicht kontinuierliche Verfahren, wie beispielsweise in der Warm- und Halbwarmformtechnik. Aufgrund zunehmender Hubzahlen und der dadurch erhöhten Reibungsenergie treten diese Problemstellun gen zukünftig auch verstärkt bei Kaltformprozessen auf.

Die Vorgeschichte des Werkstoff, die Auswirkung der unterschiedlichen Aufheizver fahren, die Verzunderung der Oberfläche zwischen den einzelnen Bearbeitungsstufen und nicht zuletzt der Einfluß der Werkzeuge auf die Werkstückoberfläche können vorab nicht exakt bestimmt werden und lassen deshalb eine genaue Messung der Werkstücktemperatur ohne Kenntnis des aktuellen Emissionsfaktors nicht zu.

Wie in der Publikation von Rainer Porten in "Sensormagazin" Nr. 3, 1990, Seite 13, beschrieben ist, verliefen Versuche, mit Hilfe der Quotientenpyrometrie den Einfluß des Emissionsfaktors zu eliminieren, nicht zufriedenstellend. Hier wirkt sich die Tatsa che aus, daß weder Metalle noch ihre Oxidationsprodukte der idealisierten Vorstellung von grauen Strahlern entsprechen. Das ist jedoch eine unabdingbare Voraussetzung beim Einsatz von Verhältnispyrometern.

Durch den Einsatz von lasergesteuerten Pyrometern, sogenannte Pyrolaser, können bei der Messung erstmals die wahre Temperatur und der genaue Emissionsfaktor des Meßortes online bestimmt werden. Diese Technik hat ihr bevorzugtes Einsatzgebiet bei der Qualitätsüberprüfung, z. B. von Radial-Axial-Ringwalzen. Die in dem zuvor ge nannten Artikel beschriebene Apparatur umfaßt ein punktuell messendes Pyrometer, das zusätzlich mit einem Laser bestückt ist, mit dessen Hilfe der Reflexionsfaktor an der Meßstelle im gleichen Spektralbereich wie die Wärmestrahlung gemessen wird. Aus dem gemessenen Reflexionsfaktor wird der örtliche Emissionskoeffizient berech net und auf dessen Basis die wahre Temperatur bestimmt.

Dieses bekannte punktuell messende Laserpyrometer muß, wenn größere Flächen eines Werkstücks untersucht werden sollen, über die Werkstückfläche gescannt wer den, was zusätzliche optische und mechanische Einrichtungen für die Thermogra phievorrichtung notwendig macht. Außerdem dauern solche Messungen über größere Werkstückoberflächen verhältnismäßig lang.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Thermographievorrichtung und -verfahren zu schaffen, mit der/dem eine schnelle thermographische Untersu chung einer ausgedehnten Werkstückoberfläche möglich ist, ohne daß über die Werkstückoberfläche wechselnde Emissionsfaktoren zu einer Verfälschung der Me ßergebnisse führen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Thermographievorrichtung der eingangs genannten Art, die sich dadurch auszeichnet, daß die Infrarotstrah lungsquelle eine Infrarotflächenstrahlungsquelle ist, die eine ausgedehnte Oberfläche des Werkstücks mit Infrarotstrahlung bestrahlt, und daß die Aufnahmevorrichtung ei ne zweidimensionale ortsauflösende Infrarotstrahlungsabbildungs- und Nachweisvor richtung ist.

Diese Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Thermographieverfahren der eingangs genannten Art, das sich dadurch auszeichnet, daß die Infrarotstrahlung flächenhaft zur Bestrahlung einer ausgedehnten Fläche des Werkstücks eingestrahlt wird, und daß die von dem Werkstück ausgehende Infrarotstrahlung auf ein zweidimensional ortsauflösendes Nachweisfeld der Aufnahmevorrichtung abgebildet wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung können für größere thermo graphisch inspizierte Flächen die lokalen Emissionskoeffizienten innerhalb dieser Flä chen berechnet werden. Die Berechnung erfolgt durch die Quotientenbildung der In frarotreflexion zur Referenzstrahlung eines Flächenstrahlers. Die Aufnahme der Infra rotreflexion erfolgt durch eine konventionelle Infrarot-Thermographiekamera. Durch die entsprechende Anordnung der Einrichtung lassen sich mit zwei einzelnen Infrarot aufnahmen für alle auf einer Werkstückoberfläche befindlichen Punkte (i, j) die lokalen Emissionskoeffizienten ε (i, j) bestimmen. Diese Koeffizienten lassen sich zweifach nutzen.

Einerseits sind die Emissionskoeffizienten charakteristisch für die unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten von Werkstücken. In der Praxis kann damit der Ober flächenzustand von Werkstücken begutachtet werden, insbesondere hinsichtlich par tieller Kontaminationen.

Andererseits eignen sich die exakten Werte auch zur Bestimmung der wahren Ober flächentemperaturen von Werkstücken mittels IR-Strahlung. Bei einer gemessenen IR-Strahlung ist die daraus berechnete Temperatur nur dann richtig, wenn der Emissi onskoeffizient richtig angegeben wurde. Mit der Kenntnis aller lokalen Emissionskoef fizienten ε (i, j) läßt sich ein IR-Bild pixelweise korrigieren.

Im Gegensatz zum Stand der Technik wird erfindungsgemäß nicht eine punktuelle Laserquelle als Strahlungsquelle zur Verursachung einer Reflexion auf einem Werk stück verwendet, sondern eine Flächenstrahlungseinrichtung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht diese Flächenstrahlungs einrichtung aus einer schwarz gefärbten Metallplatte, die ihrerseits indirekt durch eine Vielzahl einzelner IR-Strahler oder wahlweise auch über Heizmatten erwärmbar sein kann.

Während bei der bisherigen Methode ein Werkstück punktuell abgetastet werden muß, reichen erfindungsgemäß für die Ermittlung der örtlichen Emissionskoeffizienten innerhalb einer Meßfläche und der Bestimmung der wahren Temperaturen bereits zwei einzelne lnfrarotaufnahmen aus. Bisher konnten mit zwei pyrometrischen Mes sungen nur der Emissionskoeffizient und die wahre Temperatur für einen Meßpunkt ermittelt werden. Mit der der Erfindung zugrundeliegenden Thermographievorrichtung können mit zwei IR-thermographischen Aufnahmen prinzipiell für alle Einzelpunkte in nerhalb der Meßfläche die EmissionskoefFzienten und die wahren Temperaturen be stimmt werden. Die Anzahl der Einzelpunkte wird durch die Pixelanzahl der verwende ten Kamera bestimmt.

Durch die flächenhafte Messung ergibt sich gegenüber der punktuellen Messung ein enormer Zeitgewinn bei gleichzeitigem Wegfall des mechanischen Aufwandes der bisherigen Scan-Einrichtungen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen er sichtlich.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert und beschrie ben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Thermographievor richtung;

Fig. 2 eine Schemaskizze zur Veranschaulichung der Strahlungsanteile bei dem er findungsgemäßen Thermographieverfahren;

Fig. 3 ein Kontur- und Intensitätsprofildiagramm eines aufgenommenen Oberflä chentemperaturprofils ohne Berücksichtigung der lokalen Emissionskoeffizi enten; und

Fig. 4 ein der Fig. 3 entsprechendes Kontur- und Intensitätsdiagramm unter Darstel lung der durch die korrekten Oberflächenemissionskoeffizienten korrigierten Temperaturverteilung auf einer untersuchten Werkstückoberfläche.

In Fig. 1 wird eine erfindungsgemäße Thermographievorrichtung dargestellt. Ein Werkstück 10 ist im Abstrahlungsbereich einer Infrarotstrahlungsquelle 12 angeordnet und wird durch diese angestrahlt. Die Infrarotstrahlungsquelle 12 umfaßt in der ge zeigten Ausführungsform eine vorzugsweise geschwärzte Heizplatte 12, die ihrerseits über ein Heizelement 13, wie z. B. eine Glühwendel, aufheizbar ist. Die der Heizein richtung 12 zugewandte Oberfläche des Werkstücks 10 ist wiederum im Sichtfeld ei ner Infrarotstrahlungskamera 14 vorgesehen. Die Infrarotstrahlungskamera 14 ist mit einer Verarbeitungs- und Steuerungseinheit 16, beispielsweise einem Auswertecom puter, verbunden. Zwischen der Infrarotstrahlungsquelle 12 und dem Werkstück 10 ist eine schwenkbare Blende 20 vorgesehen, die in eine das Werkstück 10 von der Infra rotstrahlungsquelle 12 abschattende Position und eine andererseits das Werkstück 10 vollständig der Infrarotstrahlung von der Infrarotstrahlungsquelle 12 aussetzende Position hin- und herschwenkbar ist.

Nachfolgend werden das Thermographieverfahren, nach dem die erfindungsgemäße Vorrichtung betrieben wird, sowie die der Thermographiemessung nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden physikalischen Vorgänge und Zusam menhänge genau erläutert und beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer IR-Flächenstrahlungseinrichtung mit ei ner IR-Thermographiekamera dient gleichzeitig zur Kalibrierung, Vermessung und Korrektur der Emissivitäten an großflächigen Teilen. Die Thermographieeinrichtung wird unmittelbar dort zum Einsatz kommen, wo die thermisch zu vermessenden Werkstücke beispielsweise über ein Förderband oder eine Transfereinrichtung im er wärmten Zustand nach dem Umformprozeß ausgegeben werden. Durch einen extern angebrachten Infrarotflächenstrahler wird eine Infrarotstrahlung auf das Werkstück gestrahlt. Diese Strahlung wird vom Werkstück reflektiert und mit einer konventionel len Infrarotkamera aufgenommen. Im nächsten Schritt wird der Infrarotflächenstrahler über eine Blende ausgeblendet und nur die vom Werkstück abgestrahlte Wär mestrahlung und reflektierte Störstrahlung mit der Infrarotkamera gemessen. Durch eine einmalig durchzuführende Kalibrierung der Vorrichtung und eine Subtraktion mit und ohne eingeschobene Blende der Strahlungsanteile können die lokalen Emissivitä ten bestimmt werden.

Die Bestimmung der Emissivitäten erfolgt nach der folgenden Berechnungsvorschrift.

Nachfolgend werden die verwendeten Kurzbezeichnungen definiert.

T_{(i, j)} wahre Kelvintemperatur an der Stelle (i, j)
T_{(i, j), ref} bekannte Referenz-Kelvintemperatur an der Stelle (i, j)
T_{(i, j), ref, ang} angezeigte Referenz-Kelvintemperatur an der Stelle (i, j) bei homogenem Emissionskoeffizienten
ε_{(i, j)} spektraler Emissionskoefflzient an der Stelle (i, j)
ε_{(i, j), ref} spektraler Referenz-Emissionskoeffizient an der Stelle (i, j)
ρ_{(i, j)} spektraler Reflexionskoeffizient an der Stelle (i, j)
P_{r, (i, j)} reflektierter, raumwinkelabhängiger Strahlungsanteil
P_{r, (i, j), ref} reflektierter, raumwinkelabhängiger Referenz-Strahlungsanteil
P_{e, (i, j)} eingestrahlter Strahlungsanteil
P_{o, (i, j)} Strahlungsanteil verursacht durch Oberflächentemperatur T_{(i, j)}
P_{o, (i, j), ref}Referenzstrahlungsanteil verursacht durch Oberflächentemperatur T_{(i, j)}
σ Stefan-Bolzmann-Konstante
ε_k Emissionskoefflzient (an Kamera eingestellt)

Dem Berechnungsverfahren liegt folgender physikalischer Zusammenhang zugrunde:

Für nicht transparente Flächen gilt:

P_{r, (i, j)} ist der unter einem bestimmten Raumwinkel beobachtete, an der Stelle i, j re flektierte Strahlungsanteil der bei i, j eingestrahlten Strahungsleistung P_{e(i, j)}.

Ist aus einer Kalibrierung der Strahlungsanteil P_{e, (i, j)} bekannt und wird der von den Oberflächeneigenschaften der Stelle i, j abhängige reflektierte Anteil P_{r, (i, j)} gemessen, so kann leicht der örtliche Emissionskoeffizient ε _{(i, j)} nach den Gleichungen (1) und (2) errechnet werden.

Wird in einer zweiten Messung im gleichen Spektralbereich wie P_{r, (i, j)} nur der von der Oberflächentemperatur verursachte Strahlungsanteil P_{0, (i, j)} gemessen, so kann über die Stefan-Boltzmannsche Beziehung:

die wahre Temperatur T_{(i, j)} an der Stelle i, j berechnet werden.

Die Messung des Reflexionsanteils P_{r, (i, j)} und des Temperaturstrahlungsanteils P_{o, (i, j)} im gleichen Spektralbereich ist automatisch gegeben, wenn beide Anteile z. B. mit ei ner gleichen Kamera gemessen werden.

Wie bereits erwähnt, ist es notwendig, die vom Meßaufbau und den Eigenschaften des Flächenstrahlers abhängige Strahlungsleitung P_{e, (i, j)} durch eine einmalige - für den Meßaufbau dann immer gültige - Kalibriermessung zu ermitteln. Hierzu wird bei gegebenem Meßaufbau in der Ebene des Meßobjektes eine Referenzoberfläche mit bekannter homogener Oberflächentemperatur T_{(i, j), ref} und einem homogenen Emissi onskoeffizienten ε_{(i, j) ref} angeordnet. Mittels der Thermokamera wird zuerst bei ausge schaltetem Flächenstrahler der Temperaturstrahlungsanteil P_{o (i, j) ref} für alle Flächen punkte (i, j) bestimmt. Dazu wird ein Thermographiebild aufgenommen. Nach (3) gilt:

Aufgrund der Kenntnis von T_{(i, j) ref} kann ε_{(i, j) ref} und letztlich P_{o, (i, j), ref} ermittelt werden. Ist der Koeffizient ε_{(i, j) ref} a priori bekannt, kann auf das Thermobild verzichtet werden. Nach Zuschalten des Flächenstrahlers wird ein zweites Thermobild aufgenommen.

Die in diesem Thermobild angezeigte Temperatur T_{(i, j), ang}resultiert aus der Bezie hung:

Daraus kann die Summe der Strahlungsanteile:

P_{o, (i, j) ref} + P_{r, (i, j) ref} (6)

berechnet und, da P_{o, (i, j) ref} bekannt ist, kann der Reflexionsanteil P_{r, (i, j), ref} für alle Pi xel bestimmt werden. Der durch diesen Kalibriervorgang zu bestimmende eingestrahl te Strahlungsanteil P_{e, (i, j)} ergibt sich dann aus (1) und (2) zu:

Bei der Messung wird wie folgt verfahren:

Es werden nacheinander von der zu inspizierenden Oberfläche zwei Thermobilder aufgenommen, eines bei ausgeschaltetem und eines bei eingeschaltetem Flächen strahler.

In Fig. 2 sind die bei eingeschaltetem Flächenstrahler auftretenden Strahlungsleistun gen veranschaulicht. Wenn der Flächenstrahler ausgeschaltet oder abgeschaltet wird, entfallen die Anteile P_{e, (i, j)} und P_{r, (i, j)}.

An der Kamera wird ein beliebiger, aber für beide Aufnahmen gleicher Emissionskoef fizient ε_k eingestellt.

Die im ersten Thermographiebild angezeigten Temperaturen ohne Einstrahlung der IR-Strahlung folgen der Beziehung:

Daraus kann für alle Pixel P_o, (i, j) berechnet werden.

Die im zweiten Thermographiebild angezeigten Temperaturen folgen der Beziehung:

Daraus kann für alle Pixel der Wert P_{o, (i, j)} + P_{r, (i, j)} berechnet werden.

Durch die Subtraktion der Strahlungsanteile ergibt sich P_{r, (i, j)}.

Der gesuchte örtliche Emissionsfaktor ε_{(i, j)} kann dann unter Verwendung des aus der Kalibrierung bekannten eingestrahlten Strahlleistungsanteils P_{e, (i, j)} nach (1) und (2) bestimmt werden zu:

In einem Versuch wurden die Emissionskoeffizienten und berichtigten Oberflächen temperaturen ortsaufgelöst für ein Werkstück ermittelt. Die Ergebnisse sind jeweils in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

In Fig. 3 ist in dem zweidimensionalen Darstellungsfeld eine Konturauftragung der un korrigierten Temperaturverteilung vor Bestimmung der lokalen Emissionkoefflzienten der Werkstückoberfläche gezeigt. Oberhalb bzw. rechts von der Konturauftragung sind eindimensionale Temperaturprofile entlang einer senkrechten bzw. horizontalen Schnittlinie durch die Konturauftragung entlang der Linien S1 bzw. S2 dargestellt.

In Fig. 4 ist ein ähnliches Diagramm wie in Fig. 3 gezeigt, bei dem jedoch die lokalen Temperaturen der Werkstückoberfläche durch Berücksichtigung der korrekten Emis sionskoeffizienten korrigiert sind.

Bei der Versuchsmessung wurde ein Tiefziehteil mit der Bezeichnung ST14, das ca. 1 bis 2 m von der lnfrarotstrahlungsquelle und der Thermokamera entfernt angeordnet war, untersucht. Es wurden die Emissionskoeffizienten ortsaufgelöst über eine Fläche von 140 mm × 140 mm des Werkstücks ermittelt. Auf dem Werkstück waren mit ver schiedenen Materialien behandelte Bereiche vorhanden. In einem Bereich B1 war die Oberfläche des unbehandelten Werkstücks freiliegend. Der Emissionskoeffizient für das Werkstück ergibt sich aus der Literatur zu E = 0,143. In einem Bereich B2 war ein schwarzes Kunststoffband auf dem Werkstück aufgeklebt, das einen nominellen Emissionskoefflzienten von E = 0,95 aufweist. In einem Bereich B3 war ein Schmier stoff der Bezeichnung "Pro-Stanz 2000" vorhanden. In einem Bereich B4 war ein ähn licher Schmierstoff mit der Bezeichnung "Raziol ECLF 100" aufgetragen. In einem Be reich B5 war schließlich Graphitstaub auf dem Werkstück vorgesehen.

Durch Vergrößerung des Abstands der IR-Strahlungsquelle vom Meßobjekt läßt sich die Meßfläche erhöhen. Die zuvor dargestellte Versuchsmessung mit der Korrektur in den Emissionskoeffizienten läßt sich am besten im Temperaturbereich von 300 bis 400°Kelvin durchführen. Bei vorhandener Kalibrierung ist das Verfahren unempfind lich gegen Temperaturschwankungen der Werkstückoberfläche.

In Fig. 3 ist der Praxisfall dargestellt, der zeigt, welche Temperaturfehler auftreten können, wenn beispielsweise für die gesamte Werkstückoberfläche der konstante Emissionskoeffizient von 0,9 eingestellt wird. Die Spannweite der Oberflächentempe ratur beträgt hier 27 Kelvin.

In Fig. 4 ist das Meßfeld nach der hier dargestellten Methode bezüglich der lokalen Emissivität korrigiert worden. Das Ergebnis ist ein Thermographiebild mit einer nahezu konstanten Oberflächentemperatur. Die Spannweite der Oberflächentemperatur be trägt nur noch 5 Kelvin. Das in Fig. 4 dargestellte Temperaturprofil gibt ein wesentlich realistischeres Bild der wahren Temperaturverteilung wieder.

Claims

1. Thermographievorrichtung, insbesondere zur thermographischen Untersuchung eines Werkstücks (10), wobei von dem Werkstück ausgehende Wärmestrahlung empfangen und verarbeitet wird, mit
einer Infrarotstrahlungsquelle (12) zur Einstrahlung von Infrarotstrahlung auf das zu untersuchende Werkstück (10),
einer Aufnahmevorrichtung (14) zur Aufnahme der von dem untersuchten Werk stück ausgehenden Infrarotstrahlung und
einer Verarbeitungs- und Steuerungseinheit (16) zur Steuerung der Aufnahme vorrichtung unter Auswertung der aus der Aufnahmevorrichtung erhaltenen Da ten,
dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlungsquelle (12) eine Infrarotflä chenstrahlungsquelle ist, die eine ausgedehnte Oberfläche des Werkstücks (10) mit Infrarotstrahlung bestrahlt, und
daß die Aufnahmevorrichtung (16) eine zweidimensionale ortsauflösende Infra rotstrahlungsabbildungs- und Nachweisvorrichtung ist.

2. Thermographievorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweidimensional ortsauflösende Infrarotstrahlungsabbildungs- und Nachweis vorrichtung (16) eine Thermographiekamera ist.

3. Thermographievorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blende (20) vorgesehen ist, mit der der Wärmestrahlungsfluß zwischen der Infrarotstrahlungsquelle (12) und dem Werkstück (10) wahlweise über die ge samte zu bestrahlende Werkstückoberfläche freigebbar bzw. abschattbar ist.

4. Thermographievorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verarbeitungs- und Steuerungseinheit (16) ein Spei chermittel enthält zur Speicherung eines Referenzthermographiebilds, das zur Kalibrierung der Vorrichtung die von der Infrarotstrahlungsquelle eingestrahlte In frarotstrahlungsdichteverteilung wiedergibt.

5. Thermographievorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Infrarotstrahlungsquelle einen flächigen, massiven Körper (12) zur Aussendung von Infrarotflächenstrahlung umfaßt.

6. Thermographievorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flächige, massive Körper (12) durch eine elektrische Heizvorrichtung (13) er wärmt wird.

7. Thermographievorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizvorrichtung (13) zu- bzw. abschaltbar ist, um den Wärme strahlfluß zwischen der Infrarotstrahlungsquelle (12) und dem Werkstück (10) wahlweise ein- bzw. abzuschalten.

8. Thermographieverfahren, insbesondere zur thermographischen Untersuchung eines Werkstücks, wobei
Infrarotstrahlung von einer Infrarotstrahlungsquelle (12) auf das zu untersuchen de Werkstück (10) eingestrahlt wird, und
die von dem Werkstück (10) ausgehende Infrarotstrahlung von einer Aufnahme vorrichtung (14) aufgenommen und in einer nachgeschalteten Verarbeitungs- und Steuerungseinheit (16) weiterbearbeitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung flächenhaft zur Bestrahlung einer ausgedehnten Fläche des Werkstücks eingestrahlt wird, und daß die von dem Werkstück (10) ausgehende Infrarotstrahlung auf ein zweidimensional orts auflösendes Nachweisfeld der Aufnahmevorrichtung abgebildet wird.

9. Thermographieverfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Strahlungsdichteverteilung der Infrarotstrahlungsquelle zur Kalibi rerung ein Thermographiebild des Werkstücks oder einer Kalibierungsprobe zu nächst mit eingeschalteter Strahlungsquelle und anschließend mit abgeschalteter Strahlungsquelle aufgenommen wird, und aus beiden Thermographiebildern durch Subtraktion des aus der Temperaturstrahlung herrührenden Strahlungsan teils an die Nachweisvorrichtung von der gesamten aufgenommenen Strahlung der an der Werkstück- oder Kalibierungsprobenoberfläche reflektierte Strah lungsanteil der von der Infrarotstrahlungsquelle eingestrahlten Infrarotstrahlung ermittelt wird, aus dem die eingestrahlte Strahlungsdichteverteilung bestimmt wird.

10. Thermographieverfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei aufeinanderfolgende Thermographiebilder der Werkstückoberfläche mit eingeschalteter und abgeschalteter Infrarotstrahlungsquelle aufgenommen wer den zur ortsaufgelösten Bestimmung des Emissionskoeffizienten des Werk stücks.

11. Thermographieverfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionskoeffizienten der Werkstückoberfläche ortsaufgelöst ermittelt wer den.

12. Thermographieverfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur ortsaufgelösten Bestimmung der Emissionskoeffizienten der von dem Werk stück emittierte Strahlungsanteil durch lokale Quotientenbildungen des reflektier ten Strahlungsdichteanteils zu der eingestrahlten Strahlungsdichte ermittelt wird.

13. Thermographieverfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß instationäre Veränderungen der Werkstückoberfläche, insbesondere bei Warm-, Halbwarm- und Kaltformprozessen untersucht werden.