EP2300810A1 - Method and device for scanning induction thermography having a flexible movement path - Google Patents

Method and device for scanning induction thermography having a flexible movement path

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Publication number
EP2300810A1
EP2300810A1 EP09779528A EP09779528A EP2300810A1 EP 2300810 A1 EP2300810 A1 EP 2300810A1 EP 09779528 A EP09779528 A EP 09779528A EP 09779528 A EP09779528 A EP 09779528A EP 2300810 A1 EP2300810 A1 EP 2300810A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image
test part
inductor
infrared camera
relative movement
Prior art date
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Ceased
Application number
EP09779528A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Goldammer
Johannes L. Vrana
Max Rothenfusser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2300810A1 publication Critical patent/EP2300810A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for induction thermography for nondestructive material examination.
  • Induction thermography is a process for non-destructive material investigation.
  • a current in the electrically conductive test object is induced by an alternating current flowing in a coil, the so-called inductor.
  • FIG. 1a If a component has a crack, the current flowing through the test object must flow around such a crack. This is shown in FIG. 1b. Due to the increased current density, the test object is heated more strongly at the crack. This is detectable with an infrared camera. This is illustrated in FIG. 1c. Only a narrow area in the vicinity of the inductor is heated. This is Figure Id dar. Therefore, for a complete test of large or complex shaped components many individual investigations must be carried out.
  • test piece For defects that lie inside a material, the test piece is moved during the measurement, synchronized with the frequency of the camera. The test piece is shifted by one pixel per camera image. Such a method is shown in FIG. 2.
  • the induction generator works in continuous wave mode. To reconstruct an image, the data is resorted. The evaluation finally takes place by subtracting the zero image or by fitting a polynomial of the sixth degree and then evaluating the first or second derivative.
  • [2] discloses a method in which a test piece is positioned in front of a set of inductors and the individual points are excited in succession. In this way, even complex objects can be tested, but due to the use of multiple inductors, the process is very complex.
  • the object is achieved by a method according to the main claim and a device according to the independent claim.
  • a frame is generated each time the test piece is moved by a length corresponding to the projected pixel width.
  • the relative movement of the inspection part to an infrared camera having an inductor is provided such that the relative movement for image recording with the infrared camera is uncoupled and / or free. In this way, large areas of a component can be large
  • Speed can be easily examined.
  • the test piece is moved along any one- or multi-dimensional path. Any part of the test piece can be heated. Either the infrared camera and the inductor remain stationary, or the camera is moved along with the inductor, leaving the sample stationary.
  • equally larger or complex shaped test parts can be quickly checked for errors. The time and effort required for the exam are significantly reduced and an easily interpretable result picture is obtained. In this way, a documentation of the results is easily possible. Furthermore, the evaluation makes it possible to evaluate the result automatically as well.
  • the relative movement is carried out by means of displacement tables for an x, a y and / or a z-direction.
  • the relative movement is carried out by means of a conveyor, for example a conveyor belt or roller belt.
  • the relative movement takes place by means of a device for rotating a rotationally symmetrical test part.
  • the relative movement is carried out by means of a robot.
  • an induction generator is operated in continuous wave mode.
  • a warm-up occurring during an approach of the inductor and / or a cooling down after passing through the inductor of a location of the test part are recorded with the infrared camera, two or more images being recorded at a time.
  • a sorting of the camera data adapted to a path and to a speed takes place in such a way that a point of a series of results of a temporal course of the temperature corresponds to a point of the test part.
  • a single image is generated from the result series.
  • a result can be displayed as a picture.
  • zero-image correction or pulse-phase analysis evaluation algorithms are used. Possible evaluation algorithms are zero-image correction or pulse-phase analysis, especially when using the phase image, which suppresses differences in emissivity and differences in the current density distribution.
  • a masking out of image areas takes place without information.
  • image areas arise, for example, in that they are covered by the inductor.
  • suppression of caused by the shape of the test part geometry effects by subtracting an image sequence of an intact test part of an image of a defective test part or by subtracting these two result images after evaluation by a pulse-phase analysis.
  • geometry effects for example due to grooves or channels, can be th, by subtracting a sequence of a good part or by the subtraction of the two result images, after the evaluation by, for example, the pulse-phase analysis can be suppressed. In this way, defects are easier to recognize.
  • a result image is stored for malicious documentation.
  • a result image produced by subtracting a sequence of a good part or by subtracting result images can be finally stored for malicious documentation.
  • This is a point by point approach. So there is another way to do the sample, to take a picture at this point, to evaluate this data with the methods mentioned above and finally to move the sample to the next position. In this way, it is also possible to obtain a result image for the entire test part by superimposing the result images.
  • an online evaluation takes place during a recording.
  • an online evaluation is also possible during a recording.
  • an automatic evaluation takes place. It is also possible to automatically evaluate a result by an online or offline evaluation.
  • the present invention will be described in more detail by means of exemplary embodiments in conjunction with the figures. Show it
  • Figure 2 shows an embodiment of a conventional device for induction thermography
  • Figure 3a shows a first embodiment of an inventive device for induction thermography
  • FIG. 3b shows a second embodiment of a device according to the invention for induction thermography
  • FIG. 3c shows a third embodiment of a device according to the invention for induction thermography
  • Figure 3d shows a fourth embodiment of an inventive device for induction thermography.
  • FIG. 1a, 1b, 1c and 1d illustrate the mode of operation of induction thermography.
  • FIG. 1a shows by reference numeral 1 an inductor or a coil through which an alternating current flows.
  • Reference numeral 2 denotes the induced currents.
  • Reference numeral 3 denotes the alternating current.
  • the alternating current 3, which flows in the coil or in the inductor 1, induces a current in the electrically conductive test object.
  • FIG. 1b shows by reference numeral 4 a region with increased current density due to a crack in the test object. This causes increased heat generation at the crack tip. That is, if a component contains a crack, the current flowing through the test object must flow around the crack.
  • FIG. 1c denotes the area with increased current density, which leads to increased heat generation at the crack tip.
  • Reference numeral 5 denotes an infrared camera. Due to the increased current density, the test object is heated more strongly at the crack, which is detectable with the infrared camera 5.
  • FIG. 1 d shows a representation of the current density as a function of the distance y.
  • Figure 2a shows an embodiment of a conventional induction thermography apparatus according to [I].
  • Reference numeral 5 denotes an infrared camera
  • reference numeral 6 an induction generator with inductor
  • reference numeral 7 denotes a test part
  • reference numeral 8 denotes a holder for the test piece
  • Reference numeral 9 denotes a translation stage.
  • FIG. 3 a shows a first exemplary embodiment of an induction thermography apparatus according to the invention.
  • Reference numeral 5 denotes an infrared camera
  • reference numeral 6 an induction generator with inductor
  • reference numeral 7 a test part.
  • Reference numeral 8 denotes a holder for the test piece.
  • Reference numeral 10 denotes a displacement table for an x-direction.
  • Reference numeral 11 denotes a shift table for a y-direction.
  • Reference numeral 12 denotes a translation table for a z-direction.
  • Figure 3b shows a second embodiment of an inventive device for induction thermography.
  • reference numeral 5 denotes an infrared camera
  • reference numeral 6 an induction generator with inductor
  • reference numeral 7th a test part.
  • Reference numeral 13 denotes a conveyor belt or a roller belt.
  • FIG. 3c illustrates a third exemplary embodiment of an induction thermography apparatus according to the invention.
  • Reference numeral 5 denotes an infrared camera.
  • Reference numeral 6 an induction generator with inductor.
  • Reference numeral 14 denotes means for rotating the inspection part.
  • the test part is designated by the reference numeral 7.
  • FIG. 3d shows a fourth exemplary embodiment of a device according to the invention for induction thermography.
  • a test part 7 is positioned by means of a robot 15.
  • Reference numeral 5 denotes an infrared camera.
  • Reference numeral 6 denotes an induction generator with inductor.
  • Reference numeral 8 denotes a holder for the test piece.

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Abstract

The present invention relates to a method and a device for induction thermography for non-destructive material examination. The invention provides the examination of large surfaces of components in a simple manner. The invention is characterized in that a movement of the test object (7) relative to an infrared camera (5) having an inductor (1) is carried out along any desired single or multi-dimensional path such that the relative movement for recording an image by means of the infrared camera (5) is free. An allocation of the movement path and a recording of an image may occur subsequently.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zur scannenden Induktionsthermogra- phie mit flexiblem BewegungspfadMethod and device for scanning induction thermography with flexible path of movement
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Induktionsthermographie zur zerstörungsfreien Materialuntersuchung.The present invention relates to a method and an apparatus for induction thermography for nondestructive material examination.
Die Induktionsthermographie ist ein Verfahren zur zerstörungsfreien Materialuntersuchung. Dabei wird durch einen Wechselstrom, der in einer Spule, dem sogenannten Induktor, fließt, ein Strom im elektrisch leitfähigen Prüfobjekt induziert. Dies stellt Figur Ia dar. Weist ein Bauteil einen Riss auf, muss der Strom, der durch das Prüfobjekt fließt, um einen derartigen Riss herumfließen. Dies stellt Figur Ib dar. Aufgrund der erhöhten Stromdichte wird das PrüfObjekt am Riss stärker erwärmt. Dies ist mit einer Infrarotkamera nachweisbar. Dies stellt Figur Ic dar. Es wird lediglich ein schmaler Bereich in der Nähe des Induktors erwärmt. Dies stellt Figur Id dar. Deshalb müssen für eine vollständige Prüfung von großen beziehungsweise komplex geformten Bauteilen viele einzelne Untersuchungen durchgeführt werden.Induction thermography is a process for non-destructive material investigation. In this case, a current in the electrically conductive test object is induced by an alternating current flowing in a coil, the so-called inductor. This is illustrated in FIG. 1a. If a component has a crack, the current flowing through the test object must flow around such a crack. This is shown in FIG. 1b. Due to the increased current density, the test object is heated more strongly at the crack. This is detectable with an infrared camera. This is illustrated in FIG. 1c. Only a narrow area in the vicinity of the inductor is heated. This is Figure Id dar. Therefore, for a complete test of large or complex shaped components many individual investigations must be carried out.
Für die Prüfung von großflächigen Bauteilen auf Risse werden herkömmlicherweise andere Methoden verwendet, wie dies beispielsweise die Farbeindringprüfung ist. Für Anwendungen der Induktionsthermographie werden herkömmlicherweise mehrere einzelne Untersuchungen zur Abdeckung einer größeren Fläche ausgeführt. Für eine großflächige Untersuchung von Bauteilen mittels Induktionsthermographie gibt es herkömmlicherweise wenige Ansätze.For the examination of large-area components for cracks, other methods are conventionally used, such as, for example, the dye penetration test. For induction thermography applications, conventionally several individual examinations are performed to cover a larger area. For a large-scale examination of components by means of induction thermography, there are conventionally few approaches.
In [1] wird Folgendes vorgeschlagen. Für Defekte, die im In- neren eines Materials liegen, wird das Prüfteil während der Messung, synchronisiert zur Frequenz der Kamera, verschoben. Das Prüfteil wird pro Kamerabild um einen Pixel verschoben. Ein derartiges Verfahren stellt Figur 2 dar. Der Induktions- generator arbeitet im Continuous Wave-Betrieb . Zur Rekonstruktion eines Bildes werden die Daten umsortiert. Die Auswertung geschieht schließlich durch Abziehen des Nullbildes oder durch den Fit eines Polynoms 6ten Grades und anschlie- Bender Auswertung der ersten oder zweiten Ableitung.In [1] the following is suggested. For defects that lie inside a material, the test piece is moved during the measurement, synchronized with the frequency of the camera. The test piece is shifted by one pixel per camera image. Such a method is shown in FIG. 2. The induction generator works in continuous wave mode. To reconstruct an image, the data is resorted. The evaluation finally takes place by subtracting the zero image or by fitting a polynomial of the sixth degree and then evaluating the first or second derivative.
Die [2] wird ein Verfahren offenbart, bei dem ein Prüfteil vor einem Satz von Induktoren positioniert wird und die einzelnen Stellen nacheinander angeregt werden. Auf diese Weise lassen sich zwar auch komplexe Objekte prüfen, aufgrund der Verwendung von mehreren Induktoren ist das Verfahren aber sehr aufwändig.[2] discloses a method in which a test piece is positioned in front of a set of inductors and the individual points are excited in succession. In this way, even complex objects can be tested, but due to the use of multiple inductors, the process is very complex.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein einfaches Ver- fahren und eine Vorrichtung der Induktionsthermographie anzugeben, mit dem große und/oder komplex geformte Bauteile schnell und zuverlässig hinsichtlich Materialfehler untersucht werden können. Es soll insbesondere eine große Fläche eines Bauteils einfach untersucht werden können.It is an object of the present invention to provide a simple method and an apparatus for induction thermography, with which large and / or complex shaped components can be examined quickly and reliably with regard to material defects. In particular, a large area of a component should be easily examined.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch und eine Vorrichtung gemäß dem Nebenanspruch gelöst. Gemäß dem Stand der Technik wird ein Vollbild jedes Mal erzeugt, wenn das Prüfteil um eine Länge bewegt wird, die der proji- zierten Pixelbreite entspricht. Im Unterschied dazu ist gemäß der vorliegenden Erfindung das Relativbewegen des Prüfteils zu einer einen Induktor aufweisenden Infrarotkamera derart bereitgestellt, dass das Relativbewegen zum Bildaufzeichnen mit der Infrarotkamera ungekoppelt und/oder frei ist. Auf diese Weise können große Flächen eines Bauteils mit großerThe object is achieved by a method according to the main claim and a device according to the independent claim. According to the prior art, a frame is generated each time the test piece is moved by a length corresponding to the projected pixel width. In contrast, according to the present invention, the relative movement of the inspection part to an infrared camera having an inductor is provided such that the relative movement for image recording with the infrared camera is uncoupled and / or free. In this way, large areas of a component can be large
Geschwindigkeit einfach untersucht werden. Es erfolgt das Bewegen des Prüfteils entlang eines beliebigen ein- oder mehrdimensionalen Pfades. Es kann jede Stelle des Prüfteils erwärmt werden. Entweder bleiben die Infrarotkamera und der In- duktor stationär, oder die Kamera wird zusammen mit dem Induktor verfahren, wobei die Probe stationär bleibt. Es können vorteilhaft ebenso größere beziehungsweise komplex geformte Prüfteile schnell auf Fehler geprüft werden. Es werden die Zeit und der Aufwand für die Prüfung deutlich reduziert und es wird ein einfach zu interpretierendes Ergebnis- bild erhalten. Auf diese Weise ist auch eine Dokumentation der Ergebnisse einfach möglich. Des Weiteren ist es durch die Auswertung möglich, das Ergebnis ebenso automatisch auszuwerten .Speed can be easily examined. The test piece is moved along any one- or multi-dimensional path. Any part of the test piece can be heated. Either the infrared camera and the inductor remain stationary, or the camera is moved along with the inductor, leaving the sample stationary. Advantageously, equally larger or complex shaped test parts can be quickly checked for errors. The time and effort required for the exam are significantly reduced and an easily interpretable result picture is obtained. In this way, a documentation of the results is easily possible. Furthermore, the evaluation makes it possible to evaluate the result automatically as well.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht.Further advantageous embodiments are claimed in conjunction with the subclaims.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Relativbewegen mittels Verschiebetische für eine x-, eine y- und/oder eine z-Richtung ausgeführt.According to an advantageous embodiment, the relative movement is carried out by means of displacement tables for an x, a y and / or a z-direction.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Relativbewegen mittels einer Fördereinrichtung, beispielsweise einem Förderband oder Rollenband, ausgeführt.According to a further advantageous embodiment, the relative movement is carried out by means of a conveyor, for example a conveyor belt or roller belt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt das Relativbewegen mittels einer Einrichtung zum Rotieren eines rotationssymmetrischen Prüfteils .According to a further advantageous embodiment, the relative movement takes place by means of a device for rotating a rotationally symmetrical test part.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Relativbewegen mittels eines Roboters ausgeführt.According to a further advantageous embodiment, the relative movement is carried out by means of a robot.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Induktionsgenerator im Continuous Wave-Modus betrieben.According to a further advantageous embodiment, an induction generator is operated in continuous wave mode.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein während eines Annäherns des Induktors erfolgendes Aufwärmen und/oder ein nach einem Passieren des Induktors einer Stelle des Prüfteils erfolgendes Abkühlen mit der Infrarotkamera aufgezeichnet, wobei jeweils zwei oder mehr Bilder aufgezeichnet werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt eine an einen Weg und an eine Geschwindigkeit angepasste Umsortierung der Kameradaten derart, dass ein Punkt einer Ergebnisserie eines zeitlichen Verlaufs der Temperatur einem Punkt des Prüfteils entspricht. Durch eine an den Weg und an die Geschwindigkeit angepasste Umsortierung der Daten, wobei die Kamera nicht mit der Verfahrgeschwindigkeit synchronisiert ist, entspricht ein Punkt der Ergebnisserie einem Punkt der Probe .According to a further advantageous embodiment, a warm-up occurring during an approach of the inductor and / or a cooling down after passing through the inductor of a location of the test part are recorded with the infrared camera, two or more images being recorded at a time. According to a further advantageous embodiment, a sorting of the camera data adapted to a path and to a speed takes place in such a way that a point of a series of results of a temporal course of the temperature corresponds to a point of the test part. By resorting the data to the path and speed, with the camera not synchronized with the travel speed, one point in the series of results equals one point of the sample.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels Auswertens der Daten unter Berücksichtigung des Aufwärmens und Abkühlens ein einzelnes Bild aus der Ergebnisseries erzeugt. Durch eine passende Auswertung der Daten im Aufwärm- und Abkühlprozess kann schließlich ein Ergebnis als ein Bild dargestellt werden.According to a further advantageous embodiment, by means of evaluating the data, taking into account the warm-up and cooling, a single image is generated from the result series. By a suitable evaluation of the data in the warm-up and cool down process, finally, a result can be displayed as a picture.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden Nullbildkorrektur- oder Puls-Phasen-Analyse-Auswertealgorithmen verwendet. Mögliche Auswertealgorithmen sind die Nullbildkorrektur oder die Puls-Phasen-Analyse, insbesondere bei Verwendung des Phasenbildes, das Emissivitätsunterschiede und Unterschiede in der Stromdichteverteilung unterdrückt.According to a further advantageous refinement, zero-image correction or pulse-phase analysis evaluation algorithms are used. Possible evaluation algorithms are zero-image correction or pulse-phase analysis, especially when using the phase image, which suppresses differences in emissivity and differences in the current density distribution.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt ein Ausmaskieren von Bildbereichen ohne Informationen. Durch Ausmaskieren von Bildbereichen ohne Information lässt sich die Bildqualität verbessern. Derartige Bildbereiche entstehen beispielsweise dadurch, dass diese durch den Induktor über- deckt sind.According to a further advantageous embodiment, a masking out of image areas takes place without information. By unmasking image areas without information, the image quality can be improved. Such image areas arise, for example, in that they are covered by the inductor.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt ein Unterdrücken von durch die Form des Prüfteils bewirkten Geometrieeffekten mittels Abziehen einer Bildsequenz eines in- takten Prüfteils von einem Bild eines defekten Prüfteils oder durch Subtraktion dieser beiden Ergebnisbilder nach der Auswertung durch eine Puls-Phasen-Analyse. Das heißt, es können Geometrieeffekte, beispielsweise infolge von Nuten oder Kan- ten, durch Abziehen einer Sequenz eines Gutteils oder durch die Subtraktion der beiden Ergebnisbilder, nach der Auswertung durch beispielsweise der Puls-Phasen-Analyse, unterdrückt werden. Auf diese Weise sind Defekte besser zu erken- nen .According to a further advantageous embodiment, suppression of caused by the shape of the test part geometry effects by subtracting an image sequence of an intact test part of an image of a defective test part or by subtracting these two result images after evaluation by a pulse-phase analysis. This means that geometry effects, for example due to grooves or channels, can be th, by subtracting a sequence of a good part or by the subtraction of the two result images, after the evaluation by, for example, the pulse-phase analysis can be suppressed. In this way, defects are easier to recognize.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt ein Abspeichern eines Ergebnisbildes zur Schaddokumentation. Insbesondere kann ein durch Abziehen einer Sequenz eines Gut- teils oder durch die Subtraktion von Ergebnisbildern erzeugtes Ergebnisbild schließlich zur Schaddokumentation abgespeichert werden.According to a further advantageous embodiment, a result image is stored for malicious documentation. In particular, a result image produced by subtracting a sequence of a good part or by subtracting result images can be finally stored for malicious documentation.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt ein Positionieren des Prüfteils an einer Stelle, Aufnehmen eines Kamerabildes, Auswerten dieser Daten, Positionieren des Prüfteils an einer weiteren Stelle derart, dass insbesondere mittels Überlagern der Kamerabilder ein Ergebnisbild für das gesamte Prüfteil geschaffen wird. Dies ist ein punktweises Vor- gehen. Es ist also eine weitere Möglichkeit die Probe zu verfahren, an dieser Stelle eine Aufnahme zu machen, diese Daten mit den vorher erwähnten Methoden auszuwerten und die Probe schließlich zur nächsten Stelle zu verfahren. Auf diese Weise ist es ebenso möglich durch Überlagern der Ergebnisbilder ein Ergebnisbild für das gesamte Prüfteil zu erhalten.According to a further advantageous embodiment, a positioning of the test part at one point, taking a camera image, evaluating this data, positioning of the test part at a further location such that in particular by means of superimposing the camera images, a result image for the entire test part is created. This is a point by point approach. So there is another way to do the sample, to take a picture at this point, to evaluate this data with the methods mentioned above and finally to move the sample to the next position. In this way, it is also possible to obtain a result image for the entire test part by superimposing the result images.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt ein Online-Auswerten während einer Aufnahme. Neben einer Offline- Auswertung ist ebenso eine Online-Auswertung während einer Aufnahme möglich.According to a further advantageous embodiment, an online evaluation takes place during a recording. In addition to an offline evaluation, an online evaluation is also possible during a recording.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt ein automatisches Auswerten. Es ist durch eine Online- oder Offline-Auswertung ebenso möglich, ein Ergebnis automatisch aus- zuwerten. Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigenAccording to a further advantageous embodiment, an automatic evaluation takes place. It is also possible to automatically evaluate a result by an online or offline evaluation. The present invention will be described in more detail by means of exemplary embodiments in conjunction with the figures. Show it
Figur Ia, Ib, Ic, Id Darstellungen zur Wirkungsweise der Induktionsthermographie ;Figure Ia, Ib, Ic, Id representations of the mode of action of induction thermography;
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Vorrichtung zur Induktionsthermographie;Figure 2 shows an embodiment of a conventional device for induction thermography;
Figur 3a ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Induktionsthermographie;Figure 3a shows a first embodiment of an inventive device for induction thermography;
Figur 3b ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsge- mäßen Vorrichtung zur Induktionsthermographie;FIG. 3b shows a second embodiment of a device according to the invention for induction thermography;
Figur 3c ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Induktionsthermographie;FIG. 3c shows a third embodiment of a device according to the invention for induction thermography;
Figur 3d ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Induktionsthermographie.Figure 3d shows a fourth embodiment of an inventive device for induction thermography.
Figur Ia, Ib, Ic und Id stellen die Wirkungsweise der Induktionsthermographie dar. Figur Ia zeigt mit Bezugszeichen 1 einen Induktor beziehungsweise eine Spule, durch den/die ein Wechselstrom fließt. Bezugszeichen 2 bezeichnet die induzierten Ströme. Bezugszeichen 3 bezeichnet den Wechselstrom. Durch den Wechselstrom 3, der in der Spule beziehungsweise in dem Induktor 1 fließt, wird ein Strom im elektrisch leitfähi- gen Prüfobjekt induziert.FIG. 1a, 1b, 1c and 1d illustrate the mode of operation of induction thermography. FIG. 1a shows by reference numeral 1 an inductor or a coil through which an alternating current flows. Reference numeral 2 denotes the induced currents. Reference numeral 3 denotes the alternating current. The alternating current 3, which flows in the coil or in the inductor 1, induces a current in the electrically conductive test object.
Figur Ib zeigt mit Bezugszeichen 4 einen Bereich mit erhöhter Stromdichte aufgrund eines Risses in dem Prüfobjekt. Dies bewirkt eine erhöhte Wärmeerzeugung an der Rissspitze. Das heißt, enthält ein Bauteil einen Riss, muss der Strom, der durch das Prüfobjekt fließt, um den Riss herum fließen. Figur Ic bezeichnet mit Bezugszeichen 4 den Bereich mit erhöhter Stromdichte, der zu einer erhöhten Wärmeerzeugung an der Rissspitze führt. Bezugszeichen 5 kennzeichnet eine Infrarotkamera. Durch die erhöhte Stromrichtdichte wird das Prüfobjekt am Riss stärker erwärmt, was mit der Infrarotkamera 5 nachweisbar ist.FIG. 1b shows by reference numeral 4 a region with increased current density due to a crack in the test object. This causes increased heat generation at the crack tip. That is, if a component contains a crack, the current flowing through the test object must flow around the crack. FIG. 1c denotes the area with increased current density, which leads to increased heat generation at the crack tip. Reference numeral 5 denotes an infrared camera. Due to the increased current density, the test object is heated more strongly at the crack, which is detectable with the infrared camera 5.
Figur Id zeigt, dass lediglich ein schmaler Bereich in der Nähe des Induktors erwärmt wird. Figur Id zeigt eine Darstel- lung der Stromdichte in Abhängigkeit von der Strecke y.Figure Id shows that only a narrow area near the inductor is heated. FIG. 1 d shows a representation of the current density as a function of the distance y.
Figur 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Vorrichtung zur Induktionsthermographie gemäß [I] . Bezugszeichen 5 kennzeichnet eine Infrarotkamera, Bezugszeichen 6 ei- nen Induktionsgenerator mit Induktor, Bezugszeichen 7 kennzeichnet ein Prüfteil, Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Halte- rung für das Prüfteil. Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Verschiebetisch. Für Defekte, die im Inneren des Materials liegen, wird gemäß dem Stand der Technik vorgeschlagen, das Prüfteil während der Messung, synchronisiert zur Frequenz der Kamera, zu verschieben, wobei pro Kamerabild das Prüfteil um ein Pixel verschoben wird.Figure 2a shows an embodiment of a conventional induction thermography apparatus according to [I]. Reference numeral 5 denotes an infrared camera, reference numeral 6 an induction generator with inductor, reference numeral 7 denotes a test part, reference numeral 8 denotes a holder for the test piece. Reference numeral 9 denotes a translation stage. For defects which are located inside the material, it is proposed according to the prior art to move the test piece during the measurement, synchronized with the frequency of the camera, whereby the test piece is shifted by one pixel per camera image.
Figur 3a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung zur Induktionsthermographie. Bezugszeichen 5 kennzeichnet eine Infrarotkamera, Bezugszeichen 6 einen Induktionsgenerator mit Induktor, Bezugszeichen 7 ein Prüfteil. Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Halterung für das Prüfteil. Bezugszeichen 10 kennzeichnet einen Verschiebetisch für eine x-Richtung. Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Verschiebetisch für eine y-Richtung. Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Verschiebetisch für eine z-Richtung.FIG. 3 a shows a first exemplary embodiment of an induction thermography apparatus according to the invention. Reference numeral 5 denotes an infrared camera, reference numeral 6 an induction generator with inductor, reference numeral 7 a test part. Reference numeral 8 denotes a holder for the test piece. Reference numeral 10 denotes a displacement table for an x-direction. Reference numeral 11 denotes a shift table for a y-direction. Reference numeral 12 denotes a translation table for a z-direction.
Figur 3b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung zur Induktionsthermographie. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 5 eine Infrarotkamera, Bezugszeichen 6 einen Induktionsgenerator mit Induktor und Bezugszeichen 7 ein Prüfteil. Bezugszeichen 13 bezeichnet ein Förderband oder ein Rollenband.Figure 3b shows a second embodiment of an inventive device for induction thermography. In this case, reference numeral 5 denotes an infrared camera, reference numeral 6 an induction generator with inductor and reference numeral 7th a test part. Reference numeral 13 denotes a conveyor belt or a roller belt.
Figur 3c stellt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung zur Induktionsthermographie dar. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Infrarotkamera. Bezugszeichen 6 einen Induktionsgenerator mit Induktor. Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Einrichtung zum Rotieren des Prüfteils. Das Prüfteil ist mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet.FIG. 3c illustrates a third exemplary embodiment of an induction thermography apparatus according to the invention. Reference numeral 5 denotes an infrared camera. Reference numeral 6, an induction generator with inductor. Reference numeral 14 denotes means for rotating the inspection part. The test part is designated by the reference numeral 7.
Figur 3d stellt ein viertes Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Induktionsthermographie dar. Dabei erfolgt ein Positionieren eines Prüfteils 7 mittels eines Roboters 15. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Infrarotkamera. Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Induktionsgenerator mit Induktor. Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Halterung für das Prüfteil. FIG. 3d shows a fourth exemplary embodiment of a device according to the invention for induction thermography. In this case, a test part 7 is positioned by means of a robot 15. Reference numeral 5 denotes an infrared camera. Reference numeral 6 denotes an induction generator with inductor. Reference numeral 8 denotes a holder for the test piece.
Literatur :Literature:
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Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren der scannenden Induktionsthermographie zur zerstörungsfreien Materialuntersuchung eines Prüfteils (7), gekennzeichnet durch1. A method of scanning induction thermography for nondestructive material examination of a test piece (7), characterized by
Relativbewegen des Prüfteils (7) zu einem Induktor (1) mit Infrarotkamera (5) entlang eines beliebigen ein- oder mehrdimensionalen Pfades derart, dass das Relativbewegen zum Bildaufzeichnen mit der Infrarotkamera (5) unabhängig ist.Relatively moving the test part (7) to an inductor (1) with infrared camera (5) along any one- or multi-dimensional path such that the relative movement for image recording with the infrared camera (5) is independent.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Relativbewegen mittels Verschiebetische (10, 11, 12) für eine x-, eine y- und/oder eine z-Richtung ausgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the relative movement by means of translation tables (10, 11, 12) for an x, a y and / or a z-direction is performed.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Relativbewegen mittels einer Fördereinrichtung, beispielsweise Förderband oder Rollenband (13), ausgeführt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the relative movement by means of a conveyor, such as conveyor belt or roller belt (13) is executed.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Relativbewegen mittels einer Einrichtung (14) zum Rotieren eines rotationssymmetrischen Prüfteils ausgeführt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the relative movement is carried out by means (14) for rotating a rotationally symmetrical test part.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Relativbewegen mittels eines Roboters (15) ausgeführt wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the relative movement is carried out by means of a robot (15).
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Induktionsgenerator im Continuous Wave-Modus betrieben wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an induction generator is operated in continuous wave mode.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein während eines Annäherns des Induktors (1) erfolgendes Aufwärmen und/oder ein nach einem Passieren des Induktors (1) einer Stelle des Prüfteils (7) erfolgendes Abkühlen mit der Infrarotkamera (5) aufgezeichnet wird, wobei jeweils zwei oder mehr Bilder aufgezeichnet werden.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a warm-up occurring during an approach of the inductor (1) and / or a cooling after passing the inductor (1) of a position of the test piece (7) is recorded with the infrared camera (5), respectively recording two or more images.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine an einen Weg und an eine Geschwindigkeit angepasste Um- Sortierung der Kameradaten derart erfolgt, dass ein Punkt einer Ergebnisserie eines zeitlichen Verlaufs der Temperatur einem Punkt des Prüfteils (7) entspricht.8. The method according to claim 7, characterized in that adapted to a path and to a speed re-sorting of the camera data is performed such that a point of a series of results of a time course of the temperature corresponds to a point of the test part (7).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Auswertens der Daten unter Berücksichtigung des Aufwärmens und Abkühlens ein einzelnes Bild aus der Ergebnisserie erzeugt wird.9. The method according to claim 8, characterized in that by means of evaluating the data, taking into account the warm-up and cooling a single image from the series of results is generated.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch10. The method according to any one of the preceding claims, characterized by
Verwenden von Nullbildkorrektur- oder Puls-Phasen-Analyse- Auswertealgorithmen .Using zero-image correction or pulse-phase analysis evaluation algorithms.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ausmaskieren von Bildbereichen ohne Information.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized by masking out image areas without information.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch12. The method according to any one of the preceding claims, characterized by
Unterdrücken von durch die Form des Prüfteils (7) bewirkten Geometrieeffekten mittels Abziehen einer Bildsequenz eines intakten Prüfteils (7) von einem Bild eines defekten Prüfteils (7) oder durch Subtraktion dieser beiden Ergebnisbilder nach der Auswertung durch Puls-Phasen-Analyse. Suppressing geometry effects caused by the shape of the test part (7) by subtracting an image sequence of an intact test part (7) from an image of a defective test part (7) or by subtracting these two result images after evaluation by pulse phase analysis.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch13. The method according to any one of the preceding claims, characterized by
Abspeichern eines Ergebnisbildes zur Schaddokumentation.Save a result image for malicious documentation.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch14. The method according to any one of the preceding claims, characterized by
Positionieren des Prüfteils (7) an einer Stelle, Aufnehmen eines Kamerabildes, Auswerten dieser Daten, Positionieren des Prüfteils (7) an einer weiteren Stelle derart, dass insbeson- dere mittels Überlagern der Kamerabilder ein Ergebnisbild für das gesamte Prüfteil geschaffen wird.Positioning the test part (7) at one point, taking a camera image, evaluating this data, positioning the test part (7) at a further point such that in particular by overlaying the camera images a result image for the entire test part is created.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Onlineauswerten während einer Aufnahme.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized by an online evaluation during a recording.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch automatisches Auswerten.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized by automatic evaluation.
17. Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Relativbewegen des Prüfteils (7) zu einem Induktor (1) mit Infrarotkamera (5) entlang eines belie- bigen ein- oder mehrdimensionalen Pfades derart, dass das Relativbewegen zum Bildaufzeichnen mit der Infrarotkamera (5) unabhängig ist. 17. A device for carrying out a method according to one of the preceding claims, characterized by a device for relatively moving the test part (7) to an inductor (1) with infrared camera (5) along any one- or multi-dimensional path such that the relative moving is independent for image recording with the infrared camera (5).
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