EP4584584A2 - Thermographical component testing - Google Patents

Thermographical component testing

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Publication number
EP4584584A2
EP4584584A2 EP23786469.9A EP23786469A EP4584584A2 EP 4584584 A2 EP4584584 A2 EP 4584584A2 EP 23786469 A EP23786469 A EP 23786469A EP 4584584 A2 EP4584584 A2 EP 4584584A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
test object
test specimen
defect
detecting
infrared
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.)
Pending
Application number
EP23786469.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gernot MAYR
Günther Mayr
Holger PLASSER
Gregor THUMMERER
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.)
Voidsy GmbH
Original Assignee
Voidsy GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voidsy GmbH filed Critical Voidsy GmbH
Publication of EP4584584A2 publication Critical patent/EP4584584A2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72Investigating presence of flaws
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/70Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10048Infrared image

Definitions

  • the geometry detection system is designed to calculate a relative spatial position between the device and the test object.
  • the design of the device is also advantageous, according to which the evaluation device is designed for the program-controlled reconstruction of defects in a test specimen or of material differences or material properties of a test specimen, with the evaluation device generating a time- and location-dependent surface temperature signal Tmess from data from infrared images from the infrared detector array is calculated, and wherein the surface temperature signal Tmess is transformed into a mirror source representation Tsq using a regularization method.
  • This has the advantage that reconstructed component features can be assigned to the true component features (defects, interfaces, etc.) with greater reliability.
  • component identification is carried out by the device. This makes a priori information about the test subject available as additional information.
  • user authentication is carried out by the device. This makes the additional information dependent on the device user.
  • a contactless transmitter-receiver system radio-frequency identification technologies
  • optoelectronically detectable fonts bar codes or multi-dimensional codes (using a camera or scanner)
  • biometric authentication among others through face, Fingerprint, eye iris or voice recognition, manual authentication using a user interface or card reader, or digital authentication based on cryptographic handshake procedures
  • face Fingerprint
  • eye iris or voice recognition
  • manual authentication using a user interface or card reader or digital authentication based on cryptographic handshake procedures
  • an inertial measuring unit is arranged in the device, the infrared detector array of the surface scanners and the inertial measuring unit being arranged relative to one another at defined distances and defined orientations in the device.
  • the procedure in which the spatial level and orientation of the device relative to the test specimen is measured by the inertial measuring unit is also advantageous. This enables the image sequence to be corrected and stabilized using the inertial measuring unit.
  • external data sources are taken into account for detecting the spatial position and orientation of the device and for detecting the surface of the test object.
  • the extracted features of the defects can be used for data compression.
  • Fig. 1 shows a device for non-destructive component testing of a test specimen
  • Fig. 2 is a view of the device according to Fig. 1, corresponding to a viewing direction towards its sensors or towards its infrared detector array;
  • thermographic component testing shows a flowchart of the method for thermographic component testing
  • Fig. 4 details of the regularization process according to the “Regularization and Reconstruction” process step in Fig. 3; 5 shows the device when carrying out the thermographic test of the test specimen;
  • FIG. 6 shows an illustration of evaluation steps of the measured surface temperature signals carried out using the regularization method based on temporal and spatial temperature profiles
  • the device 1 shows a device 1 for non-destructive component testing of a component or test object 2.
  • the device 1 is suitable for carrying out a method for component testing using active thermography and includes an excitation source 3 and an infrared detector array 4.
  • an electrical Supply unit 5 is further provided with a control device 6 or a processor unit for controlling the test process and controlling or regulating the components of the device 1 necessary for this.
  • Part of the control device 6 is formed by an evaluation device 7 for program-controlled processing of the measurement signals detected by the infrared detector array 4 or by other sensors.
  • the device 1 comprises a surface scanner 8 for recording the geometric data or the geometric features of the test object 2.
  • the device 1 is also designed with an inertial measuring unit 9 for detecting the movement of the device 1.
  • FIG. 2 shows a view of the device 1 according to FIG. 1, corresponding to a viewing direction of the infrared detector array 4 or a viewing direction corresponding to an optical axis 12 of the infrared detector array 4.
  • the test specimen 2 has an inhomogeneity below a surface 13 in its interior - referred to in simple terms as a defect 14.
  • Fig. 3 shows, using a flow chart, the process of the thermographic component testing on the test object 2 (Fig. 1).
  • This is a multi-stage signal processing process.
  • the surface 13 of the test object 2 is first optically recorded and the initial pose (position and orientation) of the device 1 relative to the test object 2 or its surface 13 is determined.
  • the excitation source 3 one or more static (passive) infrared images of the test object 2 are captured with the infrared detector array 4.
  • the scanner data is consolidated (if necessary, removal of outliers, noise filtering, reduction of image size, reduction of local resolution). Furthermore, a normal vector n p is created for all relevant coordinate points on the surface 13 of the test object 2 certainly. The normal vectors n p are always oriented towards the interior of the component (Fig. 5).
  • the thermal response of the test object 2 is recorded for a sufficiently long time by recording infrared images with the infrared detector array 4.
  • the measurement duration and form of excitation determine the desired penetration depth into the test object 2.
  • the image repetition rate when the infrared images are recorded by the infrared detector array 4 determines the resolution in the axial direction of the device 1, that is, in the depth direction of the test object 2.
  • Section 101 includes measurements or detections that take place before the thermal excitation of the test object 2.
  • the thermal excitation takes place with the aid of the excitation source 3 and at the same time the thermal response is recorded by recording a sequence of infrared images by the infrared detector array 4.
  • the images recorded in the process by the infrared detector array 4 represent surface temperature data Tmess(p) from Points p on the surface 13 of the test specimen 2 as well as the time course of surface temperatures.
  • N u and N v describe the number of pixels of the area detector of the infrared detector array 4 in the u and v directions.
  • the number of time steps for the measurement is represented by Nt and the number of coordinate points in the depth direction is represented by Nw .
  • the transformation matrix KG IR A (Nt x N w ) can be represented by a Green's function with the thermal diffusivity oi33 in the following form.
  • Scaling parameter for optimizing the quality of the inverse solution and A t represents the temporal resolution of the surface temperature signal and A w represents the depth resolution for the mirror source representation.
  • the inverse problem is solved in the evaluation process using additional information, such as positivity or sparsity (solution matrix is sparse).
  • the calculated mirror source distribution as a function of depth reveals the characteristics of the measured surface temperature signal with respect to identical interfaces (surface 13) and defect interfaces in the form of sources (positive amplitude) and sinks (negative amplitude).
  • the sources and sinks can arise, for example, from defects or the prevailing boundary conditions, whereby features due to defects can be clearly distinguished from features due to the boundary conditions.
  • the boundary conditions or test environment characteristics can be described by thermal conduction, thermal radiation or convection or a mixture of these effects.
  • adiabatic boundary conditions only provide positive mirror source amplitudes.
  • Thermal radiation and convection can provide both negative and positive mirror source amplitudes (Figs. 6, 7). Based on the defect characteristics, the depth of the defect 14 can only be roughly estimated. In addition, due to the boundary conditions and the observation surface, the amplitudes do not provide any relevant information regarding the defect 14 and the position of the rear wall. Therefore, the amplitudes due to the defect 14 and the back wall are extracted. A noise-free defect temperature signal is then calculated from the resulting signal. By eliminating the noise signal, the depth of the defect can now be determined more precisely by evaluating the maximum defect temperature signal.
  • a replacement mirror source signal I 6 IR A (N U x N v x N w ) can then be determined for each pixel of the infrared detector array 4 and each defect signal for a multi-dimensional defect representation (see Fig. 6f and Fig. 6h).
  • the described transformation of the measured temperature signal into the corresponding mirror source representation does not take into account transverse diffusion processes or geometric information of the possibly anisotropic and complex shaped test specimen 2.
  • the surface temperature signals go through a sequence of several steps for their evaluation, regularization and defect reconstruction.
  • a first step 111 corresponds to the detection of the surface temperature signal Tme ss.
  • defect features are extracted.
  • the defect temperature signal is calculated based on the extracted defect features.
  • the following step 115 corresponds to determining the real defect depth from the calculated defect temperature signal.
  • the real defect depth is used in a subsequent step 116 to calculate a replacement mirror source signal.
  • a final step 117 local filtering takes place based on the measured geometric information of the test object 2 and information about the known thermal diffusivity tensor. Based on the results obtained, the size determination of the defect 14 in the test specimen 2 can be improved or optimized.
  • a relevant substitute feature P in the global coordinate system is composed of its position and its intensity.
  • the projection of replacement feature positions of one or more data sets I(u,v,w) into the global coordinate system leads to an aggregation of replacement features at or near the position of the physical component feature, provided that the replacement features belong to the same component feature (defect 14). .
  • This is the case, for example, with adjacent surface points from one measurement or congruent or adjacent surface points from several measurements (i.e. a multiple implementation of steps 101, 102 and 103 like. Fig. 3) from congruent or different spatial positions of the device 1.
  • thermographic measurements to be superimposed may differ from each other with regard to all common measurement parameters, since these can be taken into account as preliminary information when reconstructing and positioning the replacement features.
  • These measurement parameters can be: the temporal and spatial form of excitation by the excitation source 3; the measurement frequency (corresponding to the recording of thermal images by the infrared detector array 4); the spatial resolution and the distance of the surface 13 of the test object 2 or the spatial position of the device 1.
  • the depth resolution can be defined independently of the resolution of the geometry detection by the surface scanner 8.
  • the replacement feature intensity can also be assigned to a data point. This enables improved visualization of the features of the test specimen 2, for example by texturing point clouds or rendered surfaces of the features or defect 14. This also enables intensity values to be specified if the result data is in a three-dimensional, Cartesian grid with implicit coordinates ( Volume pixels, or “voxels” for short, should be present.
  • the replacement feature positions of relevant data points are transferred to the grid by interpolation.
  • thermographic reconstruction of the defect 14 will be explained in more detail below with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 illustrates the evaluation procedure for reconstructing a defect 14 and for determining material parameters of the test specimen 2.
  • the illustration a) shows an example of a defective test specimen 2, where the thermal efficiency of the base material e2 is greater than the thermal efficiency of the defect material ei.
  • Diagram b) shows a characteristic temperature signal for a measurement in reflection mode in the defect area.
  • Diagram d) shows the mirror source distribution calculated from this.
  • Diagram c) shows the extracted defect and component features, diagram e) the defect temperature signal calculated from this and diagram f) the corrected depth distribution of the mirror sources.
  • Illustrations g) and h) show a 2D visualization of the extracted defect and component features and the corrected depth distribution of the mirror sources.
  • the method steps described correspond to the measures already presented in FIG. 4.
  • the expression of component features of the test specimen 2 depends on the thermal impedances of the base material and the defect material, the thermal impedances being formed by the respective effusivities, which in turn depend on the thermal conductivity k, the specific heat capacity c p and the material density p (Fig. 6a).
  • the greater the difference in thermal impedances the more clearly the characteristic component features of the test object 2 are displayed. Since the position of the image points in space is known, the individual feature intensities and positions can be used for more precise feature localization and quantification through appropriate overlay.
  • Component features under the surface 13 of the test specimen 2, which are imaged, for example, by a defect interface, can be due to their spatial expansion occurs in several adjacent pixels, whereby at the same time a distortion of the spatial expansion occurs due to heat diffusion.
  • 6b shows an example of a measured surface temperature signal as a function of time for the reflection (pulse-echo) configuration (excitation source 3 and infrared detector array 4 on the same side) based on a very short excitation pulse in the form of a Dirac delta distribution regarding time.
  • thermographic defect reconstruction is applicable to all temporal and local thermal excitation functions, as well as in the case of a transmission configuration (excitation source 3 and infrared detector array 4 on opposite sides).
  • a test measurement can be carried out. With a test measurement, the thermal diffusion time td and thus the measurement time tme ss can be determined.
  • the temperature signal measured after thermal excitation can be transformed locally, i.e. pixel by pixel, into a corresponding mirror source representation.
  • the diagram, shown in Fig. 6d illustrates the calculated mirror source distribution as a function of depth and reveals the characteristics of the measured surface temperature signal related to component interfaces and defect interfaces in the form of sources (detected by positive amplitudes) and sinks (detected by negative amplitudes). By extracting the amplitudes due to the defect 14 and the back wall, the diagram as shown in Fig. 6c is finally obtained.

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Abstract

The invention relates to a device and a method for thermographically testing a component, comprising an excitation source for generating a transient heat flow in a test sample, an infrared detector array for detecting thermal radiation emitted from a surface of the test sample, a surface scanner, a control device and an evaluation device, wherein the device comprises an inertial measuring unit for detecting movements of the device.

Description

THERMQGRAPHISCHE BAUTEILPRÜFUNG THERMQGRAPHIC COMPONENT TESTING

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung. The invention relates to a device and a method for non-destructive component testing.

Aus dem Stand der Technik ist die Aktive Thermographie als zerstörungsfreies und bildgebendes Prüfverfahren zur Material- und Bauteilcharakterisierung bekannt. Dieses basiert auf der thermischen Anregung des Testkörpers mittels Absorption von optischer Strahlung, Induktion von Wirbelströmen, Einkopplung von mechanischen Wellen oder andere Energieformen, die zu einer zeitabhängigen Temperaturänderung im Testkörper führen. Durch Infrarotsensoren - ausgeführt als Punkt-, Zeilen- oder Flächendetektor - kann die Wärmestrahlung des Testkörpers berührungslos erfasst werden. Auf Basis des gemessenen Temperaturfeldes an der Bauteiloberfläche wird der zeitlich veränderliche Wärmediffusionsprozess analysiert und es können daraus Bauteilmerkmale detektiert und identifiziert werden. Bekannte technische Realisierungen der Aktiven Thermographie sind beispielsweise Laboraufbauten auf fixen Stativen oder auch mobile, hand- oder robotergeführte Prüfsysteme. Active thermography is known from the prior art as a non-destructive and imaging testing method for material and component characterization. This is based on the thermal excitation of the test body by means of absorption of optical radiation, induction of eddy currents, coupling of mechanical waves or other forms of energy that lead to a time-dependent temperature change in the test body. Infrared sensors - designed as point, line or area detectors - can detect the heat radiation from the test body without contact. Based on the measured temperature field on the component surface, the time-varying heat diffusion process is analyzed and component features can be detected and identified. Well-known technical implementations of active thermography include, for example, laboratory setups on fixed stands or mobile, hand-held or robot-guided testing systems.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung zu schaffen, mit dem tiefliegende Bauteilmerkmale bzw. Defekte mit höherer Zuverlässigkeit der dreidimensionalen Bauteilgeometrie zugeordnet werden können. Weiters ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der zerstörungsfreie Bauteilprüfungen in einem größeren Feld von Anwendungsfällen einsetzbar und mit verbesserter Bedienerfreundlichkeit anwendbar sind. It is the object of the present invention to create a device and a method for non-destructive component testing with which deep component features or defects can be assigned to the three-dimensional component geometry with greater reliability. Furthermore, it is an object of the invention to create a device with which non-destructive component testing can be used in a larger field of applications and can be used with improved user-friendliness.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst. This task is solved by a device and a method according to the claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur thermographischen Bauteilprüfung umfasst eine Anregungsquelle zur Erzeugung eines instationären Wärmestroms in einem Prüfling, ein Infrarotdetektor- Array zur Detektion einer von einer Oberfläche des Prüflings emittierten Wärmestrahlung einen Oberflächenscanner, eine Steuervorrichtung und eine Auswertevorrichtung, wobei die Vorrichtung eine inertiale Messeinheit zur Detektion von Bewegungen der dieser Vorrichtung umfasst. Zudem umfasst die Vorrichtung eine physikalische Einheit zur Nutzerauthentifizierung . Von Vorteil ist insbesondere die Weiterbildung der Vorrichtung, wonach die Auswertevorrichtung ein Geometrieerfassungssystem zur Berechnung von räumlichen Koordinaten der Oberfläche des Prüflings umfasst. The device according to the invention for thermographic component testing comprises an excitation source for generating an unsteady heat flow in a test object, an infrared detector array for detecting thermal radiation emitted by a surface of the test object, a surface scanner, a control device and an evaluation device, the device having an inertial measuring unit for the detection of Movements included in this device. The device also includes a physical unit for user authentication. What is particularly advantageous is the further development of the device, according to which the evaluation device comprises a geometry detection system for calculating spatial coordinates of the surface of the test object.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Geometrieerfassungssystem zur Berechnung einer relativen räumlichen Lage zwischen der Vorrichtung und dem Prüfling ausgebildet ist. According to an advantageous embodiment of the device, it is provided that the geometry detection system is designed to calculate a relative spatial position between the device and the test object.

Eine Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass das Infrarotdetektor-Array der Oberflächenscanner und die inertiale Messeinheit relativ zueinander in definierten Abständen und definierten Ausrichtungen in der Vorrichtung angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass dadurch eine flexible und bedienerfreundliche Anwendbarkeit der Vorrichtung erreicht werden kann. A further development of the device provides that the infrared detector array of the surface scanner and the inertial measuring unit are arranged relative to one another at defined distances and defined orientations in the device. This has the advantage that flexible and user-friendly applicability of the device can be achieved.

Von Vorteil ist auch die Ausbildung der Vorrichtung, wonach die Auswertevorrichtung zur programmgesteuerten Rekonstruktion von Defekten in einem Prüfling oder von Materialunterschieden oder Materialeigenschaften eines Prüflings ausgebildet ist, wobei durch die Auswertevorrichtung aus Daten von Infrarotbildem von dem Infrarotdetektor-Array ein zeit- und ortsabhängiges Oberflächentemperatursignal Tmess berechnet wird, und wobei das Oberflächentemperatursignal Tmess unter Anwendung eines Regularisierungsverfahrens in eine Spiegelquellendarstellung Tsq transformiert wird. Dies hat den Vorteil, dass dadurch rekonstruierte Bauteilmerkmale mit höherer Zuverlässigkeit den wahren Bauteilmerkmalen (Defekte, Grenzflächen, usw.) zugeordnet werden können. The design of the device is also advantageous, according to which the evaluation device is designed for the program-controlled reconstruction of defects in a test specimen or of material differences or material properties of a test specimen, with the evaluation device generating a time- and location-dependent surface temperature signal Tmess from data from infrared images from the infrared detector array is calculated, and wherein the surface temperature signal Tmess is transformed into a mirror source representation Tsq using a regularization method. This has the advantage that reconstructed component features can be assigned to the true component features (defects, interfaces, etc.) with greater reliability.

Für sich eigenständig wird die Aufgabe der Erfindung auch gelöst durch ein Verfahren zur thermographischen Bauteilprüfung eines Prüflings mit einer Vorrichtung, umfassend eine Anregungsquelle, ein Infrarotdetektor-Array einen Oberflächenscanner, eine physikalische Einheit zur Nutzerauthentifizierung, eine Steuervorrichtung und eine Auswertevorrichtung, mit den folgenden Verfahrensschritten: Authentifizieren eines Nutzers, Erfassen einer räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung relativ zu dem Prüfling und Erfassen einer Oberfläche des Prüflings mit dem Oberflächenscanner; Erzeugen eines instationären Wärmestroms in dem Prüfling durch die Anregungsquelle; Aufzeichnen von Infrarotbildem der Oberfläche des Prüflings mit dem Infrarotdetektor-Array während einer vorgewählten Messdauer; Rekonstruktion einer räumlichen Position eines Defekts aus erfassten Daten der Infrarotbilder durch die Auswertevorrichtung, wobei zur Rekonstruktion des Defekts durch die Auswertevorrichtung aus den Daten der Infrarotbilder ein Oberflächentemperatursignal Tmess berechnet wird, und wobei das Oberflächentemperatursignal Tmess unter Anwendung eines Re- gularisierungsverfahrens in eine Spiegelquellendarstellung Tsq transformiert wird. The object of the invention is also achieved independently by a method for thermographic component testing of a test object with a device comprising an excitation source, an infrared detector array, a surface scanner, a physical unit for user authentication, a control device and an evaluation device, with the following method steps: authenticating a user, detecting a spatial position and orientation of the device relative to the test object and detecting a surface of the test object with the surface scanner; Generating a transient heat flow in the test specimen through the excitation source; Recording infrared images of the surface of the test specimen with the infrared detector array during a preselected measurement period; Reconstruction of a spatial position of a defect from recorded data from the infrared images by the evaluation device, with the reconstruction of the defect being carried out by the Evaluation device calculates a surface temperature signal Tmess from the data of the infrared images, and the surface temperature signal Tmess is transformed into a mirror source representation Ts q using a regularization method.

Als vorteilhaft erweist sich auch, wenn bei dem Verfahren in dem Regularisierungsverfahren eine Green'sche Funktion auf Basis der Wärmeleitungsgleichung angewendet wird. It also proves to be advantageous if a Green's function based on the heat conduction equation is used in the regularization process.

Von Vorteil ist die Verfahrensweise, wonach bei der Rekonstruktion der räumlichen Position des Defekts eine Zusatzinformation aus einer Gruppe, umfassend eine Dimensionalität des Wärmeflusses, eine Anzahl von Grenzschichten in dem Prüfling, eine Position von Grenzschichten in dem Prüfling, thermophysikalische Materialeigenschaften oder Randbedingungen, verwendet wird. An advantage is the procedure according to which, when reconstructing the spatial position of the defect, additional information from a group comprising a dimensionality of the heat flow, a number of boundary layers in the test specimen, a position of boundary layers in the test specimen, thermophysical material properties or boundary conditions is used .

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass durch die Vorrichtung eine Bauteilidentifikation erfolgt. Dadurch werden a priori-informationen des Prüflings als Zusatzinformation verfügbar gemacht. According to an advantageous development of the method, it is provided that component identification is carried out by the device. This makes a priori information about the test subject available as additional information.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass durch die Vorrichtung eine Nutzerauthentifizierung durchgeführt wird. Dadurch werden die Zusatzinformationen vom Gerätenutzer abhängig gemacht. According to an advantageous development of the method, it is provided that user authentication is carried out by the device. This makes the additional information dependent on the device user.

Zur Bauteilidentifikation als auch zur Nutzer- Authentifikation können Technologien, wie ein berührungsloses Sender-Empfänger-System (Radio-Frequency Identification-Technologien), optoelektronisch erfassbare Schriften, Strichcodes oder mehrdimensionale Codes (mittels Kamera oder Scanner), biometrische Authentifizierung u.a. durch Gesicht-, Fingerabdruck-, Augeniris- oder Stimmerkennung, manuelle Authentifizierung mittels Benutzerschnittstelle oder Kartenlesegerät, oder digitales Authentifizieren basierend auf kryptographischen Handshakeverfahren verwendet werden. For component identification and user authentication, technologies such as a contactless transmitter-receiver system (radio-frequency identification technologies), optoelectronically detectable fonts, bar codes or multi-dimensional codes (using a camera or scanner), biometric authentication, among others through face, Fingerprint, eye iris or voice recognition, manual authentication using a user interface or card reader, or digital authentication based on cryptographic handshake procedures can be used.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in der Vorrichtung eine inertiale Messeinheit angeordnet wird, wobei das Infrarotdetektor- Array der Oberflächenscanner und die inertiale Messeinheit relativ zueinander in definierten Abständen und definierten Ausrichtungen in der Vorrichtung angeordnet werden. According to an advantageous development of the method, it is provided that an inertial measuring unit is arranged in the device, the infrared detector array of the surface scanners and the inertial measuring unit being arranged relative to one another at defined distances and defined orientations in the device.

Von Vorteil ist auch die Verfahrensweise, wobei die räumliche Eage und Ausrichtung der Vorrichtung relativ zu dem Prüfling durch die inertiale Messeinheit gemessen wird. Dies ermöglicht es, dass durch die inertiale Messeinheit die Bildsequenz korrigiert und stabilisiert werden kann. The procedure in which the spatial level and orientation of the device relative to the test specimen is measured by the inertial measuring unit is also advantageous. This enables the image sequence to be corrected and stabilized using the inertial measuring unit.

Gemäß einer alternativen Verfahrensweise ist vorgesehen, dass zum Erfassen der räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung und zum Erfassen der Oberfläche des Prüflings externe Datenquellen berücksichtigt werden. According to an alternative procedure, it is provided that external data sources are taken into account for detecting the spatial position and orientation of the device and for detecting the surface of the test object.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens sieht vor, dass Zusatzinformationen über die Bauteilgeometrie und die Materialeigenschaften des Prüflings zur optimierten Diskretisierung des Rekonstruktionsraumes verwendet werden. An advantageous embodiment of the method provides that additional information about the component geometry and the material properties of the test specimen are used for optimized discretization of the reconstruction space.

Durch die Verfahrensweise, wonach die Verfahrensschritte ein- oder mehrmals wiederholt, aus einer unterschiedlichen räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung relativ zu dem Prüfling durchgeführt werden und Ergebnisse von Rekonstruktionen der räumlichen Position des Defekts superpositioniert werden, wird der Vorteil einer noch größeren Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Zuordnung von Defekten bzw. Bauteilmerkmalen zur dreidimensionalen Geometrie des Prüflings erzielt. The procedure, according to which the method steps are repeated one or more times, from a different spatial position and orientation of the device relative to the test specimen and results of reconstructions of the spatial position of the defect are superpositioned, provides the advantage of even greater accuracy and reliability Assignment of defects or component features to the three-dimensional geometry of the test specimen is achieved.

Als vorteilhaft erweist sich auch die Weiterbildung des Verfahrens, wonach aus den Infrarotbildern temperatur- und ortskalibrierte Bilddaten berechnet werden. The further development of the method, according to which temperature and location-calibrated image data are calculated from the infrared images, also proves to be advantageous.

Gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Verfahrensweise ist vorgesehen, dass die extrahierten Merkmale der Defekte zur Datenkompression verwendet werden können. According to a likewise advantageous procedure, it is provided that the extracted features of the defects can be used for data compression.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. For a better understanding of the invention, it will be explained in more detail using the following figures.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: They show in a highly simplified, schematic representation:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung eines Prüflings; Fig. 1 shows a device for non-destructive component testing of a test specimen;

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung, gemäß Fig. 1, entsprechend einer Blickrichtung auf ihre Sensoren bzw. auf ihr Infrarotdetektor- Array; Fig. 2 is a view of the device according to Fig. 1, corresponding to a viewing direction towards its sensors or towards its infrared detector array;

Fig. 3 ein Flussdiagramm des Verfahrens zur thermografischen Bauteilprüfung; 3 shows a flowchart of the method for thermographic component testing;

Fig. 4 Details des Regularisierungsverfahrens gemäß Verfahrens schritt „Regularization and Reconstruction“ in Fig. 3; Fig. 5 die Vorrichtung bei der Durchführung der thermografischen Prüfung des Prüflings; Fig. 4 details of the regularization process according to the “Regularization and Reconstruction” process step in Fig. 3; 5 shows the device when carrying out the thermographic test of the test specimen;

Fig. 6 eine Illustration von mit dem Regularisierungsverfahren durchgeführten Auswerteschritten der gemessenen Oberflächentemperatursignale anhand von zeitlichen und räumlichen Temperaturprofilen; 6 shows an illustration of evaluation steps of the measured surface temperature signals carried out using the regularization method based on temporal and spatial temperature profiles;

Fig. 7 Auswerteschritte des Regularisierungsverfahren eines weiteren Anwendungsfalls, veranschaulicht durch zeitliche und räumliche Temperaturprofilen; Fig. 7 evaluation steps of the regularization method of a further application, illustrated by temporal and spatial temperature profiles;

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung. Fig. 8 shows a further exemplary embodiment of a device for non-destructive component testing.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. As an introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numbers or the same component names, whereby the disclosures contained in the entire description can be transferred analogously to the same parts with the same reference numbers or the same component names. The position information selected in the description, such as top, bottom, side, etc., is also related to the figure directly described and shown and, in the event of a change in position, these position information must be transferred accordingly to the new position.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung eines Bauteils bzw. Prüflings 2. Die Vorrichtung 1 ist geeignet zur Durchführung eines Verfahrens zur Bauteilprüfung unter Anwendung der aktiven Thermografie und umfasst dazu eine Anregungsquelle 3 und ein Infrarotdetektor-Array 4. Neben einer elektrischen Versorgungseinheit 5 ist weiters eine Steuervorrichtung 6 bzw. eine Prozessoreinheit zur Steuerung des Prüfungsablaufs und Steuerung bzw. Regelung der dafür notwendigen Komponenten der Vorrichtung 1 vorgesehen. Ein Teil der Steuervorrichtung 6 wird durch eine Auswertevorrichtung 7 zur programmgesteuerten Bearbeitung der von dem Infrarotdetektor- Array 4 bzw. von weiteren Sensoren detektierten Messsignale gebildet. Weiters umfasst die Vorrichtung 1 einen Oberflächenscanner 8 zur Erfassung der Geometriedaten bzw. der Geometriemerkmale des Prüflings 2. Schließlich ist die Vorrichtung 1 auch mit einer inertialen Messeinheit 9 zur Bewegungsdetektion der Vorrichtung 1 ausgebildet. Weiters umfasst die Vorrichtung 1 auch ein Bedienterminal 10, das außerdem zumindest eine digitale, bidirektionale Kommunikations Schnittstelle zur Bereitstellung von Daten bzw. zum Abruf von Zusatzinformationen von externen Datenquellen umfasst. Optional kann die Vorrichtung 1 auch mit einer optischen Kamera bzw. mit einem optischen Abbildungssystem 11 (einer sogenannten RGB-Kamera) für den sichtbaren Wellenlängenbereich ausgestattet sein. 1 shows a device 1 for non-destructive component testing of a component or test object 2. The device 1 is suitable for carrying out a method for component testing using active thermography and includes an excitation source 3 and an infrared detector array 4. In addition to an electrical Supply unit 5 is further provided with a control device 6 or a processor unit for controlling the test process and controlling or regulating the components of the device 1 necessary for this. Part of the control device 6 is formed by an evaluation device 7 for program-controlled processing of the measurement signals detected by the infrared detector array 4 or by other sensors. Furthermore, the device 1 comprises a surface scanner 8 for recording the geometric data or the geometric features of the test object 2. Finally, the device 1 is also designed with an inertial measuring unit 9 for detecting the movement of the device 1. Furthermore, the device 1 also includes an operating terminal 10, which also has at least one digital, bidirectional communication interface for providing data or for retrieving additional information from external Data sources included. Optionally, the device 1 can also be equipped with an optical camera or with an optical imaging system 11 (a so-called RGB camera) for the visible wavelength range.

Die Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1, entsprechend einer Blickrichtung auf das Infrarotdetektor-Array 4 bzw. einer Blickrichtung entsprechend einer optischen Achse 12 des Infrarotdetektor- Array 4. 2 shows a view of the device 1 according to FIG. 1, corresponding to a viewing direction of the infrared detector array 4 or a viewing direction corresponding to an optical axis 12 of the infrared detector array 4.

Wie in der Fig. 1 dargestellt, weist der Prüfling 2 unterhalb einer Oberfläche 13 in seinem Inneren eine - vereinfacht im weiteren als Defekt 14 bezeichnete - Inhomogenität auf. As shown in FIG. 1, the test specimen 2 has an inhomogeneity below a surface 13 in its interior - referred to in simple terms as a defect 14.

Die Fig. 3 zeigt anhand eines Flussdiagramms den Ablauf des Verfahrens zur thermografischen Bauteilprüfung an dem Prüfling 2 (Fig. 1). Es handelt sich dabei um einen mehrstufigen Signalverarbeitungsprozess. Im Zuge einer initialen Messung wird zunächst die Oberfläche 13 des Prüflings 2 optisch erfasst und die initiale Pose (Position und Ausrichtung) der Vorrichtung 1 relativ zu dem Prüfling 2 bzw. dessen Oberfläche 13 bestimmt. Vor der thermischen Anregung des Prüflings 2 mit der Anregungsquelle 3 werden mit dem Infrarotdetektor- Array 4 ein oder mehrere statische (passive) Infrarotbilder des Prüflings 2 erfasst. Fig. 3 shows, using a flow chart, the process of the thermographic component testing on the test object 2 (Fig. 1). This is a multi-stage signal processing process. In the course of an initial measurement, the surface 13 of the test object 2 is first optically recorded and the initial pose (position and orientation) of the device 1 relative to the test object 2 or its surface 13 is determined. Before the test object 2 is thermally excited with the excitation source 3, one or more static (passive) infrared images of the test object 2 are captured with the infrared detector array 4.

Durch Feststellen von Transformationsparametem können einem oder mehreren Koordinatenpunkten p jeweils ein Bildpunkt I(u,v) zugeordnet werden (Fig. 5). Da zwischen der Lagebestimmung der Vorrichtung 1, der thermischen Anregung mittels der Anregungsquelle 3 und der Aufnahme der thermischen Antwort durch das Infrarotdetektor- Array 4 keine Bewegung der Vorrichtung 1 erfolgt, gilt diese Zuordnung auch für den zeitlich dynamischen Teil der von dem Prüfling 2 emittierten Infrarotstrahlung und muss daher nicht notwendigerweise während der Messung der thermischen Anregung und Antwort durchgeführt werden. Die Koordinatentransformation kann durch eine zuvor durchgeführte Kalibrierung des Infrarotdetek- tor-Array 4 und des Oberflächenscanners 8 oder durch Bildregistrierungsverfahren auf Basis von charakteristischen Bildmerkmalen, wie Kanten oder Unterschieden im Emissionsgrad, festgestellt werden. By determining transformation parameters, an image point I(u,v) can be assigned to one or more coordinate points p (Fig. 5). Since there is no movement of the device 1 between the determination of the position of the device 1, the thermal excitation by means of the excitation source 3 and the recording of the thermal response by the infrared detector array 4, this assignment also applies to the temporally dynamic part of the infrared radiation emitted by the test object 2 and therefore does not necessarily have to be carried out during the measurement of thermal excitation and response. The coordinate transformation can be determined by a previously carried out calibration of the infrared detector array 4 and the surface scanner 8 or by image registration methods based on characteristic image features, such as edges or differences in emissivity.

Zur Reduktion von Artefakten im Rekonstruktions- und Registrierungsschritt erfolgt eine Konsolidierung der Scannerdaten (gegebenenfalls Entfernen von Ausreißern, Rauschfilterung, Reduktion von Bildgröße, Reduktion der örtlichen Auflösung). Des Weiteren wird jeweils ein Normalvektor np für alle relevanten Koordinatenpunkte der Oberfläche 13 des Prüflings 2 bestimmt. Die Normalvektoren np sind hierbei immer in Richtung des Bauteilinneren orientiert (Fig. 5). To reduce artifacts in the reconstruction and registration step, the scanner data is consolidated (if necessary, removal of outliers, noise filtering, reduction of image size, reduction of local resolution). Furthermore, a normal vector n p is created for all relevant coordinate points on the surface 13 of the test object 2 certainly. The normal vectors n p are always oriented towards the interior of the component (Fig. 5).

Nach der thermischen Anregung mit der Anregungsquelle 3 wird die thermische Antwort des Prüflings 2 durch Aufzeichnung von Infrarotbildern mit dem Infrarotdetektor- Array 4 hinreichend lange erfasst. Die Messdauer und Anregungsform bestimmt dabei die gewünschte Eindringtiefe in den Prüfling 2. Die Bildwiederholrate bei der Aufnahme der Infrarotbilder durch das Infrarotdetektor-Array 4 bestimmt das Auflösungsvermögen in axialer Richtung der Vorrichtung 1, das heißt in Tiefenrichtung des Prüflings 2. After the thermal excitation with the excitation source 3, the thermal response of the test object 2 is recorded for a sufficiently long time by recording infrared images with the infrared detector array 4. The measurement duration and form of excitation determine the desired penetration depth into the test object 2. The image repetition rate when the infrared images are recorded by the infrared detector array 4 determines the resolution in the axial direction of the device 1, that is, in the depth direction of the test object 2.

Mit Hilfe der Auswertevorrichtung 7 wird die thermische Antwort für jeden Bildpunkt mittels einer sogenannten Regularisierung in eine Spiegelquellendarstellung invers transformiert. In dieser Darstellung werden unter der Oberfläche liegende Strukturen, wie der Defekt 14, als pulsförmige Merkmale in einem diskreten, äquidistanten Signal I(u,v,w) dargestellt. With the help of the evaluation device 7, the thermal response for each pixel is inversely transformed into a mirror source representation using a so-called regularization. In this illustration, subsurface structures, such as defect 14, are shown as pulse-shaped features in a discrete, equidistant signal I(u,v,w).

Die Fig. 3 gibt eine Übersicht über die bei den thermografischen Prüfungsverfahren durchzuführenden Maßnahmen als auch deren zeitlicher Abfolge. Nach Inbetriebnahme der Vorrichtung 1 erfolgt mit Hilfe der inertialen Messeinheit (IMU) eine Bestimmung der räumlichen Lage, als auch der Ausrichtung der Vorrichtung 1. Andererseits wird mit Hilfe des Oberflächenscanners 8 die äußere Geometrie des Prüflings 2 vermessen. Die dabei erhaltenen Messdaten liefern als Maßnahme 100 Informationen über die Geometrie als auch die räumliche relative Anordnung von Vorrichtung 1 und Prüfling 2. Die Messungen gemäß Maßnahme 100 werden vorzugsweise permanent, das heißt über den gesamten zeitlichen Verlauf der Bauteilprüfung des Prüflings 2 hinweg andauernd vorgenommen. Dies ist insbesondere von Vorteil für den Fall, dass die Vorrichtung 1 als handgeführtes Gerät ausgebildet ist. Abschnitt 101 umfasst vor der thermischen Anregung des Prüflings 2 erfolgende Messungen bzw. Detektionen. So werden von der thermischen Anregung mit dem Infrarotdetektor-Array 4 ein oder mehrere statische (passive) Infrarotbilder des Prüflings 1 aufgezeichnet und Transformationsparameter zur Zuordnung von Koordinatenpunkten p zu jeweiligen Bildpunkten I(u,v) der Infrarotbilder festgestellt. In einem anschließenden Abschnitt 102 erfolgt die thermische Anregung mit Hilfe der Anregungsquelle 3 und gleichzeitig eine Erfassung der thermischen Antwort durch Aufzeichnung einer Folge von Infrarotbildem durch das Infrarotdetektor-Array 4. Die dabei aufgezeichneten Bilder des Infrarotdetektor-Array 4 repräsentieren Oberflächentemperaturdaten Tmess(p) von Punkten p der Oberfläche 13 des Prüflings 2 als auch den zeitlichen Verlauf der Oberflächentemperaturen. Die so erhaltenen Oberflächentemperatursignale werden in einem abschließenden Abschnitt 103 einer Auswerteprozedur unter Verwendung der Auswertevorrichtung 7 unterzogen. Die Oberflächentemperatursignale Tmess werden dazu einem sogenannten Regularisierungsverfahren unterzogen. Dieses ermöglicht eine Rekonstruktion des Defekt 14 in dem Prüfling 2. 3 gives an overview of the measures to be carried out in the thermographic testing procedures as well as their chronological sequence. After the device 1 has been put into operation, the spatial position and the orientation of the device 1 are determined with the help of the inertial measuring unit (IMU). On the other hand, the external geometry of the test object 2 is measured with the help of the surface scanner 8. As measure 100, the measurement data obtained thereby provide information about the geometry as well as the spatial relative arrangement of device 1 and test object 2. The measurements according to measure 100 are preferably carried out permanently, that is to say continuously over the entire time course of the component testing of test object 2. This is particularly advantageous in the event that the device 1 is designed as a hand-held device. Section 101 includes measurements or detections that take place before the thermal excitation of the test object 2. From the thermal excitation with the infrared detector array 4, one or more static (passive) infrared images of the test object 1 are recorded and transformation parameters for the assignment of coordinate points p to respective image points I (u, v) of the infrared images are determined. In a subsequent section 102, the thermal excitation takes place with the aid of the excitation source 3 and at the same time the thermal response is recorded by recording a sequence of infrared images by the infrared detector array 4. The images recorded in the process by the infrared detector array 4 represent surface temperature data Tmess(p) from Points p on the surface 13 of the test specimen 2 as well as the time course of surface temperatures. The surface temperature signals obtained in this way are subjected to an evaluation procedure using the evaluation device 7 in a final section 103. For this purpose, the surface temperature signals Tmess are subjected to a so-called regularization process. This enables a reconstruction of the defect 14 in the test specimen 2.

Die Fig. 4 zeigt ein Detail der Fig. 3 entsprechend dem Verfahrens schritt „Regularisation and Reconstruction“, im Abschnitt 103, weiter spezifiziert. Im Anschluss an die Aufzeichnung der thermischen Antwort von der Oberfläche 13 des Prüflings 2 mit Hilfe des Infrarotdetektor- Array 4 erfolgt eine Transformation in die erwähnte Spiegelquellendarstellung. Um Defekte 14, die an der Oberfläche 13 oder unter der Oberfläche 13 liegen, zu rekonstruieren oder Materialparameter zu bestimmen, wird das gemessene Oberflächentemperatursignal Tmess 6 IRA(Nt x Nu * Nv) in die entsprechende Spiegelquellendarstellung Tsq G IRA(NW x Nu * Nv) transformiert (IR, Menge der reellen Zahlen). Hierbei beschreiben Nu und Nv die Anzahl der Pixel des Flächendetektors des Infrarotdetektor- Array 4 in u- und v-Richtung. Die Anzahl der Zeitschritte für die Messung wird durch Nt abgebildet und die Anzahl der Koordinatenpunkte in Tiefenrichtung wird durch Nw repräsentiert. Die Transformationsmatrix K G IRA(Nt x Nw) kann dabei im einfachsten Fall durch eine Green "sehe Funktion mit der thermischen Diffusi- vität oi33 in der folgenden Form abgebildet werden. 4 shows a detail of FIG. 3 corresponding to the “Regularization and Reconstruction” process step, further specified in section 103. Following the recording of the thermal response from the surface 13 of the test object 2 with the aid of the infrared detector array 4, a transformation into the mentioned mirror source representation takes place. In order to reconstruct defects 14 that lie on the surface 13 or below the surface 13 or to determine material parameters, the measured surface temperature signal Tmess 6 IR A (Nt x Nu * N v ) is converted into the corresponding mirror source representation Ts q G IR A (N W x N u * N v ) transformed (IR, set of real numbers). Here, N u and N v describe the number of pixels of the area detector of the infrared detector array 4 in the u and v directions. The number of time steps for the measurement is represented by Nt and the number of coordinate points in the depth direction is represented by Nw . In the simplest case, the transformation matrix KG IR A (Nt x N w ) can be represented by a Green's function with the thermal diffusivity oi33 in the following form.

Diese Funktion entspricht der Fundamentallösung der Wärmeleitungsgleichung. An dieser Stelle sei auch erwähnt, dass auch andere Green "sehe Funktionen aufgrund von vorliegenden Bauteilmerkmalen und Prüfumgebungsmerkmalen verwendet werden können. Mit der Temperaturleitfähigkeit in Tiefenrichtung 0133 und mit den diskreten Zahlenschritten ti = 1 At sowie tj = j Az und unter der Verwendung der Laufvariablen 1 = {0, 1, 2, ..., Nt-1 } und j = {0, 1, 2, ..., Nw-1 }, können die Elemente der Transformationsmatrix K, unter Verwendung der oben angegebenen Green "sehen Funktion, wie folgt geschrieben werden: Gleichung 6 (2) ’ Dabei beschreibt der Term 77 = eine dimensionslose Zahl, wobei f ein dimensionsloser This function corresponds to the fundamental solution of the heat conduction equation. It should also be mentioned at this point that other Green "see functions can also be used based on existing component characteristics and test environment characteristics. With the thermal diffusivity in the depth direction 0133 and with the discrete numerical steps ti = 1 A t and tj = j A z and under the use the run variables 1 = {0, 1, 2, ..., Nt-1 } and j = {0, 1, 2, ..., Nw-1 }, the elements of the transformation matrix K, using the ones given above Green's function can be written as follows: Equation 6 (2) ' The term 77 = describes a dimensionless number, where f is a dimensionless number

Skalierungsparameter zur Optimierung der Qualität der inversen Lösung ist und At die zeitliche Auflösung des Oberflächentemperatursignals abbildet sowie Aw die Tiefenauflösung für die Spiegelquellendarstellung repräsentiert. Scaling parameter for optimizing the quality of the inverse solution and A t represents the temporal resolution of the surface temperature signal and A w represents the depth resolution for the mirror source representation.

Durch eine mathematische Faltung des Transformationskemels bzw. der Transformationsmatrix K bezüglich der Zeit und des Ortes können mögliche zeitliche und örtliche Anregungsmuster berücksichtigt werden. Da die Diffusionsvorgänge und somit die Wärmeleitungsgleichung auf makroskopischer Ebene betrachtet werden, ergibt sich in der diskreten Form eine lineare Matrixgleichung Tmess = K Tsq und daher ein lineares inverses Problem. Dabei kann außerdem festgestellt werden, dass die Gleichung (2) keine Abhängigkeit von den transversalen Koordinaten u und v aufweist. Das Lösen der Matrixgleichung Tmess = K Tsq stellt daher ein lokales inverses Problem dar. Das heißt, dass das gemessene Temperatursignal lokal (pixelweise) in die entsprechende Spiegelquellendarstellung transformiert werden kann. By mathematically folding the transformation kernel or the transformation matrix K with respect to time and location, possible temporal and spatial excitation patterns can be taken into account. Since the diffusion processes and thus the heat conduction equation are considered on a macroscopic level, the discrete form results in a linear matrix equation Tmess = K Ts q and therefore a linear inverse problem. It can also be noted that equation (2) has no dependence on the transversal coordinates u and v. Solving the matrix equation Tmess = K Tsq therefore represents a local inverse problem. This means that the measured temperature signal can be transformed locally (pixel by pixel) into the corresponding mirror source representation.

Für die Transformation muss aufgrund der Entropieproduktion während der Wärmediffusion ein sehr schlecht gestelltes inverses Problem gelöst werden. Dafür können unterschiedliche Regularisierungsverfahren eingesetzt werden. Es sei außerdem angemerkt, dass das inverse Problem auch unter der Verwendung von Machine Learning-Ansätzen gelöst werden kann. For the transformation, a very ill-posed inverse problem must be solved due to the entropy production during heat diffusion. Different regularization methods can be used for this. It should also be noted that the inverse problem can also be solved using machine learning approaches.

Im vorliegenden Fall wird das inverse Problem unter Hinzuziehung von Zusatzinformationen, wie beispielsweise Positivität oder Sparcity (Lösungsmatrix ist dünn besetzt) im Auswerteprozess gelöst. Die berechnete Spiegelquellen- Verteilung als Funktion der Tiefe offenbart die Merkmale des gemessenen Oberflächentemperatursignals bezüglich baugleichen Grenzflächen (Oberfläche 13) und Defektgrenzflächen in Form von Quellen (positive Amplitude) und Senken (negative Amplitude). Die Quellen und Senken können dabei beispielsweise durch Defekte oder den vorherrschenden Randbedingungen entstehen, wobei Merkmale aufgrund von Defekten eindeutig von Merkmalen aufgrund der Randbedingungen unterschieden werden können. Die Randbedingungen oder Prüfumgebungsmerkmale können dabei durch die Wärmeleitung, die Wärmestrahlung oder die Konvektion oder eine Mischung dieser Effekte beschrieben werden. Zudem liefern adiabate Randbedingungen nur positive Spiegelquellenamplituden. Wärmestrahlung und Konvektion können sowohl negative als auch positive Spiegelquellenamplituden liefern (Fig. 6, 7). Basierend auf den Defektmerkmalen kann die Tiefenlage des Defekts 14 nur grob abgeschätzt werden. Zudem liefern die Amplituden aufgrund der Randbedingen und der Beobachtungsoberfläche keine relevanten Informationen bezüglich des Defekts 14 und der Position der Rückwand. Daher werden die Amplituden aufgrund des Defekts 14 und der Rückwand extrahiert. Aus dem resultierenden Signal wird sodann ein rauschfreies Defekttemperatursignal berechnet. Durch das Eliminieren des Rauschsignals kann nun, durch die Auswertung des maximalen Defekttemperatursignals, die Defekttiefe genauer bestimmt werden. In the present case, the inverse problem is solved in the evaluation process using additional information, such as positivity or sparsity (solution matrix is sparse). The calculated mirror source distribution as a function of depth reveals the characteristics of the measured surface temperature signal with respect to identical interfaces (surface 13) and defect interfaces in the form of sources (positive amplitude) and sinks (negative amplitude). The sources and sinks can arise, for example, from defects or the prevailing boundary conditions, whereby features due to defects can be clearly distinguished from features due to the boundary conditions. The boundary conditions or test environment characteristics can be described by thermal conduction, thermal radiation or convection or a mixture of these effects. In addition, adiabatic boundary conditions only provide positive mirror source amplitudes. Thermal radiation and convection can provide both negative and positive mirror source amplitudes (Figs. 6, 7). Based on the defect characteristics, the depth of the defect 14 can only be roughly estimated. In addition, due to the boundary conditions and the observation surface, the amplitudes do not provide any relevant information regarding the defect 14 and the position of the rear wall. Therefore, the amplitudes due to the defect 14 and the back wall are extracted. A noise-free defect temperature signal is then calculated from the resulting signal. By eliminating the noise signal, the depth of the defect can now be determined more precisely by evaluating the maximum defect temperature signal.

Aus der berechneten Defekttiefe kann sodann ein Ersatzspiegelquellensignal I 6 IRA(NU x Nv x Nw) für jedes Pixel des Infrarotdetektor- Array 4 und jedes Defektsignal für eine mehrdimensionale Defektdarstellung bestimmt werden (siehe Fig. 6f und Fig. 6h). From the calculated defect depth, a replacement mirror source signal I 6 IR A (N U x N v x N w ) can then be determined for each pixel of the infrared detector array 4 and each defect signal for a multi-dimensional defect representation (see Fig. 6f and Fig. 6h).

Im Übrigen gilt, wenn die thermische Effusivität des Grundmaterials e2 größer ist als die thermische Effusivität des Defektmaterials ei, dass auf der Tiefenskala der Spiegelquellenverteilung die positive Amplitude (Quelle) vor der negativen Amplitude (Senke) ersichtlich ist (Fig. 6c, 6d). Wenn ei größer ist als e2, dann ergibt sich auf der Tiefenskala zuerst eine Senke und dann eine Quelle (Fig. 7). Furthermore, if the thermal effusivity of the base material e2 is greater than the thermal effusivity of the defect material ei, then on the depth scale of the mirror source distribution the positive amplitude (source) can be seen before the negative amplitude (sink) (Fig. 6c, 6d). If ei is greater than e2, then on the depth scale there is first a sink and then a source (Fig. 7).

Die geschilderte Transformation des gemessenen Temperatursignals in die entsprechende Spiegelquellendarstellung berücksichtigt keine transversale Diffusionsvorgänge sowie Geometrieinformationen des möglicherweise anisotropen und komplex geformten Prüflings 2. The described transformation of the measured temperature signal into the corresponding mirror source representation does not take into account transverse diffusion processes or geometric information of the possibly anisotropic and complex shaped test specimen 2.

In einem weiteren Auswerteschritt und mit Hilfe der durch den Oberflächenscanner 8 aufgezeichneten Geometrieinformationen des Prüflings 2 in Verbindung mit bekanntem Temperaturleitfähigkeitstensor a kann eine örtliche Filterung durchgeführt werden. Dadurch ist eine genauere Rekonstruktion der wahren Grenzflächenabmessungen möglich. Diese örtliche Filterung kann ebenfalls durch das Eösen eines inversen Problems durchgeführt werden. Dieser weitere und optionale Auswerteschritt empfiehlt sich speziell für Defekte 14, die tief unter der Oberfläche 13 des Prüflings 2 liegen und dann, wenn das Verhältnis der Temperaturleitfähigkeiten in transversaler Richtung und Tiefenrichtung groß ist. In a further evaluation step and with the help of the geometric information of the test specimen 2 recorded by the surface scanner 8 in conjunction with a known thermal diffusivity tensor a, local filtering can be carried out. This enables a more accurate reconstruction of the true interface dimensions. This local filtering can also be performed by solving an inverse problem. This further and optional evaluation step is particularly recommended for defects 14 that lie deep below the surface 13 of the test specimen 2 and when the ratio of the thermal conductivities in the transverse direction and depth direction is large.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 durchlaufen die Oberflächentemperatursignale zu deren Auswertung der Regularisierung und Defektrekonstruktion eine Abfolge mehrerer Schritte. Ein erster Schritt 111 entspricht dabei der Detektion des Oberflächentemperatursignals Tmess. Im anschließenden Schritt 112 erfolgt die Transformation des gemessenen Oberflächentemperatursignals Tmess in die entsprechende Spiegelquellenverteilung entsprechend der Linearmatrixgleichung Tmess = K Tsq. In einem anschließenden Schritt 113 werden Defektmerkmale extrahiert. Im Schritt 114 erfolgt eine Berechnung des Defekttemperatursignals basierend auf den extrahierten Defektmerkmalen. Der folgende Schritt 115 entspricht der Bestimmung der realen Defekttiefe aus dem berechneten Defekttemperatursignal. Die reale Defekttiefe wird in einem anschließenden Schritt 116 verwendet, um ein Ersatzspiegelquellensignal zu berechnen. In einem abschließenden Schritt 117 erfolgt eine örtliche Filterung basierend auf der gemessenen Geometrieinformation des Prüflings 2 und Informationen über den bekannten Temperaturleitfähigkeitstensor. Basierend auf den dabei erhaltenen Ergebnissen kann die Größenbestimmung des Defekts 14 in dem Prüfling 2 verbessert bzw. optimiert werden. As shown in FIG. 4, the surface temperature signals go through a sequence of several steps for their evaluation, regularization and defect reconstruction. A first step 111 corresponds to the detection of the surface temperature signal Tme ss. In the subsequent step 112, the measured value is transformed Surface temperature signal Tmess into the corresponding mirror source distribution according to the linear matrix equation Tmess = K Ts q . In a subsequent step 113, defect features are extracted. In step 114, the defect temperature signal is calculated based on the extracted defect features. The following step 115 corresponds to determining the real defect depth from the calculated defect temperature signal. The real defect depth is used in a subsequent step 116 to calculate a replacement mirror source signal. In a final step 117, local filtering takes place based on the measured geometric information of the test object 2 and information about the known thermal diffusivity tensor. Based on the results obtained, the size determination of the defect 14 in the test specimen 2 can be improved or optimized.

Die Fig. 5 zeigt die Vorrichtung 1 bei der Durchführung der thermografischen Prüfung des Prüflings 2. 5 shows the device 1 carrying out the thermographic test of the test specimen 2.

Mit Hilfe der Anregungsquelle 3 ist der Prüfling 2 bereits thermisch angeregt worden und wird durch das Infrarotdetektor- Array 4 der Vorrichtung 1 die thermische Antwort des Bauteils über eine vorgegebene Messdauer detektiert als auch mit Hilfe der Oberflächenscanners 8 der Vorrichtung 1 die Geometrieinformationen erfasst (Fig. 1, 2). Das heißt es wird von dem Infrarotdetektor- Array 4 eine Folge von Wärmebildem aufgezeichnet. Aus der mindestens einen räumlichen Eage k der Vorrichtung 1 wird darauf basierend ein 3D-Tiefensignal Ik(u,v,w) rekonstruiert. Voraussetzungsgemäß muss dabei für einen Oberflächenpunkt pi und einem zugehörigen, normierten normalen Vektor nPi zumindest eine Bildposition (up*, vp*) vorhanden sein. Relevante Ersatzmerkmalspositionen aus dem Tiefensignal Ik(up*,vp*,w) werden dazu in ein globales Koordinatensystem projiziert. With the help of the excitation source 3, the test object 2 has already been thermally excited and the thermal response of the component is detected by the infrared detector array 4 of the device 1 over a predetermined measuring period and the geometry information is recorded with the help of the surface scanner 8 of the device 1 (Fig. 1, 2). This means that a sequence of thermal images is recorded by the infrared detector array 4. Based on this, a 3D depth signal Ik(u,v,w) is reconstructed from the at least one spatial level k of the device 1. As a prerequisite, there must be at least one image position (u p *, v p *) for a surface point pi and an associated, normalized normal vector n Pi . Relevant replacement feature positions from the depth signal Ik(u p *,v p *,w) are projected into a global coordinate system.

Bei bekannten Materialp arametem (beispielsweise in Form eine Temperaturleitfähigkeitssensors) und bei aus der Oberfläche 13 implizit bekannten oder manuell definierten Normalvektoren setzt sich ein relevantes Ersatzmerkmal P im globalen Koordinatensystem aus dessen Position und dessen Intensität zusammen. Die Projektion von Ersatzmerkmalspositionen einer oder mehrerer Datensätze I(u,v,w) in das globale Koordinatensystem führen gemäß Fig. 5 zu einer Aggregation von Ersatzmerkmalen auf oder nahe der Position des physikalischen Bauteilmerkmals, sofern die Ersatzmerkmale zum selben Bauteilmerkmal (Defekt 14) gehören. Dies ist beispielsweise der Fall bei benachbarten Oberflächenpunkten aus einer Bemessung oder deckungsgleichen oder benachbarten Oberflächenpunkten aus mehreren Messungen (das heißt einer Mehrfachdurchführung der Schritte 101, 102 und 103 gern. Fig. 3) aus deckungsgleichen oder unterschiedlicher räumlicher Lage der Vorrichtung 1. Eine solche Aggregation von Ersatzmerkmalen ist auch der Fall, wenn Oberflächenpunkte aus mehreren Messungen (das heißt einer Mehrfachdurchführung der Schritte 101, 102, 103 gern. Fig. 3) aus gegenüberliegenden räumlichen Lagen der Vorrichtung 1, wenn das zu prüfende Bauteil bzw. der Prüfling 2 hinreichend dünn bzw. die Messung der Temperaturantwort hinreichend lange ist. In einem solchen Fall ist in jeder Messung die gegenüberliegende, nicht sichtbare Bauteiloberfläche als Ersatzmerkmal sichtbar. With known material parameters (for example in the form of a thermal conductivity sensor) and with normal vectors implicitly known or manually defined from the surface 13, a relevant substitute feature P in the global coordinate system is composed of its position and its intensity. According to FIG. 5, the projection of replacement feature positions of one or more data sets I(u,v,w) into the global coordinate system leads to an aggregation of replacement features at or near the position of the physical component feature, provided that the replacement features belong to the same component feature (defect 14). . This is the case, for example, with adjacent surface points from one measurement or congruent or adjacent surface points from several measurements (i.e. a multiple implementation of steps 101, 102 and 103 like. Fig. 3) from congruent or different spatial positions of the device 1. Such an aggregation of replacement features is also the case if surface points from several measurements (i.e. a multiple implementation of steps 101, 102, 103 like. Fig. 3) from opposite spatial positions of the device 1, if the component to be tested or the test object 2 is sufficiently thin or the measurement of the temperature response is sufficiently long. In such a case, the opposite, invisible component surface is visible as a substitute feature in every measurement.

Die zu überlagernden Thermografiemessungen dürfen sich zueinander hinsichtlich aller üblichen Messparameter unterscheiden, da diese als Vorabinformationen bei der Rekonstruktion und Positionierung der Ersatzmerkmale berücksichtigt werden können. Diese Messparameter können sein: die zeitliche und örtliche Anregungsform durch die Anregungsquelle 3; die Messfrequenz (entsprechend der Aufzeichnung von Wärmebildem durch das Infrarotdetektor- Array 4); die Ortsauflösung und der Abstand der Oberfläche 13 des Prüflings 2 bzw. die räumliche Lage der Vorrichtung 1. The thermographic measurements to be superimposed may differ from each other with regard to all common measurement parameters, since these can be taken into account as preliminary information when reconstructing and positioning the replacement features. These measurement parameters can be: the temporal and spatial form of excitation by the excitation source 3; the measurement frequency (corresponding to the recording of thermal images by the infrared detector array 4); the spatial resolution and the distance of the surface 13 of the test object 2 or the spatial position of the device 1.

Bei einer Speicherung der transformierten Daten in Form einer Punktewolke (d.h. die Koordinaten liegen explizit vor) kann die Tiefenauflösung unabhängig von der Auflösung der Geometrieerfassung durch den Oberflächenscanner 8 definiert werden. Neben der Ersatzmerkmalposition kann einem Datenpunkt auch die Ersatzmerkmalsintensität zugeordnet werden. Diese ermöglicht eine verbesserte Visualisierung der Merkmale des Prüflings 2, beispielsweise durch Texturierung von Punktewolken bzw. von gerenderten Oberflächen der Merkmale bzw. des Defekts 14. Weiters ermöglicht dies eine Festlegung von Intensitätswerten, wenn die Ergebnisdaten in einem dreidimensionalen, kartesischen Gitter mit impliziten Koordinaten (Volumenpixel, kurz „Voxel“) vorliegen sollen. Hierbei werden die Ersatzmerkmalspositionen relevanter Datenpunkte durch Interpolation in das Gitter übertragen. Durch die systematische Positionierung der Ersatzmerkmale im globalen Koordinatensystem können in einem nachgelagerten Schritt weitere Rekonstruktions- und Segmentierungsverfahren eingesetzt werden, die eine genauere Lokalisierung und Visualisierung der Bauteilmerkmale ermöglichen. Die Einbringung geometrischer (Oberflächenpunkte, Normalenrichtungen, Vorabinformationen zu den Merkmalen des Prüflings 2 wie Orientierung, Größe und Form) und materialspezifischer Zusatzinformationen ermöglicht es außerdem bekannte Verfahren auf Basis von Superposition, Triangulation, Lateration, Regression und Machine Learning anzuwenden. When the transformed data is stored in the form of a point cloud (ie the coordinates are explicitly available), the depth resolution can be defined independently of the resolution of the geometry detection by the surface scanner 8. In addition to the replacement feature position, the replacement feature intensity can also be assigned to a data point. This enables improved visualization of the features of the test specimen 2, for example by texturing point clouds or rendered surfaces of the features or defect 14. This also enables intensity values to be specified if the result data is in a three-dimensional, Cartesian grid with implicit coordinates ( Volume pixels, or “voxels” for short, should be present. Here, the replacement feature positions of relevant data points are transferred to the grid by interpolation. By systematically positioning the replacement features in the global coordinate system, further reconstruction and segmentation methods can be used in a subsequent step, which enable more precise localization and visualization of the component features. The introduction of geometric (surface points, normal directions, preliminary information on the characteristics of test specimen 2 such as orientation, size and shape) and material-specific additional information also makes it possible to use known methods based on superposition, triangulation, lateration, regression and machine learning.

Anhand der Fig. 6 und 7 wird nachfolgend das Verfahren zur thermografischen Rekonstruktion des Defekts 14 näher erläutert. The method for the thermographic reconstruction of the defect 14 will be explained in more detail below with reference to FIGS. 6 and 7.

Die Fig. 6 veranschaulicht die Auswerteprozedur zur Rekonstruktion eines Defekts 14 und zur Bestimmung von Materialparametern des Prüflings 2. Die Darstellung a) zeigt beispielgebend einen defektbehafteten Prüfling 2, wobei die thermische Effusivität des Grundmaterials e2 größer ist als die thermische Effusivität des Defektmaterials ei. Diagramm b) zeigt ein charakteristisches Temperatur signal für eine Messung im Reflexionsmodus im Defektbereich. Im Diagramm d) ist die daraus berechnete Spiegelquellenverteilung dargestellt. Diagramm c) zeigt die extrahierten Defekt- und Bauteilmerkmale, Diagramm e) das daraus berechnete Defekttemperatursignal und Diagramm f) die korrigierte Tiefenverteilung der Spiegelquellen. Die Darstellungen g) und h) zeigen eine 2D- Visualisierung der extrahierten Defekt- und Bauteilmerkmale und der korrigierten Tiefenverteilung der Spiegelquellen. 6 illustrates the evaluation procedure for reconstructing a defect 14 and for determining material parameters of the test specimen 2. The illustration a) shows an example of a defective test specimen 2, where the thermal efficiency of the base material e2 is greater than the thermal efficiency of the defect material ei. Diagram b) shows a characteristic temperature signal for a measurement in reflection mode in the defect area. Diagram d) shows the mirror source distribution calculated from this. Diagram c) shows the extracted defect and component features, diagram e) the defect temperature signal calculated from this and diagram f) the corrected depth distribution of the mirror sources. Illustrations g) and h) show a 2D visualization of the extracted defect and component features and the corrected depth distribution of the mirror sources.

Die beschriebenen Verfahrensschritte entsprechen den bereits in der Fig. 4 vorgestellten Maßnahmen. Die Ausprägung von Bauteilmerkmalen des Prüflings 2 hängt von den thermischen Impedanzen des Grundmaterials und des Defektmaterials ab, wobei die thermischen Impedanzen durch die jeweiligen Effusivitäten gebildet werden, die wiederum von der Wärmeleitfähigkeit k, der spezifischen Wärmekapazität cp und der Materialdichte p abhängen (Fig. 6a). Je größer der Unterschied der thermischen Impedanzen, desto stärker werden die charakteristischen Bauteilmerkmale des Prüflings 2 angezeigt. Da die Position der Bildpunkte im Raum zueinander bekannt ist, können die individuellen Merkmalsintensitäten und -positionen durch eine geeignete Überlagerung für eine genauere Merkmalslokalisierung und -quantifizierung herangezogen werden. Bauteilmerkmale unter der Oberfläche 13 des Prüflings 2, die beispielsweise durch eine Defektgrenzfläche abgebildet werden, können aufgrund ihrer räumlichen Ausdehnung in mehreren nebeneinander liegenden Bildpunkten auftreten, wobei zugleich eine Verzerrung der räumlichen Ausdehnung durch die Wärmediffusion stattfindet. Die Fig. 6b zeigt exemplarisch ein gemessenes Oberflächentemperatursignal als Funktion der Zeit für die Reflexions- (Pulse-Echo)-Konfiguration (Anregungsquelle 3 und Infrarotdetektor- Array 4 auf gleicher Seite) basierend auf einem sehr kurzen Anregungsimpuls in Form einer Dirac-Delta- Verteilung bezüglich der Zeit. The method steps described correspond to the measures already presented in FIG. 4. The expression of component features of the test specimen 2 depends on the thermal impedances of the base material and the defect material, the thermal impedances being formed by the respective effusivities, which in turn depend on the thermal conductivity k, the specific heat capacity c p and the material density p (Fig. 6a). The greater the difference in thermal impedances, the more clearly the characteristic component features of the test object 2 are displayed. Since the position of the image points in space is known, the individual feature intensities and positions can be used for more precise feature localization and quantification through appropriate overlay. Component features under the surface 13 of the test specimen 2, which are imaged, for example, by a defect interface, can be due to their spatial expansion occurs in several adjacent pixels, whereby at the same time a distortion of the spatial expansion occurs due to heat diffusion. 6b shows an example of a measured surface temperature signal as a function of time for the reflection (pulse-echo) configuration (excitation source 3 and infrared detector array 4 on the same side) based on a very short excitation pulse in the form of a Dirac delta distribution regarding time.

Die beschriebene Prozedur für die thermografische Defektrekonstruktion ist jedoch auf alle zeitlichen und örtlichen thermischen Anregungsfunktionen, sowie auch im Falle einer Transmissions-Konfiguration (Anregungsquelle 3 und Infrarotdetektor-Array 4 auf gegenüberliegenden Seiten) anwendbar. However, the described procedure for thermographic defect reconstruction is applicable to all temporal and local thermal excitation functions, as well as in the case of a transmission configuration (excitation source 3 and infrared detector array 4 on opposite sides).

Um sicherzustellen, dass alle relevanten Bauteilmerkmale erfasst werden, kann eine Testmessung durchgeführt werden. Mit einer Testmessung kann die thermische Diffusionszeit td und damit die Messzeit tmess bestimmt werden. To ensure that all relevant component features are recorded, a test measurement can be carried out. With a test measurement, the thermal diffusion time td and thus the measurement time tme ss can be determined.

Das nach erfolgter thermischer Anregung gemessene Temperatur signal kann lokal, das heißt pixelweise, in eine entsprechende Spiegelquellendarstellung transformiert werden. Das Diagramm, dargestellt in Fig. 6d, veranschaulicht die berechnete Spiegelquellen- Verteilung als Funktion der Tiefe und offenbart die Merkmale des gemessenen Oberflächentemperatursignals bezüglich Bauteilgrenzflächen und Defektgrenzflächen in der Form von Quellen (erkennbar durch positive Amplituden) und Senken (erkennbar durch negative Amplituden). Durch Extraktion der Amplituden aufgrund des Defekts 14 und der Rückwand erhält man schließlich das Diagramm wie in Fig. 6c dargestellt. The temperature signal measured after thermal excitation can be transformed locally, i.e. pixel by pixel, into a corresponding mirror source representation. The diagram, shown in Fig. 6d, illustrates the calculated mirror source distribution as a function of depth and reveals the characteristics of the measured surface temperature signal related to component interfaces and defect interfaces in the form of sources (detected by positive amplitudes) and sinks (detected by negative amplitudes). By extracting the amplitudes due to the defect 14 and the back wall, the diagram as shown in Fig. 6c is finally obtained.

Aus dem so resultierenden Signal wird anschließend ein rauschfreies Defekttemperatursignal berechnet. Durch die Auswertung des maximalen Defekttemperatursignals des gefilterten Defekttemperatursignals kann sodann die Defekttiefe genauer bestimmt werden. Dies wird durch die Darstellungen in den Fig. 6e und 6g erläutert, wobei das Diagramm in Fig. 6g einen Querschnitt durch die Oberfläche 13 des Prüflings 2 mit der entsprechenden Spiegelquellenverteilung zeigt. A noise-free defect temperature signal is then calculated from the resulting signal. By evaluating the maximum defect temperature signal of the filtered defect temperature signal, the defect depth can then be determined more precisely. This is explained by the representations in FIGS. 6e and 6g, with the diagram in FIG. 6g showing a cross section through the surface 13 of the test object 2 with the corresponding mirror source distribution.

Aus der berechneten Defekttiefe kann sodann ein Ersatzspiegelquellensignal I E IRA(NU x N- x Nw) für jedes Kamerapixel und Defektsignal für eine mehrdimensionale Defektdarstellung bestimmt werden, wie es durch die Darstellungen in den Fig. 6f und 6h illustriert wird. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 6 ist voraussetzungsgemäß die thermische Effusivität des Grundmaterials e2 größer als die thermische Effusivität des Defektmaterials ei. From the calculated defect depth, a replacement mirror source signal IE IR A (N U x N - x N w ) can then be determined for each camera pixel and defect signal for a multi-dimensional defect representation, as illustrated by the representations in FIGS. 6f and 6h. At 6, the thermal effusivity of the base material e2 is greater than the thermal effusivity of the defect material ei.

In der Fig. 7 ist die Auswerteprozedur zur Rekonstruktion von Defekten 14 und zur Bestimmung von Materialparametern veranschaulicht. Dabei ist - im Unterschied zu dem durch Fig. 6 behandelten Fall - die thermische Effusivität des Grundmaterials e2 kleiner ist als die thermische Effusivität des Defektmaterials ei. Das Temperatur signal wurde im Reflexionmodus aufgezeichnet. Das Diagramm a) zeigt die entsprechende Spiegelquellenverteilung im Defektbereich. Diagramm b) zeigt die extrahierten Defekt- und Bauteilmerkmale und Diagramm d) das daraus berechnete Defekttemperatursignal. In Diagramm c) ist die korrigierte Tiefenverteilung der Spiegelquellen wiedergegeben. Die Fig. 7 zeigt also ein Beispiel der thermografischen Defektrekonstruktion für einen Fall, wenn die Effusivität des Defektmaterials el größer ist als die Effusivität des Grundmaterials e2. In diesem Fall ergibt sich auf der Tiefenskala zuerst eine Senke und dann eine Quelle (Fig. 7a und Fig. 7b). 7 illustrates the evaluation procedure for reconstructing defects 14 and determining material parameters. In contrast to the case discussed in FIG. 6, the thermal efficiency of the base material e2 is smaller than the thermal efficiency of the defect material ei. The temperature signal was recorded in reflection mode. Diagram a) shows the corresponding mirror source distribution in the defect area. Diagram b) shows the extracted defect and component features and diagram d) shows the defect temperature signal calculated from them. Diagram c) shows the corrected depth distribution of the mirror sources. 7 therefore shows an example of the thermographic defect reconstruction for a case when the effusivity of the defect material el is greater than the effusivity of the base material e2. In this case, there is first a sink and then a source on the depth scale (Fig. 7a and 7b).

Für eine konsistente Registrierung neuer Thermografiedaten und der Rekonstruktion von Bauteilmerkmalen des Prüflings 2 aus diesen Daten, werden die vom Oberflächenscanner 8 erfassten Geometriemerkmale (beispielsweise durch TOF-Kamera, Profil-Scanner, anhand der Vorrichtung selbst durch die Überlagerung von Bilddaten aus verschiedenen Posen) und die Lageschätzungen aus der inertialen Messeinheit verwendet. Die Lageschätzung des Sensors im Ursprungskoordinatensystem erfolgt kontinuierlich. For a consistent registration of new thermography data and the reconstruction of component features of the test object 2 from this data, the geometric features recorded by the surface scanner 8 (for example by TOF camera, profile scanner, using the device itself by overlaying image data from different poses) and the position estimates from the inertial measurement unit are used. The position estimation of the sensor in the original coordinate system occurs continuously.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist die eines handgeführten Geräts auf dem alle erforderlichen Komponenten in definierten, relativen Abständen zueinander positioniert sind. A preferred embodiment of the device 1 is that of a hand-held device on which all required components are positioned at defined, relative distances from one another.

In einer alternativen Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 wird die räumliche Lage relativ zur Bauteiloberfläche bzw. der Oberfläche 13 des Prüflings 2 durch externe Datenquellen bereitgestellt, beispielsweise durch einen ein- oder mehrachsigen Roboter der die Vorrichtung 1 bewegt. In an alternative embodiment variant of the device 1, the spatial position relative to the component surface or the surface 13 of the test object 2 is provided by external data sources, for example by a single- or multi-axis robot that moves the device 1.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Vorrichtung 1 wird die Oberfläche 13 des Prüflings 2 und die inertiale Lage der Vorrichtung 1 relativ zu der Oberfläche 13 durch externe Datenquellen bereitgestellt, beispielsweise durch ein CAD-Modell des Prüflings 2. In einer ebenfalls alternativen Ausführungsform bleibt die Vorrichtung 1 in Ruhe und der Prüfling 2 wird durch geeignete Einrichtungen bewegt. Die relative Lage der Vorrichtung 1 wird dabei durch die Manipulationseinrichtung des Prüflings 2 bestimmt und der Vorrichtung 1 für die Auswertung bereitgestellt. In a further alternative embodiment of the device 1, the surface 13 of the test object 2 and the inertial position of the device 1 relative to the surface 13 are provided by external data sources, for example by a CAD model of the test object 2. In a likewise alternative embodiment, the device remains 1 at rest and the Examinee 2 is moved using suitable facilities. The relative position of the device 1 is determined by the manipulation device of the test object 2 and made available to the device 1 for evaluation.

Nachfolgend wird unter neuerlicher Bezugnahme auf die Darstellung der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 eine weitere Anwendungsmöglichkeit bzw. Ausbildungsform der Vorrichtung zur thermischen Bauteilprüfung beschrieben. Dabei wird - den schon beschriebenen Verfahrensschritten vorausgehend - zu Beginn eine Identifikation des Prüflings 2 vorgenommen. Das heißt, dass die Steuervorrichtung 6 bzw. die Auswertevorrichtung 7 dazu ausgebildet ist, eine in irgendeiner Form codierte Kennung 15, die an der Oberfläche 13 des Prüflings 2 angebracht ist, zu erfassen bzw. automatisiert zu lesen. Dies ermöglicht eine spätere eindeutige Zuordnung der Ergebnisse der durchgeführten thermografischen Bauteilprüfung zu dem jeweiligen Prüfling 2. Als Grundlage dafür dienen Bilder die vorzugsweise von der Infrarotkamera bzw. von dem Infrarotdetektorarray 4 von der Kennung 15 gemacht worden sind. Alternativ ist es aber auch möglich, die für die Bauteilidentifikation erforderlichen Bilder mit Hilfe der optischen Kamera 11 aufzunehmen. Die Steuervorrichtung 6 bzw. die Auswertevorrich- tung 7 ist zur programmgesteuerten Dekodierung der Bildinformationsdaten und Identifikation der Kennung 15 ausgebildet. Die Kennung 15 kann bei dieser Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 durch optoelektronisch erfassbare Schriften oder ein- oder mehrdimensionale Codes (wie einen Strichcode oder einen QR-Code) gebildet sein. A further possible application or embodiment of the device for thermal component testing will be described below with renewed reference to the representation of the device 1 according to FIG. 1. In this case - preceding the process steps already described - an identification of the test object 2 is carried out at the beginning. This means that the control device 6 or the evaluation device 7 is designed to detect or automatically read an identifier 15 that is coded in some form and is attached to the surface 13 of the test object 2. This enables a later clear assignment of the results of the thermographic component test carried out to the respective test object 2. Images that were preferably taken by the infrared camera or by the infrared detector array 4 from the identifier 15 serve as the basis for this. Alternatively, it is also possible to record the images required for component identification using the optical camera 11. The control device 6 or the evaluation device 7 is designed for program-controlled decoding of the image information data and identification of the identifier 15. In this embodiment variant of the device 1, the identifier 15 can be formed by optoelectronically detectable fonts or one- or multi-dimensional codes (such as a bar code or a QR code).

In einer bevorzugten Ausbildungsform der Vorrichtung 1 ist in der Steuervorrichtung 6 eine programmgesteuerte Benutzerprüfung 16 vorgesehen. Bei dieser Ausbildungsvariante der Vorrichtung 1 ist es daher möglich, deren Inbetriebnahme auf einen dazu autorisierten Personenkreis zu beschränken. So kann beispielsweise eine Benutzerauthentifizierung durch Überprüfung eines von dem Benutzer über das Bedienterminal 10 eingegebenen Passworts erfolgen. Alternativ dazu kann eine Nutzerauthentifizierung auch auf der Grundlage von Technologien, wie einer Gesichtserkennung oder einer Augen-Iris-Erkennung erfolgen. Zur Aufnahme entsprechender Bilder stehen alternativ die Infrarotkamera bzw. das Infrarotdetektorarray 4 oder die optische Kamera 11 der Vorrichtung 1 zur Verfügung. Die programmgesteuerte Benutzerprüfung 16 der Vorrichtung 1 könnte alternativ auch auf Grundlage anderer Technologien wie dem Auslesen eines RFID-Elements mit entsprechenden Lesegeräten bzw. Scannern als auch der Erkennung von Fingerabdrücken erfolgen. Der jeweilig verwendeten Technologie entsprechend ist die Benutzerprüfung 16 der Vorrichtung 1 zur Bilderkennung oder zur Decodierung entsprechender Detektionssignale eines entsprechenden Lesegeräts ausgebildet. Eine weiteres Ausführungsbeispiel der Benutzeridentifizierung könnte aber auch eine zwei- oder Mehrfaktorauthentifizierung vorsehen. In a preferred embodiment of the device 1, a program-controlled user test 16 is provided in the control device 6. With this design variant of the device 1, it is therefore possible to restrict its commissioning to a group of people authorized to do so. For example, user authentication can take place by checking a password entered by the user via the operating terminal 10. Alternatively, user authentication can also be based on technologies such as facial recognition or eye-iris recognition. Alternatively, the infrared camera or the infrared detector array 4 or the optical camera 11 of the device 1 are available to record corresponding images. The program-controlled user check 16 of the device 1 could alternatively also be based on other technologies such as reading an RFID element with appropriate readers or scanners as well as the recognition of fingerprints. The user test 16 of the device 1 for image recognition corresponds to the technology used or designed to decode corresponding detection signals from a corresponding reading device. A further exemplary embodiment of user identification could also provide for two- or multi-factor authentication.

Anhand der Fig. 8 wird nachfolgend eine weitere Ausführungsvariante einer Vorrichtung 1 zur thermografischen Bauteilprüfung beschrieben. Die Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung 1 zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung eines Prüflings 2, die ebenfalls zwei Anregungsquellen 3 zur Erzeugung eines Wärmestroms in dem Prüfling 2 und eine Steuervorrichtung 6 mit einer Auswertevorrichtung 7 umfasst. Bei diesem Beispiel der Vorrichtung 1 sind zwei Infrarotdetektorarrays 4 zur Detektion bzw. Erfassung der von der Oberfläche 13 des Prüflings 2 emittierten Wärmestrahlung vorgesehen. Dies erlaubt eine kombinierte Auswertung der aus den jeweiligen Infrarotbildern der beiden Infrarotdetektorarrays 4 erhaltenen Oberflächentemperatursignale, wodurch in weiterer Folge eine größere örtliche bzw. zeitliche Auflösung erreicht werden kann. A further embodiment variant of a device 1 for thermographic component testing will be described below with reference to FIG. 8 shows a device 1 for the non-destructive component testing of a test object 2, which also includes two excitation sources 3 for generating a heat flow in the test object 2 and a control device 6 with an evaluation device 7. In this example of the device 1, two infrared detector arrays 4 are provided for detecting or recording the thermal radiation emitted by the surface 13 of the test object 2. This allows a combined evaluation of the surface temperature signals obtained from the respective infrared images of the two infrared detector arrays 4, whereby a greater spatial or temporal resolution can subsequently be achieved.

Andererseits kann auch durch die Art der durch die Anregungsquellen 3 hervorgerufenen thermischen Anregung der Oberfläche 13 des Prüflings 2 eine Verbesserung der Qualität der mit dem Verfahren ermittelten Ergebnisse der Bauteilprüfung erreicht werden. Eine Möglichkeit dazu besteht darin, in dem jeweiligen Strahlengang der beiden Anregungsquellen 3 einen Filter 17 vorzusehen. Durch die beiden Filter 17 wird aus der von den beiden Anregungsquellen 3 erzeugten Infrarotstrahlung ein engerer Spektralbereich ausgewählt. On the other hand, the type of thermal excitation of the surface 13 of the test object 2 caused by the excitation sources 3 can also achieve an improvement in the quality of the component testing results determined using the method. One possibility for this is to provide a filter 17 in the respective beam path of the two excitation sources 3. The two filters 17 select a narrower spectral range from the infrared radiation generated by the two excitation sources 3.

Eine andere Ausführungsvariante sieht vor, in dem Strahlengang der jeweiligen Anregungsquelle 3 jeweils eine Fokussiereinrichtung bzw. eine Fokussierlinse 18 vorzusehen. Die Fokussierlinsen 18 erlauben das Verfahren zur Bauteilprüfung derart durchzuführen, dass die thermische Anregung mit der Infrarotstrahlung auf der Oberfläche 13 des Prüflings 2 örtlich konzentriert vorgenommen werden kann. Durch eine entsprechende Ausbildung bzw. Einstellung der Fokussierlinsen 18 kann beispielsweise der Wärmeeintrag auf einen möglichst punktförmigen oder linien- bzw. streckenförmigen Oberflächenbereich konzentriert werden. Für das anzuwendende Auswerteverfahren ist dies insofern von Vorteil, als die Anfangsbedingungen des in dem Prüfling 2 erzeugten Wärmestroms genauer bestimmt bzw. vorgegeben werden können. Another embodiment variant provides for a focusing device or a focusing lens 18 to be provided in the beam path of the respective excitation source 3. The focusing lenses 18 allow the component testing method to be carried out in such a way that the thermal excitation with the infrared radiation can be carried out in a locally concentrated manner on the surface 13 of the test object 2. By appropriately designing or adjusting the focusing lenses 18, the heat input can, for example, be concentrated on a surface area that is as point-shaped or linear or stretch-shaped as possible. This is advantageous for the evaluation method to be used in that the initial conditions of the heat flow generated in the test object 2 can be determined or specified more precisely.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. The exemplary embodiments show possible embodiment variants, although it should be noted at this point that the invention does not apply to the specifically illustrated embodiment variants of the same is limited, but rather various combinations of the individual design variants with one another are possible and this possibility of variation lies within the ability of the person skilled in the art working in this technical field due to the teaching on technical action through the subject invention.

Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. The scope of protection is determined by the claims. However, the description and drawings must be used to interpret the claims. Individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can represent independent inventive solutions in their own right. The task underlying the independent inventive solutions can be found in the description.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10. All information on value ranges in this description should be understood to include any and all sub-ranges, e.g. the information 1 to 10 should be understood to include all sub-ranges, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10 , i.e. all subranges start with a lower limit of 1 or greater and end with an upper limit of 10 or less, e.g. 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1, or 5.5 to 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. For the sake of order, it should finally be pointed out that in order to better understand the structure, elements have sometimes been shown out of scale and/or enlarged and/or reduced in size.

Bezugszeichenaufstellung List of reference symbols

Vorrichtung 100 Maßnahme Prüfling 101 Abschnitt Anregungsquelle 102 Abschnitt Infrarotdetektor- Array 103 Abschnitt Versorgungseinheit 111 Schritt S teuervorrichtung 112 Schritt Auswertevorrichtung 113 Schritt Oberflächenscanner 114 Schritt inertiale Messeinheit 115 Schritt Bedienterminal 116 Schritt Kamera 117 Schritt optische Achse Oberfläche Defekt Kennung Device 100 Measure test object 101 Excitation source section 102 Infrared detector array section 103 Supply unit section 111 Step control device 112 Step evaluation device 113 Step surface scanner 114 Step inertial measuring unit 115 Step operating terminal 116 Step camera 117 Step optical axis Surface defect identifier

B enutzerprüfung Filtern User review filtering

Fokussierlinse Focusing lens

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P atent claims 1. Vorrichtung (1) zur thermographischen Bauteilprüfung, 1. Device (1) for thermographic component testing, - umfassend eine Anregungsquelle (3) zur Erzeugung eines instationären Wärmestroms in einem Prüfling (2), - comprising an excitation source (3) for generating a transient heat flow in a test specimen (2), - ein Infrarotdetektor-Array (4) zur Detektion einer von einer Oberfläche (13) des Prüflings- an infrared detector array (4) for detecting one of a surface (13) of the test specimen (2) emittierten Wärmestrahlung, (2) emitted thermal radiation, - einen Oberflächenscanner (8), - a surface scanner (8), - eine Steuervorrichtung (6) und eine Auswertevorrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine inertiale Messeinheit (9) zur Detektion von Bewegungen der Vorrichtung (1) umfasst. - a control device (6) and an evaluation device (7), characterized in that the device (1) comprises an inertial measuring unit (9) for detecting movements of the device (1). 2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geometrieerfassungssystem zur Berechnung von räumlichen Koordinaten der Oberfläche (13) des Prüflings (2) ausgebildet ist. 2. Device (1) according to claim 1, characterized in that a geometry detection system is designed to calculate spatial coordinates of the surface (13) of the test specimen (2). 3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Geometrieerfassungssystem zur Berechnung einer relativen räumlichen Lage zwischen der Vorrichtung (1) und dem Prüfling (2) ausgebildet ist. 3. Device (1) according to claim 2, characterized in that the geometry detection system is designed to calculate a relative spatial position between the device (1) and the test specimen (2). 4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Infrarotdetektor-Array (4) der Oberflächenscanner (8) und die inertiale Messeinheit (9) relativ zueinander in definierten Abständen und definierten Ausrichtungen in der Vorrichtung (1) angeordnet sind. 4. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the infrared detector array (4), the surface scanner (8) and the inertial measuring unit (9) are arranged relative to one another at defined distances and defined orientations in the device (1). are. 5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Infrarotdetektor- Arrays (4) zur Detektion der von einer Oberfläche (13) des Prüflings (2) emittierten Wärmestrahlung ausgebildet sind. 5. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that two infrared detector arrays (4) are designed to detect the thermal radiation emitted by a surface (13) of the test object (2). 6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Anregungsquellen (3) ausgebildet sind. 6. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that two excitation sources (3) are formed. 7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsquelle (3) einen Filter (17) zur Selektion eines Teils eines Spektralbereichs der Infrarotstrahlung umfasst. 7. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation source (3) comprises a filter (17) for selecting a part of a spectral range of the infrared radiation. 8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsquelle (3) eine Fokussierlinse (18) umfasst. 8. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation source (3) comprises a focusing lens (18). 9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) und/oder die Auswertevorrichtung (7) zur programmgesteuerten Identifikation des Prüflings (2) durch Decodierung einer an der Oberfläche (13) des Prüflings (2) angebrachten Kennung (15) ausgebildet ist. 9. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (6) and / or the evaluation device (7) for program-controlled identification of the test object (2) by decoding a on the surface (13) of the test object (2 ) attached identifier (15) is formed. 10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Benutzerprüfung (16) umfasst ist und die Benutzerprüfung (16) zur programmgesteuerten Authentifizierung eines Benutzers ausgebildet ist, wobei eine Methode zur Authentifizierung des Benutzers verwendet wird, die aus einer Gruppe, umfassend das Eingeben eines Passworts, das Durchführen einer Gesichtserkennung oder einer Augen-Iris-Erken- nung, das Detektieren eines Fingerabdrucks, das Auslesen eines RFID-Elements, oder das Auslesen einer mit einem Magnetstreifen versehenen Benutzerkarte, ausgewählt ist. 10. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a user check (16) is included and the user check (16) is designed for program-controlled authentication of a user, wherein a method for authenticating the user is used, which consists of a Group comprising entering a password, performing facial recognition or eye-iris recognition, detecting a fingerprint, reading an RFID element, or reading a user card provided with a magnetic stripe is selected. 11. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (7) zur programmgesteuerten Rekonstruktion eines Defekts (14) in einem Prüfling (2) ausgebildet ist, wobei durch die Auswertevorrichtung (7) aus Daten von Infrarotbildern von dem Infrarotdetektor-Array (4) ein Oberflächentemperatursignal Tmess berechnet wird, und wobei das Oberflächentemperatursignal Tmess unter Anwendung eines Regularisierungsverfahrens in eine Spiegelquellendarstellung Tsq transformiert wird. 11. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation device (7) is designed for the program-controlled reconstruction of a defect (14) in a test specimen (2), wherein the evaluation device (7) uses data from infrared images of a surface temperature signal Tmess is calculated in the infrared detector array (4), and the surface temperature signal Tmess is transformed into a mirror source representation Ts q using a regularization method. 12. Verfahren zur thermographischen Bauteilprüfung eines Prüflings (2) mit einer Vorrichtung (1), umfassend eine Anregungsquelle (3), ein Infrarotdetektor-Array (4) einen Oberflächenscanner (8), eine Steuervorrichtung (6) und eine Auswertevorrichtung (7), mit den folgenden Verfahrensschritten: - Erfassen einer räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung (1) relativ zu dem Prüfling12. Method for thermographic component testing of a test object (2) with a device (1) comprising an excitation source (3), an infrared detector array (4), a surface scanner (8), a control device (6) and an evaluation device (7), with the following procedural steps: - Detecting a spatial position and orientation of the device (1) relative to the test specimen (2) und Erfassen einer Oberfläche (13) des Prüflings (2) mit dem Oberflächenscanner (8);(2) and detecting a surface (13) of the test specimen (2) with the surface scanner (8); - Erzeugen eines instationären Wärmestroms in dem Prüfling (2) durch die Anregungsquelle- Generating a transient heat flow in the test specimen (2) through the excitation source (3); (3); - Aufzeichnen von Infrarotbildem der Oberfläche (13) des Prüflings (2) mit dem Infrarotdetektor- Array (4) während einer vorgewählten Messdauer; - Recording infrared images of the surface (13) of the test specimen (2) with the infrared detector array (4) during a preselected measurement period; - Rekonstruktion einer räumlichen Position eines Defekts (14) aus erfassten Daten der Infrarotbilder durch die Auswertevorrichtung (7), - Reconstruction of a spatial position of a defect (14) from recorded data of the infrared images by the evaluation device (7), - dadurch gekennzeichnet, dass zur Rekonstruktion des Defekts (14) durch die Auswertevorrichtung (7) aus den Daten der Infrarotbilder ein Oberflächentemperatursignal Tmess berechnet wird, - characterized in that in order to reconstruct the defect (14), a surface temperature signal Tmess is calculated by the evaluation device (7) from the data of the infrared images, - und dass das Oberflächentemperatursignal Tmess in eine Spiegelquellendarstellung Tsq transformiert wird, wobei gilt Tmess = K Tsq, und wobei K eine Transformationsmatrix ist. - and that the surface temperature signal Tmess is transformed into a mirror source representation Ts q , where Tmess = K Tsq, and where K is a transformation matrix. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Spiegelquellendarstellung Tsq Ersatzspiegelquellen und/oder Ersatzmerkmale berechnet werden. 13. The method according to claim 12, characterized in that substitute mirror sources and/or substitute features are calculated from the mirror source representation Tsq. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der Ersatzspiegelquellen und/oder Ersatzmerkmale ein Regularisierungsverfahren oder ein Machine Leaming-Ansatz angewendet wird. 14. The method according to claim 13, characterized in that a regularization method or a machine leaming approach is used to calculate the replacement mirror sources and / or replacement features. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Regularisierungsverfahren Green'sche Funktionen auf Basis der Wärmeleitungsgleichung angewendet werden. 15. The method according to claim 14, characterized in that Green's functions based on the heat conduction equation are used in the regularization process. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Rekonstruktion der räumlichen Position des Defekts (14) eine Zusatzinformation aus einer Gruppe, umfassend eine Dimensionalität des Wärmeflusses, eine Anzahl von Grenzschichten in dem Prüfling (2), eine Position von Grenzschichten in dem Prüfling (2), thermophysikalische Materialeigenschaften oder Randbedingungen, verwendet wird. 16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that when reconstructing the spatial position of the defect (14), additional information from a group comprising a dimensionality of the heat flow, a number of boundary layers in the test specimen (2), a Position of boundary layers in the test specimen (2), thermophysical material properties or boundary conditions, is used. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (1) eine inertiale Messeinheit (9) angeordnet wird, wobei das Infrarotdetek- tor-Array (4) der Oberflächenscanner (8) und die inertiale Messeinheit (9) relativ zueinander in definierten Abständen und definierten Ausrichtungen in der Vorrichtung (1) angeordnet werden. 17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that an inertial measuring unit (9) is arranged in the device (1), the infrared detector array (4) being the surface scanner (8) and the inertial measuring unit ( 9) are arranged relative to each other at defined distances and defined orientations in the device (1). 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage und die Ausrichtung von Vorrichtung (1) und Prüfling (2) relativ zueinander durch die inertiale Messeinheit (9) gemessen wird. 18. The method according to one of claims 12 to 17, characterized in that the spatial position and the orientation of the device (1) and test object (2) relative to one another is measured by the inertial measuring unit (9). 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen der räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung (1) und zum Erfassen der Oberfläche (13) des Prüflings (2) externe Datenquellen berücksichtigt werden. 19. Method according to one of claims 12 to 18, characterized in that external data sources are taken into account for detecting the spatial position and orientation of the device (1) and for detecting the surface (13) of the test object (2). 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahrensschritt des Aufzeichnens der Infrarotbilder von der Oberfläche (13) des Prüflings (2) die Infrarotbilder von zwei Infrarotdetektor- Arraykameras (4) aufgezeichnet werden. 20. The method according to one of claims 12 to 19, characterized in that in the step of recording the infrared images of the surface (13) of the test object (2), the infrared images are recorded by two infrared detector array cameras (4). 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahrensschritt des Erzeugens eines Wärmestroms in dem Prüfling (2) durch die Anregungsquelle (3) von der Anregungsquelle (3) emittierte Infrarotstrahlung durch einen Filter (17) ein reduzierter Spektralbereich der Infrarotstrahlung selektiert wird. 21. The method according to any one of claims 12 to 20, characterized in that in the method step of generating a heat flow in the test object (2) through the excitation source (3), infrared radiation emitted by the excitation source (3) is reduced through a filter (17). Spectral range of the infrared radiation is selected. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahrensschritt des Erzeugens eines Wärmestroms in dem Prüfling (2) durch die Anregungsquelle (3) von der Anregungsquelle (3) emittierte Infrarotstrahlung durch eine Fokussiereinrichtung bzw. eine Fokussierlinse (18) in einer möglichst punktförmig und/oder li- nien- bzw. streckenförmig konzentrierten Weise auf die Oberfläche (13) des Prüflings (2) einwirkt. 22. The method according to any one of claims 12 to 21, characterized in that in the method step of generating a heat flow in the test object (2) through the excitation source (3), infrared radiation emitted by the excitation source (3) is passed through a focusing device or a focusing lens ( 18) acts on the surface (13) of the test specimen (2) in a manner that is as concentrated as possible in points and/or lines or stretches. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzinformationen über die Bauteilgeometrie und die Materialeigenschaften des Prüflings (2) zur optimierten Diskretisierung des Rekonstruktionsraumes verwendet werden. 23. Method according to one of claims 12 to 22, characterized in that additional information about the component geometry and the material properties of the test specimen (2) are used for optimized discretization of the reconstruction space. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrens schritte ein- oder mehrmals wiederholt, aus einer unterschiedlichen räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung (1) relativ zu dem Prüfling (2) durchgeführt werden und Ergebnisse von Rekonstruktionen der räumlichen Position des Defekts (14) superpositioniert werden. 24. The method according to one of claims 12 to 23, characterized in that the method steps are repeated one or more times, from a different spatial position and orientation of the device (1) relative to the test specimen (2) and results of reconstructions of the spatial position of the defect (14) can be superpositioned. 25. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Infrarotbildern temperatur- und ortskalibrierte Bilddaten berechnet werden. 25. Method according to one of claims 12 to 24, characterized in that temperature- and location-calibrated image data are calculated from the infrared images. 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die extrahierten Merkmale der Defekte (14) oder Grenzschichten zur Datenkompression verwendet werden. 26. Method according to one of claims 12 to 25, characterized in that the extracted features of the defects (14) or boundary layers are used for data compression. 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verfahrensschritt des Erfassens der räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung (1) relativ zu dem Prüfling (2) vorausgehend eine Bauteilidentifikation durch Erfassen einer an dem Prüfling (2) angebrachten Kennung (15) durchgeführt wird. 27. The method according to one of claims 12 to 26, characterized in that the method step of detecting the spatial position and orientation of the device (1) relative to the test object (2) is preceded by a component identification by detecting an identifier attached to the test object (2). (15) is carried out. 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verfahrensschritt des Erfassens der räumlichen Lage und Ausrichtung der Vorrichtung (1) relativ zu dem Prüfling (2) vorausgehend eine Benutzerauthentifizierung durchgeführt wird, wobei die Benutzerauthentifizierung ein Verfahren umfasst, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, umfassend das Eingeben eines Passworts, das Durchführen einer Gesichtserkennung oder einer Augen-Iris-Erkennung, das Detektieren eines Fingerabdrucks, das Auslesen eines RFID-Elements, oder das Auslesen einer mit einem Magnetstreifen versehenen Benutzerkarte. 28. The method according to one of claims 12 to 27, characterized in that the method step of detecting the spatial position and orientation of the device (1) relative to the test object (2) is preceded by user authentication, the user authentication comprising a method that is selected from a group comprising entering a password, performing facial recognition or eye-iris recognition, detecting a fingerprint, reading an RFID element, or reading a user card provided with a magnetic stripe.
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