TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Stand der Normierung in der Thermografie N2 - Die Thermografie ist trotz ihrer ausgereiften wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen ein noch relativ junges Mitglied in der Familie der zerstörungsfreien Prüfverfahren. Sie erschließt sich aufgrund einer Reihe von Vorzügen eine wachsende Anwenderschaft. Für eine weitere Verbreitung insbesondere im industriellen Kontext spielen Normen, Standards und Richtlinien eine wichtige Rolle. In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand der Normierung vorgestellt. Wir werden zeigen, welche Grundlagennormen und Anwendungsnormen es für die Thermografie in Deutschland und international gibt und wir wagen einen Blick in die Zukunft. Darüber hinaus lebt auch die Normierungsarbeit von der Beteiligung durch interessierte Kreise. Dies können industrielle und akademische Anwender*innen, Hersteller*innen von Geräten, Forschungseinrichtungen oder Dienstleistungsunternehmen sein. Sie können gern Ihre Bedarfe bezüglich Normierungsprojekten mitbringen und/oder direkt an die Autoren senden. T2 - Thermographie-Kolloquium 2022 CY - Saarbrücken, Germany DA - 27.09.2022 KW - Thermografie KW - Normung KW - Normierung KW - Standardisierung KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2022 AN - OPUS4-55972 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Neue Möglichkeiten der Fehlersuche auf und unter der Oberfläche durch strukturierte Laserthermografie N2 - Das thermografische Nachweisprinzip beruht auf der Analyse von instationären Temperaturverteilungen, welche durch die Wechselwirkung eines von außen zugeführten Wärmestroms mit der inneren Geometrie des Prüfobjekts oder mit darin eingeschlossenen Inhomogenitäten verursacht werden. Eine äquivalente Beschreibung dieses wechselwirkenden Wärmestroms ist die Ausbreitung von Wärmewellen im Inneren des Prüfobjekts. Obwohl die Thermografie für die Erkennung einer Vielzahl von Inhomogenitäten und für die Prüfung verschiedenster Materialien geeignet ist, besteht die grundlegende Einschränkung in der diffusen Natur der Wärmewellen und der Notwendigkeit, ihre Wirkung nur an der Prüfobjektoberfläche radiometrisch messen zu können. Der fundamentale Nachteil von diffusen Wärmewellen gegenüber propagierenden Wellen, wie sie z. B. im Ultraschall vorkommen, ist die dadurch verursachte schnelle Verschlechterung der räumlichen Auflösung mit zunehmender Defekttiefe. Diese Verschlechterung schränkt in der Regel die Anwendbarkeit der Thermografie bei der Suche nach kleinen tiefliegenden Defekten ein. Ein vielversprechender Ansatz zur Verbesserung der räumlichen Auflösung und damit der Erkennungsempfindlichkeit und der Rekonstruktionsqualität in der thermografischen Prüfung liegt in der speziellen Formung dieser diffusen Wärmewellenfelder mittels strukturierter Laserthermografie bzw. photothermischer Anregung. Einige Beispiele sind: - Schmale rissartige Defekte unterhalb der Oberfläche können durch Überlagerung mehrerer interferierender Wärmewellenfelder mit hoher Empfindlichkeit detektiert werden, - Nahe beieinander liegende Defekte können durch mehrere Messungen mit unterschiedlichen Heizstrukturen getrennt werden, - Defekte in unterschiedlichen Tiefen können durch eine optimierte zeitliche Gestaltung der thermischen Anregungsfunktion unterschieden werden, - Schmale Risse auf der Oberfläche können durch robotergestütztes Scannen mit fokussierten Laserspots gefunden werden, - Defekte, die während der additiven Fertigung auftreten, können bereits im Bauraum und mit dem Fertigungslaser detektiert werden. Wir präsentieren die neuesten Ergebnisse dieser Technologie, die mit Hochleistungslasersystemen und modernen numerischen Methoden erzielt wurden. T2 - Thermographie-Kolloquium 2022 CY - Saarbrücken, Germany DA - 27.09.2022 KW - Thermografie KW - Laser KW - Laser-Thermografie KW - Super Resolution KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2022 AN - OPUS4-55973 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Rupprecht, C. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Influence of the number of measurements on detecting internal defects using photothermal super resolution reconstruction with random pixel patterns N2 - In this work, the limits of using spatially structured heating combined with subsequent photothermal super resolution reconstruction for the thermographic detection and resolution of internal defects are investigated. The approach is based on the application of modern high-power laser projector technology, which is used to repeatedly project varying spatially structured 2D pixel patterns to photothermally heat the object under test. After processing the generated thermographic data using nonlinear convex optimisation in conjunction with exploiting the joint-sparse nature of the defect signals within the individual measurements, a high-resolution 2D-sparse defect/inhomogeneity map is obtained. The main focus of the investigation is set on the influence of the number of individual measurements on the achievable reconstruction quality. Using numerical simulations based on an analytical representation of the forward solution to the underlying inverse problem, the convergence rate over performed measurements of the achievable reconstruction quality is determined. Finally, all findings are experimentally validated by reconstructing a set of internal defects in an additively manufactured sample. In this work, it is shown that for a variety of different defect separation distances, the projection of 50 different pixel patterns allows for a good trade-off between experimental complexity and reconstruction quality. KW - Super resolution KW - Digital micromirror device KW - Digital light processing KW - Internal defects PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1080/17686733.2023.2223392 SN - 2116-7176 SP - 1 EP - 11 PB - Taylor & Francis AN - OPUS4-57778 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pech May, Nelson Wilbur A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Ziegler, Mathias T1 - Robot-assisted infrared thermography for surface breaking crack detection on complex shaped components N2 - Infrared thermography using a focused (spot or line) beam has proved to be effective for detection of surface breaking cracks on planar samples. In this work, we use the same principle, but applied to complex shaped components, like a rail section, a gear, and a gas turbine blade. We use a six-axis robot arm to move the sample in front of our thermographic setup. Several scanning paths and thermographic parameters are explored: scanning speed, density of points in each scanning slice, laser power and camera frame-rate. Additionally, we explore semi-automatic evaluation algorithms for crack detection, as well as 2D-to-3D registration of the found indications. T2 - SPIE Future Sensing Technologies, 2023 CY - Yokohama, Japan DA - 18.04.2023 KW - Complex shaped component testing KW - Flying line thermography KW - Robot-assisted thermography KW - Crack detection KW - Robot path planning KW - 2D/3D thermographic registration PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1117/12.2666757 VL - 12327 SP - 1 EP - 3 PB - SPIE Future Sensing Technologies AN - OPUS4-59867 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Aktueller Stand der Normung in der Thermografie N2 - Die Thermografie ist trotz ihrer ausgereiften wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen ein noch relativ junges Mitglied in der Familie der zerstörungsfreien Prüfverfahren. Sie erschließt sich aufgrund einer Reihe von Vorzügen eine wachsende Anwendungsgemeinde. Für eine weitere Verbreitung insbesondere im industriellen Kontext spielen Normen, Standards und technische Regeln eine wichtige Rolle. In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand der Normung in Deutschland vorgestellt. Wir zeigen, welche Normen und technischen Regeln es für die Thermografie in Deutschland und international gibt und wir wagen einen Blick in die Zukunft. Darüber hinaus lebt auch die Normierungsarbeit von der Beteiligung durch interessierte Kreise. Dies können industrielle und akademische Anwender*innen, Hersteller*innen von Geräten, Forschungseinrichtungen oder Dienstleistungsunternehmen sein. Sie können gern Ihre Bedarfe bezüglich Normierungsprojekten mitbringen und/oder direkt an die Autoren senden. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Thermografie KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Normung KW - Standardisierung PY - 2023 AN - OPUS4-59250 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Aktueller Stand der Normung in der Thermografie N2 - Die Thermografie ist trotz ihrer ausgereiften wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen ein noch relativ junges Mitglied in der Familie der zerstörungsfreien Prüfverfahren. Sie erschließt sich aufgrund einer Reihe von Vorzügen eine wachsende Anwendungsgemeinde. Für eine weitere Verbreitung insbesondere im industriellen Kontext spielen Normen, Standards und technische Regeln eine wichtige Rolle. In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand der Normung in Deutschland vorgestellt. Wir zeigen, welche Normen und technischen Regeln es für die Thermografie in Deutschland und international gibt und wir wagen einen Blick in die Zukunft. Darüber hinaus lebt auch die Normierungsarbeit von der Beteiligung durch interessierte Kreise. Dies können industrielle und akademische Anwender*innen, Hersteller*innen von Geräten, Forschungseinrichtungen oder Dienstleistungsunternehmen sein. Sie können gern Ihre Bedarfe bezüglich Normierungsprojekten mitbringen und/oder direkt an die Autoren senden. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Thermografie KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Normung KW - Standardisierung PY - 2023 AN - OPUS4-59251 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Rupprecht, C. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Nondestructive thermographic detection of internal defects using pixel-pattern based laser excitation and photothermal super resolution reconstruction N2 - In this work, we present a novel approach to photothermal super resolution based thermographic resolution of internal defects using two-dimensional pixel pattern-based active photothermal laser heating in conjunction with subsequent numerical reconstruction to achieve a high-resolution reconstruction of internal defect structures. With the proposed adoption of pixelated patterns generated using laser coupled high-power DLP projector technology the complexity for achieving true two-dimensional super resolution can be dramatically reduced taking a crucial step forward towards widespread practical viability. Furthermore, based on the latest developments in high-power DLP projectors, we present their first application for structured pulsed thermographic inspection of macroscopic metal samples. In addition, a forward solution to the underlying inverse problem is proposed along with an appropriate heuristic to find the regularization parameters necessary for the numerical inversion in a laboratory setting. This allows the generation of synthetic measurement data, opening the door for the application of machine learning based methods for future improvements towards full automation of the method. Finally, the proposed method is experimentally validated and shown to outperform several established conventional thermographic testing techniques while conservatively improving the required measurement times by a factor of 8 compared to currently available photothermal super resolution techniques. KW - Thermography KW - Super resolution KW - NDT KW - Inspection KW - Internal defects KW - DMD KW - DLP PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-570551 DO - https://doi.org/10.1038/s41598-023-30494-2 SN - 2045-2322 VL - 13 SP - 1 EP - 13 PB - Nature Research AN - OPUS4-57055 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Yagdjian, H. A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Ziegler, Mathias A1 - Gurka, M. T1 - Application of the thermal shock response spectrum (TSRS) methodology to various forms of heat sources by pulse thermography and comparison by using a rotating line scan contour search algorithm N2 - In this paper, we propose a novel contour search algorithm (CSA) for image processing. Its efficacy is evaluated through a comparative analysis with established techniques such as Canny Edge and Snakes: Active contour models, utilizing infrared thermography (IRT) images. Based on the new CSA, we investigate the influence of different pulse shapes on the IRT post-processing methodology, particularly focusing on the thermal shock response spectrum (TSRS), using two different heat sources: xenon flash lamps and a laser. Moreover, this allows for a more precise quantitative comparison of the TSRS with existing IRT post-processing techniques, including pulse phase thermography and thermal signal reconstruction, concerning the detection of defects in composite materials, particularly in carbon fiber-reinforced polymer. A quantitative comparison was performed using the Tanimoto criterion and signal-to-noise ratio. A more detailed analysis is conducted to identify inherent limitations and potential benefits of the new TSRS methodology. We further investigate and experimentally confirm our previous finding on the qualitative correlation between the one-dimensional thermal N-layer model and test data from the TSRS optimization process for defect determination. This correlation can eliminate the time-consuming optimization step, making TSRS a more attractive alternative to common IRT methods and enhancing the quantitative description of defects. KW - Thermography KW - Non-destructive testing KW - NDT KW - Defect identification KW - Laser KW - Contour search PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-615056 DO - https://doi.org/10.1063/5.0232015 SN - 1089-7550 VL - 136 IS - 175101 SP - 1 EP - 20 PB - AIP Publishing AN - OPUS4-61505 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Kunji Purayil, Sruthi Krishna A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hassenstein, Christian A1 - Ziegler, Mathias T1 - Robotergestützte 3D-Scans und Laserthermografie zur Prüfung an komplexen Bauteilen auf Risse N2 - Die Integration von Automation und Robotik in die Prüfprozesse ermöglicht die Untersuchung komplexer Bauteile. Diese Studie präsentiert die robotergestützte Laserthermografie, um Risse in solchen Bauteilen zu identifizieren und analysieren. Diese Technik ermöglicht die automatisierte Rissprüfung welche im Vergleich zur Farbeindringprüfung auf viele, meist manuelle, Arbeitsschritte sowie die notwendigen Chemikalien verzichtet. Zusätzlich wird ein automatisiertes Einscannen der Bauteile mithilfe eines Linienscanners vorgestellt. Dieser Schritt ermöglicht eine detaillierte 3D-Rekonstruktion der Bauteilgeometrie und ermöglicht eine einfache Korrektur von Abweichungen in der Bauteilaufnahme und eröffnet Möglichkeiten zur adaptiven Bahnplanung bei Bauteilverformungen. Die Rückprojektion der gefundenen Risse auf die Oberfläche des Bauteils kann automatisiert erfolgen. Dieser Schritt erlaubt nicht nur die Identifikation der Risse, sondern auch eine genauere Analyse ihrer Geometrie und Lage am Bauteil. Die Kombination von robotergestützter Laserthermografie, automatisiertem 3DScanning und Rückprojektion der Risse auf die Bauteiloberfläche eröffnet neue Möglichkeiten in der zerstörungsfreien Prüfung von komplexen Bauteilen und erweitert damit mögliche Anwendungsfelder. T2 - Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) 2024 CY - Osnabrück, Germany DA - 06.05.2024 KW - ZFP4.0 KW - Automatisierung KW - Thermografie KW - Laser KW - Roboter PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-604811 UR - https://www.ndt.net/?id=29520 VL - 182 SP - 1 EP - 8 PB - NDT.net AN - OPUS4-60481 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pech May, Nelson Wilbur A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Ziegler, Mathias T1 - Robot-assisted crack detection on complex shaped components using constant-speed scanning infrared thermography with laser line excitation N2 - Infrared thermography (IRT) using a focused laser is effective for surface defect detection. Nevertheless, testing complex‐shaped components remains a challenging task. The state‐of‐the‐art focuses on testing a limited region of interest rather than the full sample. Thus, detection and location of surface defects has been less researched. Most attempts require a manual scan of the full sample, which makes it hard to reconstruct the full scanned surface. Here, we introduce a reliable workflow for crack detection and semi‐automated inspection of complex‐shaped components using IRT excited with a laser line. A 6‐axis robot arm is used for moving the sample in front of the setup. This approach has been tested on a section of a rail and a gear, both containing defects due to heavy use. Crack detection is based on the segmentation of thermograms obtained by Fourier transform of sorted temperatures. Moreover, texture mapping is used to visualize a reconstructed thermogram on the 3D model of the sample. Our approach illustrates a reliable process towards the digitalization of thermographic testing. KW - Crack detection KW - Infrared thermography KW - Laser line excitation KW - Robot‐assisted KW - Texture mapping PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/appl.202400007 SN - 2702-4288 VL - 4 IS - 1 SP - 1 EP - 13 PB - John Wiley & Sons, Ltd AN - OPUS4-60910 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -