TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Röllig, Mathias T1 - Characterization of defects in fibre reinforced composites (FRC) using passive and active thermography N2 - Impact damages and delaminations in fibre-reinforced composites (FRC) might not be visible at the surface, but could have an influence on the resistance and on the long-term behaviour of the component. Therefore, and especially for safety relevant structures, non-destructive methods are required for the assessment of such damages. Active thermography methods are suitable to characterize damages after loading using different kind of excitation techniques and various configurations of infrared (IR) camera and heating sources. Here, flash lamps, impulse excitation with infrared radiator and lock-in technique with halogen lamps or widened laser beams are suited. In addition, non-optical sources like sonotrodes (requiring direct contact to the structure) or induction generators (only suited for carbon fibre reinforced polymer (CFRP) structures) could be applied as well. For the investigation of the evolution of the damage during the impact, passive thermography can be applied in-situ. Elastic and plastic deformations alter the temperature of the structure and thus the temperature on the surface. In this contribution, at first the general principles of quantitative defect characterisation in FRC using active thermography with flash, impulse and lock-in excitation are described. Optical and thermal properties of the FRC material and its anisotropy are considered. Results of phase differences obtained at flat bottom holes with flash and lock-in thermography are compared for qualifying both methods for quantitative defect characterization. Secondly, the damage evolution of CFRP and GFRP structures under impact load and static tensile loading is described. The spatial and temporal evolution of the surface temperature enables us to distinguish matrix cracks or fibre-matrix separation from delaminations between the layers. Afterwards, all results for loading defects, obtained by passive and active thermography, are compared with each other. Fig. 1 and 2 show the difference of passive and flash thermography obtained at impact and tensile loaded CFRP plates, respectively. As one purpose of these investigations is the development of standards within national (DIN) and European (CEN) standardisation bodies, new draft and final standards are presented and further needs are discussed at the end of the presentation. T2 - INTERNATIONAL SCHOOL OF QUANTUM ELECTRONICS, 62nd Course, Progress in Photoacoustic & Photothermal Phenomena CY - Erice, Italy DA - 06.09.2018 KW - Thermography KW - Flash thermography KW - Lock-in thermography KW - CFRP KW - GFRP PY - 2018 AN - OPUS4-46283 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Röllig, Mathias A1 - Steinfurth, Henrik A1 - Ziegler, Mathias T1 - Untersuchung von Hochleistungs-LEDs für den Einsatz in der zerstörungsfreien Prüfung mittels Thermografie N2 - Für die optische Erwärmung von Prüfteiloberflächen sind Blitz- und Halogenlampen Stand der Technik. Der Vorteil dieser Wärmequellen liegt in ihren relativ geringen Anschaffungskosten bei gleichzeitig hohen Leistungsdichten am Prüfobjekt. Nachteilig ist bei den Halogenlampen die Limitierung der möglichen Modulationsffequenz auf ca. 1 Hz für die Anwendung dieser Quelle in der Lockin-Thermografie. Blitzlampen bieten für gewöhnlich nur eine feste Blitzdauer bei einer geringen Taktrate. Beide Anregungsquellen müssen in Reflexionsanordnung mit Filtern betrieben werden um die entstehende thermische Eigenstrahlung als Störquelle zu eliminieren. Wir stellen Untersuchungen an Hochleistungs-LEDs für den Einsatz in der aktiven Thermografie vor. Diese Lichtquellen werden durch die rasante Entwicklung der möglichen Leistungsdichten nun auch für die thermografische ZfP interessant. Sie zeigen ähnlich dem Laser eine schmale und auf den Werkstoff abstimmbare spektrale Verteilung der Strahlungsleistung bei moderaten Kosten. Die zugrunde liegende Elektrolumineszenz generiert kaum Wärmestrahlung und ermöglicht dadurch die Prüfung während des Erwärmungsvorganges ohne größeren Aufwand. Modulationsfrequenzen über 100 Hz mit thermischen Eindringtiefen < 1 mm sind möglich. Dadurch qualifizieren sich die LEDs zur Anwendung in der Lockin-Thermografie von Metallen und zur oberflächennahen Prüfung von Schichtsystemen. Durch die fast verzögerungsffeie Reaktion der LED auf das steuernde Signal sind nahezu beliebige zeitliche Anregungsformen möglich. Mit solch flexiblen Anregungsformen ließen sich bereits bei den photothermischen Verfahren erfolgreich höhere Tiefenreichweiten und -auflösungen gegenüber den klassischen Methoden der monofrequenten Lockin - und energiereichen Kurzimpuls-Anregung erzielen. Untersuchungen dieser Möglichkeiten im praktischen Einsatz der HochleistungsLEDs werden vorgestellt und mit herkömmlichen Lichtquellen verglichen. T2 - Thermographie-Kolloquium 2013 CY - Leinfelden-Echterdingen, Germany DA - 2013-09-26 KW - Thermografie KW - Hochleistungsleuchtdioden KW - Hohe Prüfraten KW - Schnelle Modulationsfrequenzen PY - 2013 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-293975 SN - 978-3-940283-52-8 VL - DGZfP-BB 143 SP - Vortrag 3, 1 EP - 8 AN - OPUS4-29397 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Reischel, Mercedes A1 - Steinfurth, Henrik A1 - Röllig, Mathias A1 - Myrach, Philipp A1 - Ziegler, Mathias ED - Cardone, G. T1 - Development of reference test specimens for the standardisation of active thermography with flash excitation N2 - In this paper, results of a project concerning the development of a testing standard for active thermography with flash excitation are presented. In addition to the standardisation of the appropriate selection of equipment and procedures for testing and data analysis, the standard will describe suitable reference test specimens. These test specimens can be used for the qualification of the equipment as well as for the validation of the method including data processing concerning different areas of application. T2 - QIRT 11 - 11th International conference on Quantitative InfraRed Thermography CY - Naples, Italy DA - 11.06.2012 KW - Active thermography KW - Flash lamp KW - Standardisation KW - Reference test specimen PY - 2012 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-26360 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kunji Purayil, Sruthi Krishna A1 - Röllig, Mathias A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Chaudhuri, Somsubhro A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Strobach, L. A1 - Ziegler, Mathias T1 - PCA-enhanced Computational Thermography for the Non-destructive Investigation of the Historic Bücker Bü 181 Aircraft N2 - Infrared thermography is a widely recognized non-destructive testing (NDT) method used in material research and defect detection across various industrial applications. Moreover, thermography plays a crucial role in preserving cultural heritage, including historical paintings and buildings. This study focuses on the application of thermography in inspecting the historic Bücker Bü 181 aircraft, which was used in Germany during World War II. Over time, the original appearance of aircraft has often been altered as part of preservation efforts, either before or during their time in museums, leading to deviations from their historically original state. Additionally, the operational history of such objects is frequently undocumented or entirely lost, making it difficult to understand the presence of artifacts and historically significant data. These factors present major challenges in cultural heritage preservation, and destructive methods cannot be used to investigate such invaluable objects. Therefore, thermography is implemented as a non-destructive and contactless examination method. Active flash thermography combined with phase analysis is a powerful tool for evaluating multilayer systems. In this study, multiple layers of old paint on the object posed a challenge in assessing defect conditions and retrieving other critical information beneath the surface coatings. Nevertheless, pulse thermography not only demonstrated its capability to identify defects and markings in multilayered coatings but also provided insights into the internal structure and subsections of the investigated aircraft. KW - Non-destructive Testing KW - Infrared Thermography KW - Defect Detection KW - Cultural Heritage KW - Multilayer Coatings PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-645709 DO - https://doi.org/10.58286/31934 SN - 2941-4989 VL - 3 IS - 2 SP - 1 EP - 10 PB - NDT.net AN - OPUS4-64570 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Röllig, Mathias A1 - Steinfurth, Henrik A1 - Ziegler, Mathias A1 - Heck, S.J. A1 - Scheuerlein, C. T1 - Aktive Thermografie zur zerstörungsfreien Prüfung von Lötverbindungen N2 - In diesem Beitrag werden die Möglichkeiten der Ortung von Fehlstellen in Cu Lötverbindungen unterhalb verschiedener Cu Blechdicken mit aktiver Thermografie demonstriert. Dabei wurden die Anregung mit Blitzlicht und die periodische Anregung mit der Lock-In Technik miteinander verglichen. Die Vor- und Nachteile der Anwendung unterschiedlicher IR-Kamerasysteme, einer gekühlten InSb-Quantendetektor IR-Kamera und einer Mikrobolometer IR-Kamera, werden dargestellt. Als objektives Kriterium wurde das SNR für unterschiedliche Fehlstellengrößen herangezogen. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2011 CY - Bremen, Germany DA - 30.05.2011 KW - Aktive Thermografie KW - Blitzlichtanregung KW - Lock-In Anregung KW - Lötverbindung KW - Kupfer PY - 2011 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-249935 SN - 978-3-940283-33-7 IS - DGZfP-BB 127 (Di.1.C.1) SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) AN - OPUS4-24993 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Puthiyaveettil, N. A1 - Kidangan, R. A1 - Unnikrishnakurup, Sreedhar A1 - Krishnamurthy, C. V. A1 - Ziegler, Mathias A1 - Myrach, Philipp A1 - Balasubramaniam, K. T1 - Numerical study of laser line thermography for crack detection at high temperature N2 - The detection of cracks before the failure is highly significant when it comes to safety-relevant structures. Crack detection in metallic samples at high surface temperature is one of the challenging situation in manufacturing industries. Laser thermography has already proved its detection capability of surface cracks in metallic samples at room temperature. In this work a continuous wave (CW) laser use to generate a laser, which is using to scan the metal surface with notch. The corresponding heat distribution on the surface monitored using infrared thermal (IR) camera. A simplified 3D model for laser thermography is developed and validated with experimental results. A dedicated image processing algorithm developed to improve the detectability of the cracks. To understand the dependency of surface temperature, laser power, laser scanning speed etc. in defect detection, we carried out parametric studies with our validated model. Here we Report the capability of laser thermography in crack detection at elevated temperature. T2 - 14th Quantitative InfraRed Thermography Conference CY - Berlin, Germany DA - 25.06.2018 KW - Thermal contrast KW - Laser Thermography KW - FEM KW - Surface cracks KW - NDT PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-499113 DO - https://doi.org/10.21611/qirt.2018.076 SN - 2371-4085 VL - 2018 SP - 685 EP - 686 AN - OPUS4-49911 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ahmadi, Samim A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hassenstein, Christian A1 - Jung, P. A1 - Caire, G. A1 - Ziegler, Mathias T1 - New techniques in super resolution photothermal imaging for nondestructive testing N2 - In this work we focus on our most recent studies to super resolution (SR) laser thermography. The goal of SR nondestructive testing methods is to facilitate the separation of closely spaced defects. We explain how to combine laser scanning with SR techniques. It can be shown that stepwise as well as continuous scanning techniques are applicable. Finally, we discuss the effect of experimental parameters and im-age processing techniques to find the optimal SR technique which leads to the highest reconstruction quality within laser thermography. T2 - SMSI 2020 Conference CY - Online meeting DA - 22.06.2020 KW - Super resolution KW - Laser thermography KW - Nondestructive testing KW - Laser scanning KW - Photothermal imaging PY - 2020 DO - https://doi.org/10.5162/SMSI2020/C4.1 SP - 169 EP - 170 AN - OPUS4-50895 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias A1 - Ahmadi, Samim A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hassenstein, Christian A1 - Thiel, Erik A1 - Pech May, Nelson Wilbur T1 - Using spatial and temporal shaping of laser-induced diffuse thermal wave fields in thermography N2 - The diffuse nature of thermal waves is a fun-damental limitation in thermographic nonde-structive testing. In our studies we investigated different approaches by shaping the thermal wave fields which result from heating. We have used high-power laser sources to heat metallic samples. Using these spatial and temporal shaping techniques leads to a higher detection sensitivity in our measurements with the infra-red camera. In this contribution we show our implementation of shaping laser-induced diffuse thermal wave fields and the effect on the defect reconstruction quality. T2 - SMSI 2020 Conference CY - Online meeting DA - 22.06.2020 KW - Thermal wave KW - Diffusion KW - High-power laser KW - Thermography KW - Spatiotemporal shaping PY - 2020 DO - https://doi.org/10.5162/SMSI2020/C5.1 SP - 179 EP - 180 AN - OPUS4-50897 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Thermografische Verfahren an der BAM T2 - Institutskolloqium der TU Dresden am Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF und Fraunhofer IWS CY - Dresden DA - 2015-03-23 PY - 2015 AN - OPUS4-34292 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - LED and LASER - Prospects of Modern Light Sources for Thermography T2 - One Day Workshop on Infrared Thermography: Basics, Applications and Recent Advances CY - Indian Institute of Technology Madras (IITM), Chennai (Indien) DA - 2015-07-11 PY - 2015 AN - OPUS4-33939 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pech May, Nelson Wilbur A1 - Paul, A. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Pulse-compression laser thermography using a modified Barker code: Enhanced detection of subsurface defects N2 - Pulse-compression thermography is an emerging technique that has shown versatility by combination of pulsed and lock-in thermography. Accordingly, several aspects of this technique are still unexplored, and some others not fully developed yet. Barker codes were widely used in radar applications due to their simplicity and their optimum autocorrelation function. Nevertheless, applications were limited by the amplitude of the sidelobes present in the autocorrelation function and therefore, several filters have been developed which aim to reduce the sidelobes. However, the filters usually depend on empirical parameters which must be determined for each application. A better alternative would improve the applicability of the Barker codes. In this work, we further develop the pulse-compression thermography technique by introducing a 13-bit modified Barker code (mBC): This allows to drastically reduce the sidelobes characteristic of the 13-bit Barker code (BC). Consequently, the thermographic impulse response, obtained by cross-correlation, is almost free of such sidelobes. Deeper defects become easier to detect in comparison with using a 13-bit Barker code. Numerical simulations using the finite element method are used for comparison and experimental measurements are performed in a sample of steel grade St 37 with machined notches of three different depths: 2 mm, 4 mm and 6 mm. T2 - SPIE Defense + Commercial Sensing 2021 CY - Online meeting DA - 13.04.2021 KW - Pulse-compression laser thermography KW - Barker codes KW - Non-destructive testing PY - 2021 AN - OPUS4-53249 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pech May, Nelson Wilbur A1 - Ziegler, Mathias T1 - Detection of surface breaking cracks using flying line laser thermography: A Canny-based algorithm N2 - In this work, we introduce a new algorithm for effectual crack detection using flying line laser thermography, based on the well-known Canny approach. The algorithm transforms the input thermographic sequence into an edge map. Experimental measurements are performed on a metallic component that contains surface breaking cracks due to industrial use. The specimen is tested using flying line thermography at different scanning speeds and laser input powers. Results obtained with the proposed algorithm are additionally compared with a previously established algorithm for flying spot thermography. The proposed Canny-based algorithm can be used in automated systems for thermographic non-destructive testing. T2 - Advanced Infrared Technology and Applications 2021 CY - Online meeting DA - 26.10.2021 KW - Canny approach KW - Flying line thermography KW - Crack detection PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-539628 DO - https://doi.org/10.3390/engproc2021008022 SN - 2673-4591 VL - 8 IS - 1 SP - 1 EP - 4 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-53962 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ahmadi, Samim A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Burgholzer, Peter A1 - Jung, Peter A1 - Caire, Giuseppe A1 - Ziegler, Mathias T1 - Laser excited super resolution thermal imaging for nondestructive testing N2 - The work to be presented focuses on our most recent studies to laser excited super resolution (SR) thermography. The goal of nondestructive testing with SR is to facilitate the separation of closely spaced defects. Photothermal SR can be realized by performing structured illumination measurements in com-bination with the use of deconvolution algorithms in post-processing. We explain that stepwise as well as continuous scanning techniques are applicable to generate structured illumination measurements. Finally, we discuss the effect of experimental parameters and image processing techniques to find the optimal SR technique which leads to the highest reconstruction quality within laser thermography. T2 - Sensor and Measurement Science International Conference SMSI 2021 CY - Online meeting DA - 03.05.2021 KW - Super resolution KW - Laser thermography KW - Nondestructive testing KW - Laser scanning KW - Photothermal imaging PY - 2021 SP - 181 EP - 182 AN - OPUS4-52780 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - INPR A1 - Ahmadi, Samim A1 - Hauffen, Jan Christian A1 - Kästner, L. A1 - Jung, P. A1 - Caire, G. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Learned block iterative shrinkage thresholding algorithm for photothermal super resolution imaging N2 - Block-sparse regularization is already well-known in active thermal imaging and is used for multiple measurement based inverse problems. The main bottleneck of this method is the choice of regularization parameters which differs for each experiment. To avoid time-consuming manually selected regularization parameters, we propose a learned block-sparse optimization approach using an iterative algorithm unfolded into a deep neural network. More precisely, we show the benefits of using a learned block iterative shrinkage thresholding algorithm that is able to learn the choice of regularization parameters. In addition, this algorithm enables the determination of a suitable weight matrix to solve the underlying inverse problem. Therefore, in this paper we present the algorithm and compare it with state of the art block iterative shrinkage thresholding using synthetically generated test data and experimental test data from active thermography for defect reconstruction. Our results show that the use of the learned block-sparse optimization approach provides smaller normalized mean square errors for a small fixed number of iterations than without learning. Thus, this new approach allows to improve the convergence speed and only needs a few iterations to generate accurate defect reconstruction in photothermal super resolution imaging. KW - Iterative shrinkage thresholding algorithm KW - Neural network KW - Deep learning KW - Active thermography KW - Photothermal super resolution PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-525364 DO - https://doi.org/10.48550/arXiv.2012.03547 SN - 2331-8422 SP - 1 EP - 11 PB - Cornell University CY - Ithaca, NY AN - OPUS4-52536 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - INPR A1 - Ahmadi, Samim A1 - Kästner, L. A1 - Hauffen, Jan Christian A1 - Jung, P. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Photothermal-SR-Net: A customized deep unfolding neural network for photothermal super resolution imaging N2 - This paper presents deep unfolding neural networks to handle inverse problems in photothermal radiometry enabling super resolution (SR) imaging. Photothermal imaging is a well-known technique in active thermography for nondestructive inspection of defects in materials such as metals or composites. A grand challenge of active thermography is to overcome the spatial resolution limitation imposed by heat diffusion in order to accurately resolve each defect. The photothermal SR approach enables to extract high-frequency spatial components based on the deconvolution with the thermal point spread function. However, stable deconvolution can only be achieved by using the sparse structure of defect patterns, which often requires tedious, hand-crafted tuning of hyperparameters and results in computationally intensive algorithms. On this account, Photothermal-SR-Net is proposed in this paper, which performs deconvolution by deep unfolding considering the underlying physics. This enables to super resolve 2D thermal images for nondestructive testing with a substantially improved convergence rate. Since defects appear sparsely in materials, Photothermal-SR-Net applies trained blocksparsity thresholding to the acquired thermal images in each convolutional layer. The performance of the proposed approach is evaluated and discussed using various deep unfolding and thresholding approaches applied to 2D thermal images. Subsequently, studies are conducted on how to increase the reconstruction quality and the computational performance of Photothermal-SR-Net is evaluated. Thereby, it was found that the computing time for creating high-resolution images could be significantly reduced without decreasing the reconstruction quality by using pixel binning as a preprocessing step. KW - Photothermal super resolution KW - Nondestructive testing KW - Deep unfolding KW - Deep learning KW - Deep imaging KW - Physics-based deep learning KW - Laser thermography KW - Elastic net KW - Iterative shrinkage thresholding algorithm PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-525371 DO - https://doi.org/10.48550/arXiv.2104.10563 SN - 2331-8422 SP - 1 EP - 10 PB - Cornell University CY - Ithaca, NY AN - OPUS4-52537 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Ahmadi, Samim A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Ziegler, Mathias T1 - 2D-Photothermal Super Resolution with Sparse Matrix Stacking N2 - Thermographic super resolution techniques allow the spatial resolution of defects/inhomogeneities below the classical limit, which is governed by the diffusion properties of thermal wave propagation. In this work, we report on the extension of this approach towards a full frame 2D super resolution technique. The approach is based on a repeated spatially structured heating using high power lasers. In a second post-processing step, several measurements are coherently combined using mathematical optimization and taking advantage of the (joint) sparsity of the defects in the sample T2 - Sensor and Measurement Science International Conference SMSI 2021 CY - Online meeting DA - 03.05.2021 KW - Thermography KW - Super-resolution KW - NDT KW - Inspection KW - Image resolution PY - 2021 SN - 978-3-9819376-4-0 DO - https://doi.org/10.5162/SMSI2021/C2.2 VL - SMSI 2021 - Sensors and Instrumentation SP - 183 EP - 184 AN - OPUS4-52589 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Thermographic super resolution reconstruction using 2D pseudo-random pattern illumination N2 - Thermographic non-destructive testing is based on the interaction of thermal waves with inhomogeneities. The propagation of thermal waves from the heat source to the inhomogeneity and to the detection surface according to the thermal diffusion equation leads to the fact that two closely spaced defects can be incorrectly detected as one defect in the measured thermogram. In order to break this spatial resolution limit (super resolution), the combination of spatially structured heating and numerical methods of compressed sensing can be used. The improvement of the spatial resolution for defect detection then depends in the classical sense directly on the number of measurements. Current practical implementations of this super resolution detection still suffer from long measurement times, since not only the achievable resolution depends on performing multiple measurements, but due to the use of single spot laser sources or laser arrays with low pixel count, also the scanning process itself is quite slow. With the application of most recent high-power digital micromirror device (DMD) based laser projector technology this issue can now be overcome. T2 - ICPPP21: International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena CY - Bled, Slovenia DA - 19.06.2022 KW - Thermography KW - Super resolution KW - NDT KW - Inspection KW - Internal defects KW - DMD KW - DLP PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-551224 UR - https://indico.ung.si/event/5/contributions/237/ AN - OPUS4-55122 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Rupprecht, C. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Hochaufgelöste thermografische Detektion eingeschlossener Defekte mit Hilfe von 2Dstrukturierten Beleuchtungsmustern N2 - Für die aktive Thermografie als zerstörungsfreie Prüfmethode galt lange Zeit die Faustformel, dass die Auflösung interner Defekte/Inhomogenitäten auf ein Verhältnis von Defekttiefe/Defektgröße ≤ 1 beschränkt ist. Die Ursache hierfür liegt in der diffusiven Natur der Wärmeleitung in Festkörpern. Sogenannte Super-Resolution-Ansätze erlauben seit Kurzem die Überwindung dieser physikalischen Grenze um ein Vielfaches. Damit ergibt sich die attraktive Möglichkeit die Thermografie von einem rein oberflächensensitiven Prüfverfahren hin zu einem Verfahren mit verbesserter Tiefenreichweite zu entwickeln. Wie weit diese Entwicklung getrieben werden kann, ist Gegenstand aktueller Forschung. Wir konnten bereits zeigen, dass diese klassische Grenze für 1D- und 2D Defektgeometrien mit Hilfe des Abscannens des Prüfkörpers mittels einzelner Laserspots und der anschließenden Anwendung von photothermischer Super-Resolution-Rekonstruktion überwunden werden kann. Bei dieser Methode wird eine Kombination aus sequenzieller räumlich strukturierter Beleuchtung und numerischen Optimierungsmethoden eingesetzt. Dies geschieht allerdings auf Kosten der experimentellen Komplexität, die zu einer langen Messdauer, großen Datensätzen und langwieriger numerischer Auswertung führt. In dieser Arbeit berichten wir über einen neuen experimentellen Ansatz, bei dem räumlich strukturierte 2D-Beleuchtungsmuster in Verbindung mit Compressed-Sensing und Computational-Imaging-Methoden verwendet werden, um die experimentelle Komplexität deutlich zu verringern und die Methode für die Untersuchung größerer Prüfflächen nutzbar zu machen. Der experimentelle Ansatz basiert dabei auf der wiederholten (blinden) photothermischen Anregung mit räumlich strukturierten 2D-Mustern unter Verwendung moderner Projektortechnik und eines Hochleistungslasers. In der anschließenden numerischen Rekonstruktion werden mehrere Messungen unter Ausnutzung der Joint-Sparsity der Defekte innerhalb des Prüfkörpers mittels nichtlinearer konvexer Optimierungsmethoden kombiniert. Als Ergebnis kann eine 2D-sparse Defekt-/Inhomogenitätskarte erstellt werden. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2022 CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Thermografie KW - Super resolution KW - NDT KW - ZfP KW - Eingeschlossene Defekte KW - Projektor PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-548945 SN - 978-3-947971-25-1 VL - 177 SP - 1 EP - 16 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung AN - OPUS4-54894 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Rupprecht, C. A1 - Ziegler, Mathias ED - Maldague, X. T1 - Detection of internal defects applying photothermal super resolution reconstruction utilizing two-dimensional high-power random pixel patterns N2 - In this work, we report on our progress for investigating a new experimental approach for thermographic detection of internal defects by performing 2D photothermal super resolution reconstruction. We use modern high-power laser projector technology to repeatedly excite the sample surface photothermally with varying spatially structured 2D pixel patterns. In the subsequent (blind) numerical reconstruction, multiple measurements are combined by exploiting the joint-sparse nature of the defects within the specimen using nonlinear convex optimization methods. As a result, a 2D-sparse defect/inhomogeneity map can be obtained. Using such spatially structured heating combined with compressed sensing and computational imaging methods allows to significantly reduce the experimental complexity and to study larger test surfaces as compared to the one-dimensional approach reported earlier. T2 - Quantitative Infrared Thermography 2022 CY - Paris, France DA - 04.07.2022 KW - Thermography KW - Super resolution KW - NDT KW - inspection KW - Internal defects KW - DMD KW - DLP PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-577795 DO - https://doi.org/10.21611/qirt.2022.1005 SN - 2371-4085 SP - 1 EP - 7 PB - QIRT Council AN - OPUS4-57779 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 - 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 - 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 - CONF A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Ziegler, Mathias T1 - Neue Normen und Richtlinien für die Thermografie in der zerstörungsfreien Prüfung N2 - Da die Thermografie als zerstörungsfreies Prüfverfahren noch vergleichsweise neu in der Anwendung ist, beziehen sich die aktuell veröffentlichten und überarbeiteten Normen und Richtlinien im Wesentlichen auf die grundlegenden Prinzipien des Verfahrens und die verschiedenen Anregungs- und Auswertungstechniken, auf die Begriffe und auf die Gerätetechnik. Die grundlegenden Normen zum Prinzip des Prüfverfahrens, zu den Geräten und zu den Begriffen wurden in 2016 grundlegend überarbeitet und als CEN-Normen neu veröffentlicht. Im Anschluss dazu wird in 2017 der überarbeitete Normentwurf zur aktiven Thermografie veröffentlicht. Mit der Bearbeitung einer europäischen Norm zur Laserthermografie wurde begonnen. Auf nationaler Ebene werden zur Zeit Normen zu den verschiedenen Anregungstechniken erarbeitet. Anfang 2017 wurde der Normentwurf zur Impuls-Thermografie mit optischer Anregung veröffentlicht. Geplant sind weiterhin Entwurfsveröffentlichungen zur induktiv angeregten Thermografie sowie zur Lock-in-Thermografie mit optischer Anregung. Parallel dazu wurde die Überarbeitung der Norm zur Thermografischen Prüfung elektrischer Anlagen publiziert. Mit der Richtlinie VDI/VDE 3511 Blatt 4 bis 4.4 gibt es ein anerkanntes Regelwerk für die rückführbare Temperaturmessung und Kalibrierung von Strahlungsthermometern, die bisher für Thermografiekameras fehlte. In 2016 wurde daher die VDI/VDE Richtlinie 5585 Blatt 1 zur messtechnischen Charakterisierung von Thermografiekameras als Entwurf veröffentlicht. In Bearbeitung ist momentan Blatt 2 zur Kalibrierung von Thermografiekameras mit dem Ziel, auch für Thermografiekameras anerkannte Regeln zur rückführbaren Temperaturmessung zu erstellen. Im Beitrag werden die Anwendungsbereiche dieser Normen und Richtlinien vorgestellt und neue zukünftige Anwendungsbereiche in der Fertigung und Instandhaltung diskutiert. T2 - Thermografie-Kolloquium 2017 CY - Berlin, Germany DA - 28.9.2017 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Aktive Thermografie KW - Normung PY - 2017 AN - OPUS4-42396 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Laser-Thermografie – Von der flächigen zur strukturierten Anregung N2 - Im Bereich der optisch angeregten Thermografie haben sich Blitzlampen (impulsförmig-flächige Erwärmung) und Halogenlampen (moduliert-flächige Erwärmung) für die spezifischen Regime Impuls- und Lockin-Thermografie etabliert. Mittels eines rasternden fokussierten Lasers wird die Flying-spot Laserthermografie z.B. zur Risserkennung (Dauerstrichbetrieb) und die photothermische Materialcharakterisierung (hochfrequent moduliert)implementiert. Durch die Verfügbarkeit neuer Technologien (schnelle und hochauflösende IR-Kameras, brillante innovativer Lichtquellen und performante Datenakquisitions- und Verarbeitungstechnik) wird ein Paradigmenwechsel von den getrennt voneinander stehenden photothermischen und thermografischen Techniken hin zu einer einheitlichen quantitativen Mess-und Prüftechnik ermöglicht, die schneller und präziser ist. Ähnlich wie ein LED-Array, jedoch mit einer um zwei Größenordnungen höheren Bestrahlungsstärke, steht jetzt eine neuartige brillante Laserquelle, das VCSEL-Array (vertical-cavity surface-emitting laser) zur Verfügung, welches die starke Beschränkung der zeitlichen Dynamik der etablierten Lichtquellen aufhebt und gleichzeitig spektral sauber von der Detektionswellenlänge getrennt ist. Es vereint somit das schnelle zeitliche Verhalten eines Diodenlasers mit der hohen optischen Bestrahlungsstärke und dem großen Beleuchtungsbereich von Blitzlampen. Darüber hinaus kann die Erwärmung auch strukturiert vorgenommen werden, da einzelne Bereiche des VCSEL-Arrays unabhängig voneinander angesteuert werden können. Dieser neue Freiheitsgrad ermöglicht die Entwicklung ganz neuer thermografischer ZfP-Verfahren. T2 - Thermographie-Kolloquium 2017 CY - Berlin, Germany DA - 28.09.2017 KW - Thermografie KW - Laser KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - VCSEL KW - Photothermisch PY - 2017 AN - OPUS4-43115 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Myrach, Philipp A1 - Ziegler, Mathias T1 - Online Laser-thermografische Rissprüfung an Stahl bei hohen Temperaturen N2 - Die Detektion bzw. Charakterisierung von Oberflächenrissen in Stahl ist eine herausfordernde Aufgabe für die zerstörungsfreie Prüfung. Dies gilt insbesondere, wenn eine solche Prüfung bereits während der Produktion selbst erfolgen soll. Die hier vorgefundenen Randbedingungen, wie z.B. die hohen Probentemperaturen (>700°C) oder Vorschubgeschwindigkeiten von bis zu 0,9 m/min, machen die Anwendung etablierter und vor allem berührender ZfP-Methoden praktisch meist unmöglich. Laser-thermografische Verfahren können hier eine Alternative bieten, da sie berührungslos und schnell arbeiten. Wir stellen die Ergebnisse einer Weiterentwicklung der Laser-thermografischen Prüfung vor, bei der die Anwendbarkeit bzw. die Übertragbarkeit der Methode auf die Bedingungen der Stahlproduktion untersucht wurde. Neben der Simulation der Produktionsbedingungen im Labor und der experimentellen Untersuchung der entscheidenden Einflussgrößen, wurden umfangreiche FEM-Simulationen durchgeführt. Mit Hilfe dieser theoretischen und experimentellen Ergebnisse wurde das Verfahren auch hinsichtlich der Analyse-Algorithmen weiterentwickelt, um eine zuverlässige und schnelle In-Line Prüfung während des Produktionsprozesses zu ermöglichen. Um zudem die Fähigkeiten der Thermografiekamera für schnelle online-Messungen und ihre Integrierbarkeit in verschiedene Anwendungssysteme zu verbessern, wurde die für die Verarbeitung der Detektordaten erforderliche Non-Uniformity Correction der Pixeldaten auf schneller Spezialhardware innerhalb der Kamera implementiert. T2 - Thermografie-Kolloquium 2017 CY - Berlin, Germany DA - 28.09.2017 KW - Rissprüfung KW - Laserthermografie KW - Thermografie KW - Risse PY - 2017 AN - OPUS4-42922 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Benefits & peculiarities of using highpower lasers for lock-in thermography N2 - Optical lock-in thermography is a completely contactless and very sensitive NDE technique. As an optical source of energy, incandescent (i.e. halogen) lamps are most commonly used because they are relatively inexpensive, do not need any work safety measures and offer high irradiances at the test site. However, they are strongly restricted by their low modulation bandwidth with a maximum modulation frequency of only about 1 Hz. The use of high-power kilowatt-class laser sources, e.g. diode laser arrays, pushes this constraint beyond 100 Hz. This allows for the exploration of the near-surface region of metals and layer systems with better and more accurate penetration depth and depth resolution. Moreover, these lasers are virtually free of any additional thermal radiation that could interfere with the “true” thermal response emitted from the heated sample. In turn, they can be easily used in a one-sided test configuration. Altogether using lasers considerably increases the application range of lock-in thermography, since especially for metals with a high reflectance and high thermal diffusivity a high irradiance is vitally important to allow for lock-in testing [1, 2]. We report on the mentioned benefits of using such high-power lasers and analyze the range of materials to be tested using lock-in thermography in dependence on the laser irradiance, the modulation frequency, the infrared camera as well as the optical and thermal material parameters. In this context, we also address a number of systematic errors caused by the use of ideal and non-ideal heat sources. For example, the measured phase angle in lock-in thermography depends on the irradiance and the modulation bandwidth of the source. This in turn has a decisive influence on the uncertainty in the quantification of, e.g. layer thicknesses. T2 - INTERNATIONAL SCHOOL OF QUANTUM ELECTRONICS, 62nd Course, Progress in Photoacoustic & Photothermal Phenomena CY - Erice, Italy DA - 06.09.2018 KW - Thermography KW - Laser thermography KW - Lock-in thermography KW - NDT PY - 2018 AN - OPUS4-46282 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Lock-in Thermography using High-Power Laser Sources N2 - Optical lock-in thermography is a completely contactless and very sensitive NDT technique. As an optical source of energy, incandescent lamps are most commonly used because they are relatively inexpensive and offer high irradiances at the test specimen. However, they are strongly restricted by their low modulation bandwidth with a maximum modulation frequency of only about 1 Hz. The use of high-power kilowatt-class laser sources, e.g. diode laser arrays, pushes this constraint beyond 100 Hz. This allows for the exploration of the near-surface region of metals and layer systems with better and more accurate penetration depth and depth resolution. Moreover, these lasers are virtually free of any additional thermal radiation that could interfere with the “true” thermal response emitted from the heated sample. In turn, they can be easily used in a one-sided test configuration. We present current activities with kilowatt-class high-power laser sources for advanced lock-in thermography and focus on the application of laser arrays that offer a very high irradiation strength over a large sample area beyond the mentioned advantages. T2 - 12th European Conference on Non-destructive Testing CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - Thermography KW - Laser Thermography KW - Lock-in Thermography PY - 2018 AN - OPUS4-45445 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias A1 - Thiel, Erik A1 - Ahmadi, Samim T1 - Lock-in Thermography using High-Power Laser Sources N2 - Optical lock-in thermography is a completely contactless and very sensitive NDT technique. As an optical source of energy, incandescent lamps are most commonly used because they are relatively inexpensive and offer high irradiances at the test specimen. However, they are strongly restricted by their low modulation bandwidth with a maximum modulation frequency of only about 1 Hz. The use of high-power kilowattclass laser sources, e.g. diode laser arrays, pushes this constraint beyond 100 Hz. This allows for the exploration of the near-surface region of metals and layer systems with better and more accurate penetration depth and depth resolution. Moreover, these lasers are virtually free of any additional thermal radiation that could interfere with the “true” thermal response emitted from the heated sample. In turn, they can be easily used in a one-sided test configuration. We present current activities with kilowatt-class highpower laser sources for advanced lock-in thermography and focus on the application of laser arrays that offer a very high irradiation strength over a large sample area beyond the mentioned advantages. T2 - 12th European Conference on Non-destructive Testing CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - Thermography KW - Laser Thermography KW - Lock-in Thermography PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-454466 UR - http://cdn.ecndt2018.com/wp-content/uploads/2018/05/ecndt-0139-2018.pdf SN - 978-91-639-6217-2 SP - ECNDT-0139-2018,1 EP - 7 AN - OPUS4-45446 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Lock-in Thermography using High-Power Laser Sources N2 - Optical lock-in thermography is a completely contactless and very sensitive NDT technique. As an optical source of energy, incandescent (i.e. halogen) lamps are most commonly used because they are relatively inexpensive and offer high irradiances at the test site. However, they are strongly restricted by their low modulation bandwidth with a maximum modulation frequency of only about 1 Hz. The use of high-power kilowatt-class laser sources, e.g. diode laser arrays, pushes this constraint beyond 100 Hz, see Fig.1. This allows for the exploration of the near-surface region of metals and layer systems with better and more accurate penetration depth and depth resolution. Moreover, these lasers are virtually free of any additional thermal radiation that could interfere with the “true” thermal response emitted from the heated sample. In turn, they can be easily used in a one-sided test configuration. Using the one-dimensional solution to the thermal heat diffusion equation together with the absorptance of the material which is illuminated with a harmonically modulated light source, we can calculate the temperature oscillation at the surface of a solid. As a second step, we calculate the corresponding oscillation of the total thermal emission using Stefan-Boltzmann law as a first order approximation and taking into account the emissivity of the material. Within this framework we can calculate the minimal irradiance of a light source necessary to provoke a measurable signal within a thermographic camera at a noise equivalent temperature difference (NETD) of 30 mK. In Fig. 2 this relationship is displayed for a wide spectrum of modulation frequencies and for a number of different light sources scaled to the same electrical input power and illumination area. Using this figure, it is now easily possible to analyze the range of materials to be tested using lock-in thermography, since only the materials (dotted lines) below the irradiance-vs-frequency curves (solid lines) are heated in excess of the camera’s NETD. This figure clearly shows that laser sources considerably increase the application range of lock-in thermography, since especially for metals with a high reflectance and high thermal diffusivity a high irradiance is vitally important to allow for lock-in texting. We present current activities with kilowatt-class high-power laser sources for advanced lock-in thermography and focus on the application of laser arrays that offer a very high irradiation strength over a large sample area beyond the mentioned advantages. T2 - Conference QIRT 2018 CY - Berlin, Germany DA - 25.06.2018 KW - Thermography KW - Laser Thermography KW - Lock-in Thermography PY - 2018 AN - OPUS4-45447 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Lock-in Thermography using High-Power Laser Sources N2 - Optical lock-in thermography is a completely contactless and very sensitive NDT technique. As an optical source of energy, incandescent (i.e. halogen) lamps are most commonly used because they are relatively inexpensive and offer high irradiances at the test site. However, they are strongly restricted by their low modulation bandwidth with a maximum modulation frequency of only about 1 Hz. The use of high-power kilowatt-class laser sources, e.g. diode laser arrays, pushes this constraint beyond 100 Hz, see Fig.1. This allows for the exploration of the near-surface region of metals and layer systems with better and more accurate penetration depth and depth resolution. Moreover, these lasers are virtually free of any additional thermal radiation that could interfere with the “true” thermal response emitted from the heated sample. In turn, they can be easily used in a one-sided test configuration. Using the one-dimensional solution to the thermal heat diffusion equation together with the absorptance of the material which is illuminated with a harmonically modulated light source, we can calculate the temperature oscillation at the surface of a solid. As a second step, we calculate the corresponding oscillation of the total thermal emission using Stefan-Boltzmann law as a first order approximation and taking into account the emissivity of the material. Within this framework we can calculate the minimal irradiance of a light source necessary to provoke a measurable signal within a thermographic camera at a noise equivalent temperature difference (NETD) of 30 mK. In Fig. 2 this relationship is displayed for a wide spectrum of modulation frequencies and for a number of different light sources scaled to the same electrical input power and illumination area. Using this figure, it is now easily possible to analyze the range of materials to be tested using lock-in thermography, since only the materials (dotted lines) below the irradiance-vs-frequency curves (solid lines) are heated in excess of the camera’s NETD. This figure clearly shows that laser sources considerably increase the application range of lock-in thermography, since especially for metals with a high reflectance and high thermal diffusivity a high irradiance is vitally important to allow for lock-in texting. We present current activities with kilowatt-class high-power laser sources for advanced lock-in thermography and focus on the application of laser arrays that offer a very high irradiation strength over a large sample area beyond the mentioned advantages. T2 - Conference QIRT 2018 CY - Berlin, Germany DA - 25.06.2018 KW - Thermography KW - Laser Thermography KW - Lock-in Thermography PY - 2018 AN - OPUS4-45449 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ziegler, Mathias A1 - Thiel, Erik T1 - Wenn die Wärme Wellen schlägt N2 - Mit Laserlicht kann man eine Materialoberfläche berührungslos und schnell moduliert aufheizen. Dabei entsteht eine stark gedämpfte Wärmewelle, die tief ins Material eindringen kann. Erzeugt und überlagert man solche thermischen Wellen auf kohärente Weise, dann kann man damit versteckte Materialfehler zerstörungsfrei und sehr präzise aufspüren. Sogar eine bildgebende Tomografie ist denkbar. KW - Thermography KW - Laser thermography KW - Lock-in thermography KW - NDT KW - Thermal waves PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1002/piuz.201801512 SN - 0031-9252 VL - 49 IS - 6 SP - 296 EP - 303 PB - Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA CY - Weinheim AN - OPUS4-46630 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Wärmebehandlung und zerstöungsfreie Prüfung: Oberflächenrisse mit der Laser-Thermografie finden T2 - Härtereikongress 2014 CY - Köln DA - 2014-10-22 PY - 2014 AN - OPUS4-32470 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Einsatz von LEDs in der Thermografie T2 - Hamburger NDT Tage 2014 CY - Hamburg DA - 2014-11-12 PY - 2014 AN - OPUS4-32471 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - LED und LASER - Chancen moderner Lichtquellen für die aktive Thermografie T2 - DGZfP Arbeitskreis Halle Leipzig CY - Handwerkskammer zu Leipzig, Borsdorf DA - 2014-12-08 PY - 2014 AN - OPUS4-32472 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - LEDs for Thermographic NDT: Status and Chances T2 - The 12th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography QIRT CY - Bordeaux, Frankreich DA - 2014-07-07 PY - 2014 AN - OPUS4-32473 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Einsatz von LEDs in der Thermografie: Status und Chancen T2 - DGZfP Jahrestagung 2014 CY - Potsdam, Germany DA - 2014-05-26 PY - 2014 AN - OPUS4-30987 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - LED und LASER - Chancen moderner Lichtquellen für die aktive Thermografie T2 - DGZfP Arbeitskreis CY - Berlin, Germany DA - 2014-03-04 PY - 2014 AN - OPUS4-30988 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ziegler, Mathias A1 - Myrach, Philipp A1 - Neding, Benjamin ED - J. Grosch, ED - E.J. Mittemeijer, T1 - Wärmebehandlung und zerstörungsfreie Prüfung: Oberflächenrisse mit der Laser-Thermografie finden N2 - Die Thermografie als zerstörungsfreies Prüfverfahren erlaubt das Erkennen einer Vielzahl von Defekten in unterschiedlichsten Werkstoffen. Hierzu ist zum einen eine Energiequelle erforderlich, welche einen Wärmestrom im Werkstück erzeugt, und zum anderen eine Infrarot-Kamera, welche den orts- und zeitabhängigen Temperaturverlauf der Werkstückoberfläche analysiert. Neue Ansätze unter Verwendung von Lasern ermöglichen nun auch die Prüfung auf winzige Oberflächenrisse. Die aktuelle Grenze der Nachweisempfindlichkeit für mittels klassischer Thermografie nur schwer prüfbare hochreflektierende Metalloberflächen liegt mit Rissbreiten und -tiefen bis hinunter in den Sub-Mikrometerbereich und damit im Bereich der fluoreszierenden Magnetpulver- und Eindringprüfung. Dabei sind jedoch weder Verbrauchsmittel, noch eine Oberflächenpräparation notwendig und eine Prüfung kann berührungslos und automatisiert über Entfernungen bis in den Meter-Bereich erfolgen. Bei der Wärmebehandlung und insbesondere beim Randschichthärten mittels Laserstrahlung stehen ebenfalls hochleistungsfähige Energiequellen zur Erzeugung intensiver dynamischer Temperaturgradienten zur Verfügung. Damit eröffnet sich unmittelbar die Möglichkeit der Integration der thermografischen Prüfung in die Fertigung. Der Beitrag stellt die neuesten Entwicklungen der vielversprechenden Laser-Thermografie-Technik vor und zeigt, warum deren Einsatz potentiell die Standardprüfverfahren Magnetpulver- bzw. Eindringprüfung für eine Reihe von Prüfproblemen beerben könnte. KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Thermografie KW - Infrarot-Sensor KW - Rissprüfung KW - Lasertechnik KW - Nondestructive testing KW - Thermography KW - Thermal infrared sensor KW - Crack inspection KW - Laser techniques PY - 2015 DO - https://doi.org/10.3139/105.110264 SN - 0341-101x SN - 1867-2493 VL - 70 IS - 4 SP - 190 EP - 195 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-34189 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Locating subsurface defects with structured heating using high-power VCSEL-laser arrays N2 - Among the photothermal methods, full-field thermal imaging is used to characterize materials, to determine thicknesses of layers, or to find inhomogeneities such as voids or cracks. The use of classical light sources such as flash lamps (impulse heating) or halogen lamps (modulated heating) led to a variety of nondestructive testing methods, in particular lock-in and flash-thermography. In vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs), laser light is emitted perpendicular to the surface with a symmetrical beam profile. Due to the vertical structure, they can be arranged in large arrays of many thousands of individual lasers, which allows power scaling into the kilowatt range. Recently, a high-power yet very compact version of such a VCSEL-array became available that offers both the fast timing behavior of a laser as well as the large illumination area of a lamp. Moreover, it allows a spatial and temporal control of the heating because individual parts of the array can be controlled arbitrarily in frequency, amplitude, and phase. In conjunction with a fast infrared camera, such structured heating opens up a field of novel thermal imaging and testing methods. As a first demonstration of this ansatz, we chose a testing problem very challenging to conventional thermal infrared testing: The detection of very thin subsurface defects perpendicularly oriented to the surface of metallic samples. First, we generate destructively interfering thermal wave fields which are then affected by the presence of defects within their reach. It turned out that this technique allows highly sensitive detection of subsurface defects down to depths in excess of the usual thermographic rule of thumb, with no need for a reference or surface preparation. T2 - 19th International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena CY - Bilbao, Spain DA - 16.07.2017 KW - Thermografie KW - Laser KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Thermography KW - Non-destructive testing PY - 2017 AN - OPUS4-41829 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Das VCSEL-Laser Array – Durch strukturierte Erwärmung mit einer neuartigen Hochleistungslichtquelle verdeckte Defekte thermografisch detektieren N2 - Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs) sind Diodenlaser, welche Laserstrahlung mit gutem Strahlprofil senkrecht zur Chipoberfläche emittieren. Aufgrund dieser vertikalen Bauweise können sie in großen Arrays zu vielen tausenden einzelnen Lasern zusammengefasst werden. Solch ein VCSEL-Array vereint das schnelle zeitliche Verhalten eines Diodenlasers mit der hohen optischen Bestrahlungsstärke und dem großen Beleuchtungsbereich von Blitzlampen oder LEDs und kann damit potentiell alle herkömmlichen Lichtquellen der Thermografie ersetzen. Darüber hinaus kann der Prüfkörper mithilfe dieser Lichtquelle strukturiert erwärmt werden, da einzelne Bereiche des VCSEL-Arrays unabhängig voneinander angesteuert werden können. Dieser neue Freiheitsgrad ermöglicht die Entwicklung neuer thermografischer ZfP-Verfahren. Wir demonstrieren diesen Ansatz anhand eines für die konventionelle Thermografie nur sehr bedingt lösbaren Prüfproblems, der Detektion vertikal zur Oberfläche ausgerichteter, sehr dünner, verdeckter Defekte in metallischen Werkstoffen. Wir erzeugen hierzu destruktiv interferierende thermische Wellenfelder. Defekte im Einflußbereich dieser thermischen Wellenfelder stören die destruktive Interferenz und erlauben eine hochsensible Detektion bis in Tiefen jenseits der üblichen thermografischen Faustformel, ohne Referenz und ohne Oberflächenbehandlung. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2017 CY - Koblenz, Germany DA - 22.05.2017 KW - Thermografie KW - Laser KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2017 AN - OPUS4-41834 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Catastrophic optical damage at front and rear facets of 975 nm emitting diode lasers T2 - CLEO, Conference on Lasers and Electro-Optics CY - Baltimore, MD, USA DA - 2011-05-03 PY - 2011 AN - OPUS4-23785 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Kameragestütztes Flying-Spot-Verfahren zur Risserkennung T2 - Thermografie-Kolloquium 2011 CY - Stuttgart, Germany DA - 2011-09-29 PY - 2011 AN - OPUS4-24542 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schlichting, Joachim A1 - Ziegler, Mathias A1 - Pelkner, Matthias A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Kameragestütztes Flying-Spot-Verfahren zur Risserkennung N2 - In dieser Arbeit wird ein kameragestütztes Verfahren zur Flying- Spot-Thermografie vorgestellt. Die Anregung wird über einen Diodenlaser mit einem optischen Scanner realisiert. Bei der Auswertung kommt ein effizienter und robuster Algorithmus zum Einsatz, der direkt auf die mit der Kamera aufgenommene Thermografiesequenz angewendet werden kann, ohne auf eine Synchronisation zwischen Kamera und Lasersystem angewiesen zu sein. Daher eignet sich diese Herangehensweise besonders zur Nachrüstung bestehender Thermografiesysteme. Die prinzipielle Eignung dieser Methode wird anhand einer Messung an einem Schienenstück mit Rollkontaktermüdungsrissen gezeigt. Als Referenzverfahren werden die Magnetpulverprüfung und eine auf GMR (Giant Magnetoresistance)- Sensoren basierende Streufeldmessung herangezogen. Mit dem thermografischen Verfahren konnten sämtliche enthaltenen Fehler erkannt werden. Dabei wurden Risse im mm-Abstand getrennt nachgewiesen, was etwa der geometrischen Auflösung der eingesetzten Kamera entspricht. T2 - Thermographie-Kolloquium 2011 CY - Stuttgart, Germany DA - 29.09.2011 KW - Flying-Spot Thermografie KW - Diodenlaser KW - Rissortung KW - Magnetpulverprüfung KW - GMR-Sensoren PY - 2011 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-246220 SN - 978-3-940283-36-8 IS - DGZfP-BB 130 (Vortrag 09) SP - 1 EP - 6 PB - Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung e.V. (DGZfP) AN - OPUS4-24622 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Flying laser spot thermography for the fast detection of surface breaking cracks T2 - 18th WCNDT - World conference on nondestructive testing CY - Durban, South Africa DA - 2012-04-16 PY - 2012 AN - OPUS4-26763 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Fast Detection of Surface Cracks Using Flying Laser Spot Thermography T2 - Review of Progress in Quantitative NDE CY - Denver, CO, USA DA - 2012-07-15 PY - 2012 AN - OPUS4-26764 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Hochleistungs-LED für die zerstörungsfreie thermografische Prüfung T2 - DACH Jahrestagung 2012 CY - Graz, Austria DA - 2012-09-17 PY - 2012 AN - OPUS4-26765 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Risserkennung an metallischen Oberflächen mit Flying-spot Laser-Thermografie T2 - DACH Jahrestagung 2012 CY - Graz, Austria DA - 2012-09-17 PY - 2012 AN - OPUS4-26766 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ehrig, Karsten A1 - Meinel, Dietmar A1 - Myrach, Philipp A1 - Stranzinger-Mayrhauser, A. A1 - Ziegler, Mathias T1 - CT als Referenz zur thermographischen Untersuchung von Defekten im gesenkgeschmiedeten Stahl N2 - Die Computertomographie (CT) eignet sich aufgrund der isotropen dichteaufgelösten 3D-Darstellung des durchstrahlten Objekts besonders gut zur Defektcharakterisierung (Risse, Materialverunreinigungen). Bei der Untersuchung von gesenkgeschmiedeten Stahl mittels CT sind insbesondere die durchstrahlbare Dicke und Durchstrahlungsartefakte (Streustrahlung, Strahlaufhärtung) zu beachten, wobei Mikrofokusbedingungen mit einem Brennfleck < 10 µm zur Erkennung von Rissen eingehalten werden müssen. In diesem Beitrag werden CT-Untersuchungen von unterschiedlichen Defekten im gesenkgeschmiedeten Stahl im Hinblick auf ihre Besonderheiten diskutiert. Aufgrund der Einschränkungen, die sich durch die limitierte Durchstrahlungslänge und die vergleichsweise langen Prüfdauern ergeben, besteht ein Bedarf an schnellen und berührungslosen Alternativen für die Vor-Ort-Prüfung. Hier bieten sich insbesondere thermographische Verfahren an, welche gegenüber den Standardprüfverfahren Magnetpulver- bzw. Eindringprüfung keine Verbrauchsmittel benötigen. Der thermographische Nachweis beruht hierbei auf der Messung der zeitaufgelösten Oberflächentemperaturverteilung, welche durch Defekte in charakteristischer Weise beeinflusst wird. Neueste Entwicklungen der thermographischen Prüftechnik erlauben beispielsweise den Nachweis von mikroskopischen Oberflächenrissen. Neben der bloßen Erkennung solcher Oberflächenrisse sind Aussagen zu deren Größe und Geometrie wichtig. Die Rekonstruktion dieser Parameter aus den Thermographiedaten ist jedoch nicht trivial und bislang noch nicht gelöst. Als einen vielversprechenden Ansatz zur Lösung des Problems stellen wir hier einen Vergleich zwischen CT- und Thermographiedaten an. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2013 CY - Dresden, Germany DA - 06.05.2013 KW - CT KW - Thermographie KW - Defekte KW - Stahl PY - 2013 SN - 978-3-940283-49-8 IS - DGZfP-BB 141 (Di.2.A.3) SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-28931 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Laser-Thermografie für die schnelle Prüfung auf mikroskopische Risse in reflektierenden metallischen Oberflächen T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Dresden, Germany DA - 2013-05-06 PY - 2013 AN - OPUS4-28499 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ziegler, Mathias A1 - Myrach, Philipp T1 - Neues aus der Normung - INS-Projekt 'Zerstörungsfreie Risserkennung - Erarbeitung einer Richtlinie zur zerstörungsfreien Risserkennung mit lokal angeregter Thermografie' N2 - Im Projekt wurden systematische Untersuchungen zur thermografischen Erkennung von Oberflächenrissen mit Rissbreiten von ca. 0,1 bis 200 µm anhand von standardisierten bzw. selbst erstellten metallischen Referenzprobekörpern durchgeführt. Zur lokalen Anregung wurde ein Hochleistungs-Diodenlasersystem verwendet. Alle für die erfolgreiche Prüfung wesentlichen Parameter des Prüfsystems wurden systematisch untersucht und bewertet. Hieraus wurden Vorschläge, Empfehlungen und Faustformeln für die Wahl der Prüfparameter, Referenzprüfkörper, geeignete Gerätekomponenten und Auswertungsalgorithmen sowie Hinweise zur Prüfungsdurchführung abgeleitet. Zur Absicherung der Aussagen und zum Anschluss des neuen Prüfverfahrens an den Stand der Technik wurden Referenzprüfungen und -messungen mit etablierten Verfahren durchgeführt. Zudem wurde die Grenze der Nachweisempfindlichkeit des Verfahrens demonstriert. PY - 2013 SN - 1616-069X SN - 0948-5112 VL - 134 IS - April SP - 12 EP - 14 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-28298 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Laser-Thermografie für die zerstörungsfreie Prüfung metallischer Oberflächen T2 - 7. Sitzung des wissenschaftlichen Beirats "Werkstoffe und technische Systeme" der BAM CY - Berlin, Germany DA - 2013-10-15 PY - 2013 AN - OPUS4-29319 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Rooch, Ludwig A1 - Hassenstein, Christian A1 - Ziegler, Mathias ED - Sakagami, T. ED - Inoue, H. T1 - Total Focusing in the Virtual Wave Domain: 3D Defect Reconstruction Using Spatially Structured Laser Heating N2 - Classical active thermographic testing of industrial goods has mostly been limited to generating 2D defect maps. While for surface or near-surface defect detection, this is a desired result, for deeply buried defects, a 3D reconstruction of the defect geometry is coveted. This general trend can also be well observed in widely used NDT methods (radiography, ultrasonic testing), where the progression from 2D to 3D reconstruction methods has already made profound progress (CT, UT phased array transducers). Achieving a fully 3D defect reconstruction in active thermographic testing suffers from the diffusive nature of thermal processes. One possible solution to deal with thermal diffusion is the application of the virtual-wave concept, which, by solving an inverse problem, allows the diffusiveness to be extracted from the thermographic data in the post-processing stage. What is left follows propagating-wave physics, enabling the usage of well-known algorithms from ultrasonic testing. In this work, we present our progress in the 3D reconstruction of deeply buried defects using spatially structured laser heating in conjunction with applying the well-known total focusing method (TFM) in the virtual-wave domain. T2 - 18th International Workshop on Advanced Infrared Technology and Applications (AITA 2025) CY - Kobe, Japan DA - 15.09.2025 KW - Non-destructive testing KW - Virtual wave concept KW - Laser thermography KW - Thermal thomography PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-641463 DO - https://doi.org/10.3390/proceedings2025129054 VL - 129 IS - 1 SP - 1 EP - 5 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-64146 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias A1 - M., Daniel T1 - Thermografie im Fokus: Aktuelle Normen und Standards N2 - Die Thermografie ist trotz ihrer fortschrittlichen wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen ein relativ neues Verfahren innerhalb der zerstörungsfreien Prüfmethoden. Aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile gewinnt sie zunehmend an Beliebtheit. Für eine breitere Anwendung, insbesondere in der Industrie, sind Normen, Standards und technische Richtlinien von großer Bedeutung. In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand der Normung in Deutschland beleuchtet. Wir erläutern die bestehenden Normen und technischen Regelungen für die Thermografie sowohl national, europäisch als auch international und werfen einen Blick in die Zukunft. Zudem ist die Normungsarbeit auf die Mitwirkung interessierter Kreise angewiesen, dazu zählen u.a. industrielle und akademische Anwender*innen, Gerätehersteller*innen, Forschungseinrichtungen, öffentliche Hand, Dienstleistungsunternehmen. Wir laden Sie ein, Ihre Bedarfe in Bezug auf Normungsprojekte und Ideen einzubringen und direkt an die Autoren zu senden. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2025 CY - Berlin, Germany DA - 26.05.2025 KW - Thermografie KW - Normen KW - Standards PY - 2025 AN - OPUS4-63525 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Spot Weld Testing Using Active Thermography T2 - QIRT Asia 2015 CY - Mamallapuram, Tamil Nadu (Indien) DA - 2015-07-06 PY - 2015 AN - OPUS4-33938 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Prüfung von Punktschweißverbindungen mit Laser-Thermografie T2 - Thermographie-Kolloquium 2015 CY - Stuttgart, Germany DA - 2015-10-01 PY - 2015 AN - OPUS4-34383 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 - GEN A1 - Ziegler, Mathias A1 - Altenburg, Simon A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Scheuschner, Nils A1 - Marquardt, E A1 - Mühlberger, W. A1 - Nagel, F. A1 - Neumann, E. A1 - Rohwetter, P. A1 - Rutz, F. A1 - Schwake, C. A1 - Schramm, S. A1 - Schwaneberg, F. A1 - Taubert, R. D. T1 - Thermografie und Strahlungsthermometrie - Stand und Trends N2 - In vielen Umgebungen, besonders bei hohen Temperaturen, korrosiven Umgebungen oder auf bewegten oder schlecht zugänglichen Flächen, kann die Temperatur nicht oder nur mit nicht akzeptablem Aufwand mit Berührungsthermometern gemessen werden. Diese Umgebungsbedingungen sind unter anderem in der chemischen Industrie, der Lebensmittel-, Metall-, Glas-, Kunststoff- und Papierherstellung sowie bei der Lacktrocknung anzutreffen. In diesen Bereichen kommen Strahlungsthermometer zum Einsatz. Der VDI-Statusreport zeigt typische Anwendungsfelder von nicht radiometrisch kalibrierten Wärmebildkameras und von radiometrisch kalibrierten Thermografiekameras. Um verlässlich mit spezifizierten Messunsicherheiten berührungslos Temperaturen zu messen, müssen die Strahlungsthermometer und Thermografiekameras nicht nur kalibriert, sondern radiometrisch und strahlungsthermometrisch umfassend charakterisiert werden. Auch die optische Materialeigenschaft, der spektrale Emissionsgrad und die Gesamtstrahlungsbilanz (Strahlung des Messobjekts und der Umgebung) sind bei der industriellen Temperaturmessung von großer Bedeutung. In den letzten Jahrzehnten ist dazu ein umfassendes technisches Regelwerk entstanden, das wir Ihnen mit diesem VDI-Statusreport vorstellen. Manche in den Richtlinien beschriebenen Kennwerte mögen abstrakt wirken. In diesem Statusreport zeigen wir an konkreten Beispielen, was diese Kenngrößen für die berührungslose Temperaturmessung bedeuten. Beispiele von Anwendungen zeigen, wo temperaturmessende Thermografiekameras und ausschließlich bildgebende Wärmebildkameras in der Praxis eingesetzt werden. Mit einer Analyse, welche Themen und Anwendungen derzeit besonders intensiv diskutiert werden, versuchen wir Trends für zukünftige Entwicklungen herauszuarbeiten. KW - Thermografie KW - Temperaturmessung PY - 2021 UR - https://www.vdi.de/ueber-uns/presse/publikationen/details/thermografie-und-strahlungsthermometrie-stand-und-trends SP - 1 EP - 40 PB - VDI Verein Deutscher Ingenieure e.V. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-52904 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dell’Avvocato, G. A1 - Amiel, S. A1 - Maillard, S. A1 - Mayr, G. A1 - Oswald-Tranta, B. A1 - Colinas, E. A1 - Svantner, M. A1 - Bouteille, P. A1 - Huillery, R. A1 - Galietti, U. A1 - Deganova, L. A1 - Caulier, Y. A1 - Ziegler, Mathias ED - Sakagami, T. ED - Inoue, H. T1 - Advancing Active Thermography for NDT: The Role of Standardization N2 - Infrared thermography, particularly its active form, is increasingly used in various industries in non-destructive testing (NDT). To support its broader adoption, structured standardization efforts have been developed within CEN/TC 138/WG11 and coordinated with ISO. Key standards—such as EN 16714, EN 17119, and EN 17501—define principles, procedures, and equipment requirements. Current activities include finalizing the draft on induction thermography, revising EN 17119, and developing new projects on optical lock-in, laser weld inspection, and thermal diffusivity. Standardization enhances comparability, reliability, and certification, making thermography a robust and scalable solution within the global NDT framework. T2 - AITA 2025 CY - Kobe, Japan DA - 15.09.2025 KW - Active thermography KW - Non-destructive testing (NDT) KW - Standardization KW - CEN/TC 138/WG11 KW - Infrared inspection KW - Industrial qualification PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-643972 DO - https://doi.org/10.3390/proceedings2025129030 VL - 129 IS - 1 SP - 1 EP - 4 PB - MDPI CY - Basel Switzerland AN - OPUS4-64397 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Fit für die Zukunft –Thermografie und aktuelle Normen N2 - Normung und Standardisierung schaffen die technische, rechtliche und wirtschaftliche Grundlage, um neue zerstörungsfreie Prüftechnologien wie die Thermografie erfolgreich in industrielle Anwendungen zu überführen. Ohne einheitliche Standards fehlt es an Vertrauen, Vergleichbarkeit und Kompatibilität, was die Akzeptanz und Verbreitung neuer Verfahren erheblich hemmt. T2 - Thermo 25 CY - Garching bei München, Germany DA - 12.11.2025 KW - Thermografie KW - Normen KW - Standards PY - 2025 AN - OPUS4-64830 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Advancing Active Thermography for NDT: The Role of Standardization N2 - Infrared thermography, particularly its active form, is increasingly used in various industries in non-destructive testing (NDT). To support its broader adoption, structured standardization efforts have been developed within CEN/TC 138/WG11 and coordinated with ISO. Key standards—such as EN 16714, EN 17119, and EN 17501—define principles, procedures, and equipment requirements. Current activities include finalizing the draft on induction thermography, revising EN 17119, and developing new projects on optical lock-in, laser weld inspection, and thermal diffusivity. Standardization enhances comparability, reliability, and certification, making thermography a robust and scalable solution within the global NDT framework. T2 - AITA 2025 CY - Kobe, Japan DA - 15.09.2025 KW - Active thermography KW - Non-destructive testing (NDT) KW - Standardization KW - CEN/TC 138/WG11 KW - Infrared inspection KW - Industrial qualification PY - 2025 AN - OPUS4-64572 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Thermography using High-Power Laser Arrays N2 - Due to their high irradiance and wide modulation bandwidth, high-power lasers open up a wide field of application. For example, the classical methods of pulse and lock-in thermography can be realized in high quality. In addition, structured heating is also possible by using arrays of such lasers. This makes it possible to implement new thermographic methods, such as interference-based detection of cracks or super resolution. T2 - Fifth NDTonAIR Training Event: Thermography Workshop CY - Linz, Austria DA - 13.02.2019 KW - Thermography KW - Laser Thermography KW - Super Resolution KW - Thermal Waves KW - NDT PY - 2019 AN - OPUS4-47491 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - Verbesserung des räumlichen Auflösungsvermögens der Impuls-Thermografie durch strukturierte Laser-Erwärmung und Joint Sparsity Rekonstruktion N2 - Die thermografische ZfP basiert auf der Wechselwirkung von thermischen Wellen mit Inhomogenitäten. Diese Inhomogenitäten hängen mit der Probengeometrie oder der Materialzusammensetzung zusammen. Obwohl die Thermografie für ein breites Spektrum von Inhomogenitäten und Materialien geeignet ist, ist die grundlegende Einschränkung die diffuse Natur der thermischen Wellen und die Notwendigkeit, ihre Wirkung lediglich an der Probenoberfläche radiometrisch messen zu können. Die Ausbreitung der thermischen Wellen von der Wärmequelle über die Inhomogenität zur Detektionsoberfläche führt zu einer Verschlechterung des räumlichen Auflösungsvermögens der thermografischen Technik. Ein neuer konzertierter Ansatz auf Basis einer räumlich strukturierten Erwärmung und einer Joint Sparsity des Signalensembles ermöglicht eine verbesserte Rekonstruktion von Inhomogenitäten. Im Beitrag wird die Implementierung dieses Ansatzes auf Basis einer strukturierten Beleuchtung mit einem 1D-Laser-Array vorgestellt. Die einzelnen Emitterzellen des Laser-Arrays werden durch ein pseudozufälliges Binärmuster gesteuert und zusätzlich leicht verschoben. Die wiederholte Messung dieser verschiedenen Konfigurationen bei gleichzeitig konstanter Inhomogenität ermöglicht eine Rekonstruktion der Inhomogenität unter Ausnutzung der Joint Sparsity. T2 - Thermographie Kolloquium 2019 CY - Halle, Germany DA - 19.09.2019 KW - Thermografie KW - Laser-Thermografie KW - ZfP KW - Compressed Sensing KW - Super Resolution PY - 2019 AN - OPUS4-49938 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ahmadi, Samim A1 - Thiel, Erik A1 - Karagianni, Christina A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Burgholzer, P. A1 - Mayr, G. A1 - Jung, P. A1 - Caire, G. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Photothermal super resolution image reconstruction using structured 1D laser illumination N2 - The separation of two closely spaced defects in fields of Thermographic NDE is very challenging. The diffusive nature of thermal waves leads to a fundamental limitation in spatial resolution. Therefore, super resolution image reconstruction can be used. A new concerted ansatz based on spatially structured heating and joint sparsity of the signal ensemble allows for an improved reconstruction of closely spaced defects. This new technique has been studied using a 1D laser array with randomly chosen illumination pattern. This paper presents the results after applying super resolution algorithms, such as the iterative joint sparsity (IJOSP) algorithm, to our processed measurement data. Different data processing techniques before applying the IJOSP algorithm as well as the influence of regularization parameters in the data processing techniques are discussed. Moreover, the degradation of super resolution reconstruction goodness by the choice of experimental parameters such as laser line width or number of measurements is shown. The application of the super resolution results in a spatial resolution enhancement of approximately a factor of four which leads to a better separation of two closely spaced defects. T2 - Quantitative Nondestructive Evaluation Conference 2019 CY - Portland, OR, USA DA - 14.07.2019 KW - Super resolution KW - Photothermal KW - Thermography KW - Laser PY - 2019 SP - Paper 8593, 1 PB - ASME AN - OPUS4-50924 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Ricci, M. A1 - Laureti, S. A1 - Ziegler, Mathias ED - Maldague, X. T1 - Practical study on the thermographic detectability of internal defects using temporally structured laser heating N2 - Modern laser systems have proven to be highly versatile heat sources for active thermographic testing. Compared to more traditional light sources, e.g. flash or halogen lamps, their output power can be easily modulated at high rates, allowing a wide variety of complex excitations to be realized. Although their total optical output power can be theoretically scaled to arbitrary values, the maximum output power is practically limited by many factors: the maximum power that the sample under test can absorb without altering the lighted surface itself, the trade-off between irradiance and inspected area, the cost of the laser system, etc. Furthermore, when working with spatial modulator systems, the output power must be limited to avoid damaging such devices. Nevertheless, to guarantee a sufficient amount of heating even for highly thermally conductive materials and/or deeply buried defects, the heating times can be extended, e.g., either by using step heating, long pulse thermography, or by lock-in thermography with a continuously modulated heating. However, for all these approaches, the ranging capabilities of the thermographic defect detection are reduced due to the limited frequency content of the excitation. To tackle this problem, i.e. to increase the excitation energy while preserving its frequency content, new approaches have been developed in the last two decades, among them the use of coded excitations in combination with pulse-compression, and the use of multiple lock-in analysis or a frequency modulated excitation signal. The challenges of such temporally structured heating techniques are manifold, for example, the DC component inherent in optical heating must be taken into account. In general, a wider frequency bandwidth or greater variability of the frequency components also means greater complexity for signal generation and data processing. In this paper, temporally structured excitation schemes with different degrees of complexity are compared on a high-power laser system. T2 - 17th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography 2024 CY - Zagreb, Croatia DA - 01.07.2024 KW - Thermography KW - Laser KW - NDT KW - Coded excitation KW - Defect identification PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-653790 DO - https://doi.org/10.21611/qirt-2024-077 SN - 2371-4085 SP - 1 EP - 9 PB - QIRT Council AN - OPUS4-65379 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 - Pech May, Nelson Wilbur A1 - Ziegler, Mathias ED - Maldague, X. T1 - Robotic-Assisted 3D Scanning and Laser Thermography for Crack Inspection on Complex Components N2 - The integration of automation and robotics into non-destructive testing (NDT) marks a significant advancement in evaluating complex components. This paper introduces a novel approach using robotic-assisted laser thermography combined with automated 3D scanning to detect and analyze cracks in complex structures. The system uses an integrated line scanner with a robotic arm to capture high-resolution data, creating detailed 3D models for adaptive path planning and precise alignment correction. Laser thermography, based on localized heating and the "flying spot" approach, detects surfacenear cracks with high precision. Crack detection is achieved using the Canny algorithm optional on Fourier-transformed thermograms, offering robust results with minimal computation. This study highlights the potential of robotic-assisted 3D scanning and laser thermography as efficient and precise methods for crack inspection, advancing NDT technologies and ensuring the structural integrity of modern components. T2 - 17th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography 2024 CY - Zagreb, Croatia DA - 01.07.2024 KW - Thermography KW - Non-destructive testing KW - Laser line KW - Robotic arm KW - Defect identification KW - Crack detection PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-653809 DO - https://doi.org/10.21611/qirt-2024-078 SP - 1 EP - 8 PB - QIRT Council AN - OPUS4-65380 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kunji Purayil, Sruthi Krishna A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Ziegler, Mathias ED - Ferrarini, Giovanni ED - López, Fernando ED - Spaeth, Peter T1 - Multispectral fusion-based crack detection using automated laser thermography inspection N2 - Crack detection of complex components is critical for maintaining the integrity and safety of structures across industries such as energy production and aerospace. The integration of multispectral imaging and automatic robot-based non-destructive testing (NDT) marks a significant advancement in the inspection of complex geometries. Multispectral imaging leverages the utilization of image data from different wavelength ranges for enhanced feature extraction and analysis. This paper proposes a novel image fusion model by combining thermal and visual images for the detection of surface and sub-surface cracks of turbine blades in energy production. Our study uses 3D scanning of components using a robot-assisted flying laser line, which measures high-resolution thermal data and RGB images using visual cameras simultaneously. Laser thermography induces a localized heating on the sample, creating a thermal response that highlights cracks and defects that are often undetectable using conventional imaging techniques. Multispectral image fusion models are developed based on an unsupervised generative adversarial network (GAN) for precise crack detection. The model validation is done using experimental data and it demonstrated high crack detection accuracy compared to conventional single-band imaging methods. This research highlights the new potential for advancing NDT technologies by combining thermal inspection techniques with optical imaging to develop a multispectral inspection approach. T2 - Thermosense: Thermal Infrared Applications XLVII CY - Orlando, Florida, United States DA - 13.04.2025 KW - Infrared imaging KW - Laser KW - Multispectral imaging KW - NDE 4.0 KW - Non-destructive testing PY - 2025 DO - https://doi.org/10.1117/12.3052496 SP - 1 EP - 11 PB - SPIE AN - OPUS4-63253 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias T1 - How thermographic NDT can contribute to achieving the Sustainable Development Goals N2 - In 2015, the global community adopted the UN 2030 Agenda - a roadmap for the future. The Agenda covers economic, environmental and social aspects of development. They formulated the so-called 17 Sustainable Development Goals (SDGs). And what it means is: We are facing a profound systemic transformation! But the question is: how can we achieve these goals? Of course, each of us can contribute by changing some of our habits. But for us as a research organisation, the answer must be science! There are a number of key technologies that will be needed to manage this change. Our contribution as the NDT community should be to support this global transformation by making it a safe one! And infrared thermography is an integral part of this NDT community and represents one of these key technologies. Of the 17 SDGs, we have identified five SDGs (Goal 7: affordable and clean energy, Goal 9: industry, innovation and infrastructure, Goal 11: sustainable cities and communities, Goal 12: responsible consumption and production, Goal 13: climate action) that we believe we can support in line with our mission. In this paper, four specific examples from BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung / German Federal Institute for Materials Research and Testing) will be used to show how thermographic NDT can contribute to the achievement of the SDGs. As a first example, we want to establish the quality control of novel, resource-conserving high-temperature additive manufacturing processes by establishing thermography-based in-situ measurement techniques. The aim is to achieve zero-defect manufacturing for all processes involving heat, such as the PBF-LB/M and DED-LB/M processes, which are currently entering industrial mass applications. As a second example, our research is focused on replacing traditional resource-intensive inspection methods such as liquid penetrant or magnetic particle inspection with robotic high-resolution laser thermography, which we call photothermal CT and which will enable fully automated inspection of complex geometries at high speed and high resolution. As a third example, we want to support the energy transition and climate protection as a whole through modern IRT inspection techniques by establishing thermographic inspection of wind turbines, in particular of rotor blades. Such inspections will make wind energy safer to use, enable longer operating times and make it more economical by improving its efficiency. In addition to industrial applications, IRT inspection techniques can be applied to the civil engineering sector to support sustainable infrastructure. Useful application scenarios include the early detection of corrosion under protective coatings and the inspection of concrete coatings found on parking decks, which are mainly applied by hand. T2 - Pan-American Conference for Nondestructive Testing (VIII PANNDT) CY - Niagara Falls, Ontario, Canada DA - 09.06.2025 KW - Thermography KW - Additive manufacturing KW - Wind energy KW - Infrastructure PY - 2025 AN - OPUS4-63523 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias A1 - Myrach, Philipp A1 - Schlichting, Joachim A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Laser-Thermografie für die schnelle Prüfung auf mikroskopische Risse in reflektierenden metallischen Oberflächen N2 - Thermografische ZfP-Verfahren erlauben die Erkennung einer Vielzahl von Defekten in unterschiedlichsten Werkstoffen. Neue Ansätze unter Verwendung von Lasern ermöglichen darüber hinaus die Prüfung auf Oberflächenrisse. Wir stellen die neuesten Entwicklungen dieser vielversprechenden Technik vor und zeigen warum deren Einsatz potentiell die Standardprüfverfahren Magnetpulver- bzw. Eindringprüfung für eine Reihe von Prüfproblemen beerben könnte. Hierzu stellen wir die Prüfergebnisse zu unterschiedlichen metallischen Werkstoffen, Rissgrößen und -typen in Abhängigkeit der Prüfparameter vor. Die aktuelle Grenze der Nachweisempfindlichkeit für die mittels klassischer Thermografie schwer prüfbaren hochreflektierenden Metalloberflächen liegt mit Rissbreiten und -tiefen von weni-gen Mikrometern im Bereich der fluoreszierenden Magnetpulver- und Eindringprüfung. Dabei sind weder Verbrauchsmittel noch eine Oberflächenpräparation notwendig und eine Prüfung kann berührungslos und automatisiert über Entfernungen im Meter-Bereich erfolgen. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2013 CY - Dresden, Germany DA - 06.05.2013 KW - Thermografie KW - Laser KW - Risse PY - 2013 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-288706 SN - 978-3-940283-49-8 IS - DGZfP-BB 141 (Di.2.A.4) SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung e.V. (DGZfP) AN - OPUS4-28870 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thiel, Erik A1 - Kreutzbruck, M. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Laser projected photothermal thermography for characterizing hidden defects N2 - For the last 20 years active thermography has developed into a standard method in non-destructive material testing. It has become possible to detect defects such as cracks, voids, or even material inhomogeneities. Until now, it is still difficult to quantify subsurface or hidden defects in size due to the diffusive nature of heat flow within a solid. Facing this issue, lockin thermography and other photothermal techniques have been established. They are based on exciting a sample periodically (e.g. with a halogen lamp), causing a controlled periodical heat flow and thereby representing strongly damped thermal waves. These techniques make use of interference and reflection of thermal waves which allow enhancing depth resolution. So far, only the temporal component of the light source was modified to achieve a defined vertical heat flow – In contrast, we propose a novel technique in which we are able to control both: time and space. This technique enables us to exploit the possibilities of coherent thermal wave shaping. We achieve that by combining a spatial light modulator (SLM) with a high power laser. This approach allows us to launch a set of individually controlled and fully coherent high energy thermal waves into the sample volume. That means, we intentionally use wave propagation throughout the sample’s material in both - vertical and lateral direction. As one possible application, we use a thermal waves’ interference effect of two phase shifted wave patterns to detect the position of hidden defects. The wave patterns are positioned with a certain distance and a 180° phase shift to each other creating an amplitude depletion zone right in the middle of the two patterns. When a defect is brought unsymmetrically into the depletion zone, the lateral heat flow is disturbed. If the sample is now moved through the depletion zone, a defect can be easily characterized. Exciting periodically while controlling simultaneously phase and amplitude enables us to have a defined thermal wave propagation throughout the sample which means thermal waves can be controlled almost like acoustical or optical waves. This offers the opportunity to transfer known technologies from wave shaping techniques to thermography methods. T2 - 19th World Conference of Non-Destructive Testing 2016 CY - München, Germany DA - 13.06.2016 KW - Thermal waves KW - DMD KW - Active thermography KW - SLM PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-365702 SP - Th.4.I.2 - 1 EP - Th.4.I.2 - 6 AN - OPUS4-36570 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias A1 - Thiel, Erik A1 - Studemund, Taarna T1 - Laser-Thermografie – Von der flächigen zur strukturierten Anregung N2 - Im Bereich der optisch angeregten Thermografie haben sich Blitzlampen (impulsförmig-flächige Erwärmung) und Halogenlampen (moduliert-flächige Erwärmung) für die spezifischen Regime Impuls- und Lockin-Thermografie etabliert. Mittels eines rasternden fokussierten Lasers wird die Flying-spot Laserthermografie z.B. zur Risserkennung (Dauerstrichbetrieb) und die photothermische Materialcharakterisierung (hochfrequent moduliert)implementiert. Durch die Verfügbarkeit neuer Technologien (schnelle und hochauflösende IR-Kameras, brillante innovativer Lichtquellen und performante Datenakquisitions- und Verarbeitungstechnik) wird ein Paradigmenwechsel von den getrennt voneinander stehenden photothermischen und thermografischen Techniken hin zu einer einheitlichen quantitativen Mess-und Prüftechnik ermöglicht, die schneller und präziser ist. Ähnlich wie ein LED-Array, jedoch mit einer um zwei Größenordnungen höheren Bestrahlungsstärke, steht jetzt eine neuartige brillante Laserquelle, das VCSEL-Array (vertical-cavity surface-emitting laser) zur Verfügung, welches die starke Beschränkung der zeitlichen Dynamik der etablierten Lichtquellen aufhebt und gleichzeitig spektral sauber von der Detektionswellenlänge getrennt ist. Es vereint somit das schnelle zeitliche Verhalten eines Diodenlasers mit der hohen optischen Bestrahlungsstärke und dem großen Beleuchtungsbereich von Blitzlampen. Darüber hinaus kann die Erwärmung auch strukturiert vorgenommen werden, da einzelne Bereiche des VCSEL-Arrays unabhängig voneinander angesteuert werden können. Dieser neue Freiheitsgrad ermöglicht die Entwicklung ganz neuer thermografischer ZfP-Verfahren. T2 - Thermographie-Kolloquium 2017 CY - Berlin, Germany DA - 28.09.2017 KW - Thermografie KW - Laser KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Lock-in KW - VCSEL KW - Photothermisch PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-431170 UR - https://www.dgzfp.de/Portals/thermo2017/BB/6.pdf SN - 978-3-940283-88-7 VL - 163 SP - 1 EP - 15 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-43117 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Casperson, Ralf A1 - Heideklang, René A1 - Myrach, Philipp A1 - Onel, Yener A1 - Pelkner, Matthias A1 - Pohl, Rainer A1 - Stegemann, Robert A1 - Ziegler, Mathias A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Vergleich konventioneller und neuer Oberflächenprüfverfahren für ferromagnetische Werkstoffe N2 - Sicherheitsrelevante und zyklisch hoch belastete Bauteile erfordern zur Vermeidung von kostenintensiven Ausfällen besonders stabile Prozessparameter. Bereits sehr kleine Randzonenfehler können unter zyklischer Bauteilbelastung zu Risswachstum und letztendlich zum Bauteilversagen führen. Die frühzeitige Erkennung von Randzonenfehler in Hochleistungsbauteilen wie z.B. Zahnräder, Ritzelwellen und Kurbelwellen erfordert daher eine leistungsfähige zerstörungsfreie Oberflächenrissprüfung, die es ermöglicht in den hochbeanspruchten Funktionsflächen auch Härterisse, Schleifrisse oder Zundereinschlüsse zu detektieren. Hierzu sind in den letzten Jahren einige neue, innovative Oberflächenprüfverfahren wie die laserangeregte Thermografie und die Streuflussprüfung mit hochauflösenden GMR-Sensoren oder magnetooptischen Verfahren entwickelt worden. Zusätzlich zur hohen Empfindlichkeit zeichnen sich diese innovativen Verfahren durch einen schnellen und teils auch berührungslosen Einsatz aus. Da die noch relativ neu-en Verfahren naturgemäß noch nicht normativ verankert sind, wurden auch bereits erste Validierungen durchgeführt. Um die Leistungsfähigkeit der Verfahren eingehend zu untersuchen, erfolgten Testreihen an verschiedenen Testkörpern in Bezug auf Ortsauflösung, Empfindlichkeit, Automatisierung und Bewertung der Messsig-nale. Neben den neuen Verfahren und ihren ersten Schritten hin zur Validierung kamen als Referenz auch die „klassischen“ Verfahren der Magnetpulver- und Wirbelstromprüfung zum Einsatz, deren Leistungsfähigkeit durch angepasste Sondenentwicklung auch für sehr kleine Oberflächendefekte nochmals unter Beweis gestellt wurde. Zusätzlich wurde an einigen Testkörpern eine hochauflösende CT durchgeführt. Die Ergebnisse dieses Vergleiches werden vorgestellt und Möglichkeiten sowie Grenzen der einzelnen Verfahren herausgearbeitet. T2 - DACH-Jahrestagung 2015 CY - Salzburg, Austria DA - 11.05.2015 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Oberflächenprüfung KW - Vergleichskörper 1 KW - Sichtprüfung KW - Magnetpulverprüfung KW - Streuflussprüfung KW - Farbeindringprüfung KW - Wirbelstromprüfung KW - Thermografie KW - Radiografie PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-344262 SN - 978-3-940283-68-9 IS - DGZfP BB 152 SP - Mi.2.B.4, 1 EP - 11 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) AN - OPUS4-34426 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Ziegler, Mathias A1 - Kunert, M. A1 - Goldammer, M. T1 - Entwicklung von Referenzprobekörpern für die Standardisierung der Blitzthermografie N2 - Die aktive Thermografie wird in der Industrie zunehmend in verschiedenen Bereichen zur Qualitätssicherung, Zustandsdiagnose und Zustandsüberwachung eingesetzt. Bestehende Normen zur Thermografie beschreiben die Grundlagen, Geräte und Begriffe. In diesem Beitrag wird über ein Projekt berichtet, dessen Ziel die Erarbeitung einer Prüfnorm zur Blitzthermografie ist. Diese sollte neben der Auswahl geeigneter Gerätekomponenten, der Auswertungsverfahren und der Vorgehensweise bei der Prüfung auch die Beschreibung geeigneter Referenzprobekörper enthalten, die eine Bewertung der Messapparatur und eine Qualitätssicherung der Prüfung ermöglichen. T2 - Thermographie-Kolloquium 2011 CY - Stuttgart, Germany DA - 29.09.2011 KW - Aktive Thermografie KW - Blitzanregung KW - Prüfnorm KW - Referenzprobekörper PY - 2011 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-246230 SN - 978-3-940283-36-8 VL - 130 SP - 1 EP - 7 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-24623 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Unnikrishnakurup, Sreedhar A1 - Myrach, Philipp A1 - Polomski, Benjamin A1 - Le Claire, Elisabeth A1 - Vengara, N. A1 - Balasubramaniam, Krishnan A1 - Ziegler, Mathias T1 - Thermographic crack detection in hot steel surfaces N2 - The detection and characterization of surface cracks in steel specimens prior to damage is a technologically and economically highly significant task and is of utmost importance when it comes to safety-relevant structures. In steel production where steel billets at high temperatures have to be inspected while moving a number of well-established NDT methods cannot be applied. Laser thermography however is a promising candidate to serve as a fast, non-contact and remote tool in this case. We present a study that shows that the crack detection capabilities of laser thermography can be extended also to specimens at high temperature. A combination of inductive and laser heating allows to systematically study the contrast formation as well as the optimization of the important measurement parameters. The experiments are accompanied by FEM simulations that provide a better insight of the physical correlations and support the experimental developments. The aim of these studies is to develop a system with high inspection speed and detection performance to be in-line operated under the hostile environment of steel production lines. T2 - 19th World Conference on Non-Destructive Testing (WCNDT 2016) CY - Munich, Germany DA - 13.06.2016 KW - In-line Monitoring KW - Laser Infrared thermography KW - Cracks KW - Induction heating KW - Steel billets KW - FEM simulation PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-389161 UR - http://ndt.net/?id=19573 SN - 1435-4934 VL - 21 IS - 7 SP - 1 EP - 8 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-38916 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Jonietz, Florian A1 - Ziegler, Mathias A1 - Myrach, Philipp A1 - Suwala, H. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Untersuchung von Punktschweißverbindungen mit aktiver Thermografie N2 - Widerstandspunktschweißen ist insbesondere im Automobilbau eine der wichtigsten Fügetechniken. Bislang erfolgt die Qualitätssicherung überwiegend durch stichprobenartige zerstörende Prüfung. Eine zerstörungsfreie Prüftechnik würde neben der Reduzierung der Prüfkosten auch eine Optimierung des Punktschweißverfahrens bedeuten, da prinzipiell jeder Schweißpunkt geprüft werden könnte und somit auch eine Reduzierung der Anzahl der Schweißpunkte möglich ist. Es wird ein Verfahren vorgestellt, bei dem die Punktschweißverbindung zwischen zwei Stahlblechen optisch auf einer Blechseite mittels Laser oder Blitzlicht erwärmt wird. Die aufgeschmolzene Zone, die sogenannte Schweißlinse, stellt dabei neben der mechanischen Verbindung auch eine Wärmebrücke zwischen den beiden verschweißten Blechen dar, die bei diesem Verfahren ausgenutzt wird. Durch den verbesserten thermischen Kontakt zwischen den verschweißten Blechen an der Schweißlinse kontrastiert diese deutlich mit dem umgebenden Blechmaterial, bei dem der Wärmeübertrag zwischen den Blechen vergleichsweise gering ist. Dieser Kontrast im thermischen Verhalten kann mittels zeitabhängiger Thermografie gemessen werden. Durch das hier vorgestellte Verfahren kann mittels aktiver Thermografie sowohl in Transmissions- als auch in Reflexionsanordnung die Größe des thermischen Kontaktes zwischen den beiden Blechen ermittelt werden, welche ein Maß für die Größe der Schweißlinse und damit für die qualitative Güte der Schweißung darstellt. Ein Vorteil des entwickelten Verfahrens ist seine Anwendbarkeit auf Bleche ohne Oberflächenbehandlung. T2 - DACH-Jahrestagung 2015 CY - Salzburg, Austria DA - 11.05.2015 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-343476 UR - http://www.ndt.net/?id=19068 SN - 1435-4934 VL - 21 IS - 4 SP - 1 EP - 7 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-34347 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schlichting, Joachim A1 - Ziegler, Mathias A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Flying laser spot thermography for the fast detection of surface breaking cracks N2 - We report on recent developments in the detection of surface breaking cracks using flying laser spot thermography. Application of an infrared camera for mapping the thermal radiation after excitation with a diode laser equipped with an optical scanner allows us to examine a surface containing cracks in an entirely non-destructive, contactless and fast way, without even moving the camera. We developed an efficient and robust algorithm that can be applied directly to the recorded thermal sequences, and that derives a single image containing all crack signatures. For this crack detection technique, no specific synchronisation between laser and camera is required. Hence, our approach is suitable for an upgrade of existing thermographic systems. The feasibility of the proposed procedure is proven by testing an artificial test sample and a piece of rail that comprises roll contact fatigue cracks and by comparing the results with magnetic particle testing. T2 - 18th WCNDT - World conference on nondestructive testing CY - Durban, South Africa DA - 16.04.2012 KW - Thermography KW - Cracks KW - Laser KW - Flying spot PY - 2012 SN - 978-0-620-52872-6 IS - (Paper 499) SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-26352 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias A1 - Strobach, L. T1 - Infrarotreflektographie und Blitzthermographie zur Sichtbarmachung von historischen Farbschichten am Flugzeug Bücker Bü 181 Bestmann N2 - Die Geschichte eines Flugzeuges ist häufig von unterschiedlichen Nutzungsphasen geprägt. Zum Beispiel ist der Wechsel des Eigentümers eines Flugzeuges häufig mit umfassenden Veränderungen der Farbgebung und Kennzeichnung verbunden. Wenn ein Flugzeug in die Sammlung eines Museums aufgenommen wird, zeigt es entweder den letzten Einsatzzustand oder andere zu späteren Zeiten durchgeführte Reparaturen auf seiner Oberfläche. Oft befinden sich unterhalb dieser letzten äußeren Schicht, ältere Spuren der Nutzung. Um diese verdeckt liegenden Lackierungen sichtbar zu machen, können die Verfahren der Infrarotreflektographie und der aktiven Thermographie eingesetzt werden. Die Infrarotreflektographie wird häufig in der Gemälderestaurierung eingesetzt, um zum Beispiel Vorzeichnungen sichtbar zu machen. Die aus der industriellen zerstörungsfreien Prüfung bekannten Verfahren der aktiven Thermographie fanden bisher überwiegend im Bereich der Bauwerksuntersuchungen Anwendung. Erste Ergebnisse zu Farbuntersuchungen an historischen Flugzeugen mit den beiden Verfahren fanden am Deutschen Museum München in Zusammenarbeit mit der TU-München statt. Ein Projekt der HTW-Berlin mit der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) und dem Militärhistorischen Museum Flugplatz Berlin-Gatow greift diese Anwendungsidee auf und vergleicht beide Verfahren. Am Beispiel des Flugzeuges Bücker Bü 181 Bestmann können die Möglichkeiten, Grenzen und Potentiale der Technologien zum gegenwärtigen Entwicklungsstand verdeutlicht werden. T2 - Material Truth CY - Magdeburg, Germany DA - 04.03.2026 KW - Aktive Thermographie KW - Flugzeuggeschichte KW - Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) KW - Infrarotreflektographie PY - 2026 AN - OPUS4-65658 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -