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 - Thiel, Erik A1 - Kreutzbruck, M. A1 - Studemund, T. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Thermal wave interference with high-power VCSEL arrays for locating vertically oriented subsurface defects 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 perpendicularly 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 approach, 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 - 44TH ANNUAL REVIEW OF PROGRESS IN QUANTITATIVE NONDESTRUCTIVE EVALUATION CY - Provo, Utah DA - 16.07.2017 KW - Laser applications KW - Thermography KW - VCSEL KW - Subsurface defects PY - 2018 SN - 978-0-7354-1644-4 DO - https://doi.org/10.1063/1.5031547 SN - 0094-243X VL - 1949 SP - UNSP 060001, 1 EP - 8 AN - OPUS4-45171 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Ziegler, Mathias A1 - Maierhofer, Christiane ED - Maldague, X. T1 - Systematic errors in the evaluation of uncorrected data from thermographic lock-in measurements N2 - Lock-in thermography (LT) is based on the correct evaluation of phase differences between the temperature oscillations at different surface regions of the object under test during periodic heating. Since the usual heating procedures contain a DC component, the actual heating pattern achieved is not harmonic. This causes systematic deviations when phase differences are determined by means of harmonic analysis, e.g. with FFT analysis. The resulting errors depend clearly on the ratio between DC and AC amplitude, which is demonstrated at simulated and experimentally recorded temperature transients. Further experimental LT data obtained by different oscillating energy inputs showed a variety of possible shapes of transients with different DC components. T2 - 14th QIRT Conference CY - Berlin, Germany DA - 26.06.2018 KW - NDT KW - Lock-in Thermography KW - FFT PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-453768 SP - 539 EP - 547 PB - QIRT Council AN - OPUS4-45376 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ziegler, Mathias A1 - Thiel, Erik A1 - Studemund, T. T1 - Thermography using a 1D laser array – From planar to structured heating N2 - In the field of optically excited thermography, flash lamps (impulse shaped planar heating) and halogen lamps (modulated planar heating) have become established for the specific regimes of impulse and lock-in thermography. Flying-spot laser thermography is implemented by means of a rasterized focused laser, e. g. for crack detection (continuous wave operation) and photothermal material characterization (high-frequency modulated). The availability of novel technologies, i. e. fast and high-resolution IR cameras, brilliant innovative light sources and high-performance data acquisition and processing technology will enable a paradigm shift from stand-alone photothermal and thermographic techniques to uniform quantitative measurement and testing technology that is faster and more precise. Similar to an LED array, but with irradiance two orders of magnitude higher, a new type of brilliant laser source, i. e. the VCSEL array (vertical-cavity surface-emitting laser), is now available. This novel optical energy source eliminates the strong limitation to the temporal dynamics of established light sources and at the same time is spectrally clearly separated from the detection wavelength. It combines the fast temporal behavior of a diode laser with the high optical irradiance and the wide illumination area of flash lamps. In addition, heating can also be carried out in a structured manner, because individual areas of the VCSEL array can be controlled independently of each other. This new degree of freedom enables the development of completely new thermographic NDT methods. KW - Thermography KW - Laser thermography KW - Laser KW - Lock-in KW - VCSEL KW - Thermal wave KW - Photothermal PY - 2018 UR - https://www.hanser-elibrary.com/doi/abs/10.3139/120.111209 DO - https://doi.org/10.3139/120.111209 SN - 0025-5300 VL - 60 IS - 7-8 SP - 749 EP - 757 PB - Carl Hanser Verlag CY - München AN - OPUS4-45482 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 - CONF A1 - Burgholzer, P. A1 - Berer, T. A1 - Ziegler, Mathias A1 - Thiel, Erik A1 - Ahmadi, Samim A1 - Gruber, J. A1 - Mayr, G. A1 - Hendorfer, G. T1 - Blind structured illumination as excitation for super-resolution photothermal radiometry N2 - Using an infrared camera for radiometric imaging allows the contactless temperature measurement of multiple surface pixels simultaneously. From the measured surface data, a sub-surface structure, embedded inside a sample or tissue, can be reconstructed and imaged when heated by an excitation light pulse. The main drawback in radiometric imaging is the degradation of the spatial resolution with increasing depth, which results in blurred images for deeper lying structures. We circumvent this degradation with blind structured illumination, combined with a non-linear joint sparsity reconstruction algorithm. The ground-breaking concept of super-resolution can be transferred from optics to thermographic imaging. T2 - Conference QIRT 2018 CY - Berlin, Germany DA - 25.06.2018 KW - Thermography KW - Laser thermography KW - Super resolution PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-454506 SN - 978-3-940283-94-8 DO - https://doi.org/10.1080/17686733.2019.1655247 SP - We.3.A.2, 1 EP - 7 AN - OPUS4-45450 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 - JOUR A1 - Hempel, M. A1 - Ziegler, Mathias A1 - Schwirzke-Schaaf, S. A1 - Tomm, J.W. A1 - Jankowski, D. A1 - Schröder, D. T1 - Spectroscopic analysis of packaging concepts for high-power diode laser bars N2 - Double-side cooled high-power diode laser bars packaged by different techniques on different types of passive heat sinks are analyzed in terms of packaging-induced strain. Reference data from standard devices being single-side cooled only and packaged by conventional soft and hard soldering are also presented. Thermal profiling across the devices complements the results. The most suitable packaging architecture and technique for double-side cooled bars is identified. Measurements of the laser emission near field and electroluminescence pattern provide direct reference to the functionality of the devices. Furthermore, a type of cross calibration of the methods used for strain analysis is made, since all techniques are applied to the same set of bars. This involves micro photoluminescence, micro Raman, and degree-of-polarization electroluminescence spectroscopy. KW - Spectroscopy KW - Semiconductor laser KW - Thermography KW - High-power diode lasers KW - Non-destructive testing PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1007/s00339-012-6799-4 SN - 0947-8396 VL - 107 IS - 2 SP - 371 EP - 377 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-25789 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pech May, Nelson Wilbur A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Ziegler, Mathias T1 - Robot-assisted crack detection on complex shaped components using constant-speed scanning infrared thermography with laser line excitation N2 - Infrared thermography (IRT) using a focused laser is effective for surface defect detection. Nevertheless, testing complex‐shaped components remains a challenging task. The state‐of‐the‐art focuses on testing a limited region of interest rather than the full sample. Thus, detection and location of surface defects has been less researched. Most attempts require a manual scan of the full sample, which makes it hard to reconstruct the full scanned surface. Here, we introduce a reliable workflow for crack detection and semi‐automated inspection of complex‐shaped components using IRT excited with a laser line. A 6‐axis robot arm is used for moving the sample in front of the setup. This approach has been tested on a section of a rail and a gear, both containing defects due to heavy use. Crack detection is based on the segmentation of thermograms obtained by Fourier transform of sorted temperatures. Moreover, texture mapping is used to visualize a reconstructed thermogram on the 3D model of the sample. Our approach illustrates a reliable process towards the digitalization of thermographic testing. KW - Crack detection KW - Infrared thermography KW - Laser line excitation KW - Robot‐assisted KW - Texture mapping PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/appl.202400007 SN - 2702-4288 VL - 4 IS - 1 SP - 1 EP - 13 PB - John Wiley & Sons, Ltd AN - OPUS4-60910 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 - CONF A1 - Myrach, Philipp A1 - Ziegler, Mathias A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Kreutzbruck, Marc ED - Chimenti, D.E. ED - Bond, L.J. ED - Thompson, D.O. T1 - Influence of the acquisition parameters on the performance of laser-thermography for crack detection in metallic components N2 - We present a systematic study on the performance of laser-thermography for the detection of surface cracks in metallic components. Scanning a metallic surface with laser causes local heating that is mapped simultaneously by an IR-camera and allows identifying cracks with sub-µm openings. The detectability, however, depends on a number of acquisition parameters (e.g. scanning speed, laser power, IR-camera resolution) that typically relate on each other. Most importantly, the detection-sensitivity of surface breaking cracks is given by a particular combination for the acquisition parameter values. As a result, this sensitivity is adaptable within wide ranges allowing the detection of cracks with openings ranging from 200 to 0.1 µm at testing speeds of 100 to 0.05 cm²/s. By examining artificial as well as fatigue cracks, we demonstrate that the method can be even applied to shiny surfaces with no need of pretreatments, which makes it an entirely contactless, remote and automatable NDT technique. A comparison with magnetic particle testing shows that laser-thermography has the potential to become a strong competitor to conventional surface inspection methods in the future. T2 - 40th Annual review of progress in quantitative nondestructive evaluation CY - Baltimore, Maryland, USA DA - 21.07.2013 KW - Thermography KW - Laser-thermography KW - Crack detection PY - 2014 SN - 978-0-7354-1212-5 SN - 978-0-7354-1211-8 DO - https://doi.org/10.1063/1.4865018 SN - 0094-243X N1 - Serientitel: AIP conference proceedings – Series title: AIP conference proceedings VL - 1581 SP - 1624 EP - 1630 PB - AIP Publishing AN - OPUS4-31260 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Myrach, Philipp A1 - Jonietz, Florian A1 - Meinel, Dietmar A1 - Suwala, Hubert A1 - Ziegler, Mathias T1 - Calibration of thermographic spot weld testing with X-ray computed tomography N2 - The paper presents an attempt for the calibration of an active thermography method that is suitable for the non-destructive evaluation of spot welds. Nowadays, the quality of spot welds is commonly characterised by the application of random chisel tests, which are time consuming, expensive and destructive. Recently a non-destructive testing method by means of active thermography was proposed that relies on the fact that the mechanical connection formed by the spot weld also serves as a thermal bridge between the two steel sheets joined in the welding process. It is shown in this paper that this thermal bridge can be thermographically characterised by extracting a measure for the spot weld diameter and hence the quality of the spot weld. The determination of the absolute value of the diameter hereby relies on a calibration of the testing system, which is performed by means of X-ray computed tomography in this study. The experiments were carried out using different experimental approaches, namely transmission as well as reflection geometry wSetup in reflectionith laser illumination. A comprehensive evaluation of samples produced using different welding currents, hence different quality, was carried out in order to validate the thermographic results. KW - Thermography KW - Spot welds KW - Spot welding KW - Computed thomography KW - Non-destructive testing PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1080/17686733.2017.1281554 SN - 1768-6733 SN - 2116-7176 VL - 14 IS - 1 SP - 122 EP - 131 PB - Taylor & Francis CY - London AN - OPUS4-40180 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thiel, Erik A1 - Ziegler, Mathias T1 - Subsurface defect localization by structured heating using laser projected photothermal thermography N2 - The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power Diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector's spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials. KW - Active thermography KW - Structured heating KW - Digital micromirror device KW - Thermal wave field KW - Photothermal PY - 2017 UR - https://www.jove.com/video/55733 DO - https://doi.org/10.3791/55733 SN - 1940-087X IS - 123 SP - e55733-1 EP - e55733-13 PB - MyJoVE Corp. AN - OPUS4-40281 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krishna, S. K. P. A1 - Puthiyaveetil, N. A1 - Kidangan, R. A1 - Unnikrishnakurup, Sreedhar A1 - Ziegler, Mathias A1 - Myrach, Philipp A1 - Balasubramaniam, Krishnan A1 - Purushothaman, B. T1 - Raw data based image processing algorithm for fast detection of surface breaking cracks N2 - The aim of this work is to illustrate the contribution of signal processing techniques in the field of Non-Destructive Evaluation. A component’s life evaluation is inevitably related to the presence of flaws in it. The detection and characterization of cracks prior to damage is a technologically and economically significant task and is of very importance when it comes to safety-relevant measures. The Laser Thermography is the most effective and advanced thermography method for Non-Destructive Evaluation. High capability for the detection of surface cracks and for the characterization of the geometry of artificial surface flaws in metallic samples of laser thermography is particularly encouraging. This is one of the non- contacting, fast and real time detection method. The presence of a vertical surface breaking crack will disturb the thermal footprint. The data processing method plays vital role in fast detection of the surface and sub-surface cracks. Currently in laser thermographic inspection lacks a compromising data processing algorithm which is necessary for the fast crack detection and also the analysis of data is done as part of post processing. In this work we introduced a raw data based image processing algorithm which results precise, better and fast crack detection. The algorithm we developed gives better results in both experimental and modeling data. By applying this algorithm we carried out a detailed investigation Variation of thermal contrast with crack parameters like depth and width. The algorithm we developed is applied for various surface temperature data from the 2D scanning model and also validated credibility of algorithm with experimental data. T2 - QNDE conference 2016 - Review of progress in quantitative nondestructive evaluation CY - Atlanta, GA, USA DA - 18.07.2016 KW - Crack Detection KW - Laserthermografie KW - Thermografie KW - Risserkennung PY - 2017 SN - 978-0-7354-1474-7 DO - https://doi.org/10.1063/1.4974723 SN - 0094-243X VL - 1806 IS - 1 SP - UNSP 140008, 1 EP - 9 PB - AIP Publishing CY - New York AN - OPUS4-39387 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Puthiyaveettil, N. A1 - Krishna, S. A1 - Kidangan, R. A1 - Unnikrishnakurup, Sreedhar A1 - Krishnamurthy, C. V. A1 - Ziegler, Mathias A1 - Myrach, Philipp A1 - Balasubramaniam, Krishnan T1 - In-line laser thermography for crack detection at elevated temperature: A Numerical modeling study N2 - The detection and characterization of cracks prior to damage is a technologically and economically highly significant task and is of very importance when it comes to safety-relevant structures. The evaluation of a components life is closely related to the presence of cracks in it. Laser thermography has already high capability for the detection of surface cracks and for the characterization of the geometry of artificial surface flaws in metallic samples. Crack detection in metallic samples at high temperature is highly significant in present manufacturing scenario. During the casting process of billets, surface cracks form, due to the suboptimal cooling rates. These cracks reduce value of the billet and must be removed using machining process after cooling. This secondary process increases cost of manufacturing. In this work we developed a heat transfer model for laser thermography to study the thermal contrast variation with increase in surface temperature using finite element method (FEM). Here we are mainly concentrating the capability of the scanning laser thermography in crack detection which are in elevated temperature and numerical modeling study of thermal contrast variation of crack with respect increase in metal surface temperature. This study is important to prove the capability of laser thermography for crack detection in elevated temperature. Since we are using High power CW Laser to local heating of the metal surface which can give relatively high thermal contrast even at elevated temperature compare to other heating source. Here we are modeled and simulated 2D laser scanning across a surface breaking crack and developed an algorithm to produce the vicinity of crack. The algorithm we developed applied for various surface temperature data. And validated the credibility of the algorithm with experimental data. T2 - 13th Quantitative Infrared Thermography Conference 2016 CY - Gdansk, Poland DA - 04.07.2016 KW - Thermal contrast KW - Laser thermography KW - Thermography KW - Surface cracks KW - Elevated temperatures KW - FEM PY - 2016 UR - http://www.ndt.net/article/qirt2016/papers/092.pdf DO - https://doi.org/10.21611/qirt.2016.092 VL - 2016 SP - 588 EP - 596 PB - QIRT 2016 Proceedings AN - OPUS4-39105 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thiel, Erik A1 - Kreutzbruck, M. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Laser-projected photothermal thermography using thermal wave field interference for subsurface defect characterization N2 - The coherent superposition of two anti-phased thermal wave fields creates a zone of destructive interference which is extremely sensitive to the presence of defects without any reference measurements. Combining a high power laser with a spatial light modulator allows modulating phase and amplitude of an illuminated surface that induces spatially and temporally controlled thermal wave fields. The position and depth of defects are reconstructed from analysis of the Amplitude and Phase of the resulting photothermal signal. The proposed concept is experimentally validated and supported by numerical modeling. KW - Thermal waves KW - Active thermography KW - DMD KW - Spatial light modulator KW - Subsurface defects PY - 2016 UR - http://scitation.aip.org/search?value1=laser+projected+photothermal&option1=all&option912=resultCategory&value912=ResearchPublicationContent&operator8=AND&option8=pub_serialIdent&value8=aip%2Fjournal%2Fapl&qs=true DO - https://doi.org/10.1063/1.4963139 SN - 0003-6951 VL - 109 IS - 12 SP - 123504-1 EP - 123504-4 PB - AIP Publishing CY - Melville, New York AN - OPUS4-37590 LA - eng 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 - JOUR A1 - Hempel, M. A1 - Ziegler, Mathias A1 - Tomm, J.W. A1 - Elsaesser, T. A1 - Michel, N. A1 - Krakowski, M. T1 - Time-resolved analysis of catastrophic optical damage in 975 nm emitting diode lasers N2 - Catastrophic optical damage (COD) is analyzed during single current pulse excitation of 975 nm emitting diode lasers. Power transients and thermal images are monitored during each pulse. The COD process is unambiguously related to the occurrence of a “thermal flash” of Planck’s radiation. We observe COD to ignite multiple times in subsequent pulses. Thermography allows for tracing a spatial motion of the COD site on the front facet of the devices. The time constant of power decay after the onset of COD has values from 400 to 2000 ns, i.e., an order of magnitude longer than observed for shorter-wavelength devices. KW - Semiconductor laser KW - Thermography KW - Catastrophic optical damage KW - High-power diode lasers PY - 2010 DO - https://doi.org/10.1063/1.3456388 SN - 0003-6951 SN - 1077-3118 VL - 96 IS - 251105 SP - 1 EP - 3 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY AN - OPUS4-21672 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ziegler, Mathias A1 - Hempel, M. A1 - Larsen, H. E. A1 - Tomm, J. W. A1 - Andersen, P. E. A1 - Clausen, S. A1 - Elliott, S. N. A1 - Elsaesser, T. T1 - Physical limits of semiconductor laser operation: A time-resolved analysis of catastrophic optical damage N2 - The early stages of catastrophic optical damage (COD) in 808 nm emitting diode lasers are mapped by simultaneously monitoring the optical emission with a 1 ns time resolution and deriving the device temperature from thermal images. COD occurs in highly localized damage regions on a 30 to 400 ns time scale which is determined by the accumulation of excess energy absorbed from the optical output. We identify regimes in which COD is avoided by the proper choice of operation parameters. KW - Semiconductor laser KW - Thermography KW - Catastrophic optical damage KW - High-power diode lasers PY - 2010 DO - https://doi.org/10.1063/1.3463039 SN - 0003-6951 SN - 1077-3118 VL - 97 IS - 021110 SP - 1 EP - 3 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY AN - OPUS4-21741 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hempel, M. A1 - Tomm, J.W. A1 - Ziegler, Mathias A1 - Elsaesser, T. A1 - Michel, N. A1 - Krakowski, M. T1 - Catastrophic optical damage at front and rear facets of diode lasers N2 - Single-pulse tests of the catastrophic optical damage (COD) are performed for three batches of diode lasers with different gain-regions. The tests involve in situ inspection of front, rear, and side of the devices by a thermocamera. Devices with an Al-containing gain-region show COD at the front facet, as expected for strong facet heating via surface recombination and reabsorption of laser light. In contrast, Al-free devices with low surface recombination rates tend to fail at the rear facet, pointing to a different heating scenario. The high carrier density at the rear facet favors heating and COD via Auger recombination processes. KW - Thermography KW - Catastrophic optical damage KW - High power diode lasers KW - Destructive testing KW - Non-destructive testing KW - Auger effect KW - Carrier density KW - Heating KW - Laser beam effects KW - Optical testing KW - Semiconductor lasers KW - Surface recombination PY - 2010 DO - https://doi.org/10.1063/1.3524235 SN - 0003-6951 SN - 1077-3118 VL - 97 IS - 23 SP - 231101-1 - 231101-3 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY AN - OPUS4-22763 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tomm, J.W. A1 - Ziegler, Mathias A1 - Hempel, M. A1 - Elsaesser, T. T1 - Mechanisms and fast kinetics of the catastrophic optical damage (COD) in GaAs-based diode lasers N2 - COD diagram determined for a batch of broad-area AlGaAs diode lasers. The time to COD within a single current pulse is plotted versus the actual average optical power in the moment when the COD takes place. Full circles stand for clearly identified COD events (right ordinate), whereas open circles (left ordinate) represent the pulse duration in experiments, where no COD has been detected. A borderline (gray) exists between two regions, i. e., parameter sets, of presence (orange) and absence of COD (blue). This borderline is somewhat blurred because of the randomness in filamentation of the laser nearfield and scatter in properties of the involved individual devices. KW - Semiconductor laser KW - Thermography KW - Catastrophic optical damage KW - High-power diode lasers KW - Destructive testing KW - Non-destructive testing PY - 2011 DO - https://doi.org/10.1002/lpor.201000023 SN - 1863-8880 VL - 5 IS - 3 SP - 422 EP - 441 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-23624 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pagano, R. A1 - Ziegler, Mathias A1 - Tomm, J.W. A1 - Esquivias, I. A1 - Tijero, J.M.G. A1 - O'Callaghan, J.R. A1 - Michel, N. A1 - Krakowski, M. A1 - Corbett, B. T1 - Two-dimensional carrier density distribution inside a high power tapered laser diode N2 - The spontaneous emission of a GaAs-based tapered laser diode emitting at λ = 1060 nm was measured through a window in the transparent substrate in order to study the carrier density distribution inside the device. It is shown that the tapered geometry is responsible for nonuniform amplification of the spontaneous/stimulated emission which in turn influences the spatial distribution of the carriers starting from below threshold. The carrier density does not clamp at the lasing threshold and above it the device shows lateral spatial hole-burning caused by high stimulated emission along the cavity center. KW - Carrier density KW - Gallium arsenide KW - III-V semiconductors KW - Indium compounds KW - Laser cavity resonators KW - Optical hole burning KW - Quantum well lasers KW - Stimulated emission KW - Superradiance PY - 2011 DO - https://doi.org/10.1063/1.3596445 SN - 0003-6951 SN - 1077-3118 VL - 98 SP - 221110-1 EP - 221110-3 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY AN - OPUS4-23873 LA - eng 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 - JOUR A1 - Schlichting, Joachim A1 - Ziegler, Mathias A1 - Dey, Anika A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Efficient data evaluation for thermographic crack detection N2 - We present an all-purpose crack detection algorithm for flying spot thermography which is directly applicable to a thermogram sequence without the need of any additional information about the experimental setup. A single image containing distinct crack signatures is derived in two steps. Firstly, the spatial derivative is calculated for each frame of the sequence and, secondly, the resulting data set is sorted pixel wise along the time axis. The feasibility of the proposed procedure is proven by testing a piece of rail that comprises roll contact fatigue cracks and by comparing the results with magnetic particle testing. KW - Active thermography KW - Laser scanner KW - Railway KW - Roll contact fatigue KW - Open surface cracks PY - 2011 SN - 1768-6733 VL - 8 IS - 1 SP - 119 EP - 123 PB - Lavoisier CY - Cachan Cedex AN - OPUS4-24255 LA - eng 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 - Jonietz, Florian A1 - Myrach, Philipp A1 - Rethmeier, Michael A1 - Suwala, H. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Laser Based Spot Weld Characterization N2 - Spot welding is one of the most important joining technologies, especially in the automotive industry. Hitherto,the quality of spot welded joints is tested mainly by random destructive tests. A nondestructive testing technique offers the benefit of cost reduction of the testing procedure and optimization of the fabrication process, because every joint could be examined. This would lead to a reduced number of spot welded joints, as redundancies could be avoided. In the procedure described here, the spot welded joint between two zinc-coated steel sheets (HX340LAD+Z100MB or HC340LA+ZE 50/50) is heated optically on one side. Laser radiation and flash light are used as heat sources. The melted zone, the so called “weld nugget” provides the mechanical stability of the connection, but also constitutes a thermal bridge between the sheets. Due to the better thermal contact, the spot welded joint reveals a thermal behavior different from the surrounding material, where the heat transfer between the two sheets is much lower. The difference in the transient thermal behavior is measured with time resolved thermography. Hence, the size of the thermal contact between the two sheets is determined, which is directly correlated to the size of the weld nugget, indicating the quality of the spot weld. The method performs well in transmission with laser radiation and flash light. With laser radiation, it works even in reflection geometry, thus offering the possibility of testing with just one-sided accessibility. By using heating with collimated laser radiation, not only contactfree, but also remote testing is feasible. A further convenience compared to similar thermographic approaches is the applicability on bare steel sheets without any optical coating for emissivity correction. For this purpose, a proper way of emissivity correction was established. T2 - 42ND ANNUAL REVIEW OF PROGRESS IN QUANTITATIVE NONDESTRUCTIVE EVALUATION: Incorporating the 6th European-American Workshop on Reliability of NDE CY - Minneapolis, Minnesota, USA DA - 26.07.2015 KW - Laser PY - 2016 SN - 978-0-7354-1353-5 DO - https://doi.org/10.1063/1.4940570 VL - 1706 SP - 100010-1 EP - 100010-8 PB - AIP Publishing AN - OPUS4-35367 LA - eng 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 - JOUR A1 - Sobczak, M. A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Pieczonka, Ł. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Impact damage characterization on CFRP parts using laser line scanning active thermography N2 - This study presents a dual-path data processing framework for the detection and characterization of barely visible impact damage (BVID) in carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) structures using laser line thermography (LLT). A robotic LLT system was used to scan impacted CFRP specimens, and the resulting thermal sequences were analyzed using two complementary methods: full thermogram reconstruction followed by Pulse Phase Thermography (PPT) to detect subsurface delaminations, and Time-Summed Gradient Filtering (TSGF) to enhance surface-breaking cracks. Both processing paths produced interpretable results that were fused into a unified combined image and overlay mask, enabling simultaneous visualization of different defect types from a single scan. Quantitative analysis was performed on the binary masks to extract defect dimensions and Signal-to-noise ratio (SNR) values. The results demonstrated that delaminations and multiple cracks could be accurately detected and spatially distinguished, with good agreement to reference methods such as flash thermography and vibrothermography. This work highlights the potential of LLT as a versatile and scalable inspection technique, where multimodal defect detection and segmentation can be achieved through targeted processing and data fusion strategies. KW - Active thermography KW - CFRP KW - Laser line scanning KW - Delamination KW - Cracks KW - BVID KW - NDT PY - 2026 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-654097 DO - https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2026.113425 SN - 1359-8368 VL - 313 SP - 1 EP - 9 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-65409 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Burgholzer, P. A1 - Berer, T. A1 - Ziegler, Mathias A1 - Thiel, Erik A1 - Ahmadi, Samim A1 - Gruber, J. A1 - Mayr, G. A1 - Hendorfer, G. T1 - Blind structured illumination as excitation for super-resolution photothermal radiometry N2 - Photothermal radiometry with an infrared camera allows the contactless temperature measurement of multiple surface pixels simultaneously. A short light pulse heats the sample. The heat propagates through the sample by diffusion and the corresponding temperature evolution is measured at the sample’s surface by an infrared camera. The main drawback in radiometric imaging is the loss of the spatial resolution with increasing depth due to heat diffusion, which results in blurred images for deeper lying structures. We circumvent this information loss due to the diffusion process by using blind structured illumination, combined with a non-linear joint sparsity reconstruction algorithm. The structured illumination is realized by parallel laser lines from a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) array controlled by a random binary pattern generator. By using 150 different patterns of structured illumination and our iterative joint sparsity algorithm, it was possible to resolve 1 mm thick lines at a distance down to 0.5 mm, which results in a resolution enhancement of approximately a factor of four compared to the resolution of 5.9 mm for homogenous illuminated thermographic reconstruction. KW - Super-resolution imaging KW - Thermography KW - Blind structured illumination KW - VCSEL array PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1080/17686733.2019.1655247 SN - 1768-6733 VL - 17 IS - 4 SP - 268 EP - 278 PB - Taylor & Francis Group CY - Milton, UK AN - OPUS4-49122 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thiel, Erik A1 - Ziegler, Mathias A1 - Studemund, Taarna T1 - Localization of subsurface defects in uncoated aluminum with structured heating using high-power VCSEL laser arrays N2 - We report on photothermal detection of subsurface defects by coherent superposition of thermal wave fields. This is made possible by structured heating using high-power VCSEL laser arrays whose individual emitter groups can be arbitrarily controlled. In order to locate the defects, we have developed a scanning method based on the continuous wavelet transformation with complex Morlet wavelet using the destructive interference effect of thermal waves. This approach can also be used for thermally very fast and highly reflective materials such as uncoated aluminum. We show that subsurface defects at an aspect ratio of defect width to defect depth down to 1/3 are still detectable in this material. KW - Thermography KW - Heat diffusion KW - Laser thermography KW - Structured heating KW - NDT KW - Subsurface defects KW - Thermal wave KW - VCSEL KW - Wavelet transformation PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1007/s10765-018-2478-9 SN - 1572-9567 SN - 0195-928X VL - 40 IS - 2 SP - 17, 1 EP - 13 PB - Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature 2019 AN - OPUS4-47208 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Puthiyaveettil, N. A1 - Thomas K, R. A1 - Unnikrishnakurup, S. A1 - Myrach, Philipp A1 - Ziegler, Mathias A1 - Balasubramaniam, K. T1 - Laser line scanning thermography for surface breaking crack detection modeling and experimental study N2 - Crack detection in metallic samples at high surface temperature, hostile and hazardous environments, etc. is challenging situation in any manufacturing industries. Most of the present NDE methods are suitable only for lower surface temperatures, especially room temperature. In this situation, we need a fast and non-contact NDT method which can be applied even in high sample surface temperature. Laser thermography is one of the techniques having a high potential in non-contact inspection. As a preliminary investigation, in this article, we have studied the potentiality of laser line thermography in crack detection at room temperature. In laser line thermography, a continuous wave (CW) laser is used to generate a laser line, which in turn is used to scan the metal surface. The heat distribution over the sample surface is recorded by an infrared thermal (IR) camera. Two different approaches are reported in this work. Firstly, a stationary laser line source and its interaction with cracks; secondly, moving laser line source scanning over a surface with crack. When the distance between crack centre to laser line centre increases, crack detectability will decrease; and when laser power increases, crack detectability will increase. A dedicated image processing algorithm was developed to improve the detectability of the cracks. To understand the heat transfer phenomenon, a simplified 3D model for laser thermography was developed for the heat distribution during laser heating and was validated with experimental results. Defects were incorporated as a thermally thin resistive layer (TTRL) in numerical modeling, and the effect of TTRL in heat conduction is compared with experimental results. KW - Thermography KW - Laser Thermography KW - Cracks KW - FEM KW - NDT PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1016/j.infrared.2019.103141 VL - 104 SP - 103141 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-49941 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 -