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In this work, the limits of using spatially structured heating combined with subsequent photothermal super resolution reconstruction for the thermographic detection and resolution of internal defects are investigated. The approach is based on the application of modern high-power laser projector technology, which is used to repeatedly project varying spatially structured 2D pixel patterns to photothermally heat the object under test. After processing the generated thermographic data using nonlinear convex optimisation in conjunction with exploiting the joint-sparse nature of the defect signals within the individual measurements, a high-resolution 2D-sparse defect/inhomogeneity map is obtained. The main focus of the investigation is set on the influence of the number of individual measurements on the achievable reconstruction quality. Using numerical simulations based on an analytical representation of the forward solution to the underlying inverse problem, the convergence rate over performed measurements of the achievable reconstruction quality is determined. Finally, all findings are experimentally validated by reconstructing a set of internal defects in an additively manufactured sample. In this work, it is shown that for a variety of different defect separation distances, the projection of 50 different pixel patterns allows for a good trade-off between experimental complexity and reconstruction quality.
Die Thermografie ist trotz ihrer ausgereiften wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen ein noch relativ junges Mitglied in der Familie der zerstörungsfreien Prüfverfahren. Sie erschließt sich aufgrund einer Reihe von Vorzügen eine wachsende Anwendungsgemeinde. Für eine weitere Verbreitung insbesondere im industriellen Kontext spielen Normen, Standards und technische Regeln eine wichtige Rolle. In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand der Normung in Deutschland vorgestellt. Wir zeigen, welche Normen und technischen Regeln es für die Thermografie in Deutschland und international gibt und wir wagen einen Blick in die Zukunft. Darüber hinaus lebt auch die Normierungsarbeit von der Beteiligung durch interessierte Kreise. Dies können industrielle und akademische Anwender*innen, Hersteller*innen von Geräten, Forschungseinrichtungen oder Dienstleistungsunternehmen sein. Sie können gern Ihre Bedarfe bezüglich Normierungsprojekten mitbringen und/oder direkt an die Autoren senden.
Die Thermografie ist trotz ihrer ausgereiften wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen ein noch relativ junges Mitglied in der Familie der zerstörungsfreien Prüfverfahren. Sie erschließt sich aufgrund einer Reihe von Vorzügen eine wachsende Anwendungsgemeinde. Für eine weitere Verbreitung insbesondere im industriellen Kontext spielen Normen, Standards und technische Regeln eine wichtige Rolle. In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand der Normung in Deutschland vorgestellt. Wir zeigen, welche Normen und technischen Regeln es für die Thermografie in Deutschland und international gibt und wir wagen einen Blick in die Zukunft. Darüber hinaus lebt auch die Normierungsarbeit von der Beteiligung durch interessierte Kreise. Dies können industrielle und akademische Anwender*innen, Hersteller*innen von Geräten, Forschungseinrichtungen oder Dienstleistungsunternehmen sein. Sie können gern Ihre Bedarfe bezüglich Normierungsprojekten mitbringen und/oder direkt an die Autoren senden.
In this work, we present a novel approach to photothermal super resolution based thermographic resolution of internal defects using two-dimensional pixel pattern-based active photothermal laser heating in conjunction with subsequent numerical reconstruction to achieve a high-resolution reconstruction of internal defect structures. With the proposed adoption of pixelated patterns generated using laser coupled high-power DLP projector technology the complexity for achieving true two-dimensional super resolution can be dramatically reduced taking a crucial step forward towards widespread practical viability. Furthermore, based on the latest developments in high-power DLP projectors, we present their first application for structured pulsed thermographic inspection of macroscopic metal samples. In addition, a forward solution to the underlying inverse problem is proposed along with an appropriate heuristic to find the regularization parameters necessary for the numerical inversion in a laboratory setting. This allows the generation of synthetic measurement data, opening the door for the application of machine learning based methods for future improvements towards full automation of the method. Finally, the proposed method is experimentally validated and shown to outperform several established conventional thermographic testing techniques while conservatively improving the required measurement times by a factor of 8 compared to currently available photothermal super resolution techniques.
Infrared thermography using a focused (spot or line) beam has proved to be effective for detection of surface breaking cracks on planar samples. In this work, we use the same principle, but applied to complex shaped components, like a rail section, a gear, and a gas turbine blade. We use a six-axis robot arm to move the sample in front of our thermographic setup. Several scanning paths and thermographic parameters are explored: scanning speed, density of points in each scanning slice, laser power and camera frame-rate. Additionally, we explore semi-automatic evaluation algorithms for crack detection, as well as 2D-to-3D registration of the found indications.