8 Zerstörungsfreie Prüfung
Filtern
Dokumenttyp
- Posterpräsentation (313) (entfernen)
Referierte Publikation
- nein (313)
Schlagworte
- Additive manufacturing (20)
- Computed tomography (17)
- Additive Manufacturing (15)
- LIBS (15)
- Thermography (14)
- Ultraschall (13)
- Ultrasound (10)
- Zerstörungsfreie Prüfung (10)
- Mobile Robot Olfaction (9)
- X-ray refraction (9)
Organisationseinheit der BAM
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (313)
- 8.5 Röntgenbildgebung (89)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (67)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (63)
- 8.0 Abteilungsleitung und andere (62)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (30)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (30)
- 9 Komponentensicherheit (23)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (12)
- 5 Werkstofftechnik (12)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (12)
- 7 Bauwerkssicherheit (11)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (9)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (8)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (7)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (6)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (6)
- 7.4 Baustofftechnologie (5)
- 1.5 Proteinanalytik (4)
- 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse (4)
- 4 Material und Umwelt (3)
- 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe (3)
- 6 Materialchemie (3)
- 7.1 Baustoffe (3)
- 7.2 Ingenieurbau (3)
- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (2)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (2)
- 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation (2)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (2)
- 6.3 Strukturanalytik (2)
- 8.3 Thermografische Verfahren (2)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (2)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (2)
- 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten (2)
- VP Vizepräsident (2)
- 2.4 Prüfung und Bewertung von Explosivstoffen/Pyrotechnik (1)
- 2.5 Konformitätsbewertung Explosivstoffe/Pyrotechnik (1)
- 3.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 3.2 Gefahrguttanks und Unfallmechanik (1)
- 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern (1)
- 3.5 Sicherheit von Gasspeichern (1)
- 4.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 4.5 Kunst- und Kulturgutanalyse (1)
- 5.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (1)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (1)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (1)
- VP.1 eScience (1)
- VP.2 Informationstechnik (1)
Current capabilities for full-scale field testing are highly resource intensive. Reliable small-scale experiments are an effective alternative. Characterization of the dynamic response and damage of RC elements to scaled blast loads was investigated in scaled-down field experiments. Spatially resolved information on the dynamic structural response using distributed fiber optic acoustic sensing (DAS) and acceleration as well as blast loading by piezoelectric pressure sensors.
Thermographic NDE is based on the interaction of thermal waves with inhomogeneities. These inhomogeneities are related to sample geometry or material composition. Although thermography is suitable for a wide range of inhomogeneities and materials, the fundamental limitation is the diffusive nature of thermal waves and the need to measure their effect radiometrically at the sample surface only. The propagation of the thermal waves from the heat source to the inhomogeneity and to the detection surface results in a degradation in the spatial resolution of the technique. A new concerted ansatz based on a spatially structured heating and a joint sparsity of the signal ensemble allows an improved reconstruction of inhomogeneities. As a first step to establish an improved thermographic NDE method, an experimental setup was built based on structured 1D illumination using a flash lamp behind a mechanical aperture. As a follow-up to this approach, we now use direct structured illumination using a 1D laser array. The individual emitter cells are driven by a random binary pattern and additionally shifted by fractions of the cell period. The repeated measurement of these different configurations with simultaneously constant inhomogeneity allows for a reconstruction that makes use of joint sparsity. With analytical-numerical modelling or numerical FEM simulations, we study the influence of the parameters on the result of non-linear reconstruction. For example, the influence of the illumination pattern as a variable heat flux density and Neumann boundary condition for convolution with the constant Green's function can be studied. These studies can be used to derive optimal conditions for a measurement technique.
The separation of two closely located 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 an improved reconstruction of closely located defects. This new technique has also been studied using 1D laser arrays in active thermography.
The post-processing can be roughly described by two steps: 1. Finding a sparse basis representation using a reconstruction algorithm such as the Fourier transform, 2. Application of an iterative joint sparsity (IJOSP) method to the firstly reconstructed data. For this reason, different methods in post-processing can be compared using the same measured data set.
The focus in this work was the variation of reconstruction algorithms in step 1 and its influence on the results from step 2. More precise, the measured thermal waves can be transformed to virtual (ultrasound) waves that can be processed by applying ultrasound reconstruction algorithms and finally the super resolution algorithm. Otherwise, it is also possible to make use of a Fourier transform with a subsequent super resolution routine. These super resolution thermographic image reconstruction techniques in post-processing are discussed and evaluated regarding performance, accuracy and repeatability.
The diffusive nature of heat propagation complicates the separation of two closely spaced defects. This results in a fundamental limitation in spatial resolution. Therefore, super resolution (SR) image reconstruction can be used. SR processing techniques 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 SR algorithms such as the iterative joint sparsity (IJOSP) algorithm, to our processed measurement data. Two different data processing strategies are evaluated and discussed regarding their influence on the reconstruction goodness as well as their complexity. Moreover, the degradation of the SR reconstruction by the choice of regularization parameters in data processing is discussed.
The application of both SR techniques that are evaluated in this paper results in a spatial resolution enhancement of approximately a factor of four which leads to a better separation of two closely spaced defects. The fundamental difference between both SR techniques is their complexity.
The separation of two closely located 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.
The measured thermal waves can be transformed to virtual (ultrasound) waves that can be processed by applying ultrasound reconstruction algorithms and finally the super resolution algorithm. Otherwise, it is also possible to make use of a Fourier transform with a subsequent super resolution routine.
These super resolution thermographic image reconstruction techniques in post-processing are discussed and evaluated regarding performance, accuracy and repeatability.
Die thermografische ZfP basiert auf der Wechselwirkung von thermischen Wellen mit Inhomogenitäten. Die Ausbreitung von thermischen Wellen von der Wärmequelle zur Inhomogenität und zur Detektionsoberfläche entsprechend der thermischen Diffusionsgleichung führt dazu, dass zwei eng beieinander liegende Defekte fälschlicherweise als ein Defekt im gemessenen Thermogramm erkannt werden können. Um diese räumliche Auflösungsgrenze zu durchbrechen, also eine Super Resolution zu realisieren, kann die Kombination von räumlich strukturierter Erwärmung und numerischen Verfahren des Compressed Sensings verwendet werden.
Für unsere Arbeiten benutzen wir Hochleistungs-Laser im Kilowatt-Bereich um die Probe entweder hochaufgelöst entlang einer Linie (1D) abzurastern oder strukturiert zu erwärmen. Die Verbesserung des räumlichen Auflösungsvermögens zur Defekterkennung hängt dann im klassischen Sinne direkt von der Anzahl der Messungen ab. Mithilfe des Compressed Sensings und Vorkenntnissen über das System ist es jedoch möglich die Anzahl der Messungen zu reduzieren und trotzdem Super Resolution zu erzielen. Wie viele Messungen notwendig sind und wie groß der Auflösungsgewinn gegenüber der konventionellen thermografischen Prüfung mit flächiger Erwärmung ist, hängt von einer Reihe von Messparametern, der Messstrategie, Probeneigenschaften und den verwendeten Rekonstruktionsalgorithmen ab.
Unsere Studien befassen sich mit dem Einfluss der experimentellen Parameter, wie z.B. der Pulslänge der Laserbeleuchtung und der Größe des Laserspots. Weiterhin haben wir uns mit der Wahl der Parameter in der Rekonstruktion auseinandergesetzt, die einen Einfluss auf das im Compressed Sensing zugrundeliegende Minimierungsproblem haben. Für jeden getesteten Parametersatz wurde eine Rekonstruktionsqualität berechnet. Schließlich wurden die Defektrekonstruktionen basierend auf den Parameternsätzen verglichen, sodass eine Parameterwahl für hohe Rekonstruktionsqualitäten mit thermografischer Super Resolution empfohlen werden kann.
Additive manufacturing (AM) offers a range of novel applications. However, the manufacturing process is complex and the production of defect-free parts with a high reliability is still a challenge. Thermography is a valuable tool for process surveillance, especially in metal AM processes. The high process temperatures allow one to use cameras usually operating in the visible spectral range. Here, we compare the results of first measurements during the manufacturing process of a commercial laser metal deposition (LMD) setup using a MWIR camera with those from a VIS high-speed camera with band pass filter in the NIR range.
Im Bauwesen werden häufig Polymerbeschichtungen auf Beton eingesetzt um zum einen ein bestimmtes Aussehen zu schaffen und zum anderen das Bauteil vor Alterung, Verschleiß und Schädigung zu schützen. Für die Erfüllung aller genannten Ziele ist das Erreichen einer vom Hersteller festgelegten Sollschichtdicke essentiell. Daher wird die Dicke der Beschichtung nach erfolgtem Schichtauftrag überprüft. Für den in diesem Zusammenhang anspruchsvollen mineralischen Untergrund Beton stehen bislang allerdings nur zerstörende Prüfverfahren zur Verfügung. Aus diesem Grund wurden im Rahmen des Projektes IRKUTSK in Kollaboration mit der IBOS GmbH ein auf aktiver Thermografie basierendes Verfahren sowie ein Gerät für den vor-Ort-Einsatz entwickelt, mit dessen Hilfe eine zerstörungsfreie Schichtdickenbestimmung möglich ist.
Das Poster erläutert das Messverfahren und die Umsetzung in der Praxis. Es werden Messergebnisse sowie der Vergleich mit zerstörend ermittelten Schichtdicken gezeigt. Hierbei konnte eine sehr gute Übereinstimmung nachgewiesen werden. Die notwendigen Erweiterungen des zugrundeliegenden Modells in Bezug auf die einzelnen Parameter werden erläutert und diskutiert.
Die hier vorgestellte Arbeit ist Teil des ZIM-Projektes IRKUTSK mit dem Förderkennzeichen KF2201089AT4 und ist gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.
Additive manufacturing (AM) opens the route to a range of novel applications.However, the complexity of the manufacturing process poses a challenge for the production of defect-free parts with a high reliability. Since process dynamics and resulting microstructures of AM parts are strongly influenced by the involved temperature fields, thermography is a valuable tool for process surveillance. The high process temperatures in metal AM processes allow one to use cameras usually operating in the visible spectral range to detect the thermally emitted radiation from the process. In our work, we compare the results of first measurements during the manufacturing processes of a commercial laser metal deposition (LMD) setup and a laser beam melting (LBM) setup using a MWIR camera with those from a VIS high-speed camera with band pass filter in the NIR range.
Additive manufacturing (AM) opens the route to a range of novel applications. However, the complexity of the manufacturing process poses a challenge to produce defect-free parts with a high reliability. Since process dynamics and resulting microstructures of AM parts are strongly influenced by the involved temperature fields and cooling rates, thermography is a valuable tool for process monitoring. Another approach to monitor the energy input into the part during process is the use of optical tomography.
Common visual camera systems reach much higher spatial resolution than infrared thermography cameras, whereas infrared thermography provides a much higher temperature dynamic. Therefore, the combined application increases the depth of information. Here, we present first measurement results using a laser beam melting setup that allows simultaneous acquisition of thermography and optical tomography from the same point of view using a beam splitter. A high-resolution CMOS camera operating in the visible spectral range is equipped with a near infrared bandpass filter and images of the build plate are recorded with long-term exposure during the whole layer exposing time. Thus, areas that reach higher maximum temperature or are at elevated temperature for an extended period of time appear brighter in the images. The used thermography camera is sensitive to the mid wavelength infrared range and records thermal videos of each layer exposure at an acquisition rate close to 1 kHz.
As a next step, we will use computer tomographic data of the built part as a reference for defect detection.
This research was funded by BAM within the focus area Materials.