Ausnutzung von spektralen Banden im Sichtbaren und Infraroten zur thermografischen Prüfteilqualifizierung

Abstract

Zur Nutzung der spektralen Materialeigenschaften in der Thermografie werden in dieser Arbeit zwei Wege beschritten: Zum Einen wird das Sichtbare (RGB) mit dem Infraroten (IR) kombiniert und zum Anderen werden IR-Filter eingesetzt, um den Spektralbereich im IR aufzuteilen.Für eine bessere Interpretation von IR-Messungen speziell bei Objekten mit komplexer Geometrie oder kleinen Abmessungen ist ein passgenaues Farbbild aus dem gleichen Blickwinkel wie bei der IR-Kamera von Vorteil. Die vorgestellte Hybrid-Kamera kombiniert mittels Strahlteiler den RGB- und IR-Spektralbereich zu einem neuen Hybrid-Bild. Die Applikationen reichen von der Lokalisierung und der Identifizierung von Fehlindikationen über die Gewinnung der 3D-Oberflächeninformation einschließlich überlagertem Hybrid-Bild mit Defektindikation und der Filterung eines Markierungslasers zur Darstellung im IR-Bild bis zur Raum- und Prozessüberwachung.Für die Erkennung von Kontaminationen wird das detektierte IR-Signal in Bezug auf die enthaltene spektrale Information analysiert. Wegen des geringen Signals durch den Einsatz von Spektralfiltern wird ein Algorithmus angewendet, mit dessen Hilfe spektral aktive von nicht aktiven Materialien unterschieden werden. Das Ergebnis wird genutzt, um in einer Ultraschall-Thermografie Fehlindikationen, verursacht durch oberflächliche Verschmutzungen, zu maskieren. In der Materialerkennung werden die in den IR-Spektralbereichen detektierten Signale in Bezug auf deren absolute und relative Intensität ausgewertet, um sie so einem hinterlegten Material in einer Datenbank zuzuordnen.

This thesis is concerned with the utilization of the spectral material properties in thermography. Two approaches are under investigation. The first combines the visible (VIS) with the infrared (IR) and the second uses IR-filters to split the mid wave infrared into several bands. For better assessment of IR measurements especially on objects with complex geometry or small dimensions, an accurately fitting VIS picture of the same angle of view as the IR camera is beneficial. The presented hybrid camera uses a beam splitter to combine the VIS and the IR wavelength regions to a new hybrid image. The applications range from the localization and identification of false indications over the retrieval of 3D surface information with overlaid hybrid image with defect indications and the filtering of a marking laser for being displayed in the IR image to area and process monitoring. For flash thermography the detected IR signal is analyzed with regard to the spectral material information. By using IR filters, the remaining signal is often too weak and therefore fitting algorithms are used to distinguish spectrally active from not active materials. The result is used to mask false indications resulting from dirt in an ultrasound thermography. For material identification the IR signals detected in the individual spectral bands are evaluated with respect to their absolute and relative intensity to assign the spectral signature to a certain material in a database.