Thermografie in der Luft- und Raumfahrt

Die Funktion High Dynamic Range (HDR) der Wärmebildkamera-Serie ImageIR® ermöglicht das kontinuierliche Aufnehmen von Messszenarien, die extrem voneinander abweichende Temperaturen aufweisen. Im HDR-Modus werden mehrere Thermogramme mit verschiedenen Integrationszeiten und verschiedenen Filtern schnell aufeinanderfolgend erstellt und zu einem Gesamtbild mit hohem Dynamikumfang zusammengesetzt. Der Messbereich kann dabei eine Spanne von bis zu 1.500 K umfassen. Nutzer erhalten kontrastreiche Bilder und Sequenzen in einem breiten Temperaturbereich, die eine hohe Messgenauigkeit auszeichnet.

Dank der Binning-Technologie verfügen Wärmebildkameras über zwei Geschwindigkeitsmodi – den Standardmodus und den High-Speed-Modus, in dem die Bildfrequenz auf mehr als das Dreifache ansteigt. Das Bildfeld bleibt in beiden Modi konstant, so dass sich der mit der Kamera aufgenommene Szenenausschnitt nicht ändert. Im High-Speed-Modus erhöht sich zudem die thermische Auflösung um den Faktor zwei. Somit können sehr schnelle Temperaturänderungen elektronischer Bauteile und Komponenten lückenlos aufgezeichnet und analysiert werden.

Dank HighSense haben ImageIR®-Anwender die Möglichkeit, auf Basis der Werkskalibrierung individuelle Messbereiche einzustellen, die optimal zur jeweiligen Aufgabenstellung passen. Per Software lässt eine große Anzahl solcher Bereiche übersichtlich speichern. Individuell benannt und dauerhaft gespeichert, kann der Bediener schnell darauf zugreifen. Gleiches gilt für das Ändern, Umbenennen und Löschen von Profilen. HighSense ist für verschiedene Kameramodelle der ImageIR®-Serie erhältlich. Diese Funktion kann optional zu bereits ausgelieferten Systemen hinzugefügt werden.

Die 10 Gigabit Ethernet-Schnittstelle der High-End-Kameraserie ImageIR® erschließt diesen extrem schnellen Übertragungsstandard mit einer eigens dafür bei InfraTec entwickelten Netzwerkkarte. Diese arbeitet mit einsteckbaren, modularen, optischen oder elektrischen Transceiver-Modulen, die leicht wechselbar sind und als SFP+ bezeichnet werden.

Je nach Ausführung des eingesetzten 10 GigE Glasfaser-SFP+ können Übertragungsreichweiten bis zu zehn Kilometer erreicht werden. Der Datentransfer ist dabei völlig unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen. Ein entsprechender Standard-SFP gewährleistet die Abwärtskompatibilität zur herkömmlichen GigE-Schnittstelle und somit die problemlose Nutzung der Kameras mit der neuen 10 Gigabit Ethernet-Schnittstelle auch in bestehenden Systemen – natürlich bei verringerter Übertragungsgeschwindigkeit.

Stationäre Kamerasysteme werden üblicherweise PC-gesteuert genutzt. Alternativbietet InfraTec eine Lösung, die den Betrieb des Kamerasystems noch vielseitiger gestaltet. Dabei wird am Kameragehäuse ein zusätzlicher Tablet-PC befestigt, der die drahtlose Steuerung aller Kamerafunktionen ermöglicht. Die Display-Lösung erlaubt den Zugriff auf alle Funktionen der IRBIS® online Steuer- und Akquisitions-Software, die mit der Kamera mitgeliefert wird.

Stationäre Kamerasysteme werden üblicherweise PC-gesteuert genutzt. Alternativbietet InfraTec eine Lösung, die den Betrieb des Kamerasystems noch vielseitiger gestaltet. Dabei wird am Kameragehäuse ein zusätzlicher Tablet-PC befestigt, der die drahtlose Steuerung aller Kamerafunktionen ermöglicht. Die Display-Lösung erlaubt den Zugriff auf alle Funktionen der IRBIS® online Steuer- und Akquisitions-Software, die mit der Kamera mitgeliefert wird.

Die Kombination aus je einem separaten Filter- und Blendenrad mit bis zu sechs freien Positionen (30 Kombinationen) ist Voraussetzung für den universellen Einsatz bei Messaufgaben mit hohen Objekttemperaturen und im Bereich der spektralen Thermografie. Durch die zur Signalabschwächung genutzten Neutraldichtefilter oder die Kombination von Spektralfiltern und Blenden werden Störeffekte sicher vermieden.

Alle wechselbaren Standard-Volloptiken der ImageIR®-Serie können mit einer Motorfokuseinheit kombiniert werden, die über die Kamera-Bediensoftware angesteuert wird. Sie ermöglicht die präzise, fernsteuerbare und schnelle Fokussierung. Außerdem steht eine Autofokusfunktion zur Verfügung, die selbst bei geringen Bildkontrasten noch zuverlässig arbeitet.

Die Wärmebildkamera kann im Voll-, Halb-, Viertelbild- und Linien-Modus betrieben werden. Über die Kamera- Steuersoftware besteht die Möglichkeit, die erweiterte Subwindowing-Funktion zu nutzen. Mittels Click-and- Drag können so frei definierbare Teilbildformate schnell und komfortabel eingerichtet werden. Zur Erreichung dieser sehr hohen Bildwiederholraten wird jeweils ein definierter Teilbereich des Detektors ausgelesen.

Hochwertige lichtstarke Präzisionsoptiken ermöglichen die Anpassung der Bildfeldgeometrie an nahezu jede Messsituation. Ihre Leistungsparameter sind hinsichtlich Funktionalität, Qualität und flexibler Anwendung optimal aufeinander abgestimmt. Dank IR-transparenter Linsenmaterialien und hochwertiger Antireflexionsbeschichtungen sind die Infrarotobjektive für verschiedene Spektralbereiche optimiert.

Wärmebildkameras von InfraTec mit gekühlten und ungekühlten Detektoren verfügen über native Auflösungen von bis zu (1.920 × 1.536) IR-Pixeln. Räumlich hochaufgelöste Thermogramme stellen sicher, dass Komponenten und Baugruppen bis ins kleinste Detail abgebildet sind und dadurch Fehler sicher erkannt und präzise lokalisiert werden können.

Zur Erkennung geringer Temperaturänderungen bieten Wärmebildkameras von InfraTec thermische Auflösungen bis < 15 mK im Echtzeitbetrieb. Durch das Verfahren der Lock-In-Thermografie lässt sich dieses Auflösungsvermögen weiter deutlich erhöhen. Dafür werden Prüfobjekte periodisch angeregt und zerstörungsfrei auf Fehler und Unregelmäßigkeiten hin untersucht.

Das interne Triggerinterface garantiert eine hochpräzise, wiederholgenaue Triggerung. Jeweils zwei konfigurierbare digitale Ein- und Ausgänge dienen zum Steuern der Kamera oder zur Erzeugung von digitalen Steuersignalen für externe Geräte. Auf diese Art und Weise lassen sich beispielsweise der Betrieb einer Leiterplatte und der Takt einer Messung synchron aufeinander abstimmen.

Die Auswahl verschiedener Kameraschnittstellen erlaubt das Verarbeiten analoger Daten, wie z. B. der Spannung direkt durch die Kamera und damit das Einfügen dieser Informationen in die thermografischen Bilddaten. In den Auswertungen mit der Software können relevante Größen einbezogen werden, was das Ziehen von Rückschlüssen auf die Ursachen von Temperaturänderungen erleichtert.