Kooperative Sensordatenfusion zur berührungslosen quantitativen 3-D-Thermographie
Bearbeiter
Sebastian Schramm, M. Sc.
Zeitraum
Juli 2017 - Juli 2022
Förderung
Land Hessen
Kurzbeschreibung
Zweidimensionale Thermographie gilt als ein zur Inspektion von Anlagen oder Objekten etabliertes Verfahren. Das Aufkommen neuer und kostengünstiger 3-D-Sensorik führte bereits zur Erforschung erster 3-D-Thermographie-Messsysteme. Dabei erhält der Systemnutzer zusätzliche räumliche Informationen über das Messobjekt, vermeidet projektionsbedingte Messfehler und verbessert zudem die Visualisierung energetischer Schwachstellen. Ein solches System ist auch am Fachgebiet Mess- und Regelungstechnik der Universität Kassel erarbeitet worden (siehe Abbildung). In bisherigen internationalen Forschungsarbeiten wurde der Schwerpunkt auf die Erstellung der 3-D-Thermogramme aus der Sensordatenfusion der einzelnen Messkanäle, bei als bekannt angenommener Emissivität des Messobjekts, gelegt.
Um aus der abgegebenen Wärmestrahlung eines Messobjekts jedoch auf dessen tatsächliche Temperatur schließen zu können, sind Informationen über die Emissivität und mögliche Reflexionen nötig. Für die Schätzung der Emissivität bei qualitativen Messungen genügt dabei meistens der Blick in Tabellenwerke mit materialabhängigen Standardwerten. Soll die Emissivität für quantitativ korrekte Thermogramme direkt am Objekt gemessen werden, so sind derzeit Klebestreifen oder Lacke mit bekannter hoher Emissivität, Bohrlöcher sowie der Vergleich mit berührenden Temperaturmessungen Stand der Technik. Neben dem benötigten Anwenderwissen dieser Methoden, muss das Messobjekt für die Anwendung berührt werden, was praktisch nicht immer möglich oder erwünscht ist. Zwar gibt es ein großes Interesse an der benutzerfreundlichen Bestimmung von Emissionsgraden, jedoch kaum wissenschaftliche Arbeiten, die dies anwendungsunabhängig adressieren.
Im Rahmen des Forschungsprojekts sind berührungslose und nicht-invasive Verfahren zur Emissionsschätzung zu erforschen und experimentell im Labor und anhand industrieller Fallstudien (bspw. Thermoprozessanlagen) zu charakterisieren. Mögliche reflektierende Störstrahlung muss dabei zuverlässig erkannt und aus der Modellierung ausgeschlossen werden. Methoden zur Segmentierung der 3-D-Modelle könnten zusätzlich die gleichzeitige Untersuchung verschiedener Oberflächen mit unterschiedlichen Eigenschaften ermöglichen.