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Prüfen mit der Wärmebildkamera Infrarotbilder in Serie für mehr Qualität und Sicherheit

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Mit Infrarotbildern für Forschung und Entwicklung lassen sich thermische Auswirkungen auf Oberflächen untersuchen und Fehlerquellen identifizieren. Die Sequenzspeicherung dokumentiert lückenlos jeden Zeitpunkt im Messverlauf. Die Vorteile im Überblick.

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Prüfen auf Hitze: Hier ist der Erwärmungsprozess von mehreren Prozessoren auf einer Platine dargestellt zusammen mit dem Temperatur-Zeit-Diagramm in IRSoft.
Prüfen auf Hitze: Hier ist der Erwärmungsprozess von mehreren Prozessoren auf einer Platine dargestellt zusammen mit dem Temperatur-Zeit-Diagramm in IRSoft.
(Testo)

In den Forschungs- und Entwicklungsabteilungen spielen Entwicklungszeiten eine entscheidende Rolle. Kompromisse bei Qualität und Sicherheit sind nicht möglich. Dazu ist jedoch zwingend notwendig, dass wichtige Prozess-Schritte sehr präzise überwacht und analysiert werden, um sie konstant zu optimieren. Potenzielle Fehlerquellen sind allerdings nicht immer leicht zu erkennen, sodass eine eingehende Analyse des Produktes oder bestimmter Bauteile unverzichtbar ist. Vor allem thermische Prozesse sind hierfür relevant. Dabei kann die Thermografie insbesondere bei folgenden Anwendungen helfen:

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  • Auslegen von Temperier-Systemen (Abkühlen bzw. Aufheizen)
  • F&E-Dokumentation wird mit Hilfe von Infrarotaufnahmen unterstützt
  • Thermische Belastung und Auslastung elektrischer Bauteile
  • technischer Grenzwerte/Parameter spezifizieren und verifizieren
  • Langzeittests und thermische Visualisierung von Schwachstellen
  • Bauteiloptimierung bei mechanischen Belastungen (Reibung)

Die thermischen Auswirkungen lassen sich an der Oberfläche durch Wärmebilder darstellen. Statische Wärmebilder geben zwar einen Einblick in die Wärmeverteilung, aber nur eine Betrachtung der Temperaturentwicklungen im Zeitverlauf ermöglicht es, wirklich alle Anomalien zu detektieren. Dabei ist es für Entwickler entscheidend zu wissen, zu welchem Zeitpunkt man wo genau hinschauen muss, um einer Anomalie auf die Spur zu kommen.

Werden beispielsweise temperaturempfindliche neben stark heizende Komponenten verbaut, besteht die latente Gefahr einer Wärmeübergabe – die gewünschte Funktionsweise eines einzelnen Bauteils oder des kompletten Produktes wäre gefährdet. Schließlich verursachen detaillierte Untersuchungen von Temperaturentwicklungen meist sehr große Datenmengen, von denen oft nur ein Bruchteil relevant sind. Dennoch müssen alle Daten gewissenhaft gesichtet werden, um wirklich allen Anomalien zu entdecken. Bei der Suche geht also viel Zeit verloren, die anderweitig sicher besser investiert wäre.

Kommt es darauf an, die Entwicklung von Temperaturen über die Zeit zu beobachten, kann mit einer Sequenzspeicherung aus einer Reihe von Wärmebildern eine Sequenz aufgenommen werden. Man erhält so radiometrische Bildsequenzen. Damit lässt sich für jeden Zeitpunkt im Messverlauf und an jeder Position des Messobjektes die Temperatur im Wärmebild auswerten. Das erspart vor allem langes Suchen.

Die Aufzeichnung erfolgt in individuell konfigurierbaren Intervallen und lässt sich manuell oder nach Ablauf eines Timers starten. Nach Abschluss der Messung sind die aufgezeichneten Sequenzen bequem am PC in der professionellen Analysesoftware IRSoft zu untersuchen und analysieren. Ein automatischer, grenzbasierter Trigger nimmt Wärmebilder erst ab einem bestimmten thermischen Grenzwert auf. Insbesondere mit dem Trigger „Region of Interest“ lässt sich ein definierter Trigger-Bereich erstellen. Damit lassen sich nur relevante Bauteile untersuchen. Die irrelevanten Temperaturentwicklungen werden in den anderen Bereichen ignoriert.

Die vollradiometrische Videomessung

Diese Funktion hat außerdem den Vorteil, dass nur die Daten aufgenommen werden, die für die Entwicklung des Produktes tatsächlich relevant sind. Die Sichtung unnötiger Messdaten entfällt. Der notwendige Shutter-Vorgang oder auch Abgleich der Wärmebildkamera kann mit dem Speicherintervall synchronisiert werden, so dass der Abgleichvorgang stets zwischen dem Speichern von IR-Bildern stattfindet.

Im Folgenden eine Übersicht über die Vorteile der Sequenzspeicherung:

  • Schneller Versuchsaufbau ohne Laptop und Verkabelung
  • Flexibel einsetzbar, da Speicherung der Sequenzen im Gerät
  • Aufzeichnung von Temperaturprozessen über einen langen Zeitraum mittels einstellbarer Intervalle (kleinstes Intervall 3 Sekunden)
  • Reduktion auf die relevanten Daten mithilfe der Trigger-Möglichkeiten
  • Schnelle und professionelle Analyse im Nachgang mit der Software IRSoft.

Wird die Wärmebildkamera in einen umfangreicheren Versuchsaufbau integriert, lässt sich die Kamera mit einem PC per USB verbinden und es wird das vollradiometrische Videostreaming der IRSoft-Funktion genutzt. So lässt sich eine Aufzeichnungsgeschwindigkeit von bis zu 25 Hz erreichen. Um Temperaturentwicklungen im Zeitverlauf auszuwerten, lassen sich Messpunkte und Profillinien als Temperatur-Zeit-Diagramm darstellen und anschließend als Grafik oder nach Excel exportieren. Das Prozessanalyse-Paket ist verfügbar für die beiden Wärmebildkameras testo 885 und 890. In Verbindung mit einer Auflösung von 320 x 240 Bildpunkten bei testo 885 oder 640 x 480 Bildpunkten bei testo 890 eine gute Kombination für thermische Analysen.

Der Beitrag ist nach Unterlagen von Testo entstanden.

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