DE102014118844B4

DE102014118844B4 - Bohrungsprüfvorrichtung

Info

Publication number: DE102014118844B4
Application number: DE102014118844.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Rudolf
Original assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Current assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-11-03
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: DE102014118844A1; DE102014118753A1; US20160187265A1; JP6284278B2; JP2016070924A; CN105486694A; CN105486695A; US9983149B2; CN105486694B; DE202014010793U1; US20160187264A1; JP2016070934A

Abstract

Bohrungsprüfvorrichtung (2) zur Prüfung der Innenfläche einer Bohrung (6) in einem Werkstück (8), mit einem eine Axialrichtung definierenden Messkopf (10), an dem eine Optik (16) angeordnet ist, die mit einem Bildaufnehmer (18) und einer nachgeordneten Auswertungseinrichtung (20) in Bildübertragungsverbindung steht, und mit einer Beleuchtungsanordnung (22) zur Beleuchtung eines von der Optik (16) erfassten Abbildungsbereiches der Innenfläche (4), wobei die Beleuchtungsanordnung (22) zur Beleuchtung der zu prüfenden Innenfläche (4) aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen zur Erzeugung von Schattenbildern der Topographie der Innenfläche (4) ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Auswertungseinrichtung (20) zur Ermittlung der Topographie anhand der durch den Bildaufnehmer (18) aufgenommenen Schattenbilder ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung (22) wenigstens eine erste Lichtquellenanordnung (24) zur Beleuchtung der Innenfläche (4) aus einer ersten Beleuchtungsrichtung und eine zweite Lichtquellenanordnung (32) zur Beleuchtung der Innenfläche (4) aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung aufweist und wobei die erste Lichtquellenanordnung (24) zur radialen Beleuchtung der Innenfläche (4) und die zweite Lichtquellenanordnung (32) zur in Umfangsrichtung tangentialen Beleuchtung der Innenfläche (4) ausgebildet und eingerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrungsprüfvorrichtung zur Prüfung der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück.
Derartige Prüfvorrichtungen, die auch als Innenprüfsensoren bezeichnet werden, werden beispielsweise eingesetzt, um die Innenflächen von Bohrungen zu prüfen, beispielsweise bei der Zylinderbohrungsinspektion in Kurbelgehäusen. Sie dienen dazu, die radiale Innenfläche der Bohrung abzubilden und daraufhin zu prüfen, ob sie vorbestimmten Anforderungen hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit genügt.
Entsprechende Vorrichtungen sind beispielsweise durch WO 2009/003692 A1 , DE 4416493A1 , DE 4320845C1 und DE 3232904C2 bekannt.
Durch DE 10 2009 019 459 B4 ist eine Bohrungsprüfvorrichtung der betreffenden Art zur Prüfung der Innenfläche eines rotationssymmetrischen Hohlraumes in einem Werkstück bekannt, die einen eine Axialrichtung definierenden Messkopf aufweist, an dem eine Optik angeordnet ist, die mit einem Bildaufnehmer und einer nachgeordneten Auswertungseinrichtung in Bildübertragungsverbindung steht. Die aus der Druckschrift bekannte Prüfvorrichtung weist ferner eine Beleuchtungsanordnung zur Beleuchtung eines von der Optik erfassten Abbildungsbereiches der Innenfläche auf. Die aus der Druckschrift bekannte Prüfvorrichtung ermöglicht auf schnelle und genaue Weise die Prüfung von Innenflächen von Hohlräumen, beispielsweise Bohrungen.
Durch US 2014/0055582 A1 ist ein medizinisches Endoskop bekannt, das einen eine Axialrichtung definierenden Messkopf, an dem eine Optik angeordnet ist, die mit einem Bildaufnehmer und einer nachgeordneten Auswertungseinrichtung in Bildübertragungsverbindung steht, und eine Beleuchtungsanordnung zur Beleuchtung eines von der Optik erfassten Abbildungsbereiches der zu untersuchenden Oberfläche aufweist. Die Beleuchtungsanordnung ist zur Beleuchtung der zu prüfenden Oberfläche aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen zur Erzeugung von Schattenbildern der Topographie der zu untersuchenden Oberfläche ausgebildet und eingerichtet, wobei die Auswertungseinrichtung zur Ermittlung der Topographie der Oberfläche anhand der durch den Bildaufnehmer aufgenommen Schattenbilder ausgebildet und eingerichtet ist.
Durch US 2010/0048995 A1 ist ein Abbildungssystem zur dreidimensionalen Abbildung eines Objektes bekannt, das insbesondere zur Anwendung in Verfahren der minimalinvasiven Chirurgie vorgesehen ist. Das Abbildungssystem weist einen als Endoskop ausgebildeten Messkopf sowie eine Mehrzahl von Lichtquellen auf, die durch lichtleitende Fasern gebildet sind.
Durch DE 10 2011 079 068 A1 ist ein Verfahren zur Fokusadaption bei einem Bilderfassungssystem einer endoskopischen Inspektionsvorrichtung zur Rundumsicht bekannt, wobei die Fokusadaption beim Eintauchen des Bilderfassungssystems entlang einer Scan-Achse in den Prüfkörper erfolgt, wobei der Fokusbereich unabhängig von der Eintauchtiefe in den Prüfkörper vorher anhand der Bauteilgeometrie oder während der Aufnahme über die Detektion von in der Scan-Richtung gesehen vor dem Bilderfassungssystem gelegener markanter Bauteilstrukturen bestimmt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrungsprüfvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, die im Hinblick auf die Detektion von Oberflächendefekten in einem Hohlraum in einem Werkstück verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die bekannte Vorrichtung so zu modifizieren, dass sie zur Ermittlung der Topographie der zu untersuchenden Oberfläche geeignet ist. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die Topographie der Oberfläche anhand von Schattenbildern zu ermitteln.
Die Erfindung sieht vor, dass die Beleuchtungsanordnung zur Beleuchtung der zu prüfenden Innenfläche aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen zur Erzeugung von Schattenbildern der Topographie der Oberfläche ausgebildet und eingerichtet ist. Ferner sieht die Erfindung vor, dass die Auswertungseinrichtung zur Ermittlung der Topographie anhand der durch den Bildaufnehmer aufgenommenen Schattenbilder ausgebildet und eingerichtet ist.
Erfindungsgemäß wird also die zu untersuchende Oberfläche aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beleuchtet. Die resultierenden Schattenbilder werden durch die Auswertungseinrichtung ausgewertet, um auf diese Weise die Topographie der Oberfläche zu ermitteln. Hierbei kann die Auswertung der Schattenbilder beispielsweise mit dem für sich genommen bekannten Verfahren Shape from Shading erfolgen.
Die Erfindung sieht ferner vor, dass die Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine erste Lichtquellenanordnung zur Beleuchung der Innenfläche aus einer ersten Beleuchtungsrichtung und eine zweite Lichtquellenanordnung zur Beleuchtung der Innenfläche aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung aufweist. Hierbei werden die Beleuchtungsrichtungen so gewählt, dass im Rahmen der gewünschten Genauigkeit der Beurteilung aussagekräftige Schattenbilder erzeugt werden, die von dem Bildaufnehmer aufgenommen werden. Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kann jedoch auch eine Beleuchtung aus mehr als zwei Beleuchtungsrichtungen, insbesondere aus vier Beleuchtungseinrichtungen, vorgesehen sein. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn unter den vier Beleuchtungsrichtungen jeweils zwei paarweise entgegengesetzt sind. Handelt es sich bei der durch den Messkopf definierten Axialrichtung um die z-Achse, so kann eine Beleuchtungsrichtung in positiver z-Richtung und die andere Beleuchtungsrichtung in negativer z-Richtung verlaufen. Bei einer solchen Anordnung kann eine dritte Beleuchtungsrichtung in positiver phi-Richtung (Umfangsrichtung der zu untersuchenden Innenfläche) und die vierte Beleuchtungsrichtung in negativer phi-Richtung verlaufen. Eine solche Anordnung ermöglicht eine Detektion und Beurteilung von Oberflächendefekten mit großer Genauigkeit.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die erste Lichtquellenanordnung zur radialen Beleuchtung der Oberfläche und die zweite Lichtquellenanordnung zur in Umfangsrichtung tangentialen Beleuchtung der Innenfläche ausgebildet und eingerichtet ist.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung zur Ermittlung der Topographie der zu untersuchenden Oberfläche ausgebildet ist, kann nicht nur das Vorhandensein von Oberflächendefekten detektiert werden, sondern es kann darüber hinaus ermittelt werden, ob es sich bei dem Oberflächendefekt um eine Vertiefung handelt. Mit anderen Worten ermöglicht es die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung, aus den aufgenommenen Schattenbildern eine Tiefeninformation über die zu untersuchende Oberfläche zu erhalten.
Auf diese Weise können durch Oberflächenverschmutzungen hervorgerufene Fehldetektionen reduziert werden. Außerdem ist es möglich, mit den bekannten Prüfvorrichtungen nicht zu detektierende Fehlerarten zu detektieren.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung besteht darin, dass sie relativ einfach und kompakt aufgebaut ist.
Um die Innenfläche eines rotationssymmetrischen Hohlraumes in einem Werkstück gleichmäßig zu beleuchten, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass wenigstens eine Lichtquellenanordnung zur rotationssymmetrischen oder annähernd rotationssymmetrischen Beleuchtung der Innenfläche ausgebildet und eingerichtet ist. Unter einem rotationssymmetrischen Hohlraum wird im Kontext der Erfindung ein Hohlraum verstanden, dessen Grobform rotationssymmetrisch ist, unabhängig von der Feinform der Oberfläche. Beispielsweise weist eine Zylinderbohrung in einem Kurbelgehäuse in diesem Sinne eine rotationssymmetrische Grundform auf, während die Feinform im Rahmen der vorhandenen Oberflächenrauheit von der rotationssymmetrischen Form abweicht. Unter einer annähernd rotationssymmetrischen Beleuchtung der Innenfläche wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Helligkeit der Beleuchtung in Umfangsrichtung der Innenfläche maximal so stark variiert, dass dies die Beurteilung der erzeugten Schattenbilder nicht beeinträchtigt.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine Lichtquellenanordnung eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung ringförmig angeordneten Lichtquellen aufweist, die vorzugsweise wenigstens teilweise Leuchtdioden sind. Leuchtdioden stehen als einfache und kostengünstige Standardbauteile zur Verfügung und ermöglichen eine gleichmäßige Beleuchtung der zu untersuchenden Innenfläche.
Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Beleuchtungsanordung wenigstens zwei in Axialrichtung zueinander beabstandete, vorzugsweise in entgegengesetzte Richtungen abstrahlende Lichtquellenanordnungen aufweist. Eine solche Anordnung ermöglicht eine Beleuchtung der zu untersuchenden Innenfläche aus zwei Beleuchtungsrichtungen.
Erfindungsgemäß können zwei entgegengesetzte Beleuchtungsrichtungen durch separate Lichtquellenanordnungen realisiert werden. Dies gilt insbesondere für in z-Richtung abstrahlende Lichtquellenanordnungen. Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, eine Beleuchtung aus zwei entgegengesetzten Beleuchtungsrichtungen mittels ein und derselben Lichtquellenanordnung zu realisieren, indem die Abstrahlrichtung der Lichtquellenanordnung verändert wird.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht Steuerungsmittel zur Ansteuerung der Lichtquellenanordnungen vor.
Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Steuerungsmittel zur zeitlich aufeinanderfolgenden Beleuchtung der Innenfläche aus den unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen ausgebildet und eingerichtet sind. Beispielsweise und insbesondere kann bei dieser Ausführungsform die jeweilige Messstelle an der Innenfläche nacheinander aus den unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beleuchtet und jeweils ein entsprechendes Schattenbild durch den Bildaufnehmer aufgenommen werden. Die entsprechend der Anzahl von Beleuchtungsrichtungen aufgenommene Anzahl von Schattenbildern kann dann in der Auswertungseinrichtung ausgewertet werden.
Um den Prüfvorgang zu beschleunigen, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass jeder Beleuchtungsrichtung eine eigene Beleuchtungsfarbe zugeordnet ist und dass der Bildaufnehmer einen Farbsensor aufweist. Bei dieser Ausführungsform wird die jeweilige Messstelle an der zu prüfenden Innenfläche also gleichzeitig aus den unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beleuchtet, und zwar für jede Beleuchtungsrichtung mit einer separaten Beleuchtungsfarbe, wobei die resultierenden Schattenbilder dementsprechend in einem von dem Bildaufnehmer aufgenommenen einzigen Farbbild kombiniert sind. In der Auswertungseinrichtung können die somit in dem resultierenden Farbbild enthaltenen Schattenbildern anhand der unterschiedlichen Beleuchtungsfarben unterschieden und in der erforderlichen Weise getrennt voneinander ausgewertet werden.
Um eine Innenfläche entlang Ihrer Axialrichtung zu prüfen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass dem Messkopf eine Vorschubeinrichtung zum schrittweisen oder kontinuierlichen Vorschub des Messkopfes in Axialrichtung zugeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich möglich, eine Optik zu verwenden, die in Umfangsrichtung mit einem begrenzten Blickwinkel auf die jeweilige Messstelle blickt, wobei die Optik dann um eine zu der Rotationssymmetrieachse des Hohlraumes ausgerichtete Drehachse gedreht wird, um die Innenfläche in Umfangsrichtung lückenlos zu prüfen. Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, dass die Optik eine Optik mit Rundumblick ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Innenfläche über einen vollständigen Blickwinkel von vorzugsweise 360 Grad aufgenommen, so dass sich eine Drehung der Optik grundsätzlich erübrigt.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens der Messkopf, vorzugsweise der Messkopf einschließlich Beleuchtungsanordnung, als in den zu untersuchenden Hohlraum einführbares Endoskop ausgebildet ist. Da sowohl der Messkopf als auch die Beleuchtungsanordnung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung prinzipbedingt nur einen relativ geringen Bauraum einnehmen, können nach dem erfindungsgemäßen Grundprinzip auch Endoskope realisiert werden, die in relativ enge Bohrungen einführbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in der stark schematisiert ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung dargestellt ist.
Die Auswertung der durch Beleuchtung aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen erzeugten Schattenbilder kann beispielsweise und insbesondere nach dem für sich genommen bekannten Verfahren Shape from Shading erfolgen. Die Art und Weise, wie im Rahmen dieses bekannten Verfahrens Schattenbilder ausgewertet werden, ist dem Fachmann allgemein bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert. Im Hinblick auf die Auswertung der Schattenbilder wird beispielsweise und insbesondere auf die Druckschrift ”Das dreidimensionale Computersehen – Shape from Shading” (Autorin: Ute Katranski, VDM Verlag, 2008, ISBN: 978-3-83648096-3) verwiesen.
Es zeigt:
1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispieles eines Messkopfes einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
2 eine axiale Ansicht der Prüfvorrichtung gemäß 2 und
3 in gegenüber 2 vergrößertem Maßstab eine Einzelheit aus 2
Zur Erläuterung des Ausführungsbeispieles wird nachfolgend auf die 1 bis 3 Bezug genommen.
In 1 ist stark schematisiert ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 2 zur Prüfung der Innenfläche 4 eines rotationssymmetrischen Hohlraumes 6 in einem Werkstück 8 dargestellt, die einen Messkopf 10 aufweist, der eine Axialrichtung mit einer Achse definiert, die in 1 durch eine strichpunktierte Linie 12 symbolisiert ist.
In 1 ist ein Koordinatensystem 14 abgebildet, aus dem ersichtlich ist, dass die z-Achse der Achse 12 entspricht und die Umfangsrichtung durch den Winkel phi definiert ist.
An dem Messkopf 12 ist eine Optik 16 angeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine Optik mit Rundumblick von 360 Grad gebildet ist. Dementsprechend nimmt die Optik 16 entsprechend der Position des Messkopfes 10 entlang der Achse 12 ein sich in Umfangsrichtung über 360 Grad erstreckendes Band an der Innenfläche 4 auf. Die Optik 16 steht mit einem Bildaufnehmer (Kamera) 18 und einer nachgeordneten Auswertungseinrichtung 20 in Bildübertragungsverbindung.
Die Prüfvorrichtung 2 weist ferner eine Beleuchtungsanordnung 22 zur Beleuchtung eines von der Optik erfassten (bandförmigen) Abbildungsbereiches an der Innenfläche 4 auf.
Erfindungsgemäß ist die Beleuchtungsanordnung zur Beleuchtung der zu prüfenden Innenfläche 4 aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen zur Erzeugung von Schattenbildern der Topographie der Oberfläche ausgebildet und eingerichtet, wobei die Auswertungseinrichtung 20 zur Ermittlung der Topographie anhand der durch den Bildaufnehmer aufgenomme Schattenbilder ausgebildet und eingerichtet ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Beleuchtungsanordnung eine erste Lichtquellenanordnung 24 zur Beleuchtung der Innenfläche 4 aus einer ersten Beleuchtungsrichtung auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel der negativen z-Richtung entspricht.
Ferner weist die Beleuchtungseinrichtung 22 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine dritte Lichtquellenanordnung 24' (zur zweiten Lichtquellenanordnung vgl. das Bezugszeichen 32 in 3) auf, die zur Beleuchtung der Innenfläche 4 aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung dient, die bei diesem Ausführungsbeispiel der positiven z-Richtung entspricht. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Lichtquellenanordnungen 24, 24' zur radialen Beleuchtung der Innenfläche 4 ausgebildet. Nachfolgend wird ausschließlich die Lichtquellenanordnung 24 näher erläutert. Die Lichtquellenanordnung 24' ist entsprechend aufgebaut und wird daher hier nicht näher erläutert.
Die Lichtquellenanordnung 24 weist einen mit der Fassung 26 der Optik 16 verbundenen ringförmigen Träger 28 (vgl. 2) auf, an dem in Umfangsrichtung umlaufend ringförmig Lichtquellen angeordnet sind, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch Leuchtdioden gebildet sind, von denen in der Zeichnung lediglich eine Leuchtdiode mit dem Bezugszeichen 30 (vgl. 3) versehen ist. Aufgrund der ringförmigen Anordnung der Leuchtdioden ist die erste Lichtquellenanordnung 24 somit für eine in Umfangsrichtung rotationssymmetrische Beleuchtung der Innenfläche 4 ausgebildet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Beleuchtungseinrichtung 22 ferner eine zweite Lichtquellenanordnung 32 auf, die eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung über einen Winkel von 360 Grad ringförmig angeordneten Lichtquellen aufweist, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch Leuchtdioden 34 (vgl. 3) gebildet sind. Die zweite Lichtquellenanordnung 32 ist so ausgebildet und eingerichtet, dass die Leuchtdioden 34 mithilfe geeigneter Strahlführungselemente die Innenfläche 4 in tangentialer Umfangsrichtung in positiver phi-Richtung, wie in 3 bei dem Bezugszeichen 36 angedeutet, und/oder in negativer phi-Richtung beleuchten, wie in 3 bei dem Bezugszeichen 36' angedeutet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel realisiert die zweite Lichtquellenanordnung 32 somit eine Beleuchtung der Innenfläche 4 aus entgegengesetzten Beleuchtungsrichtungen, nämlich einer dritten Beleuchtungsrichtung (positive phi-Richtung) und einer vierten Beleuchtungsrichtung (negative phi-Richtung).
Bei Beleuchtung einer Messstelle an der Innenfläche 4 resultiert somit bei jeder der vier Beleuchtungsrichtungen ein unterschiedliches Schattenbild. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Bildaufnehmer 18 für jede der Beleuchtungsrichtungen ein separates Schattenbild aufnehmen. Dementsprechend können also die Lichtquellenanordnungen 24, 24', 32, durch eine nicht näher dargestellte Steuerungseinrichtung so zeitlich aufeinanderfolgend angesteuert werden, dass die Messstelle zeitlich aufeinanderfolgend aus den vier Beleuchtungsrichtungen beleuchtet und jeweils ein resultierendes Schattenbild von dem Bildaufnehmer 18 aufgenommen wird. Die separat aufgenommenen Schattenbilder können dann in der Auswertungseinrichtung 20 ausgewertet werden, beispielsweise nach dem Verfahren Shape from Shading, so dass auf diese Weise die Topographie der Innenfläche 4 an der Messstelle ermittelt werden kann.
Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, dass jeder der vier Beleuchtungsrichtungen eine separate Beleuchtungsfarbe zugeordnet ist. Dies bedeutet, dass einerseits die Lichtquellenanordnungen 24, 24' unterschiedliche Beleuchtungsfarben aufweisen. Andererseits ist die Lichtquellenanordnung 32 dann so gestaltet, dass die in positiver phi-Richtung abstrahlenden Leuchtdioden eine dritte Beleuchtungsfarbe und die in negativer phi-Richtung abstrahlenden Leuchtdioden eine vierte Beleuchtungsfarbe haben. Aus der Beleuchtung mit den unterschiedlichen Beleuchtungsfarben aus den unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen resultiert damit ein einzelnes Farbbild, das aus einer Überlagerung der mittels der einzelnen Beleuchtungsfarben erzeugten Schattenbilder besteht. Dieses resultierende Farbbild wird dann von einem Farbsensor des Bildaufnehmers 18 aufgenommen. In der Auswertungseinrichtung 20 können die den einzelnen Beleuchtsrichtungen und damit Beleuchtungsfarben zugeordneten Schattenbilder dann anhand der Farben unterschieden werden. Aus den einzelnen Schattenbildern kann dann wiederum die Topographie der Innenfläche 4 ermittelt werden.
Wird mittels der Prüfvorrichtung 2 eine Oberflächenanomalie an der Innenfläche 4 festgestellt, so kann anhand der ermittelten Topographie festgestellt werden, ob es sich um eine Erhebung oder um eine Vertiefung handelt.
Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung 2 ermöglicht die Prüfung von Innenflächen mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit, wobei Fehldetektionen durch Oberflächenverschmutzungen reduziert sind. Außerdem ist es möglich, bisher nicht zu detektierende Fehlerarten in der Auswertungseinrichtung 20 zu erkennen.
Wie aus 1 ersichtlich, ist der Messkopf 10 einschließlich Beleuchtungseinrichtung 22 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als in den Hohlraum 6 einführbares Endoskop ausgebildet.
Um den Hohlraum 6 entlang seiner axialen Ausdehnung zu überprüfen, ist der Prüfvorrichtung 2 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vorschubeinrichtung zum schrittweisen oder kontinuierlichen Vorschub des Messkopfes in Axialrichtung, also entlang der Achse 12, zugeordnet.

Claims

Bohrungsprüfvorrichtung (2) zur Prüfung der Innenfläche einer Bohrung (6) in einem Werkstück (8), mit einem eine Axialrichtung definierenden Messkopf (10), an dem eine Optik (16) angeordnet ist, die mit einem Bildaufnehmer (18) und einer nachgeordneten Auswertungseinrichtung (20) in Bildübertragungsverbindung steht, und mit einer Beleuchtungsanordnung (22) zur Beleuchtung eines von der Optik (16) erfassten Abbildungsbereiches der Innenfläche (4), wobei die Beleuchtungsanordnung (22) zur Beleuchtung der zu prüfenden Innenfläche (4) aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen zur Erzeugung von Schattenbildern der Topographie der Innenfläche (4) ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Auswertungseinrichtung (20) zur Ermittlung der Topographie anhand der durch den Bildaufnehmer (18) aufgenommenen Schattenbilder ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung (22) wenigstens eine erste Lichtquellenanordnung (24) zur Beleuchtung der Innenfläche (4) aus einer ersten Beleuchtungsrichtung und eine zweite Lichtquellenanordnung (32) zur Beleuchtung der Innenfläche (4) aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung aufweist und wobei die erste Lichtquellenanordnung (24) zur radialen Beleuchtung der Innenfläche (4) und die zweite Lichtquellenanordnung (32) zur in Umfangsrichtung tangentialen Beleuchtung der Innenfläche (4) ausgebildet und eingerichtet ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lichtquellenanordnung (24, 32) zur rotationssymmetrischen oder annähernd rotationssymmetrischen Beleuchtung der Innenfläche (4) ausgebildet und eingerichtet ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lichtquellenanordnung (24, 32) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung ringförmig angeordneten Lichtquellen aufweist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen wenigstens teilweise Leuchtdioden (30, 34) sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsanordnung (22) wenigstens zwei in Axialrichtung zueinander beabstandete, in entgegengesetzte Richtungen abstrahlende Lichtquellenanordnungen (24, 24') aufweist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Steuerungsmittel zur Ansteuerung der Lichtquellenanordnungen (24, 24', 32).
Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsmittel zur zeitlich aufeinanderfolgenden Beleuchtung der Innenfläche (4) aus den unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen ausgebildet und eingerichtet ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Beleuchtungsrichtung eine eigene Beleuchtungsfarbe zugeordnet ist und dass der Bildaufnehmer (18) einen Farbsensor aufweist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Messkopf (10) eine Vorschubeinrichtung zum schrittweisen oder kontinuierlichen Vorschub des Messkopfes (10) in Axialrichtung zugeordnet ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik (16) eine Optik mit Rundumblick ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Messkopf (10), vorzugsweise der Messkopf (10) einschließlich Beleuchtungsanordnung (22), als in den zu prüfenden Hohlraum (6) einführbares Endoskop ausgebildet ist.