DE102017004475A1 - Measuring device for measuring surface profiles in cavities - Google Patents

Measuring device for measuring surface profiles in cavities Download PDF

Info

Publication number
DE102017004475A1
DE102017004475A1 DE102017004475.9A DE102017004475A DE102017004475A1 DE 102017004475 A1 DE102017004475 A1 DE 102017004475A1 DE 102017004475 A DE102017004475 A DE 102017004475A DE 102017004475 A1 DE102017004475 A1 DE 102017004475A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light source
camera
ring light
ring
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017004475.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Albrecht Noll
Bastian Weirich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102017004475.9A priority Critical patent/DE102017004475A1/en
Publication of DE102017004475A1 publication Critical patent/DE102017004475A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/12Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518Projection by scanning of the object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/042Calibration or calibration artifacts
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/954Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0019Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors)
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/001Axicons, waxicons, reflaxicons
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G03B37/005Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L2101/00Uses or applications of pigs or moles
    • F16L2101/30Inspecting, measuring or testing

Abstract

Beim Stand der Technik wird im Allgemeinen auf Messung von Innengeometrie und Oberflächenprofil verzichtet und die Bewertung erfolgt durch optische Inspektion und Bildauswertung. Eine berührungslose Messung von Oberflächenprofilen in engen Hohlräumen ist beim Stand der Technik nicht vorgesehen. Beim Stand er Technik sind einige taktile Messverfahren bekannt.Es wird in dieser Anmeldung ein Messgerät (1) zur berührungslosen Messung von Innengeometrie und Oberflächenprofile in Hohlräumen, Innenräumen und Röhren mit großer Genauigkeit beschrieben.Das Messgerät (1) besteht aus einer Ringlichtquelle (2) welche vorzugsweise ein Ringlaser ist, einer Kamera (3) und mindestens einem Umlenkmodul z.B. in der Ausführung eines Kegelspiegel (8), welche sich in einer transparenten Röhre (5) befinden. Die Ringlichtquelle (2) strahlt eine schmale Linie ringförmige ab, die durch das Umlenkmodul radial zur messenden Oberfläche (7) abgelenkt wird. Das reflektierte Licht (30) der zu messenden Oberfläche (7) wird durch die Kamera (3) aufgenommen und durch Triangulation die Oberfläche berechnet.Das Messgerät (1) kann in allen Hohlräumen eingesetzt werden. Es eignet sich besonders zur Oberflächenmessung von Röhren, Bohrungen, Innenräumen.In the prior art, the measurement of internal geometry and surface profile is generally dispensed with and the evaluation is carried out by optical inspection and image analysis. Non-contact measurement of surface profiles in narrow cavities is not provided in the prior art. Some tactile measuring methods are known in the prior art. In this application, a measuring device (1) for non-contact measurement of internal geometry and surface profiles in cavities, interiors and tubes is described with great accuracy. The measuring device (1) consists of a ring light source (2) which is preferably a ring laser, a camera (3) and at least one deflection module, for example in the embodiment of a cone mirror (8), which are located in a transparent tube (5). The ring light source (2) emits a narrow line annular, which is deflected by the deflection module radially to the measuring surface (7). The reflected light (30) of the surface (7) to be measured is picked up by the camera (3) and the surface is calculated by triangulation. The measuring device (1) can be used in all cavities. It is particularly suitable for surface measurement of tubes, boreholes, interiors.

Description

Es wird ein Messgerät (1) zu Innengeometriemessung und Oberflächenprofilmessung in Innenräumen, Hohlräumen und Röhren beschrieben. Das Messgerät (1) erlaubt sowohl die Innenraumgeometrie als auch das Profil von innenliegenden Oberflächen berührungslos zu messen.A measuring device (1) for internal geometry measurement and surface profile measurement in interiors, cavities and tubes is described. The measuring device (1) allows both the interior geometry and the profile of internal surfaces to be measured without contact.

Beim Stand der Technik wird im Allgemeinen auf Messung verzichtet und die Bewertung erfolgt durch optische Inspektion z. B. mit einem Endoskop. Messungen erfolgen durch mechanisches Abtasten der Oberfläche. In der Patentanmeldung DE10317488 ist unter der Bezeichnung Technoskop ein Gerät zur Untersuchung von Oberflächen in engen Räumen beschrieben. Dabei ist am Ende eines einführbaren Schaftes ein schwenkbarer Arm angebracht. Dadurch kann die Oberfläche abgetastet werden und über die geometrischen Daten, von Schaft und Schwenkarm die Oberflächenbeschaffenheit berechnet werden. In ähnlicher Weise wird ein Technoskop auch in der Patentanmeldung DE3823554 beschrieben. Hier hat der Schaft einen Messaufsatz zur Ermittlung der Tiefe einer Beschädigung. Unter Hohlrauminspektion sind einige Arbeiten erschienen. Dabei erfolgt die Messung über Bildverarbeitung.In the prior art is generally dispensed with measurement and the evaluation is performed by optical inspection z. B. with an endoscope. Measurements are made by mechanical scanning of the surface. In the patent application DE10317488 is under the name Technoscope a device for the investigation of surfaces in confined spaces described. Here, a pivotable arm is attached to the end of an insertable shaft. This allows the surface to be scanned and the surface texture to be calculated using the geometric data, the shaft and the swivel arm. Similarly, a technoscope is also in the patent application DE3823554 described. Here, the shaft has a measuring attachment to determine the depth of damage. Some work has been published under Void Inspection. The measurement is done via image processing.

Solche Methoden der Abtastung sind aufwändig und ungenau. Feine Oberflächenstrukturen, wie Risse sind schwer oder nicht zu erfassen.Such methods of sampling are complex and inaccurate. Fine surface structures such as cracks are difficult or impossible to detect.

In der Patentschrift PCT/ EP2011/064450 wird ein Verfahren mit Endoskop beschrieben, bei dem ein Muster durch das Endoskop auf das zu betrachtende Objekt projiziert wird und das auf das Objekt projizierte Bild mit der Kamera des Endoskops erfasst wird. Durch Triangulationsverfahren können die Größen eines Objekts im Hohlraum bestimmt werden. Durch die eingeschränkten Winkelverhältnisse von Projektor und Kamera beim Endoskop ist eine Profilmessung der Oberflächen des Hohlraumes nicht gegeben. Die Projektion erfolgt nicht radial zur messenden Oberfläche. Auch sind die Lichtverhältnisse des projizierten Bildes schwächer als bei direkter Beleuchtung, was zu Problemen bei schwach reflektierenden Oberflächen führen kann.In the patent PCT / EP2011 / 064450 A method is described with an endoscope in which a pattern is projected by the endoscope onto the object to be observed and the image projected onto the object is detected with the camera of the endoscope. By triangulation method, the sizes of an object in the cavity can be determined. Due to the limited angular proportions of projector and camera at the endoscope, a profile measurement of the surfaces of the cavity is not given. The projection does not take place radially to the measuring surface. Also, the lighting conditions of the projected image are weaker than with direct lighting, which can lead to problems with poorly reflective surfaces.

Bei der vorliegenden Erfindung wird kein Endoskop benötigt und das Licht kann in den benötigten Winkeln, vorzugsweise radial, die Objektoberfläche erreichen. Daher eignet sich die vorliegende Erfindung besonders zur Vermessung der Oberflächen von Hohlräumen und deren Profil. Es sind sowohl Hohlräume mit kleinem Durchmesser als auch größere Hohlräume damit zu vermessen.In the present invention, no endoscope is needed and the light can reach the object surface in the required angles, preferably radially. Therefore, the present invention is particularly suitable for measuring the surfaces of cavities and their profile. There are both cavities with a small diameter and larger cavities so that to measure.

Das Messgerät (1) der vorliegenden Erfindung besteht aus einer Ringlichtquelle (2), welche ein Ringlaser sein kann, und einer Kamera (3). Die Ringlichtquelle (2) ist eine Lichtquelle, die einen ringförmigen Strahl (4) mit kleiner Linienbreite aussendet. Besonders vorteilhaft lässt sich eine Ringlichtquelle (2) mit einem Laser realisieren. Ringlichtquelle (2) und Kamera (3) haben ihren Strahlengang auf einer gemeinsamen optischen Achse (5). Die Ringlichtquelle (2) und die Kamera (3) sind in einer transparenten Röhre (6) positioniert. Diese transparente Röhre (6) dient gleichzeitig als Halterung und Gehäuse des Messgerätes (1). Die transparente Röhre (6) mit Ringlichtquelle (2) und Kamera (3) wird bei der Messung in den Hohlraum des Messobjektes (7), den Innenraum oder die zu vermessende Röhre eingebracht. Die Ringlichtquelle (2) strahlt eine schmale Kreislinie auf ein Umlenkmodul das das Licht radial durch die transparente Röhre (6) auf die Innenwand des Messobjektes (7) lenkt. Das von der Innenwand des Messobjektes (7) diffus reflektierte Licht (30) der Ringlichtquelle (2) wird von der Kamera (3) aufgenommen. Mit den Geometriedaten, Abstand Ringlichtquelle (2) und Kamera (3), den Winkelbeziehungen und den Kameradaten wird durch Triangulation das Oberflächenprofil, sowie der Abstand zur Oberfläche des Messobjektes(7) sowie der Durchmesser eines röhrenförmigen Messobjektes (7) berechnet. Weitere Profildaten, wie die Profiltiefe, als auch Winkel, Radien und Flächen des Profils können gemessen werden. Die transparente Röhre (6) kann sowohl aus Glas als auch aus anderen transparenten Materialien, wie transparenten Kunststoff z. B. PMMA, PC bestehen. Der Durchmesser der transparenten Röhre (6) wird so minimal wie möglich gehalten und ist abhängig von der Größe von Ringlichtquelle (2) und Kamera (3). Beim momentanen Stand der Technik sollte ein kleinster innerer Durchmesser von 3mm möglich sein.The measuring device ( 1 ) of the present invention consists of a ring light source ( 2 ), which may be a ring laser, and a camera ( 3 ). The ring light source ( 2 ) is a light source that has an annular beam ( 4 ) with a small line width. Particularly advantageous is a ring light source ( 2 ) realize with a laser. Ring light source ( 2 ) and camera ( 3 ) have their beam path on a common optical axis ( 5 ). The ring light source ( 2 ) and the camera ( 3 ) are in a transparent tube ( 6 ). This transparent tube ( 6 ) serves as a holder and housing of the measuring device ( 1 ). The transparent tube ( 6 ) with ring light source ( 2 ) and camera ( 3 ) is measured during measurement in the cavity of the test object ( 7 ), the interior or the tube to be measured. The ring light source ( 2 ) radiates a narrow circular line on a deflection module that the light radially through the transparent tube ( 6 ) on the inner wall of the measurement object ( 7 ) steers. That of the inner wall of the test object ( 7 ) diffusely reflected light ( 30 ) of the ring light source ( 2 ) is taken from the camera ( 3 ). With the geometry data, distance ring light source ( 2 ) and camera ( 3 ), the angular relationships and the camera data is triangulated, the surface profile, and the distance to the surface of the measuring object (7) and the diameter of a tubular measuring object ( 7 ). Further profile data, such as tread depth, as well as angles, radii and areas of the profile can be measured. The transparent tube ( 6 ) can be made of glass as well as other transparent materials, such as transparent plastic z. B. PMMA, PC exist. The diameter of the transparent tube ( 6 ) is kept as small as possible and depends on the size of ring light source ( 2 ) and camera ( 3 ). At the current state of the art, a minimum inner diameter of 3mm should be possible.

Um das Licht der Ringlichtquelle (2) radial abzustrahlen und das reflektierte Licht von den Wänden des Messobjektes (7) unter kleinen Winkeln mit der Kamera (3) zu messen, sind Lichtumlenkmodule notwendig. Die Lichtumlenkmodule lassen sich auf verschiedene Weise realisieren: Eine erste Möglichkeit besteht durch Setzen eines Kegelspiegels (8) vor die Ringlichtquelle (2) oder die Kamera (3). Bei dem Kegelspiegel (8) ist die Mantelfläche des Kegels verspiegelt. Der Kegelspiegel (8) ist so positioniert, dass die Kegelmitte auf der gemeinsamen optischen Achse (5) liegt und die Kegelspitze jeweils zur Ringlichtquelle (2) oder Kamera (3) weist. Ist der Winkel der Kegelspitze ein rechter Winkel von 90°, werden die Strahlen der Ringlichtquelle (2) senkrecht zur gemeinsamen optischen Achse (5) abgelenkt. In bestimmten Fällen ist eine Ablenkung kleiner oder größer 90° sinnvoll. Anstelle des Kegelspiegels (8) kann auch ein kegelstumpfartiger Spiegel mit verspiegelter Mantelfläche eingesetzt werden, da die Kegelspitze im Allgemeinen nicht aktiv ist. Eine zweite Möglichkeit für die Lichtumlenkmodule ist der Einsatz eines Stabprismas (9). Das Stabprisma (9) besteht aus einem kurzen, runden Lichtleiterstab (10) aus transpatentem Material, der auf der einen Seite eine plane Fläche hat und die gegenüber liegende Seite mit einem Prisma (11) versehen ist. Das Prisma (11) ist als inverser Kegel ausgeführt, der in das Material eingearbeitet ist. Durch Totalreflexion wird das Licht radial abgelenkt. Für die Ringlichtquelle (2) besteht eine dritte Möglichkeit der radialen Umlenkung. Das Licht der Ringlichtquelle (2) wird an einer Seite in einen transparenten Ring (12) eingekoppelt. Auf der anderen Seite ist der transparente Ring (12) abgeschrägt, so dass der Ring von außen nach innen linear kürzer wird. Auch hier wird durch die Totalreflexion das Licht radial abgestrahlt. Dieser transparente Ring (12) kann sehr kurz sein und als Miniaturbauteil direkt in die Ringlichtquelle (2) integriert werden. Dies ist besonders bei einem Ringlaser vorteilhaft. Auf diese Weise erhält man einen radial, ringförmig strahlenden Laser. Die verschiedenen Möglichkeiten der Umlenkmodule lassen sich in verschiedener Weise kombinieren.To the light of the ring light source ( 2 ) radiate radially and the reflected light from the walls of the measuring object ( 7 ) at small angles with the camera ( 3 ), light redirecting modules are necessary. The Lichtumlenkmodule can be realized in various ways: A first possibility is by setting a cone mirror ( 8th ) in front of the ring light source ( 2 ) or the camera ( 3 ). At the cone mirror ( 8th ), the lateral surface of the cone is mirrored. The cone mirror ( 8th ) is positioned so that the cone center on the common optical axis ( 5 ) and the cone tip in each case to the ring light source ( 2 ) or camera ( 3 ). If the angle of the apex is a right angle of 90 °, the rays of the ring light source ( 2 ) perpendicular to the common optical axis ( 5 ) distracted. In certain cases, a deflection of less than or greater than 90 ° makes sense. Instead of the cone mirror ( 8th ) can also be a truncated cone-like mirror with mirrored outer surface are used, since the apex is generally not active. A second possibility for the Lichtumlenkmodule is the use of a rod prism ( 9 ). The rod prism ( 9 ) consists a short, round optical fiber rod ( 10 ) of transpatent material having on one side a flat surface and the opposite side with a prism ( 11 ) is provided. The prism ( 11 ) is designed as an inverse cone, which is incorporated in the material. Through total reflection, the light is deflected radially. For the ring light source ( 2 ) There is a third possibility of radial deflection. The light of the ring light source ( 2 ) is on one side in a transparent ring ( 12 ) coupled. On the other side is the transparent ring ( 12 ) bevelled so that the ring is linearly shorter from outside to inside. Again, the light is radiated radially by the total reflection. This transparent ring ( 12 ) can be very short and as a miniature component directly into the ring light source ( 2 ) to get integrated. This is particularly advantageous in a ring laser. In this way, one obtains a radial, annular radiating laser. The different possibilities of the deflection modules can be combined in different ways.

Um eine genaue metrische Messung zu erhalten, ist eine Kalibrierung des Messgerätes (1) mit einem Kalibriernormal (13) notwendig. Das Kalibriernormal (13) hat vorteilhaft ein regelmäßiges Profil (14) auf der Innenseite eines Ringes.In order to obtain an exact metric measurement, a calibration of the measuring instrument ( 1 ) with a calibration standard ( 13 ) necessary. The calibration standard ( 13 ) has a favorable profile ( 14 ) on the inside of a ring.

Zur Unterdrückung von Fremdlicht kann vor der Kamera (3) ein Filter(15) abgestimmt auf die spektrale Emission der Ringlichtquelle (2) angebracht werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Ringlichtquelle (2) ein schmalbandiger Ringlaser ist.To suppress extraneous light in front of the camera ( 3 ) a filter (15) matched to the spectral emission of the ring light source ( 2 ). This is particularly advantageous when the ring light source ( 2 ) is a narrow-band ring laser.

Bei Bewegung des Messgerätes (1) im Innenraum oder einer Röhre erhält man einen dreidimensionalen Scan über die Innenraum- oder Röhrenoberfläche. Zur Bewegung des Messgerätes (1) in einer Röhre kann dies eine Einführhilfe enthalten. Dies kann eine Verlängerung der transparenten Röhre (6) sein. Ein Maßstab, der an der transparenten Röhre (6) angebracht ist gibt die Position der Messung in der Röhre an. Die Bewegung des Messgerätes (1) ist sowohl bei Hand als auch durch einen definieren Antrieb möglich.During movement of the measuring device ( 1 ) in the interior or a tube gives a three-dimensional scan over the interior or tube surface. To move the measuring device ( 1 ) in a tube this may include an insertion aid. This can be an extension of the transparent tube ( 6 ) be. A scale attached to the transparent tube ( 6 ) indicates the position of the measurement in the tube. The movement of the measuring device ( 1 ) is possible both by hand and by a defined drive.

Die Kamera (3) ist vorteilhaft auf der Seite mit der Einführhilfe platziert, damit die Versorgungs- und Datenleitungen (16) der Kamera (3) das Messergebnis nicht stören. Die Ringlichtquelle (2) kann in verschiedener Weise eingebaut werden. Im Falle, dass die Ringlichtquelle (2) zur Kamera (3) strahlt befindet sich der kegelförmige Spiegel (8) zwischen Kamera (3) und Ringlichtquelle (2). Die Stromversorgung der Ringlichtquelle (2) erfolgt in diesem Fall durch einen eingebauten Akku (17) oder Batterie (18). Strahlt die Ringlichtquelle (2) in Richtung weg von der Kamera (3) befindet sich der kegelförmige Spiegel (8) für die Ringlichtquelle (2) vor der Ringlichtquelle (2) am Ende der transparenten Röhre (6). In diesem Fall kann die Stromversorgung auf verschiedene Weise erfolgen. Eine Möglichkeit besteht durch einen eingebauten Akku (17) oder Batterie (18). Bei diesem Aufbau muss bei Batteriewechsel oder Akku Aufladung das Messgerät (1) ausgebaut werden. Eine andere Möglichkeit ist die induktive Einkopplung durch eine Spule (19) um die Kamera(3) und eine zweite Spule(19) um die Ringlichtquelle(2). Dies ist bei diesem Aufbau durch die kurze Distanz zwischen Kamera(3) und Ringlichtquelle(2) möglich. Der Aufbau ermöglicht die Messung der Abschlusswand (20) des Messobjektes (7) bis zum Röhrenende. Auch der Übergang von der Röhre zur Abschlusswand (20) kann vermessen werden. Hat die Ringlichtquelle (2) eine Akku(17) zur Stromversorgung und eine Spule (19) kann der Akku (17) mit einem externen Ladegerät (21) das ebenfalls eine Spule (19) enthält induktiv aufgeladen werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die beiden Spule(19) eng beieinander liegen können.The camera ( 3 ) is advantageously placed on the side with the insertion aid, so that the supply and data lines ( 16 ) the camera ( 3 ) do not disturb the measurement result. The ring light source ( 2 ) can be installed in various ways. In case the ring light source ( 2 ) to the camera ( 3 ) is the cone-shaped mirror ( 8th ) between camera ( 3 ) and ring light source ( 2 ). The power supply of the ring light source ( 2 ) takes place in this case by a built-in battery ( 17 ) or battery ( 18 ). If the ring light source ( 2 ) in the direction of the camera ( 3 ) is the conical mirror ( 8th ) for the ring light source ( 2 ) in front of the ring light source ( 2 ) at the end of the transparent tube ( 6 ). In this case, the power can be done in different ways. One possibility is a built-in rechargeable battery ( 17 ) or battery ( 18 ). With this structure, the measuring device must be replaced when the battery is changed or recharged ( 1 ) get extended. Another possibility is the inductive coupling through a coil ( 19 ) around the camera (3) and a second coil (19) around the ring light source (2). This is possible in this structure by the short distance between the camera (3) and ring light source (2). The structure allows the measurement of the end wall ( 20 ) of the measurement object ( 7 ) to the end of the tube. Also, the transition from the tube to the end wall ( 20 ) can be measured. Does the ring light source ( 2 ) a battery (17) for power and a coil ( 19 ), the battery ( 17 ) with an external charger ( 21 ) which is also a coil ( 19 ) contains inductively charged. This arrangement has the advantage that the two coil ( 19 ) can be close together.

Die Vorteile der Erfindung besteht in einem kompakten Aufbau, das es ermöglicht mit Ringlichtquelle (2) und Kamera (3) das Profil von Innenflächen in engen Räumen mit großer Genauigkeit zu messen. Durch das berührungslose Verfahren lassen sich auch empfindliche Oberflächen messen. Durch Aufsatz auf ein fahrbares System lassen sich damit Rohrsysteme messtechnisch überprüfen und die Größe von Schadstellen genau vermessen. Korrosion an Rohren lässt sich messtechnisch bestimmen. Änderungen von Rohrinnendurchmessern lassen sich messen. Werden die Messungen in verschiedenen Zeitintervallen durchgeführt, lassen sich Änderungen über die Zeit feststellen. Auf diese Weise können z.B. Änderungen von Stollenwänden in Bergwerken erfasst werden. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Vermessung von Durchmesser und Oberflächen von Bohrungen sowie Messungen von Gewindebohrungen.The advantages of the invention consists in a compact construction, which makes it possible with ring light source ( 2 ) and camera ( 3 ) to measure the profile of interior surfaces in confined spaces with great accuracy. Thanks to the non-contact method, even sensitive surfaces can be measured. By attaching it to a mobile system, it is possible to metrologically check pipe systems and precisely measure the size of damaged areas. Corrosion on pipes can be determined metrologically. Changes in inner tube diameters can be measured. If measurements are taken at different time intervals, changes can be detected over time. In this way, eg changes of tunnel walls in mines can be detected. Another area of application is the measurement of bore diameters and surfaces as well as measurements of threaded holes.

In einer speziellen Ausführung kann das Messinstrument (1) auf ein ferngesteuertes oder kabelgebundenes Fahrzeug (22) montiert werden mit autonomer oder kabelgebundener Stromversorgung (23), einer Funkeinrichtung (24) oder Kabel zur Übermittlung der Kameradaten und einer Einrichtung zur Positions- oder Entfernungsbestimmung. Ein solches Messsystem (25) eignet sich besonders zur Inspektion und Vermessung von Röhren- oder Rohrleitungssystemen (26).In a special version, the measuring instrument ( 1 ) to a remote-controlled or wired vehicle ( 22 ) with autonomous or wired power supply ( 23 ), a radio device ( 24 ) or cable for transmitting the camera data and a device for determining position or distance. Such a measuring system ( 25 ) is particularly suitable for inspection and measurement of piping or piping systems ( 26 ).

Figurenlistelist of figures

  • 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Messgerätes (1). In einer transparenten Röhre (6) die gleichzeitig Halterung und Gehäuse des Messgerätes (1) ist befindet sich eine Kamera (3) mit Elektronik (27). Die Kamera (3) ist mit einer Halterung (28) in der transparenten Röhre (6) befestigt und zentriert. Die Halterung (28) kann in die transparente Röhre (6) eingeklebt oder geschraubt werden. Gegenüber der Kamera (3) befindet sich die Ringlichtquelle (2), vorzugsweise ein Ringlaser mit Stromversorgung in Form von Akku (17) oder Batterie (18). Die Ringlichtquelle (2), Akku (17) oder Batterie (18) sind mit einer Halterung (28) mit der transparenten Röhre (6) verbunden. Der ringförmige Strahl (4) der Ringlichtquelle (2) fällt auf den Kegelspiegel (8), der mit einen weiteren Halterung (28) in der transparenten Röhre (6) befestigt und zentriert ist. Der Kegelspiegel (8) hat in diesem Fall einen rechten Winkel in der Kegelspitze. Kamera (3), Ringlichtquelle (2) und Kegelspiegel (8) liegen auf einer gemeinsamen optischen Achse (5). Durch den Kegelspiegel (8) wird der ringförmige Strahl (4) der Ringlichtquelle (2) radial zu der gemeinsamen optischen Achse (5) abgelenkt. Der radiale Strahl (29) trifft auf die Innenwand des Messobjektes (7). Von der Kamera (3) wird das von der Innenwand des Messobjektes (7) diffus reflektierte Licht (30) der Ringlichtquelle (2) gemessen. Kamera (3) und radialer Strahl (29) haben einen festen, definierten Abstand. Aus dem Abstand und der durch die Kamera Messung gegebenen Winkelbeziehung (32) lassen sich durch Triangulation Radius und Oberflächenprofil berechnen. Der kleine Versatz des diffus reflektierten Lichtes (30) durch die Brechung an den Wandungen der transparenten Röhre (6) kann heraus gerechnet werden. 1 shows the basic structure of the measuring device ( 1 ). In a transparent tube ( 6 ) at the same time the holder and housing of the measuring device ( 1 ) there is a camera ( 3 ) with electronics ( 27 ). The camera ( 3 ) is equipped with a holder ( 28 ) in the transparent tube ( 6 ) attached and centered. The holder ( 28 ) can enter the transparent tube ( 6 ) are glued or screwed. Opposite the camera ( 3 ) is the ring light source ( 2 ), preferably a ring laser with power supply in the form of rechargeable battery ( 17 ) or battery ( 18 ). The ring light source ( 2 ), Battery pack ( 17 ) or battery ( 18 ) are equipped with a holder ( 28 ) with the transparent tube ( 6 ) connected. The annular beam ( 4 ) of the ring light source ( 2 ) falls on the cone mirror ( 8th ), which is connected to another holder ( 28 ) in the transparent tube ( 6 ) is attached and centered. The cone mirror ( 8th ) has in this case a right angle in the apex of the cone. Camera ( 3 ), Ring light source ( 2 ) and cone mirror ( 8th ) lie on a common optical axis ( 5 ). Through the cone mirror ( 8th ) the annular beam ( 4 ) of the ring light source ( 2 ) radially to the common optical axis ( 5 ) distracted. The radial beam ( 29 ) hits the inner wall of the test object ( 7 ). From the camera ( 3 ), that of the inner wall of the test object ( 7 ) diffusely reflected light ( 30 ) of the ring light source ( 2 ). Camera ( 3 ) and radial beam ( 29 ) have a fixed, defined distance. From the distance and the angle measurement given by the camera ( 32 ) can be calculated by triangulation radius and surface profile. The small offset of the diffusely reflected light ( 30 ) by the refraction on the walls of the transparent tube ( 6 ) can be counted out.
  • 2 zeigt die Ringlichtquelle (2), die einen ringförmigen Strahl (4) aussendet. Auf einer Mattscheibe (32) entsteht ein Lichtring (33). Die Linienbreite des Lichtrings (33) soll möglichst klein sein. Mit einem Ringlaser als Ringlichtquelle (2) lässt sich das gezeigte Stahlprofil als Lichtring (33) direkt erzeugen. 2 shows the ring light source ( 2 ), which has an annular beam ( 4 ). On a screen ( 32 ) creates a light ring ( 33 ). The line width of the light ring ( 33 ) should be as small as possible. With a ring laser as a ring light source ( 2 ), the steel profile shown can be used as a light ring ( 33 ) generate directly.
  • 3 zeigt den Aufbau wie in 1 jedoch mit einem zusätzlichen Kegelspiegel (34) vor der Kamera (3). Das von den Wänden des Messobjektes (7) diffus reflektierte Licht (30) wird über den Kegelspiegel (34) vor der Kamera (3) zur Kamera (3) geführt. Dadurch kann der zentrale Bereich der Kamera (3) genutzt werden. Der Kegelspiegel (34) vor der Kamera(3) und der Kegelspiegel (8) vor der Ringlichtquelle (2) haben eine gemeinsame Halterung (28), so dass Kamera (3), Ringlichtquelle (2), Kegelspiegel (8) vor der Ringlichtquelle (2) und Kegelspiegel (34) vor der Kamera (3) eine gemeinsame Achse (5) haben. 3 shows the structure as in 1 but with an additional cone mirror ( 34 ) in front of the camera ( 3 ). That of the walls of the measuring object ( 7 ) diffusely reflected light ( 30 ) is transmitted through the cone mirror ( 34 ) in front of the camera ( 3 ) to the camera ( 3 ) guided. This allows the central area of the camera ( 3 ) be used. The cone mirror ( 34 ) in front of the camera (3) and the cone mirror ( 8th ) in front of the ring light source ( 2 ) have a common bracket ( 28 ), allowing camera ( 3 ), Ring light source ( 2 ), Cone mirror ( 8th ) in front of the ring light source ( 2 ) and cone mirror ( 34 ) in front of the camera ( 3 ) a common axis ( 5 ) to have.
  • 4 zeigt eine weitere Variante des Messgerätes (1). Hier haben die Aufnahmerichtung der Kamera(3) und die Abstrahlung der Ringlichtquelle (2) die gleiche Richtung. Am Ende der transparenten Röhre (6) ist mit einer Halterung (28) der Kegelspiegel (8) angebracht. Die dahinter stehende Ringlichtquelle (2) strahlt auf den Kegelspiegel (8) und somit radial ab (29). Die Ringlichtquelle (2) wird mit einer Halterung (28) an der transparenten Röhre (6) befestigt und mit einer Batterie oder einem Akku (17) mit Strom versorgt. Die Digitalkamera (3) befindet sich hinter der Ringlichtquelle (2) und registriert unter großem Winkel das diffus reflektierte Licht (30) das von der Wand des Messobjektes (7) reflektiert wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass bei einer Röhrenabschlusswand (20) oder einem Röhrende bis nahe an den Endbereich gemessen werden kann. Der Nachteil dieser Anordnung ist, dass bei Batteriewechsel oder Akku Aufladung das Messgerät (1) demontiert werden muss. Die Figur zeigt weiterhin die gemeinsame optische Achse (5) und die Elektronik dar Kamera (27). 4 shows a further variant of the measuring device ( 1 ). Here are the shooting direction of the camera (3) and the radiation of the ring light source ( 2 ) the same direction. At the end of the transparent tube ( 6 ) is equipped with a holder ( 28 ) the cone mirror ( 8th ) appropriate. The ring light source behind it ( 2 ) shines on the cone mirror ( 8th ) and thus radially ( 29 ). The ring light source ( 2 ) comes with a holder ( 28 ) on the transparent tube ( 6 ) and with a battery or a rechargeable battery ( 17 ) supplied with electricity. The digital camera ( 3 ) is located behind the ring light source ( 2 ) and registers at a large angle the diffusely reflected light ( 30 ) that from the wall of the measuring object ( 7 ) is reflected. This arrangement has the advantage that in the case of a tube end wall ( 20 ) or a tube end can be measured close to the end region. The disadvantage of this arrangement is that when changing the battery or battery charging the meter ( 1 ) must be dismantled. The figure further shows the common optical axis ( 5 ) and the electronics are camera ( 27 ).
  • 5 zeigt eine weitere Variante von 4. Dabei hat der Kegelspiegel (8) einen Winkel (35) von größer 45°. Dadurch wird eine ringförmige Abstrahlung (36) und somit Messung in den Ecken des Röhrenabschlusses (37) verlaufende Abstrahlung möglich. Durch diese Anordnung ist eine Messung der Profiloberfläche bis zum Röhrende möglich. Auch ist der Übergang (37) zur Abschlusswand (20) ist messtechnisch erfassbar. 5 shows another variant of 4 , The cone mirror ( 8th ) an angle ( 35 ) of greater than 45 °. As a result, an annular radiation ( 36 ) and thus measurement in the corners of the tube termination ( 37 ) running radiation possible. By this arrangement, a measurement of the profile surface is possible up to the end of the tube. Also, the transition ( 37 ) to the end wall ( 20 ) is metrologically detectable.
  • 6 zeigt eine Variante von 4 und 5 ohne den Nachteil der Demontage des Messgerätes (1) bei Batteriewechsel oder Akku Aufladung. Bei diesem Aufbau befindet sich um die Ringlichtquelle (2) und um die Kamera (3) je eine Spule (19). Da der Abstand Kamera (3) zu Ringlichtquelle (2) gering ist, ist eine induktive Stromübertragung von der Kameraspule (19) zur Ringlichtquellenspule (19) möglich. Sonst ist der Aufbau und sind die Bezeichnungen wie in 4 bzw. 5. 6 shows a variant of 4 and 5 without the disadvantage of disassembling the measuring device ( 1 ) when changing the battery or charging the battery. In this structure is located around the ring light source ( 2 ) and the camera ( 3 ) one coil each ( 19 ). Because the distance camera ( 3 ) to ring light source ( 2 ) is low, is an inductive power transmission from the camera coil ( 19 ) to the ring light source coil ( 19 ) possible. Otherwise, the structure and the terms are as in 4 respectively. 5 ,
  • 7 zeigt eine Alternative zu den Kegelspiegeln (8). Der Kegelspiegel (8) wird ersetzt durch einen transparenten runden Lichtleiterstab (10), der zur Ringlichtquelle (2) beziehungsweise zur Kamera (3) mit einer planen Fläche aufgesetzt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite hat der Lichtleiterstab (10) einen Prisma (11). Das Prisma (11) ist als inverser Kegel ausgeführt. Die Oberflächen des Lichtleitstabes (10) sind poliert. Durch Totalreflexion wird der Strahl zu den Außenwänden umgelenkt. 7a zeigt die Anordnung für die Ringlichtquelle (2). Hier hat das Prisma (11) vorzugsweise einen Winkel von 45° für radiale Abstrahlung (29). Der Lichtleitstab (10) überdeckt den Austrittsbereich der Ringlichtquelle (2). Die Befestigung kann durch seitlichen Überstand an der Ringlichtquelle (2) erfolgen. Der ringförmige Strahl (4) der Ringlichtquelle (2) wird in der planen Seite des Lichtleitstabes (10) eingekoppelt und durch Totalreflexion am Prisma (11) vorzugsweise radial nach außen umgelenkt. 7b zeigt die Anordnung für die Kamera (3). Der Lichtleitstab (10) ist hier auf das Objektiv der Kamera (3) aufgesetzt. Der Winkel (α) des Prismas (11) ist in diesem Fall größer 45°. Der Lichtleitstab (10) kann mit optischem Kleber auf das Objektiv der Kamera (3) geklebt werden oder auch eine Befestigung wie bei der Ringlichtquelle (2) ist möglich. Der Lichtweg (38) führt vom Messobjekt (7) (hier nicht gezeigt) zum Prisma (11) des Lichtleitstabes (10) und wird durch Totalreflexion zum zentralen Bereich der Kamera (3) umgelenkt. Weiter sind gezeigt in 7a und 7b. die gemeinsame optische Achse (5), die transparente Röhre (6), Halterungen (28) und die Elektronik der Kamera (27). 7 shows an alternative to the conical mirrors ( 8th ). The cone mirror ( 8th ) is replaced by a transparent round fiber optic rod ( 10 ) leading to the ring light source ( 2 ) or to the camera ( 3 ) is placed with a flat surface. On the opposite side has the light guide rod ( 10 ) a prism ( 11 ). The prism ( 11 ) is designed as an inverse cone. The surfaces of the light guide rod ( 10 ) are polished. Through total reflection, the beam is deflected to the outer walls. 7a shows the arrangement for the ring light source ( 2 ). Here is the prism ( 11 ) preferably an angle of 45 ° for radial radiation ( 29 ). The light guide rod ( 10 ) covers the exit area of the ring light source ( 2 ). The attachment can be made by lateral projection on the ring light source ( 2 ) respectively. The annular beam ( 4 ) of the ring light source ( 2 ) is in the plane side of the light guide rod ( 10 ) coupled in and through Total reflection at the prism ( 11 ) preferably deflected radially outwards. 7b shows the arrangement for the camera ( 3 ). The light guide rod ( 10 ) is here on the lens of the camera ( 3 ). The angle (α) of the prism ( 11 ) is greater than 45 ° in this case. The light guide rod ( 10 ) can with optical glue on the lens of the camera ( 3 ) or a fastening as in the ring light source ( 2 ) is possible. The light path ( 38 ) leads from the measuring object ( 7 ) (not shown here) to the prism ( 11 ) of the light guide rod ( 10 ) and becomes the central area of the camera by total reflection ( 3 ) redirected. Next are shown in 7a and 7b , the common optical axis ( 5 ), the transparent tube ( 6 ), Brackets ( 28 ) and the electronics of the camera ( 27 ).
  • 8 zeigt das Detail der Einkopplung von Licht aus der Ringlichtquelle (2) mit ringförmigen Strahl (4) in das plane Ende eines transparenten Rings (12) und die radiale Auskopplung am anderen Ende der Röhre über 45° Schrägen. Der Lichtweg (38) ist dargestellt. Weiter ist die optische Achse (5) gezeigt. 8th shows the detail of the coupling of light from the ring light source ( 2 ) with annular jet ( 4 ) in the plane end of a transparent ring ( 12 ) and the radial coupling at the other end of the tube over 45 ° bevels. The light path ( 38 ) is presented, layed out. Next is the optical axis ( 5 ).
  • 9 zeigt eine Anwendung der in 8 gezeigten Einkopplung von Licht der Ringlichtquelle (2) in einen transparenten Ring (12) kombiniert mit einem Lichtleitstab (10) vor der Kamera(3). 9 shows an application of in 8th shown coupling of light of the ring light source ( 2 ) in a transparent ring ( 12 ) combined with a light guide rod ( 10 ) in front of the camera (3).
  • 10 zeigt eine weitere Version des Messinstrumentes (1) mit der Möglichkeit der externen Aufladung des Akkus (17) der Ringlichtquelle (2). Um die Ringlichtquelle (2) ist eine Spule (19) angebracht, die möglichst nahe an der transparenten Röhre (6) liegt. Ein Ladegerät (21) hat eine zylindrische Öffnung (40), in die das Messinstrument (1) eingeführt werden kann. Um die zylindrische Öffnung (40) befindet sich im Ladegerät (21) ebenfalls eine Spule (19). Somit kann der interne Akku (17) induktiv mit den Ladegerät (21) aufgeladen werden. Die sonstigen Ausführungen des Messgerätes (1) in dieser Figur, entsprechen der in den vorhergehenden Figuren dargestellten Versionen, insbesondere mit der in 7 dargestellten Details. 10 shows another version of the measuring instrument ( 1 ) with the possibility of external charging of the battery ( 17 ) of the ring light source ( 2 ). To the ring light source ( 2 ) is a coil ( 19 ) as close as possible to the transparent tube ( 6 ) lies. A charger ( 21 ) has a cylindrical opening ( 40 ) into which the measuring instrument ( 1 ) can be introduced. Around the cylindrical opening ( 40 ) is in the charger ( 21 ) also a coil ( 19 ). Thus, the internal battery ( 17 ) inductively with the charger ( 21 ) to be charged. The other versions of the measuring device ( 1 ) in this figure, correspond to the versions shown in the preceding figures, in particular with the in 7 details shown.
  • 11 zeigt ein mögliches Kalibriernormal (13). Auf der Innenseite eines Kalibrierringes (38) ist ein regelmäßiges Kalibrierprofil (14) angebracht. Im gezeigten Fall sind dies definierte und vermessene äquidistante Prismen. Durch Vermessung dieses Ringes mit dem Messgerät (1) ist eine metrische Kalibrierung des Messgerätes möglich. 11 shows a possible calibration standard ( 13 ). On the inside of a calibration ring ( 38 ) is a regular calibration profile ( 14 ) appropriate. In the case shown, these are defined and measured equidistant prisms. By measuring this ring with the measuring device ( 1 ) a metric calibration of the meter is possible.
  • 12 zeigt eine spezielle Anwendung des Messinstrumentes. Bei dieser speziellen Anwendung kann das Messinstrument (1) auf ein ferngesteuertes Fahrzeug (22) mit Antriebssystem (41) montiert werden. Dieses ferngesteuerte Fahrzeug (22) kann ausgestattet sein mit autonomer Stromversorgung (23), einer Funkeinrichtung(24) zur Übermittlung der Kameradaten und einer Einrichtung zur Positions- oder Entfernungsbestimmung (42). Ein solches Messsystem(25) eignet sich besonders zur Inspektion und Vermessung von Röhren- oder Rohrleitungssystemen (26). 12 shows a special application of the measuring instrument. For this particular application, the measuring instrument ( 1 ) to a remotely controlled vehicle ( 22 ) with drive system ( 41 ) to be assembled. This remote-controlled vehicle ( 22 ) can be equipped with autonomous power supply ( 23 ), a radio device ( 24 ) for the transmission of the camera data and a device for position or distance determination ( 42 ). Such a measuring system ( 25 ) is particularly suitable for inspection and measurement of piping or piping systems ( 26 ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Messgerätgauge
22
RinglichtquelleRing light source
33
Kameracamera
44
ringförmiger Strahlannular jet
55
gemeinsame optische Achsecommon optical axis
66
transparente Röhretransparent tube
77
Messobjektmeasurement object
88th
Kegelspiegelconical mirror
99
StabprismaStaff prism
1010
LichtleiterstabLight pipe
1111
Prismaprism
1212
tranparenter Ringtransparent ring
1313
Kalibriernormalcalibration standard
1414
regelmäßiges Kalibrierprofilregular calibration profile
1515
Filterfilter
1616
Versorgungs- und DatenleitungenSupply and data lines
1717
Akkubattery pack
1818
Batteriebattery
1919
SpuleKitchen sink
2020
Abschlusswand des MessobjektesEnd wall of the measurement object
2121
Ladegerätcharger
2222
Ferngesteuertes FahrzeugRemote controlled vehicle
2323
autonome Stromversorgungautonomous power supply
2424
Funkeinrichtungradio
2525
Messsystemmeasuring system
2626
Röhren- oder RohrleitungssystemTubular or piping system
2727
Elektronik der KameraElectronics of the camera
2828
Halterungbracket
2929
radialer Strahlradial beam
3030
diffus reflektiertes Lichtdiffused light
3131
Abstand radialer Strahl zu KameraDistance radial beam to camera
3232
Mattscheibefocusing screen
3333
Lichtringlight ring
34 34
Kegelspiegel vor KameraCone mirror in front of camera
3535
Winkel KegelspiegelAngle cone mirror
3636
ringförmige Abstrahlungannular radiation
3737
Ecken des RöhrenabschlussesCorners of the tube termination
3838
Kalibrierringcalibrating
3939
Prisma zur KalibrierungPrism for calibration
4040
zylindrische Öffnungcylindrical opening
4141
Antriebssystemdrive system
4242
Einrichtung zur Positions- und entfernungsbestimmungDevice for determining position and distance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10317488 [0002]DE 10317488 [0002]
  • DE 3823554 [0002]DE 3823554 [0002]
  • EP 2011/064450 [0004]EP 2011/064450 [0004]

Claims (20)

Messgerät (1) zur Oberflächen Profilmessung in Hohlräumen und Röhren bestehend aus einer Ringlichtquelle(2), einer Kamera (3), einer transparenten Röhre (6), und mindestens einem Umlenkmodul, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Ringlichtquelle (2) eine schmale Linie ringförmig abgestrahlt, b) die Ringlichtquelle (2), die Bildebene der Kamera (3) und die Umlenkmodule sich in der transparenten Röhre (6) befinden, c) das Umlenkmodul den Strahl der Ringlichtquelle (2) nahezu radial zur messenden Oberfläche ablenkt. d) die Hohlraumoberfläche durch Triangulation berechnet wird.Measuring device (1) for surface profile measurement in cavities and tubes consisting of a ring light source (2), a camera (3), a transparent tube (6), and at least one deflection module, characterized in that a) the ring light source (2) has a narrow Line radiated annularly, b) the ring light source (2), the image plane of the camera (3) and the deflection modules are in the transparent tube (6), c) the deflection module deflects the beam of the ring light source (2) almost radially to the measuring surface. d) the cavity surface is calculated by triangulation. Messgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ringlichtquelle (2), Umlenkmodule und Kamera (3) ihren Strahlengang auf einer gemeinsamen Achse (5) haben.Measuring device (1) after Claim 1 , characterized in that ring light source (2), deflection modules and camera (3) have their beam path on a common axis (5). Ringlichtquelle (2) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Ringlaser ist.Ring light source (2) after Claim 1 and 2 , characterized in that it is a ring laser. Transparente Röhre (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Glasrohr ist.Transparent tube (5) after Claim 1 , characterized in that it is a glass tube. Transparente Röhre (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Rohr aus transparentem Kunststoff ist.Transparent tube (5) after Claim 1 , characterized in that it is a tube made of transparent plastic. Transparente Röhre (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Lichtleitfaser ist.Transparent tube (5) after Claim 1 , characterized in that it is an optical fiber. Transparente Röhre (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie gleichzeitig Gehäuse des Messgerätes (1) und Befestigung für Ringlichtquelle (2), Umlenkmodul und Kamera (3) ist.Transparent tube (5) after Claim 1 , characterized in that it is at the same time housing of the measuring device (1) and attachment for ring light source (2), deflection module and camera (3). Umlenkmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Kegelspiegel (8) mit verspiegelten Mantelflächen, ist.Deflection module after Claim 1 , characterized in that it is a cone mirror (8) with mirrored lateral surfaces, is. Umlenkmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Lichtleitstab (10), bestehend aus transparentem Material mit einer flachen Seite und einem Prisma (11) auf der gegenüberliegenden Seite, ist. Das Prisma (11) ist als inverser Kegel ausgeführt, der in das Material eingearbeitet ist.Deflection module after Claim 1 , characterized in that it is a light guide rod (10) consisting of transparent material with a flat side and a prism (11) on the opposite side. The prism (11) is designed as an inverse cone, which is incorporated in the material. Umlenkmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem transparenten Ring (12) mit abgeschrägten Enden besteht.Deflection module after Claim 1 , characterized in that it consists of a transparent ring (12) with bevelled ends. Umlenkmodul nach Anspruch 1, 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass es im Strahl der Ringlichtquelle (2) sitzt.Deflection module after Claim 1 . 8th . 9 and 10 , characterized in that it sits in the beam of the ring light source (2). Messgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl der Ringlichtquelle (2) in Richtung Kamera (3) weist und das Umlenkmodul dazwischen sitzt.Measuring device (1) after Claim 1 , characterized in that the beam of the ring light source (2) facing the camera (3) and the deflection module sits between them. Messgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl der Ringlichtquelle (2) mit Umlenkmodul von der Kamera (3) weg weist.Measuring device (1) after Claim 1 , characterized in that the beam of the ring light source (2) with deflection of the camera (3) points away. Messgerät (1) nach Anspruch 1, 2, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Umlenkmodul vor der Kamera (3) sitzt und das Licht von dem Messobjekt (7) unter kleinen Winkel zur Kamera (3) lenkt.Measuring device (1) after Claim 1 . 2 . 12 and 13 , characterized in that a second deflection module in front of the camera (3) sits and directs the light from the measuring object (7) at a small angle to the camera (3). die Ringlichtquelle (2) nach Anspruch 1,2, 7 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Batterie oder Akku ausgestattet ist.the ring light source (2) after Claim 1 , 2, 7 and 11 to 13, characterized in that it is equipped with a battery or rechargeable battery. die Ringlichtquelle (2) nach Anspruch 1,2,7 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der Ringlichtquelle (2) über Induktion erfolgt. Dabei befindet sich um das Objektiv der Kamera und dem Lichtquellengehäuse jeweils eine Spule (19).the ring light source (2) after Claim 1 , 2,7 and 11 to 13, characterized in that the power supply of the ring light source (2) takes place via induction. In each case, a coil (19) is located around the lens of the camera and the light source housing. die Ringlichtquelle (2) nach Anspruch 1,2,7 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Akku (17) der Ringlichtquelle (2) induktiv mit einem Ladegerät (21) geladen wird. Dabei befindet sich im Ladegerät (21) und um die Ringlichtquelle (2) je eine Spule (19).the ring light source (2) after Claim 1 , 2,7 and 11 to 13, characterized in that the battery (17) of the ring light source (2) is inductively charged with a charger (21). This is located in the charger (21) and the ring light source (2) each have a coil (19). Messgerät (1) nach Anspruch 1, 2, und 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung mit einem Ring als Kalibriernormal (13) mit regelmäßigem Kalibrierprofil (14) erfolgt.Measuring device (1) after Claim 1 . 2 , and 12 to 15, characterized in that the calibration is performed with a ring as calibration standard (13) with regular calibration profile (14). Messgerät (1) nach Anspruch 1,2, 11 bis 13 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Kamera(3) ein Filter (15) zur Fremdlichtunterdrückung angebracht ist.Measuring device (1) after Claim 1 , 2, 11 to 13 and 18, characterized in that in front of the camera (3) a filter (15) for extraneous light suppression is attached. Messgerät (1) nach Anspruch 1,2, 11 bis 13, 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) auf ein Fahrzeug montiert, ein Messsystem (25) zur Inspektion und Vermessung von Röhren- und Rohrleitungssystemen (26) bildet.Measuring device (1) after Claim 1 , 2, 11 to 13, 18 and 19, characterized in that the measuring device (1) mounted on a vehicle, a measuring system (25) for inspection and measurement of pipe and pipe systems (26).
DE102017004475.9A 2017-05-10 2017-05-10 Measuring device for measuring surface profiles in cavities Pending DE102017004475A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017004475.9A DE102017004475A1 (en) 2017-05-10 2017-05-10 Measuring device for measuring surface profiles in cavities

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017004475.9A DE102017004475A1 (en) 2017-05-10 2017-05-10 Measuring device for measuring surface profiles in cavities

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017004475A1 true DE102017004475A1 (en) 2018-11-15

Family

ID=63962191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017004475.9A Pending DE102017004475A1 (en) 2017-05-10 2017-05-10 Measuring device for measuring surface profiles in cavities

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017004475A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019007606A1 (en) * 2019-11-02 2021-05-06 Albrecht Noll Method for non-contact measurement of the inner contour of formed parts
EP3951234A1 (en) * 2020-08-04 2022-02-09 Vallourec Oil And Gas France Drifting device and method for tubular goods
DE102021000582A1 (en) 2021-02-05 2022-08-11 Albrecht Noll Straightness measurement of hollow cylinders
CN115235380A (en) * 2022-08-30 2022-10-25 天津大学 Inner wall surface three-dimensional measurement system, method, device, medium and equipment
WO2023175387A1 (en) * 2022-03-18 2023-09-21 Ocampo Blandon Cristian Felipe Method for mapping a video into a 2d image

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6788411B1 (en) * 1999-07-08 2004-09-07 Ppt Vision, Inc. Method and apparatus for adjusting illumination angle
DE102009043523A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft endoscope
DE102011016852A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Laser- Und Medizin-Technologie Gmbh, Berlin Device for detecting light in cavities or lumens in medical catheters, has light waves leading fiber whose end portion is formed as concave mirror at predetermined angle with respect to longitudinal axis
US20130027515A1 (en) * 2010-03-30 2013-01-31 Michael Vinther Scanning of cavities with restricted accessibility
CN104568983B (en) * 2015-01-06 2017-03-15 浙江工业大学 Pipeline Inner Defect Testing device and method based on active panoramic vision

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6788411B1 (en) * 1999-07-08 2004-09-07 Ppt Vision, Inc. Method and apparatus for adjusting illumination angle
DE102009043523A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft endoscope
US20130027515A1 (en) * 2010-03-30 2013-01-31 Michael Vinther Scanning of cavities with restricted accessibility
DE102011016852A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Laser- Und Medizin-Technologie Gmbh, Berlin Device for detecting light in cavities or lumens in medical catheters, has light waves leading fiber whose end portion is formed as concave mirror at predetermined angle with respect to longitudinal axis
CN104568983B (en) * 2015-01-06 2017-03-15 浙江工业大学 Pipeline Inner Defect Testing device and method based on active panoramic vision

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CN 104 568 983 B maschinelle Übersetzung (c) SIPO *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019007606A1 (en) * 2019-11-02 2021-05-06 Albrecht Noll Method for non-contact measurement of the inner contour of formed parts
DE102019007606B4 (en) 2019-11-02 2022-02-24 Albrecht Noll Process for metrological control of metal forming machines
EP3951234A1 (en) * 2020-08-04 2022-02-09 Vallourec Oil And Gas France Drifting device and method for tubular goods
WO2022028988A1 (en) * 2020-08-04 2022-02-10 Vallourec Oil And Gas France Drifting device and method for tubular goods
DE102021000582A1 (en) 2021-02-05 2022-08-11 Albrecht Noll Straightness measurement of hollow cylinders
WO2023175387A1 (en) * 2022-03-18 2023-09-21 Ocampo Blandon Cristian Felipe Method for mapping a video into a 2d image
CN115235380A (en) * 2022-08-30 2022-10-25 天津大学 Inner wall surface three-dimensional measurement system, method, device, medium and equipment
CN115235380B (en) * 2022-08-30 2023-08-08 天津大学 Three-dimensional measuring system, method, device, medium and equipment for inner wall surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017004475A1 (en) Measuring device for measuring surface profiles in cavities
EP1812810B1 (en) Method for the determination of the orientation of an orientationindicator
DE202006017076U1 (en) Apparatus for optical contact free inspection of a tube or pipeline using optical triangulation
EP0896203B1 (en) Device for mutually aligning bodies
DE4445464A1 (en) Scanning apparatus for determining spatial co-ordinates
EP2353028A1 (en) Position determination method and geodetic measuring system
CN103852035B (en) Hollow thread thin bar linearity or the measuring mechanism of axiality and use this mechanism to realize the measuring method of linearity or axiality
US10746538B2 (en) Method and apparatus for digital thread inspection
DE202006012038U1 (en) Optical distance measuring device
WO1999046612A1 (en) Optical sensor system for detecting the position of an object
DE4320845C1 (en) Arrangement for measuring scattered light in bores in work-pieces or in tubes
EP3390960B1 (en) Scanning device and method for measurement and analysis of circular holes in transparent liquids in ionizing radiation environment
DE4415582A1 (en) Optical distance measurement of inner walls for e.g. measuring pipe wall strength
DE19515365C2 (en) Fiber optic light barrier
DE102013003640B4 (en) Non-contact detection of at least the internal geometry of an object by means of electromagnetic radiation
DE102004011404A1 (en) Measuring device for the determination of the straightness of waves or shaft tunnels
DE19746662A1 (en) Measurement system for non-contact determining of cavity inner contour
DE102021000582A1 (en) Straightness measurement of hollow cylinders
EP2229584B1 (en) Probe and device for optically testing measured objects
DE19618558C2 (en) Device for testing deep holes
DE19829513C2 (en) Optical devices for measuring distances in hard-to-reach places based on the triangulation sensor method
DE3611030A1 (en) OPTICALLY POSITIONABLE DEVICE
DE102016125480A1 (en) Measuring device, measuring arrangement and method for determining the spatial position and spatial orientation of a sensor
DE3833659A1 (en) Method and device for non-contact speed measurement
DE20106581U1 (en) Non-contact measuring arrangement for thread testing for internal and external threads

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication