DE19704750A1 - Apparatur zur digitalen Erfassung von Oberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Um eine schnelle Beurteilung von Zylindern durchführen zu können, wurde ei­ ne Apparatur erstellt, die eine Automatisierung in Fertigung und Qualitätskon­ trolle erlaubt, mittels einer CCD-Kamera deren Oberfläche erfaßt und eine di­ gitale Weiterverarbeitung ermöglicht.

Die Abbildung von ebenen Oberflächen mittels Flächen- oder Zeilenkamera ist Stand der Technik. Die unverzerrte Abbildung in homogener Bildschärfe und Ausleuchtung von gekrümmten Oberflächen, wie von Zylinder-Innenflächen, weist jedoch Probleme auf.

Aufgabe der Erfindung ist die digitale Bilderfassung von einfach gekrümmten Oberflächen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

• - Durch Einsatz einer Zeilenkamera ist die Bildschärfe vom Krümmungsradius der einfach gekrümmten Oberfläche unabhängig.
• - Eine manuelle Anpassung an den Krümmungsradius ist nicht notwendig, da der Abstand des Scanners von der Oberfläche automatisch nachgeführt wird.
• - Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren wie z. B. Tastschnittverfahren wird die Oberflächenstruktur zweidimensional erfaßt.
• - Bessere Möglichkeiten der Visualisierung und auch der alternativ möglichen manuellen Bewertung.
• - Da die gewonnenen Bilder digital vorliegen, besteht die gute Möglichkeit zur kostengünstigen Archivierung und Dokumentations/Versand des gewonnenen Datenmaterials und der automatischen Bewertung durch ein Computerpro­ gramm.
• - Die Fernabfrage und Fernauswertung der gewonnenen Daten ist einfach zu realisieren.
• - Schnellerer Ablauf des Beurteilungsverfahrens, selbst bei manueller Be­ wertung.
• - Durch Kombination mit einem Objektivwechsler bzw. Teleobjektiv ist die Auflösung in weiten Bereichen automatisch veränderbar.
• - Ausschnittscans von computererkannten Abnormitäten im Oberflächenbild können mit sehr hoher Positioniergenauigkeit automatisch erfaßt werden.
• - Geringe Herstellungskosten der Prüfanlage im Vergleich zu herkömmlichen maschinellen Erfassungsmethoden wie z. B. Tastschnittverfahren.
• - Gute Möglichkeit der Automatisierung, z. B. durch Kombination mit einem Roboterarm.

Figurenkurzbeschreibung

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer seitlichen, teilgeschnittenen Ansicht.

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer teilgeschnittenen Darstellung entlang der Linie A-A gem. Fig. 1.

B. Beschreibung der Erfindung

Zur Bilderfassung von Zylinderinnenflächen wird die Bildaufnahmezeile einer CCD-Zeilenkamera 1 parallel zur Zylinderlängsachse im Winkel von 360° in definiertem Abstand über die Zylindermantelfläche 2 geführt. Die Bilddaten werden digital zu einem Computer übertragen und können dort in einer Datei gespeichert werden.

Die CCD-Zeilenkamera ist so in einem zylinderförmigen Meßkopf 3 ange­ bracht, daß sich die Bildaufnahmezeile 4 auf der Mantelfläche parallel zu dessen Zylinderlängsachse befindet.

Parallel zur Aufnahmezeile befindet sich eine Leuchtstoffröhre 5, die die aufzunehmende Objektzeile unter definiertem Winkel beleuchten kann.

Der Meßkopf ist so auf einem Drehteller 6 radial verschiebbar befestigt, daß Drehteller- und Meßkopf-Rotationssymmetrieachse parallel liegen. Beide Teile sind an einem Stativ 7 axial verschiebbar angebracht, so daß der Meßkopf in einen Hohl-Zylinder eingetaucht werden kann.

Eine Gummirolle 8, deren Drehachse parallel zur Aufnahmezeile auf der sel­ ben radialen Richtung (± 0,2°) des zylinderförmigen Meßkopfes liegt, führt die Aufnahmezeile in definiertem Abstand über die zu erfassende Zylinderinnenflä­ che.

Der Meßkopf wird über die Gummirolle mit Federkraft auf die Innenmantelflä­ che des zu untersuchenden Zylinders gepreßt.

Der Drehteller wird elektromotorisch rechnergesteuert gedreht, z. B. mit einem Schrittmotor 10.

Start- und Endposition des Drehtellers werden dem Computer durch einen Po­ sitionsgeber, z. B. eine Lichtschranke 11, übermittelt.

Die auf der Meßfläche laufende Gummirolle gibt mittels eines Zahnradgetrie­ bes 12 und Pulsgebers 13 die aktuelle Bildaufnahmeposition parallel zu den Bilddaten der CCD-Zeilen-Kamera an einen Auswerte-Computer.

Der Mindestdurchmesser des Meßkopfes wird entscheidend durch die erfor­ derliche Bildweite der Zeilen-Kamera beeinflußt. Durch Mehrfachumlenkung der Lichtzeile mittels Oberflächenspiegeln 14 wird der Raumbedarf für die Bildweite reduziert.

Claims (5)

1. Diese Erfindung ist eine Apparatur zur digitalen Erfassung von Oberflächen Merkmale der hier vorgestellten Anlage, die dem Stand der Technik entspre­ chen, sind die Aufnahme von digitalen Bildern von ebenen oder einfach ge­ krümmten Flächen mittels einer Zeilenkamera.
2. 1. Vorrichtung zur Bilderfassung von einfach gekrümmten Zylinder- Innenflächen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild mit Hilfe einer Zeilen­ kamera automatisch zeilenweise digital erfaßt und in einem Computer ge­ speichert wird.
3. 2. Vorrichtung zur automatischen Anpassung an den Krümmungsradius des Zylinders, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf mit Hilfe einer Feder über eine Gummirolle an die Zylinderwand angedrückt wird.
4. 3. Möglichkeit zur Erfassung einer breiten, verzerrungsfreien Bildzeile auf en­ gem Raum, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtweg der aufgenommenen Zeile mehrfach durch Spiegel umgelenkt wird.
5. 4. Möglichkeit zu automatischen Ausschnittscans von erkannten Abnormitäten im Oberflächenbild dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweite automa­ tisch verändert werden kann.