DE19806261B4

DE19806261B4 - Method for the controlled representation of cavity surfaces

Info

Publication number: DE19806261B4
Application number: DE19806261A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Dr. Schramm; Oliver Schreck; Klaus Spinnler; Norbert Dr. Bauer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: DE19806279A1; DE19806261A1; DE19806279B4

Abstract

Verfahren zur Darstellung einer gekrümmten Oberfläche eines Hohlraumes (H) in ebener Darstellung zur vereinfachten visuellen Prüfung oder Inspektion, bei dem
(a1) ein umfänglich orientiertes erstes Einzelbild (20) mit einer Aufzeichnungseinrichtung (S, E) im Hohlraum (H) an einer ersten axialen Position (z₁) aufgezeichnet und in einem Bildspeicher zwischengespeichert wird, wobei die Aufzeichnungseinrichtung (S, E) eine radialsymmetrische, vorausschauende oder zurückblickende Blickrichtung hat;
(a2) aus dem aufgezeichneten und zwischengespeicherten Einzelbild (20) zumindest zwei verschiedene gekrümmte Abschnitte als Teilbildflächen (a', b') dieses Einzelbildes extrahiert und jeweils mittels einer an die Charakteristik der Aufzeichnungseinrichtung (S, E) angepassten Transformation (Tr1, Tr2) in zumindest zwei Streifenstücke (b₁₁, b₁₂) einer ebenen Darstellung umgerechnet werden;
(b) die Aufzeichnungseinrichtung (S, E) im Hohlraum (H) um zumindest einen Schritt in axialer Richtung verschoben wird und an der neuen axialen Position (z₂) ein umfänglich orientiertes zweites Einzelbild (21) aufgezeichnet und gespeichert wird, aus welchem Bild entsprechend Schritt a2 zumindest...Method for displaying a curved surface of a cavity (H) in a plane view for simplified visual inspection or inspection, in which
(a1) a circumferentially oriented first single image (20) with a recording device (S, E) is recorded in the cavity (H) at a first axial position (z ₁ ) and buffered in an image memory, wherein the recording device (S, E) a has radially symmetric, forward looking or retrospective viewing direction;
(a2) extracts from the recorded and buffered individual image (20) at least two different curved sections as partial image areas (a ', b') of this individual image and in each case by means of a transformation (Tr1, Tr2) adapted to the characteristic of the recording device (S, E) in at least two strip pieces (b ₁₁ , b ₁₂ ) are converted to a flat representation;
(B) the recording device (S, E) in the cavity (H) is displaced by at least one step in the axial direction and at the new axial position (z ₂ ) a circumferentially oriented second frame (21) is recorded and stored, from which image according to step a2 at least ...

Description

Die visuelle Inspektion von gekrümmten Oberflächen, wie Bohrungen, Rohren oder sonstigen Hohlräumen ist in vielen Fällen eine notwendige Aufgabe zur Gewährleistung ordnungsgemäßer Funktionalität von technischen Einrichtungen. Die Erfindung betrifft ein solches Verfahren.The visual inspection of curved surfaces, such as Holes, pipes or other cavities is in many cases one necessary task to guarantee proper functionality of technical Institutions. The invention relates to such a method.

Durch die beschränkte Zugänglichkeit des angesprochenen Hohlraums und seiner Oberfläche sind dabei besondere Maßnahmen zur optischen Abbildung nötig, so zum Beispiel spezielle Beleuchtungseinrichtungen und Sonderoptiken. Bei kleinen und kleinsten Bohrungen kommen Endoskope oder Boreskope kleinster Bauformen zum Einsatz. Beispiele solcher Endoskope finden sich in DE-U 78 19 433 (Wolf) oder in dem Artikel "Panoramic Holocamera for Tube Borehole Inspection", SPIE Vol. 699, Laser and Optoelectronic Technology in Industry, Seiten 127 bis 131, 1996 (P. Greguss).By the limited accessibility the mentioned cavity and its surface are special measures necessary for optical imaging, such as special lighting equipment and special optics. For small and very small bores, endoscopes or borescopes are used Smallest designs for use. Find examples of such endoscopes in DE-U 78 19 433 (Wolf) or in the article "Panoramic Holocamera for Tube Borehole Inspection ", SPIE Vol. 699, Laser and Optoelectronic Technology in Industry, Pages 127 to 131, 1996 (P.Greguss).

Bei der automatischen, visuellen Inspektion von solchen kleinen Bohrungen stellt sich bereits die optische Abbildung zur geeigneten Bilderfassung als ernsthafte Schwierigkeit dar. Bohrungen in technischen Geräten oder Werkstücken weisen im Gegensatz zur einfachen Zylinderform im allgemeinen komplexere Gestalten auf, so sind die Innenräume meist mit Seitenbohrungen, Absätzen, Nuten versehen, die ebenfalls automatisch geprüft werden müssen. Um eine solche Prüfung durchführen zu können, sind meist unterschiedliche Beleuchtungen oder unterschiedliche Blickwinkel erforderlich, da man spezifische Gestaltungen in den Innenräumen nicht nur aus einem Blickwinkel oder mit nur einer einzigen Beleuchtung aus einem Blickwinkel visuell inspizieren oder prüfen kann.at automatic, visual inspection of such small holes already turns the optical image for suitable image capture as a serious difficulty. Drilling in technical equipment or workpieces have in contrast to the simple cylindrical shape in general more complex Shape up, so the interiors are usually with side holes, paragraphs, Grooves provided, which must also be checked automatically. To perform such a test too can, are usually different lights or different Viewpoints required because of specific designs in the indoors not just from a single angle or with just a single light Visually inspect or inspect from a single point of view.

Hier erreichen derzeitige Systeme oft keine ausreichende Prüfleistung oder bieten keine hinreichende Basis für eine visuelle Inspektion. Es werden vielmehr aufwendige mehrfache Erfassungen der Oberfläche des Hohlraums mit unterschiedlichen Abbildungsoptiken oder mit unterschiedlichen Beleuchtungsanordnungen erforderlich sein, was widersprüchliche Abbildungsbedingungen schafft, die später schwer zu vereinheitlichen sind. Spezielle Abbildungsoptiken sind zum Beispiel ein starres Endoskop mit Seitblick (oder Seitenblick), vgl. "Endoskopie-Einsatz in der Fertigung und Instandhaltung", Lehrgang der Technischen Akademie Esslingen, Mai 1991 (M. Steiner), eröffnen aber nur eine bestimmte Perspektive des Blicks auf einen Hohlraum und erfordert die komplexe Ansteuerung in axialen und umfänglichen Koordinaten, um so die innenliegenden Oberflächen der Bohrung durch Vorschub- und Drehbewegung fortlaufend auf einem Videoschirm darstellen und inspizieren zu können. Das von einem solchen, in seinem Blick begrenzten Endoskop gelieferte Bild ist zwar inspizierbar, erfordert aber einen erheblichen steuerungstechnischen Aufwand und ist zeitlich höchst aufwendig. Nimmt man hier ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Automobilindustrie mit dort derzeit etwa 40 Millionen gefertigten Hydraulikzylindern pro Jahr, deren Bohrungen zum Zwecke der Qualitätssicherung zu 100 % geprüft werden sollen, so lässt sich erkennen, dass eine solche Prüfung mit einem solchen Endoskop nicht mehr zeitsparend und effizient vorgenommen werden kann.Here Current systems often do not achieve sufficient test performance or do not provide a sufficient basis for a visual inspection. Rather, it will be elaborate multiple observations of the surface of the Cavity with different imaging optics or with different Lighting arrangements may be required, resulting in conflicting imaging conditions creates that later hard to unify. Special imaging optics are for example, a rigid endoscope with side view (or side glance), see. "Endoscopy use in Production and Maintenance ", course of the Technical Academy Esslingen, May 1991 (M. Steiner), but open only a certain perspective looking at a cavity and requires the complex control in axial and circumferential Coordinates so as to reduce the internal surfaces of the bore by feed and rotate motion on a video screen continuously and to be able to inspect. That supplied by such, in his view limited endoscope Although image is inspectable, but requires a considerable control technology Effort and time is highest consuming. If one takes here a preferred application of the automotive industry there currently about 40 million manufactured hydraulic cylinders per Year, whose wells are tested 100% for quality assurance purposes should, so lets recognize that such a test with such an endoscope can no longer be time-saving and efficient.

Aus der US 5,543,972 A (Kameweda) ist eine an einem Seil hängende Spiegeleinrichtung für eine Bohrloch-Innenbetrachtung bekannt, welches in der Erde angeordnet ist. Nach dortiger Spalte 8, Zeilen 22 bis 40 wird die Sonde abwärts bewegt und werden Bilder abgebildet, welche eine Vielzahl von an Linien orientierten Quadraten darstellen (vgl. Spalte 9, Zeile 39). Diese Linien werden in Richtung von Reihen entsprechend der Bewegung der Sonde angeordnet, so dass ein quasikontinuierliches Bild abgebildet werden kann. Mit der Abwärtsbewegung der Sonde, vgl. Spalte 13, Zeilen 14 bis 27 kann die Bohrwand des Bohrloches linear gescannt werden und eine Abspeicherung der fotografierten Bilder findet statt. Geologische Phänomene können so am Bohrloch entlang betrachtet werden. Auch dort findet sich mithin eine gekrümmte Oberfläche eines Hohlraums, aber eines solchen Hohlraums, der ein Bohrloch im Erdreich darstellt. Bei dieser Art der Bohrloch-Erkennung wird auch mit einer Aufzeichnungs-Einrichtung gearbeitet, vgl. dort 11 mit dortiger 12 und hinsichtlich des Abwärtsbewegens der Sonde die dortige 10. Die abwärts bewegte Sonde findet sich in dortiger 6 mit einem umlaufenden Fenster 31, welches eine umfängliche Betrachtung der Oberfläche des geologischen Bohrlochs ermöglicht. Umfänglich orientierte Einzelbilder können damit aufgezeichnet werden und mittels einer Umrechung von einzelnen Pixeln (als Felder), die in dortiger 11 benannt sind, in eine ebene Darstellung überführt werden. In vertikaler Richtung findet sich das Tiefensignal des Sensors (dort Tiefensensor 52), welches der z-Richtung in Zylinderkoordinaten entspricht. Auch erwähnt ist dort, dass die Sonde in ihrer z-Bewegung angehalten werden kann, vgl. dort Spalte 9, Zeile 11 bis 20, und an der Halteposition durch Variieren des Radius einer umfänglichen Linie Resultate erhalten werden können, ohne die Sonde bewegen zu müssen. Trotz dieser scheinbar umfangreichen Innenwandbetrachtung eines Erdlochs als Bohrloch bleiben bei Bohrungen in Werkstücken, die komplexe Geometrien aufweisen können, Aufgaben zu lösen, welche die beschriebene abgeseilte Sonde in US 5,543,972 nicht darzustellen und abzubilden vermag.From the US 5,543,972 A (Kameweda) is a suspended on a rope mirror device for a borehole interior viewing, which is arranged in the ground. After column 8, lines 22 through 40, the probe is moved downwards and images representing a plurality of line-oriented squares are displayed (see column 9, line 39). These lines are arranged in the direction of rows according to the movement of the probe, so that a quasi-continuous image can be imaged. With the downward movement of the probe, cf. Column 13, lines 14 to 27, the bore wall of the wellbore can be scanned linearly and a storage of the photographed images takes place. Geological phenomena can be viewed along the borehole. Even there, therefore, there is a curved surface of a cavity, but such a cavity, which represents a hole in the ground. In this type of well detection is also worked with a recording device, see. there 11 with there 12 and with respect to the downward movement of the probe the local 10 , The downwardly moving probe can be found in there 6 with a wraparound window 31 , which allows a comprehensive view of the surface of the geological borehole. Basically oriented frames can thus be recorded and by means of a conversion of individual pixels (as fields), which in there 11 are named, are translated into a flat representation. In the vertical direction is the depth signal of the sensor (there depth sensor 52 ), which corresponds to the z-direction in cylindrical coordinates. It is also mentioned there that the probe can be stopped in its z-movement, cf. There column 9, lines 11 to 20, and at the stop position by varying the radius of a circumferential line results can be obtained without having to move the probe. Despite this seemingly extensive inner wall view of a hole as a borehole remain in holes in workpieces that may have complex geometries to solve tasks that described the ablated probe in US 5,543,972 can not represent and depict.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Oberflächendarstellung einer gekrümmten Oberfläche in einer für eine schnelle visuelle Prüfung geeigneten Weise zu ermöglichen, dabei auch schnell und sicher die gesamte Oberfläche oder Bereiche der Oberfläche optisch darzustellen.It Object of the invention, a surface representation of a curved surface in one for one quick visual exam to allow suitable way at the same time, quickly and safely the entire surface or areas of the surface visually display.

Gelöst wird das gemäß der Erfindung mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche erfassen vorteilhafte Ausbildungen. Auf sie wird verwiesen.Is solved that according to the invention with the method according to claim 1. Record the dependent claims advantageous training. They are referred to.

Gemäß der Erfindung wird es möglich, jede Blickrichtung und jedes Blickfeld (Blickfenster) in dem Hohlraum in einer ebenen Darstellung darzustellen und die Steuerung des darzustellenden Bereiches nicht durch Rotation der Abbildungseinrichtung in dem Hohlraum erst ermöglichen zu müssen, sondern durch spezielle Transformationen von bestimmten Bereichen des Bildes, das die im Blickfeld umfänglich orientierte Aufzeichnungseinrichtung in einer oder in mehreren nacheinander angefahrenen axialen Positionen als flächiges Bild liefert.According to the invention will it be possible every line of sight and every field of view (view window) in the cavity to represent in a level representation and the control of the displayed Area not by rotation of the imaging device in the Allow cavity first to have to, but by special transformations of certain areas of the image, which is the field of view circumferentially oriented recording device in one or more consecutively approached axial positions as areal Picture delivers.

Hinter der Erfindung steht die Überlegung, dass Rundumblick-Endoskope für die Video-Endoskopie zwar wenig geeignet sind, da der menschliche Prüfer als Betrachter sich nur schwer auf die ungewohnte Tunnelperspektive einstellen kann, diese Endoskope aber bei einer Automatisierung gemäß der Erfindung einen Geschwindigkeitsvorteil haben, da die mechanische Drehung des Werkstücks oder des Endoskops entbehrlich ist. Zur Abtastung der Oberfläche des Hohlraums reicht ein Eintauchen des Endoskops in diesen Hohlraum aus, und die Mechanik zur Steuerung des Endoskops oder zur Bewegung des zu prüfenden Werkstücks mit seinem Hohlraum kann vereinfacht werden, wodurch sich der gesamte Prüfablauf oder die gesamte visuelle Inspektion stark verkürzen lässt.Behind The invention is based on the consideration that Panoramic view endoscopes for the Although video endoscopy is poorly suited as the human examiner It is difficult to see the unfamiliar tunnel perspective can adjust, but these endoscopes in an automation according to the invention have a speed advantage, since the mechanical rotation of the workpiece or the endoscope is dispensable. To scan the surface of the Cavity is enough to immerse the endoscope in this cavity out, and the mechanics for controlling the endoscope or the movement of the to be tested workpiece with its cavity can be simplified, resulting in the entire test procedure or greatly reduce the overall visual inspection.

Anschaulich gemacht geht es um die Darstellung der Oberfläche des Hohlraums in einer ebenen Darstellung, die der visuellen Inspektion durch einen Prüfer näherliegt, als die visuelle Inspektion eines aus der Tunnelperspektive aufgezeichneten Endoskop-Bildes (Anspruch 3). Mit der Erfindung wird quasi eine Abwicklung des Innenraumes erreicht, der trotz seiner Krümmung erfindungsgemäß in einer ebenen (planen) und kartesischen Darstellung abgewickelt dargestellt werden kann. Bei bekannter Geometrie des untersuchten Hohlraums kann durch die erfindungsgemäß angewählten axialen Positionen in z-Richtung – bei Annahme von Zylinderkoordinaten zur Steuerung – und bei bekannten Abbildungseigenschaften der zur Aufzeichnung verwendeten Optik das Korrespondenzproblem gelöst werden, das die Abwicklung des gekrümmten Hohlraums als Darstellungsproblem bietet.clear It is about the representation of the surface of the cavity in one planar representation closer to the visual inspection by an examiner, as the visual inspection of a tunnel view Endoscope image (claim 3). With the invention is virtually a Achieved development of the interior, the invention despite its curvature in a plane (plan) and cartesian representation are settled can. With known geometry of the examined cavity can by the invention selected axial Positions in z direction - at Assumption of cylindrical coordinates for control - and with known imaging properties the optics used to record the correspondence problem solved be that the unwinding of the curved cavity as a presentation problem offers.

Es kann also eine Zuordnung von korrespondierenden Punkten an den verschiedenen Abbildern derselben inneren Oberfläche in Form einer Koordinatentransformation angegeben werden, obwohl die Optik für den menschlichen Betrachter stark verzerrend wirkt, obwohl der Hohlraum keineswegs nur zylindrisch verläuft und obwohl die Tunnelperspektive eine visuelle Inspektion stark erschwert.It So can an assignment of corresponding points to the different Imaging the same inner surface in the form of a coordinate transformation although the optics are for the human viewer strongly distorting acts, although the cavity by no means only cylindrical extends and although the tunnel perspective makes a visual inspection strong difficult.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sowohl die gesamte Oberfläche eines Hohlraums in kartesischen Koordinaten eben und abgewickelt dargestellt werden, ebenso können aber auch mehrere nicht zusammenhängende Teilbereiche der Oberfläche erfasst und in gleicher Weise dargestellt werden, woraus sich die dynamische Steuerbarkeit des Blickfensters (Blickfeldes) oder die Blickrichtung auf einen bestimmten Oberflächenbereich ergibt.With the method according to the invention can both the entire surface a cavity in Cartesian coordinates flat and unwound can be represented as well but also detects several non-contiguous subregions of the surface and be represented in the same way, from which the dynamic Controllability of the viewing window (field of vision) or the viewing direction on a certain surface area results.

Ungeachtet der umfänglich orientierten Blickrichtung der Aufzeichnungseinrichtung können auch umfängliche Segmente der Hohlraumoberfläche dargestellt werden, es können Streifenbereiche dargestellt werden und es können Seitenbohrungen, Absätze, Nuten und sogar quer zur Achse verlaufende Stirnflächen von Nuten oder Seitenbohrungen spezifisch gesteuert in einer ebenen Abwicklung dargestellt werden. Die Erfindung vermag die Darstellung der Oberflächen in ihrem Ausmaß und in ihrer Blickrichtung zu steuern, ohne dass es dazu einer gleichzeitigen Steuerung der Aufzeichnungsvorrichtung bedarf, die die innere Oberfläche des Hohlraums abtastet.regardless the circumferential oriented viewing direction of the recording device can also extensive Segments of the cavity surface can be represented, it can Strip areas are displayed and it can side holes, heels, grooves and even transverse to the axis faces of grooves or side holes specific controlled in a flat process. The invention can the representation of the surfaces in their extent and in to control their direction of view, without being a simultaneous Control of the recording device requires that the inner surface of the Scans cavity.

Die geeignete Darstellung kann in möglichst kurzer Zeit und mit möglichst wenigen Stellgrößen der Handhabungseinrichtung, insbesondere bei Minimieren der mechanischen Bewegung, erreicht werden. Unabhängig von der Optik können auch bei preisgünstigen Optiken mit Rundumblick abgewickelte Darstellungen erzeugt werden. Verschiedene Blickwinkel und Blickfelder können durch die Steuermöglichkeit frei vorgegeben werden.The suitable representation can be as short as possible Time and with as possible few manipulated variables of the Handling device, especially when minimizing the mechanical Movement, to be achieved. Independently from the optics can even at low cost Optics with a 360 ° view can be created. Different viewing angles and fields of view can be achieved through the control option be specified freely.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Möglichkeit, die abgewickelte Oberfläche ohne Verzerrungen darzustellen (Anspruch 12), wobei die Erfindung nicht auf die Darstellung der Oberflächen von Hohlräumen beschränkt ist, sondern auch in der Lage ist, ebene Flächen, die mit einer optisch weit reichenden, aber verzerrenden Optik erfasst werden, in einer unverzerrten Darstellung kartesisch wiederzugeben.Especially advantageous is the possibility according to the invention, the unwound surface without distorting represent (claim 12), wherein the invention is not limited to the representation of the surfaces of cavities, but also is able to create flat surfaces with an optical far-reaching, but distorting optics are captured in one to reproduce undistorted Cartesian representation.

Die unterschiedlichen (anderen) Blickwinkel oder die unterschiedlichen Beleuchtungsanordnungen, die durch eine ebenfalls im Hohlraum angeordnete Erhellungseinrichtung möglich werden, erlauben eine Vielzahl von Darstellungen ein und derselben Stelle oder ein und desselben Bereiches der Hohlraumoberfläche, so dass eine umfassende Inspektion oder Prüfung möglich ist. Anschaulich gesprochen, ist nicht allein die Abbildung eines Fehlers im Hohlraum Basis einer visuellen Inspektion oder Prüfung, oft ist es für die eindeutige Identifizierung eines Fehlers notwendig, einen bestimmten Bereich aus mehreren Blickwinkeln und unter mehreren verschiedenen Beleuchtungen mit unterschiedlichem Schattenwurf kartesisch dargestellt zu betrachten, um ein eindeutiges Untersuchungsergebnis zu erhalten. Angesprochen werden soll hierbei auch die Möglichkeit, aus mehreren solchen Darstellungen ein dreidimensionales Bild an einem Sichtschirm zu erzeugen, so dass es trotz widriger Umstände der Tunnelperspektive, der verzerrenden Abbildungsoptik und des komplexen Korrespondenzproblems möglich wird, die Abbildung der Oberfläche als 3D-Darstellung an einem Bildschirm wiederzugeben.The different (different) viewing angles or the different lighting arrangements that are made possible by a likewise arranged in the cavity illuminator, erlau ben a variety of representations of one and the same location or one and the same area of the cavity surface, so that a comprehensive inspection or testing is possible. Illustratively speaking, not only is the image of a defect in the cavity based on a visual inspection or examination, it is often necessary for the clear identification of an error to consider a particular area from several angles and under several different illuminations with different shadows in Cartesian to obtain a clear examination result. The possibility of producing a three-dimensional image on a viewing screen from several such representations, so that the tunnel perspective, the distorting imaging optics and the complex correspondence problem become possible despite the unfavorable circumstances, allows the image of the surface to be displayed as a 3D representation Play screen.

Die Erfindung arbeitet mit den physikalischen Grundlagen der Optik (der optischen Abbildung, optoelektronischer Bildwandler) sowie mit Methoden der digitalen Signalverarbeitung, wobei folgende Eigenschaften gesondert hervorzuheben wären.The Invention works with the physical principles of optics (the optical imaging, optoelectronic image converter) and methods the digital signal processing, with the following characteristics separately would be worth highlighting.

Ausgehend von einem gegebenen Zugang des Hohlraums und der Betrachterposition werden unterschiedliche Ansichten der Hohlraumoberfläche, z. B. unter verschiedenen Betrachtungswinkeln oder Beleuchtungssituationen möglich. Die dadurch erweiterten Möglichkeiten der Blickrichtungssteuerung, die dynamisiert und nach der eigentlichen Erfassung durch die Optik erfolgt, können Oberflächen in Hohlräumen mit einer einzigen Aufzeichnungseinrichtung und einer einzigen Abbildungsoptik erfasst werden.outgoing from a given access of the cavity and the observer position be different views of the cavity surface, z. B. under different viewing angles or lighting situations possible. The thus expanded possibilities the gaze control, which is dynamized and after the actual Capturing by the optics, surfaces can be used in cavities a single recording device and a single imaging optics be recorded.

Mit derselben einzigen Abbildungseinrichtung können unterschiedliche Erscheinungen (unterschiedliche Fehlertypen) der Oberfläche geeignet für eine automatische Fehlerdetektion abgebildet werden, so durch die erwähnten unterschiedlichen Blickwinkel bzw. Beleuchtungssituationen, die quasi gleichzeitig möglich sind. Dennoch vereinfacht sich der Aufwand zur Handhabung, sprich der mechanischen Relativpositionierung von Werkstück gegenüber Abbildungsoptik bzw. Abbildungsoptik gegenüber dem Hohlraum bzw. der ebenen Fläche, die visuell zu inspizieren ist. Eine verbesserte Bildqualität und eine verbesserte Präsentationsmöglichkeit wird mit der Sensoranordnung möglich. Die eingangs erwähnten widersprüchlichen Abbildungsbedingungen durch Verwendung unterschiedlicher Abbildungsoptiken, von denen jeweils eine an einen bestimmten Zweck besonders angepasst ist, können vermieden werden, so dass auch eine kostengünstige Gesamtlösung zur Verfügung steht, deren Gesamtsteuerung der Darstellung durch die Auswahl und Transformation der abgebildeten Tunnelperspektiven-Aufzeichnungen erreicht werden kann.With The same single imaging device can have different appearances (different error types) of the surface suitable for automatic Error detection can be mapped, so by the mentioned different Viewing angles or lighting situations that are virtually simultaneous possible are. Nevertheless, the effort to handle simplified, ie the mechanical relative positioning of workpiece to imaging optics or imaging optics over the Cavity or plane surface, which is to be visually inspected. An improved picture quality and improved presentation opportunity becomes possible with the sensor arrangement. The above-mentioned contradictory Imaging conditions by using different imaging optics, from each one specially adapted to a particular purpose is, can be avoided, so that a cost-effective overall solution is available, their overall control of representation by selection and transformation the imaged tunnel perspective recordings can be achieved.

Befinden sich in dem Primär-Blickfeld, das die optische Abtastvorrichtung aufgrund ihres Aufbaus bestimmt, mehrere Zonen oder Bereiche des Innenraums, die gesondert und nebeneinander zu überprüfen sind, so können diese jeweiligen Bereiche aus dem einen Abbild, das die Abbildungsvorrichtung liefert, nahezu zeitgleich in eine ebene, kartesische Darstellung überführt werden, ohne dass die Aufzeichnungsvorrichtung relativ zu dem Hohlraum bewegt zu werden braucht, weder in Axialrichtung, noch in einer umfänglich orientierten Richtung. Bei einer angenommenen Ringnut ist ein Blick auf die vordere und hintere Flanke sowie den Grund der Ringnut gleichzeitig möglich, und zeitgleich kann auch ein weiterer Abschnitt des Hohlraums betrachtet werden, sogar das Stirnende des Hohlraums, wenn eine Abbildungsoptik mit einem Primär-Blickfeld verwendet wird, das einem "Fischauge" entspricht.Are located in the primary field of view, which determines the optical pickup device due to its construction, several zones or areas of the interior, which are separate and side by side to be checked so can these respective areas from the one image that is the imaging device delivers, almost simultaneously, into a plane, Cartesian representation, without the recording device moving relative to the cavity needs to be, neither in the axial direction, nor in a circumferentially oriented Direction. An assumed ring groove is a view of the front and rear flank, as well as the bottom of the annular groove possible at the same time, and At the same time, another section of the cavity can also be considered be, even the front end of the cavity, if an imaging optics with a primary field of view is used, which corresponds to a "fish eye".

Die Erfindung(en) werden nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert und ergänzt.The Invention (s) will be described below with reference to several embodiments explained and added.

1 ist eine schematische Darstellung des mechanischen Aufbaus, mit dem ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden soll. 1 is a schematic representation of the mechanical structure with which an example of the method according to the invention is to be explained.

2 ist eine Ausschnittsvergrößerung aus 1, die speziell den vorderen Bereich der Aufzeichnungsvorrichtung als eine stabförmige Endoskopvorrichtung E verdeutlicht, mit einem Primär-Blickfenster alpha und zwei Innenraumsegmente a,b, die darzustellen sind. 2 is an excerpt from 1 specifically illustrating the front portion of the recording apparatus as a rod-shaped endoscope apparatus E, having a primary viewing window alpha and two interior segments a, b to be displayed.

2a, 2b, 2c sind Darstellungen, die mit der Abbildungsoptik von 2 erhalten werden, namentlich die 2c als ein in Tunnelperspektive gehaltenes Einzelbild 20, das nach Transformation Tr1, Tr2 von unterschiedlichen ringförmigen Bereichen a', b', die denjenigen Stellen a, b der 2 entsprechen, eine ebene, kartesische Darstellung in den 2a, 2b ermöglicht. 2a . 2 B . 2c are representations with the imaging optics of 2 be obtained, namely the 2c as a single shot in a tunnel perspective 20 , after transformation Tr1, Tr2 of different annular regions a ', b' corresponding to those points a, b of the 2 correspond, a flat, Cartesian representation in the 2a . 2 B allows.

3a, 3b sind zwei Aufzeichnungsvorrichtungen mit stabförmigem Schaft E und einer Abbildungsoptik im Frontbereich, die unterschiedliche Primär-Blickfelder aufweist, die mit dem Winkel alpha dargestellt sind. 3a ist dabei eine Fischaugen-Optik mit einem Blickwinkel von alpha = 90°, der sich zu einem nahezu 180°-Bildbereich rotationssymmetrisch ergänzt, während 3b ein Primär-Blickfenster von seitlich zur Achse 100 orientierten 25° als ringförmiges Fenster hat. 3a . 3b are two recording devices with rod-shaped shaft E and an imaging optics in the front area, which has different primary fields of view, which are shown with the angle alpha. 3a is a fisheye optics with a viewing angle of alpha = 90 °, which complements rotationally symmetrical to a nearly 180 ° image area, while 3b a primary view window from the side to the axis 100 oriented 25 ° has as an annular window.

1 veranschaulicht einen Ausschnitt aus dem Prüfobjekt P, in das eine komplexe Bohrung als Hohlraum H eingebracht ist. Der Hohlraum H besteht zusätzlich aus zwei Ringnuten N1, N2, die axial beabstandet und mit unterschiedlicher geometrischer Form versehen sind, und hat zwei Seitenbohrungen S1, S2 und einen Einführungsbereich G, der im zylindrischen Durchmesser geringer ist, als der Haupt-Hohlraum H. Im rechten Bereich ist die Aufzeichnungsvorrichtung gezeigt, deren optischer Sensor S von einer stabförmigen Endoskopvorrichtung E gespeist wird, die im vorderen Bereich ein Blickfeld hat, das in 2 näher erläutert werden wird. Nahe am stirnseitigen Ende der Abbildungsoptik E sind – insbesondere ringförmig angeordnete – Beleuchtungsvorrichtungen B vorgesehen, die aus direkten Lichtquellen oder Glasfasern bestehen können, die Licht von einer externen Lichtquelle in den Hohlraum einbringen. Das im Beispiel verwendete Endoskop hat einen Durchmesser von 10 mm und eine Länge von 150 mm. Am Okular des Endoskops ist der Bildwandler D vorgesehen, der aus dem Sensor als CCD-Kamerachip ein gemäß CCIR-Videonorm aufgezeichnetes Bild ausliest und über eine Bilddatenleitung bd einem Rechnersystem VR zur Verfügung stellt. Der Sensor S ist als Flächenkamera ausgebildet, erlaubt also die gleichzeitige Aufzeichnung und das sequentielle Auslesen eines gesamten flächigen Bereiches, das ein elektrisches Signal gemäß den Abbildungseigenschaften der Optik E von dem gerade im Primär-Blickfeld liegenden Hohlraumausschnitt über die Bilddatenleitung bd abgibt. Dieses Signal wird zur elektronischen Signalverarbeitungseinheit VR in Form eines Rechners für die weitere Verarbeitung zugeleitet, wo es zunächst in einem Bildspeicher zwischengespeichert wird. Das ebenfalls dargestellte Handhabungssystem VH steuert die Bewegung der Aufzeichnungsvorrichtung E, S in z-Richtung, so daß die relative Position der Optik gegenüber dem Hohlraum H sowohl vorgegeben gesteuert werden kann, als auch zuvor eingestellt und als Positionsdaten-Meßwert der Signalverarbeitungseinheit VR über eine Datenleitung pd verfügbar gemacht werden kann. Diese Verbindung pd ist bidirektional und erlaubt die Vorgabe von Positionsdaten und die Rückmeldung von eingestellten Positionsdaten in z-Richtung. Ebenso, wie die optische Aufzeichnungsvorrichtung E, S in Achsrichtung 100 axial verfahren werden kann, könnte auch das Prüfobjekt P relativ zu einer feststehenden optischen Aufzeichnungsvorrichtung axial verfahren werden. 1 illustrates a section the test object P, in which a complex hole is introduced as a cavity H. The cavity H additionally consists of two annular grooves N1, N2 axially spaced and of different geometric shape, and has two side bores S1, S2 and an insertion area G smaller in the cylindrical diameter than the main cavity H. Im In the right-hand area, the recording device is shown whose optical sensor S is fed by a rod-shaped endoscope device E which has a field of vision in the front region 2 will be explained in more detail. Near the front end of the imaging optics E are - in particular annularly arranged - lighting devices B are provided, which may consist of direct light sources or glass fibers, which introduce light from an external light source in the cavity. The endoscope used in the example has a diameter of 10 mm and a length of 150 mm. The image converter D is provided on the eyepiece of the endoscope, which reads out a picture recorded according to CCIR video standard from the sensor as a CCD camera chip and makes it available to a computer system VR via an image data line bd. The sensor S is designed as an area camera, thus allowing the simultaneous recording and the sequential readout of an entire area which emits an electrical signal in accordance with the imaging properties of the optics E of the currently lying in the primary field of view cavity section on the image data line bd. This signal is supplied to the electronic signal processing unit VR in the form of a computer for further processing, where it is initially stored in an image memory. The handling system VH also shown controls the movement of the recording device E, S in the z-direction, so that the relative position of the optics with respect to the cavity H can be controlled both predetermined, and previously set and as a position data measured value of the signal processing unit VR via a data line pd can be made available. This connection pd is bidirectional and allows the specification of position data and the feedback of set position data in the z direction. As well as the optical recording device E, S in the axial direction 100 could be axially moved, the test object P could be moved axially relative to a fixed optical recording device.

Aufgrund der bidirektionalen Datenleitung pd und der Videoleitung bd verfügt die Signalverarbeitungseinheit über die axiale(n) Position(en) als auch über das aktuell aufgezeichnete Bild und kann ein Einzelbild 20 gemäß 2c erstellen, das an einer vorgegebenen (oder bekannten) axialen Position z1 von einem umfänglich orientierten Abschnitt des Hohlraums H stammt. Weitere Einzelbilder 21, 22, 23 sind nicht dargestellt, entsprechen aber sinngemäß weiteren axialen Positionen z2, z3, ..., die sich aus der folgenden Beschreibung näher erschließen.Due to the bidirectional data line pd and the video line bd, the signal processing unit has the axial position (s) as well as the currently recorded image and can be a single image 20 according to 2c which originates at a predetermined (or known) axial position z1 from a circumferentially oriented portion of the cavity H. More frames 21 . 22 . 23 are not shown, but correspond mutatis mutandis further axial positions z2, z3, ..., which will become apparent from the following description.

Zuvor soll ein Wort noch über die Beleuchtungsanordnung B bzw. in 2 die Lichtquelle L verloren werden, die im Hohlraum H für die notwendige Helligkeit sorgt. Die Beleuchtung B kann zum Beispiel erzeugt werden durch gemeinsam oder getrennt mit der Aufzeichnungsvorrichtung S, E in den Hohlraum H eingebrachte Lichtquellen. Zusätzlich kann ein Diffusor vorgesehen sein, der am Objektiv des Endoskopes E angebracht ist und durch ein lichtleitendes Glasfaserbündel mit dem Licht einer externen Lichtquelle L gespeist wird, wie in 2 dargestellt. Die mechanische Kopplung zwischen dem Lichtaustritt B und dem Endoskop E kann festliegen, es ist aber ebenso möglich, daß der Lichtaustritt B relativ zum Endoskop E veränderbar ist, um unterschiedliche Beleuchtungen von spezifischen Bereichen der Oberfläche des Hohlraums H zu ermöglichen. Ebenso könnte das Endoskop E selbst Licht in den Hohlraum abgeben, das von einer äußeren Lichtquelle L in den Strahlengang der Abbildungsoptik mittels Strahlteiler eingekoppelt wird und im Hohlraum aus der Abbildungsoptik am stirnseiten Ende austritt.Beforehand, a word about the lighting arrangement B or in 2 the light source L are lost, which ensures the necessary brightness in the cavity H. The illumination B can be generated, for example, by light sources introduced into the cavity H jointly or separately with the recording device S, E. In addition, a diffuser may be provided, which is attached to the objective of the endoscope E and is fed by a light-conducting glass fiber bundle with the light of an external light source L, as in 2 shown. The mechanical coupling between the light exit B and the endoscope E can be fixed, but it is also possible that the light exit B is variable relative to the endoscope E to allow different illuminations of specific areas of the surface of the cavity H. Likewise, the endoscope E itself could emit light into the cavity, which is coupled by an external light source L in the beam path of the imaging optics by means of beam splitter and emerges in the cavity of the imaging optics at the front end.

Die Signalverarbeitungseinheit VR beinhaltet – grob gesprochen – Einrichtungen und entsprechende Programmierung zur Speicherung der von der Aufzeichnungseinrichtung E, S abgegebenen Bildsignale, auch mehreren solchen Einzelbildern, Einrichtungen zur Extraktion von Teilbildern aus den Einzelbildern und zur Transformation von Teilbildern und schließlich solche Einrichtungen und Programmierungen, um die transformierten Teilbilder zu einem neuen Bildsignal, zum Beispiel einem BAS-Bildverarbeitungssignal zusammenzufügen.The Signal processing unit VR includes - roughly speaking - facilities and corresponding programming for storing the from the recording device E, S output image signals, even several such individual images, Facilities for extracting partial images from the individual images and for the transformation of partial images and finally such Facilities and programming to the transformed fields to a new image signal, for example, a BAS image processing signal put together.

Nach Einführen des Endoskopes E, S in die Öffnung G des Hohlraums H, was im beschriebenen Fall durch eine lineare Bewegung z über die Handhabungseinrichtung VH geschieht, stehen Einzelbilder als Primärbilder zur Verfügung. Mehrere dieser Primärbilder können als kontinuierliche Folge von abgebildeten Hohlraumoberflächen an die Signalverarbeitungseinheit VR geliefert werden, wobei jedes der mehreren Primärbilder so gestaltet ist, wie die 2c als Primärbild 20 in Tunnelperspektive zeigt. Der Bildwandler D liefert dabei das Signal in Form einer kontinuierlichen Folge von Bildern der abgebildeten Hohlraumoberfläche, und dieses Signal (der Bildinhalt) verändert sich mit der Relativposition z von Endoskop E und Hohlraum H bzw. Prüfobjekt P. Die Erfassung eines relevanten Anteils oder der gesamten Hohlraumoberfläche erfolgt durch Aufnahme und Speicherung mehrerer Einzelbilder des Bildwandlers D und nachfolgender Verarbeitung der Einzelbilder in der Signalverarbeitungseinheit VR. Die Signale der CCD-Kamera D, S werden über einen A/D-Wandler digitalisiert und in digitaler Form zunächst gespeichert und dann weiterverarbeitet. Die von der CCD-Kamera D, S aufgenommenen Bilder über die Bilddatenleitung bd, entsprechend 2c, erscheinen als radiale Strukturen einer Bohrung als (konzentrische) Kreisringe, die aber nur in der 2c veranschaulichend dargestellt sind, tatsächlich als kontinuierliches Bild ohne Ringstruktur erscheinen.After insertion of the endoscope E, S in the opening G of the cavity H, which is done in the described case by a linear movement z via the handling device VH, individual images are available as primary images. Several of these primary images may be provided to the signal processing unit VR as a continuous series of imaged cavity surfaces, with each of the plurality of primary images being shaped as 2c as a primary image 20 in tunnel perspective. The image converter D supplies the signal in the form of a continuous sequence of images of the imaged cavity surface, and this signal (the image content) changes with the relative position z of the endoscope E and cavity H or test object P. The detection of a relevant portion or the entire Cavity surface is effected by recording and storing a plurality of individual images of the image converter D and subsequent processing of the individual images in the signal processing unit VR. The signals of the CCD camera D, S are digitized via an A / D converter and initially stored in digital form chert and then processed. The images taken by the CCD camera D, S via the image data line bd, accordingly 2c , appear as radial structures of a bore as (concentric) circular rings, but only in the 2c are actually shown as a continuous image without ring structure.

Zur Erfassung der zylindrischen Oberfläche im Hohlraum wird daher aus jedem Bild 20 ein Kreisring a' oder b' extrahiert, der den Bereichen a und b in 2 entspricht, einmal als Abschnitt des zylindrischen Hohlraums und einmal als rückwärtige Flanke der Ringnut N2. Jeder ausgewählte Bereich a' und b' wird in weitere Kreissegmente oder Ringsegmente zerlegt und über eine Transformation Tr1, Tr2 transformiert, die als Polarkoordinaten-Transformation ausgestaltet sein kann, um den Kreisring in ein Rechteck umzuformen. Ist der Kreisring schmal genug, genügt eine Transformation Tr1, ist er breiter und eine entsprechend breite Abbildung als breiter axialer Streifen a des Hohlraums H gewünscht, so werden mehrere Kreise nacheinander transformiert und in Rechteckform neu zusammengesetzt, zur Darstellung der 2a oder bei dem Kreisring b' zur Darstellung in 2b. In der kartesischen Darstellung der 2a, 2b ist die Abwicklung der Hohlraumoberfläche in phi-Richtung in x-Richtung aufgetragen und in y-Richtung die Koordinate z, die der axialen Position entspricht. Alle Bilder 20, die derart umgeformt wurden, werden entlang der z-Achse zu einem Gesamtbild der Oberfläche zusammengefügt, wenn erwünscht ist, die gesamte Oberfläche darzustellen, was in den 2a, 2b, 2c aber nur insoweit geschehen ist, als ein bestimmter Abschnitt a darzustellen war, der dazuhin in eine Vielzahl weitere kleinere Kreisringe zur Transformation Tr1 aufgeteilt wurde. Die Auflösung wird insoweit von der CCD-Kamera D, S vorgegeben, deren Zeilenauflösung auch maximal die Ringauflösung der 2c sein kann.Therefore, to detect the cylindrical surface in the cavity becomes each image 20 a circular ring a 'or b' is extracted, which is the areas a and b in 2 corresponds, once as a portion of the cylindrical cavity and once as the rear edge of the annular groove N2. Each selected area a 'and b' is decomposed into further circle segments or ring segments and transformed via a transformation Tr1, Tr2, which can be configured as a polar coordinate transformation in order to transform the circular ring into a rectangle. If the circular ring is narrow enough, a transformation Tr1 is sufficient; if it is wider and a correspondingly wide image is desired as a broad axial strip a of the cavity H, several circles are transformed one after the other and recomposed in a rectangular shape to represent the circle 2a or at the annulus b 'for illustration in 2 B , In the Cartesian representation of the 2a . 2 B the development of the cavity surface in the phi-direction is plotted in the x-direction and in the y-direction the coordinate z, which corresponds to the axial position. All pictures 20 , which have been so reshaped, are joined along the z-axis to form an overall image of the surface when it is desired to represent the entire surface, which is shown in Figs 2a . 2 B . 2c but only to the extent that was done, as was to represent a particular section a, which was then divided into a plurality of other smaller circular rings for transformation Tr1. The resolution is so far specified by the CCD camera D, S, the line resolution and the maximum ring resolution of 2c can be.

Eine elektronische Blickrichtungssteuerung oder Blickfeldsteuerung erfolgt durch Auswahl eines entsprechenden Radius für die Ermittlung des zu extrahierenden Kreisringes oder eines bestimmten keilförmigen Segmentes aus diesem Bereich des Einzelbildes 20. Entsprechend ergibt sich dabei bei der skizzierten Abbildungseigenschaft des Endoskopes eine radialsymmetrische, vorausschauende oder zurückblickende Blickrichtung, wie mit den Endoskopen der 3a, 3b veranschaulicht wird. Damit ermöglicht die Sensoranordnung gleichzeitig den Blick senkrecht auf die Bohrungswandung mit dem Blickfeld a und die hintere Flanke der Ringnut N2 mit dem Blickfeld b.An electronic gaze control or field of view control takes place by selecting a corresponding radius for the determination of the circular ring to be extracted or of a specific wedge-shaped segment from this region of the individual image 20 , Correspondingly, in the case of the sketched imaging property of the endoscope, a radially symmetrical, prospective or retrospective viewing direction results, as with the endoscopes of the endoscope 3a . 3b is illustrated. Thus, the sensor arrangement simultaneously allows the view perpendicular to the bore wall with the field of view a and the rear edge of the annular groove N2 with the field of view b.

Für jede Blickrichtung kann eine komplette oder teilweise Abbildung der Hohlraumoberfläche kartesisch dargestellt werden, wobei die Darstellung in der abgewickelten Form mit den Koordinaten z und phi erfolgt, obwohl als Zwischenstufe ein Bild oder eine Bildfolge von mehreren Einzelbildern 20 in einer Tunnelperspektive vorlag, die zusätzlich die Verzerrung durch die Abbildungsoptik des Endoskopes E beinhaltete.For each viewing direction, a complete or partial image of the cavity surface may be Cartesian, with the representation being in the unwound form having the coordinates z and phi, although as an intermediate, one image or image sequence of multiple images 20 in a tunnel perspective, which additionally included the distortion due to the imaging optics of the endoscope E.

Die beschriebenen mehreren Einzelbilder, von denen eines als Bild 20 in 2c dargestellt ist, das im angenommenen Fall an der Position z₁ aufgezeichnet wurde, dienen als Basis der Extraktion geeigneter Teilbilder a', b', die nach jeweiliger Transformation Tr1, Tr2 kartesisch dargestellte Streifen von ebenen Bildern ergeben, die zusammengesetzt ein ebenes, kartesisch orientiertes und abgewickeltes Bild der Oberfläche des Hohlraums H ergeben. Die Bestimmung der jeweiligen Position z_i (i = 1, 2, ... n), der Lage und der Form der extrahierten Teilbilder a', b' in dem oder den Bildern 20 sowie der Transformation Tr_i erfolgt im Beispiel nach zwei Kriterien.The described several single images, one of which as a picture 20 in 2c ₁ , which was recorded in the assumed case at the position z ₁ , serve as the basis for the extraction of suitable partial images a ', b', which, after respective transformations Tr1, Tr2, show Cartesian-represented strips of planar images which, when combined, form a planar, Cartesian-oriented and unwound image of the surface of the cavity H. The determination of the respective position z _i (i = 1, 2,... N), the position and the shape of the extracted partial images a ', b' in the image (s) 20 and the transformation Tr _i takes place in the example according to two criteria.

Als Ergebnis der Verarbeitungsoperation ergeben sich durch Aneinanderfügen der transformierten Teilbilder a', b' ein oder mehrere lückenlose, kontinuierliche Abbilder a, b der relevanten Hohlraumoberfläche von 2.As a result of the processing operation, by joining the transformed partial images a ', b' together, one or more continuous, continuous images a, b of the relevant cavity surface of 2 ,

Die zusammengesetzten, lückenlosen und kontinuierlichen Abbilder a, b der relevanten Hohlraumoberflächen haben den oder die gewünschten Blickwinkel oder Blickfelder (Blickfenster) oder beides.The composite, gapless and continuous images a, b of the relevant cavity surfaces the desired viewing angle or angles or fields of view (viewport) or both.

Bei bekannter Geometrie des untersuchten Hohlraums kann durch bekannte Positionen z_i und die bekannten Abbildungseigenschaften der Optik E das Korrespondenzproblem gelöst werden und eine Zuordnung von korrespondierenden Punkten in den verschiedenen Abbildern a, b derselben Oberfläche in Form einer Koordinatentransformation, hier der Polarkoordinaten-Transformation, angegeben werden.Given a known geometry of the examined cavity, the correspondence problem can be solved by known positions _z.sub.i and the known imaging properties of optic E and an assignment of corresponding points in the different images a, b of the same surface in the form of a coordinate transformation, here the polar coordinate transformation, specified become.

Im dargestellten Beispiel ist die optische Aufzeichnungsvorrichtung D, S, E sowie die Beleuchtungseinrichtung B auf einer schrittmotorgetriebenen Linearachse z befestigt, so daß die Bewegung der Linearachse das Endoskop E in den Hohlraum G, H des Prüfobjektes P gesteuert eingeführt hat. Das in 2 dargestellte Primär-Blickfeld alpha entspricht einem ringförmigen Blickwinkel von etwa 120°, wobei ein Winkelbereich von etwa 70° retrospektiv ist, also einen Blick rückwärts vom Frontende des Endoskopes E aus als Primär-Blickfeld abdeckt. Dieses Blickfeld ist deutlich größer als das in 3b dargestellte Retro-Blickfeld alpha mit einem Winkel von etwa 25°, während die Fischaugen-Optik der 3a ein nach vorne reichendes Blickfeld von etwa 180° hat, mit dem auch das stirnseitige Ende des Hohlraums H abgebildet und mit der zuvor beschriebenen Transformation anhand der 2c, 2b, 2a in ein kartesisches Bild umgesetzt werden kann. Das kartesische Bild ist praktisch unverzerrt und weist diejenigen Größenrelationen auf, die direkt im Hohlraum gemessen werden könnten, so daß eine genaue Festlegung von radialen Positionen von lokalisierten Fehlerstellen oder von axialen Tiefen solcher Fehlerstellen durch Ausmessen an dem ermittelten Bild der 2a, 2b möglich ist, ohne daß die Handhabungseinrichtung VH als Schrittmotor in Verbindung mit einer Drehung des Endoskopes E in phi-Richtung bei Segment-Blickfeld eine bestimmte Fehlerstelle anfahren müßte und erst dann, als Folge des Anfahrprozesses die genaue Position dieser Fehlerstelle festläge.In the illustrated example, the optical recording device D, S, E and the illumination device B is mounted on a stepper motor-driven linear axis z, so that the movement of the linear axis E has introduced the endoscope E in the cavity G, H of the test object. This in 2 illustrated primary field alpha corresponds to an annular viewing angle of about 120 °, with an angular range of about 70 ° is retrospective, so covering a view backwards from the front end of the endoscope E as the primary field of view. This field of view is significantly larger than that in 3b illustrated retro-field of view alpha at an angle of about 25 °, while the fisheye optics of 3a has a forward-reaching field of view of about 180 °, with the front end of the cavity H and with the previously described Transfor based on the 2c . 2 B . 2a can be translated into a Cartesian image. The Cartesian image is virtually undistorted and has those size relations that could be measured directly in the cavity, so that an accurate determination of radial positions of localized flaws or axial depths of such flaws by measuring the image of the detected 2a . 2 B is possible without the handling device VH as a stepping motor in conjunction with a rotation of the endoscope E in phi direction at segment field of view would have to move to a specific point of failure and only then, as a result of the Anfahrprozesses the exact position of this fault Festläge.

Die maßstabgerechte Abwicklung sowie die Verwendung als Kompensationsverfahren bei Verzerrung durch die Optik und bei Anwendung direkt auf flächige, nicht hohlraumförmig gestaltete Oberflächen zeigt die Vielseitigkeit des beschriebenen Verfahrens auf, das nicht nur die oben als Kombination beschriebenen und gemeinsam das Abbildungsergebnis 20 beeinflussenden Effekte aufzulösen vermag, sondern auch jedes einzelne Abbildungsproblem jeweils individuell zu kompensieren vermag, wenn es bei gewählter Abbildungsoptik und bei gewählter abzubildender Oberfläche festgelegt ist.The to scale Settlement as well as the use as a compensation method for distortion by the optics and when applied directly to flat, not void-shaped surfaces shows the versatility of the described method, not that only those described above as a combination and together the picture result 20 influencing effects can resolve, but also each individual imaging problem can compensate individually, if it at selected Imaging optics and at chosen surface to be imaged is fixed.

Claims

Method for displaying a curved surface of a cavity (H) in a plane view for simplified visual inspection or inspection, in which (a1) a circumferentially oriented first single image (FIG. 20 ) is recorded with a recording device (S, E) in the cavity (H) at a first axial position (z ₁ ) and buffered in an image memory, wherein the recording device (S, E) has a radially symmetrical, predictive or retrospective viewing direction; (a2) from the recorded and cached single image ( 20 ) extracts at least two different curved sections as partial image areas (a ', b') of this individual image and in each case by means of a transformation (Tr1, Tr2) adapted to the characteristic of the recording device (S, E) in at least two strip segments (b ₁₁ , b ₁₂ ) a flat representation converted; (B) the recording device (S, E) in the cavity (H) is displaced by at least one step in the axial direction and at the new axial position (z ₂ ) a circumferentially oriented second frame ( 21 ) is recorded and stored, from which image according to step a2 at least two further strip pieces (b ₂₁ , b ₂₂ ) are calculated; (c) the converted at least four strip pieces (b ₁₁ , b ₁₂ , b ₂₁ , b ₂₂ ) are assembled into at least two planar images (a, b) in a planar representation, each of which is a developed portion of the inner surface of the cavity (H ) and in each of the at least two planar images (a, b) another viewing direction on the inner surface is shown.

Method according to the preceding claim, wherein substantially all of the axis ( 100 ) facing surface of the cavity (H) is shown in a planar view. (a) the at least one image which can be recognized by the recording device (S, E) but which is strongly distorted by the tunnel perspective in the cavity and recorded with a circumferentially continuous field of view (US Pat. 20 ) is stored digitally; (b) after storage, the at least one frame ( 20 ) is segmentally transformed (a ', b') and reassembled into a flat, substantially undistorted representation (a, b) of the curved surface.

Method according to Claim 3, in which the field of vision or the angle of view only after caching or after the recording of the frame is determined.

Method according to Claim 3 or 4, in which the specification is dynamically changed by default without the individual image ( 20 ), but the adjusted transform (Tr1, Tr2) and the segments (a ', b') change according to the dynamic default.

Method according to one of the preceding claims, in which adapted to specific inspection or test specifications Areas of the surface with different views in at least two different levels Representations are shown.

Method according to one of the preceding claims, in which the relative position of the surface and of the recording device is predetermined by a positioning unit (VH) which sets axial coordinates (z1, z2,...) To a specification in order to operate on a predetermined coordinate (z1 ) a respective single image ( 20 ) record.

Method according to claim 7, wherein the coordinates in cylindrical coordinates (z, phi).

Method according to one of the preceding claims, in which an image converter (D) in or on the recording device (S, E) is provided, in particular a planar matrix or a CCD imager.

Method according to one of the preceding claims, in which an optical viewing angle (α) is circumferentially oriented, in particular also in the axial direction ( 100 ).

Method according to Claim 10, in which the viewing direction of the recording device is laterally out of the axis ( 100 ) of the cavity (H) is at an angle of between 20 ° to 120 °.

Method according to one of the preceding claims, in which the plane representation (a, b) of the surface practically no distortions has more.

Method according to Claim 7 or 8, in which the axial positions (z1, z2,...) Can be approached by the positioning unit (VH) and approached according to coordinate input, the recording device having an all-round optical system which can be rotated about the axis ( 100 ) extending field of view of 360 ° in the direction of curvature of the cavity, for recording the at least two individual images ( 20 ), from which circumferential strips of the surface representing annular regions extracted via each narrower partial rings or circles and each transformed separately into partial strips or lines.

Method according to one of the preceding claims, in which one and the same curved Surface piece several times is just shown, in particular from two different axial Positions of the recording device.

A method according to claim 14, wherein the surface piece is under various lighting situations repeatedly shown becomes.

A method according to claim 14 or 15, wherein the same surface patch is viewed at different angles from the axis ( 100 ) is shown several times.

Method according to one of the preceding claims 15 or 16, in which several lighting situations with multiple angles be combined.

Method according to one of the preceding claims, in which the cavity has a high curvature and the recording device (S, E) is approximately in the axis ( 100 ) of the cavity (H) is introduced.

Method according to one of the preceding claims, wherein during the recording of the individual images ( 20 ) in the cavity (H) an illumination device (B) generates the necessary for the recording internal brightness.

The method of claim 19, wherein the illuminator (B) together with the recording device in the cavity (H) is introduced but relative to her is axially displaceable.

The method of claim 19, wherein the illuminator (B) is mechanically coupled to the recording device, the common synchronous axial movement.

A method according to any one of claims 19 to 21, wherein the Illuminating device (B) a near-cavity or cavity distant light source (L).

A method according to any one of claims 19 to 22, wherein the Illuminating device (B) its light directly from the front end the recording device (S, E) arranged imaging optics out into the cavity (H).