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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur optischen Überprüfung von einseitig offenen
tunnelartigen Hohlräumen
in Werkstücken
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Tunnelartige
Strukturen, die z. B. bei der Fertigung frei geformter Guss- oder
Spritzteile entstehen, können
mit Hilfe von automatisierten Prüfeinrichtung
in ihrem Inneren häufig
nur unzureichend auf Fertigungsfehler in Form von Materialeinschlüssen oder
Formabweichungen geprüft
werden.
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Dabei
ist eine effiziente und schnelle automatische Massenprüfung der
Werkstücke
mit Hilfe von optischen Detektoren wie CCD-Kameras in der Regel
nur im Durchlichtverfahren möglich,
was das Erfordernis mit sich bringt, dass der Tunnel von beiden
Seiten her geöffnet
sein muss. Bei den zuvor erwähnten
Durchlichtverfahren stellt es weiterhin ein Problem dar, dass sich
fehlerhafte Stellen und Fremdkörper
im Tunnel nur als Schatten oder – bei unscharfer Abbildung
bzw. technisch bedingter Überstrahlung
der Kamera – sogar
nur als Abschwächung der
Helligkeit ausmachen lassen, was die Gefahr von Fehlern erhöht und demgemäß einen
zuverlässigen Einsatz
des Verfahrens bei der Massenprüfung
von sicherheitsrelevanten Teilen, wie insbesondere Bremsscheiben,
erschwert.
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Bei
der Fertigung von Bremsscheiben für PKW und Nutzfahrzeuge ist
es weiterhin von Vorteil, wenn die Fehlerprüfung des Rohlings möglichst gleich
nach dem Gießen
desselben erfolgt, so dass fehlerhafte Rohlinge möglichst
früh aussortiert,
nachbearbeitet oder aber dem Gießprozess wieder zugeführt werden
können,
um die mitunter zeit- und kostenaufwändigen nachfolgenden Bearbeitungsprozesse
nur an ordnungsgemäß gegossenen
Rohlingen durchzuführen.
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Wie
sich hierbei in der Praxis gezeigt hat, treten die Fehler bei der
Produktion der Bremsscheibenrohlinge häufig im Bereich der Kühlkanäle der Bremsscheiben
auf, in denen sich z. B. unerwünschte Gussrückstände oder
auch Klumpen des zur Erstellung der Gussformen eingesetzten Formsandes
ablagern, die im fertigen Produkt zur Unwuchten bzw. zu thermischen
Problemen bei hohen Bremsbelastungen führen können.
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Die
zuvor beispielhaft aufgeführten
Fehler können
zwar theoretisch durch eine visuelle Prüfung erkannt werden; allerdings
ergibt sich hierbei abgesehen von dem damit verbundenen hohen Personalaufwand
die Gefahr, dass es aufgrund der großen Anzahl von z. B. 20 oder
mehr zu überprüfenden Kühlkanälen pro
Bremsscheibe beim Prüfpersonal nach
kurzer Zeit zu Ermüdungserscheinungen kommt,
die ihrerseits wiederum sehr schnell zu Fehlern im Endprodukt führen. Abgesehen
davon ist eine visuelle Überprüfung bei
der Massenfertigung in der Praxis auch aufgrund des kleinen Zeitfenster
von oft nur wenigen Sekunden pro Bremsscheibe nicht möglich.
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Weiterhin
ist es bekannt, zur dreidimensionalen Prüfung von Oberflächen Lichtschnittsensoren einzusetzen,
bei denen ein linienartiger Laserstrahl im Winkel auf die zu prüfende Oberfläche projiziert und
die entstehende Laserlinie oder der Strich von einer schräg gestellten
Kamera aufgenommen wird. Der Blickwinkel zwischen Kamera und Laserstrahl wird
hierbei als Triangulationswinkel bezeichnet. Üblich sind Werte von 30° und mehr,
da die Auflösung
in der Höhe
mit größerem Triangulationswinkel
deutlich verbessert wird.
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Die
Höhenstruktur
der Prüfoberfläche bildet sich
dabei in einer scheinbaren lateralen Verzerrung der von der Laserlichtquelle
erzeugten Linie auf dem Objekt, bzw. auf dem Kamerachip – einem
CCD- oder CMOS-Flächensensor – ab, wobei
je aufgenommenem zweidimensionalen Abbild des Lasers eine eindimensionale
Höhenlinie
berechnet wird. Durch Bewegen des zu untersuchenden Werkstücks und
wiederholtes Auslesen mit einer Frequenz von z. B. mehreren kHz,
werden die Daten des Kamerachips durch eine elektronische Auswerteinrichtung
in ein Höhenprofil
umgewandelt, aus dem anschließend mit Hilfe
von bekannten Bildverarbeitungsverfahren Fehler in der Prüfoberfläche bestimmt
werden.
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Dank
leistungsfähiger
Hardware und moderner Bildverarbeitungsalgorithmen kann der Höhenverlauf
der Prüfoberfläche hierbei
aus dem Abbild der Laserlinie mit hoher Geschwindigkeit berechnet
werden, wodurch sich das Verfahren auch für die Massenfertigung von Produkten
eignet.
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Obgleich
bei der Inspektion von Oberflächen mitunter
auch schon Triangulationswinkel von z. B. lediglich 16° zum Einsatz
gelangten, werden bei dem zuvor beschriebenen Lichtschnittverfahren
zur Erlangung einer möglichst
großen
Auflösung üblicher
Weise Triangulationswinkel von 30° und
mehr angestrebt, da sich hierdurch die Auflösung maßgeblich erhöht. Aufgrund
der bei kleinen Winkeln deutlich verschlechterten Höhenauflösung erscheint
das Lichtschnittverfahren auf den ersten Blick nicht zur Inspektion
von langgestreckten tunnelartigen Hohlräumen in Werkstücken geeignet
zu sein, die – wie
z. B. Kühlkanäle in Bremsscheiben – lediglich
eine einseitige Öffnung
geringer Größe aufweisen.
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Ungeachtet
dessen besteht bei der Inspektion von derartigen tunnelartigen Hohlräumen das
Problem, dass sich die Hohlräume
selbst bei den zuvor genannten vereinzelt eingesetzten Winkeln von
16° nicht
mit den üblichen
Lichtschnittanordnungen inspizieren lassen, da selbst der genannte
Winkel zu groß ist,
um den Hohlraum überhaupt
mit einem linienartigen Lichtfleck beleuchten und gleichzeitig das
aus dem Hohlraum austretende Streulicht detektieren zu können.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, mit der
sich langgestreckte tunnelartige Strukturen in Werkstücken, insbesondere
Kühlkanäle in Bremsscheiben,
mit hoher Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit auf Fehler hin überprüfen lassen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung
wird zur optischen Überprüfung von
einseitig offenen tunnelartigen Hohlräumen in Werkstücken, insbesondere
von Kühlkanälen in Bremsscheiben
auf Fremdkörper
und Materialeinschlüsse,
das Werkstück
in einem linienartigen Bereich mit einem Lichtstrahl einer Lichtquelle bestrahlt,
die bevorzugt als Laser ausgestaltet ist.
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Das
vom Werkstück
reflektiere Licht wird von einem optischen Detektor erfasst, der
mit einer elektronischen Auswerteinrichtung verbunden ist, und der
in einem Winkel zur Lichtquelle angeordnet ist, welcher nachfolgend
auch als Triangulationswinkel bezeichnet wird.
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Der
Detektor, der bevorzugt einen mit der elektronischen Auswerteinrichtung
verbundenen CCD- oder CMOS-Flächensensor
umfasst, ermittelt aus den aufgenommen Bilddaten ein Höhenlinienprofil,
welches der geometrischen Form des vom Lichtstrahl erfassten Bereichs
des Werkstücks
entspricht.
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Die
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Lichtstrahl und die
optische Achse des Detektors in einem Winkel von weniger als 10°, insbesondere
weniger als 3,5° in
der Weise zueinander angeordnet sind, dass die Lichtquelle das Werkstück im Bereich
der Öffnung
des tunnelartigen Hohlraumes mit dem linienartigen Lichtstrahl beleuchtet
und der Schnittpunkt der optischen Achse des Detektors mit dem Lichtstrahl
– bzw. bei
einem bevorzugt verwendeten aufgefächerten Lichtstrahl mit der
Ebene des Lichtstrahls – im
Bereich des zu untersuchenden tunnelartigen Hohlraums liegt.
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Wie
die Anmelderin gefunden hat, ist es trotz dieses – bezogen
auf die sonst typischer Weise verwendeten Triangulationswinkel von
30° und
mehr – sehr
kleinen Triangulationswinkels möglich,
Fehleinschlüsse
in den tunnelartigen Strukturen mit einer überraschend hohen Zuverlässigkeit
und Genauigkeit zu erkennen.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist dem Detektor ein optisches Objektiv zugeordnet,
welches die aus dem Hohlraum reflektierte Lichtstrahlung in bekannter
Weise auf das lichtempfindliche Element des Detektors, beispielsweise
den CCD- oder CMOS-Flächensensor,
fokussiert; und die Lichtquelle ist teilweise im Randbereich des
Objektivs zwischen dem Werkstück
und dem Objektiv angeordnet.
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Hierdurch
ergibt sich der Vorteil, dass die Lichtquelle und auch der Detektor
in geringem Abstand zu dem zu prüfenden
Hohlraum angeordnet werden können,
wodurch sich wiederum die Lichtintensität des eingestrahlten Lichts
im Hohlraum sowie des Streulichts im Detektor erhöht. Diese
erhöhten Lichtintensitäten ermöglichen
es, die Werkstücke
mit einer verbesserten zeitlichen Auflösung zu prüfen, da die Werkstücke bei
einer vorgegebenen Lichtempfindlichkeit des Detektors mit einer
höheren
Geschwindigkeit am Detektor vorbeigeführt, bzw. relativ zu diesem
bewegt werden können.
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Wie
die Anmelderin im Zusammenhang mit der Prüfung von Kühlkanälen in Bremsscheiben auf Fehleinschlüsse gefunden
hat, lässt
sich durch die verbesserte zeitliche Auflösung die Taktzeit zur Inspektion
eines Bremsscheibenrohlings, der bei großen Bremsscheiben für LKWs z.
B. 30 bis 40 Kühlkanäle besitzen
kann, erfindungsgemäß auf weniger als
ca. 5 Sekunden pro Werkstück
verringern, was die Grundvoraussetzung für eine industrielle Massenprüfung darstellt.
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Als
weitere Folge der erhöhten
Lichtintensität,
bzw. Lichtausbeute können
bei weniger anspruchsvollen Anwendungen auch Lichtquellen in Form
von vergleichsweise schwachen Laser eingesetzt werden, die bei ihrem
Betrieb keine aufwändigen
Sicherheitsmaßnahmen
für das
Bedienpersonal erfordern, wodurch sich die Kosten für den Betrieb der
Anlage reduzieren.
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Obgleich
die Lichtquelle und der Detektor bevorzugt in der zuvor beschriebenen
Weise relativ zu dem zu überprüfenden Hohlraum
angeordnet werden, ist es ebenso denkbar, dass der von der Lichtquelle
ausgesandte Lichtstrahl, welcher den linienartigen Bereich innerhalb
des Hohlraums erzeugt, sowie auch das aus dem Hohlraum reflektierte
Streulicht über über Umlenkspiegel
umgelenkt werden, so dass die Lichtquelle und der Detektor horizontal und/oder
vertikal versetzt zueinander nahe dem zu prüfenden Werkstück angeordnet
werden können. Durch
den Einsatz eines Umlenkspiegels für den einfallenden Lichtstrahl,
der vor der Öffnung
des zu überprüfenden Hohlraums
angeordnet ist, ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass die Abschattung,
welche beim Einsatz eines in den Randbereich des Objektivs hineinragenden
Lasers auftritt, weiter reduziert werden kann. Hierdurch lassen
sich in vorteilhafter Weise auch stärkere Laser mit vergleichsweise
großen Gehäusen einsetzen,
die aufgrund der höheren Lichtintensität die Grundlage
für eine
weitere Erhöhung
der zeitlichen Auflösung
darstellen.
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Der
Detektor umfasst bevorzugt einen bekannten CCD- oder CMOS-Flächensensor
mit mehreren matrixartig in Form von Zeilen und Spalten angeordneten
nebeneinander liegenden lichtempfindlichen Zellen, an der das Werkstück mit einer
bevorzugt konstanten Geschwindigkeit vorbei bewegt wird. Dies kann
im Falle einer zuvor erwähnten
Bremsscheibe z. B. dadurch erfolgen, dass die Bremsscheibe durch
eine Einspanneinrichtung oder einen Greifer gehalten und insgesamt
um ihre eigentliche Drehachse rotiert wird, so dass die Öffnungen
der von der Lichtquelle bestrahlten Hohlräume – in diesem Falle die Kühlkanäle – nacheinander
sukzessive am Detektor vorbei geführt werden. Dabei liegen die
Lichtquelle und auch der Detektor bevorzugt auf der selben Höhe wie die
Mittenachse, bzw. Mittenebene des Hohlraums.
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Um
das Höhenlinienprofil
aufzunehmen, werden die lichtempfindlichen Zellen des CCD- oder CMOS-Flächensensors
von der Auswerteinrichtung spaltenweise ausgelesen und der Abstand
zwischen denjenigen lichtempfindlichen Zellen einer Zeile des Kamerachips
ermittelt, welche bei zwei aufeinander folgenden Auslesevorgängen mit
reflektiertem Streulicht aus dem Hohlraum beaufschlagt werden.
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Nach
einem weitern der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken wird das
erhaltene Höhenlinieprofil
im Bereich des Hohlraums mit einem vorgegebenen Soll-Höhenlinienprofil
des Hohlraums verglichen, das z. B. zuvor anhand eines ordnungsgemäßen Hohlraums
aufgenommen und abgespeichert wurde. Wenn die Abweichungen zwischen
dem zuletzt aufgenommenen Höhenlinienprofil
und dem Soll-Höhenlinienprofil
einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten, wird das Werkstück als fehlerhaft
gekennzeichnet und z. B. über
eine entsprechende Weiche oder dgl. bevorzugt automatisch aussortiert.
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Weiterhin
hat es sich in der Praxis als vorteilhaft herausgestellt, wenn der
Vergleich der Höhenlinienprofile
mit dem Soll-Höhenlinienprofil
abschnittsweise erfolgt, und zur Auswertung den Höhenlinienprofilen
Graustufenwerte und/oder Farbwerte zugeordnet werden. Hierdurch
eröffnet
sich die Möglichkeit,
dass die aufgenommenen Höhenlinienprofile
auf Basis der Graustufenwerte und/oder Farbwerte mit bekannten digitalen
Bildverarbeitungsverfahren weiter analysiert werden können, um
fehlerbehaftete Hohlräume
mit Hilfe von bei derartigen Bildverarbeitungsverfahren verwendeten
Algorithmen mit hoher Zuverlässigkeit
auch dann zu erkennen, wenn die Geometrie der Hohlräume an sich
aufgrund von Fertigungstoleranzen variiert. Anders ausgedrückt eröffnet sich
durch die Umwandlung der Höhenlinienprofile
in Graustufenwerte und/oder Farbwerte der Zugang zu einer Vielzahl
von bekannten und bewährten Bildverarbeitungs-
und Analyseprogrammen, mit denen die Auswertung mit einer hohen
Effizienz und Zuverlässigkeit
erfolgen kann.
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Um
eine größere Abdeckung
des geprüften Bereichs
innerhalb des Hohlraums zu erhalten, kann es weiterhin vorgesehen
sein, dass das Werkstück im
Bereich des Hohlraums aus unterschiedlichen Richtungen mit dem Lichtstrahl
beleuchtet wird, wodurch Höhenlinienprofile
von unterschiedlichen Bereichen des Hohlraumes erhalten werden.
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Hierzu
können
beispielsweise zwei Lichtquellen vorgesehen sein, die den Hohlraum
bevorzugt zeitlich nacheinander und aus unterschiedlichen Winkeln – z. B.
um 5 bis 10°,
versetzt zueinander – beleuchten,
denen jeweils wiederum ein eigener Detektor zugeordnet ist.
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In
gleicher Weise besteht die Möglichkeit,
die Lichtquelle und den Detektor fest zueinander z. B. auf einer
gemeinsamen Grundplatte anzuordnen und das Werkstück unter
einem ersten Winkel zu prüfen, wozu
das Werkstück
beispielsweise um eine Zentralachse rotiert wird, so dass der Hohlraum
sich relativ zum Schnittpunkt aus optischer Achse des Detektors
und einfallendem Lichtstrahl bewegt. Anschließend kann in einem zweiten
Durchgang der Einfallswinkel z. B. durch Drehen und/oder Verschieben
der Grundplatte relativ zum rotierenden Werkstück gegenüber der ursprünglichen
Anordnung verändert
und im Anschluss daran das Werkstück wieder rotiert werden, um
ein entsprechendes Höhenlinienprofil
des zu untersuchenden Hohlraums unter einem anderen Winkel aufzunehmen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Prüfung
von Bremsscheiben mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische räumliche
Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung
bei der Überprüfung einer
Bremsscheibe mit Kühlkanälen,
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2 eine
schematische Aufsicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei
der eine Bremsscheibe mit Hilfe von zwei Lichtquellen unter unterschiedlichen
Winkeln überprüft wird,
und
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3 eine schematische Darstellung eines Höhenlinienprofils,
bei welchem die den unterschiedlichen Höhenbereichen zugeordneten Graustufenwerte
und/oder Farbwerte aus darstellungstechnischen Gründen durch
Muster repräsentiert
werden.
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung 1 zur
optischen Überprüfung eines
Werkstücks
in Form einer Bremsscheibe 2, in der eine Vielzahl von
tunnelartigen Hohlräumen 4 geformt
sind, die an ihrem einen Ende eine Öffnung 6 aufweisen,
eine Lichtquelle in Form eines Lasers 8, der die Bremsscheibe 2 in
einem linienartigen Bereich 10 mit Laserlicht 9,
beispielsweise mit rotem Laserlicht, bestrahlt.
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Wie
der Darstellung von 1 sowie auch der Darstellung
von 2 ferner entnommen werden kann, wird das von der
Bremsscheibe 2 aus dem tunnelartigen Hohlraum 4 reflektierte
Licht 12 von einem optischen Detektor 14 erfasst,
der einen CMOS- oder CCD-Flächensensor 16 enthält, welcher
eine Vielzahl von lichtempfindlichen Zellen 18 umfasst,
die matrixartig in Form von Spalten 18s und Zeilen 18z angeordnet
sind.
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Wie
der Darstellung von 1 weiterhin entnommen werden
kann, ist der Flächensensor 16 mit einer
elektronischen Auswerteinrichtung 20 verbunden, die in
den Zeichnungen lediglich schematisch dargestellt ist, und nicht
nur rein hardwaremäßig sondern
auch softwaremäßig auf
einem Rechner realisiert sein kann.
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Wie
sich insbesondere aus der Darstellung von 2 ergibt,
sind der Laser 8 und der optische Detektor 14 in
der Weise zueinander angeordnet, dass der Lichtstrahl 9 des
Lasers und die optische Achse 13 des Detektors 14 in
einem Winkel α zueinander
verlaufen, der weniger als 10°,
insbesondere weniger als 3,5° beträgt, wobei
der Schnittpunkt 22 der optischen Achse 13 des
Detektors mit dem Lichtstrahl, bzw. der vom Lichtstrahl 9 aufgespannten Ebene,
im Bereich des Hohlraums liegt.
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Um
hierbei in vorteilhafter Weise einen geringen Abstand zwischen der
zu überprüfenden Bremsscheibe 2 – die z.
B. durch eine in den Figuren nicht näher gezeigte Greifereinrichtung
gehalten und rotiert wird – und
dem Laser 8 sowie dem optischen Detektor 14 zu
erhalten, ist der Laser 8 teilweise innerhalb des Randbereichs
des Objektivs 14a angeordnet, welches das aus dem Hohlraum 4 zurück reflektierte
Laserlicht 12 auf den Flächensensor 16 fokussiert.
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Um
mit der erfindungsgemäßen Anordnung 1 einen
Hohlraum 8 – der
bei der in 2 teilweise dargestellten Bremsscheibe 2 z.
B. durch mehrere seitlich entlang des Hohlraums angeordnete säulenförmige Abstandshalter 24a, 24b definiert
wird – auf den
Einschluss von Fremdkörpern 26 hin
zu überprüfen, wird
die Bremsscheibe 2 fortschreitend, bevorzugt schrittweise,
um wenige Zehntel Winkelgrad weiter rotiert und das jeweils auf
dem CMOS- oder CCD-Flächensensor 16 durch
den reflektierten Lichtstrahl 12 erzeugte Strichmuster
durch Auslesen der lichtempfindlichen Zellen 18 erfasst
und durch die elektronische Auswerteinrichtung 20 gespeichert
und weiter verarbeitet.
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Um
aus den Bilddaten der lichtempfindlichen Zellen 18 des
optischen Detektors 14 ein in 3a und 3b gezeigtes
Höhenlinienprofil 32 zu
erstellen, werden die lichtempfindlichen Zellen 18 bei
der in 1 gezeigten Anordnung von Lichtquelle 8,
linienartigem Bereich 10 und optischem Detektor 14 nach jeder
Weiterdrehung der Bremsscheibe 2 entlang der Spalten 18s ausgelesen
und anschließend
der Abstand zwischen denjenigen lichtempfindlichen Zellen 18 einer
Zeile 18z ermittelt, der ein Maß für den geometrischen Abstand
zweier vom Lichtstrahl 9 erfasster hintereinander liegender
Objekte innerhalb des tunnelartigen Hohlraums 4 darstellt.
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Anders
ausgedrückt
wird beispielsweise bei der in 2 gezeigten
unteren Anordnung von Laser 8 und optischem Detektor 14 der
vom Fremdkörper 26 reflektierte
strichförmige
Teilbereich des linienartigen Bereichs 10 als ein linienartiger
Lichtfleck 30a auf den lichtempfindlichen Zellen 18 des
Flächensensors 16 abgebildet,
der gegenüber
dem linienartigen Lichtfleck 30b eines weiter hinten liegenden
Abstandshalters 24c um einen Abstand A versetzt ist, welcher
in 2 aus darstellungstechnischen Gründen deutlich übertrieben
eingezeichnet ist.
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Durch
sukzessives Weiterrotieren und Vermessen der Abstände zwischen
den jeweils vom reflektierten Lichtstrahl 12 beleuchteten
lichtempfindlichen Zellen 18 des Flächensensors 16 bestimmt
die elektronische Auswerteinrichtung 20 ein Höhenlinienprofil 32 für den betreffenden
Hohlraum 4, welches im Falle des in 3a gezeigten
ordnungsgemäßen Höhenlinienprofils
im Wesentlichen mit einem abgespeicherten Soll-Höhenlinienprofil 32s übereinstimmt.
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Bei
den dargestellten Höhenlinienprofilen 32 von 3a und 3b entsprechen
den heller schraffierten Bereichen Flächen innerhalb des Hohlraums 4,
die – in
Richtung des einfallenden Lichtstrahl 9 betrachtet – näher am Laser 8 angeordnet sind;
wohingegen den dunkler schraffierten Bereichen Flächen entsprechen,
die weiter entfernt vom Laser 8 liegen.
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Sofern
sich im Hohlraum 4 ein Fremdkörper 26 befindet,
wie er beispielhaft in 2 gezeigt ist, ergibt sich ein
beispielhaft in 3b gezeigtes Höhenlinienprofil 32f,
das in einem Teilbereich 34 durch den Fremdkörper 26 verändert ist.
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Durch
Vergleichen des für
einen Hohlraum 4 aufgenommenen Höhenlinienprofils 32 mit
einem abgespeicherten Soll-Höhenlinienprofil 32s ermittelt
die elektronische Auswerteinrichtung 20, ob das aufgenommen
Höhenlinienprofil
z. B. einen Teilbereich 34 aufweist, der auf einen Einschluss
oder einen Fremdkörper 26 innerhalb
des Hohlraums 4 hindeutet, um in diesem Falle z. B. über eine
in den den Figuren nicht näher
gezeigte Weiche die Bremsscheibe 2 auszusortieren.
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Der
Vergleich der aufgenommen Höhenlinienprofile 32 mit
dem Soll-Höhenlinienprofil 32s erfolgt
dabei bevorzugt nach einer Umrechnung der aufgenommenen Höhenlinienprofile 32 in
entsprechende Graustufenwerte oder auch Farbwerte durch Differenzbildung,
wobei die Höhenlinienprofile 32 anschließend mit
Hilfe bekannter Bildverarbeitungssoftware, bzw. Bildanalysesoftware
vorzugsweise bereichsweise mit dem in entsprechende Graustufenwerte
und/oder Farbwerte umgerechneten Soll-Höhenlinienprofils 32s verglichen
werden.
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Wie
weiterhin in der Darstellung von 2 gezeigt
ist, kann zur Erhöhung
der Auflösung
bei der Überprüfung des
tunnelartigen Hohlraums 4 wenigstens eine weitere erfindungsgemäße Anordnung 1' zum Einsatz
gelangen, die bevorzugt unter Verwendung des gleichen Triangulationswinkels α zwischen Laser 8 und
optischer Achse 13 des Detektors 14 in einem anderen
Winkel β2 zum tunnelartigen Hohlraum 4 angeordnet
ist, als die im Winkel β1 angeordnete – in 2 unten
liegende – Anordnung 1.
Der Winkel β ist
bei den beiden erfindungsgemäßen Anordnungen 1 und 1' beispielhaft
als Winkel zwischen der Tangente an die äußere Randfläche der Bremsscheibe 2 und
dem einfallenden Lichtstrahl 9 definiert.
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Durch
diese erfindungsgemäße räumliche Positionierung
von zwei erfindungsgemäßen Anordnungen 1 und 1', die beispielsweise
auch auf einander gegenüberliegenden
Seiten der Bremsscheibe 2 angeordnet sein können, lassen
sich insbesondere bei bogenförmig
oder sichelförmig
verlaufenden Hohlräumen 4,
wie sie bei der Bremsscheibe 2 von 2 gezeigt
sind, auch Bereiche überprüfen, die bei
einer Inspektion unter lediglich einem Winkel β vom einfallenden Lichtstrahl 9,
bzw. vom optischen Detektor 14 aus geometrischen Gründen nicht
mehr erfasst werden, und die demgemäß zu nicht erfassten Bereichen
im Höhenlinienprofil 32 führen.
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- 1
- erfindungsgemäße Anordnung
- 1'
- weitere
erfindungsgemäße Anordnung
- 2
- Bremsscheibe
- 4
- tunnelartiger
Hohlraum
- 6
- Öffnung
- 8
- Laser
- 9
- Lichtstrahl
- 10
- linienartiger
Bereich
- 12
- reflektiertes
Licht
- 13
- optische
Achse
- 14
- optischer
Detektor
- 14a
- Objektiv
- 16
- Flächensensor
- 18
- lichtempfindliche
Zelle
- 18s
- Spalten
des Flächensensors
- 18z
- Zeilen
des Flächensensors
- 20
- elektronische
Auswerteinrichtung
- 22
- Schnittpunkt
- 24a
- Abstandshalter
- 24b
- Abstandshalter
- 24c
- Abstandshalter
- 26
- Fremdkörper
- 30a
- linienartiger
Lichtfleck des Fremdkörpers
- 30b
- linienartiger
Lichtfleck des Abstandshalters 24c
- 32
- Höhenlinienprofil
- 32s
- Soll-Höhenlinienprofil
- 32f
- fehlerbehaftetes
Höhenlinienprofil
- 34
- Teilbereich
- A
- Abstand
zwischen linienartigem Lichtfleck 30a und 30b auf
dem Flächensensor
- α
- Triangulationswinkel
- β1
- Winkel
- β2
- Winkel