DE202016008966U1

DE202016008966U1 - Bore inspection device

Info

Publication number: DE202016008966U1
Application number: DE202016008966.9U
Authority: DE
Original assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Current assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2026-07-01
Also published as: DE102016112010B4; DE102016112010A1

Abstract

Bohrungsinspektionsvorrichtung (2) zum Inspizieren einer Innenfläche (32) einer Bohrung in einem Werkstück,
mit einem als in die zu inspizierende Bohrung einführbares und in unterschiedliche axiale Positionen relativ zu der Bohrung bewegbares Endoskop ausgebildeten Messkopf (4), der eine Abbildungsoptik (6) mit Rundumsicht zum Abbilden der Innenfläche (32) der Bohrung aufweist, wobei die Abbildungsoptik (6) zur Abbildung eines ringförmigen Abbildungsbereiches der Innenfläche (32) auf einen digitalen Bildsensor (8) ausgebildet und eingerichtet ist und einen Abbildungsstrahlengang definiert, und
mit einer Lichtquelle zum Beleuchten des Abbildungsbereiches der Innenfläche mit Abbildungslicht, wobei die Lichtquelle einen Beleuchtungsstrahlengang definiert, dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtquelle einen distal vor der Abbildungsoptik angeordneten Träger (12) aufweist, an dem eine Lumineszenzquelle (14) angeordnet ist, die durch Anregungslicht einer Anregungslichtquelle (16) anregbar ist oder angeregt wird und dass Mittel zur Einkopplung des Beleuchtungsstrahlenganges in den Abbildungsstrahlengang vorgesehen sind.

Hole inspection device (2) for inspecting an inner surface (32) of a hole in a workpiece,
with an endoscope (4) which can be introduced into the bore to be inspected and which can be moved into different axial positions relative to the bore and which has imaging optics (6) with all-round visibility for imaging the inner surface (32) of the bore, the imaging optics (6 ) is designed and set up for imaging an annular imaging region of the inner surface (32) on a digital image sensor (8) and defines an imaging beam path, and
with a light source for illuminating the imaging area of the inner surface with imaging light, the light source defining an illuminating beam path, characterized,
that the light source has a carrier (12) arranged distally in front of the imaging optics, on which a luminescence source (14) is arranged, which can be or is excited by excitation light from an excitation light source (16) and that means are provided for coupling the illuminating beam path into the imaging beam path .

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrungsinspektionsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zum Inspizieren einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück.The invention relates to a bore inspection device of the type mentioned in the preamble of claim 1 for inspecting an inner surface of a bore in a workpiece.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise durch DE 198 06 261 B4 bekannt. Dabei hat die Optik die Form eines Endoskopes, das linear bewegt wird, wodurch Einzelbilder als Primärbilder zur Verfügung stehen. Diese werden durch eine digitale Kamera aufgenommen und in digitaler Form zunächst gespeichert und dann durch eine Polarkoordinaten-Transformation zu einem rechteckigen Bild umgeformt, in dem die Primärbilder zu einem Gesamtbild der Innenfläche des Hohlraums zusammengefügt werden. Der Verarbeitung und Transformation der Primärbilder liegt jeweils deren gesamter Informationsinhalt zugrunde, was zur Folge hat, daß die Zeit für die Verarbeitung der Signale verhältnismäßig groß ist.Such a device is for example by DE 198 06 261 B4 known. The optics have the shape of an endoscope that is moved linearly, so that individual images are available as primary images. These are recorded by a digital camera and first stored in digital form and then transformed into a rectangular image by means of a polar coordinate transformation, in which the primary images are combined to form an overall image of the inner surface of the cavity. The processing and transformation of the primary images is based on their entire information content, which means that the time for processing the signals is relatively long.

Es ist eine Vorrichtung der betreffenden Art zur Abbildung der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück bekannt, die eine Optik mit Rundumblick (Rundumsicht) aufweist, die mit einem Bildsensor und einer nachgeordneten Auswertungseinrichtung in Bildübertragungsverbindung steht. Die bekannte Vorrichtung weist ferner eine Lichtquelle zum Beleuchten eines von der Optik erfassten Abbildungsbereiches der Innenfläche auf. Bei der bekannten Vorrichtung ist die Optik an einem axialen Ende eines Stabes angeordnet, wobei die Lichtquelle in der Nähe der Optik mit geringem Abstand zu dem axialen Ende des Stabes angeordnet ist.A device of the type in question for mapping the inner surface of a bore in a workpiece is known, which has an optical system with an all-round view (all-round view) which is in image transmission connection with an image sensor and a downstream evaluation device. The known device also has a light source for illuminating an imaging area of the inner surface detected by the optics. In the known device, the optics are arranged at one axial end of a rod, the light source being arranged in the vicinity of the optics at a small distance from the axial end of the rod.

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass sie zur Durchführung von Untersuchungen in engen Hohlräumen, beispielsweise Bohrungen, weniger geeignet ist, da in diesen Fällen eine ausreichende Beleuchtung der abzubildenden Innenfläche des Hohlraumes unter Umständen nicht gewährleistet ist.The known device has the disadvantage that it is less suitable for carrying out examinations in narrow cavities, for example bores, since in these cases adequate illumination of the inner surface of the cavity to be imaged may not be guaranteed.

Durch US 5,543,972 ist eine Vorrichtung zur Abbildung der Innenfläche eines Bohrloches bekannt, die eine Optik mit Rundumblick aufweist, die mit einem Bildsensor und einer nachgeordneten Auswertungseinrichtung in Bildauswertungsverbindung steht. Die bekannte Vorrichtung weist ferner eine Lichtquelle zum Beleuchten eines von der Optik erfassten Abbildungsbereiches der Innenfläche des Bohrloches auf.By U.S. 5,543,972 a device for imaging the inner surface of a borehole is known, which has an optical system with a panoramic view, which is in image evaluation connection with an image sensor and a downstream evaluation device. The known device also has a light source for illuminating an imaging area of the inner surface of the borehole detected by the optics.

Durch US 4,899,277 ist ein Scanner zum Scannen von Bohrlöchern bekannt, der eine Positionsdetektionsvorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung aufweist.By U.S. 4,899,277 a scanner for scanning boreholes is known, which has a position detection device and a lighting device.

Durch US 2006/0217593 A1 ist eine als verschluckbare Kapsel ausgebildete Vorrichtung für in-vivo-Untersuchung bekannt, die eine Panorama-Optik aufweist.By US 2006/0217593 A1 a device designed as a swallowable capsule for in-vivo examinations is known which has panoramic optics.

Durch DD 33 602 ist ein Verfahren zur Untersuchung der Innenwandung von Hohlkörpern, insbesondere Rohren mittels Fernsehübertragung bekannt, bei dem das Objektiv einer Fernsehkamera nach Art eines Endoskops in den zu untersuchenden Hohlkörper eingebracht wird. Bei dem bekannten Verfahren wird ein Konusspiegel verwendet und die auf diesen Spiegel abgebildete Hohlkörperwandung mittels einer Spiralabtastung der Aufnahmeröhre aufgenommen und mittels eines Bildwiedergabegeräts mit normaler linearer Bildablenkung wiedergegeben. Dadurch entsteht auf dem Bildwiedergabegerät eine Abwicklung der Hohlkörperwandung. Bei dem bekannten Verfahren wird eine Lichtquelle verwendet, die als Gegenlichtquelle zu dem Objektlicht der Fernsehkameraangeordnet ist.DD 33 602 discloses a method for examining the inner wall of hollow bodies, in particular pipes, by means of television transmission, in which the lens of a television camera is introduced into the hollow body to be examined in the manner of an endoscope. In the known method, a conical mirror is used and the hollow body wall imaged on this mirror is recorded by means of a spiral scan of the recording tube and reproduced by means of an image display device with normal linear image deflection. This creates a development of the hollow body wall on the image display device. In the known method, a light source is used which is arranged as a back light source to the object light of the television camera.

Durch die Literaturstellen „Neue Entwicklungen für die automatische Sichtprüfung von Innenflächen“, Klaus Spinnler et al., DGZfP-Jahrestagung 2007 - Vortrag 73, Seite 1 - 10, und „Handbuch zur industriellen Bildverarbeitung - Qualitätssicherung in der Praxis“, Norbert Bauer (Hrsg.), 1. Auflage, Stuttgart, Frauenhofer-IRB-Verlag 2007, Seite 124 - 131 ist jeweils eine als Endoskop ausgebildete Vorrichtung der betreffenden Art zur Abbildung der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück bekannt. Die aus diesen Literaturstellen bekannte Vorrichtung weist eine Optik mit Rundumblick auf, die mit einem Bildsensor und einer nachgeordneten Auswertungseinrichtung in Bildübertragungsverbindung steht. Ferner ist eine Lichtquelle zum Beleuchten eines von der Optik erfassten Abbildungsbereiches der Innenfläche vorgesehen, wobei die Lichtquelle als Gegenlichtquelle zu der Optik angeordnet ist.Through the literature references "New developments for the automatic visual inspection of inner surfaces", Klaus Spinnler et al., DGZfP annual conference 2007 - lecture 73, pages 1 - 10, and "Manual for industrial image processing - quality assurance in practice", Norbert Bauer (ed .), 1st edition, Stuttgart, Frauenhofer-IRB-Verlag 2007, pages 124-131, a device designed as an endoscope of the type in question for imaging the inner surface of a bore in a workpiece is known. The device known from these literature references has optics with an all-round view, which is in image transmission connection with an image sensor and a downstream evaluation device. Furthermore, a light source is provided for illuminating an imaging area of the inner surface captured by the optics, the light source being arranged as a backlight source to the optics.

Eine entsprechende Vorrichtung ist auch durch DE 10 2007 015 492 A1 bekannt.A corresponding device is also through DE 10 2007 015 492 A1 known.

Durch DE 10 2008 009975 B4 ist eine Bohrungsinspektionsvorrichtung zum Inspizieren einer Innenfläche einer Wohnung in einem Werkstück bekannt, die einen als in die zu inspizierende Bohrung einführbares und in unterschiedliche axiale Positionen relativ zu der Bohrung bewegbares Endoskop ausgebildeten Messkopf aufweist, der eine Abbildungsoptik mit Rundumsicht zum Abbilden der Innenfläche der Bohrung aufweist, wobei die Abbildungsoptik zur Abbildung eines ringförmigen Abbildungsbereiches der Innenfläche auf einen digitalen Bildsensor ausgebildet und eingerichtet ist. Zum Beleuchten des Abbildungsbereiches mit Abbildungslicht ist eine Lichtquelle vorgesehen. Bei der bekannten Vorrichtung ist die Lichtquelle als Gegenlichtquelle zu der Optik angeordnet, wobei der Abstand zwischen der Lichtquelle und der Optik derart einstellbar ist, dass ein Wechsel zwischen Hellfeldbeleuchtung und Dunkelfeldbeleuchtung ermöglicht ist.By DE 10 2008 009975 B4 A bore inspection device for inspecting an inner surface of an apartment in a workpiece is known, which has a measuring head designed as an endoscope which can be introduced into the bore to be inspected and which can be moved into different axial positions relative to the bore and which has imaging optics with all-round visibility for imaging the inner surface of the bore , wherein the imaging optics is designed and set up for imaging an annular imaging area of the inner surface on a digital image sensor. A light source is provided for illuminating the imaging area with imaging light. In the known device, the light source is arranged as a back light source to the optics, the distance can be set between the light source and the optics in such a way that a change between bright-field lighting and dark-field lighting is possible.

Durch EP 2 589 953 A2 (entsprechend DE 10 2011 117618 A1 ) ist eine Bohrungsinspektionsvorrichtung der betreffenden Art zum Inspizieren einer Innenfläche einer Wohnung in einem Werkstück bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist einen als in die zu inspizierende Bohrung einführbares und in unterschiedliche axiale Positionen relativ zu der Bohrung bewegbares Endoskop ausgebildeten Messkopf auf, der eine Abbildungsoptik mit Rundumsicht zum Abbilden der Innenfläche der Bohrung aufweist, wobei die Abbildungsoptik zur Abbildung eines ringförmigen Abbildungsbereiches der Innenfläche auf einen digitalen Bildsensor ausgebildet und eingerichtet ist und einen Abbildungsstrahlengang definiert. Die Vorrichtung weist ferner eine Lichtquelle zum beleuchten des Abbildungsbereiches der Innenfläche mit Abbildungslicht auf, wobei die Lichtquelle einen Beleuchtungsstrahlengang definiert.By EP 2 589 953 A2 (corresponding DE 10 2011 117618 A1 ) a bore inspection device of the type in question is known for inspecting an interior surface of a dwelling in a workpiece. The known device has an endoscope designed as an endoscope which can be inserted into the bore to be inspected and which can be moved into different axial positions relative to the bore, which has imaging optics with all-round visibility for imaging the inner surface of the bore, the imaging optics for imaging an annular imaging area of the inner surface is designed and set up on a digital image sensor and defines an imaging beam path. The device also has a light source for illuminating the imaging region of the inner surface with imaging light, the light source defining an illuminating beam path.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Bohrungsinspektionsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, die auch zum Inspizieren besonders enger Bohrungen geeignet ist.The invention is based on the object of specifying a bore inspection device of the type mentioned in the preamble of claim 1, which is also suitable for inspecting particularly narrow bores.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in claim 1.

Die Erfindung sieht eine Lumineszenzquelle vor, die an einem distalseitig vor der Optik angeordneten Träger angeordnet ist. Die Lumineszenzquelle ist durch Anregungslicht einer Anregungslichtquelle anregbar. Beispielsweise und insbesondere kann der Träger an der Frontlinse der Optik befestigt sein, wie dies aus der EP 2 589 953 A2 bekannt ist, wobei der Träger zum Bilden der Lumineszenzquelle beispielsweise und insbesondere mit einem lumineszierenden Material beschichtet sein kann. Im Vergleich zu anderen Lichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden, hat das lumineszierende Material nur einen äußersten geringen Raumbedarf. Eine entsprechende Anordnung aus Abbildungsoptik und Träger der Lumineszenzquelle kann daher mit besonders geringem Durchmesser gefertigt werden, so dass das Endoskop auch in besonders enge Bohrungen, beispielsweise mit einem Durchmesser von nur wenigen Millimetern, eingeführt werden kann.The invention provides a luminescence source which is arranged on a carrier arranged distally in front of the optics. The luminescence source can be excited by excitation light from an excitation light source. For example and in particular, the carrier can be attached to the front lens of the optics, as shown in FIG EP 2 589 953 A2 is known, it being possible for the carrier to form the luminescence source, for example and in particular, to be coated with a luminescent material. Compared to other light sources, for example light-emitting diodes, the luminescent material only requires extremely little space. A corresponding arrangement of imaging optics and carrier of the luminescence source can therefore be manufactured with a particularly small diameter, so that the endoscope can also be inserted into particularly narrow bores, for example with a diameter of only a few millimeters.

Die Erfindung sieht ferner Mittel zur Einkopplung des Beleuchtungsstrahlenganges in den Abbildungsstrahlengang vor, derart, dass der Beleuchtungsstrahlengang wenigstens abschnittsweise mit dem Abbildungsstrahlengang koinzident ist. Beispielsweise und insbesondere können die Mittel zur Einkopplung des Beleuchtungsstrahlenganges in den Abbildungsstrahlengang ein optisches Umlenkmittel, beispielsweise einen Spiegel oder einen Strahlteiler, aufweisen, mittels dessen der Beleuchtungsstrahlengang umgelenkt und in den Abbildungsstrahlengang eingekoppelt wird. Beispielsweise kann die Strahlachse der Anregungslichtquelle zu der optischen Achse der Abbildungsoptik um 90° versetzt angeordnet sein, wobei das Anregungslicht über das optische Umlenkmittel um 90° umgelenkt und dadurch der Beleuchtungsstrahlengang in den Abbildungsstrahlengang eingekoppelt wird. Auf diese Weise kann die Anregungslichtquelle entfernt von dem Endoskop an einer beliebigen geeigneten Stelle angeordnet werden, ohne den Durchmesser des Endoskops zu vergrößern.The invention also provides means for coupling the illuminating beam path into the imaging beam path in such a way that the illuminating beam path is at least partially coincident with the imaging beam path. For example and in particular, the means for coupling the illumination beam path into the imaging beam path can have an optical deflection means, for example a mirror or a beam splitter, by means of which the illumination beam path is deflected and coupled into the imaging beam path. For example, the beam axis of the excitation light source can be offset by 90 ° to the optical axis of the imaging optics, the excitation light being deflected by 90 ° via the optical deflection means and thereby the illumination beam path being coupled into the imaging beam path. In this way, the excitation light source can be arranged at any suitable location away from the endoscope without increasing the diameter of the endoscope.

Damit das Anregungslicht nicht die optische Abbildung mittels des Abbildungslicht beeinflusst, erzeugen die Anregungslichtquelle einerseits und die Lumineszenzlichtquelle Licht unterschiedlicher Wellenlängen bzw. in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen.So that the excitation light does not influence the optical imaging by means of the imaging light, the excitation light source on the one hand and the luminescence light source generate light of different wavelengths or in different wavelength ranges.

Die Erfindung stellt damit eine Vorrichtung bereit, die auch zum Inspizieren von besonders engen Bohrungen bis zu einem Durchmesser von nur wenigen Millimetern geeignet ist.The invention thus provides a device which is also suitable for inspecting particularly narrow bores up to a diameter of only a few millimeters.

Grundsätzlich kann der Träger der Lumineszenzquelle ein unabhängig von der Abbildungsoptik angeordnetes Bauteil sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung jedoch vor, dass der Träger an der Frontlinse der Abbildungsoptik befestigt ist. Auf diese Weise bilden die Optik und der Träger mit der Lumineszenzquelle eine kompakte Baueinheit.In principle, the carrier of the luminescence source can be a component arranged independently of the imaging optics. An advantageous development of the invention, however, provides that the carrier is attached to the front lens of the imaging optics. In this way, the optics and the carrier with the luminescence source form a compact structural unit.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Frontlinse den Träger trägt.An advantageous further development of the aforementioned embodiment provides that the front lens carries the carrier.

Entsprechend den rotationssymmetrischen Verhältnissen an der Innenwandung einer zu inspizierenden Bohrung ist es vorteilhaft, wenn die Lumineszenzquelle und/oder der Träger zu der optischen Achse der Abbildungsoptik rotationssymmetrisch oder annähernd rotationssymmetrisch ausgebildet ist bzw. sind, wie dies eine andere vorteilhafte Weiterbildung vorsieht.According to the rotationally symmetrical relationships on the inner wall of a bore to be inspected, it is advantageous if the luminescence source and / or the carrier is or are rotationally symmetrical or approximately rotationally symmetrical with respect to the optical axis of the imaging optics, as another advantageous development provides.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an dem Träger zum Bilden der Lumineszenzquelle lumineszierendes Material angeordnet ist, insbesondere in Form einer Beschichtung, und dass der Träger Mittel zum Richten des entlang der optischen Achse eingestrahlten Anregungslichts auf das lumineszierende Material aufweist. Das lumineszierende Material kann in einer beliebigen geeigneten Form und Anordnung an dem Träger angeordnet sein, beispielsweise in Form eines porösen, beispielsweise keramikartigen Materials, das aus seinen Innneren strahlt.Another advantageous development of the invention provides that luminescent material is arranged on the carrier for forming the luminescence source, in particular in the form of a coating, and that the carrier has means for directing the excitation light radiated along the optical axis onto the luminescent material. The luminescent material can be arranged on the carrier in any suitable form and arrangement, for example in the form of a porous, for example ceramic-like material, which radiates from its interior.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass das lumineszierende Material an einer zur optischen Achse geneigten, insbesondere konischen und/oder gewölbten Fläche des Trägers angeordnet ist. Auf diese Weise ergeben sich bei der Beleuchtung der Innenfläche der Bohrung besonders günstige Verhältnisse. An advantageous further development of the aforementioned embodiment provides that the luminescent material is arranged on a surface of the carrier which is inclined to the optical axis, in particular a conical and / or curved surface. This results in particularly favorable conditions when illuminating the inner surface of the bore.

Um den Aufbau besonders einfach und kompakt zu gestalten, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Mittel zum Richten des entlang der optischen Achse eingestrahlten Anregungslichts auf das lumineszierende Material einen vorzugsweise koaxial zu der optischen Achse ausgebildeten, vorzugsweise konischen oder annähernd konischen Spiegel aufweist, mittels dessen das Anregungslicht in Richtung auf das lumineszierende Material reflektierbar ist oder reflektiert wird.In order to make the structure particularly simple and compact, another advantageous development provides that the means for directing the excitation light radiated along the optical axis onto the luminescent material has a preferably conical or approximately conical mirror that is preferably coaxial with the optical axis, by means of which the excitation light is or is reflected in the direction of the luminescent material.

Um die Abbildungsqualität bei der Abbildung der Innenfläche der Bohrung zu verbessern, sieht eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung Mittel zur Reduzierung von Streulicht vor.In order to improve the imaging quality when imaging the inner surface of the bore, an extremely advantageous development of the invention provides means for reducing scattered light.

Entsprechend den jeweiligen Anforderungen und Gegebenheiten kann die Abbildungsoptik in vielfältiger Weise ausgebildet sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht insoweit vor, dass die distalseitigen optischen Flächen der Abbildungsoptik mit einer Verspiegelung versehen sind, die im Bereich der optischen Achse unterbrochen oder für das Anregungslicht überwiegend transparent ausgebildet ist. Auf diese Weise ist einerseits ermöglicht, dass das Anregungslicht entlang der optischen Achse auf die an dem Träger angeordnete Lumineszenzquelle einstrahlt, andererseits ist verhindert, dass Streulicht des Abbildungslichts entlang der optischen Achse zurückstrahlt.According to the respective requirements and circumstances, the imaging optics can be designed in a variety of ways. An advantageous further development provides that the distal-side optical surfaces of the imaging optics are provided with a mirror coating that is interrupted in the area of the optical axis or is predominantly transparent to the excitation light. In this way, on the one hand, it is possible for the excitation light to radiate along the optical axis onto the luminescence source arranged on the carrier, and on the other hand, it is prevented that scattered light of the imaging light is reflected back along the optical axis.

Die Abbildungsoptik kann beispielsweise als PAL (Panoramic Annular Lens) ausgebildet sein, wie sie beispielsweise durch den Aufsatz „Characterization of the Panoramic Annular Lens‟, David L.Lehner et al., Experimental Mechanics, Dezember 1996, Volume 36, Issue 4, S. 333-338 , und US 4 566 763 (Greguss) sowie US 5 473 474 (Powell) bekannt ist. Bei einer derartigen Abbildungsoptik findet die Brechung des Abbildungslichts an entfernt zu der optischen Achse gelegenen optischen Flächen der Frontlinse statt, während im Bereich der optischen Achse gelegene optische Flächen der Frontlinse nicht an der Brechung des Abbildungslichts teilnehmen. Um bei einer entsprechenden Abbildungsoptik eine Rückreflexion des Abbildungslichts entlang der optischen Achse zu vermeiden, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Mittel zur Reduzierung von Streulicht ein zwischen der Lumineszenzquelle und der Abbildungsoptik angeordnetes optisch Sperrfilter aufweisen, das für das Anregungslicht überwiegend transparent und für das Abbildungslicht überwiegend sperrend ist. Auf diese Weise ist die Abbildungsqualität durch Verringerung von Streulichteinflüssen des Abbildungslichts verbessert.The imaging optics can be designed, for example, as PAL (Panoramic Annular Lens), as it is, for example, through the attachment “Characterization of the Panoramic Annular Lens”, David L. Lehner et al., Experimental Mechanics, December 1996, Volume 36, Issue 4, pp. 333-338 , and U.S. 4,566,763 (Greguss) as well U.S. 5,473,474 (Powell) is known. In such an imaging optics, the imaging light is refracted on optical surfaces of the front lens located at a distance from the optical axis, while optical surfaces of the front lens located in the area of the optical axis do not participate in the refraction of the imaging light. In order to avoid back reflection of the imaging light along the optical axis with a corresponding imaging optics, an advantageous development provides that the means for reducing scattered light have an optically blocking filter arranged between the luminescence source and the imaging optics, which is predominantly transparent for the excitation light and for the Image light is predominantly blocking. In this way, the imaging quality is improved by reducing the effects of stray light from the imaging light.

Um einen negativen Einfluss von Streulicht des rückreflektierten Anregungslichts auf die Abbildungsqualität zu vermeiden oder zumindest zu verringern, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Mittel zur Reduzierung von Streulicht wenigstens ein in Strahlrichtung des Abbildungslichts vor dem Bildsensor angeordnetes, für die Wellenlänge des Anregungslichts überwiegend sperrendes optisches Sperrfilter aufweisen.In order to avoid or at least reduce a negative influence of scattered light of the back-reflected excitation light on the imaging quality, another advantageous development provides that the means for reducing scattered light have at least one arranged in the beam direction of the imaging light in front of the image sensor for the wavelength of the excitation light predominantly have blocking optical blocking filter.

Die Anregungslichtquelle kann entsprechend den jeweiligen Anforderungen und Gegebenheiten in vielfältiger Weise ausgestaltet sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, dass die Anregungslichtquelle wenigstens einen Laser und/oder wenigstens eine Leuchtdiode (LED) und/oder wenigstens eine Superlumineszenzdiode (SLD) aufweist.The excitation light source can be designed in a variety of ways in accordance with the respective requirements and circumstances. An advantageous development of the invention provides that the excitation light source has at least one laser and / or at least one light-emitting diode (LED) and / or at least one superluminescent diode (SLD).

Die Mittel zur Einkopplung des Beleuchtungsstrahlenganges in den Abbildungsstrahlengang können entsprechend den jeweiligen Anforderungen und Gegebenheiten in vielfältiger Weise ausgestaltet sein. Im Sinne eines einfachen und kostengünstigen Aufbaus sieht eine vorteilhafte Weiterbildung vor dass die Einkopplungsmittel wenigstens einen Einkopplungsspiegel aufweisen.The means for coupling the illumination beam path into the imaging beam path can be designed in a variety of ways in accordance with the respective requirements and circumstances. In terms of a simple and cost-effective structure, an advantageous development provides that the coupling means have at least one coupling mirror.

Bei der vorgenannten Ausführungsform ist es im Sinne einer Verbesserung der Abbildungsqualität vorteilhaft, wenn der Einkopplungsspiegel ein dichroitischer Spiegel ist, der für das Anregungslicht überwiegend reflektiv und für das Abbildungslicht überwiegend transmissiv ist, wie dies eine andere vorteilhafte Weiterbildung vorsieht.In the aforementioned embodiment, it is advantageous in terms of improving the imaging quality if the coupling mirror is a dichroic mirror that is predominantly reflective for the excitation light and predominantly transmissive for the imaging light, as another advantageous development provides.

Im Sinne einer weiteren Steigerung der Abbildungsqualität und einer wirksamen Trennung des Abbildungslichts von dem Anregungslicht sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Anregungslichtquelle für eine Erzeugung von relativ kurzwelligem Anregungslicht und Lumineszenzquelle für eine Erzeugung von relativ langwelligem Abbildungslicht ausgebildet und eingerichtet ist.In the sense of a further increase in the imaging quality and an effective separation of the imaging light from the excitation light, an advantageous development of the invention provides that the excitation light source is designed and set up for generating relatively short-wave excitation light and luminescence source for generating relatively long-wave imaging light.

Um insbesondere bei Untersuchung einer Sackbohrung eine Beschädigung des Messkopfes durch Kontakt mit dem Grund der Sackbohrung zu vermeiden, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass dem Messkopf ein in Axialrichtung wirkendes Federmittel zugeordnet ist. Das Federmittel kann beispielsweise durch ein an dem distalen Ende des Messkopfes angeordnetes Bauteil, beispielsweise aus elastomerem Material, gebildet sein, das bei Kontakt mit dem Grund der Bohrung nachgibt. Das Federmittel kann jedoch auch an dem proximalen Ende des Endoskops zwischen demselben und einem feststehenden Bauteil angeordnet sein. Im Falle eines Kontakts des Messkopfes mit dem Grund der Bohrung findet dann entgegen der Federwirkung der Federmittel eine axiale Verschiebung der Bauteile relativ zueinander statt, die mittels eines Sensors abgefühlt werden kann. Das Ausgangssignal des Sensors kann dann verwendet werden, um einen weiteren Vorschub des Messkopfes zu stoppen und dadurch eine Beschädigung desselben zu vermeiden.In order to avoid damage to the measuring head due to contact with the bottom of the blind bore, particularly when examining a blind hole, another advantageous development of the invention provides that the measuring head is assigned a spring means acting in the axial direction. The spring means can for example be formed by a component arranged at the distal end of the measuring head, for example made of elastomeric material, which yields on contact with the bottom of the bore. However, the spring means can also be arranged at the proximal end of the endoscope between the same and a stationary component. If the measuring head comes into contact with the bottom of the bore, an axial displacement of the components relative to one another takes place against the spring action of the spring means, which can be sensed by means of a sensor. The output signal of the sensor can then be used to stop a further advance of the measuring head and thereby avoid damage to it.

Die Abbildungsoptik der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise und insbesondere als PAL ((Panoramic Annular Lens) ausgebildet sein, wie sie beispielsweise durch US 4 566 763 (Greguss) und US 5 473 474 (Powell) bekannt ist. Im Sinne einer entsprechenden Ausgestaltung der Abbildungsoptik sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Abbildungsoptik distalseitig zentrisch eine erste optische Fläche aufweist, die konkav und für das Abbildungslicht reflektierend sowie im Bereich der optischen Achse für das Anregungslicht überwiegend transparent, vorzugsweise hochtransparent, ausgebildet ist, und dass die Abbildungsoptik in Radialrichtung der optischen Achse außen von der ersten optischen Fläche eine zweite optische Fläche aufweist, die konvex und für das Abbildungslicht reflektierend ausgebildet ist.The imaging optics of the device according to the invention can, for example and in particular, be designed as PAL (Panoramic Annular Lens), as it is, for example, by U.S. 4,566,763 (Greguss) and U.S. 5,473,474 (Powell) is known. In terms of a corresponding embodiment of the imaging optics, an advantageous further development of the invention provides that the imaging optics have a first optical surface on the distal side, which is concave and reflective for the imaging light and predominantly transparent, preferably highly transparent, for the excitation light in the area of the optical axis , and that the imaging optics have, in the radial direction of the optical axis, on the outside of the first optical surface, a second optical surface which is convex and is configured to be reflective for the imaging light.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Abbildungsoptik proximalseitig eine dritte optische Fläche aufweist, die wenigstens abschnittsweise konvex und im Bereich der optischen Achse für das Abbildungslicht transparent und entfernt von der optischen Achse für das Abbildungslicht reflektierend ausgebildet ist.An advantageous further development of the aforementioned embodiment provides that the imaging optics have a third optical surface on the proximal side, which is at least partially convex and transparent for the imaging light in the area of the optical axis and reflective for the imaging light away from the optical axis.

Bei den vorgenannten Ausführungsformen sind die für das Abbildungslicht reflektierend ausgebildeten optischen Flächen zweckmäßigerweise verspiegelt, wie dies eine vorteilhafte Weiterbildung vorsieht.In the aforementioned embodiments, the optical surfaces designed to be reflective for the imaging light are expediently mirrored, as is provided by an advantageous further development.

Im Kontext der Erfindung wird unter dem distalen Ende des Messkopfes das in Einführrichtung vordere Ende des Messkopfes und dementsprechend unter dem proximalen Ende das in Einführrichtung hintere Ende des Messkopfes verstanden. Entsprechendes gilt für die Begriffe „distalseitig“ bzw. „proximalseitig“.In the context of the invention, the distal end of the measuring head is understood to mean the front end of the measuring head in the insertion direction and accordingly the proximal end is the rear end of the measuring head in the insertion direction. The same applies to the terms “distal side” and “proximal side”.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte stark schematisierte Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei bilden alle in der Beschreibung beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger geeigneter Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung.The invention is explained in more detail below with reference to the attached, highly schematic drawing using an exemplary embodiment. All features described in the description, shown in the drawing and claimed in the claims, taken individually and in any suitable combination with one another, form the subject of the invention, regardless of their summary in the claims and their reference and regardless of their description or representation in the drawing.

Es zeigt:

1 stark schematisiert und blockschaltbildartig ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung und
2 eine vergrößerte Einzelheit aus 1 zur Verdeutlichung des Aufbaus einer bei der Bohrungsinspektionsvorrichtung gemäß 1 verwendeten Abbildungsoptik.

It shows:

1 highly schematic and block diagram-like an embodiment of a bore inspection device according to the invention and
2 an enlarged detail 1 to illustrate the structure of a bore inspection device according to FIG 1 imaging optics used.

Zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung wird nachfolgend auf die 1 und 2 Bezug genommen.To explain an exemplary embodiment of a bore inspection device according to the invention, reference is made below to FIG 1 and 2 Referenced.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung 2 zum Inspizieren einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück dargestellt, die nachfolgend auch kurz als Vorrichtung bezeichnet wird. Die Funktionsweise einer solchen Vorrichtung im Allgemeinen ist bekannt, beispielsweise durch DE 10 2008 009975 A1 und DE 10 2011 117618 A1 , und wird daher hier nicht näher erläutert. Soweit im folgenden nicht abweichend erläutert, sind der grundsätzliche Aufbau und die grundsätliche Funktionsweise der Vorrichtung 2 einschließlich Auswertungseinrichtung und Vorschubeinrichtung so, wie in den vorgenannten Druckschriften offenbart. Die Auswertung der mittels der Vorrichtung 2 aufgenommenen Bilder erfolgt, soweit im folgenden nicht abweichend erläutert, in der in den Druckschriften offenbarten Weise durch eine Auswertungseinrichtung.In 1 is an embodiment of a bore inspection device according to the invention 2 for inspecting an inner surface of a bore in a workpiece, which is also referred to below as a device for short. The functioning of such a device is generally known, for example from DE 10 2008 009975 A1 and DE 10 2011 117618 A1 , and is therefore not explained in more detail here. Unless otherwise explained below, the basic structure and the basic mode of operation of the device are given 2 including evaluation device and feed device as disclosed in the aforementioned publications. The evaluation of the means of the device 2 Unless otherwise explained in the following, recorded images are carried out in the manner disclosed in the publications by an evaluation device.

Die Vorrichtung 2 weist einen als in zu inspizierende Bohrung einführbares und mittels einer aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellten Vorschubeinrichtung in unterschiedliche axiale Positionen relativ zu der Bohrung bewegbares Endoskop ausgebildeten Messkopf 4 auf. Der Messkopf 4 weist eine Abbildungsoptik 6 mit Rundumsicht von 360° auf, so dass die Abbildungsoptik 6 zur Abbildung eines in Umfangsrichtung der Bohrung zusammenhängenden, ringförmigen Abbildungsbereiches der Innenfläche der Bohrung auf einem digitalen Bildsensor 8 ausgebildet und eingerichtet ist. Die Abbildungsoptik definiert einen Abbildungsstrahlengang. Während der Inspektion der Bohrung wird der Messkopf 4 mittels der Vorschubeinrichtung schrittweise in unterschiedliche axiale Position relativ zu der Bohrung bewegt, wobei in jeder axialen Position ein Bild der Innenfläche aufgenommen wird. Durch Aneinanderreihung der so aufgenommenen Bilder wird die Innenfläche der Bohrung vollständig erfasst. Die Bilder können mit bekannten Verfahren der Bildverarbeitung und Mustererkennung im Hinblick auf Anomalien, insbesondere Defekte, der Oberfläche der Bohrung untersucht werden.The device 2 has an endoscope designed as an endoscope which can be introduced into the bore to be inspected and which can be moved into different axial positions relative to the bore by means of a feed device (not shown for reasons of simplification) 4th on. The measuring head 4th has imaging optics 6th with all-round view of 360 °, so that the imaging optics 6th for imaging an annular imaging area of the inner surface of the bore that is contiguous in the circumferential direction of the bore on a digital image sensor 8th is trained and established. The imaging optics define an imaging beam path. While inspecting the bore, the measuring head is 4th moved step by step by means of the feed device into different axial positions relative to the bore, an image of the inner surface being recorded in each axial position. By lining up the images recorded in this way, the inner surface of the bore is completely covered. The pictures can be examined with known methods of image processing and pattern recognition with regard to anomalies, in particular defects, of the surface of the bore.

Die Vorrichtung 2 weist ferner eine Lichtquelle 10 zum Beleuchten des Abbildungsbereiches an der Innenfläche der Bohrung mit Abbildungslicht auf, wobei die Lichtquelle einen Beleuchtungsstrahlengang definiert.The device 2 also has a light source 10 for illuminating the imaging area on the inner surface of the bore with imaging light, the light source defining an illuminating beam path.

Die Lichtquelle 10 weist einen distal vor der Abbildungsoptik 6, die nachfolgend auch kurz als Optik bezeichnet wird, angeordneten Träger 12 auf, an dem eine Lumineszenzquelle 14 angeordnet ist, die durch Anregungslicht einer Anregungslichtquelle 16 anregbar ist bzw. angeregt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Träger 12 an der Frontlinse der Optik 6 befestigt, so dass die Frontlinse der Optik 6 in Träger 12 trägt.The light source 10 has a distal in front of the imaging optics 6th , which is hereinafter also referred to as optics for short, arranged carrier 12th on which a luminescence source 14th is arranged by excitation light from an excitation light source 16 is stimulable or is stimulated. In the illustrated embodiment, the carrier is 12th on the front lens of the optics 6th attached so that the front lens of the optics 6th in carrier 12th wearing.

Zur Einkopplung des Beleuchtungsstrahlenganges der Anregungslichtquelle 14 in den Abbildungsstrahlengang der Optik 6 sind Mittel vorgesehen,, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Spiegel 18 aufweisen.For coupling the illumination beam path of the excitation light source 14th into the imaging beam path of the optics 6th Means are provided, which in the illustrated embodiment, a mirror 18th exhibit.

Die Anregungslichtquelle 16 ist für eine Erzeugung von relativ kurzwelligem Anregungslicht und die Lumineszenzquelle 14 für eine Erzeugung von relativ langwelligem Abbildungslicht ausgebildet und eingerichtet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt die Anregungslichtquelle 16 blaues Licht, während die Lumineszenzlichtquelle 14 rotes Licht erzeugt.The excitation light source 16 is for the generation of relatively short-wave excitation light and the luminescence source 14th designed and set up for the generation of relatively long-wave imaging light. In the illustrated embodiment, the excitation light source generates 16 blue light while the luminescent light source 14th produces red light.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Träger 12 zu der optischen Achse 20 der Optik 6 rotationssymmetrisch ausgebildet und weist eine zu der optischen Achse 20 geneigte Fläche 22 auf, die zur Bildung der Lumineszenzquelle 14 mit einem lumineszierenden Material beschichtet. Das lumineszierende Material ist entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten und der gewünschten Wellenlänge des Abbildungslichts wählbar.In the illustrated embodiment, the carrier is 12th to the optical axis 20th the optics 6th rotationally symmetrical and has one to the optical axis 20th inclined surface 22nd on that for the formation of the luminescence source 14th coated with a luminescent material. The luminescent material can be selected according to the particular circumstances and the desired wavelength of the imaging light.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, lenkt der Spiegel das von der Anregungslichtquelle 16 abgestrahlte Anregungslicht um 90° um, so dass das Anregungslicht entlang der optischen Achse 20 einstrahlt und so der Beleuchtungsstrahlengang in den Abbildungsstrahlengang eingekoppelt ist.As can be seen from the drawing, the mirror deflects the from the excitation light source 16 emitted excitation light by 90 ° so that the excitation light along the optical axis 20th irradiates and so the illumination beam path is coupled into the imaging beam path.

Die Optik 6 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als PAL (Panoramic Annular Lens) ausgebildet. Der grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise einer entsprechenden Optik sind beispielsweise durch US 4 566 763 (Greguss) und US 5 473 474 (Powell) bekannt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Optik 6 (vgl. 2) distalseitig zentrisch eine konkave erste optische Fläche 24 auf, die für das Abbildungslicht reflektierend sowie im Bereich der optischen Achse 20 für das Anregungslicht hochtransparent ausgebildet ist. In Radialrichtung der optischen Achse 20 außen von der ersten optischen Fläche 24 weist die Optik 6 eine zweite optische Fläche 26 auf, die konvex und für das Abbildungslicht brechend ausgebildet ist. Proximalseitig weist die Optik 6 eine dritte optische Fläche 28 auf, und im Bereich der optischen Achse für das Abbildungslicht transparent und entfernt von der optischen Achse für das Abbildungslicht reflektierend ausgebildet ist. Die reflektierenden optischen Flächen der Optik 6 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verspiegelt.The optics 6th is designed as a PAL (Panoramic Annular Lens) in the illustrated embodiment. The basic structure and the mode of operation of a corresponding optics are, for example, through U.S. 4,566,763 (Greguss) and U.S. 5,473,474 (Powell) known. In the illustrated embodiment, the optics 6th (see. 2 ) a concave first optical surface centered on the distal side 24 on, which is reflective for the imaging light and in the area of the optical axis 20th is designed to be highly transparent for the excitation light. In the radial direction of the optical axis 20th outside of the first optical surface 24 shows the optics 6th a second optical surface 26th on, which is convex and refractive for the imaging light. The optics are on the proximal side 6th a third optical surface 28 on, and is transparent in the area of the optical axis for the imaging light and reflective away from the optical axis for the imaging light. The reflective optical surfaces of the optics 6th are mirrored in the illustrated embodiment.

Die Erzeugung und der Strahlengang des Abbildungslichts sind wie folgt:

Das entlang der optischen Achse 20 einstrahlende Anregungslicht durchstrahlt die erste optische Fläche 24 entlang der optischen Achse 20 und wird über einen an dem Träger angeordneten konischen Spiegel (Kegelspiegel) 30 um 90° umgelenkt und rotationssymmetrisch auf das an der Fläche 22 des Trägers 12 angeordnete lumineszierende Material gerichtet. Durch Photolumineszenz wird das Abbildungslicht erzeugt, das rotationssymmetrisch ringförmig in Richtung auf die Innenfläche 32 der Bohrung abgestrahlt wird und die Innenfläche 32 in dem Abbildungsbereich gleichmäßig beleuchtet. Das von der Innenfläche 32 reflektierte Abbildungslicht wird von der zweiten optischen Fläche 26 gebrochen, von dem verspiegelten Bereich der dritten optischen Fläche 28 in Richtung auf den verspiegelten Bereich der ersten optischen Fläche 24 reflektiert und von dieser durch den für das Abbildungslicht transparenten Bereich entlang der optischen Achse 20 in Richtung auf den Bildsensor 8 reflektiert.

The generation and the beam path of the imaging light are as follows:

That along the optical axis 20th irradiating excitation light shines through the first optical surface 24 along the optical axis 20th and is mounted on the support via a conical mirror (conical mirror) 30th deflected by 90 ° and rotationally symmetrical to the one on the surface 22nd of the wearer 12th arranged luminescent material directed. The imaging light is generated by photoluminescence, which is rotationally symmetrical in the form of a ring towards the inner surface 32 the bore is blasted and the inner surface 32 evenly illuminated in the imaging area. That from the inside surface 32 reflected imaging light is from the second optical surface 26th broken from the mirrored area of the third optical surface 28 in the direction of the mirrored area of the first optical surface 24 and reflected by this through the area that is transparent to the imaging light along the optical axis 20th towards the image sensor 8th reflected.

Das so auf dem digitalen Bildsensor 8 erzeugte Bild eines ringförmigen Abbildungsbereiches an der Innenfläche 32 der Bohrung entsprechend der jeweiligen axialen Position des Messkopfes 4 wird von dem Bildsensor 8 erfasst und zu einer nachgeordneten digitalen Auswertungseinrichtung übertragen, die aus Gründen der Vereinfachung in der Zeichnung nicht dargestellt ist.So on the digital image sensor 8th generated image of an annular imaging area on the inner surface 32 the bore according to the respective axial position of the measuring head 4th is from the image sensor 8th detected and transmitted to a downstream digital evaluation device, which is not shown in the drawing for reasons of simplicity.

Im übrigen ist der Aufbau eines entsprechenden Endoskops, beispielsweise in Hinblick auf dessen zur Bildübertragung verwendete optische Elemente, von denen in 1 lediglich beispielshalber ein Element mit dem Bezugszeichen 34 versehen ist, dem Fachmann allgemein bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.In addition, the structure of a corresponding endoscope, for example with regard to its optical elements used for image transmission, of which in 1 merely by way of example an element with the reference number 34 is generally known to the person skilled in the art and is therefore not explained in more detail here.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung einer Lumineszenzlichtquelle beansprucht der Messkopf 4 nur einen äußerst geringen radialen Bauraum, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 für eine Inspektion auch von engen Bohrungen mit einem geringen Durchmesser von nur wenigen Millimetern, beispielsweise von bis zu 2 Millimetern, geeignet ist. Die Einkopplung des Beleuchtungsstrahlenganges in den Abbildungsstrahlengang ist im Sinne eines geringen Bauraumes ebenfalls kombinatorisch vorteilhaft, weil auf diese Weise erhebliche räumliche Freiheiten in Hinblick auf die Positionierung der Anregungslichtquelle 16 relativ zu dem Messkopf 4 gegeben sind.Due to the inventive use of a luminescent light source, the claims Measuring head 4th only an extremely small radial installation space, so that the device according to the invention 2 for an inspection of narrow bores with a small diameter of only a few millimeters, for example of up to 2 millimeters, is suitable. The coupling of the illumination beam path into the imaging beam path is also advantageous in terms of a small installation space, because in this way there is considerable spatial freedom with regard to the positioning of the excitation light source 16 relative to the measuring head 4th given are.

Zur Verbesserung der Abbildungsqualität sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Mittel zur Reduzierung von Streulicht vorgesehen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dazu dienen, sowohl Streulicht des Abbildungslichts als auch Streulicht des Anregungslichts zu reduzieren.In order to improve the imaging quality, means for reducing scattered light are provided in the illustrated embodiment, which in the illustrated embodiment serve to reduce both the scattered light of the imaging light and the scattered light of the excitation light.

Um Streulicht des Abbildungslichts zu reduzieren, kann der unverspiegelte Bereich der ersten optischen Fläche 24 nahe der optischen Achse 20 mit einem geringen Durchmesser ausgeführt werden, so dass die Fläche, über die Streulicht des Abbildungslichts einstrahlen kann, entsprechend reduziert ist.In order to reduce stray light of the imaging light, the non-reflective area of the first optical surface 24 near the optical axis 20th be designed with a small diameter, so that the area over which the scattered light of the imaging light can radiate is correspondingly reduced.

Zur weiteren Reduzierung von Streulicht des Abbildungslichts in diesem Sinne kann eine Lochblende vorgesehen sein, die zwischen der Frontlinse der Optik 6 unter Lumineszenzquelle 14 angeordnet ist. Insbesondere kann die Lochblende als Pinhole ausgebildet sein, so dass entlang der optischen Achse 20 eingestrahltes Anregungslicht hindurchtritt, rückreflektiertes Abbildungslicht jedoch größtenteils gesperrt wird.To further reduce the scattered light of the imaging light in this sense, a perforated diaphragm can be provided between the front lens of the optics 6th under luminescence source 14th is arranged. In particular, the perforated diaphragm can be designed as a pinhole, so that along the optical axis 20th irradiated excitation light passes through, but back-reflected imaging light is largely blocked.

Anstelle der Lochblende oder zusätzlich zu dieser kann zur weiteren Reduzierung von Streulicht des Abbildungslichts zwischen der Frontlinse der Optik 6 und der Lumineszenzquelle 14 im Bereich der optischen Achse 20 ein optisches Sperrfilter angeordnet sein, das das Abbildungslicht sperrt, für das Anregungslicht jedoch durchlässig ist.Instead of or in addition to the perforated diaphragm, it is possible to further reduce scattered light of the imaging light between the front lens of the optics 6th and the luminescence source 14th in the area of the optical axis 20th an optical blocking filter can be arranged which blocks the imaging light, but is permeable to the excitation light.

Zur Reduzierung in den Abbildungsstrahlengang zurückgestreuten Anregungslichts ist der Spiegel 18 als dichroitischer Teilerspiegel ausgebildet, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das (blaue) Anregungslicht zu 98 % reflektiert, für das (rote) Abbildungslicht jedoch zu 90 % transmissiv ist.The mirror is used to reduce the excitation light scattered back into the imaging beam path 18th designed as a dichroic splitter mirror which, in the exemplary embodiment shown, reflects 98% of the (blue) excitation light, but is 90% transmissive for the (red) imaging light.

Um eine weitere Reduzierung von Streulicht des Anregungslichts zu bewirken, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar vor dem Bildsensor 8 ein optisches Sperrfilter 36 angeordnet, das das (blaue) Anregungslicht sperrt, für das (rote) Abbildungslicht jedoch hochtransparent ist.In order to bring about a further reduction in scattered light of the excitation light, in the exemplary embodiment shown, it is immediately in front of the image sensor 8th an optical blocking filter 36 arranged that blocks the (blue) excitation light, but is highly transparent for the (red) imaging light.

Durch die Reduzierung von Streulichteinflüssen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 trotz ihrer kompakten Bauform eine ausgezeichnete Abbildungsqualität auf, was sich im Hinblick auf die mit der Inspektion beabsichtigte Detektion von Anomalien an der Innenfläche 32 der Bohrung positiv auswirkt.By reducing the effects of scattered light, the device according to the invention 2 Despite its compact design, it has an excellent image quality, which is evident in terms of the detection of anomalies on the inner surface intended with the inspection 32 the drilling has a positive effect.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

"Characterization of the Panoramic Annular Lens", David L. Lehner et al., Experimental Mechanics, December 1996, Volume 36, Issue 4, pp. 333-338 [0027]

Claims

Bore inspection device (2) for inspecting an inner surface (32) of a bore in a workpiece, with a measuring head (4) designed as an endoscope which can be introduced into the bore to be inspected and moved into different axial positions relative to the bore and which has imaging optics (6) All-round view for imaging the inner surface (32) of the bore, the imaging optics (6) being designed and set up to image an annular imaging area of the inner surface (32) on a digital image sensor (8) and defining an imaging beam path, and with a light source for illuminating of the imaging area of the inner surface with imaging light, the light source defining an illumination beam path , characterized in that the light source has a carrier (12) which is arranged distally in front of the imaging optics and on which a luminescence source (14) is arranged which is triggered by excitation light from an excitation light source (16) is stimulable t or is excited and that means are provided for coupling the illumination beam path into the imaging beam path.

Device according to Claim 1 , characterized in that the carrier (12) is attached to the front lens of the imaging optics (6).

Device according to Claim 2 , characterized in that the front lens carries the carrier (12).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the luminescence source (14) and / or the carrier (12) is or are rotationally symmetrical or approximately rotationally symmetrical with respect to the optical axis.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that luminescent material is arranged on the carrier (12) for forming the luminescence source (14), in particular in the form of a coating, and that the carrier (12) has means for aligning the luminescent material along the optical axis ( 20) has irradiated excitation light on the luminescent material.

Device according to Claim 5 , characterized in that the luminescent material is arranged on an in particular conical and / or curved surface of the carrier (12) which is inclined to the optical axis (20).

Device according to Claim 5 or 6th , characterized in that the means for directing the excitation light radiated along the optical axis (20) onto the luminescent material has a preferably conical or approximately conical mirror (30) which is preferably coaxial to the optical axis (20) and by means of which the excitation light is or is reflected in the direction of the luminescent material.

Device according to one of the preceding claims, characterized by means for reducing scattered light.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distal optical surfaces of the imaging optics (6) are provided with a mirror coating which is interrupted in the area of the optical axis (20) or is predominantly transparent to the excitation light.

Device according to Claim 9 , characterized in that the means for reducing scattered light have a diaphragm arranged between the imaging optics (6) and the luminescence source (14).

Device according to Claim 10 , characterized in that the diaphragm is designed as a perforated diaphragm.

Device according to Claim 10 or 11 , characterized in that the means for reducing scattered light have an optical blocking filter arranged in the area of the optical axis between the luminescence source (14) and the imaging optics (6), which is predominantly transparent for the excitation light and predominantly blocking for the imaging light.

Device according to one of the Claims 10 to 12th , characterized in that the means for reducing scattered light have at least one optical blocking filter (36) arranged in front of the image sensor in the beam direction of the scattered light and predominantly blocking the wavelength of the excitation light

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation light source (16) has at least one laser and / or at least one light-emitting diode (LED) and / or at least one superluminescent diode (SLD).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for coupling the illumination beam path into the imaging beam path have at least one coupling mirror (18).

Device according to Claim 15 , characterized in that the coupling mirror (18) is a dichroic mirror which is predominantly reflective for the excitation light and predominantly transmissive for the imaging light.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation light source (16) is designed and set up for generating relatively short-wave excitation light and the luminescence source for generating relatively long-wave imaging light.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring head (4) is assigned a spring means acting in the axial direction.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging optics (6) have a first optical surface (24) on the distal side, which is concave and reflective for the imaging light and predominantly transparent, preferably highly transparent, in the area of the optical axis for the excitation light is, and that the imaging optics (6) in the radial direction of the optical axis (20) outside of the first optical surface (24) has a second optical surface (26) which is convex and refractive for the imaging light.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging optics (6) have on the proximal side a third optical surface (28) which is at least partially convex and in the area of the optical axis (20) permeable to the imaging light and remote from the optical axis ( 20) is designed to be reflective for the imaging light.

Device according to Claim 19 or 20th , characterized in that the optical surfaces designed to be reflective for the imaging light are mirrored.