DE3121161A1 - Verfahren und vorrichtung zum untersuchen und pruefen der innenoberflaeche eines hohlen zylindrischen werkstueckes das einer mechanischen bearbeitung unterzogen wurde - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum untersuchen und pruefen der innenoberflaeche eines hohlen zylindrischen werkstueckes das einer mechanischen bearbeitung unterzogen wurde

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Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Untersuchung und Prüfung der Oberfläche eines Werkstückes, das einer mechanischen Bearbeitung unterzogen wurde. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Untersuchung und Prüfung der Innenoberfläche eines hohlen zylindrischen Werkstückes, insbesondere einer Zylinderlaufbuchse für Brennkraftmaschinen, die einer Endbearbeitung durch Schleifen oder dergleichen unterzogen wurde, wodurch die Innenoberfläche des Werkstückes zwei Gruppen von einander schneidenden schraubenförmigen Schleifspuren oder Streifen aufweist. Es ist auf diesem technischen Gebiet bekannt, daß die Merkmale und die korrekte Lage dieser beiden Gruppen von Schleif spuren an der Innenoberfläche der Zylinderlaufbüchse für Brennkraftmaschinen von fundamentaler Bedeutung hinsichtlich der Zirkulation des Schmiermittels, der Fähigkeit der Kolbenringe, das Schmiermittel festzuhalten, und ganz allgemein des Verschleißes der ZyIinderlaufbüchse ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art anzugeben, das es erlaubt, auf einfache, rasche und genaue Weise eine Reihe von Anzeigen zu erhalten, welche die Merkmale und Eigenschaften der beiden Gruppen von einander schneidenden schraubenförmigen Schleifspuren oder -linien betreffen, die an der Innenoberfläche eines hohlen zylindrischen Werkstückes vorhanden sind, das einer mechanischen Endbearbeitung durch Schleifen oder dergleichen unterzogen wurde. Gleichzeitig soll das Verfahren direkt in der Fertigungsstraße durchführbar sein, um die Qualitätskontrolle der Werkstücke abzuschließen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Untersuchung und Überprüfung der Innenoberfläche eines hohlen zylindrischen Werkstückes angegeben, das einer mechanischen Bearbeitung, insbesondere einer Endbearbeitung durch Schleifen oder dergleichen unterzogen wurde, wodurch
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die Innenoberfläche zwei Gruppen von einander schneidenden schraubenförmigen Schleifspuren aufweist, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:
a) Bestrahlen der Innenoberfläche des Werkstückes mit senkrecht zu dieser Oberfläche gerichtetem Laserlicht,
b) Durchführen einer relativen Dreh- und Translationsbewegung des Werkstückes und der auf die Innenoberfläche des Werkstückes auffallenden Strahlung bzw. entlang der Achse des Werkstückes, um die gesamte Innenoberfläche des Werkstückes nach und nach zu untersuchen,
c) Messung des Beugungsbildes mittels einer Photodiode, das von dem auf die Innenoberfläche des Werkstückes auftreffenden Laserstrahl erzeugt wird, wobei das Beugungsbild eine Kreuzform aufweist, dessen Arme sich unter Winkeln schneiden, die in Beziehung zu den Schnittwinkeln der beiden Gruppen von Schleifspuren stehen, und infolge der relativen Drehbewegung zwischen dem Werkstück und der einfallenden Strahlung rotieren, und wobei die Photodiode derart angeordnet ist, daß sie an ihrem Ausgang ein elektrisches Signal als Funktion der Zeit liefert, das eine positive Spitze entsprechend dem Durchlauf jedes Armes des Beugungsbildes über die Photodiode aufweist, und
d) Gewinnung einer Anzeige aus dem elektrischen Signal, die in einer Beziehung zu den Merkmalen der beiden Gruppen von einander schneidenden schraubenförmigen Schleifspuren steht.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht es möglich, eine Reihe von Anzeigen zu erhalten, welche das Vorliegen beider Gruppen von Schleifspuren oder -linien, das mögliche Überge-
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wicht eines Satzes von Schleifspuren über den anderen, den Wert des spitzen Schnittwinkels der Schleifspuren der beiden Gruppen und den Wert der Abweichung der Winkelhalbierenden des stumpfen Winkels zwischen den Schleifspuren der beiden Gruppen von den Erzeugenden des Werkstückes betreffen. Ferner ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, unerwünschte zurückgebliebene Streifen oder Schleifspuren festzustellen, die von der vorausgegangenen groben Bearbeitung der Oberfläche des Werkstückes herrühren.
Die Erfindung betrifft ferner eine einfache, praktische und funktionale Vorrichtung, die direkt in der Fertigungsstraße verwendet werden kann, um das oben beschriebene Verfahren durchzuführen.
Die Erfindung gibt eine Vorrichtung an zur Untersuchung und Prüfung der Innenoberfläche eines hohlen zylindrischen Werkstückes, das einer mechanischen Bearbeitung, insbesondere einer Endbearbeitung durch Schleifen oder dergleichen unterworfen wurde und dessen Innenoberfläche infolgedessen zwei Gruppen von einander schneidenden schraubenförmigen Schleifspuren aufweist, gekennzeichnet durch eine zylindrische optische Sonde, die axial in den Hohlraum des Werkstückes einsetzbar ist, und Antriebsmittel zur Erzeugung einer relativen axialen Bewegung zwischen der Sonde und dem Werkstück, wobei die Sonde folgende Teile umfaßt:
a) ein rohrförmiges Innenteil zur koaxialen Aufnahme einer Laserstrahlungsquelle und eines telezentrisehen optischen Systemes mit zwei Linsen, die längs der Achse der Sonde in einem Abstand voneinander so angeordnet sind, daß sie den Querschnitt des von der Quelle ausgesandten Laserstrahles vermindern.
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b) ein rohrförmiges Außenteil, das an dem rohrförmigen Innenteil koaxial und relativ zu diesem drehbar gelagert ist und einen Endabschnitt mit einer transparenten Wand aufweist, der ein Spiegel zugeordnet ist/ welcher gegenüber der Sondenachse geneigt und so angeordnet ist, daß er den aus dem telezentrischen optischen System austretenden Laserstrahl schneidet und durch die transparente Wand radial auf die Innenoberfläche des Werkstückes lenkt,
c) Antriebsmittel zur Drehung des rohrförmigen Außenteiles relativ zu dem rohrfö.rmigen Innenteil, und
d) eine Photodiode, die an dem rohrförmigen Innenteil in Zuordnung zu der transparenten Wand des rohrförmigen Außenteiles derart angeordnet ist, daß sie das von dem auf die Innenoberfläche des Werkstückes auffallenden Laserstrahl erzeugte Beugungsbild aufnimmt und an ihrem Ausgang ein elektrisches Signal erzeugt, das ein Ausdruck für die Merkmale der beiden Gruppen einander schneidender schraubenförmiger Schleifspuren ist.
Das am Ausgang der Photodiode auftretende elektrische Signal kann vorzugsweise einer elektronischen Mikroprozessorschaltung zugeführt werden, die dieses Signal verarbeiten und Anzeigen liefern kann, welche das Vorhandensein beider Gruppen von Schleifspuren, das mögliche Übergewicht einer der beiden Gruppen von Schleifspuren über die andere, den Wert des spitzen Schnittwinkels zwischen den Schleifspuren der beiden Gruppen, den Wert der Abweichung der Winkelhalbierenden des stumpfen Winkels zwischen den Schleifspuren der beiden Gruppen von den Erzeugenden des Werkstückes und das mögliche Vorhandensein von zurückgebliebenen unerwünschten Schleifspuren betreffen, die von der vorhergehenden groben Bearbeitung der Oberfläche des Werkstückes herrühren,
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorzugsweise ferner eine zweite Photodiode aufweisen, die an dem rohrförmigen Innenteil der Sonde angeordnet ist, sowie ein optisches System, um die gespiegelte Komponente der von jedem Punkt der Innenoberfläche des Werkstückes reflektierten Strahlung der zweiten Photodiode zuzuführen, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie an ihrem Ausgang ein elektrisches Signal abgibt, das ein Maß für die Intensität dieser Strahlungskomponente darstellt. Ferner ist eine elektronische Auswerteanordnung M2 vorgesehen, der die Ausgangssignale des zweiten Photosensors zugeführt werden und die so ausgebildet ist, daß sie eine Anzeige über den Grad der Rauhigkeit der Innenoberfläche des Werkstückes und das Vorhandensein von möglichen Oberflächendefekten liefert. Diese beiden Anzeigen, durch die es möglich ist, eine vollständige Qualitätskontrolle der Innenoberfläche des Werkstückes mit einem einzigen Gerät durchzuführen, können in ähnlicher Weise erhalten werden, wie dies in den italienischen Patentanmeldungen 6 9438-A/78 und 6 9439-A/78 dargestellt und beschrieben ist.
Alternativ hierzu können die beiden Anzeigen auch mit Hilfe eines Mikroprozessorauswertungssystemes herkömmlicher Art erhalten werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische teilweise geschnittene Längsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht zur Erläuterung des Arbeitsprinzips eines Teils der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und
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Fig. 3 ein Diagramm welches die am Ausgang der Vorrichtung auftretenden elektrischen Signale darstellt.
In der Fig. 1 ist mit TO in ihrer Gesamtheit eine optische Sonde oder ein optischer Meßkopf zum Untersuchen und Prüfen der Innenoberfläche eines hohlen zylindrischen Körpers C, beispielsweise der Zylinderbüchse einer Brennkraftmaschine, nach der Endbearbeitung der Innenfläche des Körpers C dargestellt.
Die Sonde 10 besteht im Wesentlichen aus einem inneren rohrförmigen Trägerteil 12 und einem äußeren rohrförmigen Gehäuse 14, das mittels Wälzlagern 16 koaxial zu dem Innenteil 12 und gegenüber diesem drehbar angeordnet ist. In dem oberen Bereich des Innenteils 12 ist eine Laserstrahlquelle 18 herkömmlicher Bauart derart angeordnet, daß sie einen Laserstrahl L entlang der Achse der Sonde 10 in Richtung auf das untere Ende derselben aussendet.
Innerhalb des Innenteils 12 und unterhalb der Laserstrahlenquelle 18 ist eine sphärische Linse 28 eingesetzt und mit Hilfe einer Reihe von Hülsen und Gewinderingen 20, 22, 24 und 26 befestigt. Die optische Achse der sphärischen Linse 28 fällt mit der Achse der Sonde 10 zusammen. An dem unteren Ende der Hülse 24 ist ein weiteres rohrförmiges Element 30 angeschraubt, das an seinem unteren Ende mit Hilfe einer Schraubverbindung einen rohrförmigen Trägerblock 32 trägt. In den Trägerblock 32 ist ein Strahlteilerwürfel 34 eingesetzt, der eine teildurchlässige innere Diagonalfläche 36 aufweist, die unter einem Winkel von 4b° gegenüber der Sondenachse geneigt ist. Diese Diagonalfläche 36 ist für den von der Quelle 18 kommenden Laserstrahl L durchlässig und liegt einer Photodiode 38 gegenüber, die
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in einer öffnung in der Seitenwand des Trägerblocks 32 angeordnet ist. Die Photodiode 38 ist mit Hilfe nicht dargestellter Leiter mit einer elektronischen Verarbeitungsschaltung verbunden, welche einen Mikroprozessor herkömmlicher Bauart aufweist/ der in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die Arbeitsweise der elektronischen Verarbeitungsschaltung wird weiter unten im'Verlauf der Beschreibung noch erläutert.
An dem unteren Ende des Trägerblocks 32 und damit unterhalb des Strahlteilerwürfels 34 ist eine zweite sphärische Linse 40 angeordnet, deren optische Achse mit jener der sphärischen Linse 28 fluchtet. Die beiden Linsen 28 und 40 sind so geformt und angeordnet, daß sie ein telezentrisches optisches System bilden, das geeignet ist, den Durchmesser des von der Quelle 18 ausgesandten Laserstrahles L zu reduzieren.
An dem unteren Ende des Trägerblockes 32 ist ein Halterungsansatz 42 befestigt, welcher eine weitere Photodiode 44 trägt. Dieser ist ebenfalls über nicht dargestellte Leiter mit der den Mikroprozessor umfassenden elektronischen Verarbeitungsschaltung verbunden. Die Photodiode 44 ist in Flucht mit einem ringförmigen transparenten Wandabschnitt 46 des äußeren Gehäuses 14 der Sonde 10 angeordnet. Dieses Gehäuse 14 besitzt einen unteren Boden 48, der quer zur Achse der Sonde gerichtet ist und einen zentralen aufwärts gerichteten axialen Sockel 50 aufweist, welcher einen Spiegel 52 trägt. Der Spiegel 52 ist unter 45° gegenüber der Sondenachse geneigt und dem transparenten Wandabschnitt 40 des Gehäuses 14 zugewandt.
Die Sonde 10 ist ferner mit Antriebsmitteln zum Drehen des äußeren Gehäuses 14 gegenüber dem rohrförmigen Innenteil versehen. Diese Antriebsmittel können beispielsweise von
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einem elektrischen oder pneumatischen Motor gebildet sein, der in den Zeichnungen nicht dargestellt ist und eine Drehung eines Zahnriemens 54 bewirkt, der mit einem Zahnkranz 56 an der Außenoberfläche des oberen Endes des Gehäuses 14 kämmt. Diese Antriebsmittel zum Drehen des Gehäuses müssen so ausgebildet sein, daß sie eine hohe Drehzahl des Gehäuses 14 und damit des Spiegels 52 ermöglichen, wobei diese Drehzahl vorzugsweise im Bereich von 2.500 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute liegt.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Antriebsvorrichtung zur Bewirkung einer Relativbewegung der Sonde 10 und des zylindrischen Werkstückes C vorgesehen, um die gesamte Innenoberfläche des Werkstückes während der Drehung des Gehäuses 14 nach und nach untersuchen zu können. Zu diesem Zweck ist es möglich, einen Träger für das Werkstück C vorzusehen, der in vertikaler Richtung relativ zu der Sonde 10 mit Hilfe einer hydraulischen, pneumatischen oder in anderer Weise ausgebildeten herkömmlichen Vorrichtung D verstellbar ist. Man kann auch eine Vorrichtung vorsehen, welche die Sonde 10 in axialer Richtung verstellt, während das zu untersuchende Werkstück C fest steht.
Die Drehbewegung des Gehäuses 14 der Sonde 10 sowie die translatorische Bewegung des zu untersuchenden Werkstückes C wird vorzugsweise direkt über eine elektronische Mikroprozessorschaltung gesteuert, die mit den Photodioden 38 und 44 verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine vollständige Qualitätskontrolle der Innenoberfläche des zylindrischen Werkstückes C, nachdem diese verschiedenen mechanischen Arbeitsvorgängen unterworfen wurde. Diese Kontrolle der Innenoberfläche kann direkt innerhalb der Fertigungsstraße durchgeführt werden. Eine besonders vorteilhafte Anwendung
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der Vorrichtung besteht in der Untersuchung und überprütung von Zylinderiaufbüchsen für Brennkraftmaschinen, nachdem die Zylinderlaufbüchsen poliert, geschliffen oder einem Bearbeitungsvorgang unterzogen wurden, aufgrund dessen die Innenoberfläche des Hohlkörpers zwei Gruppen von sich schneidenden schraubenlinienförmigen mikroskopisch feinen Schleifspuren oder Streifen aufweist, deren Form und Verlauf besonders wichtig für die Schmierung der Zylinderlaufbüchse im Betrieb ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, eine Reihe von Hinweisen auf die Merkmale dieser beiden Gruppen von schraubenlinienförmigen Schleifspuren oder Kratzspuren an der Innenoberfläche des Hohlkörpers zu erhalten und kann gleichzeitig Hinweise auf die Rauhigkeit der Innenoberfläche des Werkstückes sowie möglicherweise vorhandene Oberflächendefekte liefern.
Die erste Art von Hinweisen, welche die beiden Gruppen von einander schneidenden schraubenförmigen Schleifspuren betreffen, wird durch die Prüfung des Beugungsmusters erhalten, das von dem auf die Innenoberfläche des Werkstückes auffallenden Laserstrahl L erzeugt wird. Dabei wird das elektrische Signale am Ausgang der Photodiode 44 ausgewertet, welche das Beugungsmuster durch die transparente Wand 46 des Gehäuses 14 der Sonde 10 aufnimmt. Figur 2 zeigt schematisch das Prinzip dieses Testes. Wie in der Figur dargestellt, weist das Beugungsmuster oder die Figur F, das von dem senkrecht auf die Innenoberfläche der Zylinderlaufbuchse C auftreffenden Laserstrahl L erzeugt wird, üblicherweise die Form eines X auf, dessen Arme einander unter Winkeln üohneLden, welche den SohniILwinkoln der beiden Gruppen von Schleifspuren entsprechen. Wenn sich der einfallende Laserstrahl relativ zu der Oberfläche der Laufbüchse C bewegt, rotiert dieses Beugungsmuster F in einer imaginären Beobachtungsebene, die in der Figur 2 durch gestrichelte Linien angegeben ist. So ist es möglich, von einer in dieser Beobachtungsebene angeordneten Photodiode ein Signal als eine Funktion der Zeit zu erhalten, das eine positive Spitze
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entsprechend dem Durchlauf jedes Armes des Beugungsmusters F über die Photodiode aufweist. Ein Beispiel des Verlaufes des elektrischen Signales am Ausgang der Photodiode 44 als Funktion der Zeit ist in dem oberen Teil des in der Figur dargestellten Diagrammes schematisch wiedergegeben. Dieses mit E1 bezeichnete Signal weist zwei positive Spitzen P. und Ρ« auf, die dem Durchlauf der Arme des Bewegungsmusters F entsprechen. Das Signal wird von der genannter elektronischen Mikroprozessorschaltung verarbeitet, um die folgende Information bezüglich der beiden Gruppen von einander schneidenden schraubenlinienf örmigen Schic i.f spuren zu erhalten:
a) Das Vorhandensein beider Gruppen von Schleifspuren durch die Feststellung, ob beide Spitzen P1 und P„ in dem Signal vorhanden sind,
b) eine Dominanz einer Gruppe von Schleifspuren über die andere, indem man die Höhen der beiden aufeinanderfolgenden Spitzen P und P~ des Signales miteinander vergleicht,
c) der Wert des spitzen Schnittwinkels A zwischen zwei Schleifspuren der beiden Gruppen, indem man das Zeitintervall zwischen einer Spitze P1 und der darauffolgenden Spitze P„ mißt und die Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Teiles 14 der Sonde 10 berücksichtigt,
d) jede Winkelabweichung B der Winkelhalbierenden des stumpfen Winkels zwischen den Schleifspuren zweier Gruppen bezüglich der Erzeugenden des Werkstückes C, indem man das Zeitintervall zwischen einer Spitze P1, P^ des Signals und einer Bezugszeit mißt,
e) möglicherweise vorhandene unerwünschte Streifen aufgrund der vorausgegangenen groben Bearbeitung, was sich im Auftreten anomaler Spitzen in dem Signal zeigt.
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Die Hinweise auf den RauhigkeiLsgrad der Tnnenoberfläche des Werkstückes C und das Vorhandensein möglicher Oberflächendefekte werden aus dem elektrischen Signal erhalten, das am Ausgang der Photodiode 38 auftritt. Diese Photodiode 38 ist in der Weise ausgebildet und angeordnet, daß sie die Intensität der Komponente der Laserstrahlung mißt, die von der Oberfläche de« Werkstückes C reflektiert wird und die Photodiode 38 durch den transparenten Wandabschnitt 46 des Gehäuses 14 infolge einer Reflektion an dem Spiegel 52, der Fokussierung durch die sphärische Linse 40 und der Reflektion durch die halbverspiegelte Oberfläche 36 des Strahlteilerwürfels 34 erreicht. Ein Beispiel für den Verlauf des elektrischen Signales am Ausgang der Photodiode 38 als Funktion der Zeit ist in dem unteren Teil des Diagramms der Figur 3 dargestellt. Dieses mit E„ bezeichnete Signal wird der Mikroprozessorschaltung zugeführt, welche den Mittelwert aus dem Signal bildet und diesen Mittelwert mit einer Reihe von experimentellen theoretischen Kurven korreliert, die ver- · schiedenen Werten einer mittleren Rauhigkeit entsprechen und in dem Speicher des Mikroprozessors gespeichert sind. Das Prinzip dieser Art von Analyse ist im Wesentlichen gleich dem Prinzip, welches Gegenstand der italienischen Patentanmeldung Nr. 69438-A/78 der Anmelderin ist.
Der Hinweis auf vorhandene Oberflächendefekte des Werkstückes wird durch die Auswertung des am Ausgang der Photodiode 38 auftretenden elektrischen Signales E„ erhalten, das jedes Mal dann eine Spitze P zeigt, wenn der Laserstrahl auf einen Oberflächendefekt trifft. Der Oberflächendeiekt stellt für das auftreffende Licht ein Absorptionszentrum dar, das eine negative Spitze in dem Signal E? am Ausgang der Photodiode 38 erzeugt. Diese Spitze P3 kann von dem Mikroprozessor mittels einer variablen elektronischen Schwellenschaltung festgestellt werden. Das Prinzip dieses Meßverfahrens ist im wesentlichen gleich dem
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Meßprinzip, welches Gegenstand der italienischen Patentanmeldung Nr. 6943 9-A/79 der Anmelder in ist.
Es ist natürlich auch möglich, die Mikroprozessorschaltung mit weiteren Funktionen zu versehen, die durch die Auswertung der Signale E1 und E„ am Ausgang der Photodioden 44 bzw. 38 weitere nützliche Informationen liefern können, wie beispielsweise die Lokalisierung von Oberflächendefekten mittels Referenzkoordinaten, die Gesamtzahl dieser Oberflächendefekte und dergleichen.
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Claims (8)

  1. Patentansprüche
    [ 1 J Verfahren zur Untersuchung und Prüfung der Innenoberfläche eines hohlen zylindrischen Werkstückes, das einer mechanischen Bearbeitung, insbesondere einer Endbearbeitung durch Schleifen oder dergleichen unterzogen wurde, wodurch die Innenoberfläche zwei Gruppen von einander schneidenden schraubenförmigen Schleifspuren aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    a) Bestrahlen der Innenoberfläche des Werkstückes (C) mit senkrecht zu dieser Oberfläche gerichtetem Laserlicht (L) ,
    b) Durchführen einer relativen Dreh- und Translationsbewegung des Werkstückes (C) und der auf die Innenoberfläche des Werkstückes (C) auffallenden Strahlung um bzw. entlang der Achse des Werkstückes (C), um die gesamte Innenoberfläche des Werkstückes (C) nach und nach zu untersuchen,
    c) Messung des Beugungsbildes (F) mittels einer Photodiode (44), das von dem auf die Innenoberfläche des Werkstückes (C) auftreffenden Laserstrahl erzeugt wird, wobei das Beugungsbild (F) eine Kreuzform aufweist, dessen Arme sich unter Winkeln schneiden, die in Beziehung zu den Schnittwinkeln (A) der beiden Gruppen von Schleifspuren stehen, und infolge der relativen Drehbewegung zwischen dem Werkstück (C) und der einfallenden Strahlung rotieren, und wobei die Photodiode (44) derart angeordnet ist, daß sie an ihrem Ausgang ein elektrisches Signal (E1) als Funktion der Zeit liefert, das eine positive Spitze (P1, P2) entsprechend dem Durchlauf jedes Armes des Bcugungsbildos (F) über die Photodiode (44) aufweist, und
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    d) Gewinnung einer Anzeige aus dem elektrischen Signal (E.) , die in einer Beziehung zu den Merkmalen der beiden Gruppen von einander schneidenden schraubenförmigen Schleifspuren steht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Schrittes (d) das Zeitintervall zwischen einer Spitze und der darauffolgenden Spitze (P1 bzw. P-) des elektrischen Signales (E1) gemessen und unter Verwendung der relativen Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Werkstück (C) und dem einfallenden Strahl der Wert des spitzen Schnittwinkels (A) zwischen den Schleifspuren der beiden Gruppen ermittelt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Schrittes (d) die Höhen zweier aufeinanderfolgender Spitzen (P1, P„) des elektrischen Signales (E1) verglichen werden und darauf eine Anzeige über die mögliche Dominanz eines Satzes von Schleifspuren über den anderen ermittelt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Schrittes (d) das Zeitintervall zwischen einer Spitze (P1, P„) des Signales (E1) und einer Bezugszeit gemessen wird und unter Verwendung der relativen Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Werkstück (C) und dem einfallenden Strahl eine Anzeige für die Abweichung (B) der Winkelhalbierenden des stumpfen Winkels zwischen den Schleifspuren der beiden Gruppen bezüglich der Erzeugenden des Werkstückes (C) ermittelt wird.
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  5. 5. Vorrichtung zur Untersuchung und Prüfung der Innenoberfläche eines hohlen zylindrischen Werkstückes, das einer mechanischen Bearbeitung, insbesondere einer Endbearbeitung durch Schleifen oder dergleichen unterworfen wurde und dessen Innenoberfläche infolgedessen zwei Gruppen von einander schneidenden schraubenförmigen Schleifspuren aufweist, gekennzeichnet durch eine zylindrische optische Sonde (10), die axial in den Hohlraum des Werkstückes (C) einsetzbar ist, und Antriebsmittel zur Erzeugung einer relativen axialen Bewegung zwischen der Sonde (10) und dem-Werkstück (C), wobei die Sonde (10) folgende Teile umfaßt:
    a) ein rohrförmiges Innenteil (12) zur koaxialen Aufnahme einer Laserstrahlungsquelle (18) und eines telezentrischen optischen Systems mit zwei Linsen (28, 40), die längs der Achse der Sonde (10) in einem Abstand voneinander so angeordnet sind, daß sie den Querschnitt des von der Quelle (18) ausgesandten Laserstrahles (L) vermindern,
    b) ein rohrförmiges Außenteil (14), das an dem rohrförmigen Innenteil (12) koaxial und relativ zu diesem drehbar gelagert ist und einen Endabschnitt mit einer transparenten Wand (46) aufweist, der ein Spiegel (52) zugeordnet ist, welcher gegenüber der Sondenachse geneigt und so angeordnet ist, daß er den aus dem telezentrischen optischen System (28, 40) austretenden Laserstrahl (L) schneidet und durch die transparente Wand (46) radial auf die Innenoberfläche des Werkstückes (C) lenkt,
    c) Antriebsmittel (54, 56) zur Drehung des rohrförmigen Außenteiles (14) relativ zu dem rohrförmigen Innenteil (12), und
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    d) eine Photodiode (44) , die an dem rohrförmigen Innenteil (12) in Zuordnung zu der transparenten Wand (46) des rohrförmigen Außenteiles (14) derart angeordnet ist, daß sie das von dem auf die Innenoberfläche des Werkstückes (C) auffallenden Laserstrahl erzeugte Beugungsbild (F) aufnimmt und an ihrem Ausgang ein elektrisches Signal (E1) erzeugt, das ein Ausdruck für die Merkmale der beiden Gruppen einander schneidender schraubenförmiger Schleifspuren ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5 gekennzeichnet durch eine elektronische Auswerteanordnung mit einem Mikroprozessor zur Aufnahme des am Ausgang der Photodiode (44) auftretenden Signales (E1) und zur Erzeugung einer Anzeige betreffend
    das Vorhandensein beider Gruppen von Schleifspuren und das mögliche Übergewicht einer Gruppe von Schleifspuren über die jeweils andere,
    den Wert des spitzen Schnittwinkels (A) zwischen den Schnittlinien der beiden Gruppen,
    den Wert der Abweichung (B) der Winkelhalbierenden des stumpfen Winkels zwischen den Schleifspuren der beiden Gruppen von den Erzeugenden des Werkstückes (C) , und
    das mögliche Vorhandensein von verbliebenen Streifen aufgrund einer vorhergehenden groben Bearbeitung.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch:
    a) eine an dem rohrförmigen Innenteil (12) der Sonde (10) angeordnete zweite Photodiode (38),
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    b) ein optisches System (52, 40, 36) um die gespiegelte Komponente der von jedem Punkt der Innenoberfläche des Werkstückes (C) reflektierten Strahlung zu der zweiten Photodiode (38) hin zu lenken, die derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie an ihrem Ausgang ein elektrisches Signal (E„) erzeugt, welches ein Maß für die Intensität dieser Komponente der Strahlung ist, und
    c) eine elektronische Auswertungsanordnung mit einem Mikroprozessor zum Empfang der an dem Ausgang der zweiten Photodiode (38) auftretenden Signale und zur Erzeugung einer Anzeige des Rauhigkeitsgrades der Innenoberfläche des Werkstückes (C) und des Vorhandenseins möglicher Flächendefekte.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System den geneigten Spiegel (52), welcher an dem rohrförmigen Außenteil (14) der Sonde (10) angeordnet ist, und einen Strahlteilerwürfel (34) aufweist, der zwischen den beiden Linsen (28, 40) des telezentrischen optischen Systems angeordnet und eine teilweise durchlässige Diagonalfläche (36) aufweist, welche gegenüber der Achse der Sonde (10) geneigt und derart angeordnet ist, daß sie die gespiegelte Komponente der von der Innenoberfläche des Werkstückes (C) reflektierten Laserstrahlung der zweiten Photodiode (38) zuführt, wobei diese Komponente die teilweise durchlässige Oberfläche (36) des Strahlteilerwürfels (34) infolge einer Reflektion an dem Spiegel (52) und dem Durchtritt durch die äußere Linse (40) des telezentrischen Systems erreicht.
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DE19813121161 1980-05-28 1981-05-27 Verfahren und vorrichtung zum untersuchen und pruefen der innenoberflaeche eines hohlen zylindrischen werkstueckes das einer mechanischen bearbeitung unterzogen wurde Granted DE3121161A1 (de)

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IT67831/80A IT1130474B (it) 1980-05-28 1980-05-28 Procedimento e dispositivo per l ispezione ed il controllo della superficie interna di un pezzo cilindrico cavo che ha subito una lavorazione meccanica

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