DE4415582C2 - Optische Abstandsmeßvorrichtung zur Abstandsmessung in Hohlräumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Abstandsmeßvorrichtung zur berührungslosen Abstandsbestimmung oder -messung in Hohlräumen nach dem Triangulationsprinzip. Derartige Vorrichtungen sind aus der US 4861984 und der US 4465374 bekannt. Wegen der zahlreichen optischen Bauteile im Meßkopf nach der US 4861984 ist eine Miniaturisierung desselben jedoch nicht möglich. Ferner wird in genannter Vorrichtung der Sendestrahl mit erheblichem Abstand gegenüber dem Meßkopfende an eine Hohlraumwand projiziert, so daß beispielsweise eine Vermessung von Bohrlochendbereichen damit nicht ausgeführt werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Abstandsmeßvorrichtung mit einem Meßfortsatz mit geringen Außenabmessungen zu konstruieren, um auch in engbemessenen Hohlräumen und begrenzungsnah eine Messung durchführen zu können.

Die Aufgabe wird durch eine Abstandsmeßvorrichtung mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 gelöst.

Das System erzeugt ein Signal, das in geeigneter Weise dem Bedienpersonal oder einer Produktionslinie zugänglich gemacht, beziehungsweise zur Verfügung gestellt wird.

Die Erfindung ermöglicht mit ihrer Kombination aus Endoskopieelementen und Triangulationssensorik, an unzugänglichen Stellen eine Abstandsmessung von innen liegenden Oberflächen durchzuführen. Dabei besteht die Senderanordnung aus geeigneten optoelektronischen Komponenten, wobei über eine Optik eine Strahlumlenkung vorzugsweise senkrecht zur Einschubrichtung vorgesehen sein kann. Der Meßbereich befindet sich außerhalb des Meßfortsatzes. Die von einer Oberfläche reemittierte Intensität durchläuft den Empfängerstrahlengang eines normalen Triangulationssensors. Dieser Strahlengang wird ebenfalls umgelenkt, so daß er längs der Meßfortsatzachse verläuft. Gebündelt wird dieser Strahl u. a. über eine geeignete Optik auf ein optoelektronisches Empfängerbauteil, das eine positionsempfindliche Signalauswertung ermöglicht. Die vorhandene Elektronik erzeugt die notwendigen Signale zur Sendersteuerung ebenso, wie sie für die Auswertung der Empfängersignale zuständig ist.

Der angedachte Einsatz bezieht sich z. B. auf die Wandstärkenmessung von Rohren mit und ohne Profil oder Gewinden an den Objektenden, die Messung von Bohrungen, Löchern oder sonstigen Hohlräumen. Auch die Vollständigkeitskontrolle eines Profils oder Gewindes läßt sich mit dieser Messung durchführen. Ebenso können alle Werkstücke, die aufgrund ihres Innendurchmessers andere Meßverfahren ausschließen vermessen werden.

In Kombination mit einem weiteren Abstandssensor vorzugsweise einem Triangulationsensor können auch direkt Wandstärken von Rohren oder Bohrungen oder ähnlichen oben beschriebenen Objekten in einem Differenzmeßverfahren gemessen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Abstandsmeßvorrichtung wird nachfolgend in einer Zeichnung dargestellt:

Fig. 1 Ein Meßsystem nach dem Patentanspruch 1.

Fig. 2 Ausschnittsvergrößerung von Fig. 1; Vorderes Ende des Meßfortsatzes und Meßbereich.

Claims (8)

1. Optische Abstandsmeßvorrichtung zur Abstandsmessung in Hohlräumen, insbesondere zur Innendurchmesser-, Kontur- oder Profilvermessung in Rohren, Löchern oder Innengewinden, nach dem Triangulationsprinzip, mit

• - einem rohrförmigen Meßfortsatz mit geringer Querschnittsabmessung zum Einschieben in den zu vermessenden Hohlraum,
• - einer Strahlungsquelle zur Emission eines Sendestrahls,
• - einem ersten, ebenen Spiegelbereich ganz am vorderen, in den Hohlraum einschiebbaren Ende des Meßfortsatzes und begrenzt an dessen radialem Rand, der den parallel zur Längsachse des Meßfortsatzes auf ihn fallenden im Meßfortsatz ansonsten gradlinig verlaufenden Sendestrahl rechtwinklig nach außerhalb des Meßfortsatzes umlenkt,
• - einem zweiten, ebenen Spiegelbereich, der sich vom ersten Spiegelbereich in seiner Winkelstellung unterscheidet, der sich weiter vom Ende des Meßfortsatzes entfernt befindet als der erste Spiegelbereich und der die von einer Innenwand des zu vermessenen Hohlraums zurückgeworfene Sendestrahlung axial durch den Meßfortsatz zurücklenkt,
• - einer Optik und einem positionsselektiven optoelektronischen Empfänger außerhalb des Meßfortsatzes, auf den die vom zweiten Spiegelbereich zurückgelenkte Strahlung gebündelt wird, und
• - einer Auswerte- und Anzeigeeinheit zur triangulatorischen Auswertung des Empfängersignals.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionswellenlänge der Strahlungsquelle nicht festliegt und in geeigneter Weise für den Anwendungsfall gewählt werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionswellenlänge der Strahlungsquelle und die Empfindlichkeitscharakteristik des Empfängers aufeinander angepaßt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ihre Leistung kontinuierlich oder moduliert oder gepulst emittiert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine Lichtquelle, vorzugsweise ein Laser oder eine Leuchtdiode (LED) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle außerhalb des Meßfortsatzes angeordnet ist und ihre optische Leistung über Spiegel oder über Prismen oder über eine Glasfaser oder über ein Glasfaserbündel in den Meßfortsatz geführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser oder die LED sich direkt im Meßfortsatz befindet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte- und Anzeigeeinheit ein Signal zur Regelung eines Produktionsprozesses zur Verfügung stellt.