JP6591537B2 - 中空体の内壁を検査するための検査装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１によると、中空体、特にエンジンブロックのシリンダボア、の内壁を検査するための検査装置に関する。本発明は、請求項１１によると、中空体の内壁を検査するための方法に更に関する。

エンジンブロックの製作において、しかし他の各種製品の製作においても、キャビティの壁性状は非常に重要である。これら壁には特殊な被膜が設けられ得る。例えば、内燃機関のエンジンブロックのシリンダボアの摺動面または作動シリンダの摺動面には、例えば溶線式または粉末式溶射によって、被膜が施されることが多い。適した被膜を施すことによって、原理上、多くの改善の実現が可能である。これら改善として、内燃機関の燃料消費の低減、軽量構成材の使用、摩擦の低減、除熱の改善、よりコンパクトな構造形態、およびメンテナンスフリー化が挙げられる。このような目的を達成するために、これら被膜は所定の低公差で予め規定された表面パラメータを満たす必要がある。シリンダの欠陥、特にシリンダ内壁のむら、および材料の堆積は回避されるべきである。したがって、シリンダ表面の確実な製作および点検が非常に重要である。

特許文献１には、キャビティの内壁、好ましくはボア壁、を計測するための方法および装置が記載されている。この計測のために、ＣＣＤカメラが設けられる。このＣＣＤカメラは、内壁の表面で反射された環状の計測ビームを記録し、ひいては中空体のプロファイルを計測する。

特許文献２には、点検用のカメラによって記録される大型レセプタクルの各内壁の画像を提供する、大型レセプタクルのための点検方法が記載されている。

特許文献３によると、特に船舶のエンジンの、エンジンブロックのシリンダボアを検査するために、シリンダボア内まで下降させることができる計測装置が提供される。この計測装置は、位置付けられた後、シリンダの内壁に対して複数の個々の計測を実施する。

小さなキャビティを計測するために、特許文献４は、共焦点距離センサを複数有する光学式計測装置を提供する。選択された複数個所でキャビティの内壁を計測するために、複数の点光源が用いられる。

特許文献５は、別の計測構成を開示している。この計測構成もボアの計測用に提供されている。扇状に偏向された光ビームによって、ボアの内側輪郭が検出装置によって光切断法を用いて検出される。

全般的に、本発明の適用分野は、内燃機関の構成要素に限定されず、被工作物／製品の内壁が点検対象となるあらゆる物体を含む。

中空体の内壁を検査するための公知の検査装置および中空体の内壁を検査するための公知の方法は、高度な手作業を必要とする。被工作物を点検するために適した計測の実施および計測値の評価は、比較的高度な知識をユーザに要求し、大きな時間の消費を伴う。また、エラー率が高い。

従来から内壁の目視検査の実施が可能である。この場合、人間が肉眼で内壁をチェックする。ただし、この方法では、非常に小さな粗さは、たとえ干渉を引き起こすものであっても、検出することができない。ユーザがシリンダボアの直径を判定するために使用する単純な検査装置、例えば長さおよび距離の計測要素、を追加したとしても、比較的大きな時間の消費を伴う。薄い層厚、例えば３００μｍ、の場合に制御計測の信頼性に関して満たすべき要件は、満足することが特に困難である。

独国特許出願公開第１０ ２００４ ０４３ ２０９（Ａ１）号 独国特許出願公開第１９８ １３ １３４（Ａ１）号 国際公開第９９／１５８５３号 欧州特許出願公開第１ ７９７ ８１３（Ａ１）号 独国特許出願公開第１９７ ４６ ６６２（Ａ１）号

中空体の内壁の表面性状または欠陥を確実に、且つ短時間で、特に製作工程中の段階で、判定できる、中空体の内壁を検査するための検査装置および方法を示すことは本発明の一目的と見なすことができる。

この目的は、請求項１の特徴を有する検査装置によって、および請求項１１の特徴を有する方法によって、達成される。

本発明による方法および本発明による検査装置の有利な変形例は、従属請求項の主題であり、以下の説明において、特に複数の図に関連付けて、更に説明される。

中空体、特にエンジンブロックのシリンダボア、の内壁を検査するための本発明による検査装置は、
− 中空体を保持するための保持手段と、
− 棒状カメラ装置であって、この棒状カメラ装置の長手方向軸線に対して横方向に画像を記録するべく設計された棒状カメラ装置と、
− カメラ装置を中空体の内部および外部に移動させるための調整手段と、
− 中空体の内壁を照明するための照明手段と、
− 棒状カメラ装置の長手方向軸線を中心にパノラマ画像を記録するためにカメラ装置を制御するべく、更にはカメラによって記録された画像データから内壁の表面性状を判定するべく、設計された電子制御および評価手段と、
− 中空体のキャビティの内径を判定するための直径判定手段と、
を少なくとも備え、
直径判定手段は、光ビームをキャビティの内壁に投光するための光源と、キャビティの内壁から到来した光を検出するための光学式計測手段（センサ）とを有し、
制御および評価手段は、直径判定手段の計測情報からキャビティの内径を判定するべく設計される。

カメラ装置および直径判定手段は、中空体の同じキャビティまたは２つの異なるキャビティを同時に、または次々と、検査できる。したがって、カメラ装置がその内部に移動されるキャビティの上記内壁と直径判定手段によって計測されるキャビティの内壁とは、互いに同一であるか、または互いに異なり得る。後者の場合、２つのキャビティは、カメラ装置と直径判定手段とによって次々と検査可能である。

表面性状として、例えば、内壁の粗さ、傷の存在、斑点、被膜の均一性、色、および／または明度を挙げることができる。

本カメラ装置は、単一回の画像記録によってパノラマ画像を記録するべく設計可能である。代わりに、または加えて、制御および評価手段は、複数の画像の順次記録を制御し、次にこれらをまとめて１つのパノラマ画像を形成するべく設計可能である。このために、調整手段は、複数の異なる画像記録間で長手方向軸線を中心にカメラ装置を回転させることができる。

中空体の内壁を検査するための本発明による方法において、本発明による検査装置は、調整手段によって棒状カメラ装置が中空体内に移動されたときに少なくとも１つの画像が棒状カメラ装置によって記録されるように、棒状カメラを用いた内壁の検査のために使用される。

本発明によると、ユーザが措置を行う必要なしに、被工作物のチェックを高精度で確実に行えるという大きな利点が実現される。

第１の中心概念は、中空体用の保持手段とカメラ装置用の調整手段とによってカメラの移動が容易化され、検査対象の中空体に対するカメラの移動が規定の方法で実現されることにある。計測精度のために重要な、カメラ装置および直径判定手段の位置決めは、精確且つ再現可能な方法で実現可能である。

内壁の検査を短時間で過度な移動なしに実施するために、カメラ装置はパノラマ画像の記録が可能であり得る。パノラマ画像は、３６０°の画像を表すことができる。したがって、計測／検査対象の全領域を内壁の周方向にカバーする。

照明手段は、反射光装置および／またはグレージング光照明装置を備えることができる。反射光装置として、その投光光学系をカメラ装置の受光光学系の傍に配置できる。反射光装置の主投光方向は、カメラ装置の主受光方向にほぼ平行に、例えば２０°未満の角度に、できる。

他方、グレージング光照明装置は、稼働中に内壁を照明するグレージング光照明装置の投光方向が照明された内壁からの光をカメラ装置が受光する受光方向に対して横方向になるように、配置される。したがって、内壁の僅かな凸凹または他のむらを容易に検出できる。この実施形態において、照明手段の投光方向は、カメラ装置の受光方向に実質的に平行ではない。代わりに、その投光方向が、照明された内壁からの光をカメラ装置が受光する受光方向に対して横方向になるグレージング光照明装置が使用される。これにより、内壁の高さにばらつきがある場合、投じられた影がより効果的に分かる。

「投光方向」とは、グレージング光照明装置の各点からの投光角度範囲全体を意味すると理解することができる。あるいは、「投光方向」とは、計測動作中に投光された光が内壁にも実際にぶつかる投光角度範囲であると理解することもできる。

凸凹を特に良好に検出できるのは、内壁の或る箇所が照明された投光方向と、この同じ箇所から到来した光がカメラ装置によって計測される受光方向との間の角度が９０°に近い場合である。

グレージング光照明装置の投光方向とカメラ装置の受光方向との間の角度は、４５°から１３５°の間、特に６０°から１２０°の間、好ましくは７５°から１０５°の間、にできる。

更に、大きな影を投げかけるには、検査中のキャビティの長手方向に対する照明方向が極めて重要である。これら方向は、互いにほぼ平行にできることが好ましい。例えば、グレージング光照明装置から内壁に投光された光が内壁にぶつかる角度が２５°未満、好ましくは１５°または１０°未満、になるようにすることができる。

用語「内壁」は、検査対象の中空体のキャビティの内殻面を意味すると理解される。キャビティは、原則として、互いに対向する２つの端面、またはこれら端面のうちの一方、で開口し得る。

中空体は、原則として、少なくとも１つの凹部または開口部をキャビティとして有する何れか所望の被工作物でよい。例えば、複数のシリンダボアが検査対象のキャビティとして製作されたエンジンブロックでもよい。

保持手段は、原則として、検査対象の中空体を保持、すなわち支持、できるものであれば、所望に応じて設計可能である。同時に、保持手段は、中空体を移送するべく適合化されることも可能である。保持手段は、保持されている中空体が検査装置の他の構成要素に対して、例えばカメラ装置に対して、規定の位置を取るように、設計可能である。ただし、代わりに、保持手段は、例えば、保持手段としてのコンベアベルトの場合のように、中空体が保持手段上で複数の異なる位置を取ることができるように設計することも可能である。この場合でもカメラ装置が中空体に対して所定の移動経路に沿って移動できることを保証するために、位置検出手段を存在させることができる。位置検出手段は、保持手段上の中空体の位置を判定する。次に、検出された中空体の位置に基づき、カメラ装置を移動させるための調整手段が制御される。カメラ装置自体を位置検出手段として、またはその一部として、使用することもできる。

カメラ装置が棒形状であることによって、カメラ装置はさまざまな形状のキャビティに容易に導入可能である。棒形状であるとは、特に、その長さがその断面寸法より明らかに大きい、例えば少なくとも４倍または少なくとも６倍大きい、形状であると見なすことができる。画像記録に必要な全ての手段を棒形状の内部に配置する必要はない。例えば、棒形状内部の光学素子によって、棒形状領域の外側に位置するカメラチップに画像を出力（独：erzeugt werden，英：be produced）できる。

棒状カメラ装置は、光入射領域を備える。内壁の画像を記録するための光は、光入射領域を通ってカメラ装置に入る。光入射領域は、棒状カメラ装置の特に下端部、すなわち、キャビティ内に最初に移動される端部、にのみ位置する。パノラマ画像を記録するために、光入射領域は棒形状の全周（３６０°）にわたって延在可能である。

カメラ装置は、調整手段によって中空体に対して移動される。これにより、グレージング光照明装置に対してもカメラ装置が移動されるようにすることができる。これは、グレージング光照明装置の構造を、特にサイズ制限に関して、簡素化すると共に、カメラ装置の精確な移動を容易にする。ただし、代わりに、グレージング光照明装置がカメラ装置に不動に結合されてカメラ装置と一緒に調整されるようにすることもできる。これは、とりわけ、カメラ装置の複数の異なる位置に対して、その都度カメラ装置によって記録される領域の一貫した照明が実現されるという利点をもたらす。

調整手段によるカメラ装置の調整プロセスとは、全般的に、少なくともその視野、すなわちその検出範囲、が調整されることと理解することができる。例えば、外側ミラーの変位をカメラ装置の他の構成要素、例えばカメラチップ、の位置を固定させたまま行うことができる。ただし、より過酷な製作環境におけるセキュリティを向上させるために、調整手段によって移動させることができる棒状ハウジングの中に光学部品を収容することが好ましい場合がある。棒状ハウジング内に過剰圧力が蓄積され得るので、光をハウジングに入出射させる前方光学系のエアーフラッシング用の手段を設けることができる。これにより、防塵を向上できる。また、過剰圧力にさらされる環境制御された計測ハウジングの中に、本明細書に記載の検査装置の全ての計測および投光手段を配置することもできる。

パノラマ画像を一時点で記録できるように、カメラ装置を設計できる。ただし、代わりに、カメラ装置を調整手段によって回転させ、これにより、複数の画像を次々と記録させるようにすることもできる。これら画像は、次に電子制御および評価手段によって一緒にまとめられて単一のパノラマ画像をもたらす。

グレージング光照明装置は、棒状カメラ装置に対して心合わせして配置されたリングライトとして形成可能である。したがって、このリング領域は、棒状カメラ装置の長手方向に垂直である。これは、照明の均質性を向上させる。リングライトとして設計される場合、グレージング光照明装置は、リング形状の周囲に配置された複数の光源、例えば少なくとも４つまたは８つの光源、を備えることができる。

グレージング光照明装置は、カメラ装置が中空体内に移動されたときにグレージング光照明装置が中空体の外側に位置するように、配置可能である。カメラ装置内で移動するときに、グレージング光照明装置も移動させることができる、またはグレージング光照明装置をそのまま静止させておくこともできる。中空体の外側に位置付けることによって、中空体との衝突のおそれなしに、キャビティの長手方向にほぼ平行な方向からの内壁の照明を実現できる。

直径判定手段の計測データから内壁の高さプロファイルまたは粗さを求めるべく、制御および評価手段を設計することも可能である。

直径判定手段は、特に、少なくとも１つの三角測量センサによって形成可能である。直径判定手段は、複数の、例えば少なくとも４つの、三角測量センサを備えることもできる。これらセンサは、棒状カメラ装置の周囲にリング状に配置可能である。

三角測量センサは、例えば、それぞれ独立した投光光学系と受光光学系とを有することができる。この場合、投光光学系によって照明された領域から到来した光が、この三角測量センサからの当該領域の距離に基づき、受光光学系によって複数の異なる感光センサまたはセンサ領域に案内される。

少なくとも１つの三角測量センサは、カメラ装置によっても同時に検査される内壁の領域を検査するように、配向させることができる。

多くの場合、複数のキャビティを有する被工作物が検査される。このような場合、カメラ装置および直径判定手段は、複数の異なるキャビティを同時に検査することもできる。これにより、コンパクトな構造形態に対する要件が減るが、それにも拘わらず、検査を短時間で実現できる。この実施形態において、カメラ装置および直径判定手段は、互いから調整可能な距離にあることが好ましい。この距離は、中空体内の複数のキャビティの相互間の距離に適合化可能である。

直径判定手段およびカメラ装置をそれぞれ異なるキャビティ内に同時に移動できるように直径判定手段がカメラ装置に対して配置される場合は、直径判定手段は対応付けられた駆動手段を有することができる。直径判定手段は、検査対象キャビティの長手方向軸線に沿ってこの検査対象キャビティ内に移動されるように、配置可能である。これは、内壁に対する距離計測の精度を高める。

ただし、代わりに、直径判定手段およびカメラ装置が同じキャビティを同時に検査するように、直径判定手段およびカメラ装置を配置することも可能である。

直径判定手段がカメラ装置に不動に結合されることが好ましい場合がある。この場合、この２つは調整手段によって中空体に対する高さが調整されるので、中空体の複数の異なる高さ領域を次々と検査できる。

直径判定手段は、共焦点センサとして形成されることが好ましい。共焦点センサには、光源からの光を内壁に投光すると共に、内壁からの光を光学式計測手段に案内するための、接合光学素子が設けられる。共焦点センサの場合、照明の焦点距離が計測領域に精確に一致するので、計測領域が鮮明に撮像される。

直径判定手段は、投光された光および／または検出される光を案内する光導波路を備えることができる。したがって、計測動作中、光源および光学式計測手段を検査中のキャビティの外側に位置付けておくことができる。光導波路は、棒状カメラ装置の長手方向軸線に平行に延在可能である。

直径判定手段を回転させるための駆動手段を存在させることができる。これにより、内壁の複数の異なる領域を次々と検査できる。駆動手段を調整手段の一部にすることも可能であり、直径判定手段と共に、カメラ装置を回転させることもできる。

カメラ装置に加え、中空体の内壁の色を判定するための色センサを少なくとも１つ設けることができる。電子制御および評価手段は、色センサによって検出された内壁の色を所定の値と比較し、この比較に基づき内壁の品質表示を出力するべく適合化可能である。これら所定の値は、例えば、濃淡の度合いまたは許容値とすることができ、次々と計測／検知された色は、これら所定の値内であれば、互いから逸脱してもよい。

電子制御および評価手段は、記録された計測値、すなわちカメラ装置、場合によっては直径判定手段、場合によっては色センサ、の計測データ、に基づき、検査中の中空体の品質が十分であるか不十分であるかの決定に至るべく適合化可能である。検査装置は、仕分装置を更に備えることが好ましい。この仕分装置は、検査後の中空体を更に少なくとも２つの異なる経路のうちの一方に随意に移送するべく設計可能である。これにより、中空体の品質が十分と判定されたか不十分と判定されたかに基づき、経路が選択される。

色センサは直径判定手段に不動に結合可能であり、直径判定手段と一緒に、高さの調整および回転が可能である。この場合の回転軸線は、その時点で検査されているキャビティの中心であることが好ましい。直径判定手段は、保持されている中空体内に、心合わせして、または偏心して、移動されるように、配置可能である。

色センサの色識別は、有効にカメラ装置の色識別より良好であり得る。

照明手段を、一緒に移動する棒状カメラ装置上に設け、棒状カメラ装置によって検出された内壁の領域を照明するように配置することができる。照明手段を照明装置の一部とすることができる。照明手段とグレージング光照明装置とが互いに前後に接続されるようにすることもできる。この場合、カメラ装置は、その都度少なくとも１つの画像を記録できる。グレージング光照明装置が、その配置により、内壁の凸凹を特に良好に強調しているときに、照明手段は特に均一な照明をもたらし得るのが好ましい。また、グレージング光照明装置および照明手段は、それぞれ異なる波長範囲の光を投光できる。これにより、内壁について複数の異なる情報が得られる。均一な照明のために、照明手段の投光方向をカメラ装置の受光方向に対して小さな角度に、例えば３０°未満または１５°未満の角度に、することができる。

検査の所要時間を更に短縮するために、棒状カメラ装置は、長手方向にオフセットされた複数のパノラマ画像を記録するために、その長手方向にオフセットされた複数の光入射領域を有することができる。これら光入射領域の各々に対して、対応するカメラ、すなわちカメラチップ、を存在させることができる。

本発明による検査装置は、複数のカメラ装置と複数の直径判定手段とを有することもできる。これらは、１つの共用調整手段によって移動可能であるか、または少なくとも同時に制御可能である。これにより、中空体の複数のキャビティを同時に検査できる。これは、例えば、内燃機関の複数のシリンダの場合に有用である。複数のカメラ装置と複数の直径判定手段とは互いに対して調整可能な距離に配置可能であるので、この距離を検査対象の複数のキャビティの間の距離に合わせることができる。

本発明による方法の１つの変形例においては、内壁の複数の異なる高さ領域を棒状カメラ装置で検査するために、調整手段によってカメラ装置を中空体の内部および／または外部に移動させながら、複数の画像が次々と記録される。これにより、検査対象の内壁の高さ領域全体を短時間で記録可能である。内部への移動中にのみ、または外部への移動中にのみ、画像が記録される場合、画像記録が行われない内部または外部への移動は特に迅速に、すなわち、何れの場合も内部または外部へのもう一方の移動より高速で、行うことができる。あるいは、内部への移動中および外部への移動中の両方において画像を記録することもできる。これにより、データの冗長性および／またはより高い計測確度を実現できる。

カメラ装置を中空体のキャビティの中心軸線に沿ってこの中空体の内部に移動させるように、調整手段を制御することができる。中心軸線に沿った移動によって、以降のデータ評価が簡素化される。中心軸線に沿って案内するために、カメラ装置と中空体の保持手段とを互いに対応させて配置できる。

直径が大きく異なる複数のキャビティを色センサおよび直径判定手段によって精確に検査できると好都合な場合がある。この目的のために、色センサおよび／または直径判定手段をキャビティの長手方向軸線に対して横方向に、特に垂直に、移動させるべく、駆動手段を適合化できる。この調整は、色センサから、および／または直径判定手段から、キャビティの壁までの距離の計測後に、自動的に実施可能である。したがって、この距離の計測を直径判定手段によって実施できる。これにより、それぞれのサイズが大きく異なる複数のキャビティを１つの同じ検査装置で検査できるので好都合である。

機械的に単純な構成のために、カメラ装置と色センサおよび／または直径判定手段とが検査対象の同じキャビティ内に次々と移動されるようにすることができる。カメラ装置と色センサまたは直径判定手段とは、キャビティの長手方向軸線に垂直な平面に、互いにオフセットさせて、例えば長手方向軸線を中心に１８０°回転させて、配置可能である。

装置の追加の特徴として説明されている本発明の特性は、本発明による方法の複数の変形例としても、およびこの逆にも、見なされるものとする。

以下においては、添付の概略図を参照して本発明の更なる利点および特徴を説明する。

本発明による検査装置の第１の例示的実施形態の概略図を示す。 本発明による検査装置の第２の例示的実施形態の概略図を示す。 本発明による検査装置の第３の例示的実施形態の概略図を示す。

同じ構成要素および同じように働く構成要素は、全般的に、各図中で同じ参照符号で識別されている。

図１は、本発明による検査装置１００の一例示的実施形態を示す。これは、中空体１の内壁４の検査を担う。例えば、エンジンブロック１の複数のシリンダ摺動面４を検査するために使用できる。

中空体１は、検査対象の内壁４を各々有するキャビティ３を１つまたは複数有し得る。例えば、内壁４の被膜の検査が必要であり得る。

検査装置１００は、カメラ装置１０と、グレージング光照明装置２０と、直径判定手段３０とを主構成要素として備える。

また、検査装置１００は、保持手段（ここでは図示せず）を有する。中空体１は、保持手段によって所望の既知の位置に保持される。

カメラ装置１０は、棒状ハウジングを有する。これは、調整手段（図示せず）によってキャビティ３内に移動される。カメラ装置１０は、棒状ハウジングの下端部に設けられた光入射領域１２を介して、周囲の画像を記録できる。カメラ装置１０の視野１５は、棒形状によって画定されるカメラ装置１０の長手方向に対して横方向、特に垂直、である。この視野は、パノラマ画像を記録できるように、３６０°の角度をカバーすることが好ましい。

グレージング光照明装置２０は、内壁４の照明を担う。したがって、グレージング光照明装置２０は、その投光方向２５がカメラ装置１０の受光方向１５に対して、すなわちカメラ装置１０の視野１５に対して、横方向になるように、配置される。これは、暗視野照明と表すことも可能である。これにより、内壁４の凸凹が複数の影を比較的強く投じさせる。これらの影は、次に、カメラ装置１０によって判定可能である。

グレージング光照明装置２０は、内壁４の完全な環状領域を同時に照明する環状照明をもたらすことができる。

カメラ装置１０は、キャビティ３の内外に移動されながら、複数の画像を記録できる。したがって、内壁４の複数の異なる高さ領域を検査できる。

記録された各画像は、次に、電子制御および評価手段（図示せず）によって評価される。所定の基準を用いて、制御および評価手段は、検査された内壁４に欠陥が有るか無いかの決定に至る。この決定に応じて、中空体１を複数の異なる製作ステーションに更に移送できる。

本発明の実質的概念として、キャビティ３の直径は、別の光学式計測装置によって検出される。この直径から内壁４の被膜厚または被膜のむらを推定することもできる。これら計測は、少なくとも１つの光源３２と光学式計測手段３５とを有する直径判定手段３０を用いて実施される。

図示の例において、直径判定手段３０は複数の三角測量センサ３１を備える。これら三角測量センサ３１は、カメラ装置１０がキャビティ３内に移動されたときにこれらセンサ３１が内壁４の複数の異なる箇所に向けられるように、配置される。これら三角測量センサ３１は、カメラ装置１０と共に移動可能である。これら三角測量センサ３１によって内壁４の複数の異なる高さ領域を検査することもできる。

内壁４に欠陥が有るか無いかの決定に至るために、制御および評価手段は直径判定手段３０の計測結果も考慮に入れる。

図２の実施形態においては、複数のキャビティ３および５を有する中空体１が検査される。キャビティ３および５は、検査対象の内壁４および６をそれぞれ有する。ここで、検査装置１００はまた、カメラ装置１０と、グレージング光照明装置２０と、直径判定手段３０とを備える。

ただし、ここでは、直径判定手段３０は、複数の三角測量センサによって形成されていない。代わりに、好ましくは共焦点センサ３９として構成された、光学式距離計測要素／センサ３０が使用される。光学式距離計測要素／センサ３０は、計測ビーム３４を内壁６上に案内する導波路３７を備える。反射光も導波路３７によって案内される。

更に、ここでは、内壁６の感光計測を行う色センサ４０が存在する。色センサ４０も導波路を有することができ、距離計測要素３０に結合可能である。したがって、この２つをキャビティ５の内部に同時に移動させることができる。また、色センサ４０および距離計測要素３０は、キャビティ５の中心軸線を中心に一緒に回転可能であり、これにより、内壁６を周方向に走査できる。色の判定は、内壁の層厚および／または不良箇所の検出を助ける。

図２の実施形態において、直径判定手段３０およびカメラ装置１０は、それぞれ異なるキャビティ３および５に同時に導入される。これら構成要素は、それぞれの寸法がかなり大きくても、互いに干渉しない。また、両構成要素は、それぞれのキャビティ５の中心軸線に沿って移動可能である。これは、計測の評価を容易にする。

図３の実施形態において、検査装置１００は、カメラ装置１０とグレージング光照明装置２０とを備える。カメラ装置１０およびグレージング光照明装置２０は、図１または図２について説明したように設計可能である。ここで、直径判定手段３０および色センサ４０は、図２の実施形態のように構築される。ただし、図３の実施形態において、これらはカメラ装置１０に結合される。したがって、これらは、カメラ装置１０と一緒に、同じキャビティ３内に移動される。直径判定手段３０は、それぞれの計測が互いに相互干渉しないように、カメラ装置１０の視野１５の外側に配置可能である。ここで、グレージング光照明装置２０と直径判定手段３０の光源とは、順々に制御可能である。すなわち、相互干渉が回避される。

計測用構成要素１０、３０、４０を、場合によってはグレージング光照明装置２０も、回転させることによって、内壁４の複数の異なる周方向部分を次々と検査できる。計測用構成要素３０、４０については、何れにせよ回転が必要であるため、パノラマ画像記録用のカメラ装置１０の設計はここでは必ずしも必要でない。代わりに、同じ高さで次々と記録されたカメラ装置１０の複数の画像をまとめて１つのパノラマ画像を形成することもできる。

本発明による検査装置１００によると、複数の中空体を特に迅速且つ確実に検査できるので好都合である。したがって、ユーザが実施すべきステップなしに、欠陥のある中空体を除去できる。

Claims (12)

1. 中空体（１）、特にエンジンブロックのシリンダボア、の内壁（４、６）を検査するための検査装置であって、
   − 前記中空体（１）を保持するための保持手段と、
   − 棒状カメラ装置（１０）であって、前記棒状カメラ装置（１０）の長手方向軸線に対して横方向に画像を記録するべく設計された棒状カメラ装置（１０）と、
   − 前記棒状カメラ装置（１０）を前記中空体（１）の内部および外部に移動させるための調整手段と、
   − 前記中空体（１）の前記内壁（４、６）を照明するための照明手段と、
   − 前記棒状カメラ装置（１０）の前記長手方向軸線を中心にパノラマ画像を記録するために前記棒状カメラ装置（１０）を制御するべく、更には前記棒状カメラ装置（１０）によって記録された画像データから前記内壁（４、６）の表面性状を判定するべく、設計された電子制御および評価手段と、
   − 前記中空体（１）のキャビティ（３、５）の内径を判定するための直径判定手段（３０）と、
   を有し、前記制御および評価手段は、前記直径判定手段（３０）の計測情報から前記キャビティ（３、５）の前記内径を判定するべく設計される、検査装置において、
   − 前記直径判定手段（３０）は、照明装置（２０）に加え、光ビーム（３４）を前記キャビティ（３、５）の内壁（４、６）に投光するために設けられた光源（３２）を有し、更には、前記棒状カメラ装置（１０）に加え、前記キャビティ（３、５）の前記内壁（４、６）から到来した光を検出するために設けられた光学式計測手段（３５）を有し、
   − 前記照明装置（２０）は、グレージング光照明装置（２０）を備え、前記グレージング光照明装置（２０）は、稼働中に内壁（４、６）を照明する前記グレージング光照明装置（２０）の投光方向（２５）が前記照明された内壁（４、６）からの光を前記棒状カメラ装置（１０）が受光する受光方向（１５）に対して横方向になるように、配置され、前記投光方向（２５）と前記受光方向（１５）との間の角度が４５°から１３５°の間であり、
   − 前記グレージング光照明装置（２０）は、前記棒状カメラ装置（１０）が前記中空体（１）内に移動されたときに前記中空体（１）の外側に位置するように配置される、
   ことを特徴とする検査装置。
2. 前記グレージング光照明装置（２０）によって前記内壁（４、６）に投光された光が２５°未満、好ましくは１０°未満、の角度で前記内壁（４、６）に案内されることを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記棒状カメラ装置（１０）は、前記中空体（１）のキャビティ（３、５）内に最初に移動される光入射領域（１２）をその下端部に有し、前記内壁（４、６）の画像を記録するための光が前記光入射領域（１２）を通って入射可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記照明装置（２０）は、前記棒状カメラ装置（１０）に対して心合わせして配置されたリングライトとして形成されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の検査装置。
5. 前記直径判定手段（３０）は、少なくとも１つの三角測量センサ（３１）を備えることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の検査装置。
6. 前記直径判定手段（３０）は共焦点センサ（３９）を備え、前記光源（３２）の光を前記内壁（４、６）に投光するために、更には前記内壁（４、６）からの光を前記光学式計測手段（３５）に案内するために、共用光学素子が設けられることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の検査装置。
7. 前記直径判定手段（３０）および前記棒状カメラ装置（１０）をそれぞれ異なるキャビティ（３、５）内に同時に移動できるように、前記直径判定手段（３０）および前記棒状カメラ装置（１０）は互いから調整可能な距離にあり、前記調整可能な距離は異なるキャビティ（３、５）の相互間の距離に適合でき、前記直径判定手段（３０）は、検査対象キャビティの長手方向軸線に沿ってこの検査対象キャビティ内に移動されるように配置されることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の検査装置。
8. 中空体（１）の内壁（４、６）の色を判定するための色センサ（４０）が更に設けられ、
   前記電子制御および評価手段は、検出された内壁（４、６）の色を所定の値と比較し、前記比較に基づき前記内壁（４、６）の品質表示を出力するべく設計される、
   ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の検査装置。
9. 前記棒状カメラ装置（１０）上に照明手段が更に設けられ、前記照明手段は、稼働中に前記棒状カメラ装置（１０）によって検出される内壁（４、６）の領域を照明するように配置されることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の検査装置。
10. 前記電子制御および評価手段は、記録された計測値に基づき、検査された中空体（１）の品質が十分か不十分かの決定に至るべく設計され、
    前記検査された中空体（１）を前記検査された中空体（１）の品質が十分か不十分かの判定基準に従って仕分けする仕分手段が存在する、
    ことを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の検査装置。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の検査装置によって中空体（１）の内壁（４、６）を検査するための方法であって、
    前記棒状カメラ装置（１０）を用いて前記内壁（４、６）を検査するために、前記調整手段によって前記棒状カメラ装置（１０）が前記中空体（１）内に移動されているときに、少なくとも１つの画像が記録され、
    前記グレージング光照明装置（２０）は、前記棒状カメラ装置（１０）が前記中空体（１）内に移動されたときに前記中空体（１）の外側に位置し、
    前記光源（３２）は、光ビーム（３４）を前記キャビティ（３、５）の内壁（４、６）に投光し、前記光学式計測手段（３５）は、前記キャビティ（３、５）の前記内壁（４、６）から到来した光を検出する、
    ことを特徴とする方法。
12. 前記棒状カメラ装置（１０）は、前記中空体（１）のキャビティ（３、５）の中心軸線に沿って前記中空体（１）内に移動されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

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