WO2023156030A1 - Vorrichtung für die boroskopinspektion von technischen geräten - Google Patents

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WO2023156030A1
WO2023156030A1 PCT/EP2022/074666 EP2022074666W WO2023156030A1 WO 2023156030 A1 WO2023156030 A1 WO 2023156030A1 EP 2022074666 W EP2022074666 W EP 2022074666W WO 2023156030 A1 WO2023156030 A1 WO 2023156030A1
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WO
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lighting
boroscope
head
lighting elements
borescope
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/074666
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tarek Mostafa
Oliver Neumann
Jan Oke Peters
Michael Thies
Sören Wedow
Original Assignee
Lufthansa Technik Ag
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/954—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8835—Adjustable illumination, e.g. software adjustable screen

Definitions

  • the invention relates to a device for the boroscope inspection of technical devices.
  • the boroscopes can be introduced with their shaft, which can be rigid or flexible, through small openings into the areas in question and offer either directly via optics or by displaying a video image taken by suitable sensors at the boroscope tip - also Called video boroscope - Insight into areas that are otherwise not visible.
  • Several optics and/or sensors can also be provided on the boroscope tip in order to record images in different spectra or in different directions.
  • the acquisition of 3D data is also possible, e.g. with the help of triangulation methods based on simultaneously recorded , overlapping images of two image sensors at a distance from each other .
  • illumination at the boroscope tip with which at least the image area of the optics and/or sensors is illuminated. Illumination with visible light generally takes place here; but it is - with suitable sensors - also possible that, for example. illumination occurs in the infrared range.
  • the brightness and the contrast can be reduced during digital image acquisition. However, this also reduces the depth of information in the images taken, so that minor flaws in the inspected area may appear. cannot be identified, or at least not reliably identified.
  • the object of the present invention is to provide a device for the boroscope inspection of technical devices in which the disadvantages known from the prior art no longer occur or only to a reduced extent.
  • the invention relates to a device for the borescope inspection of technical devices
  • a borescope head that can be arranged on a shaft and has at least one borescope lens and an illumination device, with a longitudinal axis of the borescope head being in line with the axis of the shaft when it is arranged on a shaft coincides
  • the lighting device has at least one lighting unit with a plurality of lighting elements distributed over the circumference around the longitudinal axis of the borescope head for illuminating the area surrounding the borescope head, with at least one lighting element being controllable independently of the other lighting elements to create different lighting scenarios .
  • the "boroscope optics" are the unit(s) in a boroscope head that ultimately at least help determine the recording range of the boroscope. It is irrelevant whether the boroscope optics capture 2D images in the visible range or recordings in the non-visible range range (e.g. infrared range) and/or the acquisition of 3D data, e.g. by triangulation.
  • a boroscope optic corresponds, for example, to a boroscope objective or the entry surface of a light guide, which in each case define a recording cone; in a video boroscope, a boroscope optic comprises an image acquisition sensor, which also defines a recording cone.
  • the "recording area of the boroscope" usually corresponds to its recording cone.
  • the recording area can result from the sum of the recording cones and/or from the overlapping area of individual recording cones (e.g. for triangulation).
  • a “boroscope head” is that part—usually at the free end—of a boroscope on which the boroscope optics(s) are arranged.
  • the boroscope head can basically be arranged on a rigid or flexible shaft to form a boroscope.
  • the boroscope head usually has a cross-section arranged on the cross-section of the shank in order to facilitate the introduction of the boroscope into a technical device.Since the shank regularly has a circular cross-section, the boroscope head often has a cylindrical basic shape, the longitudinal axis of which is in the mounted State regularly coincides with the longitudinal axis of the stem.
  • Lighting elements are usually elements that emit light in the visible range. However, it is also possible that lighting elements alternatively or additionally emit electromagnetic radiation in the non-visible range. In particular, if a lighting element comprises several components, information on the Arrangement of a lighting element primarily on its light-emitting surface.
  • the invention has recognized that at least partially separately controllable lighting elements distributed over the circumference of a boroscope head can avoid or at least reduce frequently disruptive reflections in the receiving area of the boroscope head by suitable control of the lighting elements. Due to the distribution over the circumference, some of the lighting elements will regularly be able to illuminate the recording area or at least part of it directly. A part of the lighting elements can, however, if necessary. also only radiate it into the vicinity of the boroscope head away from the recording area; These lighting elements can provide indirect lighting in the recording area via reflections on surfaces of the technical device to be inspected that are not in the recording area.
  • lighting scenarios - e.g. Lighting only by a first group of lighting elements, lighting only by a second group of lighting elements or lighting by all lighting elements - are adjusted, where necessary. only by trying out the lighting scenarios can that lighting scenario be determined in which the least disruptive reflections occur in the recording area. This lighting scenario can then be used for the actual image or data collection are used. It is also possible that for certain investigations, for example in dependence of the position of the boroscope head within a technical device to be inspected, certain lighting scenarios are specified in order to enable comparability between images or images captured at different times. secure data.
  • all lighting elements of one or more lighting units can be controlled independently of one another.
  • all the lighting elements of all the lighting units can be controllable independently of one another.
  • lighting elements of two lighting units arranged at a similar circumferential position can only be controlled together. If the lighting elements can be individually controlled accordingly, there are a large number of possible lighting scenarios from which the one with the best illumination and/or the least disruptive reflections can then be selected.
  • the lighting elements are preferably distributed evenly over the circumference, d. H . the distance between two adjacent lighting elements is always the same.
  • the controllability of the lighting elements is limited to switching them on and off.
  • the lighting elements can be controlled with regard to their brightness.
  • the lighting elements should be dimmable.
  • the corresponding adjustability of the brightness of the lighting elements further increases the variability of the lighting scenarios and thus the possibilities of being able to avoid disruptive reflections.
  • the lighting elements of a lighting unit are distributed in a ring over the circumference of the boroscope head.
  • the length of the combined vertical projection of the extent of all the lighting elements of a lighting unit onto the longitudinal axis of the borescope head es can be shorter than the diameter of the borescope head es.
  • At least one lighting unit comprises three or more lighting elements. While three lighting elements per lighting unit often enable a sufficient number of lighting scenarios to avoid or at least significantly reduce disruptive reflections, this possibility is expanded even further by four or more lighting elements.
  • At least two lighting units are provided, which are preferably spaced apart from one another in the direction of the longitudinal axis of the borescope head. This not only further increases the number of possible lighting scenarios in terms of minimizing disruptive reflections in the recording area of the borescope head. It has also been shown that this also significantly increases the possibilities of avoiding a possibly unfavorable shadow cast in the recording area.
  • At least one borescope objective is arranged between two adjacent lighting units. Is the borescope lens at an angle, like eg . Aligned at 90° to the longitudinal axis of the borescope head, ring-shaped lighting units can be arranged on both sides of the borescope lens. A corresponding arrangement generally enables low-shadow illumination of the recording area of this boroscope lens.
  • At least some of the lighting elements can include light-emitting diodes (LEDs), which are preferably provided with or arranged on a heat sink.
  • LEDs can directly represent the individual lighting elements and for this purpose can be arranged on the outside of the boroscope head.
  • the lighting elements may comprise light guides, so that the respective light source(s) can be arranged separately from the lighting element.
  • the light source or light sources can in turn be LEDs.
  • any other light sources are also conceivable.
  • the controllability of the individual lighting elements can be ensured by controlling the respectively assigned light source.
  • controllable screens can be provided.
  • At least one of the LEDs used in connection with a lighting element preferably fulfills at least one of the following properties:
  • Luminous flux 3W to 20W, preferably 5W to 15W Max .
  • At least some of the lighting elements can also include a diffuser, with which the light emitted by a lighting element is scattered.
  • the device can preferably directly comprise a rigid or flexible shaft, at one end of which the boroscope head is arranged. By combining it with a shaft, the device according to the invention is completed to form a boroscope.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention for the boroscope inspection of technical devices
  • Figure 2a-c three schematic sectional views of Figure 1.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for the boroscope inspection of technical devices.
  • the device 1 comprises a boroscope head 10 with a basic cylindrical shape, which can be arranged on a shaft 50 - only indicated in Figure 1 - in such a way that the central longitudinal axis 11 of the boroscope head 10 (as one of several conceivable longitudinal axes 11) is aligned with the shaft axis 51 of the shaft 50 coincides.
  • Boroscope head 10 includes two spaced-apart borescope lenses 12, which include digital image sensors for taking pictures in the visible range.
  • the recording cones of the borescope lenses 12 (not shown for reasons of clarity) are arranged essentially perpendicular to the longitudinal axis 11 in such a way that they overlap in order to enable the determination of 3D data by triangulation on the basis of images recorded at the same time .
  • a corresponding arrangement of Boroskopobj ektiven 12 is known from the prior art.
  • the boroscope head 10 also includes an illumination device 20 with three illumination units 21, 22, 23, each having four illumination elements 24, 25.
  • the three lighting units 21, 22, 23 are each designed differently in the exemplary embodiment shown. It is of course possible and possibly even advantageous if the lighting units 21, 22, 23 of a boroscope head 10 are designed in the same way.
  • the lighting elements 24, 25 of each lighting unit 21, 22, 23 are distributed in a ring over the circumference around the longitudinal axis 11 of the borescope head 10 (see also Figure 2).
  • the lighting units 21, 22, 23 are arranged in such a way that a borescope object is ektiv 12 between two adjacent lighting units 21, 22 and 22, 23 is located.
  • the lighting elements 24 of the first lighting unit 21 are light-emitting diodes 26 with a size of 2.0 mm ⁇ 2.0 mm and a nominal power consumption of 5 W.
  • the light-emitting diodes 26 each emit white light with a color temperature of 4000 K at a maximum luminous flux of 1200 lm over an emission angle of 120°.
  • the light-emitting diodes 26 are arranged on a heat sink 27 with cooling fins, which also serves as the tip of the boroscope head 10 and is therefore rounded, which makes it easier to insert a boroscope equipped with the boroscope head 10 into a technical device .
  • the lighting elements 24 of the second lighting unit 22 are also light-emitting diodes 26 . Due to the central arrangement of the second lighting unit 22, however, the possibilities for cooling are limited, which is why the light-emitting diodes 26 of this lighting unit 22 only have a nominal power consumption of 10 W and can therefore generate a maximum luminous flux of 1200 lm each. Otherwise, the key technical data are the same as for the light-emitting diodes 26 of the first lighting unit 22 .
  • the lighting elements 25 also include light guides 28, with the help of which the actual light sources and also the heat often associated with them can be arranged away from the lighting elements 25.
  • the light guides 28 can be routed through the shaft 50 .
  • the light sources - e.g. light-emitting diodes as in the case of the first lighting unit 21 can then be arranged at the other end of the shaft 50 and be sufficiently cooled there.
  • All lighting elements 24 , 25 of all lighting units 21 , 22 , 23 can be controlled completely independently of one another.
  • the lighting elements 24 , 25 can not only be switched on and off, but can also be adjusted with regard to their brightness.
  • a control suitable for this (not shown) can be integrated into the boroscope head or arranged separately from it at the other end of the shaft 50 .
  • the surroundings of the borescope head 10 and thus also its recording area defined by the borescope lenses 12 can be illuminated with a large number of different lighting scenarios. If unwanted and disruptive reflections occur in the recording area of the borescope head 10 in one lighting scenario, another lighting scenario can be set in which no or at least less disruptive reflections occur in the recording area.
  • the latter lighting scenario can be determined by running through all or predetermined specific lighting scenarios with simultaneous evaluation of the images taken by at least one borescope lens 12 . If an illumination scenario with no or a minimum of reflection is determined during this run, this illumination scenario can be used to create boroscopic images.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) für die Boroskopinspektion von technischen Geräten umfassend einen an einem Schaft (50) anordenbaren Boroskopkopf (10) mit wenigstens einem Boroskopobjektiv (12) und einer Beleuchtungsvorrichtung (20), wobei eine Längsachse (11) des Boroskopkopfes (10) im an einem Schaft (50) angeordneten Zustand mit der Achse (51) des Schafts (50) zusammenfällt, und wobei die Beleuchtungsvorrichtung (20) wenigstens eine Beleuchtungseinheit (21, 22, 23) mit einer Mehrzahl von über den Umfang um die Längsachse (11) des Boroskopkopfes (10) verteilten Beleuchtungselementen (24, 25) zur Beleuchtung der Umgebung des Boroskopkopfes (10) aufweist, wobei wenigstens ein Beleuchtungselement (24, 25) unabhängig von den übrigen Beleuchtungselementen (24, 25) zur Schaffung unterschiedlicher Beleuchtungsszenarien steuerbar ist.

Description

Vorrichtung für die Boroskopinspektion von technischen Geräten
Die Erfindung betri f ft eine Vorrichtung für die Boroskopinspektion von technischen Geräten .
Im Stand der Technik ist es bekannt , zur Inspektion von technischen Geräten in Bereichen, die nicht unmittelbar einsehbar sind, auf Boroskope zurückzugrei fen . Die Boroskope können mit ihrem Schaft , der starr oder flexibel ausgebildet sein kann, durch kleine Öf fnungen in die fraglichen Bereiche eingeführt werden und bieten entweder unmittelbar über eine Optik oder aber durch Anzeige eines durch geeignete Sensorik an der Boro- skopspitze auf genommenen Videobildes - auch Video-Boroskop genannt - Einblick in ansonsten nicht einsehbare Bereiche . Auch können an der Boroskopspit ze mehrere Optiken und/oder Sensori- ken vorgesehen sein, um Bilder in unterschiedlichen Spektren oder in unterschiedlicher Richtung auf zunehmen . Auch ist die Erfassung von 3-D-Daten möglich, bspw . mithil fe von Triangulationsverfahren auf Basis gleichzeitig auf genommener , sich überlappender Bilder zweier voneinander beabstandeter Bildsensoren .
Da die per Boroskop zu inspi zierende Bereiche von technischen Geräten regelmäßig dunkel sind, ist es bekannt , an der Boro- skopspitze eine Beleuchtung vorzusehen, mit der zumindest der Bildbereich der Optik und/oder Sensorik beleuchtet wird . Dabei erfolgt in der Regel eine Beleuchtung mit sichtbarem Licht ; es ist aber - bei geeigneter Sensorik - auch möglich, dass bspw . eine Beleuchtung im Infrarotbereich erfolgt .
Insbesondere wenn in den zu inspi zierenden Bereichen eines technischen Gerätes polierte Oberflächen vorhanden sind - wie bspw . der vordere Bereich von Rotorschaufeln des Nieder- und des Hochdruckverdichters von Flugzeugtriebwerken - kommt es häufig zu störenden Lichtreflexionen aufgrund der Beleuchtung . Die Lichtreflexionen resultieren bei einer bspw . digitalen Bilderfassung in Bereichen mit sehr hoher Helligkeit , in denen eine Bild- bzw . Datenauswertung häufig nicht mehr möglich ist .
Um diese Störef fekte abzumildern, können die Helligkeit und der Kontrast bei der digitalen Bilderfassung reduziert werden . Allerdings reduziert sich dadurch auch die Inf ormationstief e der auf genommenen Bilder, sodass kleinere Fehlstellen in dem inspi zierten Bereich ggf . nicht oder zumindest nicht sicher erkannt werden können .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es , eine Vorrichtung für die Boroskopinspektion von technischen Geräten, bei der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht mehr oder nur noch in vermindertem Umfang auf treten .
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 . Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Demnach betri f ft die Erfindung eine Vorrichtung für die Boroskopinspektion von technischen Geräten umfassend einen an einem Schaft anordenbaren Boroskopkopf mit wenigstens einem Bo- roskopob j ektiv und einer Beleuchtungsvorrichtung, wobei eine Längsachse des Boroskopkopf es im an einem Schaft angeordneten Zustand mit der Achse des Schafts zusammenfällt , und wobei die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens eine Beleuchtungseinheit mit einer Mehrzahl von über den Umfang um die Längsachse des Boroskopkopf es verteilten Beleuchtungselementen zur Beleuchtung der Umgebung des Boroskopkopf es aufweist , wobei wenigstens ein Beleuchtungselement unabhängig von den übrigen Beleuchtungselementen zur Schaf fung unterschiedlicher Beleuchtungss zenarien steuerbar ist . Zunächst werden einige in Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begri f fe erläutert :
Bei der „Boroskopoptik" handelt es sich um diej enige Einheit ( en) in einem Boroskopkopf , die letztendlich den Aufnahmebereich des Boroskops zumindest mitbestimmen . Dabei ist unerheblich, ob über die Boroskopoptik eine 2D-Bilderf assung im sichtbaren Bereich, Aufnahmen im nicht-sichtbaren Bereich (bspw . Infrarotbereich) und/oder die Erfassung von 3-D-Daten, bspw . per Triangulation, erfolgen . Bei einem rein optischen Boroskop entspricht eine Boroskopoptik bspw . einem Boroskopob- j ektiv oder die Eintritts fläche eines Lichtleiters , welche j eweils einen Aufnahmekegel definieren; bei einem Video-Boroskop umfasst eine Boroskopoptik einen Bilderfassungssensor, der ebenfalls einen Aufnahmekegel definiert .
I st nur eine Boroskopoptik vorgesehen, entspricht der „Aufnahmebereich des Boroskops" in der Regel deren Aufnahmekegel .
Sind mehrere Boroskopoptiken vorgesehen, kann sich der Aufnahmebereich aus der Summe der Aufnahmekegel und/oder durch den Überlappungsbereich einzelner Aufnahmekegel (bspw . zur Triangulation) ergeben .
Bei einem „Boroskopkopf" handelt es sich um denj enigen Teil - in der Regel am freien Ende - eines Boroskops , an dem die Boroskopoptik ( en) angeordnet sind . Der Boroskopkopf kann zur Bildung eines Boroskops grundsätzlich auf einem starren oder flexiblen Schaft angeordnet sein . Dabei weist der Boroskopkopf in der Regel einen an den Querschnitt des Schafts angeordneten Querschnitt auf , um das Einführen des Boroskops in ein technisches Gerät zu erleichtern . Da der Schaft regelmäßig einen kreisrunden Querschnitt aufweist , hat der Boroskopkopf häufig eine zylindrische Grundform, deren Längsachse im montierten Zustand regelmäßig mit der Längsachse des Schafts zusammenfällt . Bei „Beleuchtungselementen" handelt es sich um in der Regel im sichtbaren Bereich Licht abgebende Elemente . Es ist aber auch möglich, dass Beleuchtungselemente alternativ oder zusätzlich elektromagnetische Strahlung im nicht-sichtbaren Bereich abgeben . Insbesondere wenn ein Beleuchtungselement mehrere Komponenten umfasst , beziehen sich Angaben zur Anordnung eines Beleuchtungselementes in erster Linie auf dessen Lichtaustrittsfläche .
Die Erfindung hat erkannt , dass sich durch wenigstens teilweise getrennt ansteuerbare , über den Umfang eines Boroskop- kopfes verteilte Beleuchtungselemente durch geeignete Ansteuerung der Beleuchtungselemente häufig störende Reflexionen im Aufnahmebereich des Boroskopkopf es vermeiden oder zumindest reduzieren lassen . Aufgrund der Verteilung über den Umfang wird regelmäßig ein Teil der Beleuchtungselemente den Aufnahmebereich oder zumindest einen Teil davon direkt beleuchten können . Ein Teil der Beleuchtungselemente kann aber ggf . auch nur in die Umgebung des Boroskopkopf es abseits des Aufnahmebereichs strahlen; diese Beleuchtungselemente können über Reflexionen an nicht im Aufnahmebereich liegende Flächen des zu inspi zierenden technischen Geräts für indirekte Beleuchtung im Aufnahmebereich sorgen .
Aufgrund der getrennten Ansteuerbarkeit können verschiedene Beleuchtungss zenarien - bspw . Beleuchtung nur durch eine erste Gruppe von Beleuchtungselementen, Beleuchtung nur durch eine zweite Gruppe von Beleuchtungselementen oder Beleuchtung durch alle Beleuchtungselemente - eingestellt werden, wobei ggf . auch erst durch Ausprobieren der Beleuchtungss zenarien dasj enige Beleuchtungss zenario ermittelt werden kann, bei dem die geringsten störenden Reflexionen im Aufnahmebereich auftreten . Dieses Beleuchtungss zenario kann dann für die eigentliche Bild- bzw . Datenerfassung genutzt werden . Es ist auch möglich, dass für bestimmte Untersuchungen, bspw . in Abhängigkeit von der Position des Boroskopkopf es innerhalb eines zu inspi zierenden technischen Geräts , bestimmte Beleuchtungss zenarien vorgegeben sind, um so eine Vergleichbarkeit zwischen zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Bildern bzw . Daten sicherzustellen .
Es ist bevorzugt , wenn alle Beleuchtungselemente einer oder mehrerer Beleuchtungseinheiten unabhängig voneinander steuerbar sind . Dabei ist es möglich, dass sämtliche Beleuchtungselemente aller Beleuchtungseinheiten unabhängig voneinander steuerbar sind . Es ist aber auch möglich, dass an einer ähnlichen Umfangsposition angeordnete Beleuchtungselemente zweier Beleuchtungseinheiten nur gemeinsam steuerbar sind . Sind die Beleuchtungselemente entsprechend individuell ansteuerbar, ergeben sich eine Viel zahl von möglichen Beleuchtungss zenarien, aus denen dann dasj enige mit der besten Ausleuchtung und/oder den geringsten störenden Reflexionen gewählt werden kann . Bevorzugt sind die Beleuchtungselemente gleichmäßig über den Umfang verteilt , d . h . der Abstand zwischen zwei benachbarten Beleuchtungselementen ist j eweils gleich .
Grundsätzlich ist es bereits ausreichend, wenn sich die Steuerbarkeit der Beleuchtungselemente auf deren Ein- und Ausschalten beschränkt . Es ist aber bevorzugt , wenn die Beleuchtungselemente hinsichtlich ihrer Helligkeit steuerbar sind . In anderen Worten sollten die Beleuchtungselemente dimmbar sein . Durch die entsprechende Einsteilbarkeit der Helligkeit der Beleuchtungselemente erhöht sich die Variabilität der Beleuchtungss zenarien und somit die Möglichkeiten, störende Reflexionen vermeiden zu können, weiter .
Auch wenn es grundsätzlich möglich ist , die Beleuchtungselemente einer Beleuchtungseinheit nicht nur über den Umfang, sondern auch in Richtung der Längsachse des Boroskopkopf es verteilt anzuordnen, ist es bevorzugt , wenn die Beleuchtungselemente einer Beleuchtungseinheit ringförmig über den Umfang des Boroskopkopf es verteilt sind . Insbesondere kann dabei die Länge der kombinierten senkrechten Proj ektion der Ausdehnung aller Beleuchtungselemente einer Beleuchtungseinheit auf die Längsachse des Boroskopkopf es kürzer sein als der Durchmesser des Boroskopkopf es . Durch eine solche ringförmige Anordnung wird die Veränderung des Beleuchtungss zenarios bei entsprechender Ansteuerung der einzelnen Beleuchtungselemente einer Beleuchtungseinheit erwartbarer, womit es einfacher ist , ein Beleuchtungss zenario mit möglichst geringen Reflexionen auf zufinden .
Es hat sich als vorteilhaft und damit bevorzugt herausgestellt , wenn wenigstens eine Beleuchtungseinheit drei oder mehr Beleuchtungselemente umfasst . Während drei Beleuchtungselemente pro Beleuchtungseinheit häufig bereits ausreichend viele Beleuchtungss zenarien ermöglichen, um störende Reflexionen zu vermeiden oder zumindest deutlich zu reduzieren, ist diese Möglichkeit durch vier oder mehr Beleuchtungselemente noch erweitert .
Es ist bevorzugt , wenn wenigstens zwei Beleuchtungseinheiten vorgesehen sind, die vorzugsweise in Richtung der Längsachse des Boroskopkopf es voneinander beabstandet sind . Nicht nur wird dadurch die Anzahl der möglichen Beleuchtungss zenarien im Hinblick auf möglichst geringe störende Reflexionen im Aufnahmebereich des Boroskopkopf es weiter erhöht . Es hat sich weiter gezeigt , dass dadurch auch die Möglichkeiten, einen möglicherweise ungünstigen Schattenwurf im Aufnahmebereich zu vermeiden, deutlich erhöht werden .
Dabei ist besonders bevorzugt , wenn wenigstens ein Boroskopob- j ektiv zwischen zwei benachbarten Beleuchtungseinheiten angeordnet ist . I st das Boroskopob ektiv unter einem Winkel , wie bspw . 90 ° , gegenüber der Längsachse des Boroskopkopf es ausgerichtet , können zu beiden Seiten des Boroskopob j ektivs ringförmig ausgestaltete Beleuchtungseinheiten angeordnet sein . Eine entsprechende Anordnung ermöglicht in der Regel eine schattenwurf arme Ausleuchtung des Aufnahmebereichs dieses Bo- roskopobj ektivs .
Wenigstens ein Teil der Beleuchtungselemente kann lichtemittierende Dioden ( LEDs ) umfassen, die vorzugsweise mit einem Kühlkörper versehen oder darauf angeordnet sind . Die LEDs können dabei unmittelbar die einzelnen Beleuchtungselemente darstellen und dafür an der Außenseite des Boroskopkopf es angeordnet sein .
Es ist aber auch möglich, dass wenigstens ein Teil der Beleuchtungselemente Lichtleiter umfasst , sodass die j eweilige Lichtquelle (n) getrennt vom Beleuchtungselement anordenbar ist . Bei der oder den Lichtquellen kann es sich wiederum um LEDs handeln . Es sind aber auch beliebige andere Lichtquellen denkbar . Die Steuerbarkeit der einzelnen Beleuchtungselemente kann durch die Ansteuerung der j eweils zugeordneten Lichtquelle gewährleistet werden . Alternativ können steuerbare Blenden vorgesehen sein .
Wenigstens eine der in Zusammenhang mit einem Beleuchtungselement verwendeten LEDs erfüllt vorzugsweise wenigstens eine der nachfolgenden Eigenschaften :
- Größe :
1 mm x 1 mm bis 10 mm x 10 mm, vorzugsweise 1 , 5 mm x 1 , 5 mm bis 5 mm x 5 mm
Max . elektrische Leistungsaufnahme :
3 W bis 20 W, vorzugsweise 5 W bis 15 W Max . Lichtstrom :
300 Im bis 6000 Im, vorzugsweise 600 Im bis 2400 Im
- Abstrahlwinkel :
75 ° bis 175 ° , vorzugsweise 100 ° bis 150 °
- Weißlicht , vorzugsweise mit einer Farbtemperatur von 4000 K
Wenigstens ein Teil der Beleuchtungselemente kann auch einen Di f fusor umfassen, mit dem das von einem Beleuchtungselement abgegebene Licht gestreut wird .
Die Vorrichtung kann neben dem Boroskopkopf vorzugsweise unmittelbar einen starren oder flexiblen Schaft umfassen, an dessen einem Ende der Boroskopkopf angeordnet ist . Durch die Kombination mit einem Schaft wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einem Boroskop komplettiert .
Die Erfindung wird nun anhand einer vorteilhaften Aus führungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben . Es zeigen :
Figur 1 : eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Boroskopinspektion von technischen Geräten; und
Figur 2a-c drei schematische Schnittansichten zu Figur 1 .
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 für die Boroskopinspektion von technischen Geräten schematisch dargestellt . In Figuren 2a-c finden sich schematische Darstellungen der in Figur 1 angedeuteten Schnitte I la, I lb bis I Ic . Die Vorrichtung 1 umfasst einen Boroskopkopf 10 mit einer zylindrischen Grundform, welcher auf einen - in Figur 1 nur angedeuteten - Schaft 50 derart angeordnet werden kann, dass die zentrale Längsachse 11 des Boroskopkopf es 10 (als eine von mehreren denkbaren Längsachsen 11) mit der Schaftachse 51 des Schafts 50 zusammenfällt.
Der Boroskopkopf 10 umfasst zwei voneinander beabstandete Bo- roskopob j ektive 12, die digitale Bildsensoren zur Aufnahme von Bildern im sichtbaren Bereich umfassen. Die Aufnahmekegel der Boroskopobj ektive 12 (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt) sind derart im Wesentlichen senkrecht gegenüber der Längsachse 11 angeordnet, dass sie sich überschneiden, um so die Ermittlung von 3-D-Daten durch Triangulation auf Basis zeitgleich auf genommener Bilder zu ermöglichen. Eine entsprechende Anordnung von Boroskopobj ektiven 12 ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Der Boroskopkopf 10 umfasst weiterhin eine Beleuchtungsvorrichtung 20 mit drei Beleuchtungseinheiten 21, 22, 23, die jeweils vier Beleuchtungselemente 24, 25 aufweisen. Aus Illustrationszwecken sind die drei Beleuchtungseinheiten 21, 22, 23 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils unterschiedlich ausgestaltet. Es ist selbstverständlich möglich und ggf. sogar vorteilhaft, wenn die Beleuchtungseinheiten 21, 22, 23 eines Boroskopkopf es 10 gleich ausgestaltet sind.
Die Beleuchtungselemente 24, 25 jeder Beleuchtungseinheit 21, 22, 23 sind ringförmig über den Umfang um die Längsachse 11 des Boroskopkopf es 10 verteilt angeordnet (vgl. auch Figur 2) Die Beleuchtungseinheiten 21, 22, 23 sind so angeordnet, dass sich jeweils ein Boroskopobj ektiv 12 zwischen zwei benachbarten Beleuchtungseinheiten 21, 22 bzw. 22, 23 befindet. Bei den Beleuchtungselementen 24 der ersten Beleuchtungseinheit 21 handelt es sich um lichtemittierende Dioden 26 , mit einer Größe von 2 , 0 mm x 2 , 0 mm und einer Nenn-Leistungsaufnahme von 5 W . Die lichtemittierenden Dioden 26 geben j eweils Weißlicht mit einer Farbtemperatur von 4000 K bei einem maximalen Lichtstrom von 1200 Im über einen Abstrahlwinkel von 120 ° ab . Um die dabei entstehende Wärme abzuführen, sind die lichtemittierenden Dioden 26 auf einem Kühlkörper 27 mit Kühlrippen angeordnet , der gleichzeitig als Spitze des Boroskop- kopfes 10 dient und daher abgerundet ist , was ein Einführen eines mit dem Boroskopkopf 10 ausgestatteten Boroskops in ein technisches Gerät erleichtert .
Auch bei den Beleuchtungselementen 24 der zweiten Beleuchtungseinheit 22 handelt es sich um lichtemittierende Dioden 26 . Aufgrund der mittigen Anordnung der zweiten Beleuchtungseinheit 22 sind allerdings die Möglichkeiten der Kühlung begrenzt , weshalb die lichtemittierenden Dioden 26 dieser Beleuchtungseinheit 22 lediglich eine Nenn-Leistungsaufnahme von 10 W aufweisen und damit einen maximalen Lichtstrom von j eweils 1200 Im erzeugen können . Im Übrigen sind die technischen Eckdaten gleich den lichtemittierenden Dioden 26 der ersten Beleuchtungseinheit 22 .
Alternativ können - wie anhand der dritten Beleuchtungseinheit 23 exemplarisch dargestellt - die Beleuchtungselemente 25 auch Lichtleiter 28 umfassen, mit deren Hil fe die eigentlichen Lichtquellen und auch die damit häufig einhergehende Wärmeentwicklung von den Beleuchtungselementen 25 entfernt angeordnet werden können . Im dargestellten Aus führungsbeispiel können die Lichtleiter 28 durch den Schaft 50 geführt sein . Die Lichtquellen - bspw . lichtemittierende Dioden wie bei der der ersten Beleuchtungseinheit 21 - können dann am anderen Ende des Schafts 50 angeordnet sein und dort ausreichend gekühlt werden . Sämtliche Beleuchtungselemente 24 , 25 aller Beleuchtungseinheiten 21 , 22 , 23 sind vollständig unabhängig voneinander steuerbar . Dabei sind die Beleuchtungselemente 24 , 25 nicht nur an- und ausschaltbar, sondern auch hinsichtlich ihrer Helligkeit einstellbar . Eine hierfür geeignete Steuerung (nicht dargestellt ) kann in den Boroskopkopf integriert oder getrennt davon am anderen Ende des Schafts 50 angeordnet sind .
Durch die Viel zahl der individuell dimmbaren Beleuchtungselemente 24 , 25 lässt sich die Umgebung des Boroskopkopf es 10 und somit auch dessen, durch die Boroskopob j ektive 12 definierte Aufnahmebereich mit einer Viel zahl von unterschiedlichen Beleuchtungss zenarien beleuchten . Treten bei einem Beleuchtungss zenario unerwünschte und störende Reflexionen im Aufnahmebereich des Boroskopkopf es 10 auf , kann ein anderes Beleuchtungss zenarien eingestellt werden, bei dem keine oder zumindest weniger störende Reflexionen im Aufnahmebereich auftreten . Letzteres Beleuchtungss zenario kann mithil fe eines Durchlaufens sämtlicher oder vorgegebener bestimmter Beleuchtungss zenarien bei gleichzeitiger Auswertung der durch wenigstens ein Boroskopob j ektiv 12 auf genommenen Bilder ermittelt werden . Wird bei diesem Durchlaufen ein Beleuchtungss zenario mit keiner oder einem Minimum an Reflexion ermittelt , kann eben dieses Beleuchtungss zenario verwendet werden, um boroskopische Aufnahmen zu erstellen .

Claims

Patentansprüche Vorrichtung (1) für die Boroskopinspektion von technischen Geräten umfassend einen an einem Schaft (50) anordenbaren Boroskopkopf (10) mit wenigstens einem Boroskopob j ektiv (12) und einer Beleuchtungsvorrichtung (20) , wobei eine Längsachse (11) des Boroskopkopf es (10) im an einem Schaft (50) angeordneten Zustand mit der Achse (51) des Schafts (50) zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (20) wenigstens eine Beleuchtungseinheit (21, 22, 23) mit einer Mehrzahl von über den Umfang um die Längsachse (11) des Boroskopkopf es (10) verteilten Beleuchtungselementen (24, 25) zur Beleuchtung der Umgebung des Boroskopkopf es (10) aufweist, wobei wenigstens ein Beleuchtungselement (24, 25) unabhängig von den übrigen Beleuchtungselementen (24, 25) zur Schaffung unterschiedlicher Beleuchtungsszenarien steuerbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Beleuchtungselemente (24, 25) einer oder mehrerer Beleuchtungseinheiten (21, 22, 23) unabhängig voneinander steuerbar sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungselemente (24, 25) hinsichtlich ihrer Helligkeit steuerbar sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungselemente (24, 25) einer Beleuchtungseinheit (21, 22, 23) ringförmig über den Umfang des Boroskopkopf es (10) verteilt sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beleuchtungseinheit (21, 22, 23) drei oder mehr Beleuchtungselemente (24, 25) umfasst.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Beleuchtungseinheiten (21, 22, 23) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Boroskopob j ektiv (12) zwischen zwei benachbarten Beleuchtungseinheiten (21, 22, 23) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Beleuchtungselemente (24, 25) lichtemittierende Dioden (26) umfassen, die vorzugsweise mit einem Kühlkörper (27) versehen oder darauf angeordnet sind .
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine lichtemittierende Diode (26) wenigstens eine der nachfolgenden Eigenschaften aufweist:
- Größe: 1 mm x 1 mm bis 10 mm x 10 mm, vorzugsweise
1 , 5 mm x 1,5 mm bis 5 mm x 5 mm ;
- Max. elektrische Leistungsaufnahme: 3 W bis 20 W, vorzugsweise 5 W bis 15 W;
Max. Lichtstrom: 300 Im bis 6000 Im, vorzugsweise 600 Im bis 2400 Im; Abstrahlwinkel: 75° bis 175°, vorzugsweise 100° bis
150° ;
- Weißlicht, vorzugsweise mit einer Farbtemperatur von 4000 K. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Beleuchtungselemente (25) Lichtleiter (28) umfassen, sodass die jeweilige Lichtquelle (n) getrennt vom Beleuchtungselement (25) anordenbar ist. 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Beleuchtungselemente (25) einen Diffusor umfasst.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen starren oder flexiblen Schaft (50) umfasst, an dessen einem Ende der Boroskopkopf (10) angeordnet ist.
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