DE102023127056B4

DE102023127056B4 - Vorrichtung zur Messung von Schadtiefen parallel zu einer Beobachtungsrichtung

Info

Publication number: DE102023127056B4
Application number: DE102023127056.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Engelbrecht; Konstantin Markert
Original assignee: Elbe Flugzeugwerke GmbH
Current assignee: Elbe Flugzeugwerke GmbH
Priority date: 2023-10-04
Filing date: 2023-10-04
Publication date: 2025-04-17
Anticipated expiration: 2043-10-05
Also published as: DE102023127056A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum optischen Messen von Schadtiefen in einer Beobachtungsfläche eines Gegenstands offenbart. Die Vorrichtung umfasst ein optisches Mikrometer mit einer Linsenanordnung, einer optischen Achse der Linsenanordnung, und einer Auswerteeinheit, und eine in einem definierten Abstand vor dem optischen Mikrometer angeordneten Spiegelanordnung mit einem Spiegel. Der Spiegel ist unter einem Winkel zu der optischen Achse angeordnet, um so die Beobachtungsfläche über den Spiegel und durch die Linsenanordnung abzubilden. Die Linsenanordnung ist relativ zu dem Spiegel entlang der optischen Achse verschiebbar, um so die Gegenstandsebene der Linsenanordnung anzupassen und somit die Linsenanordnung auf einem Bereich zu fokussieren. Die Auswerteeinheit ist konfiguriert, einen Verschiebeweg der Linsenanordnung zu messen. Die Vorrichtung ist konfiguriert, die Schadtiefe eines Schadens in der Beobachtungsfläche zu bestimmen, durch: Fokussieren der Linsenanordnung auf einen unbeschädigten Bereich der Beobachtungsfläche, Fokussieren der Linsenanordnung auf einen Schadpunkt in der Beobachtungsfläche, und Messen des relativen Verschiebewegs durch die Auswerteeinheit. Der relative Verschiebeweg korrespondiert mit der Schadtiefe des Schadpunkts.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum optischen Messen einer Schadtiefe eines Schadens in einer Beobachtungsfläche.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Insbesondere in der Luftfahrt ist die frühzeitige und genau Erkennung von Oberflächenbeschädigungen, beispielsweise in Form von Kratzern, Einschlägen, Korrosionsschäden, etc., und deren Ausprägung, d.h. der Schadtiefe des jeweiligen Oberflächenschadens, wünschenswert.
Grundsätzlich kommen zur Dimensionsvermessung von Schäden verschiedene Messverfahren in Betracht, welche unter anderem beispielsweise mechanische Messverfahren mit Messuhren, Rauhheitsmessgeräten und ähnliche umfassen. Derartige Messverfahren und Vorrichtung arbeiten mit Messeinheiten wie Messspitzen, Messarmen, etc., und können naturgemäß Schadtiefen nur so genau wie die Größe dieser Messeinheiten bestimmen. Insbesondere bei der Messung von relativ kleinen Schäden wie Kratzern, Einschlägen, Korrosionsschäden, etc. kommen diese Messverfahren und Vorrichtungen demgemäß an ihre Grenzen, da mechanische Messmittel mit Messspitzen u.ä. nicht vollständig während der Messung in die maximale Schadtiefe eindringen können.
Optische Messverfahren hingegen sind nicht von solchen Messspitzen, Messarmen, etc. abhängig, sondern basieren auf der Messung mit Licht und erlauben eine deutlich bessere Dimensionsauflösung. Zur Messung von Oberflächenschäden, beispielsweise an Rümpfen, Tragflächen, etc. kommen beispielsweise optische Mikrometer zum Einsatz. Derartige Mikrometer werden zunächst auf die Oberfläche des zu untersuchenden Bauteils in einem rechten Winkel aufgesetzt. Danach wird das Mikrometer auf einen unbeschädigten Bereich außerhalb des zu untersuchenden Schadens (beispielsweise eines Kratzers) fokussiert. Dazu wird das Bild des Mikrometers durch ein Okular betrachtet und als Referenzpunkt der unbeschädigte Bereich scharf gestellt. Anschließend wir die tiefste Stelle des Schadens selbst fokussiert, indem das Linsensystem des optischen Mikrometers mit Hilfe eines Fokussierrings verstellt wird. Die Schadtiefe lässt sich dann über den gemessenen Verstellweg, welcher über eine Anzeige dargestellt wird, sehr genau ermitteln.
Allerdings kann mit derartigen optischen Mikrometern eine Schadtiefe nur dann genau ermittelt werden, wenn die zu untersuchende Fläche in einem 90° Winkel betrachtet wird. Naturgemäß ist dies beispielsweise bei Innenflächen von Buchsen oder Bohrungen mit einem solchen optischen Mikrometer (welches direkt auf die zu untersuchende Oberfläche aufgesetzt wird) nicht möglich, da das optische Mikrometer aufgrund seiner Dimensionen naturgemäß nicht direkt auf die Wandung der Bohrung aufgesetzt werden kann. Allerdings können beispielsweise Kratzer, Einschläge, Korrosionsschäden, etc. in solchen Buchsen oder Bohrungen ein Problem für die Lebensdauer von Bauteilen darstellen. Derzeit existiert keine Vorrichtung, die eine derart genaue Messung von Schadtiefen solcher Schäden in Buchsen, Bohrungen, oder allgemein an Kanten, welche sich parallel zu einer Sichtachse des Mikrometers befinden, ermöglicht.
Die JP 2002 039 724 A beschreibt eine Vorrichtung zur Prüfung der Oberfläche eines Innenlochs, die eine Abnahme der Messgenauigkeit in Abhängigkeit von der Brennweite eines Objektivs verhindern und einen Innendurchmesser, einen unebenen Zustand usw. eines Lochteils eines Messkörpers mit hoher Präzision messen kann. Ein von einer Lichtquelle emittierte Lichtstrahl wird durch eine Kondensorlinse konvergiert und weiter durch eine Relaislinse geleitet, um einen nahezu parallelen Lichtstrom zu erhalten, der in einen optischen Linsentubus geleitet wird, um die innere Lochoberfläche des gemessenen Körpers durch einen Reflektor und ein Objektiv zu bestrahlen. Das reflektierte Licht wird konvergiert und in den optischen Linsentubus geleitet. Dann wird der Fokussierungszustand aus dem reflektierten Licht erkannt, das durch einen Strahlteiler erhalten wird, um die Kondensorlinse oder die Relaislinse entlang ihrer optischen Achse zu verschieben, und der Abstand zwischen dem Objektiv und der inneren Lochoberfläche des gemessenen Körpers wird aus der Größe der Verschiebung der Kondensorlinse oder der Relaislinse ermittelt, wenn die Fokussierung erkannt wird.
Die DE 10 2017 001 758 A1 beschreibt ein Verfahren zum Messen einer Form auf der Basis von reflektiertem Licht von einer Oberfläche eines Gegenstands, der mit Licht von einem Messkopf bestrahlt wird. Das Verfahren umfasst das Erfassen eines ersten Messergebnisses durch Einstellen einer Messbedingung, die zur Messung eines ersten Bereichs des Gegenstands geeignet ist, und durch Messen eines ersten Abtastbereichs der Oberfläche mit einem ersten Abtastabstand, das Bestimmen eines zweiten Bereichs der Oberfläche mit Ausnahme des ersten Bereichs aus dem ersten Messergebnis und das Erfassen eines zweiten Messergebnisses durch Einstellen einer Messbedingung, die zur Messung des zweiten Bereichs geeignet ist, und durch Messen eines zweiten Abtastbereichs der Oberfläche, der schmaler ist als der erste Abtastbereich, mit einem zweiten Abtastabstand, der feiner ist als der erste Abtastabstand.
Die JP 2017 116 439 A beschreibt eine berührungslose Vorrichtung zum Messen der Form einer Ausnehmung, die eine hohe Messgenauigkeit beibehalten kann, wenn ein optisches System durch eine Relaislinse erweitert wird. Ein Objektiv und Relaislinsen sind durch einen Rahmen miteinander verbunden, und die Positionsbeziehung zwischen ihnen ist fest. Wenn daher der Durchmesser eines Linsentubus, in dem die Relaislinsen untergebracht sind, verkleinert wird, kann das optische Positionsverhältnis zwischen dem Objektiv und den Relaislinsen genau eingehalten werden. Wenn daher ein Graben eine kleine Breite hat, kann der Boden des Grabens genau gemessen werden.
Die DE 10 2015 114 018 A1 beschreibt eine Ventilspaltmessvorrichtung zur Vermessung eines axialen Spaltes zwischen einem in eine Sackloch-Durchgangsbohrung eingepressten Ventilsitzring eines Verbrennungsmotors und dem Grund der Sackloch-Durchgangsbohrung. Die Vorrichtung weist eine Abbildungsoptik zum Abbilden des Spaltes an wenigstens einer Umfangsstelle der Bohrung auf, wobei die Abbildungsoptik mit einem digitalen Bildsensor und einer dem Bildsensor nachgeordneten digitalen Auswertungseinrichtung in Bildübertragungsverbindung steht. Die Auswertungseinrichtung ist für eine Ermittlung des Spaltmaßes anhand des durch den Bildsensor aufgenommenen Bildes ausgebildet und eingerichtet.
Die DE 10 2007 045 569 A1 beschreibt eine optische Sonde zum optischen Prüfen von Messobjekten. Die optische Sonde umfasst einen feststehenden Sondenteil und eine mit diesem mechanisch und optisch gekoppelten rotierbaren Sondenteil. Der rotierbare Sondenteil umfasst mindestens ein optisches Element und ein Mittel zum Austauschen des mindestens einen optischen Elements. Weiter wird eine Vorrichtung zur interferometrischen Messung von Messobjekten beschrieben, wobei in der Vorrichtung ein Interferometer mit der optischen Sonde verbunden ist.
Die JP 2010 014 656 A beschreibt eine berührungslose Seitenflächenform-Messvorrichtung zum Messen der Seitenflächenform eines Messwerkstücks. Ein nach unten abgestrahlter Laserstrahl wird an einem Prisma in Richtung der X-Achse reflektiert, so dass die innere Oberflächenform des Mittellochs eines zylindrischen Elements ebenfalls gemessen werden kann. Insbesondere umfasst die Vorrichtung eine Struktur, bei der das Prisma, das am unteren Ende positioniert ist, eine Objektivlinseneinrichtung und eine erste bilderzeugende Linseneinrichtung befestigt sind, so dass ein Kopf miniaturisiert werden kann. Die automatische Fokussierung kann durch eine Kollimatorlinseneinrichtung erfolgen, die sich in der Z-Achse bewegt, so dass eine Sonde so geformt sein kann, dass sie lang ist und gleichzeitig einen geringen Durchmesser hat. Daher wird der Kopf tief in das Mittelloch des zylindrischen Elements eingeführt, und die Form seiner Innenfläche kann gemessen werden. Durch Wiederholung der Umfangsmessung bei gleichzeitiger Änderung der Position der Z-Achsenrichtung kann die dreidimensionale Form der Innenfläche gemessen werden.
Die JP 2013 174 621 A beschreibt eine Vorrichtung zum Erzeugen eines tomographischen Bildes mit einem hohen S/N-Verhältnis und einer angemessenen Auflösung von einer flachen zu einer tiefen Position. Eine optische tomographische Abbildungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie die von einer Lichtquelle zu emittierenden Lichtstrahlen in Referenzlichtstrahlen und Messlichtstrahlen aufteilt und reflektierte Lichtstrahlen von einem Messobjekt kombiniert, wenn das Messobjekt mit den Messlichtstrahlen und den Referenzlichtstrahlen bestrahlt wird, und dass sie das tomographische Bild des Messobjekts auf der Grundlage der Lichtintensität der Interferenzlichtstrahlen der kombinierten reflektierten Lichtstrahlen und Referenzlichtstrahlen erfasst. Die optische tomographische Abbildungsvorrichtung umfasst eine Brennpunktpositionsänderungseinrichtung zum Ändern der Brennpunktposition der Messlichtstrahlen, eine tomographische Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Vielzahl von tomographischen Bildern, die einer Vielzahl von Brennpunktpositionen entsprechen, die durch die Brennpunktpositionsänderungseinrichtung geändert wurden, während die Messlichtstrahlen abgetastet wurden, und eine tomographische Bildsyntheseeinrichtung zum Erzeugen des synthetischen tomographischen Bildes des Messobjekts durch Synthetisieren der Vielzahl von tomographischen Bildern.
BESCHREIBUNG
Es kann demgemäß als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, eine einfache, effektive und genaue Messung der Tiefen von Schäden in zu einer Oberfläche eines Gegenstands abgewinkelten Flächen, beispielsweise von Innenflächen von Bohrungen oder Buchsen, zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.
Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum optischen Messen der Tiefen von Schäden (d.h. Schadtiefen) in einer Beobachtungsfläche eines Gegenstands offenbart. Die Vorrichtung umfasst ein optisches Mikrometer mit einer Linsenanordnung, einer optischen Achse der Linsenanordnung, und einer Auswerteeinheit, und eine Spiegelanordnung mit einem Spiegel, der in einem fest definierten Abstand vor dem optische Mikrometer angeordnet ist. Der Spiegel ist unter einem Winkel zu der optischen Achse angeordnet, um so die Beobachtungsfläche über den Spiegel und durch die Linsenanordnung abzubilden. Die Linsenanordnung ist relativ zu dem Spiegel entlang der optischen Achse verschiebbar, um so die Gegenstandsebene der Linsenanordnung anzupassen und somit die Linsenanordnung auf einem Bereich zu fokussieren. Die Auswerteeinheit ist konfiguriert, einen Verschiebeweg der Linsenanordnung zu messen. Die Vorrichtung ist konfiguriert, die Schadtiefe eines Schadens in der Beobachtungsfläche zu bestimmen, durch: Fokussieren der Linsenanordnung auf einen unbeschädigten Bereich der Beobachtungsfläche, Fokussieren der Linsenanordnung auf einen Schadpunkt in der Beobachtungsfläche, und Messen des relativen Verschiebewegs durch die Auswerteeinheit. Der relative Verschiebeweg korrespondiert mit der Schadtiefe des Schadpunkts.
Unter einem Schaden in einer Beobachtungsfläche wird jeglicher Schaden mit einer Schadtiefe, wie beispielsweise ein Kratzer, ein Einschlag, ein Korrosionsschaden, und ähnliches, verstanden.
Optische Mikrometer zur Untersuchung solcher Schäden sind grundsätzlich bekannt. Ein optisches Mikrometer, so wie auch das optische Mikrometer der beschriebenen Vorrichtung, umfasst dabei eine Linsenanordnung (beispielsweise aus einem Okular und einem Objektiv, die in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind) ähnlich wie bei einem Mikroskop. Die Linsenanordnung bildet einen Bereich vor der Linsenanordnung (d.h. beispielsweise vor dem Objektiv) scharf ab (beispielsweise über das Okular). Eine scharfe Abbildung erfolgt dabei für alle Punkte, die sich in der Gegenstandsebene der Linsenanordnung befinden. Durch Verstellen der Linsenanordnung, so dass sich die Gegenstandsebene, d.h. die Position der Ebene vor dem optischen Mikrometer, die durch die Linsenanordnung scharf abgebildet wird, verschiebt, können bei gleichbleibenden Abstand des optischen Mikrometers zu einer Oberfläche unterschiedlich weit entfernte Punkte auf der Oberfläche scharf gestellt werden. Wenn sich in der beobachteten Oberfläche beispielsweise ein Kratzer befindet, ist der tiefste Punkt des Kratzers weiter von dem optischen Mikrometer entfernt als ein flacher und unbeschädigter Bereich auf der Oberfläche, der den Kratzer umgibt. Durch Verstellen des Fokus, d.h. der Gegenstandsebene, zwischen dem unbeschädigten Bereich und dem tiefsten Punkt des Kratzers und Ermittlung der Differenz der Entfernung der Gegenstandsebene von dem optischen Mikrometer kann somit eine Schadtiefe, in diesem Beispiel des Kratzers, ermittelt werden, da der Unterschied in der Verstellung des Fokus unmittelbar der Schadtiefe entspricht. Dazu kann das optische Mikrometer zunächst auf den unbeschädigten Bereich als Referenz fokussiert werden und das Mikrometer „genullt“ werden. Anschließend wir der tiefste Punkt des Schadens fokussiert und die relative Änderung des Fokus stellt die Schadtiefe dar. Das Nullen und das Ermitteln der Fokusänderung geschieht dabei durch die Auswerteeinheit. Ein solches optisches Mikrometer kann zudem optional anpassbare Vergrößerungen aufweisen, beispielsweise, in dem das Okular und/oder das Objektiv entsprechend ausgetauscht werden.
Die Erfindung basiert nun auf einer Erweiterung/Verbesserung eines solchen optischen Mikrometers zur Oberflächenmessung, so dass dieses auch beispielsweise für die Messung von Schäden (z.B. Oberflächenschäden in der Wandung) in Buchsen, Bohrungen, u.a., (bzw. allgemein in Flächen, die sich nicht im rechten Winkel zur optischen Achse befinden) verwendet werden kann. Derartige Schäden können mit bekannten optischen Mikrometern (wie oben beschrieben, welches jedoch auch Teil der hierin beschriebenen Vorrichtung ist) nicht untersucht werden, da die Beobachtungsfläche stets unter einem rechten Winkel betrachtet werden muss, um eine genau Ermittlung der Schadtiefe über eine Fokusveränderung des optischen Mikrometers zu erreichen. Bei verfügbaren optischen Mikrometern ist allerdings die Beobachtungsrichtung (d.h. die Richtung, unter der das Mikrometer die zu untersuchende Oberfläche abbildet) gleich der optischen Achse des Mikrometers, so dass das Mikrometer dazu vollständig innerhalb der Buchse angeordnet werden müsste, was allerdings aufgrund der Größenverhältnisse nicht möglich ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet deshalb eine Spiegelanordnung mit einem Spiegel, der in einem fest definierten Abstand, gemäß dem Verhältnis der Brennweite, vor dem Mikrometer in einem Winkel angeordnet ist. Da der Spiegel selbst nicht verstellt wird und in einem festen Abstand angeordnet ist, beeinflusst er den Strahlengang nur insoweit, als dass der Strahlengang umgelenkt wird, fliest allerdings nicht in die Messung der relativen Änderung des Fokus zwischen dem unbeschädigten Bereich und dem tiefsten Punkt des Schadens ein, wie weiter oben beschrieben. Der Spiegel kann beispielsweise mit der Spiegelanordnung in eine Buchse (oder Bohrung, etc., hierin auch allgemein als Buchse bezeichnet) eingeführt werden, so dass eine innere Wandung der Buchse unter einem 90° Winkel betrachtet werden kann, d.h. so dass Licht, welches die Wandung (d.h. die Beobachtungsfläche) unter einem 90° Winkel verlässt auf den Spiegel trifft und durch den Spiegel entlang der optischen Achse der Linsenanordnung in die Linsenanordnung eingekoppelt wird. Die Spiegelanordnung ist dabei klein genug, um in die Buchse zu passen. Mit anderen Worten kann die Spiegelanordnung so in die Buchse eingeführt werden, dass sich der Spiegel vor der Beobachtungsfläche, insbesondere vor einem Schaden in der Beobachtungsfläche, befindet und Licht, dass die Beobachtungsfläche unter einem rechten Winkel verlässt durch den Spiegel in das optische Mikrometer bzw. dessen Linsenanordnung eingekoppelt wird.
Der Spiegel ist somit konfiguriert, Lichtstrahlen von der Beobachtungsfläche (d.h. einer Fläche, die auf Schäden untersucht werden soll) in das optische Mikrometer, bzw. in dessen Linsenanordnung umzulenken. Über das optische Mikrometer kann die Beobachtungsfläche (welche nun beispielsweise parallel zur optische Achse des optischen Mikrometers angeordnet ist) dann betrachtet werden.
Wie bereits angedeutet, da der Spiegel in einem fest definierten Abstand vor dem optischen Mikrometer angeordnet ist, beeinflusst der Spiegel die Messung der Veränderung des Fokus nicht, sondern teilt entsprechende Lichtstrahlen von der Beobachtungsfläche zu der Linsenanordnung nur in zwei Segmente auf; ein erstes Segment, das senkrecht von der Beobachtungsfläche austritt und auf den Spiegel trifft und ein zweites Segment, das von dem Spiegel entlang der optischen Achse in die Linsenanordnung verläuft. Die Gegenstandsweite der Linsenanordnung, d.h. die Entfernung der Gegenstandsebene (welche einer Beobachtungsebene der Vorrichtung entspricht) vor der Linsenanordnung, ist dabei so gewählt, dass sie in etwa der Summe des ersten Segments und des zweiten Segments entspricht oder in diesen Bereich verstellt werden kann und um diesen Bereich variiert werden kann. Der Spiegel „dreht“ die Gegenstandsebene/Beobachtungsebene somit sozusagen, so dass diese parallel zu der Beobachtungsfläche verläuft und senkrecht zu der Beobachtungfläche um einen Bereich um die Beobachtungsfläche variiert werden kann. Das heißt, die von dem Mikrometer scharf abgebildete Fläche (welche ohne den Spiegel vor dem optischen Mikrometer liegen würde und durch den Spiegel entsprechend so gedreht wird, dass diese parallel zu der Beobachtungsfläche liegt) kann im Abstand zu der Beobachtungsfläche so variiert werden (und insbesondere auch in die Beobachtungsfläche hinein verschoben werden), dass Ebenen, die unterhalb bzw. in der Beobachtungsfläche liegen, scharf abgebildet werden. Der Fokus der Vorrichtung kann dementsprechend nun über die Linsenanordnung, wie bereits in Bezug auf das optische Mikrometer aus dem Stand der Technik beschrieben, insbesondere durch Variieren eines Abstands des Linsenanordnung (beispielsweise eines Objektivs der Linsenanordnung) zu dem Spiegel gegenüber der Beobachtungsfläche angepasst werden. Beispielsweise kann die Linsenanordnung als Ganzes oder zumindest ein Objektiv der Linsenanordnung entlang der optischen Achse verschoben werden, so dass sich der Abstand der Linsenanordnung zum Spiegel verändert, wobei jedoch der Abstand des optischen Mikrometers selbst zu dem Spiegel nicht verändert wird. Beispielsweise kann die Linsenanordnung (oder ein Objektiv ebendieser) aus einem Gehäuse des optischen Mikrometers (z.B. mit einem Einstellrad oder automatisiert mit einem Motor) gedreht werden. Die Gegenstandsweite ist weiterhin durch die Summe der Längen des ersten Segments und des zweiten Segments gegeben. Dadurch wird somit die Gegenstandsebene senkrecht zu der Beobachtungsfläche verschoben, wodurch unterschiedliche Tiefen auf der Beobachtungsfläche fokussiert werden können.
Die eigentliche Messung der Schadtiefe kann dann wie bereits oben beschrieben erfolgen. D.h. zunächst kann ein unbeschädigter Bereich der Beobachtungsfläche als Referenz scharf gestellt (fokussiert) werden. Anschließend wird dann der Schaden selbst (z.B. ein tiefster Punkt eines Kratzers) scharf gestellt. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise jeweils die Position der Linsenanordnung messen. Aus dem Verschiebeweg zwischen den beiden scharfgestellten Bereichen, welcher sich als Differenz der jeweiligen Positionen der Linsenanordnung ergibt, lässt sich dann die Schadtiefe ermitteln, welche genau diesem Verschiebeweg entspricht.
Optional kann die Auswerteeinheit ein Display aufweisen, welches die gemessene Schadtiefe anzeigt und einen „Nullungsschalter“ umfassen. So kann die Vorrichtung beispielsweise zunächst auf den unbeschädigten Bereich fokussiert werden und die Anzeige dann auf null gesetzt werden. Bei der anschließenden Fokussierung auf den Schadbereich entspricht dann der angezeigte Wert unmittelbar der ermittelten Schadtiefe. Eine solche Auswerteeinheit ist insbesondere bei manueller Verwendung der Vorrichtung nützlich.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Beobachtungsfläche eine Innenfläche einer Buchse oder einer Bohrung. Die Spiegelanordnung ist konfiguriert, so in die Buchse oder Bohrung eingeführt zu werden, dass die Innenfläche unter einer senkrechten Betrachtungsrichtung über den Spiegel beobachtet wird.
Insbesondere, wie oben beispielhaft beschrieben, kann eine Wandung der Buchse/Bohrung mit der Vorrichtung untersucht werden, wenn das optische Mikrometer auf eine Oberfläche eines Bauteils aufgesetzt wird, in dem sich die Buchse oder die Bohrung befindet. Dabei ist der Winkel, unter dem der Spiegel zu der optischen Achse angeordnet ist, so angepasst, dass Licht, dass die Beobachtungsfläche unter einem 90° Winkel verlässt, in die optische Achse durch den Spiegel umgelenkt wird und somit durch das optische Mikrometer beobachtet werden kann. Im Allgemeinen wird dabei das optische Mikrometer senkrecht auf der Oberfläche des Bauteils aufgesetzt. Wenn die Buchse somit gerade durch das Bauteil verläuft (d.h. unter eine Winkel von 90° zur Oberfläche), ist der Winkel des Spiegels 45°. Es ist allerdings auch denkbar, dass Buchsen schräg (d.h. unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Oberfläche) durch ein Bauteil verlaufen. In einem solche Fall beträgt der Winkel des Spiegels nicht 45°, sondern ist entsprechend angepasst, so dass der Strahlengang des senkrechten Strahls (von der Beobachtungsfläche) in die Linsenanordnung geleitet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt der Winkel, unter dem der Spiegel zu der optischen Achse angeordnet ist, 45°.
Eine solche Anordnung des Spiegels erlaub die Untersuchung einer Beobachtungsfläche, die um einen Winkel von 90° zu der optische Achse des optischen Mikrometers verkippt ist, wie beispielsweise einer Innenwandung einer Buchse/Bohrung, die gerade durch ein flächiges Bauteil mit einer Oberfläche verläuft, wenn das optische Mikrometer gerade auf die Oberfläche aufgesetzt wird, so dass die Spiegelanordnung mit dem Spiegel sich in die Buche erstreckt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Spiegelanordnung einen Spiegelarm, der den Spiegel in dem definierten Abstand gemäß der Brennweite vor dem optischen Mikrometer trägt. Die Länge des eindringenden Spiegelarms kann insbesondere an einen Bereich von Interesse vor dem optische Mikrometer (beispielsweise eine Längsposition in einer Buchse, die untersucht werden soll) angepasst sein. Wenn beispielsweise der mittlere Bereich einer Buchse mit der Länge L in einer Längserstreckungsrichtung der Buchse untersucht werden soll, so beträgt die Länge des Spiegelarms bis zu dem Zentrum des Spiegels L/2, wenn der unterste Bereiche der Buchse untersucht werden soll, beträgt die Länge des Spiegelarms L, usw. Die Linsenanordnung, bzw. die Gegenstandsweite der Linsenanordnung, ist dann selbstverständlich auf die Länge des Spiegelarms abgestimmt, um die weiter oben genannten Bedingungen (Summe aus erstem Segment und zweitem Segment entspricht Gegenstandsweite) zu erfüllen.
Gemäß der Erfindung umfasst die Vorrichtung ferner eine Höheneinstellanordnung, welche konfiguriert ist, eine absolute Positionierung des optischen Mikrometers relativ zu einer Oberfläche eines zu untersuchenden Gegenstands zu variieren, ohne den Abstand der Spiegelanordnung vor dem optischen Mikrometer zu verändern.
Eine solche Höheneinstellanordnung ermöglicht das Untersuchen verschiedener Längspositionen der Beobachtungsfläche (d.h. beispielsweise verschiedenen Längspositionen in einer Buchse), ohne den definierten Abstand des Spiegels vor dem optischen Mikrometer und damit die Linsenanordnung anzupassen. Beispielsweise kann die Höheneinstellanordnung so konfiguriert sein, dass diese eine Verstellung der vertikalen Position des optischen Mikrometers zusammen mit der Spiegelanordnung relativ zu einer Oberfläche eines untersuchten Gegenstands ermöglicht. Die Spiegelanordnung kann dann beispielsweise so konfiguriert sein, dass der Spiegel in der niedrigsten Position der Höheneinstellanordnung sich an einem untersten zu untersuchenden Punkt (beispielsweise einer Unterkante einer Buchse) befindet, während das optische Mikrometer an der Oberfläche des Gegenstands aufliegt. Wenn nun mit der Höheneinstellanordnung das optische Mikrometer gegenüber der Oberfläche zusammen mit der Spiegelanordnung angehoben wird, verschiebt sich der Spiegel nach oben entlang der Beobachtungsfläche (beispielsweise weiter nach oben in einer Buchse), wodurch weiter oben liegenden Bereiche neben dem Spiegel liegen und untersucht werden können. Dadurch wird beispielsweise ermöglicht, sämtliche Schäden an der inneren Wandung (als Beobachtungfläche) einer Buchse auf deren Schadtiefen zu untersuchen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Höheneinstellanordnung einen Außenteil mit einem Innengewinde und einen Innenteil mit einem zu dem Innengewinde des Außenteils passenden Außengewinde. Das Innenteil trägt die Spiegelanordnung und ist konfiguriert, die Spiegelanordnung in dem definierten Abstand vor dem optischen Mikrometer zu halten. Das Außenteil ist konfiguriert, auf der Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstands aufgesetzt zu werden. Die absolute Positionierung des optischen Mikrometers relativ zu der Oberfläche ist über das Innengewinde und das Außengewinde variierbar, wenn das Innengewinde in das Außengewinde eingeschraubt wird.
Beispielsweise können sowohl das Innenteil als auch das Außenteil ringförmig ausgestaltet sein. Das Innenteil trägt dabei die Spiegelanordnung in einer festen räumlichen Relation. Das Innenteil kann entweder fest oder lösbar mit dem optischen Mikrometer verbunden sein. Dazu kann das Innenteil beispielsweise selbst Teil eines Gehäuses des optischen Mikrometers sein, oder kann mit dem optischen Mikrometer (bzw. dem Gehäuse) verklebt, verschraubt, vernietet, oder anderweitig fest verbunden sein.
Bevorzugt weist das Innenteil jedoch zusätzlich zu dem Außengewinde auch noch ein Innengewinde auf und das Gehäuse des optischen Mikrometers weist ein entsprechendes Außengewinde zum Aufschrauben des Innenteils der Höheneinstellanordnung auf. Ferner kann das Innenteil einen Anschlag, beispielsweise in Form einer Anschlagsfläche, oder ein ähnliches Positionierelement auf, um den Spiegel in einer festen Relation zu einer Unterseite des optischen Mikrometers mit dem optischen Mikrometer zu verbinden.
Das Außenteil kann über sein Innengewinde auf das Außengewinde des Innenteils aufgeschraubt werden. Ferner kann das Außenteil beispielsweise einen Auflagerand umfassen, über welches das Außenteil auf der Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstand aufgesetzt werden kann. Über das Innengewinde des Außenteils und das Außengewinde des Innenteils kann dann der Spiegel der Spiegelanordnung bezüglich der Oberfläche des Gegenstands in der Höhe variiert werden, wobei der fest definierte Abstand zu dem optischen Mikrometer beibehalten wird. Das Außenteil dient dann sozusagen als Adapterstück zwischen dem optische Mikrometer und der Oberfläche, welches eine Höhenveränderung des optischen Mikrometers zusammen mit der Spiegelanordnung bezüglich der Oberfläche, in der soch die Buchse oder Bohrung befindet, als Ganzes ermöglicht, während die Vorrichtung sich auf der Oberfläche abstützen kann. Dadurch kann beispielsweise der Spiegel innerhalb einer Buchse in der Höhe verstellt werden, um andere Beobachtungspositionen zu ermöglichen, ohne die optischen Relationen der Gesamtanordnung zu verändern. Diese Anordnung hat ferner den Vorteil, dass beispielsweise anstelle des Innenteils, ein Innenteil ohne den Spiegel aufgeschraubt werden kann, so dass das optische Mikrometer auch zur Untersuchung der Oberfläche des Gegenstands (und nicht beispielsweise nur einer Wandung einer Buchse in dem Gegenstand) verwendet werden kann. Die Vorrichtung kann dann universell für sämtliche denkbaren Beobachtungsflächen des Gegenstands verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine Beleuchtungseinheit, welche konfiguriert ist, die Beobachtungsfläche trotz der Verminderung des Lichts in einer engen Buchse oder Bohrung zusätzlich zu beleuchten.
Eine solche Beleuchtungseinheit kann insbesondere eine LED-Beleuchtung sein, die an einem Spiegelarm der Spiegelanordnung angebracht ist. Somit wird die Beleuchtungseinrichtung beispielsweise bei der Untersuchung einer Buchse mit in die Buchse eingeführt und beleuchtet die Beobachtungsfläche. Dadurch wird die Verwendung der Vorrichtung erleichtert, da die Lichtverhältnisse innerhalb einer Buchse naturgemäß dunkler sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Linsenanordnung zumindest ein Objektiv und ein Okular. Die Spiegelanordnung ist vor dem Objektiv angeordnet. Das Bild der Beobachtungsfläche kann über das Okular betrachtet werden.
Die Verstellung des Fokus kann über ein Verschieben lediglich des Objektivs oder über ein Verschieben der gesamten Linsenanordnung erfolgen. Im ersteren Fall ist jedoch zu beachten, dass sich die Vergrößerung beim Verstellen des Fokus ändern kann, da die Relationen zwischen dem Okular und dem Objektiv verändert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Fokussieren jeweils manuell durch einen Benutzer oder automatisiert erfolgen.
Beispielsweise kann bei einer manuellen Bedienung ein Benutzer durch ein Okular der Linsenanordnung schauen und die jeweiligen Fokussierungen, z.B. anhand eines Einstellrings an dem optischem Mikrometer, vornehmen und die entsprechenden Werte manuell von der Auswerteeinheit manuell ablesen.
Allerdings kann die Auswerteeinrichtung alternativ oder zusätzlich auch mit Kommunikationsfähigkeiten ausgestattet sein. Zudem kann die Auswerteeinheit alternativ oder zusätzlich auch einen Motor ansteuern, welcher die Linsenanordnung verschiebt, um den Fokus zu verstellen. Ferner ist alternativ oder zusätzlich auch denkbar, dass die Vorrichtung eine Kamera umfasst, welche beispielsweise ein Bild über ein Okular der Linsenanordnung aufnimmt und an eine Steuerung, wie beispielsweise einen Allzweckcomputer, übermittelt. Die Auswerteeinheit kann in solchen Ausführungen ebenso mit der Steuerung in Kommunikation stehen. Dies ermöglicht beispielsweise eine vollautomatische Ermittlung der Schadtiefe, beispielsweise indem die von dem Okular aufgenommenen Bilder durch die Steuerung ausgewertet werden (z.B. mit einem auf künstlicher Intelligenz beruhenden Algorithmus) und die Linsenanordnung vollautomatisch auf die jeweiligen Bereiche, wie oben beschrieben, fokussiert wird. Die Verstellung der Fokussierung kann beispielsweise durch ansteuern eines entsprechenden Motors erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Spiegel ein verwerfungsfreier Präzisionsspiegel mit hohem Reflexionsvermögen.
Ein solcher Spiegel weist eine hohe Oberflächenebenheit auf, um Bildverzerrungen zu reduzieren und reflektiert einen Großteil des auf den Spiegel treffenden Lichts. Dies erhöht zum einen die Genauigkeit der Ermittlung der Schadtiefe (da optische Verzerrungen reduziert werden) und ermöglicht zum anderen auch den Einsatz in dunkleren Umgebungen.
Zusammenfassend wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Messung von Schadtiefen von Oberflächenschäden von Beobachtungsflächen, die sich in einem Winkel zu einer Oberfläche erstrecken, ermöglicht. Solche Beobachtungsflächen können beispielsweise Innenwandungen von Buchsen, Bohrungen, und ähnlichen Strukturen sein. Die Vorrichtung ermöglicht eine einfache und genaue Messungen derartiger Schadtiefen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf Ausführungsbeispiele eingegangen. Die Darstellungen sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche oder ähnliche Elemente. Es zeigen:

1 Eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Messen von Schadtiefen von Schäden in einer Beobachtungsfläche, die parallel zu einer optischen Achse eines optischen Mikrometers ausgerichtet ist.
2 Eine Prinzipskizze, welche das Messprinzip der Vorrichtung aus 1 illustriert.
3 Eine schematische dreidimensionale räumliche Ansicht einer Höheneinstellanordnung mit einem Außenteil und einem Innenteil zur Verwendung mit der Vorrichtung aus 1.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung 100 zum Messen von Schadtiefen 90 (vgl. 2) von Schäden 13 in einer Beobachtungsfläche 12 eines Gegenstands 10. Die Vorrichtung 100 umfasst ein optisches Mikrometer 20, eine Spiegelanordnung 30 und eine optionale Höheneinstelleinrichtung 60 (welche im Detail mit Bezug zu 3 beschrieben wird).
Das optische Mikrometer 20 umfasst eine Auswerteeinheit 24 mit einer Anzeige 26, eine Linsenanordnung 21, 22, welche ein Objektiv 21 und ein Okular 22 umfasst, einen Einstellring 27, sowie einen optische Achse 23.
Die Spiegelanordnung 30 umfasst einen Spiegelarm 32 und einen an dem Spiegelarm 32 angebrachten Spiegel 31. Ferner ist an dem Spiegelarm 32 eine Beleuchtungseinheit 50, beispielsweise in Form einer LED angebracht. Stattdessen kann jedoch beispielsweise auch ein Beleuchtungsring um das Objektiv 21 oder jede andere geeignete Beleuchtungseinheit 50 verwendet werden. Der Spiegel 31 ist über den Spiegelarm 32 in einem fest definierten Abstand 25 vor dem optischen Mikrometer 20 angebracht.
In dem dargestellten Beispiel wird die Vorrichtung 100 verwendet, um die Schadtiefe 90 eines Schadens 13 innerhalb einer Buchse 40 (oder Bohrung 40) zu bestimmen. Die Beobachtungsfläche 12 ist demnach durch die innere Wandung der Buchse 40 definiert. In dem dargestellten Beispiels ist die Buchse 40 senkrecht und gerade durch einen Gegenstand 10, wie beispielsweise eine Platte, ein Rotorblatt, oder jeden anderen Gegenstand, vorgesehen. Der Gegenstand 10 weist eine Oberfläche 11 auf, welche in dem dargestellten Beispiel senkrecht zu der Beobachtungsfläche 12 verläuft. Der Spiegel 31 ist deshalb unter einem Winkel von 45° zu der Beobachtungsfläche 12 angeordnet, um einen senkrecht aus der Beobachtungsfläche 12 austretenden Lichtstrahl 28, 29, welcher durch den Spiegel 31 in ein erstes Segment 28 und ein zweites Segment 29 unterteilt ist.
Die Linsenanordnung 21, 22 weist eine Gegenstandsebene 14 mit einer Gegenstandsweite, welche der Summe der Längen des ersten Segments 28 und des zweiten Segments 29 entspricht. Der Spiegel 31 dient demnach dazu, die Gegenstandsebene 14 (welcher normalerweise vor dem Objektiv 21 liegt) so zu drehen, dass diese parallel zu der Beobachtungsfläche 12 verläuft. Die Gegenstandsebene 14 bzw. Beobachtungsebene 14 ist in 1 gestrichelt angedeutet. Der Doppelpfeil deutet dabei an, dass die Gegenstandsebene/Beobachtungsebene 14 entsprechend senkrecht zu der Beobachtungsfläche verschoben werden kann, wie nachfolgend beschrieben. Die Gegenstandsebene 14 der Linsenanordnung 21, 22 (Die Gegenstandsweite bleibt immer gleich) ist veränderbar, beispielsweise, indem die ganze Linsenanordnung 21, 22 (d.h. das Okular 22 und das Objektiv 21), oder auch nur das Objektiv 21 über den Einstellring 27 aus dem Gehäuse des optischen Mikrometers 20 gedreht wird. Im letzteren Fall verändert sich jedoch beim Verstellen/Verschieben der Gegenstandsebene 14 auch die Vergrößerung, da die geometrischen Verhältnisse zwischen dem Objektiv 21 und dem Okular 22 (d.h. deren Abstand) verändert werden.
Die Gegenstandsebene 14 (auch Fokusebene oder Beobachtungsebene genannt) beschreibt diejenige Ebene, welche durch die Linsenanordnung 21, 22 scharf abgebildet wird, d.h. durch das Okular 22 scharf sichtbar ist. Da der Spiegel 31 in einem festen Abstand 25 vor dem optischen Mikrometer 20, welcher während der Messung nicht verändert wird, angebracht ist, wird beim Herausfahren der Linsenanordnung 21, 22 aus dem Gehäuse des optischen Mikrometers 20 das zweite Segment 29 des beispielhaft dargestellten Lichtstrahls 28, 29 (welcher einen Lichtstrahl zur aktuell eingestellten Gegenstandsebene 14 darstellt) kürzer. Da die Gegenstandsweite durch das Objektiv 21 fest vorgegeben ist, muss jedoch die Summe aus dem ersten Segment 28 und dem zweiten Segment 29 stets konstant bleiben. Demnach verlängert sich das erste Segment 28 entsprechend, wenn die Linsenanordnung 21, 22 ausgefahren wird und dadurch das zweite Segment 29 verkürzt wird. Mit anderen Worten führt ein entsprechendes Herausfahren der Linsenanordnung 21, 22 (oder auch nur des Objektivs, welches die Gegenstandsweite vorgibt) dazu, dass die Gegenstandsebene 14 (welche durch den Spiegel parallel zu der Beobachtungsfläche 12 gedreht wird) sich in die Beobachtungsfläche 12 hinein verschiebt. Dadurch können somit Punkte, die tiefer in der Beobachtungsfläche 12 (wie beispielsweise ein tiefster Punkt in dem Schaden 13 (beispielsweise ein Kratzer, ein Einschlag, ein Korrosionsschaden, etc.)) liegen, fokussiert werden.
Die Auswerteeinheit 24 ist konfiguriert, die aktuelle Position der Linsenanordnung21, 22 (oder nur des Objektivs 21, je nach Ausführung) zu erfassen. Das optische Mikrometer 20 weist hierzu entsprechende Sensoren auf (nicht dargestellt). Zudem weist die Auswerteeinheit 24 in der dargestellten Ausführung eine Anzeige 26 auf.
Nun mit Bezug auf 2, und mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1, wird das Vorgehen beim Messen einer Schadtiefe 90 mit der Vorrichtung 100 erläutert. Durch das Okular 22 kann das über die optische Achse 23 durch die Linsenanordnung 21, 22 übertragene Bild betrachtet werden. Wie oben beschrieben, kann der Fokus, d.h. die Gegenstandsebene 14 der Linsenanordnung 21, 22, durch den Einstellring 27 verschoben werden, um unterschiedliche Tiefen der Beobachtungsfläche 12 scharfzustellen / zu fokussieren. Zum Ermitteln der Schadtiefe 90 wird die Vorrichtung 100 zunächst über den Einstellring 27 auf einen unbeschädigten Bereich 91 der Beobachtungsfläche 12 als Referenz fokussiert. Der unbeschädigte Bereich 91 ist ein Bereich, in dem der zu untersuchende Schaden 13 nicht vorliegt und entspricht insbesondere einem Bereich, der unmittelbar neben dem Schaden 13 liegt. Das Fokussieren geschieht, indem ein Benutzer durch das Okular 22 sieht und den unbeschädigten Bereich 91 dabei scharf stellt. Anschließend wird die Auswerteeinheit 24 durch Betätigen eines „Nullungsschalters“ (wie einer entsprechenden Taste) auf null gesetzt. Dadurch ist die Referenz festgelegt. Anschließend wird der Schaden 13 (d.h. insbesondere die tiefste Stelle in dem Schaden 13) in gleicher Weise fokussiert. Da die Auswerteeinheit 24 die Position der Linsenanordnung 21, 22 erfasst und der Verschiebeweg der Linsenanordnung 21, 22 der Verschiebung der Gegenstandsebene 14 entspricht (welche, wie oben beschrieben, dem scharfgestellten Bereich entspricht), kann nun über die Anzeige 24 die Schadtiefe 90 abgelesen werden.
Alternativ zu der manuellen Ermittlung der Schadtiefe 90 ist es auch denkbar, dass diese in manchen Ausführungsformen auch automatisiert erfolgen kann, wie hierin weiter oben im Detail beschrieben.
Wichtig bei der Ermittlung der Schadtiefe 90 ist, dass der Abstand 25 des Spiegels 31 von dem optischen Mikrometer 20 während der Messung, insbesondere bei der Messung der Referenz und des Schadens 13, konstant bleibt, da die abweichende Gesamtlaufweg des Lichtstrahls 28, 29 ansonsten das Ergebnis verfälschen würde (Eine Verschiebung des Spiegels 31 entlang der optischen Achse 23 führt ebenfalls zu einer Verschiebung der Gegenstandsebene 14 entlang der Richtung senkrecht zu der Beobachtungsfläche 12).
Um die Messung von Schäden 13 in unterschiedlicher Höhe innerhalb der Buchse 40 zu ermöglichen, weist die Vorrichtung 100 in 1 eine Höheneinstellanordnung 60 auf, welche nun mit Bezug auf 3 im Detail beschrieben wird.
3 zeigt eine Höheneinstellanordnung 60, welche einen Innenteil 62 und einen Außenteil 61 umfasst. Der Außenteil 61 und der Innenteil 62 sind jeweils im Wesentlichen ringförmig aufgebaut. Der Außenteil 61 weist einen Auflagerand 66 und eine Innengewinde 63 auf. Der Innenteil trägt die Spiegelanordnung 30, welche den Spiegelarm 32 und den Spiegel 31 umfasst. Die Spiegelanordnung ist dabei in fester räumlicher Relation an einem Ring des Innenteils 62 angebracht, welcher ein Innengewinde 65 und ein Außengewinde 64 aufweist. Das Außengewinde 65 des Innenteils 62 ist mit dem Innengewinde 63 des Außenteils passend zusammenpassend geformt, so dass das Innenteil 62 in das Außenteil 61 eingeschraubt werden kann.
Über das Innengewinde 65 des Innenteils kann das Innenteil 62 mit einem Gehäuse des optischen Mikrometers 20 (vgl. 1) verbunden werden, d.h. auf die Unterseite des optischen Mikrometers 20 aufgeschraubt werden. Das Innenteil 62 weist dazu eine Anlagefläche 67 auf, welche konfiguriert ist, an der Unterseite des Gehäuses des optischen Mikrometers 20 anzuliegen, so dass das Objektiv 22 über dem Spiegel 31 liegt. Der fest definierte Abstand 25 ist somit dann erreicht, wenn das Innenteil 62 vollständig bis zur Anlagefläche 67 auf das Gehäuse des optischen Mikrometers aufgeschraubt ist.
Über eine Verdrehung des Außenteils 61 gegenüber dem Innenteil 62 über die Gewinde 63, 64 kann dann die Anordnung aus optischem Mikrometer 20 und Innenteil 62 entlang der optischen Achse 23 (siehe 1) gegenüber dem Außenteil 61 verschoben werden. Dadurch verändert sich die Höhe des optischen Mikrometers 20 gegenüber der Oberfläche 11 (vgl. 1), wodurch sich die Höhe des Spiegels 31 innerhalb der Buchse 40 (1) verändert, ohne dass der Abstand 25 (1) des Spiegels 31 sich verändert. Dadurch können Punkte in verschiedenen Höhen innerhalb der Buchse 40 untersucht werden.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ oder „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
BEZUGSZEICHENLISTE

10: Gegenstand
11: Oberfläche
12: Beobachtungsfläche, Innenfläche, Kante
13: Schaden
14: Beobachtungsebene bzw. Gegenstandsebene
20: optisches Mikrometer
21: Objektiv
22: Okular
23: optische Achse
24: Auswerteeinheit
25: Abstand
26: Anzeige
27: Einstellring
28: erstes Segment
29: zweites Segment
30: Spiegelanordnung
31: Spiegel
32: Spiegelarm
40: Buchse/Bohrung
50: Beleuchtungseinheit
60: Höheneinstellanordnung
61: Außenteil (der Höheneinstellanordnung)
62: Innenteil (der Höheneinstellanordnung)
63: Innengewinde (des Außenteils)
64: Außengewinde (des Innenteils)
65: Innengewinde (des Innenteils)
66: Auflagerand (des Außenteils)
67: Anlagefläche
90: Schadtiefe
91: unbeschädigter Bereich
92: Schadpunkt
100: Vorrichtung zum Messen von Schadtiefen

Claims

Vorrichtung (100) zum optischen Messen von Schadtiefen (90) von Schäden (13) in einer Beobachtungsfläche (12) eines Gegenstands (10), die Vorrichtung (100) umfassend: ein optisches Mikrometer (20) mit einer Linsenanordnung (21, 22), einer optischen Achse (23) der Linsenanordnung (21, 22), und einer Auswerteeinheit (24); und eine Spiegelanordnung (30) mit einem Spiegel (31), der in einem fest definierten Abstand (25) vor dem optischen Mikrometer (20) angeordnet ist; wobei der Spiegel (30) unter einem Winkel zu der optischen Achse (23) angeordnet ist, um so die Beobachtungsfläche (12) über den Spiegel (31) und durch die Linsenanordnung (21, 22) abzubilden; wobei die Linsenanordnung (21, 22) relativ zu dem Spiegel (31) entlang der optischen Achse (23) verschiebbar ist, um so die Gegenstandsebene (14) der Linsenanordnung (21, 22) anzupassen und somit die Linsenanordnung (21, 22) auf einem Bereich zu fokussieren; wobei die Auswerteeinheit (24) konfiguriert ist, einen Verschiebeweg der Linsenanordnung (21, 22) zu messen; und wobei die Vorrichtung (100) konfiguriert ist, die Schadtiefe eines Schadens in der Beobachtungsfläche (12) zu bestimmen, durch: Fokussieren der Linsenanordnung (21, 22) auf einen unbeschädigten Bereich (91) der Beobachtungsfläche (12); Fokussieren der Linsenanordnung (21, 22) auf einen Schadpunkt (92) in der Beobachtungsfläche (12); und Messen des relativen Verschiebewegs durch die Auswerteeinheit (24), wobei der relative Verschiebeweg mit der Schadtiefe (90) des Schadpunkts (92) korrespondiert; wobei die Vorrichtung ferner eine Höheneinstellanordnung (60) umfasst, welche konfiguriert ist, eine absolute Positionierung des optischen Mikrometers (20) relativ zu einer Oberfläche (11) eines zu untersuchenden Gegenstands (10) zu variieren, ohne den Abstand (25) der Spiegelanordnung (30) vor dem optischen Mikrometer (20) zu verändern.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Beobachtungsfläche (12) eine Innenfläche (12) einer Buchse (40) oder einer Bohrung (40) ist; und wobei die Spiegelanordnung (30) konfiguriert ist, so in die Buchse (40) oder Bohrung (40) eingeführt zu werden, dass die Innenfläche (12) unter einer senkrechten Betrachtungsrichtung über den Spiegel (31) beobachtet wird.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Winkel, unter dem der Spiegel (31) zu der optischen Achse (23) angeordnet ist, 45° beträgt.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Spiegelanordnung (30) einen Spiegelarm (32) umfasst, der den Spiegel (31) in dem definierten Abstand (25) vor dem optischen Mikrometer trägt.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Höheneinstellanordnung (60) einen Außenteil (61) mit einem Innengewinde (63) und einen Innenteil (62) mit einem zu dem Innengewinde (63) des Außenteils (61) passenden Außengewinde (64) umfasst; wobei das Innenteil (62) die Spiegelanordnung (30) trägt und konfiguriert ist, die Spiegelanordnung (30) in dem definierten Abstand (25) vor dem optischen Mikrometer (20) zu halten; wobei das Außenteil (61) konfiguriert ist, auf der Oberfläche (11) des zu untersuchenden Gegenstands (10) aufgesetzt zu werden; und wobei die absolute Positionierung des optischen Mikrometers (20) relativ zu der Oberfläche (11) über das Innengewinde und das Außengewinde variierbar ist, wenn das Innengewinde in das Außengewinde eingeschraubt ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) ferner eine Beleuchtungseinheit (50) aufweist, welche konfiguriert ist, die Beobachtungsfläche (12) zu beleuchten.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Linsenanordnung (21, 22) zumindest ein Objektiv (21) und ein Okular (22) umfasst; wobei die Spiegelanordnung vor dem Objektiv (21) angeordnet ist; und wobei das Bild der Beobachtungsfläche (12) über das Okular (22) betrachtet werden kann.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fokussieren jeweils manuell durch einen Benutzer oder automatisiert erfolgen kann.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Spiegel (31) ein verwerfungsfreier Präzisionsspiegel mit hohem Reflexionsvermögen ist.