DE10320165A1 - Vorrichtung zur Inspektion von Bauteilen, insbesondere von Bohrlöchern - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem Bohrlöcher unterschiedlichen Durchmessers und Tiefe ohne Eintauchen in das Bohrloch selbst inspiziert werden können. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass die Vorrichtung ein abbildendes optisches System enthält, das aus einem vorderen abbildenden System und einem hinteren abbildenden System besteht, die in ihrer gegenseitigen Lage variierbar sind, wobei die Eintrittspupille des gesamten abbildenden Systems vor die erste optisch wirksame Fläche abgebildet wird, der zu untersuchende Bereich des Bohrloches auf einen elektronischen Empfänger abgebildet wird und Mittel zur Einkopplung eines Beleuchtungsstrahlenganges in die optische Abbildung angeordnet sind. DOLLAR A Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von mechanischen Bauteilen mit Vertiefungen und/oder Durchbrüchen, insbesondere zur Untersuchung von Bohrlöchern.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von mechanischen Bauteilen mit Vertiefungen und/oder Durchbrüchen, insbesondere zur Untersuchung von Bohrlöchern
• Sie wird verwendet zur optischen Inspektion der Oberflächenqualität der Zylinder- und Grundflächen von mechanisch eingebrachten Vertiefungen – vorzugsweise von Bohrlöchern – in Werkstoffen aller An.
• Im Stand der Technik sind verschieden Lösungen zur Inspektion von Bohrlöchern bekannt. Die meisten optischen Systeme zur Bohrlochinspektion benötigen eine Vorschubbewegung parallel zur Mittenachse der zu inspizierenden Bohrung.
• Klassische Endoskoplösungen fahren in die Öffnung hinein und bilden je nach Ablenkwinkel einen Teil des Innenraums der Bohrung ab. Für die Zylinderfläche beträgt der Ablenkwinkel 90° und für die Grundfläche 0°. Dabei wird in Abhängigkeit der Einfahrtiefe jeweils nur ein Teil der Zylinderfläche oder der Grundfläche der Bohrung erfasst.
• Neuere Endoskoplösungen erlauben die 360°-Abbildung der Zylinderfläche als Ringbild. Eine derartige Vorrichtung wird in der Produktinformation 2003 „Endoskope und TV-Sonden" der ViSiTOOL GmbH beschrieben.
• Weiterhin bekannt ist der Einsatz von Superweitwinkelobjektiven. Diese haben ein nicht festgelegtes Gesichtsfeld, das durch die Pupillenlage auf bestimmte Bohrlochformen beschränkt ist. Hier ist eine optimale Beleuchtung entsprechend Produktinformation 2000 von Herrn Richard Wolf „Rundblick-Technoskop" kaum realisierbar.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem Bohrlöcher unterschiedlichen Durchmessers und Tiefe ohne Eintauchen in das Bohrloch selbst inspiziert werden können.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale enthält.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Durch die Anordnung des optischen Systems wird eine vollständige Inspektion des Bohrloches gewährleistet, ohne dass das optische System selbst in das Bohrloch eingetaucht werden muss. Die Erfindung ist damit einfach zu handhaben und ermöglicht eine vollständige und reproduzierbare Inspektion. Das wird dadurch erreicht, dass ein zweistufig abbildendes optisches System mit Eintrittspupille vor der ersten wirksamen Fläche angewendet wird. Durch diese Lage der Eintrittspupille vor der ersten optisch wirksamen Fläche kann das Perspektivitätszentrum in der Bohrung liegen. Damit wird das erfasste Gesichtsfeld in weiten Grenzen variabel. Die modulare Bauweise der Erfindung erlaubt die Kombination einzelner Baugruppen. Durch Variation des Vorder- und Hintersystems kann das Gesichtsfeld der Bohrlochform angepasst werden. Insbesondere kann bewusst die Inspektion des Bohrlochgrundes und die Inspektion des Bohrlochzylinders angestrebt werden. Die Beleuchtungseinspiegelung zwischen den beiden Systemen erlaubt zusätzlich die freie Gestaltung des Auflicht-Hellfeld-Beleuchtungsstrahlengangs, so dass je nach Aufgabe Defekte deutlich hervortreten.
• Die Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Hierzu zählen insbesondere:
• 1. Durch Variation der beiden optisch abbildenden Teilsysteme kann entweder der Bohrlochgrund oder die Zylinderfläche des Bohrlochs vorrangig scharf auf den Sensor abgebildet werden.
• 2. Durch die Variation von Abständen, Brennweiten und Durchmessern der Bauteile des optischen Systems können verschiedene Bohrlochgrößen inspiziert werden können.
• 3. Der Auflicht-Hellfeld-Beleuchtungsstrahlengang kann zwischen den beiden Teilsystemen eingespiegelt werden, so dass durch Variationen der Lichtquelle und der Strahlablenkung der Inspektionsaufgabe optimal angepasst werden kann.
• 4. Bei Anordnung der Auflicht-Beleuchtung vor dem abbildenden System ist es möglich, auch die Lichtquelle der Inspektionsaufgabe optimal anzupassen.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
• In der zugehörigen Zeichnung zeigt:
• 1 den schematischen Aufbau der optischen Anordnung des Strahlengangs sowie den Querschnitt eines zu inspizierenden Bohrloches.
• Die optische Anordnung zur Inspektion von Bohrlöchern besteht aus mindestens zwei optischen Systemen, dem vorderen abbildenden System 1 und dem hinteren abbildenden System 2, mit denen das Bohrloch 3 auf den Empfänger 6 abgebildet wird. Als Empfänger 6 wird vorzugsweise ein CCD- oder CMOS-Sensor verwendet. Die beiden abbildenden optischen Systeme 1 und 2 sind so angeordnet, dass die Eintrittspupille 4 für das Gesamtsystem vor die erste optisch wirksamen Fläche abgebildet wird. Die optischen Systeme 1 und 2 sind durch ihre Hauptebenen und ihre Brennpunkte dargestellt. Im dargestellten Beispiel wird der Bohrlochgrund 5 auf die Fläche des elektronischen Empfängers 6 abgebildet.
• Eine zusätzliche Auflicht-Hellfeld-Beleuchtung kann zwischen den Systemen 1 und 2 über eine geeignete Einkoppelvorrichtung 7 eingespiegelt werden. Hierzu können teildurchlässige Spiegel oder Prismen verwendet werden. In Lichtrichtung vor der Einkoppelvorrichtung 7 kann der Beleuchtungsstrahlengang 8 durch zusätzliche Linsen beeinflusst und dem Messobjekt angepasst werden. Darüber hinaus ist es möglich, über Ringleuchten 9 vor dem System für eine kontrastreiche Ausleuchtung des Bohrloches zu sorgen.

1

vorderes abbildendes System

2

hinteres abbildendes System

3

zu inspizierendes Bohrloch

4

gemeinsame Eintrittspupille der abbildenden Systeme

5

Grundfläche des Bohrloches

6

Fläche des elektronischen Empfängers

7

Einkoppelsystem für Auflicht-Hellfeld-Beleuchtung

8

Auflicht-Hellfeld-Beleuchtungsstrahlengang

9

Auflicht-Beleuchtung vor der abbildenden Optik

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Untersuchung von mechanischen Bauteilen mit Vertiefungen und/oder Durchbrüchen, insbesondere zur Untersuchung von Bohrlöchern (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein abbildendes optisches System enthält, das aus einem vorderen abbildenden System (1) und einem hinteren abbildenden System (2) besteht, die in ihrer gegenseitigen Lage variierbar sind, wobei die Eintrittspupille (4) des gesamten abbildenden Systems vor die erste optisch wirksame Fläche abgebildet wird, der zu untersuchende Bereich des Bohrloches (3) auf einen elektronischen Empfänger (6) abgebildet wird und Mittel zur Einkopplung eines Beleuchtungsstahlenganges in die optische Abbildung angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einzelnen Bauteile Anschlusselemente aufweisen, mit denen die Teile des zweistufigen abbildenden Systems und die Mittel zum Einkoppeln des Beleuchtungsstrahlengangs beliebig kombinierbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Einkopplung des Beleuchtungsstahlenganges zwischen den beiden Teilsystemen (1, 2) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Einkopplung des Beleuchtungsstahlenganges vor der ersten optisch wirksamen Fläche der Vorrichtung angeordnet sind.