AT527950A1 - Vorrichtung zur Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich angeordneten Werkstückes - Google Patents

Vorrichtung zur Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich angeordneten Werkstückes

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AT527950A1
AT527950A1 ATA50052/2024A AT500522024A AT527950A1 AT 527950 A1 AT527950 A1 AT 527950A1 AT 500522024 A AT500522024 A AT 500522024A AT 527950 A1 AT527950 A1 AT 527950A1
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Hartung Lukas
Brunnmayr Simon
Bugelmüller Fabian
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Profactor Gmbh
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich (1) angeordneten Werkstückes (2), mit einer Bilderfassungseinrichtung (3), deren optischer Pfad (6) über einen relativ zum Erfassungsbereich (1) verlagerbaren Sondenkopf (4) auf einen Erfassungsabschnitt (5) des Erfassungsbereiches (1) gerichtet ist und mit einer Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) und einer Nebenbeleuchtungseinrichtung (8a,8b), die den Erfassungsabschnitt (5) aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beleuchten, beschrieben. Um eine zuverlässige automatisierte Erkennung von Fehlerstellen zu erlauben, ohne dabei einen komplexen Aufbau zu bedingen, wird vorgeschlagen, dass der optische Pfad (9) der Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) im Erfassungsabschnitt (5) kollinear zum optischen Pfad (6) der Bilderfassungseinrichtung (3) verläuft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich angeordneten Werkstückes, mit einer Bilderfassungseinrichtung, deren optischer Pfad über einen relativ zum Erfassungsbereich verlagerbaren Sondenkopf auf einen Erfassungsabschnitt des Erfassungsbereiches gerichtet ist und mit einer Hauptbeleuchtungseinrichtung und einer Nebenbeleuchtungseinrichtung, die den Erfassungsabschnitt aus
unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beleuchten.
Aus der US6327374B1 ist eine Vorrichtung zur Oberflächenprüfung eines Werkstücks bekannt. Hierzu ist eine Bilderfassungseinrichtung auf ein zu überprüfendes Werkstück im Erfassungsabschnitt eines Erfassungsbereichs gerichtet, wobei ein Sondenkopf der Bilderfassungseinrichtung relativ zum Erfassungsbereich verlagert werden kann. Um Fehlerstellen unterschiedlicher Beschaffenheit im Erfassungsabschnitt abbilden zu können, werden diese abwechselnd aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beleuchtet. Hierzu sind Beleuchtungseinrichtungen vorgesehen, deren entlang ihrer optischen Pfade verlaufenden Strahlengänge unter unterschiedlichen Einstrahlwinkeln auf dem Erfassungsabschnitt auftreffen. Die daraus resultierenden unterschiedlichen Schattenwürfe etwaiger im Erfassungsabschnitt angeordneter Fehlerstellen ermöglichen eine Abbildung unterschiedlicher Strukturen der Fehlerstellen und somit eine automatisierte Klassifizierung und Bewertung durch eine Recheneinheit. Nachteilig daran ist allerdings, dass bei einer automatisierten Oberflächenprüfung oftmals absichtlich eingebrachten Oberflächenstrukturen oder sonstige
Verfärbungen und Rückstände fälschlicherweise als Fehlerstellen bewertet werden.
von Fehlerstellen erlaubt, ohne dabei einen komplexen Aufbau zu bedingen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der optische Pfad der Hauptbeleuchtungseinrichtung im Erfassungsabschnitt kollinear zum optischen Pfad der Bilderfassungseinrichtung verläuft. Zufolge der erfindungsgemäßen Merkmale können durch die Bilderfassungseinrichtung bei abwechselnder Beleuchtung durch Nebenbeleuchtungseinrichtung und Hauptbeleuchtungseinrichtung zwei Abbilder unterschiedlicher Charakteristik erzeugt werden. Bei aktivierter Nebenbeleuchtungseinrichtung ergeben sich im Bereich von dreidimensionalen Oberflächenstrukturen Schattenwürfe und somit starke Helligkeitsunterschiede. Die bei aktivierter Hauptbeleuchtungseinrichtung erfassten Schattenwürfe fallen beim Abbilden durch die Bilderfassungseinheit aufgrund der Kollinearität derer optischen Pfade vernachlässigbar gering aus, sodass die verbleibenden Helligkeitsunterschiede insbesondere auf die Oberflächenverfärbungen zurückzuführen sind. Es hat sich darüber hinaus herausgestellt, dass absichtlich eingebrachte Oberflächenstrukturen deutlich besser bei aktivierter Hauptbeleuchtungseinrichtung zu erkennen sind, da aufgrund der erfindungsgemäß en Kollinearität der optischen Pfade von der Bilderfassungseinrichtung und der Hauptbeleuchtungseinrichtung die abgebildete Geometrie der Oberflächenstruktur weitgehend unabhängig von Schattenwürfen erfasst und somit deutlich zuverlässiger bewertet werden kann. Es werden somit erfindungsgemäß wenigstens zwei Abbilder erzeugt, wobei große Unterschiede in den Abbildern auf absichtlich eingebrachte Oberflächenstrukturen oder
Oberflächenverfärbungen hindeuten.
Die Relativbewegung zwischen dem Sondenkopf, aus welchem der optische Pfad der Bilderfassungseinrichtung tritt, kann dadurch erreicht werden, dass der Erfassungsbereich am feststehenden Sondenkopf entgegen der Prüfrichtung vorbeigeführt wird. Um eine Oberflächenprüfung unabhängig von der Oberfläche zu
ermöglich, kann jedoch eine Antriebsvorrichtung vorgesehen sein, die den
gemeinsame Lichtquelle aufweisen.
Um einerseits große Flächen überprüfen zu können und andererseits eine variable Auflösung dieser Flächen in Prüfrichtung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Bilderfassungseinrichtung eine Zeilenkamera umfasst. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die optische Verzerrung nur in eine Dimension zu berücksichtigen ist
und die Auflösung in Prüfrichtung des Abbilds durch die Geschwindigkeit der
eine geringe Anzahl von Bildpunkten vorgesehen sind.
Eine vorteilhafte Möglichkeit zur Erzeugung der Kollinearität der optischen Pfade von Hauptbeleuchtungseinrichtung und Bilderfassungseinrichtung und gleichzeitig eine kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung ergibt sich, wenn die optischen Pfade der Bilderfassungseinrichtung und der Hauptbeleuchtungseinrichtung über einen halbdurchlässigen Spiegel im Erfassungsabschnitt kollinear ausgerichtet sind. Auf diese Weise kann die Hauptbeleuchtungseinrichtung neben der Bilderfassungseinrichtung angeordnet sein. Beispielsweise kann der optische Pfad der Bilderfassungseinrichtung im Erfassungsabschnitt durch den halbdurchlässigen Spiegel transmittierend orthogonal auf den Erfassungsbereich gerichtet sein, während der neben dem optischen Pfad der Bilderfassungseinrichtung entspringende optische Pfad der Hauptbeleuchtungseinrichtung über den halbdurchlässigen Spiegel in den optischen Pfad der Bilderfassungseinrichtung
eingelenkt wird.
Um eine umfassende Abbildung von besonders unregelmäßigen Fehlerstellen oder Oberflächenstrukturen zu ermöglichen und insbesondere ausreichend genaue Tiefeninformationen dieser zu erhalten, kann eine zweite Nebenbeleuchtungseinrichtung vorgesehen sein, deren Beleuchtungsrichtung sowohl von der Beleuchtungsrichtung der ersten Nebenbeleuchtungseinrichtung als auch der Hauptbeleuchtungseinrichtung abweicht. Als Beleuchtungsrichtung wird in diesem Zusammenhang jene Richtung verstanden, unter der der optische Pfad der jeweiligen Beleuchtungseinrichtung auf ein Werkstück im Erfassungsabschnitt trifft. Durch die unterschiedlichen Beleuchtungseinrichtungen können Abbilder mit voneinander abweichenden Schattenwürfen erzeugt werden, aus denen in für den
Fachmann bekannter Weise Tiefeninformationen abgeleitet werden können.
Grundsätzlich können mithilfe der Vorrichtung unterschiedliche Oberflächen überprüft werden. Soll die Vorrichtung zur Überprüfung von Hohlräumen, wie Löchern, beispielsweise Bohrlöchern, eingesetzt werden, so wird vorgeschlagen, dass der Sondenkopf zur Oberflächenprüfung eines in einem Werkstück angeordneten Bohrloches über eine Antriebsvorrichtung entlang einer Vorschubachse verlagerbar und um die Vorschubachse verschwenkbar ist. Da der optische Pfad der Bilderfassungseinrichtung durch den Sondenkopf verläuft und somit von diesem vorgegeben wird, wird durch das Verlagern des Sondenkopfes entlang der Vorschubachse zum Einführen in das Bohrloch und durch das
Verschwenken um die Vorschubachse auch dieser optische Pfad verlagert, sodass
möglich ist.
Im Sinne einer besonders schmalen Vorrichtung, die auch für Bohrlöcher geringen Durchmessers eingesetzt werden kann, kann der Sondenkopf einen den optischen Pfad der Bilderfassungseinrichtung aus der Vorschubachse auslenkenden Umlenkspiegel aufweisen. Der optische Pfad der Bilderfassungseinrichtung kann demnach zunächst parallel zur Vorschubachse und damit parallel zur Bohrlochachse die Bilderfassungseinrichtung verlassen und über einen Spiegel zur Bohrlochwand in Radialrichtung gelenkt sein. Auf diese Weise kann die Bilderfassungseinrichtung in Richtung der Vorschubachse ausgerichtet sein, was
vorteilhafte Platzbedingungen schafft.
Vor allem, wenn die Vorrichtung für verschiedene Bohrlöcher mit stark unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt werden soll, ist eine Fokussierung und eine Ausrichtung der Beleuchtungseinrichtungen notwendig. Insbesondere sollen sich die optischen Pfade der Hauptbeleuchtungseinrichtung, der Nebenbeleuchtungseinrichtungen und der Bilderfassungseinrichtung im Erfassungsabschnitt an der zu überprüfenden Oberfläche treffen und sich nicht etwa vor dem Auftreffen auf die Oberfläche schneiden. Um daher den Schnittpunkt der optischen Pfade verlagern zu können, wird vorgeschlagen, dass der Sondenkopf quer zur Vorschubachse verlagerbar ist. Dadurch wird der Sondenkopf aus der
kollinear zur Bohrlochachse verlaufenden Vorschubachse verlagert, sodass bei
eine Verlagerung des Sondenkopfes quer zur Vorschubachse.
Eine besonders kompakte und leichte Vorrichtung, welche für Bohrlöcher unterschiedlicher Durchmesser eingesetzt werden kann, ergibt sich, wenn die Nebenbeleuchtungseinrichtungen Lichtquellen umfassen, die relativ zum Sondenkopf verlagerbar sind. Auf diese Weise muss somit nicht der gesamte Sondenkopf zum Verlagern des Schnittpunktes der optischen Pfade der Bilderfassungseinrichtung und der Nebenbeleuchtungseinrichtung verlagert werden und kann daher in der Vorschubachse verweilen, sodass die Schwenkachse des Sondenkopfes gleich der Vorschubachse ist. Zum Verlagern der Lichtquellen können translatorische als auch rotatorische Bewegungen an den Lichtquellen vorgenommen werden. Die Verlagerung der Lichtquellen kann durch Linearantriebe, Schrittmotoren oder durch mittels Aktuatoren, wie Piezzo-Elemente, angetriebene Festkörpergelenke erfolgen. Auch hier können die Komponenten, insbesondere die Komponenten zur Verlagerung, mit den Lichtquellen in einem Gehäuse angeordnet
sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einem Verfahren zur
Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich angeordneten Werkstückes
eine Vielzahl von Abbildern mit geringem Ressourcenverbrauch überprüft werden.
Die Prüfstellenmaske kann beispielsweise durch die bildpunktweise Berechnung von Differenzen zwischen den vorzugsweise normalisierten Helligkeitswerten der beiden Abbilder erzeugt werden. Als Prüfstellen können sodann in der Prüfstellenmaske all jene zusammenhängende Bildpunktgruppen angesehen werden, für die die Differenz zwischen den Ausgangsbildpunkten in den Abbildern oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform können zu diesem Zweck vorab eine Binarisierung anhand des Schwellwertes vorgenommen und/oder morphologische Operatoren auf die Prüfstellenmaske angewendet werden. Bei der Erzeugung der Prüfstellenmaske
können die einzelnen Abbilder unterschiedlich gewichtet werden. Ist das zu
Nebenbeleuchtung gelegt werden, um die Anzahl der Prüfstellen zu reduzieren.
Um eine exakte Bewertung von Prüfstellen unterschiedlicher Fehlerherkunft zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Prüfstellen in Abhängigkeit ihrer Parameter für die Bewertung einer Prüfstellenklasse zugeordnet werden. Auf diese Weise kann die Prüfstelle in Abhängigkeit von klassenspezifischen Grenzwerten als zulässige oder unzulässige Fehlerstelle bewertet werden. Beispielsweise können Lunker deutlich andere Grenzwerte hinsichtlich der Zulässigkeit als Kratzer in der Oberfläche aufweisen, sodass bestimmte erfasste Parameter zwar für einen Lunker eine zulässige Fehlerstelle begründen, während diese für einen Kratzer ein Ausschlusskriterium, also eine unzulässige Fehlerstelle des Werkstücks darstellen. Die Klassifizierung kann mit Hilfe eines Klassifikations- und Regressionsverfahren anhand von Prüfstellen aus Bildern realer, vorab klassifizierter Prüfstellen vorgenommen werden, wobei beispielsweise ein Random Forest Verfahren zur
Anwendung kommen kann.
Bei besonders unregelmäßigen Fehlerstellen oder Oberflächenstrukturen kann es vorteilhaft sein, dass die Vorrichtung eine weitere Nebenbeleuchtungseinrichtung aufweist, deren Beleuchtungsrichtung bezüglich der Beleuchtungsrichtung der Hauptbeleuchtungseinrichtung symmetrisch zur Beleuchtungsrichtung der anderen Nebenbeleuchtungseinrichtung verläuft. Auf diese Weise kann die Bilderfassungseinrichtung bei Aktivierung jeweils einer Hauptbeleuchtungseinrichtung oder Nebenbeleuchtungseinrichtung Abbilder erzeugen und jene Abbilder, welche unter den Beleuchtungsbedingungen der symmetrisch zueinander angeordneten Nebenbeleuchtungseinrichtungen erzeugt wurden, zu einem Differenzbild kombiniert werden, ehe dieses Differenzbild mit anderen Abbildern zur Prüfstellenmaske weiterverarbeitet wird. Besonders vorteilhafte Differenzbilder ergeben sich, wenn die Abbilder im Vorhinein
helligkeitsnormiert werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es
zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäß en Vorrichtung zur Oberflächenprüfung,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäß en Vorrichtung zur Oberflächenprüfung einer Bohrlochwand
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 2 in vergrößertem Maßstab, wobei die Haupt- und Nebenbeleuchtungseinrichtungen auf die Bohrlochwand fokussiert sind,
Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Querschnitt der zweiten Ausführungsform, wobei die Haupt- und Nebenbeleuchtungseinrichtungen nicht auf die Bohrlochwand fokussiert sind,
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäß en Vorrichtung zur Oberflächenprüfung einer Bohrlochwand und
Fig. 6 einen schematischen Querschnitt einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäß en Vorrichtung zur Oberflächenprüfung einer
Bohrlochwand.
Eine Vorrichtung zur Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich 1 angeordneten Werkstückes 2 weist eine Bilderfassungseinrichtung 3 auf. Als Erfassungsbereich 1 ist dabei jener Bereich des Werkstücks 2 zu sehen, welcher durch Relativbewegung zwischen Werkstück 2 und Bilderfassungseinrichtung 3 von der Bildererfassungseinrichtung 3 abgebildet werden kann. Die Relativbewegung R kann dadurch erreicht werden, dass das Werkstück 2 an der Bilderfassungseinrichtung 3 entlanggeführt wird und/oder dass ein Sondenkopf 4 der Bilderfassungseinrichtung 3 an dem Werkstück 2, beispielsweise durch eine motorisierte Schlittenführung oder einen Roboterarm, entlanggeführt wird. Von der Bilderfassungseinrichtung 3, beispielsweise eine Zeilenkamera, wird somit nicht der gesamte Erfassungsbereich 1 auf einmal abgebildet, sondern ein in Folge der Relativbewegung R verlagerbarer Erfassungsabschnitt 5 des Erfassungsbereichs 1.
Der Erfassungsabschnitt 5 wird vom optischen Pfad 6 der Bilderfassungseinrichtung
3 vorgegeben, welcher über den Sondenkopf 4 läuft. Der Sondenkopf 4 kann beispielsweise eine bewegliche Optik einer Bilderfassungseinrichtung 3 sein, kann in einem einfachen Fall jedoch auch ein Sichtfeldaustrittsabschnitt einer Kamera sein, sodass der Sondenkopf 4 Teil der Kamera, beispielsweise einer Zeilenkamera, selbst sein kann. Zur Beleuchtung des Erfassungsabschnitts 5 aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen ist eine Hauptbeleuchtungseinrichtung 7 und wenigstens eine Nebenbeleuchtungseinrichtung 8a,8b vorgesehen, die den Erfassungsabschnitt 5 aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen wahlweise beleuchten. Erfindungsgemäß verläuft dabei der optische Pfad 9 der Hauptbeleuchtungseinrichtung 7 im Erfassungsabschnitt 5 kollinear zum optischen
Pfad 6 der Bilderfassungseinrichtung 3.
Fig. 1 kann entnommen werden, dass der optische Pfad 9 der Hauptbeleuchtungseinrichtung 7 über einen halbdurchlässigen Spiegel 10 kollinear zum optischen Pfad 6 der Bilderfassungseinrichtung 3 ausgerichtet sein kann. Erfindungsgemäß genügt es, dass die Kollinearität der optischen Pfade 6,9 der Beleuchtungseinrichtung 3 respektive der Hauptbeleuchtungseinrichtung 7 im Erfassungsabschnitt 5 gegeben ist. Demnach genügt es, wenn die optischen Pfade 6,9 der Beleuchtungseinrichtung 3 respektive der Hauptbeleuchtungseinrichtung 7 im gleichen Winkel in den Erfassungsabschnitt 5 eintreten. Die optischen Pfade 11a,11b der Nebenbeleuchtungseinrichtungen 8a,‚,8b sind hingegen antiparallel zu den optischen Pfaden 6,9 der Beleuchtungseinrichtung 3 respektive der Hauptbeleuchtungseinrichtung 7. Vorzugsweise sind die optischen Pfaden 6,9 der Beleuchtungseinrichtung 3 bzw. der Hauptbeleuchtungseinrichtung 7 orthogonal auf
die zu überprüfende Oberfläche des Werkstücks 2 ausgerichtet.
Durch die Nebenbeleuchtungseinrichtung 8a,8b können etwaige Prüfstellen im Erfassungsabschnitt 5 zum Erhalt von Tiefeninformation seitlich beleuchtet werden. Um eine richtungsunabhängige Tiefeninformation von Prüfstellen zu erhalten, können mehrere Nebenbeleuchtungseinrichtungen 8a,8b vorgesehen sein, die den Erfassungsabschnitt von unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beleuchten. So
kann eine zweite Nebenbeleuchtungseinrichtung 8b vorgesehen sein, deren
Beleuchtungsrichtung sowohl von der Beleuchtungsrichtung der ersten Nebenbeleuchtungseinrichtung 8a als auch der Hauptbeleuchtungseinrichtung 7 abweicht. Vorzugsweise liegen sich die Beleuchtungsrichtungen der Nebenbeleuchtungseinrichtungen 8a,8b bezüglich der Beleuchtungsrichtung der Hauptbeleuchtungseinrichtung im Erfassungsabschnitt 5 gegenüber, da auf diese Weise eine ausreichend genaue Tiefinformation von inhomogenen Fehlerstellen erhalten werden kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform können die Beleuchtungsrichtungen der Nebenbeleuchtungseinrichtungen 8a,8b bezüglich der Beleuchtungsrichtungen der Hauptbeleuchtungseinrichtung 7 symmetrisch verlaufen. Die Beleuchtungsrichtungen der Beleuchtungseinrichtungen 7,8a,8b
werden von deren optischen Pfade 9,11a,11b vorgegeben.
Beispielsweise kann den Figs. 2, 3 und 4 entnommen werden, dass zur Oberflächenprüfung einer Bohrlochwand 12 die Bildererfassungseinrichtung 3, die Nebenbeleuchtungseinrichtungen 8a,8b, der halbdurchlässige Spiegel 10 und die Hauptbeleuchtungseinrichtung 7 in einem Sondenkopf 4 angeordnet sein können, der somit ein Gehäuse ausbilden kann. Hierzu kann der Sondenkopf 4 über ein in Fig. 2 nicht näher dargestellte Antriebsvorrichtung entlang einer Vorschubachse 13 verlagert werden und über diese Vorschubachse 13 verschwenkt oder rotiert werden. Zur Manipulation des optischen Pfads 6 der Bilderfassungseinrichtung 3 kann der Sondenkopf 4 einen Umlenkspiegel 14 aufweisen, der den optischen Pfad 6 aus der Vorschubachse 13 in Richtung der Bohrlochwand 12 auslenkt. Durch Verschwenken des Sondenkopfes 4 um die Vorschubachse 13 kann somit die
gekrümmte Bohrlochwand zweidimensional abgebildet werden.
Während die Haupt- und Nebenbeleuchtungseinrichtungen 7, 8a,8b in der Fig. 3 auf der Bohrlochwand 12 fokussiert sind und somit eine qualitativ hochwertige Abbildung des Erfassungsabschnittes 5 ermöglichen, liegt der Fokuspunkt in der Fig. 4 aufgrund des größeren Durchmessers des Bohrloches nicht mehr auf der Bohrlochwand 12.
Zur Fokussierung ergeben sich mehrere Möglichkeiten. Einerseits kann, wie in der Fig. 5 angedeutet, der Sondenkopf 4 quer zur Vorschubachse 13 verlagerbar sein, sodass der Fokuspunkt gemeinsam mit dem Sondenkopf 4 relativ zur Bohrlochwand 12 verschoben wird. Dies kann durch eine Antriebsvorrichtung 15 umfassend einen Motor 16, auf dem ein Linearantrieb 17 für den Sondenkopf 4 angeordnet ist, geschehen. Über den Motor 16 wird der Linearantrieb 17 samt Sondenkopf 4 um die kollinear zur Bohrlochachse angeordnete Vorschubachse 13 verschwenkt. Über den
Linearantrieb 17 wird der Sondenkopf 4 quer zur Vorschubachse 13 verlagert.
Andererseits kann, wie in der Fig. 6 angedeutet, die Fokussierung dadurch erzielt werden, dass die die Nebenbeleuchtungseinrichtungen 8a,8b Lichtquellen 18a,18b umfassen, die relativ zum Sondenkopf 4 verlagerbar sind. Auf diese Weise kann der Fokus von einem strichpunktiert angedeuteten kleineren Bohrloch auf ein größeres Bohrloch gelegt werden. Hierzu können die Lichtquellen 18a,18b beispielsweise auf einem Linearantrieb 19 verlagerbar angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Richtung der optischen Pfade 11a,11b der Lichtquellen 18a,18b über Drehgeber
verändert werden.
(345265.3) IV
Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich (1) angeordneten Werkstückes (2), mit einer Bilderfassungseinrichtung (3), deren optischer Pfad (6) über einen relativ zum Erfassungsbereich (1) verlagerbaren Sondenkopf (4) auf einen Erfassungsabschnitt (5) des Erfassungsbereiches (1) gerichtet ist und mit einer Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) und einer Nebenbeleuchtungseinrichtung (8a,8b), die den Erfassungsabschnitt (5) aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beleuchten, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Pfad (9) der Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) im Erfassungsabschnitt (5) kollinear zum optischen Pfad (6) der
Bilderfassungseinrichtung (3) verläuft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bilderfassungseinrichtung (3) eine Zeilenkamera umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Pfade (6,9) der Bilderfassungseinrichtung (3) und der Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) über einen halbdurchlässigen Spiegel (10) im
Erfassungsabschnitt (5) kollinear ausgerichtet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Nebenbeleuchtungseinrichtung (8b) vorgesehen ist, deren Beleuchtungsrichtung sowohl von der Beleuchtungsrichtung der ersten Nebenbeleuchtungseinrichtung (8a) als auch der Hauptbeleuchtungseinrichtung (7)
abweicht.
Beleuchtungsrichtung der Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) gegenüber liegen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sondenkopf (4) zur Oberflächenprüfung einer Bohrlochwand (12) eines in einem Werkstück angeordneten Bohrloches über eine Antriebsvorrichtung entlang einer Vorschubachse (13) verlagerbar und um die Vorschubachse (13)
verschwenkbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sondenkopf (4) einen den optischen Pfad (6) der Bilderfassungseinrichtung (3) aus
der Vorschubachse (13) auslenkenden Umlenkspiegel (14) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sondenkopf quer zur Vorschubachse (13) verlagerbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenbeleuchtungseinrichtungen Lichtquellen umfassen, die relativ zum
Sondenkopf verlagerbar sind.
10. Verfahren zur Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich angeordneten Werkstückes (2) mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Bilderfassungseinrichtung (3) ein erstes Abbild des Erfassungsabschnitts (5) bei Beleuchtung durch die Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) und ein zweites Abbild des Erfassungsabschnitts (5) bei Beleuchtung durch die Nebenbeleuchtungseinrichtung (8a,8b) gemacht und aus den Abbildern eine Prüfstellenmaske erzeugt wird, anhand derer je Prüfstelle aus dem ersten und dem zweiten Abbild Parameter ermittelt werden, anhand derer
die Prüfstelle bewertet wird.

Claims (9)

A50052/2024 Neue Patentansprüche (345265.3) IV Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Oberflächenprüfung einer Bohrlochwand (12) eines in einem
Werkstück (2) angeordneten Bohrloches, mit einer Bilderfassungseinrichtung (3), deren optischer Pfad (6) über einen relativ zu einem Erfassungsbereich (1) verlagerbaren Sondenkopf (4) auf einen Erfassungsabschnitt (5) des Erfassungsbereiches (1) gerichtet ist, wobei der Sondenkopf (4) zur Oberflächenprüfung der Bohrlochwand (12) des Bohrloches über eine Antriebsvorrichtung entlang einer Vorschubachse (13) verlagerbar und um die Vorschubachse (13) verschwenkbar ist, und mit einer Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) und einer Nebenbeleuchtungseinrichtung (8a,8b), die den Erfassungsabschnitt (5) aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beleuchten, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Pfad (9) der Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) im Erfassungsabschnitt (5) kollinear zum
optischen Pfad (6) der Bilderfassungseinrichtung (3) verläuft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bilderfassungseinrichtung (3) eine Zeilenkamera umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Pfade (6,9) der Bilderfassungseinrichtung (3) und der Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) über einen halbdurchlässigen Spiegel (10) im
Erfassungsabschnitt (5) kollinear ausgerichtet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Nebenbeleuchtungseinrichtung (8b) vorgesehen ist, deren
Beleuchtungsrichtung sowohl von der Beleuchtungsrichtung der ersten
22/23 ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE
abweicht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Beleuchtungsrichtungen der Nebenbeleuchtungseinrichtungen (8a,8b) bezüglich der
Beleuchtungsrichtung der Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) gegenüber liegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sondenkopf (4) einen den optischen Pfad (6) der Bilderfassungseinrichtung (3) aus
der Vorschubachse (13) auslenkenden Umlenkspiegel (14) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sondenkopf quer zur Vorschubachse (13) verlagerbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenbeleuchtungseinrichtungen Lichtquellen umfassen, die relativ zum
Sondenkopf verlagerbar sind.
9. Verfahren zur Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich angeordneten Werkstückes (2) mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Bilderfassungseinrichtung (3) ein erstes Abbild des Erfassungsabschnitts (5) bei Beleuchtung durch die Hauptbeleuchtungseinrichtung (7) und ein zweites Abbild des Erfassungsabschnitts (5) bei Beleuchtung durch die Nebenbeleuchtungseinrichtung (8a,8b) gemacht und aus den Abbildern eine Prüfstellenmaske erzeugt wird, anhand derer je Prüfstelle aus dem ersten und dem zweiten Abbild Parameter ermittelt werden, anhand derer
die Prüfstelle bewertet wird.
23/23 ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE
ATA50052/2024A 2024-01-25 2024-01-25 Vorrichtung zur Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich angeordneten Werkstückes AT527950A1 (de)

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ATA50052/2024A AT527950A1 (de) 2024-01-25 2024-01-25 Vorrichtung zur Oberflächenprüfung eines in einem Erfassungsbereich angeordneten Werkstückes

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