孔檢查裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于對工件中的孔的內(nèi)表面進(jìn)行檢查的孔檢查裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 運(yùn)類孔檢查裝置（也被稱作內(nèi)部檢查傳感器）被用來對孔的內(nèi)表面進(jìn)行檢查，例 如用來對曲軸箱中的缸孔進(jìn)行檢查。它們用于對孔的徑向內(nèi)表面成像并檢查它們是否滿足 在表面特征方面的預(yù)定要求。
[0003] 相應(yīng)的裝置例如已由 W0 2009/003692、DE 4416493A1、DE 4320845C1 W及 DE 3232904C2 公開。
[0004] DE 10 2009 019 459 B4公開了一種相關(guān)類型的用于對工件中的孔的內(nèi)表面進(jìn)行 檢查的孔檢查裝置，該孔檢查裝置具有限定軸向方向的測量頭，在該測量頭上設(shè)有光學(xué)裝 置，該光學(xué)裝置與圖像記錄器和附屬的分析裝置處于圖像傳送連接。由該文獻(xiàn)公開的檢查 裝置還具有用于對內(nèi)表面的由光學(xué)裝置捕捉的成像區(qū)域進(jìn)行照亮的照明裝置。由該文獻(xiàn)公 開的檢查裝置W快速且精確的方式實(shí)現(xiàn)了空腔例如孔的內(nèi)表面的檢查。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種孔檢查裝置，該孔檢查裝置在對工件中的孔的表面缺陷 的探測方面得到改善。
[0006] 該目的是通過W下發(fā)明得W解決的：一種孔檢查裝置，用于對工件中的孔的內(nèi)表 面進(jìn)行檢查，具有限定軸向方向的測量頭，在所述測量頭上設(shè)有光學(xué)裝置，所述光學(xué)裝置與 圖像記錄器和附屬的分析裝置處于圖像傳送連接，W及具有用于對所述內(nèi)表面的由所述光 學(xué)裝置捕捉的成像區(qū)域進(jìn)行照亮的照明裝置，其中，所述照明裝置被設(shè)計(jì)并設(shè)置成用于從 不同照射方向照亮待檢查的內(nèi)表面W產(chǎn)生所述內(nèi)表面的形貌的陰影圖像，所述分析裝置被 設(shè)計(jì)并設(shè)置成用于根據(jù)由所述圖像記錄器拍攝的陰影圖像確定所述形貌。
[0007] 本發(fā)明的基本構(gòu)思在于，對已知裝置進(jìn)行改進(jìn)，使得它們適合于確定對待檢查表 面的形貌?；诖?，本發(fā)明基于W下構(gòu)思：根據(jù)陰影圖像確定表面形貌。
[0008] 本發(fā)明規(guī)定，照明裝置被設(shè)計(jì)并設(shè)置成用于從不同照射方向照亮待檢查的內(nèi)表面 W產(chǎn)生表面形貌的陰影圖像。此外，本發(fā)明還規(guī)定，分析裝置被設(shè)計(jì)并設(shè)置成根據(jù)由圖像記 錄器拍攝的陰影圖像確定形貌。
[0009] 也就是說，根據(jù)本發(fā)明，待檢查的表面從不同照射方向被照亮。借助于光學(xué)裝置 (成像光學(xué)裝置）和圖像記錄器（圖像傳感器）使產(chǎn)生的陰影圖像成像并且通過分析裝置 進(jìn)行分析，W便W運(yùn)種方式確定表面形貌。在運(yùn)里，陰影圖像的分析例如是利用本身已知的 從陰影恢復(fù)形狀的方法來實(shí)現(xiàn)。
[0010] 通過根據(jù)本發(fā)明的裝置被設(shè)計(jì)成用于確定待檢查表面的形貌，不僅可W探測是否 存在表面缺陷，而且還可W確定表面缺陷是否是凹陷。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的檢查裝置實(shí) 現(xiàn)了，從拍攝到的陰影圖像中獲得關(guān)于待檢查表面的深度信息。 W11] w運(yùn)種方式，可w減少由于表面污物引起的錯(cuò)誤探測。此外還可w探測到利用已 知的檢查裝置不能探測到的缺陷類型。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的孔檢查裝置的另一優(yōu)點(diǎn)在于，它的結(jié)構(gòu)相對簡單且緊湊。
[0013] 照亮待檢查內(nèi)表面的不同照射方向的數(shù)量可W根據(jù)相應(yīng)要求在寬的范圍內(nèi)進(jìn)行 選擇。根據(jù)本發(fā)明，在運(yùn)里在原則上足夠的是從兩個(gè)不同照射方向照亮內(nèi)表面。為此，本發(fā) 明的一種有利改進(jìn)方案規(guī)定，照明裝置具有至少一個(gè)用于從第一照射方向照亮內(nèi)表面的第 一光源裝置和一個(gè)用于從第二照射方向照亮內(nèi)表面的第二光源裝置。在運(yùn)里，照射方向被 選擇成使得在期望的判斷精度范圍內(nèi)產(chǎn)生由圖像記錄器拍攝的有說明力的陰影圖像。但是 根據(jù)相應(yīng)要求也可W規(guī)定從多于兩個(gè)的照射方向，特別是從四個(gè)照射方向照亮。在運(yùn)里，特 別有利的是，在運(yùn)四個(gè)照射方向中每兩個(gè)方向成對地相反設(shè)置。如果通過測量頭限定的軸 向方向是Z軸，那么一個(gè)照射方向可W沿+Z方向而另一個(gè)照射方向可W沿-Z方向延伸。在 運(yùn)樣的設(shè)置中，第Ξ照射方向沿著+巧方向（待檢查內(nèi)表面的周向）而第四照射方向沿著-φ 方向。運(yùn)樣的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了W大的精確度對表面缺陷進(jìn)行探測和判斷。
[0014] 前述實(shí)施方式的一種改進(jìn)方案規(guī)定，第一光源裝置被設(shè)計(jì)并設(shè)置成用于沿徑向照 亮表面而第二光源裝置被設(shè)計(jì)并設(shè)置成用于沿著周向的切向方向照亮內(nèi)表面。
[0015] 為了均勻地照亮工件中的孔的內(nèi)表面，本發(fā)明的另一有利改進(jìn)方案規(guī)定，至少一 個(gè)光源裝置被設(shè)計(jì)并設(shè)置成用于旋轉(zhuǎn)對稱地或者近似旋轉(zhuǎn)對稱地照亮內(nèi)表面。在本發(fā)明的 上下文中"孔"是指工件中的任何旋轉(zhuǎn)對稱或者近似旋轉(zhuǎn)對稱的凹部，運(yùn)與該凹部W何種方 式在工件中被加工出來無關(guān)，例如通過鉆削或者借助于另一種切削加工方法或者通過模制 或者類似方法。近似旋轉(zhuǎn)對稱的凹部在本發(fā)明的上下文中是指凹部的基本形狀是旋轉(zhuǎn)對稱 的，但是該基本形狀可W包括例如凹槽或者類似結(jié)構(gòu)。就本發(fā)明而言，旋轉(zhuǎn)對稱的凹部也指 運(yùn)樣的凹部，它們的基本形狀由于異常而不符合旋轉(zhuǎn)對稱性。根據(jù)本發(fā)明，近似旋轉(zhuǎn)對稱地 照亮內(nèi)表面是指沿內(nèi)表面周向的照射亮度的最大變化程度不會(huì)對所產(chǎn)生的陰影圖像的判 斷產(chǎn)生不利影響。
[0016] 本發(fā)明的另一有利改進(jìn)方案規(guī)定，至少一個(gè)光源裝置具有多個(gè)沿周向呈環(huán)形設(shè)置 的光源，運(yùn)些光源優(yōu)選至少部分是發(fā)光二極管。發(fā)光二極管作為簡單且成本低廉的標(biāo)準(zhǔn)部 件可供使用并且實(shí)現(xiàn)了待檢查內(nèi)表面的均勻照亮。
[0017] 本發(fā)明的一種特別有利的改進(jìn)方案規(guī)定，照明裝置具有至少兩個(gè)沿軸向方向隔開 設(shè)置，優(yōu)選是沿相反方向福射的光源裝置。運(yùn)種設(shè)置實(shí)現(xiàn)了從兩個(gè)照射方向照亮待檢查內(nèi) 表面。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)相反的照射方向可W通過兩個(gè)單獨(dú)的光源裝置來實(shí)現(xiàn)。運(yùn)特別 適用于沿Ζ方向福射的光源裝置。但是，根據(jù)本發(fā)明也可W通過改變光源裝置的福射方向， 借助于同一個(gè)光源裝置來實(shí)現(xiàn)從兩個(gè)相反的照射方向進(jìn)行照亮。
[0019] 本發(fā)明的另一有利的改進(jìn)方案提供用于操縱光源裝置的控制裝置。
[0020] 前述實(shí)施方式的一種改進(jìn)方案規(guī)定，控制裝置被設(shè)計(jì)并設(shè)置成用于從不同照射方 向在時(shí)間上依次照亮內(nèi)表面。例如且特別地，在運(yùn)種實(shí)施方式中，從不同照射方向依次照亮 在內(nèi)表面上的相應(yīng)測量位置并且分別有一個(gè)相應(yīng)的陰影圖像被圖像記錄器拍攝。然后可W 在分析裝置中對陰影圖像進(jìn)行分析，該陰影圖像的拍攝數(shù)量與照射方向的數(shù)量相當(dāng)。
[0021] 為了加快檢查過程，本發(fā)明的另一種有利改進(jìn)方案規(guī)定，給每個(gè)照射方向分配自 己的照明顏色并且圖像記錄器具有彩色傳感器。也就是說，在運(yùn)種實(shí)施方式中，同時(shí)從不同 照射方向照亮在待檢查內(nèi)表面上的相應(yīng)測量位置，而且對于每個(gè)照射方向采用單獨(dú)的照明 顏色，其中，產(chǎn)生的陰影圖像因此被合并在由圖像記錄器拍攝的唯一的彩色圖像中。在分析 裝置中，由此在產(chǎn)生的彩色圖像中包含的陰影圖像可W根據(jù)不同的照明顏色進(jìn)行區(qū)分并且 在需要時(shí)分開地進(jìn)行分析。
[0022] 為了對內(nèi)表面沿著其軸向進(jìn)行檢查，本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)方案規(guī)定，測量頭 配有用于實(shí)現(xiàn)測量頭沿軸向方向的逐步或者連續(xù)進(jìn)給的進(jìn)給裝置。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，原則上可W使用一種光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置沿周向W有限的視角朝 向相應(yīng)測量位置，其中，該光學(xué)裝置另外還圍繞沿著空腔的旋轉(zhuǎn)對稱軸線定向的旋轉(zhuǎn)軸線 旋轉(zhuǎn)，W沿周向?qū)?nèi)表面進(jìn)行全部檢查。就運(yùn)點(diǎn)而言，本發(fā)明的一種特別有利的改進(jìn)方案規(guī) 定，該光學(xué)裝置是具有全景視角的光學(xué)裝置。在運(yùn)種實(shí)施方式中，在優(yōu)選為360度的全視角 范圍內(nèi)對內(nèi)表面進(jìn)行拍攝，從而光學(xué)裝置的旋轉(zhuǎn)基本上成為多余的。
[0024] 本發(fā)明的另一種有利的改進(jìn)方案規(guī)定，至少是測量頭，優(yōu)選是測量頭包括照明裝 置在內(nèi)被設(shè)計(jì)成能夠插入到待檢查空腔的內(nèi)窺鏡。由于根據(jù)本發(fā)明的檢查裝置的測量頭和 照明裝置由原理所決定地都只占據(jù)相對較少的結(jié)構(gòu)空間，根據(jù)本發(fā)明的基本原理也可W實(shí) 現(xiàn)能夠插入相對較窄的孔中的內(nèi)窺鏡。
【附圖說明】
[00巧]下面基于附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，在附圖中極度簡略地示出了根據(jù)本發(fā)明的 一種實(shí)施例的孔檢查裝置。在運(yùn)里，在權(quán)利要求中要求的、在說明書中描述的W及在附圖中 示出的所有特征單獨(dú)地W及W任何適當(dāng)?shù)慕M合構(gòu)成本發(fā)明的內(nèi)容，運(yùn)不依賴于它們在權(quán)利 要求中的概括和權(quán)利要求的反向引用W及不依賴于它們的描述W及它們在附圖中的圖示。 [00%] 對通過從不同照射方向的照亮產(chǎn)生的陰影圖像進(jìn)行分析可W例如且特別是根據(jù) 本身已知的從陰影恢復(fù)形狀的方法來實(shí)現(xiàn)。在該已知方法的框架下如何對陰影圖像進(jìn)行 分析的方式對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是普遍知道的并且因此在運(yùn)里不進(jìn)行詳細(xì)說明。 關(guān)于陰影圖像的分析，例如且特別地可參見文獻(xiàn)"Ξ維計(jì)算機(jī)視覺-陰影恢復(fù)形狀值as dreidimensionale Computersehen - Shape from Shading) "（作者：Ute Katranski，VDM 出版社，2008, ISBN: 978-3-83648096-3)。
[0027] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的具有測量頭的孔檢查裝置的視圖， 陽02引圖2是圖1的檢查裝置的軸向視圖，W及
[0029] 圖3是圖2的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面參照圖1 -圖3說明實(shí)施例。
[0031] 在圖1中極度簡略地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于對