DE102022131398A1 - Bohrungsinspektionsvorrichtung - Google Patents

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Patrycja Warkusz
Robert Kuschmierz
Julian Lich
Jürgen Czarske
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Technische Universitaet Dresden
Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
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Abstract

Eine Bohrungsinspektionsvorrichtung (2) zur Inspektion einer Innenwandung einer Bohrung in einem Werkstück weist eine optische Abbildungsanordnung (4) auf, die zur Abbildung der Innenwandung auf einen Bildsensor (6) ausgebildet ist. Die Erfindung sieht vor, dass die optische Abbildungsanordnung (4) über eine Bildwellenleiterannordnung (8) mit dem Bildsensor (6) in Bildübertragungsverbindung steht oder bringbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bohrungsinspektionsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zum Inspizieren einer Bohrung in einem Werkstück.
  • Bohrungsinspektionsvorrichtungen, die auch als Innenprüfsensoren und nachfolgend auch kurz als Vorrichtungen bezeichnet werden, werden bei der Inspektion von Bauteilen mit Bohrungen eingesetzt. Sie dienen dazu, die radiale Innenfläche (Mantelfläche) einer Bohrung abzubilden und anhand der Abbildung mit Verfahren der Bildverarbeitung und Mustererkennung daraufhin zu prüfen, ob sie vorbestimmten Anforderungen hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit genügt.
  • Entsprechende Vorrichtungen sind beispielsweise durch WO 2009/003692 , DE 44 16 493 A1 , DE 43 20 845 C1 und DE 32 32 904 C2 bekannt.
  • Durch DE 10 2009 019 459 B4 ist eine Bohrungsinspektionsvorrichtung zum Inspizieren einer Bohrung in einem Werkstück bekannt, die einen als in die zu inspizierende Bohrung einführbares und in unterschiedliche axiale Positionen relativ zu der Bohrung bewegbares Endoskop ausgebildeten Messkopf aufweist, der eine Abbildungsoptik mit Rundumsicht zum Abbilden der Innenfläche der Bohrung aufweist, wobei die Abbildungsoptik mit einem digitalen Bildaufnehmer in Bildübertragungsverbindung steht. Die aus der Druckschrift bekannte Vorrichtung weist ferner einen Speicher zur Abspeicherung der in unterschiedlichen axialen Positionen des Messkopfes aufgenommenen Bilder und eine Auswertungseinrichtung zur Auswertung der in dem Speicher abgespeicherten Bilder auf. Die aus der Druckschrift bekannte Inspektionsvorrichtung ermöglicht auf schnelle und genaue Weise die Inspektion von Bohrungen.
  • Ähnliche Vorrichtungen sind auch durch DE 10 2007 031 358 A1 und DE 10 2008 009 975 A1 bekannt.
  • Durch DE 10 2015 010 225 A1 ist eine Bohrungsinspektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrungsinspektionsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, die auch zur Inspektion von Bohrungen mit einem relativ geringen Durchmesser, beispielsweise von 5 mm oder darunter, geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
  • Erfindungsgemäß weist die Bohrungsinspektionsvorrichtung eine optische Abbildungsanordnung mit Rundumblick auf, die zur Abbildung der Innenwandung auf einen Bildsensor ausgebildet ist, wobei die optische Abbildungsanordnung über eine Bildwellenleiteranordnung mit dem Bildsensor in Bildübertragungsverbindung steht oder bringbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist die Bildübertragungsverbindung zwischen der optischen Abbildungsanordnung und dem Bildsensor über eine Bildwellenleiteranordnung hergestellt, die beispielsweise und insbesondere ein Faserbündel von Lichtleitfasern aufweisen kann. Die Verwendung eines entsprechenden Faserbündels eröffnet die Möglichkeit, eine Optik der optischen Abbildungsanordnung auf das distalseitige Ende der Bildwellenleiteranordnung zu applizieren, beispielsweise dadurch, dass die Optik an die Bildwellenleiteranordnung angeformt wird.
  • Beispielsweise und insbesondere kann eine Anformung dadurch vollzogen werden, dass eine Stützstruktur der optischen Abbildungsanordnung unter Verwendung eines generativen Fertigungsverfahrens einstückig mit einer Stützstruktur der Bildwellenleiteranordnung ausgebildet wird.
  • Auf diese Weise ermöglicht es die Erfindung, an dem distalseitigen Ende des Bildwellenleiters eine miniaturisierte Optik auszubilden, sodass eine Bohrungsinspektionsvorrichtung bereitgestellt ist, deren Messkopf in Bohrungen mit relativ geringen Durchmessern von beispielsweise 5 mm oder darunter eingeführt werden kann und damit eine Inspektion entsprechender Bohrungen ermöglicht. Durch Bereitstellung entsprechender miniaturisierter Messköpfe ist der Anwendungsbereich einer erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung damit gegenüber bekannten Vorrichtungen im Hinblick auf Bohrungen mit relativ geringen Durchmessern erweitert.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich bei einstückiger Ausgestaltung beispielsweise der Stützstruktur der optischen Abbildungsanordnung mit der Stützstruktur der Bildwellenleiteranordnung eine Justage der Optik erübrigt. Dies spart Zeit und Kosten.
  • Durch die Verwendung beispielsweise eines biegsamen Faserbündels von Lichtleitfasern als Bildwellenleiter ist der Messkopf der erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung abschnittsweise biegsam ausgebildet und kann damit in Hohlräume mit komplexer Geometrie eingeführt werden, um Prüfstellen an schwer zugänglichen Stellen des Werkstücks zu untersuchen.
  • Unter einer Bohrung im Sinne der Erfindung wird neben rotationssymmetrischen Hohlräumen jedweder Hohlraum in einem Werkstück verstanden, unabhängig von seiner Geometrie und der Art und Weise, wie der Hohlraum in dem Werkstück gebildet worden ist, beispielsweise durch ein materialabtragendes oder additives Verfahren.
  • Zweckmäßigerweise weist die optische Abbildungsanordnung wenigstens eine Optik und eine Stützstruktur für die Optik auf. Dabei sind der Aufbau der Stützstruktur und ihre Verbindung mit der Optik entsprechend den jeweiligen Anforderungen und Gegebenheiten innerhalb weiter Grenzen wählbar. Die Stützstruktur kann erfindungsgemäß beispielsweise wenigstens abschnittsweise an die Optik angeformt oder mit dieser einstückig ausgebildet sein, beispielsweise durch Fertigung mittels eines generativen Fertigungsverfahren.
  • Zweckmäßigerweise weist die Bildwellenleiteranordnung einen Bildwellenleiter und eine Stützstruktur für den Bildwellenleiter auf. Dabei sind der Aufbau der Stützstruktur und ihre Verbindung mit dem Bildwellenleiter entsprechend den jeweiligen Anforderungen und Gegebenheiten innerhalb weiter Grenzen wählbar. Die Stützstruktur kann erfindungsgemäß beispielsweise an eine Ummantelung des Bildwellenleiters angeformt oder mit dieser einstückig ausgebildet sein, beispielsweise durch Fertigung mittels eines generativen Fertigungsverfahrens.
  • Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die optische Abbildungsanordnung wenigstens abschnittsweise an die Bildwellenleiteranordnung angeformt ist, insbesondere die Stützstruktur der optischen Abbildungsanordnung an die Stützstruktur der Bildwellenleiteranordnung angeformt ist. Auf diese Weise wird bei der Fertigung die optische Abbildungsanordnung fest mit der Bildwellenleiteranordnung verbunden, so dass die geometrische Position der optischen Abbildungsanordnung und der Bildwellenleiteranordnung relativ zueinander definiert und fest ist. Eine Justage der Optik erübrigt sich damit. Bei dieser Ausführungsform können die optische Abbildungsanordnung einerseits und die Bildwellenleiteranordnung andererseits beispielsweise jeweils in einem separaten Fertigungsschritt gefertigt werden. Die Anformung kann beispielsweise dadurch vollzogen werden, dass die separat gefertigten Stützstrukturen in einem weiteren Fertigungsschritt insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden werden, insbesondere unter Verwendung eines generativen Fertigungsverfahrens.
  • Eine andere außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die optische Abbildungsanordnung wenigstens abschnittsweise einstückig mit der Bildwellenleiteranordnung ausgebildet ist, insbesondere die Stützstruktur der optischen Abbildungsanordnung einstückig mit der Stützstruktur der Bildwellenleiteranordnung ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform bilden die aneinander angeformten Teile der optischen Abbildungsanordnung und der Bildwellenleiteranordnung, beispielsweise die Stützstrukturen der Abbildungsanordnung einerseits und der Bildwellenleiteranordnung andererseits, eine monolithische Struktur, die vorzugsweise in einem einzigen Fertigungsschritt, beispielsweise mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, gefertigt werden kann. Auf diese Weise ist nicht nur der geometrische Ort der Abbildungsoptik relativ zu der Bildwellenleiteranordnung festgelegt, sondern auch die Herstellung der erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung vereinfacht. Eine Justage der Abbildungsoptik entfällt.
  • Bei den vorgenannten Ausführungsformen kann die Anformung der Abbildungsanordnung an die Bildwellenleiteranordnung auf beliebige geeignete Weise vorgenommen werden. Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, dass die optische Abbildungsanordnung mittels eines generativen Fertigungsverfahrens an die Bildwellenleiteranordnung angeformt ist. Es ergeben sich die zuvor bereits geschilderten Vorteile und Eigenschaften.
  • Dabei können beliebige geeignete generative Fertigungsverfahren verwendet werden. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, dass das generative Fertigungsverfahren 2-Photonen-Lithographie ist, die besonders zur Herstellung optischer Bauteile geeignet ist.
  • Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich ausreichend, wenn die optische Abbildungsanordnung eine einzelne Optik in Form einer Abbildungsoptik aufweist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, dass die optische Abbildungsanordnung eine Abbildungsoptik und eine Korrektionsoptik aufweist. Auf diese Weise ist die Bildqualität bei der Abbildung der Innenwandung der Bohrung weiter verbessert.
  • Bei der vorgenannten Ausführungsform kann die Korrektionsoptik distalseitig zwischen der Abbildungsoptik und dem Bildwellenleiter angeordnet sein, wie dies eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsieht. Bei dieser Ausführungsform wird ausschließlich die Bildinformation zu dem Bildsensor übertragen
  • Die Korrektionsoptik kann jedoch auch proximalseitig zwischen dem Bildwellenleiter und dem Bildsensor angeordnet sein, wie dies eine andere vorteilhafte Weiterbildung vorsieht. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Korrektionsoptik entfernt von dem Messkopf und damit bei der Inspektion einer Bohrung außerhalb der Bohrung angeordnet sein kann. Auf diese Weise steht für die Korrektionsoptik ein gegenüber dem Durchmesser der Bohrung bzw. des Messkopfes erweiterter Bauraum zur Verfügung, sodass die Freiheiten bei der Auslegung der Korrektionsoptik erweitert sind. Außerdem wird bei dieser Ausführungsform die vollständige Lichtinformation in Bezug auf Intensität und Phase übertragen.
  • Zweckmäßigerweise weist der Bildwellenleiter ein in einer Ummantelung aufgenommenes Faserbündel von Lichtleitfasern auf.
  • Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Bohrungsinspektionsvorrichtung einen Messkopf aufweist, der als in die zu inspizierende Bohrung einführbares und in unterschiedliche axiale Positionen relativ zu der Optik bewegbares Endoskop ausgebildet ist.
  • Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Messkopf derart ausgebildet ist, dass er in Bohrungen mit einem Durchmesser von kleiner oder gleich 5 mm einführbar ist.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorschubeinrichtung zum Bewegen des Messkopfes in unterschiedliche axiale Positionen relativ zu der zu inspizierenden Bohrung vorgesehen.
  • Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht eine Auswertungseinrichtung vor, die einen Speicher zur Abspeicherung von in unterschiedlichen axialen Positionen des Messkopfes aufgenommenen Bildern aufweist und zur Rekonstruktion der Innenwandung der Bohrung anhand der abgespeicherten Bilder ausgebildet und programmiert ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte stark schematisierte, blockschaltbildartige Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die einzelnen Merkmale eines Ausführungsbeispiels das Ausführungsbeispiel jeweils für sich genommen, also unabhängig von den weiteren Merkmalen, weiterbilden. Damit ist für den Fachmann auch ersichtlich, dass alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger technisch sinnvoller Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung bilden, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und deren Rückbezügen sowie unabhängig von ihrer konkreten Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung. Zum Gegenstand und Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gehören auch Kombinationen von Merkmalen eines Ausführungsbeispiels mit Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels. Ebenfalls gehören zum Gegenstand und Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung Unterkombinationen der Patentansprüche, bei denen wenigstens ein Merkmal eines Patentanspruchs weggelassen oder durch ein anderes Merkmal ersetzt ist.
  • Es zeigt:
    • 1 stark schematisiert und blockschaltbildartig ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung,
    • 2 in gleicher Darstellung wie 1 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung.
  • In 1 ist stark schematisiert und blockschaltbildartig ein Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung 2 zur Inspektion einer Innenwandung einer Bohrung in einem Werkstück dargestellt.
  • Der Aufbau und die grundsätzliche Funktionsweise einer entsprechenden Bohrungsinspektionsvorrichtung sind dem Fachmann allgemein bekannt und werden daher hier nur insoweit näher erläutert, wie es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Zum Aufbau und zur Funktionsweise entsprechender Bohrungsinspektionsvorrichtungen wird insbesondere auf die DE 10 2007 031 358 A1 , DE 10 2000 8009 975 A1 und DE 10 2009 019 459 A1 verwiesen.
  • Die Bohrungsinspektionsvorrichtung 2 weist eine optische Abbildungsanordnung 4 mit Rundumblick von 360° auf, die zur Abbildung der Innenwandung auf einen Bildsensor 6 ausgebildet ist und erfindungsgemäß über eine Bildwellenleiteranordnung 8 mit dem Bildsensor 6 in Bildübertragungsverbindung steht oder bringbar ist.
  • Die optische Abbildungsanordnung 4 weist eine Abbildungsoptik 10 und eine bei den dargestellten Ausführungsbeispiel mehrlinsige Korrektionsoptik 12 auf. Bei der Abbildungsoptik 10 handelt es sich um eine Optik mit Rundumblick von 360°, wie sie beispielsweise aus US 3 552 820 , US 4 566 763 (Gregus), US 5 473 474 (Powell) und EP 1 321 B1 bekannt ist. In Bezug auf mögliche andere Ausgestaltungen der Abbildungsoptik 10 wird ferner auf die DE 10 2009 019 459 A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
  • Die Korrektionsoptik 12 dient zur Korrektion von Bildfehlern der Abbildungsoptik 6 und ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel distalseitig zwischen der Abbildungsoptik 10 und den Bildwellenleiter 8 angeordnet.
  • Ein Bildwellenleiter 14 der Bildwellenleiteranordnung 8 weist ein in einer Ummantelung 16 aufgenommenes Faserbündel 18 von Lichtleitfasern auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Faserbündel 16 ein kongruentes Faserbündel, sodass die relative Anordnung der Faserkerne an beiden Enden der Bildwellenleiteranordnung 8 identisch oder zumindest korreliert ist.
  • Die optische Abbildungsanordnung 4 weist eine Stützstruktur 20 für die Abbildungsoptik 10 und die Korrektionsoptik 12 auf.
  • In hierzu entsprechender Weise weist die Bildwellenleiteranordnung 8 eine Stützstruktur 22 für den Bildwellenleiter 14 auf.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist erfindungsgemäß die optische Abbildungsanordnung 4 wenigstens abschnittsweise an die Bildwellenleiteranordnung 8 angeformt, indem bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Stützstruktur 20 der optischen Abbildungsanordnung 4 an die Stützstruktur 22 der Bildwellenleiteranordnung 8 angeformt ist. Die Anformung ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass die Stützstruktur 20 der optischen Abbildungsanordnung 4 einstückig mit der Stützstruktur 22 der Bildwellenleiteranordnung 8 ausgebildet ist, wie in 1 durch eine gestrichelte Linie 24 angedeutet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die einstückige Ausgestaltung der Stützstruktur 20, 22 dadurch bewirkt, dass diese in einem einzigen Fertigungsschritt mittels eines generativen Fertigungsverfahrens erzeugt werden und eine monolithische Stützstruktur bilden. Insbesondere kann diese monolithische Struktur mittels der 2-Photonen-Lithographie gebildet werden.
  • Der so gebildete, als Endoskop fungierende Messkopf 26, der die Abbildungsoptik 10 aufweist und diese an seinem distalen Ende trägt, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet bzw. dimensioniert, dass er in Bohrungen mit einem Durchmesser von kleiner oder gleich 5 mm einführbar ist.
  • Zum Bewegen des Messkopfes 26 in unterschiedliche axiale Positionen relativ zu der zu inspizierenden Bohrung ist eine Vorschubeinrichtung vorgesehen, die zur Vereinfachung der Darstellung in der Zeichnung nicht gezeigt ist. Aufbau und Funktionsweise einer entsprechenden Vorschubeinrichtung sind im Fachmann allgemein bekannt und werden daher hier nicht näher erläutert.
  • Die Bohrungsinspektionsvorrichtung 2 weist eine Auswertungseinrichtung auf, die einen Speicher zur Abspeicherung von in unterschiedlichen axialen Positionen des Messkopfes 26 aufgenommenen Bildern aufweist und zur Rekonstruktion der Innenwandung der Bohrung anhand der abgespeicherten Bilder ausgebildet und programmiert ist. Aufbau und Funktionsweise einer entsprechenden Auswertungseinrichtung, die zur Vereinfachung der Darstellung ebenfalls in der Zeichnung nicht gezeigt ist, sind im Fachmann allgemein bekannt und werden daher hier nicht näher erläutert. Insoweit wird insbesondere auf die DE 10 2007 031 358 A1 , DE 10 2008 009 975 A1 und DE 10 2009 019 459 A1 verwiesen.
  • Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung 2 ist wie folgt:
    • Zum Inspizieren einer Bohrung wird der Messkopf 26 in die Bohrung eingeführt und mittels der Vorschubeinrichtung in Axialrichtung der Bohrung relativ zu dieser bewegt. In den sich dadurch ergebenden unterschiedlichen axialen Positionen des Messkopfes relativ zu der Bohrung werden mittels der optischen Abbildungsanordnung Bilder der Innenwandung der Bohrung aufgenommen, mittels derer in der Auswertungseinrichtung die Innenwandung der Bohrung rekonstruiert wird. Unter Heranziehung von Verfahren der Bildverarbeitung und Mustererkennung kann anhand der Rekonstruktion die Oberfläche dann auf Fehler und Unregelmäßigkeiten untersucht werden.
  • Im Gegensatz zu konventionellen Optiken, die in Achsrichtung der optischen Achse nach vorne blicken und damit zur Abbildung beispielsweise eines Grundes einer Bohrung ausgebildet sind, sind erfindungsgemäß verwendete Abbildungsoptiken, beispielsweise in Form einer Gregus-Linse, zur Abbildung der Innenwandung (Mantelfläche) der Bohrung ausgebildet. Aufgrund ihres optischen Designs blicken entsprechende Optiken in der jeweiligen axialen Position in Vorschubrichtung bzw. in Richtung der optischen Achse sowohl seitlich nach vorne als auch in gewissem Maße seitlich nach hinten auf die Innenwandung der Bohrung. Dadurch wird in der jeweiligen axialen Position ein ringförmiger im Bereich der Innenwandung auf den Bildsensor abgebildet. Zu der Art und Weise, wie hieraus die Innenwandung der Bohrung anhand der Bilder in der Auswertungseinrichtung rekonstruiert wird, wird insbesondere auf die DE 10 2007 031 358 A1 verwiesen.
  • Die Erfindung stellt entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Bohrungsinspektionsvorrichtung bereit, bei der aufgrund der Anformung bzw. einstückigen Ausbildung der Stützstrukturen 20, 22 aneinander bzw. miteinander die geometrische Position der Abbildungsoptik 10 relativ zu den Bildwellenleiter 14 fertigungstechnisch definiert ist, sodass eine Justage der Abbildungsoptik 10 entfällt.
  • Aufgrund der Anformung einer miniaturisierten Abbildungsoptik an den Bildwellenleiter 14 über die einstückig miteinander ausgebildeten Stützstrukturen 20, 22 stellt die Erfindung ein Endoskop bereit, das zur Inspektion von engen Bohrungen mit einem Durchmesser von 5 mm oder weniger geeignet ist.
  • Durch das biegsame Faserbündel 18 ist das Endoskop abschnittsweise biegsam und kann damit auch in unzugänglichere Stellen eines Werkstücks eingeführt werden, um diese zu inspizieren.
  • In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäßen Bohrungsinspektionsvorrichtung 2 dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 dadurch unterscheidet, dass die Korrektionsoptik 12 nicht distalseitig zwischen der Abbildungsoptik 10 und dem Bildwellenleiter 14 angeordnet, sondern proximalseitig dem Bildwellenleiter 14 nachgeordnet ist.
  • Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ausschließlich die Bildinformation zu dem Bildsensor 6 übertragen wird, wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 die vollständige Lichtinformation einschließlich Intensität und Phase übertragen.
  • Die proximalseitige Anordnung der Korrektionsoptik 12 in Lichtrichtung hinter dem Bildwellenleiter 14 ermöglicht es, die Korrektionsoptik frei von räumlichen Einschränkungen auszulegen, die sich ergeben, wenn die Korrektionsoptik zusammen mit der Abbildungsoptik am distalen Ende des Messkopfes angeordnet ist.
  • Zur Beleuchtung der zu inspizierenden Prüfstelle können ein weiterer Lichtwellenleiter oder eine andere im Bereich des distalen Endes des Messkopfes angeordnet Lichtquelle vorgesehen sein. Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, das Faserbündel 18 der Bildwellenleiteranordnung 8 zur Beleuchtung der Prüfstelle zu verwenden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2009/003692 [0003]
    • DE 4416493 A1 [0003]
    • DE 4320845 C1 [0003]
    • DE 3232904 C2 [0003]
    • DE 102009019459 B4 [0004]
    • DE 102007031358 A1 [0005, 0033, 0043, 0045]
    • DE 102008009975 A1 [0005, 0043]
    • DE 102015010225 A1 [0006]
    • DE 1020008009975 A1 [0033]
    • DE 102009019459 A1 [0033, 0035, 0043]
    • US 3552820 [0035]
    • US 4566763 [0035]
    • US 5473474 [0035]
    • EP 1321 B1 [0035]

Claims (15)

  1. Bohrungsinspektionsvorrichtung (2) zur Inspektion einer Innenwandung einer Bohrung in einem Werkstück, mit einer optischen Abbildungsanordnung, (4) die zur Abbildung der Innenwandung auf einen Bildsensor (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Abbildungsanordnung (4) über eine Bildwellenleiteranordnung (8) mit dem Bildsensor (6) in Bildübertragungsverbindung steht oder bringbar ist.
  2. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Abbildungsanordnung (4) wenigstens eine Optik (10, 12) und eine Stützstruktur (20) für die Optik (10, 12) aufweist.
  3. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwellenleiteranordnung (8) einen Bildwellenleiter (14) und eine Stützstruktur (22) für den Bildwellenleiter (14) aufweist.
  4. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Abbildungsanordnung (4) wenigstens abschnittsweise an die Bildwellenleiteranordnung (8) angeformt ist, insbesondere die Stützstruktur (20) der optischen Abbildungsanordnung (4) an die Stützstruktur (22) der Bildwellenleiteranordnung (8) angeformt ist.
  5. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Abbildungsanordnung (4) wenigstens abschnittsweise einstückig mit der Bildwellenleiteranordnung (8) ausgebildet ist, insbesondere die Stützstruktur (20) der optischen Abbildungsanordnung (4) einstückig mit der Stützstruktur (22) der Bildwellenleiteranordnung (8) ausgebildet ist.
  6. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Abbildungsanordnung (4) mittels eines generativen Fertigungsverfahrens an die Bildwellenleiteranordnung (8) angeformt ist.
  7. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das generative Fertigungsverfahren 2-Photonen-Lithographie ist.
  8. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Abbildungsanordnung (4) eine Abbildungsoptik (10) und eine Korrektionsoptik (12) aufweist.
  9. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektionsoptik (12) distalseitig zwischen der Abbildungsoptik (10) und dem Bildwellenleiter (14) angeordnet ist.
  10. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektionsoptik (12) proximalseitig zwischen dem Bildwellenleiter (14) und dem Bildsensor (6) angeordnet ist.
  11. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildwellenleiter (14) ein in einer Ummantelung (16) aufgenommenes Faserbündel (18) von Lichtleitfasern aufweist.
  12. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungsinspektionsvorrichtung (2) einen Messkopf (26) aufweist, der als in die zu inspizierende Bohrung einführbares und in unterschiedliche axiale Positionen relativ zu der Bohrung bewegbares Endoskop ausgebildet ist.
  13. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (26) derart ausgebildet und dimensioniert ist, dass er in Bohrungen mit einem Durchmesser von kleiner oder gleich 5 mm einführbar ist.
  14. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine Vorschubeinrichtung zum Bewegen des Messkopfes (26) in unterschiedliche axiale Positionen relativ zu der zu inspizierenden Bohrung.
  15. Bohrungsinspektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswertungseinrichtung, die einen Speicher zur Abspeicherung von in unterschiedlichen axialen Positionen des Messkopfes (26) aufgenommenen Bildern aufweist und zur Rekonstruktion der Innenwandung der Bohrung anhand der abgespeicherten Bilder ausgewertet und programmiert ist.
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