DE19506167A1 - Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Innengeometrie eines Bauteiles - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Innengeometrie eines BauteilesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Innen
geometrie eines Bauteiles, insbesondere einer Kammer, eines
Rohres oder eines Drehteiles. Die Erfindung betrifft auch
eine Einrichtung zum Bestimmen der Innengeometrie eines sol
chen Bauteiles.
Damit eine einwandfreie Funktionsweise eines hohlen Bautei
les, das ein Medium aufnimmt, gewährleistet sein kann, ist es
erforderlich, die Innengeometrie des Bauteiles zu bestimmen.
Das gilt für Kammern, Behälter, insbesondere aber für Rohre
mit unterschiedlichem Querschnitt, durch die ein Medium strö
men soll. Veränderungen der Innengeometrie würden dort zu Be
hinderungen der Strömung, beispielsweise zu Wirbeln, führen.
Durch ein regelmäßiges Bestimmen der Innengeometrie werden
Abweichungen von der ursprünglich gewünschten Geometrie er
kannt. Bei großen Abweichungen können dann Abschnitte des
Bauteils ausgetauscht werden. Das gilt besonders für Rohrlei
tungsabschnitte.
Da insbesondere Verkleinerungen der Bauteilquerschnittsfläche
zu Störungen führen könnten, wurde bisher ein starrer Körper,
dessen Querschnitt dem Sollinnenquerschnitt des Bauteiles
entspricht, in das Bauteil eingebracht. Ein zu kleiner Quer
schnitt des Bauteiles wurde dann erkannt, wenn der starre
Körper nicht weiter bewegt werden konnte.
Durch die rein mechanische Abtastung kann das bekannte Ver
fahren zu Beschädigungen der Innenwand des Bauteiles führen.
Insbesondere kann es durch Abrieb zu unerwünschten Verschmut
zungen kommen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ei
ne Einrichtung zum Bestimmen der Innengeometrie eines Bautei
les anzugeben, mit denen die Innengeometrie ohne mechanische
Berührung und damit ohne eine Gefahr der Beschädigung oder
Verschmutzung des Bauteiles bestimmt werden kann.
Die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, wird nach der Erfindung
dadurch gelöst, daß auf der Innenoberfläche des Bauteils ein
an einem Innenumfang des Bauteils umlaufendes in sich ge
schlossenes Lichtband erzeugt wird, daß das Lichtband mit ei
nem zuvor kalibrierten Abbildungssystem abgebildet wird und
daß aus der Geometrie des Bildes des Lichtbandes die Geome
trie des Innenumfangs des Bauteils bestimmt wird.
Die Kalibrierung des Abbildungssystems erfolgt dabei an einem
Bauteil, dessen Innengeometrie bekannt ist. Man kann dann aus
der Geometrie des Bildes, das vom Abbildungssystem erzeugt
wird, sofort auf die Geometrie des abgebildeten Bauteiles
schließen.
Durch das Erzeugen eines Lichtbandes wird ein Innenumfang des
Bauteiles kenntlich gemacht, der dann in einfacher Weise vom
Abbildungssystem abgebildet werden kann.
Um zu erkennen, ob die Innengeometrie des Bauteils einer
Sollinnengeometrie entspricht, kann die bestimmte Innengeome
trie mit der Sollinnengeometrie verglichen werden.
Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich insbesondere
dadurch aus, daß keine mechanischen Berührungen erforderlich
sind. Folglich kann es nicht zu einer Beschädigung des Bau
teiles kommen. Es kann auch kein Abrieb entstehen, der eine
Verschmutzung des Bauteils nach sich ziehen würde. Ein we
sentlicher Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung ist auch
darin zu sehen, daß die Innengeometrie des gesamten Bautei
les, insbesondere eines Rohres, bestimmt werden kann, selbst
dann, wenn eine Verengung des Bauteils vorliegen sollte. Der
verengte Abschnitt stellt kein Hindernis für die Durchführung
des Verfahrens dar, da nur solche Körper in das Bauteil ein
gebracht werden, deren Querschnitt deutlich kleiner als der
Sollquerschnitt des Bauteils sind.
Beispielsweise werden an voneinander beabstandeten Orten die
Geometrien mehrerer Innenumfänge des Bauteiles bestimmt. Aus
der Abfolge dieser Geometrien kann die räumliche Anordnung
des Innenraumes des Bauteiles bestimmt werden. Man erhält
dann auch unmittelbar Hinweise darauf, ob eine Torsion
und/oder eine Durchbiegung des Bauteiles, insbesondere eines
Rohres, vorliegt.
Die Torsion oder die Durchbiegung können mit dem Verfahren
nach der Erfindung vorteilhafterweise erstmals bestimmt wer
den.
Die Aufgabe, eine Einrichtung zum Bestimmen der Innengeome
trie eines Bauteiles anzugeben, wird nach der Erfindung da
durch gelöst, daß mit einem Endoskop, dessen Durchmesser
kleiner als der Innendurchmesser des Bauteils ist, ein Abbil
dungssystem verbunden ist, daß dem Endoskop eine Lichtquelle
zum Erzeugen eines auf der Innenoberfläche des Bauteiles an
einem Innenumfang des Bauteiles umlaufenden Lichtbandes zuge
ordnet ist und daß das Abbildungssystem kalibriert ist zum
Bestimmen der Geometrie des Innenumfangs des Bauteils aus der
Geometrie des Bildes des Lichtbandes.
Dabei erzeugt die Lichtquelle ein Lichtband auf dem Innenum
fang des Bauteiles. Dieses Lichtband wird über das Endoskop
einem Abbildungssystem zugeführt, das außerhalb des Bauteiles
angeordnet sein kann. Durch die Verwendung des Endoskops muß
das Abbildungssystem nicht in das Bauteil eingeführt werden.
Das Abbildungssystem muß also in seiner Größe nicht einge
schränkt sein.
Damit aus der Geometrie des erzeugten Bildes die Geometrie
des Bauteils ermittelt werden kann, muß das Abbildungssystem
an einem Bauteil mit bekannter Geometrie kalibriert sein.
Mit der Einrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil er
zielt, daß selbst in engen Bauteilen, wie z. B. in Rohren mit
kleinem Durchmesser, die Innengeometrie in einfacher Weise
bestimmt werden kann. Dabei kommt es nicht zu mechanischen
Berührungen, die Beschädigungen oder Verschmutzungen des Bau
teiles bewirken könnten.
Darüber hinaus wird der Vorteil erzielt, daß das Endoskop
selbst durch eine Verengung des Bauteiles nicht behindert
wird und somit die Innengeometrie auch hinter einer solchen
Verengung bestimmt werden kann. Folglich ist es möglich,
stets das gesamte Bauteil zu untersuchen.
Das Abbildungssystem umfaßt beispielsweise eine Videokamera,
die mit dem Endoskop verbunden ist.
Das Endoskop ist beispielsweise starr. Es kann dadurch leicht
in das Bauteil eingeführt werden. Es ist jedoch auch der Ein
satz eines flexiblen Endoskops möglich.
Beispielsweise wird die Lichtquelle separat gehalten. Sie ist
dazu z. B. an einem Haltestab befestigt, der durch eine andere
Öffnung als das Endoskop in das Bauteil eingeführt wird. Es
ist jedoch erforderlich, daß die Lichtquelle dem im Bauteil
befindlichen Ende des Endoskops so zugeordnet ist, daß das
erzeugte Lichtband vom Abbildungssystem erfaßt werden kann.
Dabei ist der Öffnungswinkel des Endoskops zu beachten.
Die Lichtquelle kann nach einem anderen Beispiel am Endoskop
befestigt sein. Dazu kann eine Halterungsvorrichtung dienen,
die die Lichtquelle im gewünschten festen Abstand vor dem
aufnehmenden Ende des Endoskops hält.
Nach einem anderen Beispiel ist die Lichtquelle unmittelbar
am Endoskop befestigt und ist in Richtung auf das aufnehmende
Ende des Endoskops ausgerichtet. Die Lichtquelle hat dabei
einen Öffnungswinkel, unter dem sie Licht abstrahlt, der
kleiner als der Öffnungswinkel des Endoskops ist. Damit wird
der Vorteil erzielt, daß für die Lichtquelle keine aufwendige
Halterungsvorrichtung erforderlich ist. Durch das Abstrahlen
des Lichtes unter dem genannten Winkel wird gewährleistet,
daß das erzeugte Lichtband stets im Blickfeld des Endoskops
liegt.
Nach einem anderen Beispiel kann im Strahlengang des
Endoskops ein Strahlenteiler angeordnet sein, dem die Licht
quelle zugeordnet ist. Dieser Strahlenteiler befindet sich in
der Regel außerhalb des zu untersuchenden Bauteiles. Hiermit
wird der Vorteil erzielt, daß der in das Bauteil eingeführte
Teil des Endoskops sowohl das Licht für das Lichtband in das
Bauteil hineinleitet, als auch das Licht des Lichtbandes zum
Abbildungssystem führt. Dabei ist die Lichtquelle vorteilhaf
terweise stets zugänglich.
Beispielsweise umfaßt die Lichtquelle eine Blende, deren Form
der inneren Querschnittsform des Bauteils entspricht. Die
Blende kann folglich z. B. rund oder quadratisch sein. Damit
wird der Vorteil erzielt, daß die Lichtquelle ein besonders
gut sichtbares Lichtband erzeugen kann.
Mit dem Verfahren und der Einrichtung nach der Erfindung wird
insbesondere der Vorteil erzielt, daß die Innengeometrie ei
nes Bauteiles berührungslos erfaßt werden kann und daß sogar
eine Torsion und/oder eine Durchbiegung des Bauteils bestimmt
werden kann.
Das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung werden
anhand der Zeichnung näher erläutert:
Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zum Bestimmen der
Innengeometrie eines Bauteiles, bei der eine
Lichtquelle mit einem Endoskop verbunden ist.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie Fig. 1, bei
der die Lichtquelle separat gehalten ist.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie Fig. 1, bei
der die Lichtquelle unmittelbar am Endoskop befestigt
ist.
Fig. 4 zeigt eine Einrichtung zum Bestimmen der
Innengeometrie eines Bauteiles, bei der eine
Lichtquelle über einen Strahlenteiler mit dem
Endoskop in Verbindung steht.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen als Bauteil ein Rohr 1, dessen In
nengeometrie bestimmt werden soll. Dazu ist ein
Abbildungssystem 2 vorhanden, das mit einem Endoskop 3 ver
bunden ist. Dieses Endoskop 3 kann in das Rohr 1 eingeführt
werden, da sein Durchmesser deutlich kleiner als der Rohrin
nendurchmesser ist. Damit die Innengeometrie des Rohres 1 er
faßt werden kann, muß ein auf der Innenoberfläche des Rohres
1 an einem Innenumfang umlaufendes Lichtband 4 erzeugt wer
den. Dieses Lichtband 4 wird mit Hilfe des Endoskops 3 im Ab
bildungssystem 2 abgebildet. Da das Abbildungssystem 2 zuvor
an einem Bauteil mit bekannter Innengeometrie kalibriert wor
den ist, kann aus der Geometrie des Bildes im
Abbildungssystem 2 unmittelbar auf die Geometrie des Licht
bandes 4 und damit auf die Innengeometrie des Rohres 1 am Ort
des Lichtbandes 4 geschlossen werden.
Falls die Innengeometrie des Rohres 1 nicht den Erfordernis
sen entspricht, können Reparaturmaßnahmen eingeleitet werden.
Falls man in regelmäßigen räumlichen Abständen die Innengeo
metrie des Rohres 1 bestimmt, erhält man einen Hinweis auf
den räumlichen Verlauf des Rohres 1 und damit auf mögliche
Torsionen oder Durchbiegungen des Rohres 1.
Nach Fig. 1 ist zum Erzeugen des Lichtbandes 4 eine Licht
quelle 5a über eine Halterung 6 mit dem Endoskop 3 verbunden.
Dabei ist die Lichtquelle 5a so weit vor dem aufnehmenden En
de des Endoskopes 3 positioniert, daß das mit der Lichtquelle
5a erzeugte Lichtband 4 beim gegebenen Öffnungswinkel des En
doskops 3 erfaßt werden kann.
Nach Fig. 2 ist eine Lichtquelle 5b mit einer Halterung 7
ausgestattet, mit der sie von dem Ende des Rohres 1, das dem
Endoskop 3 gegenüber liegt, in das Rohr 1 eingeschoben werden
kann. Die Lichtquelle 5b wird dann in einem ähnlichen Abstand
wie bei Fig. 1 vom Ende des Endoskops 3 gehalten.
Nach Fig. 3 ist eine Lichtquelle 8 unmittelbar am Endoskop 3
befestigt. Dabei ist die Lichtquelle 8 jedoch so ausgestat
tet, daß sie Licht unter einem Winkel zur Achse des Endoskops
3 abstrahlt, der kleiner als der Öffnungswinkel des Endoskops
3 ist. Dadurch wird gewährleistet, daß das Lichtband 4, das
von der Lichtquelle 8 erzeugt wird, stets vom Endoskop 3 er
faßt werden kann.
Nach Fig. 4 ist das Endoskop 3 durch einen Strahlenteiler 9
unterbrochen. Diesem Strahlenteiler 9 ist eine Lichtquelle 10
zugeordnet. Von der Lichtquelle 10 gelangt Licht über den
Strahlenteiler 9 in den im Rohr 1 befindlichen Abschnitt des
Endoskops 3. Das Licht tritt dort aus dem Endoskop 3 aus und
erzeugt das gewünschte Lichtband 4 auf der Innenoberfläche
des Rohres 1. Von diesem Lichtband 4 aus gelangt andererseits
Licht über das Endoskop 3 durch den Strahlenteiler 9 hindurch
in das Abbildungssystem 2. Damit das Lichtband 4 der inneren
Querschnittsform des Rohres 1 angepaßt werden kann, kann zwi
schen der Lichtquelle 10 und dem Strahlenteiler 9 eine Halte
rung 11 für Blenden 12a, 12b angeordnet sein. Dabei ist die
Blende 12a eine Rechteckblende und die Blende 12b eine Kreis
blende. Zwischen der Halterung 11 und dem Strahlenteiler 9
kann eine Linse 13 angeordnet sein.
Mit den Varianten der Fig. 1 bis 4 kann die Innengeometrie
eines Rohres 1 oder eines anderen Bauteils berührungslos be
stimmt werden.
Claims (10)
1. Verfahren zum Bestimmen der Innengeometrie eines Bautei
les, insbesondere einer Kammer, eines Rohres (1) oder eines
Drehteiles,
dadurch gekennzeichnet, daß auf
der Innenoberfläche des Bauteiles ein an einem Innenumfang
des Bauteiles umlaufendes, in sich geschlossenes Lichtband
(4) erzeugt wird, daß das Lichtband (4) mit einem zuvor kali
brierten Abbildungssystem (2) abgebildet wird und daß aus der
Geometrie des Bildes des Lichtbandes (4) die Geometrie des
Innenumfangs des Bauteils bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß an
voneinander beabstandeten Orten die Geometrien mehrerer In
nenumfänge des Bauteils bestimmt werden und daß aus deren Ab
folge eine Torsion und/oder eine Durchbiegung des Bauteils
bestimmt werden.
3. Einrichtung zum Bestimmen der Innengeometrie eines Bautei
les, insbesondere einer Kammer, eines Rohres (1) oder eines
Drehteiles,
dadurch gekennzeichnet, daß mit
einem Endoskop (3), dessen Durchmesser kleiner als der Innen
durchmesser des Bauteils ist, ein Abbildungssystem (2) ver
bunden ist, daß dem Endoskop (3) eine Lichtquelle (5a, 5b, 8,
10) zum Erzeugen eines auf der Innenoberfläche des Bauteils
an einem Innenumfang des Bauteils umlaufenden Lichtbandes (4)
zugeordnet ist und daß das Abbildungssystem (2) kalibriert
ist zum Bestimmen der Geometrie des Innenumfanges des
Bauteils aus der Geometrie des Bildes des Lichtbandes (4).
4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Abbildungssystem (2) eine Videokamera umfaßt.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Endoskop (3) ein starres Endoskop ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (5b) separat gehalten ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (5a, 8) am Endoskop (3) befestigt ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (8) unmittelbar am Endoskop (3) in Richtung auf
das aufnehmende Ende des Endoskops (3) ausgerichtet befestigt
ist und einen Öffnungswinkel aufweist, der kleiner als der
Öffnungswinkel des Endoskops (3) ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß im
Strahlengang des Endoskops (3) ein Strahlenteiler (9) ange
ordnet ist, dem die Lichtquelle (10) zugeordnet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (10) eine Blende (12a, 12b) umfaßt, deren Form
der inneren Querschnittsform des Bauteils entspricht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995106167 DE19506167A1 (de) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Innengeometrie eines Bauteiles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995106167 DE19506167A1 (de) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Innengeometrie eines Bauteiles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19506167A1 true DE19506167A1 (de) | 1996-08-29 |
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ID=7754759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995106167 Withdrawn DE19506167A1 (de) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Innengeometrie eines Bauteiles |
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