DE19738827C1 - Optische Prüfstation und Verfahren zur optischen Prüfung von Hohlkörpern, insbesondere von Zylindern in Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Prüfstation und ein Verfahren zur optischen Prüfung von Hohlkörpern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 18. Eine solche Prüf­ station und ein solches Verfahren sind aus Laser Magazin 2/85, S. 76-82 bekannt.

Es ist bekannt, bei der Fertigung von Brennkraftmaschinen den Innenmantel der Zylinder manuell mit Hilfe eines Hand­ spiegels auf die vorgegebenen Qualitätsanforderungen hin zu überprüfen. Hierbei wird untersucht, ob der Innenmantel längs zur Zylinderachse verlaufende Riefen aufweist. Über­ steigt die Tiefe und die Breite der Riefen ein vorgegebenes Maß, wird der betreffende Motor ausgesondert und einer Nacharbeit unterzogen.

Diese manuell durchzuführende Methode ist zeitaufwendig und kann aufgrund des monotonen Arbeitsanteils zu vorzeitiger Ermüdung und Konzentrationsverlust führen, so daß ein gleichbleibend hohes Niveau der Qualitätskontrolle nicht sicher gewährleistet werden kann.

Im Laser Magazin 2/85, Seiten 76-82 ist eine Kamera mit einem CCD-Zeilensensor beschrieben, die zur Inspektion von Hohlräumen mit optischen Methoden und automatischer Bild­ verarbeitung geeignet ist. Die Kamera enthält als wesent­ liche Komponente eine Endoskopoptik mit einem starr ange­ bauten CCD-Sensor, wobei der Sensor lang und schmal gestal­ tet ist. Die Objektausleuchtung muß ähnlich gestaltet sein und es wird telezentrisch angeordnetes Auflicht mit Pupil­ lenteilung eingesetzt. Zur Inspektion von Werkstücken mit engen Bohrungen, wie z. B. Bremszylindern, muß der Sensor in der engen Bohrung positioniert werden.

Aus der DE 32 23 971 C2 ist eine Fernsehkamera zum Erfassen eines rotationssymmetrischen Hohlraums bekannt, die eine digitale on-line-Bildverarbeitung aufweist.

Aus der DE 40 00 121 C1 ist eine Zeilenkamera zur Kontrolle einer Dichtung bekannt, deren Achse mit der Achse der Dich­ tung einen Winkel bildet.

Die DE 42 02 138 C2 beschreibt ein Gestell mit einer daran mittels einer Halterung befestigten Kamera für die Inspek­ tion der Innenwand eines Hohlraumes, in den das Gestell mit der Kamera einbringbar ist, wobei mindestens der Kame­ rakopf aus einer achsparallelen in eine radiale Richtung zur Hohlrauminnenwand ausrichtbar ist. Die Hohlrauminnen­ wand ist die Brunnenschachtwand eines Brunnens lind das Ge­ stell ist an der Brunnenwand geführt in den Brunnen absenk­ bar.

In der DE 36 05 654 C2 ist eine schwenkbare Kamera für die Rohrinspektionen beschrieben. Die Kamera ist über entspre­ chende Schwenkarme auf einem Fahrgestell montiert. Ein Drehpotentiometer erfaßt den Schwenkwinkel des Kamerage­ häuses. Ein Motor an einem Kameragehäuseteil greift in einen ersten Zahnkranz ein und das Drehpotentiometer in einen mit dem Gehäuseteil fest verbundenen zweiten Zahn­ kranz. Die in DE 42 02 138 C2 und DE 36 05 654 C2 beschrie­ benen Geräte werden in den zu untersuchenden Hohlkörper eingeführt und dort nach Bedarf gedreht bzw. geschwenkt.

Ausgehend von der optischen Prüfstation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 liegt der Erfingung das Problem zugrunde, diese Prüfstation derart weiterzubilden, daß sie einfach handhabbar ist und eine Automatisierung der Qualitätskontrolle ermöglicht. Ausgehend von dem Verfahren zur optischen Prüfung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 18 liegt der Erfindung auch das Problem zugrunde, dieses Verfahren derart weiterzubilden, daß es besonders Zeitsparend ist und eine Automatisierung der Qualitätskontrolle ermöglicht.

Diese Probleme werden erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 18 gelöst.

Mit der Prüfstation nach dem Anspruch 1 kann die Ferti­ gungsqualität des Innenmantels eines Hohlkörpers, wie z. B. eines Zylinders in einer Brennkraftmaschine, auch ohne manuellen Eingriff überprüft werden, so daß ein hoher Auto­ matisierungsgrad gegeben ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Niveau der Kontrolle keinen Schwankungen unterworfen ist; Kosten, die durch einen erst später ent­ deckten Qualitätsmangel und dann erst durchzuführender Nachbearbeitung entstehen können, sind deutlich reduziert.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Prüfstation mit nur ge­ ringem Aufwand nachträglich in eine bestehende Fertigungs­ straße integriert werden kann. Wird in der Prüfstation ein Mangel in der Innenwandung des Zylinders festgestellt, kann der Motor unverzüglich und mit geringem Transportaufwand der Nachbearbeitung zugeführt und anschließend wieder in den Fertigungsprozeß integriert werden.

Als Auswertungseinheit kann ein Standard-Industrie-PC ein­ gesetzt werden, der in die Prüfstation integriert ist.

Gemäß dem Verfahren nach dem Anspruch 18 das insbesondere zum Betrieb der Prüfstation geeignet ist, werden mittels des Bilderfassungsgerätes der Innenmantel des Zylinders optisch erfaßt und die erfaßten Daten an die rechnerge­ stützte Auswertungseinheit weitergeleitet. Eine Bildver­ arbeitungssoftware in der Auswertungseinheit kann die Daten des Bildaufnahmesystems aufbereiten und eine auf einstell­ baren Kriterien basierende Entscheidungsgrundlage darüber liefern, ob der Zylinder den Qualitätsanforderungen genügt. Mit dieser Vorrichtung bzw. mit diesem Verfahren kann die Entscheidung, ob der Motor einer Nachbearbeitung zugeführt werden muß, auf ein einfach zu erfassendes ja/nein-Signal reduziert werden. Dieses Signal kann gegebenenfalls im Fer­ tigungsprozeß als Steuersignal weiter verarbeitet werden.

Das Bildaufnahmesystem umfaßt eine Lichtquelle zum Aus­ leuchten des Zylinderinnenraums und ein Bilderfassungsgerät. Das Bilderfassungsgerät kann flächenförmig angeordnete Lichtsensoren, beispielsweise eine CCD-Kamera, oder linienförmig angeordnete Lichtsensoren, beispielsweise eine Zeilenkamera oder einen optischen Scanner, umfassen.

Das Bilderfassungsgerät nimmt die Mantelinnenfläche des Zy­ linders zweckmäßig im Perspektivblick auf. Das Bilderfas­ sungsgerät ist derart positioniert, daß die Mittelachse des Bilderfassungsgeräts und die Längsachse des Zylinders sich schneiden. Der Schnittpunkt der beiden Achsen liegt hierbei vorteilhaft außerhalb des Zylinderinnenraums, der Schnitt­ punkt der Mittelachse mit der Mantelinnenfläche etwa auf halber axialer Höhe des Zylinders. In dieser Position kann eine Kamera einen Abschnitt der Mantelinnenfläche über die gesamte axiale Höhe des Zylinders erfassen.

Als Lichtquelle wird in bevorzugter Ausführung monochroma­ tisches bzw. quasi-monochromatisches Licht verwendet, zweckmäßig als Ringleuchte mit einer Mehrzahl von Leucht­ körpern in Form von Lichtemitterdioden (LED). Die LED- Leuchtkörper können in einer oder auch in mehreren, insbe­ sondere in zwei Reihen gleichmäßig über den Umfang der Ringleuchte verteilt angeordnet sein. Vorteilhaft sind bei beiden Ausführungen unterschiedliche Winkelstellungen der Leuchtkörper vorgesehen, um den Innenmantel über die ge­ samte Länge des Zylinders möglichst gleichmäßig auszuleuch­ ten. Bei der einreihigen Ausführung sind zweckmäßig benach­ barte LED-Leuchtkörper abwechselnd in unterschiedlichen Winkelstellungen gehalten. Bei der zweireihigen Ausführung sind die Winkelstellungen der LED-Leuchtkörper innerhalb einer Reihe gleich, jedoch unterschiedlich zur anderen Reihe ausgebildet. Die zweireihige Ausführung liefert eine höhere Leuchtstärke als die einreihige Ausführung, ist je­ doch bezüglich der geometrischen Abmessungen größer.

Zur Handhabung des Zylinderblocks ist eine Positionierein­ richtung vorgesehen, die als Industrieroboter oder als pneumatische Hub-/Wendeeinrichtung ausgeführt sein kann. Der Industrieroboter bietet den Vorteil der größeren Flexi­ bilität; dagegen ist die Hub-/Wendeeinrichtung gegebenen­ falls einfacher und preisgünstiger auszuführen.

Um hintereinander alle Zylinder eines Motors über die ge­ samte Bauhöhe untersuchen zu können, ist bevorzugt die Kurbelwelle des Motors über einen Stellmotor verdrehbar, um den Kolben des jeweils zu untersuchenden Zylinders in seine untere Totpunktlage zu verstellen.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeich­ nungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1a eine Seitenansicht einer Prüfstation,

Fig. 1b das Bildaufnahmesystem im Perspektivblick,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine LED-Ringleuchte,

Fig. 3 die Bauteile der LED-Ringleuchte in Explosionsdarstellung,

Fig. 4 eine Ansicht von unten auf den Trägerring der LED-Ringleuchte,

Fig. 5 eine Ansicht von unten auf das Deckblech der Ringleuchte,

Fig. 6 eine Prinzipskizze zur Ausleuchtung eines Zylinders,

Fig. 7 bis Fig. 11 eine den Fig. 2 bis 6 entsprechende Darstellung einer Ringleuchte in einer anderen Ausführung,

Fig. 12a, b einen Gegenhalter für die Kurbelwelle in zwei Darstellungen,

Fig. 13 eine Draufsicht auf eine Fertigungsstraße mit integrierter Prüfstation.

Die in Fig. 1a dargestellte Prüfstation 1 wird zur Kon­ trolle von Zylindern 3 in einem Zylinderblock 2 für eine Brennkraftmaschine eingesetzt. Die Mantelinnenfläche der Zylinder 3 werden hierbei auf Unregelmäßigkeiten, insbeson­ dere auf Kratzer und Riefen, die in Längsrichtung der Zylinder verlaufen, mit Hilfe eines optoelektronischen Prüfverfahrens untersucht. Falls ein oder mehrere Zylinder 3 den vorgegebenen Qualitätsanforderungen nicht entspre­ chen, muß der betreffende Zylinderblock einer Nachbearbei­ tung unterzogen werden.

Die Prüfstation 1 umfaßt ein Bildaufnahmesystem 5 und eine mit dem Bildaufnahmesystem 5 kommunizierende Auswertungs­ einheit 6. Mit dem Bildaufnahmesystem 5, das eine Licht­ quelle 7 und Bilderfassungsgeräte 8 umfaßt, wird die Mantelinnenfläche eines Zylinders 3 optisch erfaßt und das erzeugte Bild der Auswertungseinheit 6 zugeführt. Die Aus­ wertungseinheit 6 ist als EDV-Anlage, insbesondere als Industrie-PC, mit Bildverarbeitungssoftware konzipiert. Die Bildverarbeitungssoftware bewertet das vom Bildaufnahme­ system 5 gelieferte Bild nach voreingestellten Kriterien und erzeugt ein als Entscheidungsgrundlage dienendes Bewer­ tungssignal. Gemäß dem Bewertungssignal wird entweder im positiven Fall die Montage des Zylinderblocks 2 fortgesetzt oder im negativen Fall der Zylinderblock 2 der erforder­ lichen Nachbearbeitung der Mantelinnenflächen der schad­ haften Zylinder unterzogen. Das Bewertungssignal kann hier­ bei dem Prüfer an der Prüfstation optisch oder akustisch angezeigt werden, woraufhin der Prüfer die erforderlichen weiteren Maßnahmen erläßt. Das Bewertungssignal kann alter­ nativ oder zusätzlich auch unmittelbar zur weiteren, auto­ matisierten Ablaufsteuerung des Prüf- und Fertigungsprozes­ ses herangezogen werden.

Als weitere, der Prüfstation 1 zuzuordnende Anlagenteile sind eine Positioniereinrichtung 14, eine Arretiervorrich­ tung 24 für einen Werkstückträger 25, ein Stellmotor 17 bzw. ein Gegenhalter 26 sowie eine Steuerungseinheit 27 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung vorgesehen.

Das Prüfverfahren läuft wie folgt ab:

Der Zylinderblock 2 wird im Werkstückträger 25 über ein Transportband 28 zur Prüfstation 1 angeliefert. In der Arretiervorrichtung 24 stoppt der im Werkstückträger 25 an­ geordnete Zylinderblock 2. Mittels der Positioniereinrich­ tung 14, bestehend aus einem Industrieroboter 15 mit Grei­ fer 16, wird der Zylinderblock 2 in seine Prüfposition ver­ bracht. Zusätzlich zum Industrieroboter 15 kann die Posi­ tioniereinrichtung 14 im Bereich der Arretierstation 24 eine pneumatische Hub-/Wendeeinrichtung für den Zylinder­ block 2 umfassen; falls nur geringe Anforderungen an die Flexibilität der Prüfstation gestellt werden, kann auch auf den Industrieroboter 15 verzichtet werden, wobei in diesem Fall die Positionierung des Zylinderblocks ausschließlich über die Hub-/Wendeeinrichtung erfolgt.

In Fig. 1a ist der Zylinderblock 2 in seiner Prüfposition dargestellt. In der Prüfposition werden die Mantelinnen­ flächen der Zylinder 3 mit Hilfe des Bildaufnahmesystems 5 auf Kratzer und Riefen untersucht. Das Bildaufnahmesystem 5 besteht aus der Lichtquelle 7 zum Ausleuchten des Zylin­ derinnenraums und einem oder mehreren Bilderfassungsgeräten 8, die als CCD-Kameras ausgebildet und an einem Haltearm 42 befestigt sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt das Bildaufnahmesystem 5 drei Kameras 8, die relativ zueinander in einem Winkel von 120° angeordnet sind. Die Kameras wer­ den im Perspektivblick positioniert.

Gemäß einer anderen Ausführung sind die Bilderfassungs­ geräte 8 als optische Linienscanner bzw. Zeilenkameras aus­ geführt, die über die Mantelinnenfläche geführt werden, so daß ein originalgetreues Abbild entsteht.

Für die Aufnahme der Mantelinnenfläche muß der Kolben in einem Zylinder in seine untere Totpunktlage verstellt wer­ den, um den gesamten Bereich der Mantelinnenfläche optisch erfassen zu können. Nach jeder Aufnahme der Mantelinnen­ fläche eines Zylinders muß hierfür die Kurbelwelle soweit verdreht werden, bis der Kolben im folgenden zu unter­ suchenden Zylinder seine untere Totpunktlage eingenommen hat. Dies kann bei Verwendung eines Industrieroboters in der Weise erfolgen, daß der Zylinderblock 2 vom Industrie­ roboter 14 in Pfeilrichtung 29 soweit nach unten verstellt wird, bis das freie Ende der Kurbelwelle 31 in den Gegen­ halter 26 eingreift. Die Kurbelwelle 31 wird durch den Gegenhalter 26 festgehalten und der Industrieroboter kann den Zylinderblock um die Längsachse der Kurbelwelle um das erforderlich Maß verdrehen. Anschließend wird der Zylinder­ block in Pfeilrichtung 30 angehoben und in die für die Bilderfassungsgeräte 8 günstigste Position gebracht. Diese Vorgehensweise wird so oft wiederholt, bis alle Zylinder eines Zylinderblocks überprüft worden sind.

Falls anstelle des Industrieroboters eine Hub- /Wendeeinrichtung eingesetzt wird, muß ein zusätzlicher Stellmotor 17 in der Prüfstation 1 angeordnet sein, um die Kurbelwelle um das geforderte Winkelmaß verdrehen zu kön­ nen.

Die von den Bilderfassungsgeräten 8 gelieferten Aufnahmen werden der Auswertungseinheit 6, ein Industrie-PC, zuge­ führt, dessen Bildverarbeitungssoftware die automatische Riefenerkennung ausführt und das Bewertungssignal liefert.

Über die speicherprogrammierbare Steuerungseinheit 27 werden die Bewegungen und Funktionen der verschiedenen An­ lagenteile gesteuert.

In Fig. 1b ist die Lage des Bildaufnahmesystems 5, be­ stehend aus Lichtquelle 7 und Bilderfassungsgerät 8, in bezug auf den Zylinder 3 dargestellt. Das Bilderfassungs­ gerät 8 nimmt die Mantelinnenfläche 4 des Zylinders 3 im Perspektivblick auf. Die Mittelachse 40 des Bilderfassungs­ geräts 8 und die Längsachse 41 des Zylinders 3 schneiden sich in einem Schnittpunkt P, der außerhalb des Zylinder­ innenraums liegt, und zwar in unmittelbarer Nachbarschaft zur Zylinderöffnung. Die Mittelachse 40 des Bilderfassungs­ geräts 8 trifft etwa auf halber axialer Höhe auf die Man­ telinnenfläche 4 des Zylinders 3. Der Aufnahmekegel des Bilderfassungsgeräts 8 ist so gewählt, daß innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs die Mantelinnenfläche 4 über die gesamte axiale Höhe von einem Bilderfassungsgerät 8 aufge­ nommen werden kann. Um die Mantelinnenfläche über den ge­ samten Umfang zu erfassen, sind zweckmäßig drei Bilderfas­ sungsgeräte in einem Winkelabstand von 120° zueinander am Haltearm 42 (Fig. 1a) angeordnet. Gegebenenfalls können auch mehr als drei Bilderfassungsgeräte vorgesehen sein, deren Bildausschnitte sich im Randbereich überlappen kön­ nen. Mit steigender Anzahl wird der jeweils erfaßte Aus­ schnitt der Mantelinnenfläche kleiner und das pro Gerät er­ faßte Bild größer.

Die ebenfalls außerhalb des Zylinderinnenraums angeordnete Lichtquelle 7 liegt auch außerhalb des Aufnahmekegels des Bilderfassungsgeräts 8.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen eine Lichtquelle 7 für die Aus­ leuchtung des Zylinderinnenraums. Die Lichtquelle 7 ist als LED-Ringleuchte 9 mit einer Mehrzahl von LED-Leuchtkörpern 10 ausgeführt. Die LED-Leuchtkörper zeichnen sich durch eine hohe Lebensdauer aus, lassen sich auf kleinstem Raum verbauen und gewährleisten eine definierte, gerichtete Be­ leuchtung.

Gemäß Fig. 2 und 3 besteht die Ringleuchte 9 aus einem Trägerring 11, in dem die LED-Leuchtkörper 10 aufgenommen sind, sowie aus einem Deckblech 20 und einem Außenblech 21.

Das scheibenförmige Deckblech 20 ist über Schrauben 32 am Trägerring 11 gehalten. Die Schrauben 32 sind durch Bohrun­ gen 34 (Fig. 3 und Fig. 5) im Deckblech 20 eingesteckt und in Gewindebohrungen 23 im Bereich einer Stirnseite des Trägerrings 11 verschraubt. Das zylindrische Außenblech 21 ist zwischen dem Deckblech 20 und einem flanschförmigen Außenabsatz 33 am Trägerring 11 fest eingespannt. Im Deck­ blech 20 ist eine Bohrung 43 für elektrische Anschluß­ leitungen eingebracht, Fig. 5.

Die LED-Leuchtkörper 10 sind gleichmäßig über den Umfang der Ringleuchte verteilt angeordnet in radial verlaufende Leuchtkörperbohrungen 22 im Trägerring 11 eingesetzt. Die Längsachsen 35 der Leuchtkörperbohrungen 22 weisen zusätz­ lich einen Neigungswinkel α, β gegenüber der Stirnfläche des Trägerrings auf, welche lotrecht zur Längsachse der Ringleuchte liegt. Es sind zwei unterschiedliche Neigungs­ winkel α, β vorgesehen, wobei der kleinere Neigungswinkel α etwa 20° beträgt und der größere Neigungswinkel β zweck­ mäßig etwa um 20° größer ist, also etwa 40° beträgt. Diese Werte hängen von den Abmessungen der zu untersuchenden Zylinder ab und können in Abhängigkeit von Durchmesser und axialer Höhe des Zylinders variieren.

Die LED-Leuchtkörper 10 sind einreihig im Trägerring 11 an­ geordnet, der hierfür gemäß Fig. 4 eine Reihe 12 mit Leuchtkörperbohrungen 22 aufweist. Immer zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Leuchtkörperbohrungen 22 weisen abwech­ selnde Neigungswinkel α, β auf. Dies hat den Vorteil, daß sowohl der obere als auch der untere Bereich der Mantel­ innenfläche 4 über den gesamten Umfang des Zylinders 3 aus­ reichend ausgeleuchtet werden, siehe Fig. 6.

In den Fig. 7 bis 11 ist die LED-Ringleuchte 9 in einer anderen Ausführung gezeigt. Die Ringleuchte besteht wie­ derum aus dem Trägerring 11, dem Deckblech 20 und dem Außenblech 21. Das Deckblech 20 ist über Schrauben 32 am Trägerring 11 befestigt. Das Außenblech 21 ist zwischen dem Deckblech 20 und dem Trägerring 11 festgeklemmt.

Im Trägerring 11 sind zwei Reihen 12, 13 von Leuchtkörper­ bohrungen 22 zur Aufnahme der LED-Leuchtkörper 10 vorge­ sehen, Fig. 8 und 9. Beide Reihen 12, 13 erstrecken sich über den gesamten Umfang des Trägerrings 11, jeweils mit dicht an dicht eingebrachten Leuchtkörperbohrungen 22. Die beiden Reihen 12, 13 sind in unterschiedlicher axialer Höhe des Trägerrings 11 angeordnet. Der Trägerring 11 hat einen konisch verlaufenden Wandabschnitt 36, in dem übereinander­ liegend die beiden Reihen 12, 13 verlaufen. Aufgrund der Konizität des Wandabschnitts 36 hat die obere Reihe 12 einen geringeren Radius als die untere Reihe 13. Dadurch können unmittelbar übereinanderliegend die LED-Leuchtkörper 10 in die Bohrungen 22 ohne gegenseitige Behinderung einge­ setzt werden.

Durch die doppelte Anzahl an Leuchtkörpern 10 gegenüber der einreihigen Ausführung kann die in Fig. 11 gezeigte Mantel­ innenfläche 4 des Zylinders 3 noch besser ausgeleuchtet werden. Die in der oberen Reihe 12 angeordneten Leucht­ körper haben den kleineren Neigungswinkel α, die in der unteren Reihe 13 angeordneten Leuchtkörper den größeren Neigungswinkel β. Der Lichtkegel mit dem Abstrahlwinkel 2γ übereinanderliegender Leuchtkörper soll sich überschneiden, weil die Leuchtstärke eines LED-Leuchtkörpers im Rand­ bereich des Lichtkegels stark abfällt. Durch die Über­ schneidung ist gewährleistet, daß auch im Randbereich aus­ reichende Helligkeit herrscht.

Der Lichtkegel jedes Leuchtkörpers 10 hat einen Abstrahl­ winkel 2γ von etwa 23°, wobei die Abstrahlwinkel herstel­ lungsbedingt zwischen 5° und 60° variieren können.

Weiterhin ist Fig. 11 zu entnehmen, daß im Außenblech 21 eine Bohrung 44 zum Durchführen elektrischer Anschluß­ leitungen vorgesehen ist.

In den Fig. 12a, 12b ist der Gegenhalter 26, der zum Arre­ tieren der Kurbelwelle benötigt wird, im Schnitt und in Draufsicht gezeigt. Der Gegenhalter 26 weist Bohrungen 37 zur Aufnahme eines Splints oder ähnlichem auf, um den Gegenhalter 26 auf einer Arbeitsunterlage der Prüfstation 1 zu befestigen. Weiterhin ist eine zentrale Ausnehmung 38 vorgesehen, in die ein Ende der Kurbelwelle eingesteckt wird. In eine Nut 39 im Bereich der Ausnehmung 38 kann ein Arretiersplint eingesteckt werden. Der Zylinderblock kann dann um ein vorgegebenes Maß verdreht werden, bis sich der Kolben des nächsten zu untersuchenden Zylinders in seiner unteren Totpunktlage befindet.

In Fig. 13 ist die Integration der Prüfstation 1 in eine Fertigungsstraße dargestellt. Die Prüfstation 1 mit den Komponenten Bildaufnahmesystem 5, Auswertungseinheit 6, Positioniereinrichtung 14 und Steuerung 27 ist unmittelbar an dem Transportband 28 der Fertigungsstraße gelegen. Die Prüfstation 1 kann auch nachträglich in eine bestehende Fertigungsstraße integriert werden.

Bezugszeichenliste

1

Prüfstation

2

Zylinderblock

3

Zylinder

4

Mantelinnenfläche

5

Bildaufnahmesystem

6

EDV-Anlage

7

Lichtquelle

8

Bilderfassungsgerät

9

LED-Ringleuchte

10

LED-Leuchtkörper

11

Trägerring

12

Reihe

13

Reihe

14

Positioniereinrichtung

15

Industrieroboter

16

Greifer

17

Stellmotor

18

Kurbelwelle

19

Fertigungsstraße

20

Deckblech

21

Außenblech

22

Leuchtkörperbohrung

23

Gewindebohrung

24

Arretiervorrichtung

25

Werkstückträger

26

Gegenhalter

27

Steuerungseinheit

28

Transportband

29

Pfeilrichtung

30

Pfeilrichtung

31

Kurbelwelle

32

Schraube

33

Außenabsatz

34

Bohrungen

35

Längsachse

36

Wandabschnitt

37

Bohrung

38

Ausnehmung

39

Nut

40

Mittelachse

41

Längsachse

42

Haltearm

43

Bohrung

44

Bohrung

Claims (21)

1. Optische Prüfstation für Hohlkörper, insbesondere für Zylinder in Brennkraftmaschinen, mit einem Bildaufnahme­ system (5), das eine Lichtquelle (7) und ein Bilderfas­ sungsgerät (8) umfaßt, zum optischen Erfassen der Mantel­ innenfläche (4) des Hohlkörpers (3) und mit einer mit dem Bildaufnahmesystem (5) kommunizierenden und einen Rechner umfassenden Auswertungseinheit (6), dadurch gekennzeichnet, daß das Bilderfassungsgerät (8) derart positioniert ist, daß die Mittelachse (40) des Bilderfassungsgeräts (8) die Längsachse (41) des Hohlkörpers (3) schneidet und daß der Schnittpunkt (P) von Mittelachse (40) des Bilderfassungs­ geräts (8) und Längsachse (41) des Hohlkörpers (3) außer­ halb des Hohlkörperinnenraums liegt.

2. Prüfstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (40) des Bilderfassungsgeräts (8) die Mantelinnenfläche (4) des Hohlkörpers (3) etwa auf halber axialer Höhe des Hohlkörpers (3) schneidet.

3. Prüfstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bilderfassungsgerät (8) eine CCD-Kamera ist.

4. Prüfstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bilderfassungsgerät (8) eine Zeilenkamera ist.

5. Prüfstation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (7) eine LED-Ringleuchte (9) mit einer Mehrzahl von LED-Leuchtkörpern (10) ist.

6. Prüfstation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die LED-Leuchtkörper (10) mit unterschiedlichen Nei­ gungswinkeln (α, β) in einem Trägerring (11) der Ringleuchte (9) gehalten sind.

7. Prüfstation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedene Neigungswinkel (α, β) vorgesehen sind und die beiden Neigungswinkel (α, β) sich um etwa 20° unterscheiden.

8. Prüfstation nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die LED-Leuchtkörper (10) einreihig im Trägerring (11) angeordnet sind.

9. Prüfstation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die LED-Leuchtkörper (10) mit abwechselnden Neigungs­ winkeln (α, β) im Trägerring (11) angeordnet sind.

10. Prüfstation nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die LED-Leuchtkörper (10) zweireihig im Trägerring (11) angeordnet sind.

11. Prüfstation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Reihe (12, 13) alle LED-Leuchtkörper (10) den gleichen Neigungswinkel (α, β) aufweisen und die Neigungswinkel (α, β) zwischen den beiden Reihen (12, 13) unterschiedlich sind.

12. Prüfstation nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die LED-Leuchtkörper (10) gleichmäßig über den gesamten Umfang der Ringleuchte (9) verteilt angeordnet sind.

13. Prüfstation nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Positioniereinrichtung (14) zur Handhabung des Zy­ linderblocks (2) vorgesehen ist.

14. Prüfstation nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (14) ein Industrieroboter (15) mit Greifer (16) ist.

15. Prüfstation nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (14) eine pneumatische Hub-/Wendeeinrichtung umfaßt.

16. Prüfstation nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine arretieren­ der Gegenhalter (26) vorgesehen ist.

17. Prüfstation nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine beaufschla­ gender Stellmotor (17) vorgesehen ist.

18. Verfahren zur optischen Prüfung von Hohlkörpern, ins­ besondere von Zylindern in Brennkraftmaschinen, insbeson­ dere zum Betrieb der optischen Prüfstation nach einem der Ansprüche 1 bis 17, mit den folgenden Verfahrensschritten:

• a) Ausleuchten des Zylinders (3),
• b) optisches Erfassen der Mantelinnenfläche (4) des Hohl­ körpers (3) mittels eines Bilderfassungsgerätes (8) und Erstellen eines das Abbild der Mantelinnenfläche (4) re­ präsentierenden Datensatzes,
• c) rechnergestütztes Auswerten des Datensatzes und Aus­ gabe eines Bewertungssignals,

dadurch gekennzeichnet, daß das Bilderfassungsgerät (8) derart positioniert ist, daß die Mittelachse (40) des Bilderfassungsgeräts (8) die Längsachse (41) des Hohlkörpers (3) schneidet und daß der Schnittpunkt (P) von Mittelachse (40) des Bilderfassungs­ geräts (8) und Längsachse (41) des Hohlkörpers (3) außer­ halb des Hohlkörperinnenraums liegt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausleuchten des Hohlkörpers (3) monochromatisches bzw. quasi-monochromatisches Licht verwendet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (3) einer Reihe des Zylinderblocks (2) nacheinander geprüft werden, wobei bei einem Wechsel von einem zum nächsten Zylinder (3) die Kurbelwelle soweit ver­ dreht wird, bis der Kolben des nächsten zu untersuchenden Zylinders (3) sich im unteren Totpunkt befindet:

21. Verwendung der Prüfstation in einer Fertigungsstraße für Brennkraftmaschinen.