WO2014170000A1 - Cylinder bore measuring apparatus - Google Patents

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WO2014170000A1
WO2014170000A1 PCT/EP2014/000978 EP2014000978W WO2014170000A1 WO 2014170000 A1 WO2014170000 A1 WO 2014170000A1 EP 2014000978 W EP2014000978 W EP 2014000978W WO 2014170000 A1 WO2014170000 A1 WO 2014170000A1
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Jenoptik Industrial Metrology Germany Gmbh
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    • G01N2021/9546—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores using a probe with remote light transmitting, e.g. optical fibres

Definitions

  • the invention relates to a cylinder bore measuring device.
  • cylinder bore measuring devices which have an insertable into a cylinder bore measuring head, wherein a light source is provided for illuminating a measuring point of the cylinder bore and wherein the measuring head has a confocal optical measuring arrangement.
  • a corresponding measuring device is off
  • the associated manufacturing process takes place in such a way that after casting and machining of a cylinder bore a so-called surface activation is carried out.
  • the surface activation has the purpose artificially roughen the inner wall of the cylinder bore in order to ensure a particularly secure connection between the inner surface of the cylinder bore and a coating of particularly wear-resistant material to be applied in a later process step.
  • the roughening of the surface of the cylinder bore during surface activation can be carried out, for example, by high-pressure water jets, sand or particle beams, flame spraying or, in particular, creasing.
  • the surface of the cylinder bore is cleaned and then coated with a particularly wear-resistant material, for example in a spraying process. After cooling, the coated cylinder bore is then brought to its final dimensions in the course of a finishing operation, for example by diamond honing.
  • the invention has for its object to provide a cylinder bore measuring device, which has a high measurement accuracy in the specific measurement task, namely the measurement of roughened by surface activation surface of a cylinder bore and at the same time compact enough to be introduced according to the measurement task in a cylinder bore ,
  • the invention is based on the recognition that a surface activation of the inner wall of a cylinder bore, for example by high-pressure water rays, sand or particle beams, flame spraying or creasing, leads to a comparatively rough surface. Proceeding from this, the invention is based on the idea of configuring the cylinder bore measuring device, which is also referred to below as a measuring device, in such a way that even when optics with a high numerical aperture are used, a compact construction results, so that the device can also be used comparatively tight cylinder bores can be introduced in order to carry out the described measuring tasks there.
  • the measuring device has a measuring head which can be inserted into the cylinder bore to be measured and which has a measuring order with a sensor operating according to the principle of longitudinal chromatic aberration, which has imaging optics with an optical axis.
  • the measuring device further has a light source along a beam axis for illuminating a measuring point on the inner surface of the cylinder bore.
  • the imaging optics have a numerical aperture a 0.4, wherein the measuring device is preferably designed for a working distance of 10 mm and has a measuring range> 1.5 mm and the beam axis runs along the axis of rotation.
  • the beam axis runs along the axis of rotation
  • the beam axis is coincident or parallel to the axis of rotation or extends at an acute angle inclined to the axis of rotation. If the axis of rotation coincides with the rotational symmetry axis of the cylinder bore when using the measuring device, then the beam axis runs along the axis of rotational symmetry of the cylinder bore, ie coincidentally, parallel or below an acute angle to the rotational axis of symmetry.
  • the special design according to the invention results in a measuring device which has a high measurement accuracy which is sufficient for the specific measuring task and at the same time a compact construction.
  • the measuring device according to the invention is therefore suitable in particular for use in the special measuring task, namely the measurement of an inner surface of a cylinder bore roughened by surface activation.
  • the measuring principle of the sensor of the measuring device is based on the known basic principle of chromatic longitudinal aberration.
  • this basic principle in a chromatic optical system, the position of an image of a given point source depends on the wavelength of the light used, so that when using polychromatic light, the chromatic optical system has a plurality of images corresponding to the spectral distribution of the light.
  • a spectral coding is performed in the measuring space by the axial chromatic dispersion of the illumination light beam is stretched in a predetermined manner.
  • a spectral decoding is carried out, for example by means of a spectrometer.
  • a particular advantage of this measuring principle is that a scanning movement along the optical axis is not required. This increases the measuring speed.
  • a development of the teaching of claim 1 consists in that the optical axis is at an angle to the beam axis, in particular at an angle of 90 ° or approximately 90 °.
  • the optical axis at an angle of 90 ° or approximately 90 ° to the inner surface of the cylinder bore.
  • the light source can radiate along the axis of rotation and thus along the rotational axis of symmetry of the cylinder bore, wherein the light beam is directed by a suitable deflection on the measuring point, while the optical axis of the imaging optics perpendicular or substantially perpendicular to the axis of rotation and thus to the rotational axis of symmetry and thus can run perpendicular or substantially perpendicular to the inner surface of the cylinder bore.
  • the optical axis runs parallel or coincident to the beam axis and that the imaging optics is arranged downstream of a mirror arrangement for deflecting the beam path of the imaging optics and the light source such that the light beam of the light source is below one of 90 ° deviating angle on the inner surface of the cylinder bore is directed or directed.
  • the imaging optics is arranged downstream of a mirror arrangement for deflecting the beam path of the imaging optics and the light source such that the light beam of the light source is below one of 90 ° deviating angle on the inner surface of the cylinder bore is directed or directed.
  • Beam axis of the light source for example, and in particular coincide with the optical axis. In other words, therefore, the light source radiates in the direction of the optical axis.
  • the beam path is deflected.
  • the fact that the light beam of the light source is directed at an angle deviating from 90 ° to the inner surface of the cylinder bore and the viewing direction of the imaging optics is selected accordingly, it is in this embodiment in particular also possible to measure in undercuts, such as when groilling with a Grooving tools are created.
  • the measuring arrangement according to the invention can also have two or more sensors which are directed at different angles on the inner surface, so that in particular a simultaneous measurement of opposing undercuts is possible.
  • Another development of the invention provides an evaluation device which is in signal transmission connection with the sensor of the measuring arrangement and is designed and arranged such that it determines the distance of the measuring head to the inner wall of the cylinder bore at the respective measuring point from output signals of the sensor. By measuring the distance at least two measuring points spaced apart from one another in the circumferential direction of the cylinder bore, the diameter of the cylinder bore can then be determined.
  • the sensor of the measuring device is designed as a point sensor.
  • the spectral decoding of the reflected light can be carried out according to the invention in any desired manner.
  • the evaluation device has a spectrometer.
  • the light source is a point light source. source is.
  • the evaluation device In order to measure the diameter of a cylinder bore, another advantageous refinement of the invention provides for the evaluation device to be designed and set up such that the diameter of the cylinder bore can be determined from at least two measured values recorded at a distance from one another in the circumferential direction of the rotation axis or is determined.
  • any other measurements can be carried out, for example, to determine an eccentricity of the cylinder bore.
  • the rotary drive is designed and set up for a continuous or approximately continuous rotation of the measuring head about the axis of rotation, such that the inner wall of the cylinder bore can be scanned or scanned.
  • the rotation can be regarded as continuous within the measurement accuracy.
  • measuring head feeding means are assigned for generating a feed in the axial direction of the axis of rotation. In this embodiment, measurements can thus be carried out in different planes in the axial direction of the cylinder bore.
  • the light source radiates into an optical fiber whose end facing away from the light source is rotatably connected to the measuring head by a rotation axis parallel or coincident to the axis of rotation of the rotary drive.
  • the optical fiber is connected to the measuring head in the manner of a rotary guide, so that rotations of the measuring head about the axis of rotation can be compensated via the rotary guide.
  • the measuring head can be rotated around the axis of rotation as often as desired in the same direction of rotation, without the twisting of the optical fiber damaging the optical fiber or impairing its function occurring.
  • the measuring device is designed for a working distance of> - 10 mm and has a measuring range ⁇ 1.5 mm, as provided by another embodiment of the invention.
  • Another development of the invention provides that the measuring head is rotatably connected to the optical fiber.
  • a fiber connection is provided which is connected to the measuring head via a rotary bearing.
  • the measuring optics carrying the imaging head is designed as an endoscope.
  • a training as an endoscope is understood that the measuring head can be inserted into a cavity to be measured, in particular a cylinder bore.
  • An inventive method for measuring the Surface of a roughened in particular by high-pressure water jets, sand or particle beams, creasing or flame spraying surface of a cylinder bore is specified in claim 17.
  • the method according to the invention is characterized in that at least one cylinder bore measuring device according to the invention is used.
  • FIG. 1 very schematically shows a first exemplary embodiment of a cylinder bore measuring device according to the invention.
  • Figure 2 is a highly schematic view of
  • Figure 3 shows a highly schematic section through a cylinder bore
  • FIG. 4 shows a measurement setup, in which the embodiment according to FIG. 1 is integrated
  • FIG. 5 shows, in the same representation as FIG. 1, a second exemplary embodiment of a cylinder bore measuring device according to the invention
  • FIG. 1 shows a highly schematic representation of a first exemplary embodiment of a cylinder bore measuring device 2 according to the invention for measuring the roughened inner surface 4 of a cylinder bore 6.
  • the cylinder bore measuring device 2 is also referred to below as a measuring device 2.
  • the measuring device 2 has a measuring head 8 which can be inserted into the cylinder bore 6 to be measured and which has a measuring arrangement with a sensor operating according to the principle of longitudinal chromatic aberration, wherein the measuring arrangement has an imaging optics 10 schematically indicated in FIG.
  • the measuring head 8 carrying the imaging optics 10 is thus designed as an endoscope.
  • the measuring device 2 further comprises a rotary drive not shown in detail in Figure 1 for rotating the measuring head 8 relative to the cylinder bore 6 to a Rotary axis 14 on.
  • the rotation axis 14 is coincident with the rotational symmetry axis of the cylinder bore 6. It will be understood by those skilled in the art that the cylinder bore 6 has a rotational symmetry only in its coarse form. In its fine form, the cylinder bore 6 due to their roughened surface is not or not necessarily rotationally symmetric.
  • the measuring device 2 also has a light source 18 that radiates along a beam axis 16 and that is formed in this embodiment by a white light source.
  • the light beams of the light source 18 via a focusing optics 20 and a partially transparent mirror 22 in an end 24 a
  • the measuring head 8 carries a holding part 30, in which a rotary bearing or a plurality of rotary bearings are arranged, by means of which the end 28 of the optical fiber 26 is rotatably connected to the measuring head 8 about a rotation axis parallel to the axis of rotation 14. Due to the rotary guide thus formed prevents rotation of the measuring head 8 about the axis of rotation 14 to the optical fiber 26 damaging or impairing their function twisting of the optical fiber 26.
  • the pivot bearing can be formed so low friction that it completely or almost completely compensates for rotation of the measuring head 8 about the rotation axis 14, so that the optical fiber 26 during a rotation of the measuring head 8 about the rotation axis 14 remains stationary or approximately stationary.
  • the imaging optics are optics with a predetermined longitudinal chromatic aberration (longitudinal chromatic aberration).
  • longitudinal chromatic aberration longitudinal chromatic aberration
  • the position of an image of a given point source, in the illustrated embodiment of the image of the light source 18 depends on the wavelength of the light used, so that when using white light, the chromatic optical system corresponding to a plurality of images having the spectral content of the light.
  • the incident on the optical fiber 26 along the beam axis 16 light beam is deflected by a deflection mirror 32 by 90 °, so that it impinges perpendicular or approximately perpendicular to the inner surface 4 of the cylinder bore 6.
  • a spectral decoding is carried out, for example by means of a spectrometer as shown in FIG.
  • the distance of the measuring head 8 are determined from the inner surface 4 at the respective position of the measuring head 8, so that in this way the inner surface of the cylinder bore 6 can be measured in the desired manner.
  • the construction of a sensor operating according to the principle of longitudinal chromatic aberration is generally known to the person skilled in the art and will therefore not be explained in more detail here.
  • such a sensor also has the advantage that a scanning movement along the optical axis is not required, so that the measuring speed is increased.
  • the evaluation device 34 is thus in signal transmission connection with the sensor of the measuring arrangement and is designed and configured such that it determines the distance of the measuring head 8 to the inner surface 4 from output signals of the sensor, namely the light beams reflected from the inner surface 4 and directed to the evaluation device 34 the cylinder bore 6 is determined at the respective measuring point.
  • the measuring device 2 is further designed for a working distance AA of> 10 mm and has a measuring range of> 1.5 mm.
  • the working distance AA according to the invention, the clear width between the inner surface 4 facing the end of the measuring head 8 and the inner surface 4 understood.
  • the measuring range is understood according to the invention, which height difference between the highest and the lowest point in the profile of the inner surface 4 can be detected.
  • the optical axis 35 extends at an angle to the beam axis, namely at an angle of 90 °.
  • the deflection mirror 32 is provided in the illustrated embodiment, which is arranged between the light source 18 and the entry point of the optical fiber 26 in the measuring head 8 and the imaging optics 10.
  • FIG. 2 shows a view from above onto the measuring head 8, the axis of rotation 14 being recognizable.
  • another angular position of the measuring head 8 is indicated in dashed lines at the reference symbol 8 ', which symbolizes that the measuring head 8 can be rotated about the axis of rotation 14 by the associated rotary drive.
  • the reference point 36 symbolizes the entry point of the end 28 of the optical fiber 26 into the measuring head 8.
  • FIG. 3 shows a section through the cylinder bore 6.
  • the measuring head 8 is assigned feed means for producing a feed in the axial direction of the rotation axis 14 and thus in the illustrated embodiment in the axial direction of the rotational symmetry axis of the cylinder bore 6.
  • These feed means are indicated in Figure 6 by a double arrow 37.
  • Measurement levels to measure of which in Figure 3, for example, only two measurement levels by the reference numerals 38, 40 are designated.
  • FIG. 4 shows, by way of example and purely schematically, the integration of the exemplary embodiment of the measuring device 2 according to the invention into a measuring apparatus 42.
  • the measuring apparatus 42 has a measuring table 44 on which a cylinder head is held by means of a holder 46 whose cylinder bore 6 is to be measured.
  • the measuring apparatus 42 also has a measuring column 50, on which a housing 52, which accommodates the components of the measuring device 2 according to the invention, is movably held in the direction of the double arrow 37 by feed means (not shown).
  • the measuring device 36 is electromotive along the double arrow 37 and thus adjustable in the axial direction of the cylinder bore 6, so that, as explained with reference to Figure 3, corresponding to the respective axial position of the measuring head 8, in different measurement levels 38, 40 (see ,
  • the functioning of the measuring device 2 or the measuring device 42 according to the invention is as follows:
  • the measuring head 8 For measuring the inner surface 4 of the cylinder bore 6, the measuring head 8 is inserted into the cylinder bore 6. In the respective axial position of the measuring head 8 along the rotational symmetry axis of the cylinder bore 6, the inner surface of the cylinder bore 6 at the respective measuring point can then be measured by determining the distance of the measuring head 8 from the inner surface 4 and the respective measuring point. To approach different measuring points in the circumferential direction, the measuring head 8 by means of the electromotive Rotary drive rotated about the rotation axis 14. After all the necessary measurements have been carried out in a desired measuring plane (see Figure 3), another measuring plane can be approached by means of the advancing means in the direction of the double arrow 37, in which then the inner surface 4 of the cylinder bore 6 can be measured at different circumferential locations.
  • the corresponding measurement data can be stored and evaluated in the evaluation device.
  • the evaluation device can in particular be designed and set up in such a way that the diameter of the cylinder bore 6 is determined from at least two measured values recorded at the measuring points of the cylinder bore 6 which are spaced apart from each other in the circumferential direction of the rotation axis 14.
  • the diameter of the cylinder bore for example, be about 60 to 80 mm.
  • the measuring device 2 according to the invention is particularly suitable for measuring inner surfaces of cylinder bores roughened in particular by grooves. However, due to its high numerical aperture, the measuring device according to the invention is also suitable for measuring smoother surfaces.
  • the invention thus provides a measuring device which is particularly well suited for measuring roughened inner surfaces of cylinder bores.
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a measuring device 2 according to the invention, which initially differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 in that the optical axis 35 of the imaging optical system 10 is coincident with the beam axis 16. Furthermore, the imaging optics 10 is a deflection mirror in the illustrated embodiment. Gel 54 having mirror assembly for deflecting the beam path of the imaging optics 10 and the light source 18 downstream.
  • the deflection mirror 54 is pivotally mounted about a pivot axis 56 which is transverse to the axis of rotation 14 and thus also to the rotational axis of symmetry of the cylinder bore 6.
  • the mirror 54 is thus movable in different pivot positions, so that the light beam of the light source 18 at 90 ° deviating angles to the inner surface of the cylinder bore 6 is directed.
  • the viewing direction of the imaging optics 10 also changes. In FIG.
  • reference numeral 58 designates a ray path purely by way of example, which results when a measuring point 60 on the inner surface 4 of the cylinder bore 6 is measured.
  • 58 ' designates a beam path which results when a measuring point 60' spaced apart from the measuring point 60 in the axial direction of the cylinder bore 6 is measured.
  • FIG. 6 shows, on a greatly enlarged scale, a detail of FIG. 5 in the region of a holding part 30 connected to the measuring head 8 for the end 28 of the optical fiber 26.
  • the holding part 30 has two pivot bearings 62 which are spaced apart from one another in the longitudinal direction of the optical fiber 26. 64, via which the optical fiber 26 is rotatably connected to the holding part 30 and thus to the measuring head 8.
  • the rotation guide thus formed compensates for rotation of the measuring head 8 about the axis of rotation 14, so that Damage or malfunction of the optical fiber 26 leading twisting of the optical fiber 26 are avoided.
  • FIG. 7 illustrates diagrammatically and by way of example a contour of the inner surface 4, which results, for example, when the inner surface 4 is grooved with a scoring tool.
  • FIG. 5 it is particularly possible to measure in the region of undercuts 66, 68 or 66 ', 68' on account of the fact that it is also possible to measure at an angle deviating from 90 °.
  • a measuring device 2 can also have two or more sensors to simultaneously at different measuring points, for example at the same time in the region of the undercut 66 and the undercut 68 measure up.

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Abstract

A cylinder bore measuring apparatus (2) for gauging the roughened interior face (4) of a cylinder bore (6) has a sensing head (8) that can be introduced into the cylinder bore (6) to be gauged and that has a measuring arrangement having a sensor that operates on the basis of the principle of chromatic longitudinal aberration, which sensor has a mapping optical system (10) having an optical axis (36). In addition, the measuring apparatus (2) has a rotary drive for rotating the sensing head (8) relative to the cylinder bore about an axis of rotation (14) and a light source (18) radiating along a beam axis (16) for the purpose of illuminating a measurement point. The mapping optical system has a numerical aperture NA > 0.4.

Description

Zylinderbohrungs - ess orrichtung  Cylinder bore measuring device
Die Erfindung betrifft eine Zylinderbohrungs-Mess- Vorrichtung . The invention relates to a cylinder bore measuring device.
Bei der Herstellung von Verbrennungsmotoren ist es in verschiedenen Fertigungsstadien erforderlich, die Zylinderbohrung, also die Innenwandung des Zylinders, zu vermessen. Hierzu werden Zylinderbohrungs-Messvorrichtungen verwendet, die einen in eine zu vermessende Zylinderbohrung einführbaren Messkopf aufweisen, wobei zur Beleuchtung einer Messstelle der Zylinderbohrung eine Lichtquelle vorgesehen ist und wobei der Messkopf eine konfokale optische Messanordnung aufweist. Eine entsprechende Messvorrichtung ist aus  In the production of internal combustion engines, it is necessary in various stages of production to measure the cylinder bore, ie the inner wall of the cylinder. For this purpose, cylinder bore measuring devices are used, which have an insertable into a cylinder bore measuring head, wherein a light source is provided for illuminating a measuring point of the cylinder bore and wherein the measuring head has a confocal optical measuring arrangement. A corresponding measuring device is off
DE 10 2008 052 343 AI bekannt. DE 10 2008 052 343 AI known.
Bei der Herstellung moderner Hochleistungs-Ver- brennungsmotoren für Kraftfahrzeuge wird ein besonderes Augenmerk darauf gelegt, die Lauffläche, also die Innenwandung der Zylinderbohrung, möglichst verschleißfest zu gestalten. Hierzu wird die Innenfläche der Zylinderbohrung, die in einem Gussteil gebildet ist, mit einem besonders verschleißfesten Material beschichtet. In the production of modern high-performance internal combustion engines for motor vehicles, particular attention is paid to making the running surface, ie the inner wall of the cylinder bore, as wear-resistant as possible. For this purpose, the inner surface of the cylinder bore, which is formed in a casting, coated with a particularly wear-resistant material.
Der zugehörige Fertigungsprozess vollzieht sich derart, dass nach dem Gießen und der Bearbeitung einer Zylinderbohrung eine sogenannte Oberflächenaktivierung ausgeführt wird. Die Oberflächenaktivierung hat den Zweck, die Innenwandung der Zylinderbohrung künstlich aufzu- rauen, um eine besonders sichere Verbindung zwischen der Innenfläche der Zylinderbohrung und einer in einem späterem Prozessschritt aufzubringenden Beschichtung aus besonders verschleißfestem Material sicherzustellen. Die Aufrauung der Oberfläche der Zylinderbohrung bei der Oberflächenaktivierung kann beispielsweise durch Hochdruckwasserstrahlen, Sand- bzw. Partikel- strahlen, Flammspritzen oder insbesondere Rillieren ausgeführt werden. Nach der Oberflächenaktivierung wird die Oberfläche der Zylinderbohrung gereinigt und daran anschließend mit einem besonders verschleißfesten Material, beispielsweise in einem Spritzverfahren, beschichtet. Nach einer Abkühlung wird die beschichtete Zylinderbohrung dann im Rahmen einer Endbearbeitung, beispielsweise durch Diamanthonen, auf ihr Endmaß gebracht . The associated manufacturing process takes place in such a way that after casting and machining of a cylinder bore a so-called surface activation is carried out. The surface activation has the purpose artificially roughen the inner wall of the cylinder bore in order to ensure a particularly secure connection between the inner surface of the cylinder bore and a coating of particularly wear-resistant material to be applied in a later process step. The roughening of the surface of the cylinder bore during surface activation can be carried out, for example, by high-pressure water jets, sand or particle beams, flame spraying or, in particular, creasing. After the surface activation, the surface of the cylinder bore is cleaned and then coated with a particularly wear-resistant material, for example in a spraying process. After cooling, the coated cylinder bore is then brought to its final dimensions in the course of a finishing operation, for example by diamond honing.
Nach der Oberflächenaktivierung ist es erforderlich, die Zylinderbohrung zu vermessen, um festzustel- len, ob die Oberfläche der Zylinderbohrung die gewünschten Eigenschaften hat.  After surface activation, it is necessary to measure the cylinder bore to determine if the surface of the cylinder bore has the desired characteristics.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderbohrungs-Messvorrichtung anzugeben, die bei der speziellen Messaufgabe, nämlich der Vermessung einer durch Oberflächenaktivierung aufgerauten Oberfläche einer Zylinderbohrung, eine hohe Messgenauigkeit aufweist und gleichzeitig kompakt genug ist, um entsprechend der Messaufgabe in eine Zylinderbohrung eingeführt zu werden.  The invention has for its object to provide a cylinder bore measuring device, which has a high measurement accuracy in the specific measurement task, namely the measurement of roughened by surface activation surface of a cylinder bore and at the same time compact enough to be introduced according to the measurement task in a cylinder bore ,
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst .  This object is achieved by the invention defined in claim 1.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass eine Oberflächenaktivierung der Innenwandung einer Zylinderbohrung, beispielsweise durch Hochdruckwasser- strahlen, Sand- bzw. Partikelstrahlen, Flammspritzen oder Rillieren, zu einer vergleichsweise rauen Oberfläche führt. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die Zylinderbohrungs-Messvorrichtung, die nachfolgend auch kurz als Messvorrichtung bezeichnet wird, so auszugestalten, dass sich auch bei Verwendung einer Optik mit einer hohen numerischen Apertur ein kompakter Aufbau ergibt, so dass die Vorrichtung auch in vergleichsweise enge Zylinderbohrungen einge- führt werden kann, um dort die beschriebenen Messaufgaben auszuführen. The invention is based on the recognition that a surface activation of the inner wall of a cylinder bore, for example by high-pressure water rays, sand or particle beams, flame spraying or creasing, leads to a comparatively rough surface. Proceeding from this, the invention is based on the idea of configuring the cylinder bore measuring device, which is also referred to below as a measuring device, in such a way that even when optics with a high numerical aperture are used, a compact construction results, so that the device can also be used comparatively tight cylinder bores can be introduced in order to carry out the described measuring tasks there.
Erfindungsgemäß weist die Messvorrichtung einen in die zu vermessende Zylinderbohrung einführbaren Mess- kopf auf, der eine Messordnung mit einem nach dem Prin- zip der chromatischen Längsaberration arbeitenden Sensor aufweist, der eine Abbildungsoptik mit einer optischen Achse aufweist. Die Messvorrichtung weist ferner eine entlang einer Strahlachse einstrahlende Lichtquelle zur Beleuchtung einer Messstelle an der Innenfläche der Zylinderbohrung auf. Erfindungsgemäß weist die Abbildungsoptik eine numerische Apertur a 0,4 auf, wobei die Messvorrichtung vorzugsweise auf einen Arbeitsabstand von 10 mm ausgelegt ist und einen Messbereich > 1,5 mm hat und wobei die Strahlachse entlang der Dreh- achse verläuft.  According to the invention, the measuring device has a measuring head which can be inserted into the cylinder bore to be measured and which has a measuring order with a sensor operating according to the principle of longitudinal chromatic aberration, which has imaging optics with an optical axis. The measuring device further has a light source along a beam axis for illuminating a measuring point on the inner surface of the cylinder bore. According to the invention, the imaging optics have a numerical aperture a 0.4, wherein the measuring device is preferably designed for a working distance of 10 mm and has a measuring range> 1.5 mm and the beam axis runs along the axis of rotation.
Darunter, dass die Strahlachse entlang der Drehachse verläuft, wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Strahlachse zu der Drehachse koinzident oder parallel ist oder unter einem spitzen Winkel geneigt zu der Drehachse verläuft. Fällt die Drehachse bei Benutzung der MessVorrichtung mit der Rotationssymmetrieachse der Zylinderbohrung zusammen, so verläuft also die Strahlachse entlang der Rotationssymmetrieachse der Zylinderbohrung, also koinzident, parallel oder unter einem spitzen Winkel zu der RotationsSymmetrieachse .By virtue of the fact that the beam axis runs along the axis of rotation, according to the invention it is understood that the beam axis is coincident or parallel to the axis of rotation or extends at an acute angle inclined to the axis of rotation. If the axis of rotation coincides with the rotational symmetry axis of the cylinder bore when using the measuring device, then the beam axis runs along the axis of rotational symmetry of the cylinder bore, ie coincidentally, parallel or below an acute angle to the rotational axis of symmetry.
Durch die erfindungsgemäße spezielle Ausgestaltung ergibt sich eine MessVorrichtung, die eine hohe und für die spezielle Messaufgabe ausreichende Messgenauigkeit und gleichzeitig einen kompakten Aufbau aufweist . Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist damit insbesondere für eine Verwendung bei der speziellen Messaufgabe, nämlich die Vermessung einer durch Oberflächenaktivierung aufgerauten Innenfläche einer Zylinderbohrung, geeignet. The special design according to the invention results in a measuring device which has a high measurement accuracy which is sufficient for the specific measuring task and at the same time a compact construction. The measuring device according to the invention is therefore suitable in particular for use in the special measuring task, namely the measurement of an inner surface of a cylinder bore roughened by surface activation.
Das Messprinzip des Sensors der erfindungsgemäßen Messvorrichtung basiert auf dem bekannten Grundprinzip der chromatischen Längsaberration. Entsprechend diesem Grundprinzip ist in einem chromatischen optischen Sy- stem die Position eines Abbildes einer gegebenen Punktquelle von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes abhängig, so dass bei Verwendung Polychromatisehen Lichtes das chromatische optische System eine Mehrzahl von Abbildern entsprechend der spektralen Verteilung des Lichtes aufweist. Damit wird im Messraum eine spektrale Codierung ausgeführt, indem die axiale chromatische Dispersion des Beleuchtungs-Lichtstrahls auf vorbestimmte Weise gedehnt wird. In dem reflektierten Lichtstrahl wird eine spektrale Dekodierung ausgeführt, beispielsweise mittels eines Spektrometers . Ein besonderer Vorteil dieses Messprinzips besteht darin, dass eine Abtastbewegung entlang der optischen Achse nicht erforderlich ist. Dies erhöht die Messgeschwindigkeit.  The measuring principle of the sensor of the measuring device according to the invention is based on the known basic principle of chromatic longitudinal aberration. According to this basic principle, in a chromatic optical system, the position of an image of a given point source depends on the wavelength of the light used, so that when using polychromatic light, the chromatic optical system has a plurality of images corresponding to the spectral distribution of the light. Thus, a spectral coding is performed in the measuring space by the axial chromatic dispersion of the illumination light beam is stretched in a predetermined manner. In the reflected light beam, a spectral decoding is carried out, for example by means of a spectrometer. A particular advantage of this measuring principle is that a scanning movement along the optical axis is not required. This increases the measuring speed.
Eine Weiterbildung der Lehre des Anspruchs 1 be- steht darin, dass die optische Achse winkelig zu der Strahlachse, insbesondere unter einem Winkel von 90° oder annähernd 90°, verläuft. Beispielsweise und insbesondere kann bei dieser Ausführungsform also die optische Achse unter einem Winkel von 90° oder annähernd 90° zu der Innenfläche der Zylinderbohrung verlaufen. Mit anderen Worten kann die Lichtquelle entlang der Drehachse und damit entlang der Rotationssymmetrieachse der Zylinderbohrung einstrahlen, wobei der Lichtstrahl durch eine geeignete Umlenkung auf die Messstelle gerichtet wird, während die optische Achse der Abbildungsoptik senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse und damit zu der Rotationssymmetrieachse und damit senkrecht oder im Wesentlichen senk- recht zu der Innenfläche der Zylinderbohrung verlaufen kann. A development of the teaching of claim 1 consists in that the optical axis is at an angle to the beam axis, in particular at an angle of 90 ° or approximately 90 °. For example, and in particular, in this embodiment, therefore, the optical axis at an angle of 90 ° or approximately 90 ° to the inner surface of the cylinder bore. In other words, the light source can radiate along the axis of rotation and thus along the rotational axis of symmetry of the cylinder bore, wherein the light beam is directed by a suitable deflection on the measuring point, while the optical axis of the imaging optics perpendicular or substantially perpendicular to the axis of rotation and thus to the rotational axis of symmetry and thus can run perpendicular or substantially perpendicular to the inner surface of the cylinder bore.
Um den Strahlengang der Lichtquelle bei der vorgenannten Ausführungsform auf besonders einfache Weise umzulenken, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung insoweit vor, dass zwischen der Lichtquelle und der Abbildungsoptik eine wenigstens einen Umlenkspiegel aufweisende Spiegelanordnung zur Umlenkung des Strahlenganges der Lichtquelle auf die Messstelle angeordnet ist.  In order to redirect the beam path of the light source in the aforementioned embodiment in a particularly simple manner, provides an advantageous development of the invention to the extent that between the light source and the imaging optics at least one deflection mirror having mirror assembly for deflecting the beam path of the light source is arranged on the measuring point.
Eine andere Weiterbildung der Lehre des Anspruchs Another development of the teaching of the claim
1 sieht vor, dass die optische Achse parallel oder koinzident zu der Strahlachse verläuft und dass der Abbildungsoptik eine wenigstens einen Umlenkspiegel aufweisende Spiegelanordnung zur Umlenkung des Strah- lenganges der Abbildungsoptik und der Lichtquelle derart nachgeordnet ist, dass der Lichtstrahl der Lichtquelle unter einem von 90° abweichenden Winkel auf die Innenfläche der Zylinderbohrung richtbar ist oder gerichtet wird. Bei dieser Ausführungsform kann die 1 provides that the optical axis runs parallel or coincident to the beam axis and that the imaging optics is arranged downstream of a mirror arrangement for deflecting the beam path of the imaging optics and the light source such that the light beam of the light source is below one of 90 ° deviating angle on the inner surface of the cylinder bore is directed or directed. In this embodiment, the
Strahlachse der Lichtquelle beispielsweise und insbesondere mit der optischen Achse zusammenfallen. Mit anderen Worten strahlt also die Lichtquelle in Richtung der optischen Achse ein. Um den Strahlengang der Abbildungsoptik und der Lichtquelle umzulenken und auf die zu vermessende Innenfläche zu richten, wird der Strahlengang umgelenkt. Dadurch, dass der Lichtstrahl der Lichtquelle unter einem von 90° abweichenden Winkel auf die Innenfläche der Zylinderbohrung gerichtet und die Blickrichtung der Abbildungsoptik entsprechend gewählt ist, ist es bei dieser Ausführungsform insbesondere auch möglich, in Hinterschneidungen zu messen, wie sie beispielsweise beim Rillieren mit einem Rillier- werkzeug entstehen. Falls entsprechend den jeweiligen Anforderungen gewünscht oder erforderlich ist, kann die erfindungsgemäße Messanordnung auch zwei oder mehrere Sensoren aufweisen, die unter unterschiedlichen Winkeln auf die Innenfläche gerichtet sind, so dass insbesondere eine gleichzeitige Vermessung gegengerichteter Hin- terschneidungen möglich ist. Beam axis of the light source, for example, and in particular coincide with the optical axis. In other words, therefore, the light source radiates in the direction of the optical axis. To redirect the beam path of the imaging optics and the light source and on To judge the inner surface to be measured, the beam path is deflected. The fact that the light beam of the light source is directed at an angle deviating from 90 ° to the inner surface of the cylinder bore and the viewing direction of the imaging optics is selected accordingly, it is in this embodiment in particular also possible to measure in undercuts, such as when groilling with a Grooving tools are created. If desired or required in accordance with the respective requirements, the measuring arrangement according to the invention can also have two or more sensors which are directed at different angles on the inner surface, so that in particular a simultaneous measurement of opposing undercuts is possible.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht einen mit dem Sensor der Messanordnung in Signalübertragungsverbindung stehende Auswertungseinrichtung vor, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie aus AusgangsSignalen des Sensors den Abstand des Messkopfes zu der Innenwandung der Zylinderbohrung an der jeweiligen Messstelle ermittelt. Durch Abstandsmessung an wenigstens zwei in Umfangsrichtung der Zylinderbohrung zueinander beabstandeten Messstellen kann dann der Durchmesser der Zylinderbohrung ermittelt werden.  Another development of the invention provides an evaluation device which is in signal transmission connection with the sensor of the measuring arrangement and is designed and arranged such that it determines the distance of the measuring head to the inner wall of the cylinder bore at the respective measuring point from output signals of the sensor. By measuring the distance at least two measuring points spaced apart from one another in the circumferential direction of the cylinder bore, the diameter of the cylinder bore can then be determined.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der  Another advantageous embodiment of
Erfindung sieht vor, dass der Sensor der Messvorrichtung als Punktsensor ausgebildet ist. Invention provides that the sensor of the measuring device is designed as a point sensor.
Die spektrale Decodierung des reflektierten Lich- tes kann erfindungsgemäß auf beliebige Art und Weise erfolgen. Insoweit sieht eine Weiterbildung vor, dass die Auswertungseinrichtung ein Spektrometer aufweist.  The spectral decoding of the reflected light can be carried out according to the invention in any desired manner. In that regard, a further development provides that the evaluation device has a spectrometer.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lichtquelle eine Punktlicht- quelle ist. Another advantageous development of the invention provides that the light source is a point light source. source is.
Um den Durchmesser einer Zylinderbohrung zu messen, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Auswertungseinrichtung der- art ausgebildet und eingerichtet ist, dass aus wenigstens zwei an in Umfangsrichtung der Drehachse zueinander beabstandeten Messstellen der Zylinderbohrung aufgenommenen Messwerten der Durchmesser der Zylinderbohrung ermittelbar ist oder ermittelt wird. Mittels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung können jedoch auch beliebige andere Messungen durchgeführt werden, beispielsweise zur Ermittlung einer Exzentrizität der Zylinderbohrung .  In order to measure the diameter of a cylinder bore, another advantageous refinement of the invention provides for the evaluation device to be designed and set up such that the diameter of the cylinder bore can be determined from at least two measured values recorded at a distance from one another in the circumferential direction of the rotation axis or is determined. By means of the measuring device according to the invention, however, also any other measurements can be carried out, for example, to determine an eccentricity of the cylinder bore.
Bei der vorgenannten Ausführungsform kann es grundsätzlich ausreichend sein, an diskreten Messstellen Messwerte aufzunehmen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch insoweit vor, dass der Drehantrieb für eine kontinuierliche oder annähernd kontinuierliche Drehung des Messkopfes um die Drehachse ausgebildet und eingerichtet ist, derart, dass die Innenwandung der Zylinderbohrung abtastbar ist oder abgetastet wird. Unter einer annähernd kontinuierlichen Drehung des Messkopfs wird hierbei erfindungsgemäß verstanden, dass die Drehung im Rahmen der Messgenauigkeit als kontinuierlich angesehen werden kann.  In the aforementioned embodiment, it may in principle be sufficient to record measured values at discrete measuring points. However, an advantageous development of the invention provides for the extent that the rotary drive is designed and set up for a continuous or approximately continuous rotation of the measuring head about the axis of rotation, such that the inner wall of the cylinder bore can be scanned or scanned. Under an approximately continuous rotation of the measuring head is understood in this case according to the invention that the rotation can be regarded as continuous within the measurement accuracy.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass dem Messkopf Vorschubmittel zur Erzeugung eines Vorschubs in Axialrichtung der Drehachse zugeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform können somit in unter- schiedlichen Ebenen in Achsrichtung der Zylinderbohrung Messungen ausgeführt werden.  Another development of the invention provides that the measuring head feeding means are assigned for generating a feed in the axial direction of the axis of rotation. In this embodiment, measurements can thus be carried out in different planes in the axial direction of the cylinder bore.
Um die räumlichen Freiheiten hinsichtlich der Positionierung der Lichtquelle relativ zu dem Messkopf zu erhöhen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Lichtquelle in eine Lichtleitfaser einstrahlt, deren der Lichtquelle abgewandtes Ende um eine zur der Drehachse des Drehantriebs parallele oder koinzidente Drehachse drehbar mit dem Mess- köpf verbunden ist. Auf diese Weise ist die Lichtleitfaser nach Art einer Drehführung mit dem Messkopf verbunden, so dass über die Drehführung Drehungen des Messkopfes um die Drehachse kompensiert werden können. Auf diese Weise kann der Messkopf beliebig oft im glei- chen Drehsinn um die Drehachse gedreht werden, ohne dass es zu einer die Lichtleitfaser beschädigenden oder ihre Funktion beeinträchtigenden Verdrillung der Lichtleitfaser kommt. In order to increase the spatial freedom with respect to the positioning of the light source relative to the measuring head, provides an advantageous embodiment of Invention, that the light source radiates into an optical fiber whose end facing away from the light source is rotatably connected to the measuring head by a rotation axis parallel or coincident to the axis of rotation of the rotary drive. In this way, the optical fiber is connected to the measuring head in the manner of a rotary guide, so that rotations of the measuring head about the axis of rotation can be compensated via the rotary guide. In this way, the measuring head can be rotated around the axis of rotation as often as desired in the same direction of rotation, without the twisting of the optical fiber damaging the optical fiber or impairing its function occurring.
Bei der Vermessung von Zylinderbohrungen ist es besonders vorteilhaft, wenn die Messvorrichtung auf einen Arbeitsabstand von >- 10 mm ausgelegt ist und einen Messbereich ^ 1,5 mm hat, wie dies eine andere Weiterbildung der Erfindung vorsieht.  When measuring cylinder bores, it is particularly advantageous if the measuring device is designed for a working distance of> - 10 mm and has a measuring range ^ 1.5 mm, as provided by another embodiment of the invention.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Messkopf drehbeweglich mit der Lichtleitfaser verbunden ist .  Another development of the invention provides that the measuring head is rotatably connected to the optical fiber.
Um auf einfache Weise eine drehbewegliche Verbindung des Messkopfes mit der Lichtleitfaser zu erzielen, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfin- dung vor, dass ein Faseranschluss vorgesehen ist, der über ein Drehlager mit dem Messkopf verbunden ist.  In order to easily achieve a rotatable connection of the measuring head to the optical fiber, another advantageous development of the invention provides that a fiber connection is provided which is connected to the measuring head via a rotary bearing.
Eine andere außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der die Abbildungsoptik tragende Messkopf als Endoskop ausgebildet ist. Unter einer Ausbildung als Endoskop wird verstanden, dass der Messkopf in einen zu vermessenden Hohlraum, insbesondere eine Zylinderbohrung, eingeführt werden kann.  Another extremely advantageous development of the invention provides that the measuring optics carrying the imaging head is designed as an endoscope. A training as an endoscope is understood that the measuring head can be inserted into a cavity to be measured, in particular a cylinder bore.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Vermessung der Oberfläche einer insbesondere durch Hochdruckwasserstrahlen, Sand- bzw. Partikelstrahlen, Rillieren oder Flammspritzen aufgerauten Oberfläche einer Zylinderbohrung ist im Anspruch 17 angegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erfindungsgemäße Zylinderbohrungs-Messvorrichtung verwendet wird. An inventive method for measuring the Surface of a roughened in particular by high-pressure water jets, sand or particle beams, creasing or flame spraying surface of a cylinder bore is specified in claim 17. The method according to the invention is characterized in that at least one cylinder bore measuring device according to the invention is used.
Eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Zylinderbohrungs-MessVorrichtung zum Vermessen einer insbeson- dere durch Hochdruckwasserstrahlen, Sand- bzw. Partikelstrahlen, Rillieren oder Flammspritzen aufgerauten Oberfläche einer Zylinderbohrung ist im Anspruch 18 angegeben .  A use of a cylinder bore measuring device according to the invention for measuring a roughened surface of a cylinder bore, in particular roughened by high-pressure water jets, sand or particle jets, creasing or flame spraying, is specified in claim 18.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beige- fügten Zeichnung näher erläutert, in der stark schematisiert Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Zylinderbohrungs -Messvorrichtung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger geeigneter Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeich- nung .  The invention is explained in more detail below with reference to the enclosed drawing, in which highly schematic embodiments of a cylinder bore measuring device according to the invention are shown. All described, illustrated in the drawings and claimed in the claims characteristics taken alone and in any suitable combination with each other the subject of the invention, regardless of their summary in the claims and their dependency and regardless of their description or representation in the drawing - tion.
Es zeigt:  It shows:
Figur 1 stark schematisiert ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zylinderbohrungs-Messvorrichtung., FIG. 1 very schematically shows a first exemplary embodiment of a cylinder bore measuring device according to the invention.
Figur 2 stark schematisiert eine Ansicht von  Figure 2 is a highly schematic view of
oben auf einen Messkopf der Messvorrichtung gemäß Figur 1,  on top of a measuring head of the measuring device according to FIG. 1,
Figur 3 stark schematisiert einen Schnitt durch eine Zylinderbohrung, Figure 3 shows a highly schematic section through a cylinder bore,
Figur 4 einen Messaufbau, in die das Aus- führungsbeispiel gemäß Figur 1 eingebunden ist,  FIG. 4 shows a measurement setup, in which the embodiment according to FIG. 1 is integrated,
Figur 5 in gleicher Darstellung wie Figur 1 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zylinderbohrungs -Messvorrichtung,  FIG. 5 shows, in the same representation as FIG. 1, a second exemplary embodiment of a cylinder bore measuring device according to the invention,
Figur 6 gegenüber in Figur 5 stark vergrößertem  FIG. 6, greatly enlarged in FIG
Maßstab einer Einzelheit aus Figur 5 und Scale of a detail of Figure 5 and
Figur 7 in gegenüber Figur 5 stark vergrößertem Figure 7 in comparison with Figure 5 greatly enlarged
Maßstab eine weitere Einzelheit aus Figur 5.  Scale another detail of Figure 5.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. sich entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugs- zeichen versehen. In the figures of the drawing, the same or corresponding components are provided with the same reference numerals.
In Figur 1 ist stark schematisiert ein ersten Aus- führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zylinderbohrung-Messvorrichtung 2 zur Vermessung der aufgerauten Innenfläche 4 einer Zylinderbohrung 6 dargestellt. Die Zylinderbohrungs-Messvorrichtung 2 wird nachfolgend auch kurz als Messvorrichtung 2 bezeichnet. Die Mess- vorrichtung 2 weist einen in die zu vermessende Zylinderbohrung 6 einführbaren Messkopf 8 auf, der eine Messanordnung mit einem nach dem Prinzip der chromatischen Längsaberration arbeitenden Sensor aufweist, wobei die Messanordnung eine in Figur 1 schematisch angedeutete Abbildungsoptik 10 aufweist. Bei dem dargstell- ten Ausführungsbeispiel ist somit der die Abbildungs- optik 10 tragende Messkopf 8 als Endoskop ausgebildet.  FIG. 1 shows a highly schematic representation of a first exemplary embodiment of a cylinder bore measuring device 2 according to the invention for measuring the roughened inner surface 4 of a cylinder bore 6. The cylinder bore measuring device 2 is also referred to below as a measuring device 2. The measuring device 2 has a measuring head 8 which can be inserted into the cylinder bore 6 to be measured and which has a measuring arrangement with a sensor operating according to the principle of longitudinal chromatic aberration, wherein the measuring arrangement has an imaging optics 10 schematically indicated in FIG. In the exemplary embodiment illustrated, the measuring head 8 carrying the imaging optics 10 is thus designed as an endoscope.
Die Messvorrichtung 2 weist ferner einen in Figur 1 nicht näher dargestellten Drehantrieb zum Drehen des Messkopfes 8 relativ zu der Zylinderbohrung 6 um eine Drehachse 14 auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbei- spiel ist die Drehachse 14 zu der Rotationssymmetrieachse der Zylinderbohrung 6 koinzident. Es versteht für den Fachmann von selbst, dass die Zylinderbohrung 6 lediglich in ihrer Grobform eine Rotationssymmetrie aufweist. In ihrer Feinform weist die Zylinderbohrung 6 aufgrund ihrer aufgerauten Oberfläche nicht oder nicht notwendig eine Rotationssymmetrie auf. The measuring device 2 further comprises a rotary drive not shown in detail in Figure 1 for rotating the measuring head 8 relative to the cylinder bore 6 to a Rotary axis 14 on. In the illustrated embodiment, the rotation axis 14 is coincident with the rotational symmetry axis of the cylinder bore 6. It will be understood by those skilled in the art that the cylinder bore 6 has a rotational symmetry only in its coarse form. In its fine form, the cylinder bore 6 due to their roughened surface is not or not necessarily rotationally symmetric.
Die Messvorrichtung 2 weist ferner eine entlang einer Strahlachse 16 einstrahlende Lichtquelle 18 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine Weißlichtquelle gebildet ist. Die Lichtstrahlen der Lichtquelle 18 werden über eine Fokusieroptik 20 und einen teildurchlässigen Spiegel 22 in ein Ende 24 einer  The measuring device 2 also has a light source 18 that radiates along a beam axis 16 and that is formed in this embodiment by a white light source. The light beams of the light source 18 via a focusing optics 20 and a partially transparent mirror 22 in an end 24 a
Lichtleitfaser 26 eingekoppelt, deren der Lichtquelle 18 abgewandtes Ende 28 drehbar mit dem Messkopf 8 verbunden ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel trägt der Messkopf 8 ein Halteteil 30, in dem ein Drehlager oder mehrere Drehlager angeordnet sind, mittels derer das Ende 28 der Lichtleitfaser 26 um eine zu der Drehachse 14 parallele Drehachse drehbar mit dem Mess- kopf 8 verbunden ist. Aufgrund der so gebildeten Drehführung ist verhindert, dass es bei einer Drehung des Messkopfes 8 um die Drehachse 14 zu einer die Licht- leitfaser 26 beschädigenden oder in ihrer Funktion beeinträchtigenden Verdrillung der Lichtleitfaser 26 kommt. Hierbei kann die Drehlagerung so reibungsarm ausgebildet sein, dass sie Drehungen des Messkopfes 8 um die Drehachse 14 vollständig oder nahezu vollständig kompensiert, so dass die Lichtleitfaser 26 während einer Drehung des Messkopfes 8 um die Drehachse 14 ortsfest oder annähernd ortsfest bleibt. Es ist jedoch auch ausreichend, wenn es bei einer Drehung des Messkopfes 8 um die Drehachse 14 zu einer gewissen Verdrillung der Lichtleitfaser 26 kommt. Überschreitet diese Verdrillung ein bestimmtes Maß, so dreht sich die Lichtleitfaser 26 über ihre Drehlager relativ zu dem Halteteil 30 des Messkopfes 8 zurück, so dass eine Drehung des Mess- kopfes 8 um die Drehachse 14 vollständig oder zumindest teilweise kompensiert wird, um eine Beschädigung oder Funktionsbeeinträchtigung der Lichtleitfaser 26 zu vermeiden. Coupled optical fiber 26, the light source 18 remote from the end 28 is rotatably connected to the measuring head 8. In the illustrated embodiment, the measuring head 8 carries a holding part 30, in which a rotary bearing or a plurality of rotary bearings are arranged, by means of which the end 28 of the optical fiber 26 is rotatably connected to the measuring head 8 about a rotation axis parallel to the axis of rotation 14. Due to the rotary guide thus formed prevents rotation of the measuring head 8 about the axis of rotation 14 to the optical fiber 26 damaging or impairing their function twisting of the optical fiber 26. In this case, the pivot bearing can be formed so low friction that it completely or almost completely compensates for rotation of the measuring head 8 about the rotation axis 14, so that the optical fiber 26 during a rotation of the measuring head 8 about the rotation axis 14 remains stationary or approximately stationary. However, it is also sufficient if, during a rotation of the measuring head 8 about the axis of rotation 14 to a certain twist of the Optical fiber 26 comes. If this twist exceeds a certain level, the optical fiber 26 rotates back relative to the holding part 30 of the measuring head 8 via its rotary bearings, so that rotation of the measuring head 8 about the axis of rotation 14 is completely or at least partially compensated, in order to prevent damage or damage Functional impairment of the optical fiber 26 to avoid.
Entsprechend dem Grundprinzip der chromatischen Längsaberration handelt es sich bei der Abbildungsoptik um eine Optik mit einer vorbestimmten chromatischen Längsaberration (Farblängsfehler) . In einem solchen chromatischen optischen System ist die Position eines Abbildes einer gegebenen Punktquelle, bei dem darge- stellten Ausführungsbeispiel des Abbildes der Lichtquelle 18, von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes abhängig, so dass bei Verwendung von Weißlicht das chromatische optische System eine Mehrzahl von Abbildern entsprechend dem spektralen Gehalt des Lichtes aufweist.  In accordance with the basic principle of longitudinal chromatic aberration, the imaging optics are optics with a predetermined longitudinal chromatic aberration (longitudinal chromatic aberration). In such a chromatic optical system, the position of an image of a given point source, in the illustrated embodiment of the image of the light source 18, depends on the wavelength of the light used, so that when using white light, the chromatic optical system corresponding to a plurality of images having the spectral content of the light.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der über die Lichtleitfaser 26 entlang der Strahlachse 16 einstrahlende Lichtstrahl über einen Umlenkspiegel 32 um 90° umgelenkt, so dass er senkrecht oder annähernd senkrecht auf die Innenfläche 4 der Zylinderbohrung 6 auftrifft .  In the illustrated embodiment, the incident on the optical fiber 26 along the beam axis 16 light beam is deflected by a deflection mirror 32 by 90 °, so that it impinges perpendicular or approximately perpendicular to the inner surface 4 of the cylinder bore 6.
In dem reflektierten Lichtstrahl, der über den Umlenkspiegel 32 und die Lichtleitfaser 26 sowie den teildurchlässigen Spiegel 22 zu einer in Figur 1 sche- matisch angedeuteten Auswertungseinrichtung 34 zurückgeleitet wird, wird eine spektrale Decodierung ausgeführt, beispielsweise mittels eines Spektrometers, wie in Figur 1 angeordnet. Auf diese Weise kann über die chromatische Längsaberration der Abstand des Messkopfes 8 von der Innenfläche 4 an der jeweiligen Position des Messkopfes 8 ermittelt werden, so dass auf diese Weise die Innenfläche der Zylinderbohrung 6 in der gewünschten Weise vermessen werden kann. Im Übrigen ist der Aufbau eines nach dem Prinzip der chromatischen Längsaberration arbeitenden Sensors dem Fachmann allgemein bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert . Ein solcher Sensor hat insbesondere auch den Vorteil, dass eine Abtastbewegung entlang der optischen Achse nicht erforderlich ist, so dass die Messgeschwindigkeit erhöht ist. In the reflected light beam, which is returned via the deflection mirror 32 and the optical fiber 26 and the partially transparent mirror 22 to an evaluation device 34 schematically indicated in FIG. 1, a spectral decoding is carried out, for example by means of a spectrometer as shown in FIG. In this way, via the chromatic longitudinal aberration, the distance of the measuring head 8 are determined from the inner surface 4 at the respective position of the measuring head 8, so that in this way the inner surface of the cylinder bore 6 can be measured in the desired manner. Incidentally, the construction of a sensor operating according to the principle of longitudinal chromatic aberration is generally known to the person skilled in the art and will therefore not be explained in more detail here. In particular, such a sensor also has the advantage that a scanning movement along the optical axis is not required, so that the measuring speed is increased.
Die Auswertungseinrichtung 34 steht somit mit dem Sensor der Messanordung in Signalübertragungsverbindung und ist derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie aus Ausgangssignalen des Sensors, nämlich den von der Innenfläche 4 reflektierten und zu der Auswertungseinrichtung 34 geleiteten Lichtstrahlen, den Abstand des Messkopfes 8 zu der Innenfläche 4 der Zylinderbohrung 6 an der jeweiligen Messstelle ermittelt. Erfindungsgemäß weist die Abbildungsoptik, deren optische Achse in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnet ist, eine numerische Apertur NA a 0,4 auf, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu NA = 0,5 gewählt ist.  The evaluation device 34 is thus in signal transmission connection with the sensor of the measuring arrangement and is designed and configured such that it determines the distance of the measuring head 8 to the inner surface 4 from output signals of the sensor, namely the light beams reflected from the inner surface 4 and directed to the evaluation device 34 the cylinder bore 6 is determined at the respective measuring point. According to the invention, the imaging optics, whose optical axis is denoted by reference numeral 35 in FIG. 1, has a numerical aperture NA a 0.4, which is chosen to be NA = 0.5 in the illustrated embodiment.
Erfindungsgemäß ist die Messvorrichtung 2 ferner auf einen Arbeitsabstand AA von > 10 mm ausgelegt und weist einen Messbereich >· 1,5 mm auf. Unter dem Arbeitsabstand AA wird erfindungsgemäß die lichte Weite zwischen dem der Innenfläche 4 zugewandten Ende des Messkopfes 8 und der Innenfläche 4 verstanden. Unter dem Messbereich wird erfindungsgemäß verstanden, welcher Höhenunterschied zwischen der höchsten und der tiefsten Stelle im Profil der Innenfläche 4 erfasst werden kann.  According to the invention, the measuring device 2 is further designed for a working distance AA of> 10 mm and has a measuring range of> 1.5 mm. Under the working distance AA according to the invention, the clear width between the inner surface 4 facing the end of the measuring head 8 and the inner surface 4 understood. Under the measuring range is understood according to the invention, which height difference between the highest and the lowest point in the profile of the inner surface 4 can be detected.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, verläuft erfin- dungsgemäß die Strahlachse 16 entlang der Drehachse 14, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zu der Drehachse 14. As can be seen from FIG. According to the beam axis 16 along the axis of rotation 14, in the illustrated embodiment, parallel to the axis of rotation 14th
Wie aus Figur 1 ferner ersichtlich ist, verläuft bei Ausführungsbeispiel die optische Achse 35 zu der Strahlachse winkelig, und zwar unter einem Winkel von 90° .  As can also be seen from FIG. 1, in the exemplary embodiment the optical axis 35 extends at an angle to the beam axis, namely at an angle of 90 °.
Zur Erzielung des Winkels von 90° zwischen der Strahlachse 16 und der optischen Achse 35 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Umlenkspiegel 32 vorgesehen, der zwischen der Lichtquelle 18 bzw. den Eintrittspunkt der Lichtleitfaser 26 in dem Messkopf 8 und der Abbildungsoptik 10 angeordnet ist.  To achieve the angle of 90 ° between the beam axis 16 and the optical axis 35, the deflection mirror 32 is provided in the illustrated embodiment, which is arranged between the light source 18 and the entry point of the optical fiber 26 in the measuring head 8 and the imaging optics 10.
Figur 2 zeigt eine Ansicht von oben auf den Mess- köpf 8, wobei die Drehachse 14 erkennbar ist. In Figur 2 ist in gestrichelten Linien bei dem Bezugszeichen 8' eine andere Winkelposition des Messkopfes 8 angedeutet, wodurch symbolisiert ist, dass der Messkopf 8 durch den zugeordneten Drehantrieb um die Drehachse 14 drehbar ist.  FIG. 2 shows a view from above onto the measuring head 8, the axis of rotation 14 being recognizable. In FIG. 2, another angular position of the measuring head 8 is indicated in dashed lines at the reference symbol 8 ', which symbolizes that the measuring head 8 can be rotated about the axis of rotation 14 by the associated rotary drive.
In Figur 2 ist bei dem Bezugszeichen 36 der Eintrittspunkt des Endes 28 der Lichtleitfaser 26 in den Messkopf 8 symbolisiert.  In FIG. 2, the reference point 36 symbolizes the entry point of the end 28 of the optical fiber 26 into the measuring head 8.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch die Zylinder- bohrung 6. Dem Messkopf 8 sind Vorschubmittel zur Erzeugung eines Vorschubs in Axialrichtung der Drehachse 14 und damit bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Axialrichtung der Rotationssymmetrieachse der Zylinderbohrung 6 zugeordnet. Diese Vorschubmittel sind in Figur 6 durch einen Doppelpfeil 37 angedeutet. Somit ist es bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise möglich, entsprechend der jeweiligen Vorschubstellung des Messkopfes 8 in senkrecht zur Rotationssymmetrieachse 14 der Zylinderbohrung 6 liegenden Messebenen zu messen, von denen in Figur 3 beispielshalber lediglich zwei Messebenen mit den Bezugszeichen 38, 40 bezeichnet sind. FIG. 3 shows a section through the cylinder bore 6. The measuring head 8 is assigned feed means for producing a feed in the axial direction of the rotation axis 14 and thus in the illustrated embodiment in the axial direction of the rotational symmetry axis of the cylinder bore 6. These feed means are indicated in Figure 6 by a double arrow 37. Thus, it is possible in the illustrated embodiment, for example, according to the respective feed position of the measuring head 8 in perpendicular to the rotational symmetry axis 14 of the cylinder bore 6 lying Measurement levels to measure, of which in Figure 3, for example, only two measurement levels by the reference numerals 38, 40 are designated.
Figur 4 zeigt exemplarisch und rein schematisch die Einbindung des in Figur 1 dargestellten Aus- führungsbeispieles der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 2 in eine Messapparatur 42. Die Messapparatur 42 weist einen Messtisch 44 auf, an dem mittels einer Halterung 46 ein Zylinderkopf gehalten ist, dessen Zylin- derbohrung 6 zu vermessen ist.  FIG. 4 shows, by way of example and purely schematically, the integration of the exemplary embodiment of the measuring device 2 according to the invention into a measuring apparatus 42. The measuring apparatus 42 has a measuring table 44 on which a cylinder head is held by means of a holder 46 whose cylinder bore 6 is to be measured.
Die Messapparatur 42 weist ferner eine Messsäule 50 auf, an der durch nicht näher dargestellte Vorschubmittel in Richtung des Doppelpfeiles 37 beweglich ein Gehäuse 52 gehalten ist, das die Bestandteile der er- findungsgemäßen Messvorrichtung 2 aufnimmt.  The measuring apparatus 42 also has a measuring column 50, on which a housing 52, which accommodates the components of the measuring device 2 according to the invention, is movably held in the direction of the double arrow 37 by feed means (not shown).
Durch die Vorschubmittel ist die Messvorrichtung 36 elektromotorisch entlang des Doppelpfeiles 37 und damit in Axialrichtung der Zylinderbohrung 6 verstellbar, so dass, wie anhand von Figur 3 erläutert, ent- sprechend der jeweiligen axialen Stellung des Messkopfes 8, in unterschiedlichen Messebenen 38, 40 (vgl.  By the feed means, the measuring device 36 is electromotive along the double arrow 37 and thus adjustable in the axial direction of the cylinder bore 6, so that, as explained with reference to Figure 3, corresponding to the respective axial position of the measuring head 8, in different measurement levels 38, 40 (see ,
Figur 3) gemessen werden kann. Figure 3) can be measured.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 2 bzw. der Messapparatur 42 ist wie folgt:  The functioning of the measuring device 2 or the measuring device 42 according to the invention is as follows:
Zur Vermessung der Innenfläche 4 der Zylinderbohrung 6 wird der Messkopf 8 in die Zylinderbohrung 6 eingeführt. In der jeweiligen axialen Lage des Mess- kopfes 8 entlang der Rotationssymmetrieachse der Zylinderbohrung 6 kann dann die Innenfläche der Zylinderboh- rung 6 an der jeweiligen Messstelle vermessen werden, indem der Abstand des Messkopfes 8 von der Innenfläche 4 und der jeweiligen Messstelle ermittelt wird. Um in Umfangsrichtung unterschiedliche Messstellen anzufahren, wird der Messkopf 8 mittels des elektromotorischen Drehantriebs um die Drehachse 14 gedreht. Nachdem in einer gewünschten Messebene (vgl. Figur 3) alle erforderlichen Messungen ausgeführt sind, kann mittels der Vorschubmittel in Richtung des Doppelpfeiles 37 eine andere Messebene angefahren werden, in der dann wiederum die Innenfläche 4 der Zylinderbohrung 6 an unterschiedlichen Umfangsstellen vermessen werden kann. For measuring the inner surface 4 of the cylinder bore 6, the measuring head 8 is inserted into the cylinder bore 6. In the respective axial position of the measuring head 8 along the rotational symmetry axis of the cylinder bore 6, the inner surface of the cylinder bore 6 at the respective measuring point can then be measured by determining the distance of the measuring head 8 from the inner surface 4 and the respective measuring point. To approach different measuring points in the circumferential direction, the measuring head 8 by means of the electromotive Rotary drive rotated about the rotation axis 14. After all the necessary measurements have been carried out in a desired measuring plane (see Figure 3), another measuring plane can be approached by means of the advancing means in the direction of the double arrow 37, in which then the inner surface 4 of the cylinder bore 6 can be measured at different circumferential locations.
Die entsprechenden Messdaten können in der Aus- wertungseinrichtung abgespeichert und ausgewertet wer- den. Die Auswertungseinrichtung kann insbesondere derart ausgebildet und eingerichtet sein, dass aus wenigstens zwei an dem in Umfangsrichtung der Drehachse 14 zueinander beabstandeten Messstellen der Zylinderbohrung 6 aufgenommenen Messwerten der Durchmesser der Zylinderbohrung 6 ermittelt wird. Wie in Figur 1 angedeutet, kann der Durchmesser der Zylinderbohrung beispielsweise etwa 60 bis 80 mm betragen.  The corresponding measurement data can be stored and evaluated in the evaluation device. The evaluation device can in particular be designed and set up in such a way that the diameter of the cylinder bore 6 is determined from at least two measured values recorded at the measuring points of the cylinder bore 6 which are spaced apart from each other in the circumferential direction of the rotation axis 14. As indicated in Figure 1, the diameter of the cylinder bore, for example, be about 60 to 80 mm.
Aufgrund ihrer speziellen Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Messvorrichtung 2 insbesondere zur Vermessung von insbesondere durch Rillxeren aufgerauten Innenflächen von Zylinderbohrungen geeignet. Aufgrund ihrer hohen numerischen Apertur ist die erfindungsgemäße Messvorrichtung jedoch auch zur Vermessung von glatteren Oberflächen geeignet.  Due to its special configuration, the measuring device 2 according to the invention is particularly suitable for measuring inner surfaces of cylinder bores roughened in particular by grooves. However, due to its high numerical aperture, the measuring device according to the invention is also suitable for measuring smoother surfaces.
Die Erfindung stellt damit eine Messvorrichtung bereit, die besonders gut zur Vermessung von aufgerauten Innenflächen von Zylinderbohrungen geeignet ist.  The invention thus provides a measuring device which is particularly well suited for measuring roughened inner surfaces of cylinder bores.
In Figur 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung 2 dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 zunächst dadurch unterscheidet, dass die optische Achse 35 der Abbildungsoptik 10 mit der Strahlachse 16 koin- zident ist. Ferner ist der Abbildungsoptik 10 eine bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Umlenkspie- gel 54 aufweisende Spiegelanordnung zur Umlenkung des Strahlenganges der Abbildungsoptik 10 und der Lichtquelle 18 nachgeordnet. FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a measuring device 2 according to the invention, which initially differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 in that the optical axis 35 of the imaging optical system 10 is coincident with the beam axis 16. Furthermore, the imaging optics 10 is a deflection mirror in the illustrated embodiment. Gel 54 having mirror assembly for deflecting the beam path of the imaging optics 10 and the light source 18 downstream.
Der Umlenkspiegel 54 ist um eine Schwenkachse 56, die zu der Drehachse 14 und damit auch zu der Rotationssymmetrieachse der Zylinderbohrung 6 quer verläuft, schwenkbar gelagert. Rein exemplarisch bezeichnet das Bezugszeichen 54' eine alternative Schwenkstellung des Spiegels 54. Mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Schwenkantriebs ist der Spiegel 54 damit in unterschiedliche Schwenkstellungen bewegbar, so dass der Lichtstrahl der Lichtquelle 18 unter von 90° abweichenden Winkeln auf die Innenfläche der Zylinderbohrung 6 gerichtet wird. Entsprechend der Umlenkung des Strahlenganges ändert sich damit auch die Blickrichtung der Abbildungsoptik 10. In Figur 5 ist mit dem Bezugszeichen 58 rein exemplarisch ein Strahlengang bezeichnet, der sich ergibt, wenn eine Messstelle 60 an der Innenfläche 4 der Zylinderbohrung 6 vermessen wird. Mit 58' ist ein Strahlengang bezeichnet, der sich ergibt, wenn eine zu der Messstelle 60 in Axialrichtung der Zylinderbohrung 6 beabstandete Messstelle 60' vermessen wird.  The deflection mirror 54 is pivotally mounted about a pivot axis 56 which is transverse to the axis of rotation 14 and thus also to the rotational axis of symmetry of the cylinder bore 6. By way of example, the reference numeral 54 'denotes an alternative pivoting position of the mirror 54. By means of a pivot drive, not shown in the drawing, the mirror 54 is thus movable in different pivot positions, so that the light beam of the light source 18 at 90 ° deviating angles to the inner surface of the cylinder bore 6 is directed. Corresponding to the deflection of the beam path, the viewing direction of the imaging optics 10 also changes. In FIG. 5, reference numeral 58 designates a ray path purely by way of example, which results when a measuring point 60 on the inner surface 4 of the cylinder bore 6 is measured. 58 'designates a beam path which results when a measuring point 60' spaced apart from the measuring point 60 in the axial direction of the cylinder bore 6 is measured.
Figur 6 zeigt in stark vergrößertem Maßstab eine Einzelheit der Figur 5 im Bereich eines mit dem Mess- kopf 8 verbundenen Halteteiles 30 für das Ende 28 der Lichtleitfaser 26. Das Halteteil 30 weist bei diesem Ausführungsbeispiel zwei in Längsrichtung der Lichtleitfaser 26 zueinander beabstandete Drehlager 62, 64 auf, über die die Lichtleitfaser 26 drehbeweglich mit dem Halteteil 30 und damit mit dem Messkopf 8 verbunden ist. In der anhand von Figur 1 bereits beschriebenen Weise kompensiert die so gebildete Drehführung Drehungen des Messkopfes 8 um die Drehachse 14, so dass zu einer Beschädigung oder Funktionsbeeinträchtigung der Lichtleitfaser 26 führende Verdrillungen der Lichtleitfaser 26 vermieden sind. FIG. 6 shows, on a greatly enlarged scale, a detail of FIG. 5 in the region of a holding part 30 connected to the measuring head 8 for the end 28 of the optical fiber 26. In this exemplary embodiment, the holding part 30 has two pivot bearings 62 which are spaced apart from one another in the longitudinal direction of the optical fiber 26. 64, via which the optical fiber 26 is rotatably connected to the holding part 30 and thus to the measuring head 8. In the manner already described with reference to Figure 1, the rotation guide thus formed compensates for rotation of the measuring head 8 about the axis of rotation 14, so that Damage or malfunction of the optical fiber 26 leading twisting of the optical fiber 26 are avoided.
Figur 7 verdeutlicht schematisch und exemplarisch eine Kontur der Innenfläche 4, die sich beispielsweise dann ergibt, wenn die Innenfläche 4 mit einem Rillier- werkzeug rilliert wird. Mit dem im Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es aufgrund der Tatsache, dass auch unter einem von 90° abweichenden Winkel gemessen werden kann, insbesondere möglich, im Bereich von Hinterschneidungen 66, 68 bzw. 66', 68' zu messen.  FIG. 7 illustrates diagrammatically and by way of example a contour of the inner surface 4, which results, for example, when the inner surface 4 is grooved with a scoring tool. With the exemplary embodiment shown in FIG. 5, it is particularly possible to measure in the region of undercuts 66, 68 or 66 ', 68' on account of the fact that it is also possible to measure at an angle deviating from 90 °.
Anstelle eines einzelnen Sensors, dessen Strahlengang über einen verstellbaren, insbesondere verschwenkbaren Spiegel verstellbar ist, kann eine erfindungs- gemäße Messvorrichtung 2 auch zwei oder mehrere Sensoren aufweisen, um gleichzeitig an unterschiedlichen Messstellen, beispielsweise gleichzeitig im Bereich der Hinterschneidung 66 und der Hinterschneidung 68, zu messen.  Instead of a single sensor whose beam path is adjustable via an adjustable, in particular pivotable mirror, a measuring device 2 according to the invention can also have two or more sensors to simultaneously at different measuring points, for example at the same time in the region of the undercut 66 and the undercut 68 measure up.

Claims

Patentansprüche claims
1. Zylinderbohrungs-Messvorrichtung zur Vermessung der aufgerauten Innenfläche (4) einer Zylinderbohrung (6) , mit einem in die zu vermessende Zylinderbohrung (6) einführbare Messkopf (8) , der eine Messanordnung mit einem nach dem Prinzip der chromatischen Längsaberra- tion arbeitenden Sensor aufweist, der eine Abbildungsoptik (10) mit einer optischen Achse (36) aufweist, mit einem Drehantrieb zum Drehen des Messkopfes (8) relativ zu der Zylinderbohrung (6) um eine Drehachse (14), mit einer entlang einer Strahlachse (16) einstrahlenden Lichtquelle (18) zur Beleuchtung einer Messstelle, wobei die Abbildungsoptik (10) eine numerische Apertur NA a 0,4 hat und wobei die Strahlachse (16) entlang der Drehachse (14) verläuft. 1. Cylinder bore measuring device for measuring the roughened inner surface (4) of a cylinder bore (6), with a in the cylinder bore to be measured (6) insertable measuring head (8), the measuring arrangement with a working on the principle of chromatic Längsaberra- tion sensor comprising an imaging optics (10) having an optical axis (36), with a rotary drive for rotating the measuring head (8) relative to the cylinder bore (6) about an axis of rotation (14), with a along a beam axis (16) radiating Light source (18) for illuminating a measuring point, wherein the imaging optics (10) has a numerical aperture NA a 0.4 and wherein the beam axis (16) along the axis of rotation (14).
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die optische Achse (36) winkelig zu der2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the optical axis (36) at an angle to the
Strahlachse (14) , insbesondere unter einem Winkel von 90° oder annähernd 90°, verläuft. Beam axis (14), in particular at an angle of 90 ° or approximately 90 °, extends.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass zwischen der Lichtquelle (18) und der Abbildungsoptik (10) eine wenigstens einen Umlenkspiegel (54) aufweisende Spiegelanordnung zur Umlenkung des Strahlenganges der Lichtquelle (18) auf die Messstelle angeordnet ist. 3. Measuring device according to claim 2, characterized characterized in that between the light source (18) and the imaging optics (10) is arranged at least one deflecting mirror (54) having mirror arrangement for deflecting the beam path of the light source (18) on the measuring point.
4. Mess orrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (36) parallel oder koinzident zu der Strahlachse (16) verläuft und dass der Abbildungsoptik (10) eine wenigstens einen Umlenkspiegel (54) aufweisende Spiegelanordnung zur Umlenkung des Strahlenganges der Abbildungsoptik (10) und der Lichtquelle (18) derart nachgeordnet ist, dass der Lichtstrahl der Lichtquelle (18) unter einem von 90° abweichenden Winkel auf die Innenfläche (4) der Zylinderbohrung (6) richtbar ist oder gerichtet wird. 4. measuring device according to claim 1, characterized in that the optical axis (36) parallel or coincident to the beam axis (16) and that the imaging optics (10) at least one deflecting mirror (54) having mirror arrangement for deflecting the beam path of the imaging optics (10) and the light source (18) is arranged downstream such that the light beam of the light source (18) at a deviating from 90 ° angle to the inner surface (4) of the cylinder bore (6) is directed or directed.
5. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem Sensor der Messanordnung in Signalübertragungsverbindung stehende Auswertungseinrichtung 834) , die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie aus Ausgangssignalen des Sensors den Abstand des Messkopfes (8) zu der Innenfläche (4) der Zylinderbohrung (6) an der jeweiligen Messstelle ermittelt. 5. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized by a standing with the sensor of the measuring arrangement in signal transmission connection evaluation device 834), which is designed and arranged such that it from output signals of the sensor, the distance of the measuring head (8) to the inner surface (4). the cylinder bore (6) determined at the respective measuring point.
6. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor der Messvorrichtung (2) als Punktsensor ausgebildet ist. 6. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor of the measuring device (2) is designed as a point sensor.
7. MessVorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (34) ein Spektrometer aufweist. 7. Measuring device according to claim 5 or 6, characterized in that the evaluation device (34) comprises a spectrometer.
8. Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (18) eine Weißlichtquelle ist. 8. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (18) is a white light source.
9. MessVorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (34) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass aus wenigstens zwei an in Umfangsrichtung der Drehachse (14) zueinander beabstandeten Messstellen der Zylinder- bohrung (6) aufgenommenen Messwerten der Durchmesser der Zylinderbohrung (6) ermittelbar ist oder ermittelt wird. 9. Measuring device according to one of claims 4 to 10, characterized in that the evaluation device (34) is designed and arranged such that from at least two circumferentially of the rotation axis (14) spaced apart measuring points of the cylinder bore (6) recorded measurements the diameter of the cylinder bore (6) can be determined or determined.
10. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb für eine kontinuierliche oder annähernd kontinuierliche Drehung des Messkopfes (8) um die Drehachse ausgebildet und eingerichtet ist, derart, dass die Innenfläche (4) der Zylinderbohrung (6) abtastbar ist oder abgetastet wird. 10. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary drive is designed and arranged for a continuous or approximately continuous rotation of the measuring head (8) about the axis of rotation, such that the inner surface (4) of the cylinder bore (6) is scanned or is scanned.
11. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Messkopf (8) Vorschubmittel zur Erzeugung eines Vorschubs in Axial- richtung der Drehachse (14) zugeordnet sind. 11. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring head (8) feed means for generating a feed in the axial direction of the rotation axis (14) are associated.
12. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (18) in eine Lichtleitfaser (26) einstrahlt, deren der Lichtquelle (18) abgewandetes Ende um eine zu der Drehachse (14) des Drehantriebs parallele oder zu dieser koinzidente Drehachse drehbar mit dem Messkopf (8) verbunden ist. 12. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (18) radiates into an optical fiber (26) whose end remote from the light source (18) about an axis of rotation (14) of the rotary drive parallel or coincident to this axis of rotation is rotatably connected to the measuring head (8).
13. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (10) auf einen Arbeitsabstand von > 10 mm ausgelegt ist und einen Messbereich - 1,5 mm hat. 13. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (10) is designed for a working distance of> 10 mm and has a measuring range - 1.5 mm.
14. Messvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (8) drehbeweglich mit der Lichtleitfaser (26) verbunden ist. 14. Measuring device according to claim 12 or 13, characterized in that the measuring head (8) is rotatably connected to the optical fiber (26).
15. MessVorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur drehbeweglichen Verbindung der Lichtleitfaser (26) mit dem Messkopf (8) ein Faseranschluss vorgesehen ist, der über ein Drehlager mit dem Messkopf (8) verbunden ist. 15. Measuring device according to one of claims 12 to 14, characterized in that for the rotatable connection of the optical fiber (26) to the measuring head (8), a fiber connection is provided, which is connected via a rotary bearing with the measuring head (8).
16. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungs- optik (10) tragende Messkopf (8) als Endoskop ausgebildet ist. 16. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging optics (10) carrying the measuring head (8) is designed as an endoscope.
17. Verfahren zur Vermessung der Oberfläche einer insbesondere durch Hochdruckwasserstrahlen, Sand- bzw. Partikelstrahlen, Rillieren oder Flammspritzen aufge- rauten Innenfläche (4) einer Zylinderbohrung (6) , da- durch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zylinderboh- rungs -Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 verwendet wird . 17. A method for measuring the surface of an inner surface (4) of a cylinder bore (6), in particular by high-pressure water jets, sand or particle beams, creasing or flame spraying, characterized in that at least one cylinder bore measuring device according to one of Claims 1 to 16 is used.
18. Verwendung einer Zylinderbohrungs-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Vermessen einer insbesondere durch Hochdruckwasserstrahlen, Sand- bzw. Partikelstrahl, Rillieren oder Flammspritzen aufgerau- ten Oberfläche einer Zylinderbohrung. 18. Use of a cylinder bore measuring device according to one of claims 1 to 16 for measuring a roughened in particular by high-pressure water jets, sand or particle beam, creasing or flame spraying surface of a cylinder bore.
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