[发明专利]用于内壁光学探测的装置和方法

说明书

提供了一种用于内壁光学探测的装置(1)，包括：‑至少一个摄像机(K)，‑光学成像布置(3)，以及‑照明布置(5)，其中‑所述装置适用于利用摄像机(K)环视地拍摄内壁(7)的多个轴向互相错开的区域。所述装置(1)的特点是，所述照明布置(5)具有至少两个不同的功能状态，其中由照明布置(5)发出的第一亮度分布对应于第一功能状态，所述亮度分布区别与至少一个第二功能状态的第二亮度分布。

技术领域

本发明涉及内壁的光学探测的装置和方法，特别涉及空腔，尤其是钻孔的光学内部测量和/或形状测量。圆柱形钻孔的壁以及特别是燃烧发动机的圆柱形钻孔的壁借此检测和/或测量形状。特别是借此达到钻孔的100％的生产过程中实时控制。

背景技术

现有的方法是探测钻孔壁的整个表面。但是这种方法基于摄像机成像，它不能将相对于应有几何形状的凸起和凹陷与材料的可能的着色和亮度区别清楚地区分。其他现有的方法，尽管能够实现圆柱几何结构的较小的截面的精确的几何结构测量，但是不适合在生产过程中全平面100％的检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种装置和方法，克服了上述的缺陷，并且尤其要实现，测量钻孔壁的凸起和凹陷。

技术问题尤其通过提供用于光学测量内壁的装置来解决，该装置至少包括一个摄像机、一个光学成像布置以及一个照明布置，其中该装置用于将多个在轴向先后错开的内壁的区域全部用摄像机拍摄。该装置的特点在于，照明布置具有至少两个不同的功能状态，其中将照明器布置发射的第一个亮度分布归类给第一功能状态，另一个不同的第二个亮度分布归类给照明布置的第二功能状态。照明布置尤其适用于在第一功能状态中产生第一亮度分布，并且适用于在第二功能状态中产生与第一亮度分布不同的第二亮度分布。借助在不同的亮度分布下拍摄的图片，能够获取经过检测的内壁的凸起或凹陷并且尤其清楚地区分内壁的材料的着色和亮度差别。全平面100％检测，尤其是在生产过程中，是可能的，尤其是因为内壁可以通过来自不同空间方向的照明布置来照明，并且另一方面因为能够完全以及优选地在它们的总的深度上被观察到。

该装置用于将多个在轴向先后错开的内壁的区域全部用摄像机拍摄，这尤其意味着，它适用于沿着装置，尤其是摄像机和/或成像布置的光学轴线拍摄多个互相错开的区域。轴线方向尤其通过装置的光学轴线来定义。可替代地或附加地，轴线方向优选地通过待检测的钻孔的长轴来定义，钻孔的内壁用摄像机摄像。尤其优选的是，装置的光学轴线和钻孔的长轴重合。

该装置适用于将内壁的区域全部拍摄，尤其意味着，该装置适用于在每个拍摄的单个图像中---在周向方向上---拍摄内壁360°的视野。尤其是沿着封闭的周长线拍摄轴向的一段。其中周向方向同心地围绕着轴向方向。另外下文中径向方向应当理解为垂直于轴向方向的方向。

优选地，该装置至少部分地---优选完全地---相对于内壁可移动。其中可能的是，该装置的至少部分相对于在空间上静止的内壁可移动。还可能的是，内壁相对于空间静止的装置或者至少相对于空间静止的装置的部分可移动。还可能的是，不仅装置的至少部分，必要的话还有整个装置，而且还有内壁也是可移动的。尤其是该装置优选地适用于至少部分地---优选地完全地---在钻孔内可移动。这样钻孔的内壁能够借助该装置测量。

特别优选的是，该装置适用于沿着轴向方向可移动。其中该装置能够步进地或连续地沿着轴向方向可移动。可能的是，仅仅装置的单个的部件在轴向方向上可移动，尤其是光学成像布置和/或照明布置，其中该装置的其他部分能够静止，例如至少一个摄像机、照明布置和/或光学成像布置。

术语“亮度分布”应当理解为一个照明强度，优选对于可见光，或者辐射亮度，优选对于不可见光，尤其是红外或紫外线。

优选地，照明器布置具有多个功能状态，尤其是多于两个功能状态，其中每个功能状态都对应一个亮度分布，其与其他的功能状态的亮度分布都不同。尤其优选的是，照明布置具有四个功能状态，并分别带有四个亮度分布。