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Dokumentenidentifikation DE4439953A1 15.05.1996
Titel Automatische Prüfung von Tieflochbohrungen
Anmelder Jopp GmbH, 97616 Bad Neustadt, DE
DE-Anmeldedatum 09.11.1994
DE-Aktenzeichen 4439953
Offenlegungstag 15.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.1996
IPC-Hauptklasse G01M 11/08
IPC-Nebenklasse G03B 37/00   G02B 23/24   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Prüfen von Tieflochbohrungen, die aufgrund der verwendeten Optik, der Bildaufnahmetechnik sowie der Bildauswertung eine schnelle und sichere Beurteilung der Qualität von Tieflochbohrungen erlaubt und die darüber hinaus in der Lage ist, gewünschte Merkmale wie Querbohrungen zu beurteilen und auf ihren Entgratezustand hin zu beurteilen. Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird die Wirtschaftlichkeit des Prüfprozesses verbessert und Pseudo-Ausschuß vermieden sowie eine objektive Beurteilung der Bohrungsqualität erreicht.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum automatischen Prüfen von Tieflochbohrungen mit oder ohne Querbohrungen, bei denen die Bohrungswandung der Hauptbohrung auf Fehler wie Poren, Kratzer, Fehlstellen, Risse usw. geprüft wird und bei denen die Querbohrungen hinsichtlich Vorhandensein und Entgratungszustand Null-Fehler-Forderungen erfüllen müssen.

Die Prüfung von Hydraulikzylindern der oben beschriebenen Art erfolgt heute durch visuelle Kontrolle mit Hilfe von Endoskopen, die in der Regel nur einen punktförmigen Ausschnitt aus der Bohrungsoberfläche zu betrachten erlauben. In einer weiterentwickelten Version wird mit Hilfe eines Rundum-Endoskops ein Sichtkegel < 180° Öffnungswinkel abschnittsweise inspiziert. Dabei können auch das Vorhandensein von Querbohrungen und deren Entgratungszustand geprüft werden. Dabei ist eine direkte Betrachtung oder eine Darstellung in Tunnelperspektive auf einem Bildschirm möglich. Um die gesamte Oberfläche des Prüflings zu prüfen, muß das Endoskop schrittweise in Längsrichtung verschoben werden. Eine vollständige unverzerrte Darstellung der Zylinderbohrung ist nicht möglich.

Bedingt durch die Fertigungstechnik für den Zylinder können bei der Urformung Poren, Einschlüsse, Lunker usw. nicht 100%ig ausgeschlossen werden. Kommen Bleche zum Einsatz, die z. B. durch Biegen und Schweißen zum Rohr geformt werden, so können in der Verbindungsstelle Fehlstellen im Material sowie Risse entstehen. Bei der Bearbeitung der Bohrung können Kratzer entstehen, die ebenfalls als Fehler zu werten sind. Aus den genannten Gründen lassen sich Fehler während der Herstellung nicht mit Sicherheit ausschließen, weshalb ein nachfolgender Prüfvorgang erforderlich ist. Fehler der genannten Art führen zu Undichtigkeiten des Zylinders und in der Anwendung zu einem Funktionsausfall. Da jedoch die Anwender auf einer 100%igen Funktionssicherheit bestehen, ist ein Auslesen der Zylinder mit Hilfe der oben beschriebenen Methoden notwendig.

Manuelle und visuelle Arbeitsgänge im Fertigungsprozeß sind mit hohem Personaleinsatz und damit auch mit hohen Kosten verbunden. Darüberhinaus kommt die Subjektivität des Prüfpersonals zum Tragen, die eine unterschiedliche Bewertung gleichartiger Fehler zur Folge hat. Darüberhinaus erlahmt im Laufe der Zeit die Aufmerksamkeit der Prüfperson, so daß fehlerhafte Teile nicht erkannt werden (Durchschlupf). Dies bedeutet, daß eine visuelle Prüfung mit einem Durchschlupf behaftet und eine Null- Fehler-Fertigung nicht gewährleistet ist. Die Fehler der oben beschriebenen Art zu vermeiden, den Durchschlupf gegen Null zu bringen und die Prüfkosten zu reduzieren ist die Aufgabenstellung der beschriebenen Erfindung.

In der Vergangenheit sind zahlreiche Versuche unternommen worden, mit Hilfe vorhandener Software und bestehender Optiken die Erkennung der oben beschriebenen Fehler zu realisieren. Dabei besteht das Problem darin, erkannte Merkmale als Fehler oder Nicht-Fehler richtig zu interpretieren. Eine erhebliche Komplikation besteht darin, daß Staubpartikel und vergleichbare Bestandteile aus der Umgebungsluft, die sich auf der Bohrungsoberfläche ablagern, ebenfalls als Fehler von der Optik und Elektronik erkannt werden und somit Teile als Ausschuß deklariert werden, die funktionstüchtig sind. Dieses Problem wurde bis heute nicht zufriedenstellend gelöst.

Das Problem kann aber gelöst werden durch die erfindungsgemäße Anwendung der Korrelation zweier Bilder, zwischen deren Aufnahme ein Reinigungsarbeitsgang stattfindet. Dadurch werden Konturen der Oberfläche, die ansonsten zu einem Pseudo-Ausschuß führen würden, durch einen Reinigungsarbeitsgang entfernt oder aber, was vergleichbaren Effekt haben würde, in ihrer räumlichen Position verschoben. Vergleicht man nun zwei nacheinander aufgenommene Bilder der gleichen Bohrung miteinander, bei denen bestimmte Verunreinigungen entfernt oder aber nur räumlich verschoben wurden, so läßt sich die Kontur der Verunreinigung aus dem Bild heraus selektieren und damit der Pseudo-Ausschuß in erheblichem Umfang reduzieren.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Bildaufnahme und Bild- Auswertung wie folgt realisiert. Mit Hilfe eines Rundum-Endoskops wird ein Bild der Zylinderwandung auf den Bildsensor einer CCD-Kamera projiziert. Ein ringförmiger Ausschnitt dieses Bildes mit der Breite des Endoskop- Vorschubs wird im Bildspeicher abgelegt. Daraufhin wird das Endoskop um den Vorschub nach vorne weiterbewegt und die Bildaufnahme für den nächsten Kreisring durchgeführt. Entsprechend der Leistungsfähigkeit der verwendeten Optik und Elektronik können somit mehrere Bilder (Kreisringe) pro Sekunde aufgezeichnet werden, so daß ein zügiger Vorschub des Endoskops bis zum Bohrungsende zustande kommt. In Höhe der Endoskopendung sitzt ein Abstreifer (vorzugsweise aus Gummi), der die Zylinderwandung überstreift. Dadurch werden lose Partikel, die von der Einrichtung als Fehler interpretiert werden, räumlich verschoben. Wird das Endoskop entgegen der ersten Bewegung nun in die Gegenrichtung schrittweise bewegt und Bilder wie beim Vorwärtsgang beim Rückwärtslauf aufgenommen, so entstehen zwei Bilder der gleichen Bohrung, die sich in den Merkmalen unterscheiden, die für die Qualitätsbetrachtung ohne Belang sind (Schmutz, Partikel etc.). Werden diese beiden Bilder nun miteinander verglichen, so lassen sich Fehlstellen von solchen Merkmalen unterscheiden, die durch Verschmutzung hervorgerufen sind. Dadurch läßt sich eine Bildauswertung realisieren, die den Pseudo-Ausschuß weitgehend eliminiert. Für die Auswertung der Bilder wird eine angepaßte Standard- Software verwendet, die sowohl die Erkennung von Fehlstellen als auch die Beurteilung von Querbohrungen erlaubt.

Die Zielsetzung der beschriebenen Einrichtung ist es, unmittelbar im Fertigungsprozeß eingesetzt zu werden, so daß für die Prüfung kein separater Arbeitsgang mehr erforderlich und eine sichere Beurteilung der Qualität möglich ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Einrichtung zum Prüfen von Tieflochbohrungen, die in der Lage ist, Größe und Lage von Querbohrungen, deren Entgratungszustand sowie Fehler in der Bohrungswandung wie Poren, Kratzer, Fehlstellen, Risse usw. zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Korrelation zweier Bilder der gleichen Bohrung, die zu getrennten Zeitpunkten aufgenommen wurden und zwischen deren Erfassung ein Reinigungsarbeitsgang der Bohrung liegt die Konturen von Fehlern und Querbohrungen sicher erfaßt und Pseudofehler vermieden werden.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung mit Hilfe einer 360°-Optik in ringförmigen Abschnitten schrittweise erfaßt und als Bohrungsabwicklung für die weitere Bearbeitung und auch auf einem Bildschirm dargestellt werden kann.
  3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche Arbeitsgang durch einen Abstreifer realisiert wird, der die Bohrungswandung kreisringförmig berührt und die gesamte Länge der Bohrung überfährt.
  4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik mit dem Abstreifer bestückt ist und die Aufnahme der beiden zu korrelierenden Bilder jeweils im Vorwärtshub und im Rückwärtshub aufgenommen werden.






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