Der Begriff"Bildverarbeitung"bezeiclmet die Interpretation eines Bildes, Objektes oder einer Szene durch den Einsatz berührungsloser Sensoren, mit dem Ziel, Informationen zu erhalten, Maschinen bzw. Prozesse zu überwachen oder Werkstücke zu überprüfen. Ein Bildverarbeitungssystem besteht üblicherweise aus den Komponenten : Beleuchtung, Sensorik mit Optik, Bilddigitalisierung/Bildaufbereitung und Bildauswertung/Generierung von Kenn-und Steuerdaten.

Heute werden bei den meisten Bildverarbeitungssystemen Weißlicht-Infrarot-und/oder UV- Lampen als Beleuchtung eingesetzt und als bildgebende Sensoren sind CCD-Kameras am weitesten verbreitet. Die Halbleiter-CCD-Kameras sind inzwischen sehr billig, klein und leicht geworden. Es gibt sie als Matrixsensor (2D-Anordnung, üblicherweise 780x580 Pixel) und auch als Zeilensensor (lD-Anordnung, von 256 bis 8000 Pixel). Die Bildaufbereitung dient dazu, das aufgenommene Bild so zu verarbeiten, daß in den nachfolgenden Stufen eine Auswertung mit relativ geringem Aufwand erfolgen kann. Hier wird das Bild entzerrt, das Rauschen und überflüssige Redundanzen durch Datenkompression eliminiert. Im nächsten Schritt wird das vorverarbeitete Bild ausgewertet, Fehler klassifiziert oder Objekte identifiziert, was mittels entsprechend programmierten Computern erfolgt. Hier werden oft intelligente Auswertealgorithmen, wie neuronale Netze oder Fuzzy Logic verwendet. Am Ende der Kette stehen Ausgangsgrößen, die als Kenn-oder Steuerdaten weiter verwendet werden. Die wichtigsten Leistungsmerkmale eines Bildverarbeitungssystems sind : Es arbeitet berührungslos und zerstörungsfrei, die mit ihm erzielen Ergebnisse sind reproduzierbar und objektiv, d. h. hängen nicht von der augenblicklichen Verfassung eines menschlichen Prüfers ab. Weiters sind die Prüfergebnisse-weil mittels EDV erzielt-besonders einfach und übersichtlich dokumentierbar.

Die gegenständliche Erfindung bezieht sich auf die Anwendung eines Bildverarbeitungssystems auf dem Gebiet der Oberflächeninspektion von-vorzugsweise fertigen-Werkstücken und betrifft konkret nur den Bilderfassungsteil eines solchen Bildverarbeitungssystems.

In vielen Produlctionsprozessen ist eine visuelle Endkontrolle des Produktes für die Qualitätskontrolle unbedingt erforderlich. Meist wird diese Aufgabe von speziell geschultem Personal manuell durchgeführt. Die Bedeutung der Oberflächenqualität für das Endprodukt kann in folgenden Bereichen liegen : Betriebssicherheit-Gewährleistung der Funktion des Produktes Marketing-Optische Güte und optischer Eindruck des Produktes Prozeßoptimierung-Rückkopplung zum Prozeß Ein Bildverarbeitungssystem bietet gerade auf dem Gebiet der Oberflächenprüfung entscheidende Vorteile : Sie prüft objektiv, reproduzierbar, ermüdungsfrei und unabhängig von der Verfassung des Personals.

Es ist Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, ein Verfahren der eingangs angeführten Art anzugeben, welches besonders schnell abläuft.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch eine Bilderfassungseinheit und eine Bildauswerteinheit, wobei die Bilderfassungseinheit eine Rundumoptik aufweist, die Licht vom gesamten Umfang der zylindrischen Oberfläche erfaßt und auf einen optischen Sensor projiziert, wobei Rundumoptik und zylindrische Oberfläche relativ zueinander bewegt werden und nach Abschluß eines vorgebbaren Bewegungsweges das gerade vom Sensor erfaßte Teilabbild der Oberfläche von der Bildauswerteinheit abgespeichert und sämtliche Teilabbilder zu einem Gesamtabbild der Oberfläche zusammengefügt werden und Rundumoptik und zylindrische Oberfläche ununterbrochen relativ zueinander bewegt werden.

Der geforderte möglichst schnelle Verfahrensablauf wird vorrangig durch die ununterbrochene Relativbewegung der Oberfläche gegenüber der Rundumoptik erreicht.

Zeiten, in welchen die Rundumoptik völlig stillsteht und welche zu einer Verlangsamung des Gesamtverfahresablaufes führen würden, werden damit völlig vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Rundumoptik und der Oberfläche für die Dauer des Abspeicherns eines Teilabbildes verringert wird.

Damit wird sichergestellt, daß das aktuelle Teilabbild vollständig und rechtzeitig vor der Projelction des nachfolgenden Teilabbildes abgespeichert werden kann. Es ist mit der Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit zwar ein Verlangsamung des Erfassungs- Verfahrens verbunden, diese wirkt sich aber nur unwesentlich aus.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsweise der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Rundumoptik und der Oberfläche durchgehend gleich hoch gewählt wird.

Damit ist eine eben angesprochene geringfügige Verlangsamung des Verfahrensablaufes völlig vermieden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann vogesehen sein, daß die Oberfläche unbewegt gehalten und die Rundumoptik relativ zur Oberfläche weiterbewegt wird.

Diese Variante eignet sich insbesondere für Werkstücke, die groß und/oder schwer im Vergleich zur Rundumoptik sind und deshalb nur mit größerem Aufwand als diese weiterzubewegen sind.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß der optische Sensor stillstehend gegenüber der Rundumoptik gehalten wird und das von der Rundumoptik erfaßte Licht, vorzugsweise unter Verwendung von Lichtleitern oder Spiegelsystemen, auf den optischen Sensor projiziert wird.

Durch die damit bewirkte räumliche Trennung von Rundumoptik und Sensor wird erreicht, daß der weiterzubewegende Teil der Bilderfassungseinheit mit sehr geringen geometrischen Abmessungen gefertigt werden kann. Im Zusammenhang mit der Erfassung von Hohlraum- Oberflächen führt dies dazu, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Hohlräumen mit sehr geringen Durchmessern eingesetzt werden kann.

Im Gegensatz zur eben angeführten Ausführungsfbrm kann aber auch vorgesehen sein, daß der optische Sensor starr mit der Rundumoptik verbunden wird und gemeinsam mit dieser relativ zur Oberfläche weiterbewegt wird.

Damit können unter Umständen kompliziert aufgebaute Systeme zur Licht-Weiterleitung und die mit ihrer Herstellung verbundenen Kosten vermieden werden.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Rundumoptik unbewegbar gehalten wird und die Oberfläche relativ zur Rundumoptik weiterbewegt wird.

Diese Ausgestaltungsvariante ist insbesondere dann zu wählen, wenn die Oberfläche, deren Abbild erfaßt werden soll, jene eines endlosen Werkstückstranges, wie z. B. eines extrudierten Kunststoffstranges, eines Glasstranges od. dgl. ist.

Weiters kann vorgesehen sein, daß von der Bildauswerteinheit durch Vergleich des Oberflächen-Gesamtabbildes mit einem Referenzbild Fehlerstellen in der Oberfläche erkannt werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine möglichst einfach aufgebaute Vorrichtung zur Durchführung des eben erörterten Verfahrens anzugeben.

Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Variante wird dies erreicht durch eine Bilderfassungseinheit und eine Bildauswerteinheit, wobei die Bilderfassungseinheit eine Rundumoptik aufweist, die Licht vom gesamten Umfang der zylindrischen Oberfläche erfaßt und auf einen optischen Sensor projiziert, wobei Rundumoptik und zylindrische Oberfläche relativ zueinander bewegbar gehalten sind und der optische Sensor ein Ringsensor ist.

Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Variante wird dies erreicht durch eine Bilderfassungseinheit und eine Bildauswerteinheit, wobei die Bilderfassungseinheit eine Rundumoptik aufweist, die Licht vom gesamten Umfang der zylindrischen Oberfläche erfaßt und auf einen optischen Sensor projiziert, wobei Rundumoptik und zylindrische Oberfläche relativ zueinander bewegbar gehalten sind und der optische Sensor ein Matrix-Sensor ist.

Beide Typen von Sensoren können besonders schnell ausgelesen werden, sodaß ein reibungsloser Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens sichergestellt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der optische Sensor in CMOS-Technologie oder in CCD-Technologie ausgeführt ist.

Beide Technologien weisen für den gegenständlichen Anwendungsbereich ausreichende Funktionszuverlässigkeit auf.

Weiters kann vorgesehen sein, daß die Rundumoptik und gegebenenfalls der optische Sensor auf einem ununterbrochen weiterbewegbaren Linearantrieb festgelegt sind.

Damit ist die Weiterbewegung der Rundumoptik entlang einer völlig geraden Linie und damit eine konstante Beabstandung der Rundumoptik zur Oberfläche sichergestellt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Linearantrieb durch einen elektrischen Spindelantrieb gebildet ist, da solche Antriebe reltiv einfach mit der im gegenständlichen Zusammenhang notwendigen Verfahr-Genauigkeit herstellbar ist.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die Gewindespindel des Spindelantriebes durch einen elektrischen Schritt-oder Servomotor gebildet ist, weil derartige Antriebe besonders einfach ansteuerbar sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsmöglichkeit kann vorgesehen sein, daß der Linearantrieb durch einen pneumatischen Leichtlauf-Zylinder gebildet ist.

Auch ein solcher Antrieb weist die notwendige Verfahrgenauigkeit auf Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt : Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ; Fig. 2 und 3 Schrägrisse von Rundumoptiken 6 mit Ringsensoren 8 in prinzipieller Darstellung ; Fig. 4a, b einen Flächen-bzw. Matrixsensor und einen Ringsensor jeweils im Grundriß ; Fig. 5 die Oberfläche 13 einer zu inspizierenden Bohrung im Schrägriß ; Fig. 6 das Gesamtbild der Bohrung gemäß Fig. 5 ; Fig. 7 das Schaltbild eines in CMOS-Technologie gehaltenen Bilderfassungs-Bauelementes 9 ; Fig. 8a, b zwei mögliche Verläufe der Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Rundumoptik und zu erfassender Oberfläche Diagrammform ; Fig. 9 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung einer Außenmantelfläche ; Fig. 9a, b einen in der Vorrichtung gemäß Fig. 9 verwendbaren Ringsensor bzw. einen Flächensensor jeweils im Grundriß.

In Fig. l ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Inspektion der Oberfläche eines Hohlraumes dargestellt. Mit Hilfe dieser Vorrichtung können insbesondere die Oberflächen von Bohrungen sowie die Innenflächen von Bechern und Trinkgläsern inspiziert werden. Das Prinzip der Erfindung ist aber nicht auf die Anwendung bei diesen Beispielen eingeschränkt, sondern kann vielmehr bei jedweder Art von Hohlraum eingesetzt werden.

Darüberhinaus können auch die Abbilder anderer zylindrischer Oberflächen, nämlich die Außenmantelflächen von zylindrischen Werkstücken, nach dem erfindungsgemäßen Prinzip erfaßt werden. Der prinzipielle Aufbau der jeweils notwendigen Vorrichtungen ist aber gleich. Im folgenden wird daher vornehmlich eine zur Inspektion von Hohlraumoberflächen geeignete Vorrichtung beschrieben.

Eine solche Vorrichtung umfaßt gemäß Fig. l im wesentlichen zwei Hauptbestandteile, nämlich einerseits die Bilderfassungseinheit 1 und andererseits die Bildauswerteinheit 2.

Die Bilderfassungseinheit 1 weist eine Rundumoptik 6 auf, die Licht vom gesamten Umfang der zylindrischen Oberfläche 13 erfaßt und auf einen optischen Sensor 8,8' (vgl. Fig. 2,3) projiziert. Der elektrische Ausgang dieses Sensors 8,8' ist mit der Bildauswerteinheit 2 verbunden.

Besagter Sensor 8,8' ist nicht so groß, daß die gesamte Oberfläche des zu inspizierenden Hohlraumes auf ihn projiziert werden könnte, vielmehr kann lediglich ein Abschnitt-der wie unten noch näher erläutert ein ringscheibenförmiger, den gesamten Umfang umfassender Abschnitt der Oberfläche ist-auf ihn projiziert werden.

Das Abbild des gesamten Hohlraumes muß daher schrittweise erfaßt werden, wozu Rundumoptik 6 und zylindrische Oberfläche 13 relativ zueinander bewegt werden und nach Abschluß eines vorgebbaren Bewegungsweges das gerade vom Sensor 8,8' erfaßte Teilabbild der Oberfläche von der Bildauswerteinheit 2 abgespeichert wird.

Die während der Weiterbewegung der Oberfläche relativ zur Rundumoptik 6 erhaltenen Teilabbilder werden-in ebenfalls unten näher beschriebener Weise-zu einem Gesamtabbild der Oberfläche zusammengefügt.

Die Bilderfassungseinheit 1 umfaßt gemäß Fig. 1 ein Endoskop 3, welches auf dem translatorisch verschiebbar gelagerten Schlitten 5 eines Linearantriebes 4 festgelegt ist.

Dieser Linearantrieb 4 kann konstruktiv beliebig ausgebildet sein, als Beispiele können ein Spindelantrieb (Gewindespindel ist um ihre Längsachse drehbar angetrieben, Schlitten 5 weist Innengewinde auf, welches von der Gewindespindel durchsetzt ist) oder ein pneumatischer Linearantrieb (Leichtlauf-Pneumatikzylinder, dessen freies Kolbenstangenende den Schlitten 5 bildet) angegeben werden. Der Antrieb der Gewindespindel erfolgt dabei bevorzugterweise durch einen elektrischen Schritt-oder Servomotor, welche die Gewindespindel aber-wie unten noch näher erörtert wird- ununterbrochen antreiben.

An der Spitze des Endoskops 3 ist die schon erwähnte Rundumoptik 6 festgelegt. Mit dem Begriff"Rundumoptik"wird im Zusammenhang mit Fig. l ein Objektiv verstanden, welches aufgrund seiner Ausbildung durchlässig für jedes Licht ist, das in einer etwa normal zu seiner geometrischen Symmetrieachse 7 verlaufenden Ebene auf sie einfällt (vgl. Fig. 2). Von der Symmetrieachse 7 der Rundumoptik 6 aus gesehen ist also ein"Rundumblick"um 360° möglich.

Die Relativbewegung zwischen Oberfläche 13 und Rundumoptik 6 wird hier also dadurch erreicht, daß die Oberfläche 13 bzw. das Werkstück, auf welchem sich diese Oberfläche 13 befindet, unbewegt gehalten und die Rundumoptik 6 relativ zur Oberfläche 13 bewegt wird.

Weiterer Bestandteil der Bilderfassungseinheit 1 ist der optische Sensor 8,8', auf welchen das die Rundumoptik 6 durchsetzende Licht projiziert wird. Solche Bildsensoren sind an sich bekannt und beispielsweise als Ringsensoren 8 oder als Flächen-bzw. Matrixsensoren 8' ausgebildet.

Besonders bevorzugt wird dieser Sensor als Ringsensor 8 ausgebildet, was bedeutet, daß seine einzelnen Bilderfassungs-Bauelemente 9 ringförmig angeordnet sind. Im einfachsten Fall sind dabei diese Bilderfassungs-Bauelemente 9 an der Mantelfläche eines zylindrischen Trägers 10 festgelegt, wie in Fig. 2 dargestellt. Das durch die Rundumoptik 6 einfallende Licht braucht bei dieser Bauform nicht umgelenkt werden sondern kann direkt auf den Sensor 8 auffallen gelassen werden.

Eine weitere, gängigere Bauform eines Ringsensors 6 liegt wie in Fig. 3 dargestellt darin, die einzelnen Bilderfassungs-Bauelemente 9 auf einer ebenen Trägeroberfläche 11 anzubringen, sie dort aber ringförmig anzuordnen. Das durch die Rundumoptik 6 einfallende Licht muß auf diesen ringförmigen Sensor 8 umgeleitet werden, was beispielsweise durch einen Umlenkspiegel erfolgen kann, der als Pultspiegel 12 ausgebildet ist. Ein solcher Pultspiegel 12 hat wie aus Fig. 3 hervorgeht, die Form eines auf der Spitze stehenden Kegelstumpfes, dessen Mantelfläche verspiegelt ist. Auch die Weiterleitung des einfallenden Lichtes mittels Lichtleiter ist möglich.

Beide Arten von Ringsensoren 8 sind nur eine einzige Bildzeile umfassend aufgebaut, sodaß sie im Gegensatz zu Flächensensoren 8' (vgl. Fig. 4a) kein größerflächiges Bild, sondern lediglich eine Bildzeile erfassen können.

Bei einem Flächen-oder Matrixsensor 8', so wie er ein Fig. 4a im Detail dargestellt ist, sind die Bilderfassungs-Bauelemente 9 in Form einer rechteckigen Matrix angeordnet, sodaß auf diese Sensor-Bauform ein größerflächiges Bild projiziert werden kann. Beide Sensorbauformen können erfindungsgemäß eingesetzt werden, was weiter untenstehend noch erläutert wird.

Weiters können sowohl Ringsensoren 8 als auch Flächensensoren in verschiedenen Technologien aufgebaut sein, als gängigste Beispiele seien die CMOS-Technologie und die CCD-Technologie erwähnt. Auch die Technologie des Sensors 8, 8' ist nicht erfindungswesentlich und damit frei wählbar.

Darüberhinaus ist die Position des Sensors 8,8' wählbar, wobei grundsätzlich zwei Möglichkeiten hierfür bestehen : Einerseits-insbesondere, wenn der Sensor 8,8' gemäß Fig. 2 ausgebildet ist-könnte der Sensor 8,8' ebenfalls an der Spitze des Endoskops 3, nämlich innerhalb der Rundumoptik 6, liegen. Die von ihm erzeugten, dem gerade auf den Sensor 8,8' einfallenden Licht entsprechenden elektrischen Signale müssen dann mittels entsprechender elektrischer Leitungen 24 zur Bildverarbeitungseinheit 2 weitergeleitet werden.

Andererseits könnte der Sensor 8,8' außerhalb der Rundumoptik 6, beispielsweise am anderen Ende des Endoskops 3 oder sonst am Schlitten 5 des Linearantriebes 4 festgelegt sein. Das durch die Rundumoptik 3 einfallende Licht müßte dabei dem Sensor 8,8' zugeführt werden, was beispielsweise mittels Lichtleiter oder Spiegelsystemen erfolgen kann.

Unter Verwendung der zuletzt beschriebenen Ausführungsform kann das Endoskop 3 mit kleinerem Durchmesser ausgebildet werden, sodaß es auch zur Inspektion engerer Hohlräume verwendet werden kann.

Beiden Anordnungsmöglichkeiten ist gemeinsam, daß der Sensor 8,8' starr mit der Rundumoptik 6 verbunden ist und gemeinsam mit dieser relativ zur Oberfläche weiterbewegt wird.

Daneben ist es aber-wie in Fig. l mit strichlierten Linien dargestellt-auch möglich, den Sensor 8,8' außerhalb des Linearantriebes 4, d. h. stillstehend gegenüber der Rundumoptik 6 anzuordnen und das von der Rundumoptik 6 erfaßte Licht an den Sensor 8,8' weiterzuleiten, was vorzugsweise unter Verwendung von Lichtleitern 23 oder von Spiegelsystemen erfolgen kann. Auch diese Ausführungsform eignet sich insbesonders zur Inspektion von Hohlräumen mit kleinen Durchmessern.

Weiters ist eine Beleuchtung des Hohlraumes vorgesehen, welche vorzugsweise ebenfalls am Endoskop 3 festgelegt ist.

Die Aufnahme eines Abbildes der Oberfläche einer Bohrung erfolgt mittels einer derart aufgebauten Anlage wie nachstehend an Hand der Fig. 5 beschrieben. In dieser Fig. 5 wurde der Übersicht halber nur die Oberfläche 13 einer Bohrung, nicht jedoch das Werkstück, innerhalb welchem diese Bohrung realiter eingebracht ist, dargestellt. Ausgegangen wird weiters von der besonders bevorzugten Ausbildung des Sensors 8 als CMOS-Ringsensor : Das Endoskop 3 umfassend zumindest die Rundumoptik 6, gegebenenfalls auch den CMOS- Ringsensor 8 wird in die zu inspizierende Bohrung entlang deren Symmetrieachse 14 hineinverschoben. Ist das Endoskop 3 soweit in die Bohrung hineinverschoben, daß das Abbild eines ersten ringscheibenförmigen Abschnittes 15, dessen Höhe h der Bauelementhöhe p des Ringsensors 8 entspricht, auf den Ringsensor 8 auftrifft, wird dieser Ringsensor 8 von der Bildverarbeitungseinheit 2 ausgelesen. Der vorgebbare Bewegungsweg, nach dessen Abschluß das gerade vom Sensor 8,8' erfaßte Teilabbild der Oberfläche 13 von der Bildauswerteinheit 2 abgespeichert wird, entspricht bei einem einzeiligen Ringsensor 8 also einer Pixelhöhe p.

Um dieses Auslesen durchführen zu können, hat die Bildverarbeitungseinheit 2 die in Fig. l dargestellten Komponenten getaktete Schalter 16, Zwischenspeicher 17 und Gesamtbildspeicher 18. Jedes Bilderfassungs-Bauelement 9 des Sensors 8 liefert einen Wert, dessen Größe der Intensität des auf das betreffende Bilderfassungs-Bauelement 9 fallenden Lichtes entspricht. Vorzugsweises wird ein CMOS-Ringsensor 8 umfassend 2048 Bilderfassungs-Bauelemente 9 (=Pixel) eingesetzt, sodaß der Ausgang des CMOS- Ringsensors 8 2048 elektrische Signale umfaßt. Diese Signale werden an den Schalter 16 geführt, welcher mit einem Zwischenspeicher 17 verbunden ist, der eine der Anzahl der Bilderfassungs-Bauelemente 9 entsprechende Anzahl an Speicherplätzen aufweist. Ist wie beschrieben das Endoskop 3 soweit in die Bohrung verschoben, daß das Licht des ersten ringscheibenförmigen Abschnittes 15 auf den Ringsensor 8 auftrifft, wird der Schalter 16 von einem Weggeber 19 angesteuert, d. h. zum Durchschalten veranlaßt, wodurch die aktuellen Sensor-Werte am Zwischenspeicher 17 anstehen und dort abgespeichert werden. Im diesem Zwischenspeicher 17 nachgeschalteten Gesamtbildspeicher 18 werden die im Zwischenspeicher 17 stehenden Werte schließlich zu einem Gesamtabbild 21 der Oberfläche zusammengesetzt, was einfach durch Abspeicherung der Werte jedes Oberflächenabschnittes 15,20,22 in der betreffenden Zeile einer Bilddatei erfolgt (vgl. Fig. 6).

Nach Aufnahme einer Bildzeile wird das Endoskop 3 weiter in die Bohrung hineinverfahren, bis der Ringsensor 8 auf Höhe eines zweiten Abschnittes 20 liegt und der Ringsensor 8 erneut ausgelesen. Danach wird das Endoskop 3 wieder weiter verfahren und der Ringsensor 8 ausgelesen. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis das Endoskop 3 durch die gesamte Bohrung hindurchgeführt wurde.

Es werden dabei ringscheibenförmige Abschnitte 15,20,22 der Bohrungsoberfläche vom Ringsensor 8 erfaßt, die von der nachgeschalteten Bildverarbeitungseinheit 2 zu einem gesamten, verebneten Abbild der Oberfläche zusammengefügt wird (vgl. Fig. 6). Die Höhe h jedes erfaßten streifenförmigen Abschnittes 15,20,22 der Oberfläche 13 ist so hoch wie ein Bildaufnahme-Element 9 (=Pixel) des Ringsensors 8.

Die bevorzugt eingesetzten CMOS-Ringsensoren 8 arbeiteten sehr schnell, sie weisen Aufnahmeraten im Bereich von 25 kHz auf, was bedeutet, daß sie 25.000 mal pro Sekunde ausgelesen werden können. Gerade die Verwendung solcher CMOS-Ringsensoren erlaubt es daher, das Endoskop 3-nicht so wie obige genaue Funktionserläuterung eventuell vermuten läßt-getaktet, sondern in erfindungsgemäßer Weise ununterbrochen durch die Bohrung hindurchzuführen und besagte streifenförmige Oberflächenabschnitte 15,20,22 während dieser ununterbrochenen Bewegung aufzunehmen und in die Gesamtbild-Datei abzuspeichern.

Mit der Formulierung"ununterbrochen"wird im Rahmen dieser Beschreibung und den Ansprüchen eine Bewegung verstanden, deren Geschwindigkeit zu keinem Zeitpunkt auf Null absinkt. Bevorzugterweise wird die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Rundumoptik 6 und Oberfläche 13 durchgehend gleich hoch gewählt, sodaß eine kontinuierliche Bewegung vorliegt (vgl. Fig. 8a).

Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, daß die Geschwindigkeit der besagten Relativbewegung für die Dauer des Abspeicherns eines Teilabbildes verringert wird (vgl.

Fig. 8b).

Der CMOS-Ringsensor 8 wird daher jeweils nach Zurücldegen eines der Pixelhöhe h entsprechenden Weges ausgelesen, ohne dazu aber das Endoskop 3 anzuhalten.

Der prinzipielle Aufbau eines in CMOS-Technologie gehaltenen Bilderfassungs- Bauelementes, also eines Pixels des CMOS-Ringsensors 8, ist in Fig. 7 dargestellt. Derartige Sensoren bieten gegenüber herkömmlichen CCD-Sensoren viele Vorteile. Insbesondere weisen sie einen höheren Aussteuerbereich auf : Während CMOS-Sensoren etwa 120 dB aufweisen, was auch in kontrastreichen Umgebungen detailreiche Aufnahmen erlaubt, haben CCD-Sensoren hingegen nur 70 bis maximal 80dB. Dieser deutlich höhere Aussteuerbereich erleichtert die Erkennung von Fehlern auf spiegelnden Oberflächen, wie sie bei der Bohrungsinspektion in Druckgußteilen vorkommen können.

CMOS-Sensoren zeigen keinen Blooming-Effekt, der bei CCD-Sensoren auftritt, wenn ein sehr heller Lichtstrahl zu lange an derselben Stelle bleibt. Durch die intensive Beleuchtung gesättigte Pixel können ihre Ladung nicht mehr halten, sodaß diese auf Nachbarpixel abfließt und auch diese sättigen. Die Bildinformation der betroffenen Pixel ist dadurch verloren.

Wie aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, muß die Abtastfrequenz, d. h. die Frequenz, mit welcher der Ringsensor 8 auslesen wird, direkt proportional zur Verfahrgeschwindigkeit des Endoskops 3 sein. Um diese Verkopplung von Abtastfrequenz und Verfahrgeschwindigkeit zu erreichen, ist der Weggeber 19 mit dem Linearantrieb 4 verbunden. Dieser Weggeber 19 triggert jeweils nach Verfahren des Endoskops 3 um eine Pixelhöhe den Schalter 16, sodaß die Bildauswerteinrichtung 2 zum Auslesen des Ringsensors 8 veranlaßt wird. Ein Vorteil dieser getriggerten Abtastung ist, daß die Verfahrgeschwindigkeit des Endoskops 3 in weiten Grenzen frei gewählt werden kann. Es kann somit z. B. bei Sacklochbohrungen sanft abgebremst werden, ohne daß sich dabei die Auflösung im aufgenommenen Bild ändert. Wenn die Verkoppelung von zurückgelegtem Endoskopweg und Abtastung veränderbar gestaltet wird, d. h. die Länge des Weges, nach dessen Zurücklegung eine erneute Abtastung zu erfolgen hat, veränderbar gehalten wird, kann dem aufgenommen Abbild eine veränderbare Auflösung gegeben werden : Wird der Endoskop-Weg zwischen zwei Abtastungen vergrößert, verringert sich die Auflösung des Abbildes in diesem Bereich, wird umgekehrt der Endoskop-Weg zwischen zwei Abtastungen verringert, erhöht sich die Auflösung des Abbildes. Damit können Bereiche der Bohrung, welchen uninteressant sind (z. B. weil dort Oberflächenfehler erfahrungsgemäß nicht auftreten bzw. weil in solchen Bereichen liegende Fehler für die Beurteilung der Qualität der Bohrung weniger interessant sind, mit verringerter Auflösung und mit größerer Geschwindigkeit abgetastet werden.

Die Verarbeitung des Gesamtabbildes 21 der Oberfläche, d. h. seine Untersuchung auf eventuell vorhandene Fehler in der Bohrungsoberfläche 13 erfolgt durch die Bildauswerteinheit 2, welche neben dem Gesamtspeicher 18 einen Computer umfaßt, auf welchem eine entsprechende Bildverarbeitungssoftware abläuft, die durch Vergleich des Oberflächen-Gesamtabbildes mit einem Referenzbild Fehlerstellen in der Oberfläche erkennt.

Es ist in Abweichung der bisherigen Erörterung möglich, das die Rundumoptik 6 durchsetzende Licht auf einen in Fig. 3 dargestellten Matrix-Sensor 8 zu projizieren, wo es ebenfalls ringförmig auftrifft.

Der wichtigste funktionelle Unterschied zum Ringsensor 8 liegt darin, daß nicht nur eine Zeile, deren Höhe h der Pixelhöhe p entspricht, auf diesen Sensor 8'projiziert wird, sondern daß der auf den Sensor 8 projizierte Abschnitt ein breiterer, aber ebenso noch ein ringscheibenförmiger Abschnitt der Oberfläche 13 ist. Zur Erfassung des Gesamtabbildes der Oberfläche 13 ist dadurch die Aufnahme einer geringeren Anzahl von Teilabbildern notwendig.

Der vorgebbare Bewegungsweg, nach dessen Abschluß das gerade vom Sensor 8,8' erfaßte Teilabbild der Oberfläche 13 von der Bildauswerteinheit 2 abgespeichert wird, entspricht bei einem Flächensensor 8'also der Breite des auf den Sensor 8'projizierbaren Oberflächenabschnittes.

Auch bei Verwendung eines Matrix-Sensors 8'erfolgt eine ununterbrochene Verschiebung des Endoskops 3, welche ununterbrochene Bewegung gemäß Fig. 8a kontinuierlich sein kann oder während der Abspeicherung der Teilabbilder mit verminderter Geschwindigkeit erfolgen kann (vgl. Fig. 8b).

Wie eingangs erwähnt, ist es zum Erhalt eines Gesamtabbildes nur wichtig, Rundumoptik 6 und Oberfläche 13 relativ zueinander zu bewegen. Diese Relativbewegung kann auch dadurch erreicht werden, daß die Rundumoptik 6 unbewegbar gehalten wird und die Oberfläche relativ zur Rundumoptik 6 weiterbewegt wird. Dazu wird einfach das die Oberfläche 13 aufweisende Werkstück auf dem Schlitten 5 des Linearantriebes 6 festgelegt.

Auch hier kann der optische Sensor 8, 8'in unmittelbarer Nähe zur Rundumoptik 6 angeordnet sein und seine Ausgänge mit elektrischen Leitungen 24 mit der Bildauswerteinrichtung 2 verbunden sein oder aber eine beanstandete Anordnung von Rundumoptik 6 und Sensor 8,8' vorgesehen sein, wobei das die Rundumoptik 6 durchsetzende Licht mittels Lichtleiter und/oder Spiegelsystemen dem Sensor 8,8' zugeleitet wird.

Das erfindungsgemäße Prinzip kann wie bereits erwähnt auch zur Erfassung des Abbildes der Außenmantelfläche eines zylindrischen Körpers eingesetzt werden.

Eine hierfür geeignete Bilderfassungseinheit 1 ist in Fig. 9 dargestellt. Wesentlichster Unterschied zur bisher behandelten Vorrichtung zur Erfassung des Abbildes einer Hohlraum- Oberfläche liegt in der anderen Bauform der Rundumoptik 6.

Mit dem Begriff"Rundumoptik"wird im Zusammenhang mit der Erfassung eines im wesentlichen zylindrischen Außenmantels ein Objektiv verstanden, welches so ausgebildet ist, daß es Licht vom gesamten Umfang der Außenmantelfläche erfassen kann. Von der Symmetrieachse 7 einer solchen Rundumoptik 6 aus gesehen ist also ein"Rundumblick"um den gesamten Umfang des Außenmantels möglich.

In Fig. 9 ist eine mögliche Ausführungsform einer solchen Rundumoptik 6 dargestellt : Sie besteht aus einem prismatischen Spiegelkörper, der als Pultspiegel 25 ausgebildet ist, dessen Spiegelfläche 26 vorzugsweise innenliegend kegelstumpfförmig und halbdurchlässig ist.

Dieser Pultspiegel 25 weist eine Durchgangsbohrung 29 auf, deren Symmetrieachse 27 mit der optischen Achse 7 des Pultspiegels 25 übereinstimmt.

Durch besagte Durchgangsbohrung 29 wird das Werkstück 28, dessen Oberfläche 13 abgebildet werden soll, hindurchgeführt, was wieder mittels eines nicht näher dargestellten Linearantriebes 4 erfolgen kann.

Oberhalb des Pultspiegels 25 ist ein Planspiegel 30 angeordnet, der geneigt zur optischen Achse des Pultspiegels 25 angeordnet ist und zur Umlenkung des vom Pultspiegel 25 kommenden Lichtes auf den Sensor 8,8' dient. Seitlich dieses Planspiegels 30 befindet sich ein Objektiv 31 zur optischen Abbildung ; hinter dem Objektiv 31 ist der optische Sensor 8,8' angeordnet.

Das Werkstück 28 wird beleuchtet von einer Mehrzahl von das Werkstück 28 ringförmig umgebenden Lichtstrahlen 32,32', wobei der Auftreffwinkel der Lichtstrahlen 32,32' auf die Oberfläche 13 des Werkstückes 28, bezogen auf die optische Achse 7 ungleich 90° sein kann, sodaß die Lichtstrahlen 32,32' und die optische Achse 7 nicht senkrecht aufeinanderstehen, aber die Lichtstrahlen schräg die optische Achse durchsetzen. Der Pultspiegel 25 kann in geeigneter Weise im Auftreffbereich der Lichtstrahlen 32,32' lichtdurchlässig sein, so daß die das Werkstück 28 ringförmig umgebenden Lichtstrahlen 32, 32'den Pultspiegel 25 und die halbdurchlässige Spiegelfläche 26 durchsetzen und innerhalb einer bestimmten Breite auf die gesamte, umlaufende Oberfläche des Werkstückes 28 fallen und dort einen mehr oder weniger schmalen Oberflächenring abtasten. Oder die Beleuchtung des Werkstückes 28 erfolgt ringförmig seitlich oberhalb des Pultspiegels 25. Von dort wird das Licht auf die Spiegelfläche 26 reflektiert oder auch Streulicht gelangt dorthin, von wo das reflektierte Licht 33,33' nach oben auf den Planspiegel 30 fällt, der das Licht auf das Objektiv 31 wirft, das das Licht bündelt und entsprechend des Abbildungsmaßstabes auf dem Sensor 8,8' abbildet.

Analog zur eingangs beschriebenen Erfassung einer Hohlraum-Oberfläche wird ein ringscheibenförmiger Abschnitt der Oberfläche 13 auf diesen Sensor 8,8' projiziert. Nach Auslesen des Sensors 8,8'und Abspeicherung der vom Sensor 8,8' gelieferten Bilddaten wird das Werkstück 28 um die Breite eines vom Sensor 8,8'erfaßbaren Oberflächenabschnittes weiter verfahren, welches Weiterverfahren ununterbrochen erfolgt.

Dabei kann eine durchgehend kontinuierliche Bewegung gemäß Fig. 8a vorgesehen sein oder zur Abspeicherung einer jeden Teilabbildung die Bewegungsgeschwindigkeit gemäß Fig. 8b verringert werden.

Weiters kann dieser Sensor 8,8' entweder als einzeiliger Ringsensor 8 (Fig. 9a) oder durch einen Matrix-Sensor 8' (Fig. 9b) ausgebildet sein, wobei die Technologie des Sensors jeweils beliebig wählbar ist, vorzugsweise werden jedoch CMOS-oder CCD-Sensoren verwendet, insbesondere in CMOS-Technologie gehaltene Ringsensoren.

Bei Verwendung von Ringsensoren 8 weisen die einzelnen Teilabbildungen wieder eine der Pixelhöhe p dieser Sensoren 8 entsprechende Höhe h auf, bei Verwendung von Flächensensoren 8'können die einzelnen Teilabbildungen breiter sein.

Entsprechend der Breite des am Sensor 8,8 projizierbaren Oberflächen-Abschnittes ist der Beweggungsweg zu wählen, nach dessen Abschluß das gerade vom Sensor 8,8' erfaßte Oberflächen-Teilabbild von der Bildauswerteinheit 2 abgespeichert wird.

Abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 9 kann zur Erreichung der Relativbewegung zwischen Oberfläche 13 und Rundumoptik 6 auch das Werkstück 28 unbewegbar gehalten werden und die Rundumoptik 6 verschoben werden, wozu letztere auf dem Schlitten 5 eines Linearantriebes 4 festgelegt ist. Dabei können die Komponenten Planspiegel 30, Objektiv 31 und Sensor 8,8 mitbeweglich gehalten, also ebenso am Schlitten 5 des Linearantriebes 4 festgelegt werden oder aber auch außerhalb des Linearantriebes 4 liegen, also unbeweglich gegenüber der Rundumoptik 6 gehalten sein.

Wenngleich nicht in expliziten Zeichnungen dargestellt und im Detail erläutert, kann die Rundumoptik 6 auch in jeder anderen Bauweise ausgeführt sein.

Die Weiterleitung der Lichtstrahlen kann in Abweichung von Fig. 9 auch mittels Lichtleiter erfolgen.