AT521298A1 - Process for the optical detection of the geometry of a workpiece - Google Patents

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AT521298A1 ATA50445/2018A AT504452018A AT521298A1 AT 521298 A1 AT521298 A1 AT 521298A1 AT 504452018 A AT504452018 A AT 504452018A AT 521298 A1 AT521298 A1 AT 521298A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Erfassung der Geometrie eines Werkstücks (1) mit einem Hohlraum (4) und zumindest einer Bohrung (7), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: A) Einbringen einer Beleuchtungsquelle (12) in den Hohlraum (4); B) Beleuchten zumindest eines zu messenden Bereiches (13) der Oberfläche (5) der Bohrung (7) durch eine proximale Bohröffnung (7a) mittels der Beleuchtungsquelle; C) Anordnen einer Optik in einem Bereich (9) einer Außenfläche (3) des Werkstücks und einer distalen Bohröffnung (7b); D) Auffangen mehrerer Darstellungen des zu messenden Bereiches in Form des von der Oberfläche reflektierten und aus der distalen Bohröffnung austretenden Lichts (RL); E) Aufnehmen von Bildern der aufgefangenen Darstellungen der Oberfläche in einem Bildsensor, wobei zwischen dem Aufnehmen der Bilder der Fokuspunkt der Optik in Relation zu dem zu messenden Bereich der Oberfläche kontinuierlich verlagert wird; und F) Auswerten der vom Bildsensor aufgenommenen Bilder durch Kombinieren der Bilder zu einem 3D-Modell der Oberfläche.The invention relates to a method for optically detecting the geometry of a workpiece (1) with a cavity (4) and at least one bore (7), characterized by the following method steps: A) introducing an illumination source (12) into the cavity (4); B) illuminating at least one area (13) to be measured of the surface (5) of the bore (7) through a proximal bore opening (7a) by means of the illumination source; C) arranging an optical system in a region (9) of an outer surface (3) of the workpiece and a distal drilling opening (7b); D) collecting several representations of the area to be measured in the form of the light reflected from the surface and emerging from the distal drilling opening (RL); E) taking images of the captured representations of the surface in an image sensor, the focus point of the optics being continuously shifted in relation to the area of the surface to be measured between the taking of the images; and F) evaluating the images recorded by the image sensor by combining the images into a 3D model of the surface.

Description

Verfahren zur optischen Erfassung der Geometrie eines WerkstücksMethod for optically recording the geometry of a workpiece

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Erfassung der Geometrie eines Werkstücks, insbesondere einer Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors, mit einem Hohlraum und zumindest einer Bohrung zwischen einer proximalen Bohröffnung in der Oberfläche des Hohlraums und einer distalen Bohröffnung in einer Außenfläche des Werkstücks.The invention relates to a method for optically detecting the geometry of a workpiece, in particular an injection nozzle of an internal combustion engine, with a cavity and at least one bore between a proximal bore opening in the surface of the cavity and a distal bore opening in an outer surface of the workpiece.

Die Geometrie von Werkstücken, insbesondere im Bereich der Hochtechnologie, ist oft komplex und mit bekannten Messgeräten und Messverfahren nicht zerstörungsfrei oder nur sehr beschränkt messbar. Jedoch spielt diese Geometrie oft eine wesentliche Rolle für die Funktion des Werkstücks. So ist beispielsweise die Geometrie von Einspritzdüsen, insbesondere die der Bohrungen der Spritzlöcher, von zentraler Bedeutung bei Dieseleinspritzanlagen, da die Einspritzdüse die wichtigste Schnittstelle zwischen Einspritzsystem und Brennraum bildet. Die Mikrogeometrie der Spritzlöcher kann eine große Varianz, beispielsweise in Bezug auf Winkel, Position, Durchmesser, Form, Kantenverrundung, Kanallänge und K-Faktor (Konizität) aufweisen.Sehr enge Toleranzen diesbezüglich erschweren die Messaufgabe noch zusätzlich.The geometry of workpieces, particularly in the field of high technology, is often complex and cannot be measured with known measuring devices and measuring methods without destruction or only to a very limited extent. However, this geometry often plays an important role in the function of the workpiece. For example, the geometry of injection nozzles, especially that of the holes in the spray holes, is of central importance in diesel injection systems, since the injection nozzle forms the most important interface between the injection system and the combustion chamber. The micro-geometry of the spray holes can vary widely, for example in terms of angle, position, diameter, shape, edge rounding, channel length and K-factor (taper), and very tight tolerances make the measurement task even more difficult.

Optische Messtechnik, insbesondere mit Fokus-Variation, stellt eine schnelle und zerstörungsfreie Lösung für die Messung von derartigen Mikrogeometrien dar. Bei der Fokus-Variation wird ein Bilderstapel eines zu messenden Bereichs so ausgewertet, dass für jeden Bildpunkt jenes Bild aus dem aufgenommenen Bilderstapel ermittelt wird, auf dem dieser Bildpunkt oder der zugehörige Bereich die maximale Schärfe aufweist. Der Bilderstapel wird üblicherweise durch eine Relativbewegung zwischen dem zu messenden Bereich und der Optik des Messsystems erzeugt, von einem Bildsensor aufgenommen und in einer Auswerteeinheit zu einem 3D Modell kombiniert. Diese Technologie wird in der ISO Norm 25178-6 zur topographischen Messung von Oberflächen sowie in der EP 2 132 524 B1 beschrieben.Optical measurement technology, in particular with focus variation, represents a quick and non-destructive solution for the measurement of such microgeometries. With focus variation, an image stack of an area to be measured is evaluated in such a way that for each pixel that image is determined from the recorded image stack on which this pixel or the associated area has the maximum sharpness. The image stack is usually generated by a relative movement between the area to be measured and the optics of the measuring system, recorded by an image sensor and combined in an evaluation unit to form a 3D model. This technology is described in ISO standard 25178-6 for the topographic measurement of surfaces and in EP 2 132 524 B1.

Für das optische Erfassen von Geometrien, insbesondere von komplexen Mikrogeometrien und unter Verwendung von Fokus-Variation, sind der lokale Bildkontrast und folglich eine optimale Beleuchtung des zu messenden Bereiches von besonderer Bedeutung. Bei Verwendung bekannter Beleuchtungsarten, beispielsweise Koaxial- oder Ringlicht2 / 16Local image contrast and, consequently, optimal illumination of the area to be measured are of particular importance for the optical detection of geometries, in particular of complex micro-geometries and using focus variation. When using known types of lighting, for example coaxial or ring light 2/16

Beleuchtung, ist die Menge des reflektierten Lichtes bei derartigen Geometrien üblicherweise zu gering.Illumination, the amount of reflected light is usually too small with such geometries.

Darüber hinaus führt die optische Erfassung derartiger Geometrien zu zusätzlichen Schwierigkeiten, welche die reflektierte Lichtmenge und in Folge das Signal reduzieren. Diese treten vor allem dann auf, wenn die zu messende Oberfläche mit der Beleuchtungsrichtung im Wesentlichen parallel ist, was grundsätzlich bei der Erfassung von Spritzlöchern von Einspritzdüsen der Fall ist. Erstens fällt weniger Licht in die numerische Apertur des Objektivs, und zweitens reflektiert beziehungsweise streut die Oberfläche der Bohrung einen Großteil des Lichtes von der Beleuchtungsrichtung und damit vom Objektiv weg.In addition, the optical detection of such geometries leads to additional difficulties which reduce the amount of light reflected and, as a result, the signal. These occur especially when the surface to be measured is essentially parallel to the direction of illumination, which is basically the case when detecting spray holes in injection nozzles. Firstly, less light falls into the numerical aperture of the lens, and secondly, the surface of the bore reflects or scatters a large part of the light from the direction of illumination and thus away from the lens.

Aufgrund obiger Nachteile war es bisher nicht zufriedenstellend möglich, eine große Anzahl komplexer (Mikro-)Geometrien mit optischen Messsystemen oder -verfahren zu erfassen. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und es erstmals zu ermöglichen, solche Geometrien zufriedenstellend zu erfassen.Due to the above disadvantages, it has so far not been possible to satisfactorily detect a large number of complex (micro) geometries using optical measuring systems or methods. The present invention is therefore based on the object of overcoming these disadvantages of the prior art and for the first time making it possible to satisfactorily record such geometries.

Diese Aufgabe wird durch Bereitstellen eines Verfahrens zur optischen Erfassung der Geometrie eines Werkstücks gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by providing a method for optically detecting the geometry of a workpiece in accordance with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:The process according to the invention is characterized by the following process steps:

A) Einbringen einer Beleuchtungsquelle eines Messsystems in den Hohlraum;A) inserting an illumination source of a measuring system into the cavity;

B) Beleuchten eines zu messenden Bereiches der Oberfläche der Bohrung durch die proximale Bohröffnung mittels der Beleuchtungsquelle;B) illuminating a region of the surface of the bore to be measured through the proximal bore opening by means of the illumination source;

C) Anordnen einer Optik des Messsystems in einem Bereich der Außenfläche des Werkstücks und der distalen Bohröffnung;C) arranging an optical system of the measuring system in a region of the outer surface of the workpiece and the distal drilling opening;

D) Auffangen mehrerer Darstellungen des zu messenden Bereiches in Form des von der Oberfläche reflektierten und aus der distalen Bohröffnung austretenden Lichts mit der Optik;D) collecting several representations of the area to be measured in the form of the light reflected from the surface and emerging from the distal drilling opening with the optics;

E) Aufnehmen von Bildern der von der Optik aufgefangenen Darstellungen der Oberfläche in einem Bildsensor des Messsystems, wobei zwischen dem Aufnehmen der Bilder der Fokuspunkt der Optik in Relation zu dem zu messenden Bereich der Oberfläche kontinuierlich verlagert wird; undE) taking images of the representations of the surface captured by the optics in an image sensor of the measuring system, the focus point of the optics being continuously shifted in relation to the area of the surface to be measured between the taking of the images; and

F) Auswerten des vom Bildsensor aufgenommenen Bilder durch Kombinieren der Bilder zu einem 3D-Modell der Oberfläche.F) Evaluation of the images recorded by the image sensor by combining the images into a 3D model of the surface.

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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die zerstörungsfreie Messung von komplexen (Mikro-)Geometrien, beispielsweise von Spritzlöchern von Einspritzdüsen, mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit ermöglicht. Durch das Einbringen der Beleuchtungsquelle in den Hohlraum des Werkstücks kann eine Oberfläche unter anderem in Richtung der Optik des Messsystems beleuchtet und aufgenommen werden, wobei eine ausreichende Menge an, von der Oberfläche reflektiertem Licht erfasst werden kann. Durch Einsatz des Messprinzips der Fokus-Variation wird darüber hinaus die Oberfläche vorteilhaft dreidimensional erfasst.The method according to the invention enables the non-destructive measurement of complex (micro) geometries, for example spray holes of injection nozzles, with high accuracy and speed. By introducing the illumination source into the cavity of the workpiece, a surface can be illuminated and recorded, among other things, in the direction of the optics of the measuring system, wherein a sufficient amount of light reflected from the surface can be detected. By using the measuring principle of focus variation, the surface is also advantageously captured three-dimensionally.

Zweckmäßig wird die gesamte Oberfläche der Bohrung, insbesondere die gesamte Oberfläche des Hohlraums, beleuchtet.The entire surface of the bore, in particular the entire surface of the cavity, is expediently illuminated.

Zweckmäßig wird die Beleuchtungsquelle durch eine distale Hohlraumöffnung, die sich in der Außenfläche des Werkstücks befindet, und/ oder in einen proximalen Bereich des Hohlraums eingebracht.The illumination source is expediently introduced through a distal cavity opening, which is located in the outer surface of the workpiece, and / or into a proximal region of the cavity.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird/werden die Position eines Objektivs der Optik und/ oder die Ausrichtung einer optischen Achse der Optik während der Aufnahme eines Bildes und/ oder zwischen dem Aufnehmen von Bildern variiert. Da unterschiedliche Oberflächenneigungen das Licht unterschiedlich reflektieren, kann durch Variation der Position des Objektivs und/ oder der Ausrichtung der optischen Achse auf die Topografie der Probe rückgeschlossen werden. Der Vorteil dabei ist, dass bereits einige wenige Bilder zu Charakterisierung der Oberfläche ausreichen.In a preferred embodiment, the position of a lens of the optics and / or the orientation of an optical axis of the optics is / are varied during the taking of an image and / or between the taking of images. Since different surface inclinations reflect the light differently, the topography of the sample can be inferred by varying the position of the objective and / or the alignment of the optical axis. The advantage of this is that just a few images are sufficient to characterize the surface.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Optik zumindest während der Aufnahme eines Bildes derart angeordnet, dass die optische Achse im Wesentlichen parallel zur Oberfläche und/ oder zu einer Längsachse der Bohrung ist. Hierdurch kann die Lichtausbeute des von der Oberfläche reflektierten und aus der distalen Bohröffnung austretenden Lichts erhöht werden.In a preferred embodiment, the optics are arranged at least during the taking of an image in such a way that the optical axis is essentially parallel to the surface and / or to a longitudinal axis of the bore. As a result, the light yield of the light reflected from the surface and emerging from the distal drilling opening can be increased.

Die Erfindung sieht weiters vor, zumindest während der Aufnahme eines Bildes und/ oder zwischen dem Aufnehmen von Bildern die Beleuchtungs-Intensität und/ oder die Beleuchtungs-Position der Beleuchtungsquelle zu variieren. Bei Oberflächen mit stark unterschiedlichen Reflexionseigenschaften können auf diese Weise Bilder mit unterschiedlichen Empfindlichkeitseinstellungen des Bildsensors oder unterschiedlicher Beleuchtungsintensität verwendet werden. Dadurch kann eine höhere radiometrische Dynamik der Oberflächen abgebildet werden. Da unterschiedliche Oberflächenneigungen / 16 das Licht unterschiedlich reflektieren, kann durch Variation der Beleuchtungsposition auf die Topografie der Probe rückgeschlossen werden.The invention further provides for the illumination intensity and / or the illumination position of the illumination source to be varied at least during the taking of an image and / or between the taking of images. In this way, images with different sensitivity settings of the image sensor or different lighting intensity can be used on surfaces with very different reflection properties. This enables a higher radiometric dynamics of the surfaces to be imaged. Since different surface inclinations / 16 reflect the light differently, the topography of the sample can be determined by varying the lighting position.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Beleuchten des zu messenden Bereiches der Oberfläche intermittierend während des Verlagerungsvorgangs des Fokuspunkts, wobei vorzugsweise der zu messenden Bereich der Oberfläche im Wesentlichen nur dann beleuchtet wird, wenn der Bildsensor ein Bild aufnimmt. Der Vorteil hierbei ist, dass die Beleuchtungsquelle und das Werkstück innerhalb des Hohlraums einer geringeren Hitzeentwicklung ausgesetzt sind.In a further embodiment of the invention, the area of the surface to be measured is intermittently illuminated during the shifting process of the focus point, the area of the surface to be measured preferably being essentially only illuminated when the image sensor takes an image. The advantage here is that the illumination source and the workpiece are exposed to less heat development within the cavity.

Zweckmäßig weist der Hohlraum zumindest einen prismatischen, insbesondere einen zylindrischen, zumindest einen konischen und/ oder zumindest einen sphärischen Abschnitt auf.The cavity expediently has at least one prismatic, in particular a cylindrical, at least one conical and / or at least one spherical section.

Besonders zweckmäßig weist der Hohlraum einen prismatischen und einen konischen Abschnitt auf, wobei der konische Abschnitt im proximalen Bereich des Hohlraums angeordnet ist und zumindest eine Bohrung aufweist.The cavity particularly expediently has a prismatic and a conical section, the conical section being arranged in the proximal region of the cavity and having at least one bore.

Alternativ weist der Hohlraum besonders zweckmäßig einen prismatischen, einen konischen und einen sphärischen Abschnitt auf, wobei der sphärische Abschnitt im proximalen Bereich des Hohlraums angeordnet ist und zumindest eine Bohrung aufweist, und wobei der konische Abschnitt zwischen prismatischem Abschnitt und sphärischem Abschnitt angeordnet ist.Alternatively, the cavity particularly expediently has a prismatic, a conical and a spherical section, the spherical section being arranged in the proximal region of the cavity and having at least one bore, and the conical section being arranged between the prismatic section and the spherical section.

Zweckmäßig weist die Beleuchtungsquelle zumindest ein Element aus der folgenden Gruppe auf: Halogenlampe, LED, OLED, QLED, Laserdiode, Lichtwellenleiter, Laser.The lighting source expediently has at least one element from the following group: halogen lamp, LED, OLED, QLED, laser diode, optical waveguide, laser.

Vorzugsweise ist, um die Beleuchtung zu verbessern, die Geometrie der Beleuchtungsquelle kompatibel mit dem Hohlraum ausgebildet.In order to improve the lighting, the geometry of the lighting source is preferably designed to be compatible with the cavity.

Vorzugsweise weist die Beleuchtungsquelle eine Schnittstelle zum Hohlraum, insbesondere zur Hohlraumöffnung, auf. Beispielsweise mittels eines Flansches kann die Beleuchtung hierdurch in eine vorgegebene und fixe Einbringtiefe und/ oder Einbringposition eingebracht werden.The illumination source preferably has an interface to the cavity, in particular to the cavity opening. By means of a flange, for example, the lighting can hereby be introduced into a predetermined and fixed insertion depth and / or insertion position.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich die Außenfläche des Werkstücks mit taktilen oder optischen 3D Messmethoden ermittelt. Hierbei wird / 16 zweckmäßig die Außenfläche, insbesondere mittels Koaxial- oder Ringlichtbeleuchtung, beleuchtet. Die zusätzlich aufgenommenen Bilder der Außenfläche werden durch Kombinieren der Bilder zu einem 3D-Modell der Außenfläche ausgewertet. Hierdurch kann das gesamte Werkstück charakterisiert werden, wobei beispielsweise der Bereich der Außenfläche, in dem sich die distale Bohröffnung befindet, von besonderem Interesse ist. Hierdurch kann unter anderem der Winkel der Bohrung(en), beispielsweise in Bezug auf die Außenfläche, bestimmt werden.In a further embodiment of the invention, the outer surface of the workpiece is additionally determined using tactile or optical 3D measurement methods. Here, the outer surface is expediently illuminated, in particular by means of coaxial or ring light illumination. The additionally recorded images of the outer surface are evaluated by combining the images into a 3D model of the outer surface. In this way, the entire workpiece can be characterized, the area of the outer surface in which the distal drilling opening is located, for example, being of particular interest. In this way, among other things, the angle of the bore (s), for example in relation to the outer surface, can be determined.

Die Erfindung wird nun anhand nicht einschränkender Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den schematischen Zeichnungen zeigen:The invention will now be explained in more detail on the basis of non-limiting exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. The schematic drawings show:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Werkstück, das als Teil einer Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist;Figure 1 is a sectional view through a workpiece which is formed as part of an injection nozzle of an internal combustion engine.

Fig. 2A und Fig. 2B Nachteile, die bei aus dem Stand der Technik bekannten Messsystemen und Messverfahren auftreten; und2A and 2B show disadvantages that occur in measuring systems and measuring methods known from the prior art; and

Fig. 3 eine Schnittansicht durch ein Werkstück, insbesondere durch ein Bohrloch einer Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors, während der erfindungsgemäßen Durchführung eines Verfahrens zur optischen Erfassung der Geometrie des Werkstücks.3 shows a sectional view through a workpiece, in particular through a borehole of an injection nozzle of an internal combustion engine, while carrying out a method according to the invention for optically detecting the geometry of the workpiece.

Bezugnehmend auf Figur 1 ist ein Schnitt entlang einer Schnittebene durch einen Abschnitt eines Werkstücks 1 dargestellt, wobei die Schnittebene parallel zur Zeichenebene ist. Das Werkstück 1 ist in dem dargestellten Beispiel eine Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors. Das Werkstück 1 kann jede beliebige Geometrie oder Mikrogeometrie aufweisen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfassbar ist, wobei ein Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung derartige Geometrien oder Mikrogeometrien kennt.Referring to FIG. 1, a section along a section plane through a section of a workpiece 1 is shown, the section plane being parallel to the plane of the drawing. In the example shown, the workpiece 1 is an injection nozzle of an internal combustion engine. The workpiece 1 can have any geometry or microgeometry that can be detected using the method according to the invention, a person skilled in the art being familiar with such geometries or microgeometries.

Das Werkstück 1 umfasst einen Körper 2, der durch eine Außenfläche 3 begrenzt ist. Das Werkstück 1, beziehungsweise der Körper 2, weist einen Hohlraum 4 mit einer Oberfläche 5 auf, wobei der Hohlraum 4 über eine Hohlraumöffnung 6, die sich in der Außenfläche 3 des Werkstücks 1 befindet, zugänglich ist.The workpiece 1 comprises a body 2 which is delimited by an outer surface 3. The workpiece 1, or the body 2, has a cavity 4 with a surface 5, the cavity 4 being accessible via a cavity opening 6 which is located in the outer surface 3 of the workpiece 1.

Der Hohlraum 4 weist in dem dargestellten Beispiel gemäß Figur 1 einen zylindrischen Abschnitt 4a, einen konischen Abschnitt 4b und einen sphärischen Abschnitt 4c auf. Der konische Abschnitt 4b ist zwischen dem prismatischen Abschnitt 4a und dem sphärischen Abschnitt 4c angeordnet. Der sphärische Abschnitt 4c ist in einem proximalen Bereich 4d des Hohlraums 4 angeordnet.In the example shown in FIG. 1, the cavity 4 has a cylindrical section 4a, a conical section 4b and a spherical section 4c. The conical section 4b is arranged between the prismatic section 4a and the spherical section 4c. The spherical section 4c is arranged in a proximal region 4d of the cavity 4.

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Das Werkstück 1 weist in dem proximalen Bereich 4d zwei zylindrische Bohrungen 7 mit einer Oberfläche 5 auf, die sich jeweils von einer proximalen Bohröffnung 7a durch den Körper 2 hindurch zu einer distalen Bohröffnung 7b erstrecken. Da das Werkstück 1 in dem dargestellten Beispiel gemäß Figur 1 einteilig ist, entspricht die Oberfläche 5 der Bohrungen 7 in Bezug auf das Material der Oberfläche 5 des Hohlraums 4. Oberflächenparameter wie beispielsweise Rauigkeit und in Folge Reflexionseigenschaft können sich unterscheiden.The workpiece 1 has in the proximal region 4d two cylindrical bores 7 with a surface 5, each of which extends from a proximal bore opening 7a through the body 2 to a distal bore opening 7b. Since the workpiece 1 in the example shown in FIG. 1 is in one piece, the surface 5 corresponds to the holes 7 with respect to the material of the surface 5 of the cavity 4. Surface parameters such as roughness and, as a result, reflection properties can differ.

Der Hohlraum 4 kann jede Geometrie, Mikrogeometrie und/ oder jede Kombination aus prismatischen, konischen und/ oder sphärischen Abschnitten aufweisen, wobei ein Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung derartige Geometrien, Mikrogeometrien und/ oder Kombinationen von Abschnitten kennt. So kann der Hohlraum 4 beispielsweise alternativ einen prismatischen Abschnitt 4a und einen konischen Abschnitt 4b aufweisen, wobei der konische Abschnitt 4b im proximalen Bereich 4d des Hohlraums 4 angeordnet ist und die Bohrungen 7 aufweist.The cavity 4 can have any geometry, micro-geometry and / or any combination of prismatic, conical and / or spherical sections, a person skilled in the art being familiar with such geometries, micro-geometries and / or combinations of sections. For example, the cavity 4 can alternatively have a prismatic section 4a and a conical section 4b, the conical section 4b being arranged in the proximal region 4d of the cavity 4 and having the bores 7.

Das Werkstück 1 und/ oder der Hohlraum 4 kann/ können jede Anzahl von Bohrungen 7 aufweisen, beispielsweise eine, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn Bohrungen 7, wobei die Bohrungen 7 jede beliebige Form und Geometrie aufweisen können, wobei ein Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung derartige Formen und Geometrien kennt.The workpiece 1 and / or the cavity 4 can have any number of bores 7, for example one, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more than ten bores 7, the bores 7 being any Can have shape and geometry, a person skilled in the art knows such shapes and geometries.

Figur 2A und Figur 2B zeigen Nachteile, die auftreten können, wenn die Geometrie einer Bohrung 7 mit aus dem Stand der Technik bekannten Messverfahren erfasst wird. Der Durchmesser und/ oder die lichte Fläche der distalen Bohröffnung 7b ist/ sind üblicherweise kleiner als der Durchmesser und die numerische Apertur NA eines Objektivs 8 einer Optik eines Messsystems. In Figur 2A ist das Objektiv 8 in einem Bereich 9 der Außenfläche 3 des Werkstücks 1 und der distalen Bohröffnung 7b angeordnet und eine optische Achse 10 des Objektivs 8 beziehungsweise der Optik ist im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 5 und/ oder zu einer Längsachse 11 der Bohrung 7. Beim Auffangen einer Darstellung der Oberfläche 5 des Bohrlochs 7 kommt es so zwangsläufig zu einer Abschattung der Beleuchtung, die entlang einer Beleuchtungsrichtung BR im Wesentlichen von oben durch die distale Bohröffnung 7b erfolgt, wodurch die effektive numerische Apertur ENA wesentlich kleiner ist als die eigentliche numerische Apertur NA des Objektivs 8. Figur 2B zeigt die Situation in einem vergrößerten Ausschnitt und mit weiteren Details. Das entlang der Beleuchtungsrichtung BR einfallende Licht EL wird von der Oberfläche 5 der Bohrung 7 zu einem Großteil von der Beleuchtungsrichtung BR weggestreut (Gestreutes Licht GL) und / 16 nur ein geringer verwertbarer Teil (Reflektiertes Licht RL) wird in Richtung des Objektivs 8 zurückreflektiert und kann vom Objektiv 8 und der Optik erfasst werden.FIG. 2A and FIG. 2B show disadvantages that can occur when the geometry of a bore 7 is detected using measurement methods known from the prior art. The diameter and / or the clear surface of the distal drilling opening 7b is / are usually smaller than the diameter and the numerical aperture NA of an objective 8 of an optical system of a measuring system. In FIG. 2A, the objective 8 is arranged in a region 9 of the outer surface 3 of the workpiece 1 and the distal drilling opening 7b and an optical axis 10 of the objective 8 or the optics is essentially parallel to the surface 5 and / or to a longitudinal axis 11 of the bore 7. When collecting a representation of the surface 5 of the borehole 7, the illumination is inevitably shadowed, which takes place along an illumination direction BR essentially from above through the distal borehole opening 7b, as a result of which the effective numerical aperture ENA is considerably smaller than the actual one numerical aperture NA of the objective 8. FIG. 2B shows the situation in an enlarged section and with further details. The light EL incident along the direction of illumination BR is largely scattered away from the surface 5 of the bore 7 from the direction of illumination BR (scattered light GL) and / 16 only a small part which can be used (reflected light RL) is reflected back in the direction of the lens 8 and can be captured by the lens 8 and the optics.

Bezugnehmend auf Figur 1 und Figur 3 wird folgend eine erfindungsgemäße Durchführung eines Verfahrens zur optischen Erfassung der Geometrie des Werkstücks 1 erläutert:An implementation of a method according to the invention for optically detecting the geometry of the workpiece 1 is explained below with reference to FIG. 1 and FIG. 3:

In einem Verfahrensschritt A) wird eine Beleuchtungsquelle 12 eines Messsystems (nicht dargestellt) in den proximalen Bereich 4d des Hohlraums 4 eingebracht, beispielsweise durch die distale Hohlraumöffnung 6. Die Beleuchtungsquelle 12 kann alternativ in jeden Bereich oder in mehrere Bereiche des Hohlraums 4 und/ oder durch einer der Bohrungen 7 eingebracht werdenIn a method step A), an illumination source 12 of a measuring system (not shown) is introduced into the proximal area 4d of the cavity 4, for example through the distal cavity opening 6. The illumination source 12 can alternatively be in each area or in several areas of the cavity 4 and / or be introduced through one of the holes 7

In einem Verfahrensschritt B) wird zumindest ein zu messender Bereich 13 der Oberfläche 5 der Bohrung 7 durch die proximale Bohröffnung 7a mittels der Beleuchtungsquelle 12 beleuchtet. Die Oberfläche 5 der Bohrung 7, insbesondere der zu messende Bereich 13, reflektiert das, entlang einer oder mehrerer Beleuchtungsrichtung/en BR auf die Oberfläche 5 einfallende Licht EL als reflektiertes Licht RL durch die Bohrung 7 in Richtung der distalen Bohröffnung 7b. Der zu messende Bereich 13 kann auch ein definierter Punkt der Oberfläche 5 der Bohrung 7 sein. Zweckmäßig wird mittels der Beleuchtungsquelle 12 die gesamte Oberfläche 5 der Bohrung 7, insbesondere die gesamte Oberfläche 5 des Hohlraums 4, ausgeleuchtet beziehungsweise beleuchtet. Der zu messende Bereich 13 ist dann jeweils ein Punkt, Bereich oder Abschnitt dieser beleuchteten Oberfläche 5. Die Beleuchtungsquelle 12 kann dabei als ungerichtete Punktlichtquelle, insbesondere als LED, oder als mehrere gerichtete Lichtquellen, beispielsweise LASER-Lichtquellen, entlang mehrerer Beleuchtungsrichtungen BR, ausgebildet sein.In a method step B), at least one area 13 of the surface 5 of the bore 7 to be measured is illuminated by the proximal bore opening 7a by means of the illumination source 12. The surface 5 of the bore 7, in particular the area 13 to be measured, reflects the light EL incident on the surface 5 along one or more illumination direction / s BR as reflected light RL through the bore 7 in the direction of the distal bore opening 7b. The area 13 to be measured can also be a defined point of the surface 5 of the bore 7. The entire surface 5 of the bore 7, in particular the entire surface 5 of the cavity 4, is expediently illuminated or illuminated by means of the illumination source 12. The area 13 to be measured is then in each case a point, area or section of this illuminated surface 5. The illumination source 12 can be designed as an non-directional point light source, in particular as an LED, or as a plurality of directional light sources, for example LASER light sources, along a plurality of illumination directions BR ,

In einem Verfahrensschritt C) wird ein Objektiv 8 im Bereich 9 der Außenfläche 3 des Werkstücks 1 und der distalen Bohröffnung 7b angeordnet. Das Objektiv 8 ist Teil einer Optik des Messsystems, die entlang einer optischen Achse 10 angeordneten ist. Die Anordnung kann derart erfolgen, dass die optische Achse 10 im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 5 und/ oder zur Längsachse 11 der Bohrung 7 ist. Die Oberfläche 5 der Bohrung 7, insbesondere der zu messende Bereich 13, reflektiert das einfallende Licht EL als reflektiertes Licht RL in Richtung des Objektivs 8. Hierdurch wird die Lichtausbeute im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Messverfahren deutlich verbessert und die Erfassung einer Bohrung 7 einer Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors erst möglich.In a method step C), an objective 8 is arranged in the area 9 of the outer surface 3 of the workpiece 1 and the distal drilling opening 7b. The objective 8 is part of an optical system of the measuring system, which is arranged along an optical axis 10. The arrangement can be such that the optical axis 10 is essentially parallel to the surface 5 and / or to the longitudinal axis 11 of the bore 7. The surface 5 of the bore 7, in particular the area 13 to be measured, reflects the incident light EL as reflected light RL in the direction of the objective 8. As a result, the light yield is significantly improved in comparison to measurement methods known from the prior art and the detection of a bore 7 of an injection nozzle of an internal combustion engine is only possible.

/ 16/ 16

Die Durchführung der Verfahrensschritte B) und C) kann in beliebiger zeitlicher Abfolge oder im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen.Process steps B) and C) can be carried out in any time sequence or essentially simultaneously.

In einem Verfahrensschritt D) werden mehrere Darstellungen des zu messenden Bereiches 13 in Form des von der Oberfläche 5 reflektierten und aus der distalen Bohröffnung 7b austretenden Lichts RL mit der Optik des Messsystems aufgefangen.In a method step D), a plurality of representations of the area 13 to be measured are captured with the optics of the measuring system in the form of the light RL reflected by the surface 5 and emerging from the distal drilling opening 7b.

In einem Verfahrensschritt E) werden Bilder der von der Optik aufgefangenen Darstellungen der Oberfläche 5 in einem Bildsensor des Messsystems aufgefangen. Die vom Bildsensor aufgenommenen Bilder (Bilddaten) können beispielsweise über einen Datenbus des Messsystems an eine Auswerteeinheit des Messsystems übertragen werden, wo sie in einem Verfahrensschritt F) ausgewertet werden. Zwischen dem Aufnehmen der Bilder wird der Fokuspunkt der Optik in Relation zu dem zu messenden Bereich 13 der Oberfläche 5 kontinuierlich verlagert. Der Bildsensor nimmt dann während des kontinuierlichen Fokuspunkt-Verlagerungsvorgangs Bilder auf. Um dies zu erreichen, kann eine Messsteuerung des Messsystems die momentane Position des Fokuspunkts in Relation zu dem zu messenden Bereich 13 der Oberfläche 5 erfassen und an definierten Positionen ein Triggersignal an den Bildsensor senden, um im Bildsensor das Aufnehmen eines Bildes auszulösen. Durch die Fokusvariation und eine geringe Tiefenschärfe der Optik können unterschiedliche Bereiche der Oberfläche 5 scharf in dem Bildsensor abgebildet werden. Die vom Bildsensor aufgenommenen Bilder werden durch Kombinieren der Bilder zu einem 3DModell der Oberfläche 5 ausgewertet.In a method step E), images of the representations of the surface 5 captured by the optics are captured in an image sensor of the measuring system. The images (image data) recorded by the image sensor can be transmitted, for example, via a data bus of the measuring system to an evaluation unit of the measuring system, where they are evaluated in a method step F). Between the taking of the images, the focal point of the optics is continuously shifted in relation to the area 13 of the surface 5 to be measured. The image sensor then captures images during the continuous focus point shifting process. To achieve this, a measurement controller of the measurement system can detect the current position of the focus point in relation to the area 13 to be measured on the surface 5 and send a trigger signal to the image sensor at defined positions in order to trigger the taking of an image in the image sensor. Due to the focus variation and a shallow depth of field of the optics, different areas of the surface 5 can be imaged sharply in the image sensor. The images recorded by the image sensor are evaluated by combining the images into a 3D model of the surface 5.

Die Verlagerung des Fokuspunkts der Optik kann beispielsweise durch die Verwendung von Flüssiglinsen zur Brennweitensteuerung und/ oder durch die Veränderung des relativen Abstands zwischen der Optik und dem zu messenden Bereich 13 beziehungsweise der Oberfläche 5 erfolgen. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung kennt die angegebenen sowie vergleichbare alternative Möglichkeiten.The focus point of the optics can be shifted, for example, by using liquid lenses for focal length control and / or by changing the relative distance between the optics and the area 13 to be measured or the surface 5. A person skilled in the art knows the specified and comparable alternative possibilities.

Die Durchführung der Verfahrensschritte D), E und F) können in mehrfach wiederholter Abfolge und/ oder im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen.Process steps D), E and F) can be carried out in a repeatedly repeated sequence and / or essentially simultaneously.

Um die Bilder oder das 3D-Modell der Oberfläche 5 zu verbessern, kann/können die Position des Objektivs 8 und/ oder die Ausrichtung der optischen Achse 10 zwischen dem Aufnehmen von Bildern variiert werden. Außerdem kann/können während der Aufnahme eines Bildes und/ oder zwischen dem Aufnehmen von Bildern die Beleuchtungs-Intensität und/ oder die Beleuchtungs-Position der Beleuchtungsquelle 12 variiert werden. Da / 16 unterschiedliche Oberflächenneigungen das Licht unterschiedlich reflektieren, kann durchIn order to improve the images or the 3D model of the surface 5, the position of the lens 8 and / or the orientation of the optical axis 10 can be varied between the taking of images. In addition, the illumination intensity and / or the illumination position of the illumination source 12 can be varied during the acquisition of an image and / or between the acquisition of images. Because / 16 different surface inclinations reflect the light differently, can

Variation der Beleuchtungs-Position auf die Topografie der Oberfläche 5 rückgeschlossen werden.Variation of the lighting position can be inferred from the topography of the surface 5.

Das Beleuchten des zu messenden Bereiches 13 der Oberfläche 5 kann intermittierend während des Verlagerungsvorgangs des Fokuspunkts erfolgen und/ oder es kann die Beleuchtungs-Intensität der Beleuchtungsquelle 12 variieren, was für Oberflächen 5 mit stark unterschiedlichen Reflexionseigenschaften eine höhere radiometrische Dynamik der Oberflächen 5 ermöglicht.The area 13 of the surface 5 to be measured can be illuminated intermittently during the shifting process of the focus point and / or the illumination intensity of the illumination source 12 can vary, which enables a higher radiometric dynamic of the surfaces 5 for surfaces 5 with widely differing reflection properties.

Die Beleuchtungsquelle 12 kann zumindest ein Element aus der folgenden Gruppe aufweisen: Halogenlampe, LED, OLED, QLED, Laserdiode, Lichtwellenleiter, Laser. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung kennt die Spezifika und Vorteile der jeweiligen Elemente.The illumination source 12 can have at least one element from the following group: halogen lamp, LED, OLED, QLED, laser diode, optical waveguide, laser. A person skilled in the art knows the specifics and advantages of the respective elements.

Die Geometrie der Beleuchtungsquelle 12 kann kompatibel mit dem Hohlraum 4 ausgebildet sein, um den zu messenden Bereich 13 und/ oder die Oberfläche 5 optimal zu beleuchten. Außerdem kann die Beleuchtungsquelle 12 eine Schnittstelle zum Hohlraum 4, insbesondere zur Hohlraumöffnung 6, beispielsweise einen Einsteckflansch oder Gewindeflansch, aufweisen, wodurch die Beleuchtungsquelle 12 gezielt und fixiert in den Hohlraum 4, beispielsweise in den proximalen Bereich 4d, eingebracht werden kann.The geometry of the illumination source 12 can be designed to be compatible with the cavity 4 in order to optimally illuminate the area 13 to be measured and / or the surface 5. In addition, the illumination source 12 can have an interface to the cavity 4, in particular to the cavity opening 6, for example an insertion flange or threaded flange, as a result of which the illumination source 12 can be introduced in a targeted and fixed manner into the cavity 4, for example into the proximal region 4d.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Fokus-Variationsverfahren oder anderen optischen oder taktilen 3D-Messmethoden erweitert und/ oder kombiniert werden, sodass zusätzlich die Außenfläche 3 des Werkstücks 1 ermittelt werden kann. Hierzu wird im Verfahrensschritt B) zusätzlich die Außenfläche 3, insbesondere mittels Koaxial- oder Ringlichtbeleuchtung, beleuchtet. In den Verfahrensschritten D), E) und F) werden die zusätzlich aufgefangenen Darstellungen und aufgenommenen Bilder der Außenfläche 3 durch Kombinieren der Bilder zu einem 3D-Modell der Außenfläche 3 ausgewertet.The method according to the invention can be expanded and / or combined with focus variation methods or other optical or tactile 3D measurement methods, so that the outer surface 3 of the workpiece 1 can also be determined. For this purpose, the outer surface 3 is additionally illuminated in method step B), in particular by means of coaxial or ring light illumination. In method steps D), E) and F), the additionally captured representations and recorded images of the outer surface 3 are evaluated by combining the images to form a 3D model of the outer surface 3.

Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensschritte und vorteilhaften zusätzlichen Maßnahmen können je nach Anwendung kombiniert werden. Es kann also für jedes Werkstück 1 beziehungsweise jede Geometrie eine optimale Lösung gefunden werden.The previously described method steps according to the invention and advantageous additional measures can be combined depending on the application. An optimal solution can therefore be found for each workpiece 1 or geometry.

Claims (16)

Patentansprüche:claims: 1. Verfahren zur optischen Erfassung der Geometrie eines Werkstücks (1), insbesondere einer Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors, mit einem Hohlraum (4) und zumindest einer Bohrung (7) zwischen einer proximalen Bohröffnung (7a) in der Oberfläche (5) des Hohlraums (4) und einer distalen Bohröffnung (7b) in einer Außenfläche (3) des Werkstücks (1), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:1. A method for optically detecting the geometry of a workpiece (1), in particular an injection nozzle of an internal combustion engine, with a cavity (4) and at least one bore (7) between a proximal bore opening (7a) in the surface (5) of the cavity (4 ) and a distal drilling opening (7b) in an outer surface (3) of the workpiece (1), characterized by the following method steps: A) Einbringen einer Beleuchtungsquelle (12) eines Messsystems in den Hohlraum (4);A) introducing an illumination source (12) of a measuring system into the cavity (4); B) Beleuchten zumindest eines zu messenden Bereiches (13) der Oberfläche (5) der Bohrung (7) durch die proximale Bohröffnung (7a) mittels der Beleuchtungsquelle (12);B) illuminating at least one area (13) to be measured of the surface (5) of the bore (7) through the proximal bore opening (7a) by means of the illumination source (12); C) Anordnen einer Optik des Messsystems in einem Bereich (9) der Außenfläche (3) des Werkstücks (1) und der distalen Bohröffnung (7b);C) arranging an optical system of the measuring system in a region (9) of the outer surface (3) of the workpiece (1) and the distal drilling opening (7b); D) Auffangen mehrerer Darstellungen des zu messenden Bereiches (13) in Form des von der Oberfläche (5) reflektierten und aus der distalen Bohröffnung (7b) austretenden Lichts (RL) mit der Optik;D) collecting a plurality of representations of the area (13) to be measured in the form of the light (RL) reflected by the surface (5) and emerging from the distal drilling opening (7b) with the optics; E) Aufnehmen von Bildern der von der Optik aufgefangenen Darstellungen der Oberfläche (5) in einem Bildsensor des Messsystems, wobei zwischen dem Aufnehmen der Bilder der Fokuspunkt der Optik in Relation zu dem zu messenden Bereich (13) der Oberfläche (5) kontinuierlich verlagert wird; undE) taking images of the representations of the surface (5) captured by the optics in an image sensor of the measuring system, the focus point of the optics being continuously shifted in relation to the area (13) of the surface (5) to be measured between the taking of the images ; and F) Auswerten der vom Bildsensor aufgenommenen Bilder durch Kombinieren der Bilder zu einem 3D-Modell der Oberfläche (5).F) Evaluation of the images recorded by the image sensor by combining the images into a 3D model of the surface (5). 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die gesamte Oberfläche (5) der Bohrung, insbesondere die gesamte Oberfläche (5) des Hohlraums (4), beleuchtet wird.2. The method according to claim 1, wherein the entire surface (5) of the bore, in particular the entire surface (5) of the cavity (4), is illuminated. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Beleuchtungsquelle (12) durch eine distale Hohlraumöffnung (6), die sich in der Außenfläche (3) des Werkstücks (1) befindet, eingebracht wird.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the illumination source (12) through a distal cavity opening (6), which is located in the outer surface (3) of the workpiece (1), is introduced. 4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beleuchtungsquelle (12) in einen proximalen Bereich (4d) des Hohlraums (4) eingebracht wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the illumination source (12) is introduced into a proximal region (4d) of the cavity (4). 5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Position eines Objektivs (8) der Optik und/ oder die Ausrichtung einer optischen Achse (10) der Optik während der Aufnahme eines Bildes und/ oder zwischen dem Aufnehmen von Bildern variiert wird/werden.5. The method according to any one of claims 2 to 4, wherein the position of a lens (8) of the optics and / or the orientation of an optical axis (10) of the optics is varied during the taking of an image and / or between the taking of images / become. 11 / 1611/16 6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Optik zumindest während der Aufnahme eines Bildes derart angeordnet wird, dass die optische Achse (10) im Wesentlichen parallel zur Oberfläche (5) und/ oder zu einer Längsachse (11) der Bohrung (7) ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the optics is arranged at least during the recording of an image such that the optical axis (10) substantially parallel to the surface (5) and / or to a longitudinal axis (11) of the bore (7) is. 7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei zumindest während der Aufnahme eines Bildes und/ oder zwischen dem Aufnehmen von Bildern die Beleuchtungs-Intensität und/ oder die Beleuchtungs-Position der Beleuchtungsquelle (12) variiert wird/werden.7. The method according to any one of claims 2 to 6, wherein the illumination intensity and / or the illumination position of the illumination source (12) is / are varied at least during the acquisition of an image and / or between the acquisition of images. 8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Beleuchten des zu messenden Bereiches (13) der Oberfläche (5) intermittierend während des Verlagerungsvorgangs des Fokuspunkts erfolgt.8. The method according to any one of claims 2 to 7, wherein the illumination of the area to be measured (13) of the surface (5) is carried out intermittently during the displacement process of the focus point. 9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Hohlraum (4) zumindest einen prismatischen, insbesondere einen zylindrischen, zumindest einen konischen und/ oder zumindest einen sphärischen Abschnitt (4a, 4b, 4c) aufweist.9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the cavity (4) has at least one prismatic, in particular a cylindrical, at least one conical and / or at least one spherical section (4a, 4b, 4c). 10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Hohlraum (4) einen prismatischen und einen konischen Abschnitt (4a, 4b) aufweist, wobei der konische Abschnitt (4b) im proximalen Bereich (4d) des Hohlraums (4) angeordnet ist und die zumindest eine Bohrung (7) aufweist.10. The method according to claim 9, wherein the cavity (4) has a prismatic and a conical section (4a, 4b), wherein the conical section (4b) is arranged in the proximal region (4d) of the cavity (4) and the at least one Has bore (7). 11. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Hohlraum (4) einen prismatischen, einen konischen und einen sphärischen Abschnitt (4a, 4b, 4c) aufweist, wobei der sphärische Abschnitt (4c) im proximalen Bereich (4d) des Hohlraums (4) angeordnet ist und die zumindest eine Bohrung (7) aufweist, und wobei der konische Abschnitt (4b) zwischen prismatischem Abschnitt (4a) und sphärischem Abschnitt (4c) angeordnet ist.11. The method according to claim 9, wherein the cavity (4) has a prismatic, a conical and a spherical section (4a, 4b, 4c), the spherical section (4c) being arranged in the proximal region (4d) of the cavity (4) and which has at least one bore (7), and wherein the conical section (4b) is arranged between the prismatic section (4a) and the spherical section (4c). 12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Beleuchtungsquelle (12) zumindest ein Element aus der folgenden Gruppe aufweist: Halogenlampe, LED, OLED, QLED, Laserdiode, Lichtwellenleiter, Laser.12. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the lighting source (12) has at least one element from the following group: halogen lamp, LED, OLED, QLED, laser diode, optical waveguide, laser. 13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Geometrie der Beleuchtungsquelle (12) kompatibel mit dem Hohlraum (4) ausgebildet ist.13. The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the geometry of the illumination source (12) is compatible with the cavity (4). 14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Beleuchtungsquelle (12) eine Schnittstelle zum Hohlraum (4), insbesondere zur Hohlraumöffnung (6), aufweist.14. The method according to any one of claims 1 to 13, wherein the illumination source (12) has an interface to the cavity (4), in particular to the cavity opening (6). 12 / 1612/16 15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei zusätzlich die Außenfläche (3) des Werkstücks (1) mit taktilen oder optischen 3D Messmethoden ermittelt wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein additionally the outer surface (3) of the workpiece (1) is determined using tactile or optical 3D measurement methods. 16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei zusätzlich die Außenfläche (3), insbesondere mittels Koaxial- oder Ringlichtbeleuchtung, beleuchtet wird und wobei die zusätzlich aufgenommenen Bilder der Außenfläche (3) durch Kombinieren der Bilder zu einem 3DModell der Außenfläche (3) ausgewertet werden.16. The method according to claim 15, wherein the outer surface (3) is additionally illuminated, in particular by means of coaxial or ring light illumination, and wherein the additionally recorded images of the outer surface (3) are evaluated by combining the images to form a 3D model of the outer surface (3).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1686348A1 (en) * 2003-10-10 2006-08-02 Universitat Politecnica de Catalunya Optical metrology method which is used to determine the three-dimensional topography of a hole
WO2008109908A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Alicona Imaging Gmbh Method and apparatus for the optical measurement of the topography of a sample
DE112009001650B4 (en) * 2008-07-10 2017-08-03 Visionxtreme Pte. Ltd. Hole inspection method and apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19611613C2 (en) * 1996-03-23 1999-11-11 Bosch Gmbh Robert Method for opto-electronic geometry determination of bores, in particular injection bores on fuel injection valves for internal combustion engines
DE20023783U1 (en) * 1999-09-22 2006-05-24 Mycrona Gesellschaft für innovative Messtechnik mbH Optoelectronic device for measuring internal dimensions e.g. of injection holes in fuel injection valve for internal combustion engine, has deflection mirror for directing light from source onto detector
JP2017508151A (en) * 2014-02-24 2017-03-23 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーRenishaw Public Limited Company How to inspect an object using a visual probe

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1686348A1 (en) * 2003-10-10 2006-08-02 Universitat Politecnica de Catalunya Optical metrology method which is used to determine the three-dimensional topography of a hole
WO2008109908A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Alicona Imaging Gmbh Method and apparatus for the optical measurement of the topography of a sample
DE112009001650B4 (en) * 2008-07-10 2017-08-03 Visionxtreme Pte. Ltd. Hole inspection method and apparatus

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