適用於對於待測的物體上的薄層的厚度進行測量的測量裝置的標定機構的製作方法
2023-05-25 00:51:31 2
專利名稱:適用於對於待測的物體上的薄層的厚度進行測量的測量裝置的標定機構的製作方法
本發明涉及一種適用於對於待測的物體上的薄層的厚度進行測量的的測量裝置的標定機構，它包括具有平坦上側面和平坦下側面的標定表面，上、下側面以預定的距離彼此分開。
用於測量層厚度的普通手動測量裝置可以由Helmut Fischer GmbH有限責任公司和KG電子與測量技術研究所(Institut für Elektronik und Messtechnik)公司的手冊獲知。這種非破壞性、快速和精確的層厚度測量被用於層的測量應用中。層厚度測量包括例如從幾μm一直到2000μm的範圍。
為了測量層的厚度，測量方法的選擇分別依賴於待測物體或者基礎材料。磁感應方法用於測量鐵磁基礎材料上的非磁性層，例如諸如鐵或者鋼上的鋅、鉻、銅、錫或顏料、油漆、塑料、搪瓷。非鐵金屬上的非導電層可以通過渦流法確定，例如諸如鋁、黃銅或者鋅上的顏料、油漆、塑料，以及鋁陽極電鍍層。
為了實施測量，規定將通過信號線或者無線電與測量裝置相連接的測量探頭放置在待測的測量物體層上。經過短暫的測量時間，例如小於一秒鐘，測量值將被記錄，並且由測量裝置通過顯示器顯示。
為了對於層的厚度進行準確測量，需要測量裝置在相應的測量物體上進行至少標準化或者標定。當測量物體的性質發生輕微變化時，需要儘快進行標準化。由於所述標準化，探頭特性曲線可以出現零點漂移以標定相應探頭，並被存儲在測量裝置中。通過標定，確定並且修正標定數值和實際數值之間的差異，實際數值為測量裝置上指示的數值，而標定數值為相應於標定標準的數值。基礎材料間磁導率或者電導率的差異可以通過標定分別予以考慮。在這裡，將以薄膜或者薄片形式使用標定機構來調節測量裝置，以便分別適應測量任務或者測量物體。
如果測量物體的幾何形狀和正常情況差異很大，那麼就可以進一步實行主標定。這裡也可以使用標定機構；例如，使用四個不同厚度的標定薄片並考慮四個不同的標定數值來實行所謂的主標定。
為了實施標定，這些標定薄片被放置在測量物體的平坦表面上。如果由於粗心的操作，可能在標定薄片和測量物體表面之間形成空氣間隙，這將導致標定不精確。由於標定薄片的尺寸及平面式設計，曲面的標定是費時的，並且需要一定的經驗。
因此本發明的目的是完成一種標定機構，該標定機構實現對測量裝置的標定，以用於以簡單和安全的方式來測量具有平面和曲面的測量物體的層厚度。
根據本發明，這個目的通過權利要求
1的特徵來解決。本發明的其它有益實施方式和改進方案在其它的權利要求
中進行說明。
根據本發明的標定機構的實施方式能夠實現的是標定表面相對於邊緣區域近似自由運動地進行布置，並且固定在至少一個過渡區域上。這將防止氣墊的形成。另外空氣能夠在邊緣區域和標定表面之間漏出。同時，還能夠使標定表面至少部分地在過渡區域上從邊緣區域的平面旋轉舉起；這尤其是對於曲面物體來說，可以在將測量探頭放置在標定表面上之後，只是使標定表面在用於測量物體的測量探頭的放置點處貼靠在物體上。利用根據本發明的這種標定機構，就可以避免在對於具有被檢測的平面表面的物體進行標定時形成空氣間隙；以及在測量物體具有曲面的情況下，可以實現按照規定的放置。
根據本發明的一種優選實施方式，所述標定表面至少部分地由邊緣區域圍繞。這樣，標定表面可以排列成受保護的方式，並且便於操縱時不觸及標定表面。
根據一種優選的實施方式，標定機構的標定表面的尺寸等於或者至少略大於測量探頭的球形接觸帽的尺寸。從而將標定表面設計的很小，在放置到平面上時，將輕鬆實現其下面空氣的排出，並且保證快速的接觸。對於曲面的標定，在放置了測量探頭之後，如果需要就可以將標定表面從非負荷位置輕微偏轉。
有利的是，將標定表面設計為等於或者至少略大於探頭頂端或者探頭頂端的外殼。這樣可以容易地並受控制地放置。同時，向使用者標明放置測量探頭的位置以實施所述標定。
根據本發明的另一種優選實施方式，標定表面設計為環形。這將便於大多包括圓形外殼的測量探頭的定位。圍繞活動舌狀物的中心的同心圓便於使測量探頭按規定地進行放置。
根據本發明的一種優選實施方式，標定表面、所述至少一個邊緣區域、以及所述至少一個過渡區域由平面材料製成，標定表面和邊緣區域至少局部地被狹縫狀裂口分開。這使得標定機構製造簡單、廉價以及精確。由於使用了平面材料，就可以生產單片標定機構，其中標定表面通過過渡區域連接到至少局部地環繞著標定表面的邊緣區域上。這也提供了簡單的操作。
包括至少一個邊緣區域和至少一個過渡區域的標定表面優選地是具有恆定厚度的平面材料。其優點是，標定機構在測量物體上的布置不依賴於其對準。此外，由於使用了固定厚度的平面材料，所述簡化了製造，而且在規定的表面上具有特定的一致厚度。
根據本發明的一種優選實施方式，在標定表面的至少一個縱軸線或者橫軸線上在標定表面以外設有至少一個狹縫狀開口。在將標定機構放置在曲面上時這個開口用作檢視窗。從而可以實現以及便於精確的對準。另外，這個開口可以在標定機構放置在平坦表面上時用於排出封入的空氣。
根據本發明的第一備選實施方式，至少一個過渡區域為脊狀設計。從而標定表面表現為搖擺板形式。這樣可能導致的情況是，標定表面從平面位置不僅在Z軸方向上、而且通過圍繞著脊狀過渡區域的縱軸線的轉動可以偏轉。從而標定表面將提供從標定機構平面出來的巨大的活動自由度。
脊狀過渡區域優選地包括狹縫狀開口。除檢視窗的有利設計之外，也可以具有如下效果減小這種脊狀過渡區域的寬度，並且在開口和脊狀區域狹縫狀裂口之間形成臂，這將便於偏轉和/或扭曲以及彈性地拿起標定表面。
根據本發明的另一種優選實施方式，所述至少一個過渡區域為環狀設計。狹縫狀裂口在標定表面附近延伸；例如，沿著四分之三圓周並且以圓形、環形或者以螺旋形向外延續。從而這將導致圓形的、環狀的或者其它近似相關的過渡區域。標定表面可以從標定機構的平面在多個方向上彈性地拿起、偏轉和旋轉。
有利的是，狹縫狀開口作為狹縫狀裂口的一部分。這種實施方式的優點特別在於環狀過渡區域，所以過渡區域的限制或者過渡區域的引入將同時形成檢視窗的一個部分。
此外有利的是，在至少部分地圍繞標定表面的邊緣區域提供至少一個開口，以便在將標定機構放置到平面物體上時便於空氣的排出。
根據本發明的優選設計，通過雷射切割、水射流切割、蝕刻、或者其它化學或機械切除方法來製造狹縫狀裂口，以便至少局部地形成標定表面和邊緣區域。雷射切割、水射流切割和蝕刻特別適合於形成準確的和優選無毛刺的邊緣。而且，也可以實現很小的裂口尺寸。
標定表面和至少局部地圍繞著標定表面的邊緣區域優選地用多個板來生產。例如，通過雷射切割或水射流切割來對片狀材料進行機械加工，所以將同時使用多個標定機構或者相應地使用多個板。優選地通過彼此間預定數量的連接脊來對這些板進行定位，並且通過簡單地斷開連接脊而可以分離。
有利的是，至少所述標定表面由類似薄膜的材料、尤其是聚脂薄膜來進行生產。薄膜的厚度設計為分級的，具有分級式的增長，優選地提供為20或24μm的厚度。例如，標定機構的厚度的進一步分級可以是40、250、500、750和1500μm等。聚酯薄膜是非導電性的。
為了實施磁感應測量方法，有利的是，至少所述標定表面由非磁性金屬製造。優選地提供非磁性金屬薄片、條帶或片狀板。優選地使用材料銅/鈹、或銅鎳鋅合金(German silver)。具有高硬度和低的或無導電性的其它材料也可以用於磁感應測量方法。
根據本發明的另一種優選實施方式，所述至少一個標定表面由非導電性材料製造，尤其是絕緣材料、聚酯薄膜、塑料，並且可以用於依照渦流法的層厚度測量。
另外，例如可以使用可磁化薄片材料來測量奧氏體鋼(austenitic steel)的鐵氧體濃度。為了這個目的，將薄片放置在非導電、非磁性的基礎材料上。從而至少在靠近表面處可以確定鐵氧體濃度。可以確定並發布鐵氧體濃度的百分比份額。例如，對於奧氏體鋼的焊接縫中鐵氧體含量所進行的確定是用於評判焊接縫質量的參量。同樣，奧氏體鋼中鐵氧體含量的確定也可以用於質量控制。
下面將以附圖中所示的實施例為基礎，對本發明以及附加的優選實施方式和改進方案進行詳細解釋和描述。根據本發明，說明書中和附圖中的特徵可以單獨或者以任何組合方式使用。在附圖中圖1顯示了根據本發明的標定機構的概略性俯視圖；圖2位於具有曲面的物體上的標定機構的概略性俯視圖；圖3位於具有曲面的物體上的標定機構在測量過程中的概略性剖視圖；圖4根據本發明的標定機構的備選實施方式的概略性俯視圖；以及圖5根據本發明的標定機構的依照圖1的多個板的概略性俯視圖。
圖1顯示了根據本發明的標定機構11的俯視圖。這個標定機構11為平面形式，其厚度相當於待測的層厚度，沒有詳細顯示的、具有測量探頭的測量裝置將被標定到該厚度。首先，將對於無塗覆的基礎材料進行測量，以執行標準化。隨後，將標定機構11放置到未塗覆的測量物體上以執行標定。這裡，優選地利用在待測物體上的新位置執行多次測量，以獲得分析和平均數值。執行所述標定後，偏離了在理論上所存儲的探頭特性曲線的已作修正的探頭特性曲線將保存在測量裝置中，所述修正的特性曲線對於待測的特定物體嚴格有效。當以時間間隔對測量裝置的標定進行檢查時，將應用相同的要素。
標定機構11設計為平面形式，並包括一種轉變為過渡區域14的標定表面12。標定表面12和過渡區域14由狹縫狀裂口16圍繞，以此使標定表面12和過渡區域14與邊緣區域18相分離。這樣標定表面12通過過渡區域14連接到邊緣區域18。標定表面12的幾何圖形設計為例如圓形表面，或多或少為扇形形式。也可以提供其它的幾何圖形，例如諸如橢圓形、角形、或者角形和圓形圖形的結合。
根據示例性實施方式，過渡區域14設計為脊狀，並且設計為比測量表面14長。由此將產生類似舌形布置的類型，由於相對長並且細的過渡區域14而具有優勢標定表面12容易從所述平面出來地朝向頂部和底部進行布置，以及圍繞縱軸線19旋轉進行布置。
在脊狀過渡區域14中，此外提供了開口21，優選地位於縱軸線19上。這個開口21使標定表面12靈活並且容易偏轉。同時，這個開口21用於使標定機構11在例如諸如螺栓、導管、或類似的曲面或者圓形物體20上有目標地並安全地進行定位。這在圖2中通過例子來顯示。縱軸線19相當於曲面物體20的縱軸線。從而可以實現簡單的幾何對準。
在示例性的實施方式中，邊緣區域18完全圍繞標定表面12和過渡區域14。可替換的是，也可以將邊緣區域18專門設計為底座，從邊緣22向上延伸到過渡區域14。這樣提供了被最小化的一種手持區域23。
圖1所示的邊緣區域18靠近側面邊緣設有標記26，其至少包括標定機構11的厚度。
邊緣區域18和測量表面16之間的過渡區域14以固定的交叉部分轉變為標定表面12。可替換的是，過渡區域14到標定表面12的過渡在交叉部分中減小，或者包括頸狀的過渡類型。可替換的是，整個區域18也可以在薄片或者薄膜的情況下進行加固、或者進行對摺，以便容易手持。
圖3顯示了位於圓形物體20上的標定機構11在測量過程中的概略性橫截面。測量探頭32的球形接觸帽31放置在標定表面12的對稱軸線之外。由於過渡區域14的設計，致使可能會出現這種情況標定表面12可以移出標定機構11的平面或者相應地可靈活轉動，從而可以執行準確的標定。對於標定來說，不需要將具有球形接觸表面的球形接觸帽31中心地放置在物體33的縱向中心平面33上。如圖3所示，在橫向偏移的情況下也可以進行標定。這使得這樣一種標定稱為可能——僅僅需要安置測量探頭32使其球形接觸帽31位於標定表面12上，而不需要將測量探頭安置在標定表面12的準確點上。從而可以提供快速標定。
圖4顯示了根據本發明的標定機構11的備選實施方式。在這種實施方式中，狹縫狀裂口16以螺旋狀或螺線狀從內向外延伸。狹縫狀裂口16也可以包括多個繞圈。這種示例性的實施方式相應地包括圓形扇段的過渡區域14。狹縫狀裂口16包括兩個開口21。第一開口21形成裂口16的延伸部分，而另外提供的另一個開口21與標定表面12和過渡區域14分離。這樣的分離布置也可以設置在圖1中。
圖5顯示了多個板的俯視圖。標定機構11可以由例如類似條帶材料製造，其中通過雷射切割、水流切割、蝕刻或者類似方法提供至少一個狹縫狀裂口16和至少一個開口21。由於連續的生產並由於使用了條帶材料，所以同時可以經濟地製造具有固定厚度的多個標定機構11。一個單元中標定機構11的板的數量可以任意地確定。通過連接脊27使得標定機構11固定在框架或者材料條帶上。這樣就可以避免傳送過程中損壞，並且根據需要通過將連接脊21斷開而進行使用。
根據本發明的這些標定機構11，其特徵對於本發明來說分別是本質性的並且可以彼此隨機組合，這些標定機構可以準確地放在曲面以及平面上，並且實現對於測量裝置的標定。
權利要求
1.適用於對於待測的物體上的薄層的厚度進行測量的測量裝置的標定機構，它包括具有平坦上側面和平坦下側面的標定表面(12)，所述上、下側面間隔著預定的厚度，其特徵在於，標定表面(12)與至少一個邊緣區域(18)分開布置，並且標定表面(12)通過至少一個過渡區域(14)連接到所述至少一個邊緣區域(18)上。
2.根據權利要求
1所述的標定機構，其特徵在於，設置邊緣區域(18)，它至少部分地圍繞標定表面(12)。
3.根據權利要求
1或2所述的標定機構，其特徵在於，標定表面(12)的尺寸等於或者至少略大於測量裝置中測量探頭的球形接觸帽，優選地等於或者大於測量探頭的外殼。
4.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，標定表面(12)是圓形的。
5.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，所述標定表面(12)、所述至少一個邊緣區域(18)和所述至少一個過渡區域(14)由平面材料製成，並且該標定表面(12)和該至少一個邊緣區域(18)由狹縫狀裂口(16)至少部分地分開。
6.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，所述標定表面(12)、所述至少一個邊緣區域(18)和所述至少一個過渡區域(14)的厚度是恆定的。
7.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，在該標定表面(12)以外、至少在標定表面(12)的一個縱軸線(19)或者橫軸線上有至少一個狹縫狀開口(21)。
8.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，所述至少一個過渡區域(14)是脊狀的。
9.根據權利要求
7或8所述的標定機構，其特徵在於，在脊狀區域(14)中有至少一個狹縫狀開口(21)。
10.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，該過渡區域(14)是圓形的、環形的或者螺旋形的。
11.根據權利要求
5到10中任意一項所述的標定機構，其特徵在於，該狹縫狀開口(21)是狹縫狀裂口(16)的一部分。
12.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，在邊緣區域(18)中有至少一個開口(21)。
13.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，標定表面(12)和邊緣區域(18)之間的至少部分的狹縫狀裂口(16)可以通過雷射切割、水射流切割、蝕刻、通過機械的或者化學的移除方法來製造。
14.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，可以在平面版中製造多個板，其優選地通過連接脊(27)彼此定位，或者彼此進行位置固定。
15.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，該標定表面(12)由類似於薄片的材料或者平面版來製造。
16.根據前面的任意一項權利要求
所述的標定機構，其特徵在於，至少一個標定表面(12)由非可磁化材料、尤其是聚脂薄膜、塑料或者絕緣材料進行製造。
17.根據權利要求
1到14中任意一項所述的標定機構，其特徵在於，至少一個標定表面(12)由可磁化的材料製造，尤其是用於確定鐵氧體容量。
專利摘要
本發明涉及一種適用於對於待測的物體上的薄層的厚度進行測量的測量裝置的標定機構，它包括具有平坦上側面和平坦下側面的標定表面(12)，該上、下側面以預定的距離彼此分開。標定表面(12)與至少一個邊緣區域(18)分開，並且標定表面(12)通過至少一個過渡區域(14)連接到該至少一個邊緣區域(18)上。
文檔編號G01B21/08GK1997868SQ200580018528
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月6日
發明者H·費希爾 申請人:赫爾穆特·費希爾地產兩合公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan