适用于对于待测的物体上的薄层的厚度进行测量的测量装置的标定机构

摘要

本发明涉及一种适用于对于待测的物体上的薄层的厚度进行测量的测量装置的标定机构，它包括具有平坦上侧面和平坦下侧面的标定表面(12)，该上、下侧面以预定的距离彼此分开。标定表面(12)与至少一个边缘区域(18)分开，并且标定表面(12)通过至少一个过渡区域(14)连接到该至少一个边缘区域(18)上。

说明书

本发明涉及一种适用于对于待测的物体上的薄层的厚度进行测量的的测量装置的标定机构，它包括具有平坦上侧面和平坦下侧面的标定表面，上、下侧面以预定的距离彼此分开。

用于测量层厚度的普通手动测量装置可以由Helmut Fischer GmbH有限责任公司和KG电子与测量技术研究所(Institut für Elektronik und Messtechnik)公司的手册获知。这种非破坏性、快速和精确的层厚度测量被用于层的测量应用中。层厚度测量包括例如从几μm一直到2000μm的范围。

为了测量层的厚度，测量方法的选择分别依赖于待测物体或者基础材料。磁感应方法用于测量铁磁基础材料上的非磁性层，例如诸如铁或者钢上的锌、铬、铜、锡或颜料、油漆、塑料、搪瓷。非铁金属上的非导电层可以通过涡流法确定，例如诸如铝、黄铜或者锌上的颜料、油漆、塑料，以及铝阳极电镀层。

为了实施测量，规定将通过信号线或者无线电与测量装置相连接的测量探头放置在待测的测量物体层上。经过短暂的测量时间，例如小于一秒钟，测量值将被记录，并且由测量装置通过显示器显示。

为了对于层的厚度进行准确测量，需要测量装置在相应的测量物体上进行至少标准化或者标定。当测量物体的性质发生轻微变化时，需要尽快进行标准化。由于所述标准化，探头特性曲线可以出现零点漂移以标定相应探头，并被存储在测量装置中。通过标定，确定并且修正标定数值和实际数值之间的差异，实际数值为测量装置上指示的数值，而标定数值为相应于标定标准的数值。基础材料间磁导率或者电导率的差异可以通过标定分别予以考虑。在这里，将以薄膜或者薄片形式使用标定机构来调节测量装置，以便分别适应测量任务或者测量物体。

如果测量物体的几何形状和正常情况差异很大，那么就可以进一步实行主标定。这里也可以使用标定机构；例如，使用四个不同厚度的标定薄片并考虑四个不同的标定数值来实行所谓的主标定。

为了实施标定，这些标定薄片被放置在测量物体的平坦表面上。如果由于粗心的操作，可能在标定薄片和测量物体表面之间形成空气间隙，这将导致标定不精确。由于标定薄片的尺寸及平面式设计，曲面的标定是费时的，并且需要一定的经验。

因此本发明的目的是完成一种标定机构，该标定机构实现对测量装置的标定，以用于以简单和安全的方式来测量具有平面和曲面的测量物体的层厚度。

根据本发明，这个目的通过权利要求1的特征来解决。本发明的其它有益实施方式和改进方案在其它的权利要求中进行说明。

根据本发明的标定机构的实施方式能够实现的是：标定表面相对于边缘区域近似自由运动地进行布置，并且固定在至少一个过渡区域上。这将防止气垫的形成。另外空气能够在边缘区域和标定表面之间漏出。同时，还能够使标定表面至少部分地在过渡区域上从边缘区域的平面旋转举起；这尤其是对于曲面物体来说，可以在将测量探头放置在标定表面上之后，只是使标定表面在用于测量物体的测量探头的放置点处贴靠在物体上。利用根据本发明的这种标定机构，就可以避免在对于具有被检测的平面表面的物体进行标定时形成空气间隙；以及在测量物体具有曲面的情况下，可以实现按照规定的放置。

根据本发明的一种优选实施方式，所述标定表面至少部分地由边缘区域围绕。这样，标定表面可以排列成受保护的方式，并且便于操纵时不触及标定表面。

根据一种优选的实施方式，标定机构的标定表面的尺寸等于或者至少略大于测量探头的球形接触帽的尺寸。从而将标定表面设计的很小，在放置到平面上时，将轻松实现其下面空气的排出，并且保证快速的接触。对于曲面的标定，在放置了测量探头之后，如果需要就可以将标定表面从非负荷位置轻微偏转。

有利的是，将标定表面设计为等于或者至少略大于探头顶端或者探头顶端的外壳。这样可以容易地并受控制地放置。同时，向使用者标明放置测量探头的位置以实施所述标定。

根据本发明的另一种优选实施方式，标定表面设计为环形。这将便于大多包括圆形外壳的测量探头的定位。围绕活动舌状物的中心的同心圆便于使测量探头按规定地进行放置。

根据本发明的一种优选实施方式，标定表面、所述至少一个边缘区域、以及所述至少一个过渡区域由平面材料制成，标定表面和边缘区域至少局部地被狭缝状裂口分开。这使得标定机构制造简单、廉价以及精确。由于使用了平面材料，就可以生产单片标定机构，其中标定表面通过过渡区域连接到至少局部地环绕着标定表面的边缘区域上。这也提供了简单的操作。

包括至少一个边缘区域和至少一个过渡区域的标定表面优选地是具有恒定厚度的平面材料。其优点是，标定机构在测量物体上的布置不依赖于其对准。此外，由于使用了固定厚度的平面材料，所述简化了制造，而且在规定的表面上具有特定的一致厚度。

根据本发明的一种优选实施方式，在标定表面的至少一个纵轴线或者横轴线上在标定表面以外设有至少一个狭缝状开口。在将标定机构放置在曲面上时这个开口用作检视窗。从而可以实现以及便于精确的对准。另外，这个开口可以在标定机构放置在平坦表面上时用于排出封入的空气。

根据本发明的第一备选实施方式，至少一个过渡区域为脊状设计。从而标定表面表现为摇摆板形式。这样可能导致的情况是，标定表面从平面位置不仅在Z轴方向上、而且通过围绕着脊状过渡区域的纵轴线的转动可以偏转。从而标定表面将提供从标定机构平面出来的巨大的活动自由度。

脊状过渡区域优选地包括狭缝状开口。除检视窗的有利设计之外，也可以具有如下效果：减小这种脊状过渡区域的宽度，并且在开口和脊状区域狭缝状裂口之间形成臂，这将便于偏转和/或扭曲以及弹性地拿起标定表面。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述至少一个过渡区域为环状设计。狭缝状裂口在标定表面附近延伸；例如，沿着四分之三圆周并且以圆形、环形或者以螺旋形向外延续。从而这将导致圆形的、环状的或者其它近似相关的过渡区域。标定表面可以从标定机构的平面在多个方向上弹性地拿起、偏转和旋转。

有利的是，狭缝状开口作为狭缝状裂口的一部分。这种实施方式的优点特别在于环状过渡区域，所以过渡区域的限制或者过渡区域的引入将同时形成检视窗的一个部分。

此外有利的是，在至少部分地围绕标定表面的边缘区域提供至少一个开口，以便在将标定机构放置到平面物体上时便于空气的排出。

根据本发明的优选设计，通过激光切割、水射流切割、蚀刻、或者其它化学或机械切除方法来制造狭缝状裂口，以便至少局部地形成标定表面和边缘区域。激光切割、水射流切割和蚀刻特别适合于形成准确的和优选无毛刺的边缘。而且，也可以实现很小的裂口尺寸。

标定表面和至少局部地围绕着标定表面的边缘区域优选地用多个板来生产。例如，通过激光切割或水射流切割来对片状材料进行机械加工，所以将同时使用多个标定机构或者相应地使用多个板。优选地通过彼此间预定数量的连接脊来对这些板进行定位，并且通过简单地断开连接脊而可以分离。

有利的是，至少所述标定表面由类似薄膜的材料、尤其是聚脂薄膜来进行生产。薄膜的厚度设计为分级的，具有分级式的增长，优选地提供为20或24μm的厚度。例如，标定机构的厚度的进一步分级可以是40、250、500、750和1500μm等。聚酯薄膜是非导电性的。

为了实施磁感应测量方法，有利的是，至少所述标定表面由非磁性金属制造。优选地提供非磁性金属薄片、条带或片状板。优选地使用材料铜/铍、或铜镍锌合金(German silver)。具有高硬度和低的或无导电性的其它材料也可以用于磁感应测量方法。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述至少一个标定表面由非导电性材料制造，尤其是绝缘材料、聚酯薄膜、塑料，并且可以用于依照涡流法的层厚度测量。

另外，例如可以使用可磁化薄片材料来测量奥氏体钢(austenitic steel)的铁氧体浓度。为了这个目的，将薄片放置在非导电、非磁性的基础材料上。从而至少在靠近表面处可以确定铁氧体浓度。可以确定并发布铁氧体浓度的百分比份额。例如，对于奥氏体钢的焊接缝中铁氧体含量所进行的确定是用于评判焊接缝质量的参量。同样，奥氏体钢中铁氧体含量的确定也可以用于质量控制。

下面将以附图中所示的实施例为基础，对本发明以及附加的优选实施方式和改进方案进行详细解释和描述。根据本发明，说明书中和附图中的特征可以单独或者以任何组合方式使用。在附图中：

图1显示了根据本发明的标定机构的概略性俯视图；

图2位于具有曲面的物体上的标定机构的概略性俯视图；

图3位于具有曲面的物体上的标定机构在测量过程中的概略性剖视图；

图4根据本发明的标定机构的备选实施方式的概略性俯视图；以及

图5根据本发明的标定机构的依照图1的多个板的概略性俯视图。

图1显示了根据本发明的标定机构11的俯视图。这个标定机构11为平面形式，其厚度相当于待测的层厚度，没有详细显示的、具有测量探头的测量装置将被标定到该厚度。首先，将对于无涂覆的基础材料进行测量，以执行标准化。随后，将标定机构11放置到未涂覆的测量物体上以执行标定。这里，优选地利用在待测物体上的新位置执行多次测量，以获得分析和平均数值。执行所述标定后，偏离了在理论上所存储的探头特性曲线的已作修正的探头特性曲线将保存在测量装置中，所述修正的特性曲线对于待测的特定物体严格有效。当以时间间隔对测量装置的标定进行检查时，将应用相同的要素。

标定机构11设计为平面形式，并包括一种转变为过渡区域14的标定表面12。标定表面12和过渡区域14由狭缝状裂口16围绕，以此使标定表面12和过渡区域14与边缘区域18相分离。这样标定表面12通过过渡区域14连接到边缘区域18。标定表面12的几何图形设计为例如圆形表面，或多或少为扇形形式。也可以提供其它的几何图形，例如诸如椭圆形、角形、或者角形和圆形图形的结合。

根据示例性实施方式，过渡区域14设计为脊状，并且设计为比测量表面14长。由此将产生类似舌形布置的类型，由于相对长并且细的过渡区域14而具有优势：标定表面12容易从所述平面出来地朝向顶部和底部进行布置，以及围绕纵轴线19旋转进行布置。

在脊状过渡区域14中，此外提供了开口21，优选地位于纵轴线19上。这个开口21使标定表面12灵活并且容易偏转。同时，这个开口21用于使标定机构11在例如诸如螺栓、导管、或类似的曲面或者圆形物体20上有目标地并安全地进行定位。这在图2中通过例子来显示。纵轴线19相当于曲面物体20的纵轴线。从而可以实现简单的几何对准。

在示例性的实施方式中，边缘区域18完全围绕标定表面12和过渡区域14。可替换的是，也可以将边缘区域18专门设计为底座，从边缘22向上延伸到过渡区域14。这样提供了被最小化的一种手持区域23。

图1所示的边缘区域18靠近侧面边缘设有标记26，其至少包括标定机构11的厚度。

边缘区域18和测量表面16之间的过渡区域14以固定的交叉部分转变为标定表面12。可替换的是，过渡区域14到标定表面12的过渡在交叉部分中减小，或者包括颈状的过渡类型。可替换的是，整个区域18也可以在薄片或者薄膜的情况下进行加固、或者进行对折，以便容易手持。

图3显示了位于圆形物体20上的标定机构11在测量过程中的概略性横截面。测量探头32的球形接触帽31放置在标定表面12的对称轴线之外。由于过渡区域14的设计，致使可能会出现这种情况：标定表面12可以移出标定机构11的平面或者相应地可灵活转动，从而可以执行准确的标定。对于标定来说，不需要将具有球形接触表面的球形接触帽31中心地放置在物体33的纵向中心平面33上。如图3所示，在横向偏移的情况下也可以进行标定。这使得这样一种标定称为可能——仅仅需要安置测量探头32使其球形接触帽31位于标定表面12上，而不需要将测量探头安置在标定表面12的准确点上。从而可以提供快速标定。

图4显示了根据本发明的标定机构11的备选实施方式。在这种实施方式中，狭缝状裂口16以螺旋状或螺线状从内向外延伸。狭缝状裂口16也可以包括多个绕圈。这种示例性的实施方式相应地包括圆形扇段的过渡区域14。狭缝状裂口16包括两个开口21。第一开口21形成裂口16的延伸部分，而另外提供的另一个开口21与标定表面12和过渡区域14分离。这样的分离布置也可以设置在图1中。

图5显示了多个板的俯视图。标定机构11可以由例如类似条带材料制造，其中通过激光切割、水流切割、蚀刻或者类似方法提供至少一个狭缝状裂口16和至少一个开口21。由于连续的生产并由于使用了条带材料，所以同时可以经济地制造具有固定厚度的多个标定机构11。一个单元中标定机构11的板的数量可以任意地确定。通过连接脊27使得标定机构11固定在框架或者材料条带上。这样就可以避免传送过程中损坏，并且根据需要通过将连接脊21断开而进行使用。

根据本发明的这些标定机构11，其特征对于本发明来说分别是本质性的并且可以彼此随机组合，这些标定机构可以准确地放在曲面以及平面上，并且实现对于测量装置的标定。