專利名稱：用于對薄層的厚度進(jìn)行無損測量的測量探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無損測量位于目標(biāo)空腔中的薄層厚度的測量探頭，可通過一種開口而觸及/達(dá)到所述空腔。
背景技術(shù)：
在DE102005054593A1中，已知一種對薄層厚度進(jìn)行無損測量的測量探頭，其包括至少一個在外殼中的傳感器元件。一種接觸球冠(content spherical cap)被分配給此傳感器元件，從而使得測量探頭可以通過此接觸球冠而置于待測的涂層的表面上。其次，可以用這種類型的測量探頭執(zhí)行對薄層厚度的無損檢測。通常，這種類型的測量探頭是被手工地置于測量表面上來執(zhí)行測量。也可以試圖使用測量支架。在此過程中，應(yīng)當(dāng)給出到測量表面足夠的可接近性，以便能夠放置這種類型的測量探頭。一方面，由于不斷提高的品質(zhì)要求，另一方面，由于不斷提高的成本壓力，有必要也檢查和監(jiān)測例如空腔涂層。例如，在汽車工業(yè)中，在主體工件的梁(sill)區(qū)域中涂敷空腔。這可以通過陰極浸染涂覆或浸涂清漆涂覆做到。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計，這種類型的空腔只能通過小開口進(jìn)入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是產(chǎn)生一種測量探頭，通過它可以檢查特別是空腔中的涂層，或者能夠以無損方式確定空腔涂層或難以進(jìn)入?yún)^(qū)域的厚度。根據(jù)本發(fā)明，通過一種根據(jù)權(quán)利要求1的特征的測量探頭實現(xiàn)該目標(biāo)。在進(jìn)一步的權(quán)利要求中給出其他優(yōu)選實施例和進(jìn)一步的開發(fā)。借助于依據(jù)本發(fā)明的測量探頭，利用抓握元件，在所述抓握元件上設(shè)置一種延長的且彈性屈曲的導(dǎo)桿，其在它的自由端上容納著至少一個測量頭，所述測量頭相對于導(dǎo)桿以至少一個自由度可活動，此至少一個測量頭被插入空腔中的小開口、或者進(jìn)入到從外部難以進(jìn)入的區(qū)域內(nèi)，且隨后經(jīng)由通過導(dǎo)桿移向空腔中的或難以進(jìn)入?yún)^(qū)域中的待測表面。在該至少一個測量頭被一次或多次地置于空腔中的涂層上、或被沿著空腔中的涂層而受導(dǎo)引的同時，可在一點(diǎn)處或在不同的點(diǎn)處測量出涂層的層厚度，從而可通過此類型的測量探頭來針對品質(zhì)而具體檢查空腔涂層。通過延長和彈性屈曲的導(dǎo)桿，施加最小力到該至少一個測量頭，以便確保該至少一個測量頭可靠地接觸抵靠著待測表面。同時，也能以在不相對于測量表面對應(yīng)地定向?qū)U的情況下以一種簡單方式來促成抵靠著彎曲的測量表面上的接觸。由于以相對于導(dǎo)桿的至少一個自由度而實現(xiàn)的至少一個測量頭的可鉸接式安裝，測量頭可自動在測量表面上直立、并位于受校正以用于實施對層厚度進(jìn)行測量的位置中的測量表面上，與測量探頭的抓握元件的保持位置無關(guān)，由于固定的導(dǎo)桿的保持位置(并因此導(dǎo)桿的角度位置)相對于測量頭發(fā)生改變和調(diào)適，而同時測量頭接觸抵靠著測量表面、或沿著測量表面受導(dǎo)引。以這種方式，產(chǎn)生了一種測量探頭或內(nèi)部探頭，其有助于對空腔中的涂層厚度進(jìn)行的測量和檢查過程中的簡單處理。
測量探頭的優(yōu)選的配置目的是至少一個測量頭優(yōu)選可移動地被布置在外殼中，其被附連到導(dǎo)桿，以這種方式，其以至少一個自由度可移動。這樣的配置優(yōu)點(diǎn)在于測量頭在不同的應(yīng)用中可移動，并在外殼中受保護(hù)。在測量探頭的優(yōu)選的實施例中，外殼和導(dǎo)桿通過至少一個鉸接軸線互連，特別是所提供的一種鉸接軸線，其被垂直于測量頭的縱向軸線而定向，測量頭的縱向軸線被基本上定向為垂直于待測表面。在測量頭接觸抵靠到測量表面的過程中，根據(jù)結(jié)構(gòu)以簡單的方式形成該布置、并且使之可能，以在測量頭的導(dǎo)引的方向與測量表面的方向之間進(jìn)行補(bǔ)償。在測量探頭的另一可替代實施例中，接收著測量頭的外殼以及所述導(dǎo)桿通過一種球-支座關(guān)節(jié)而互連。這樣的球-支座關(guān)節(jié)使得能實現(xiàn)對測量頭的相對于導(dǎo)桿的位置進(jìn)行的三維改變。至少一個測量頭的相對于測量表面的位置因此可被以一種非常通用的方式調(diào)適。在本發(fā)明的又一可替代的實施例，至少一個測量頭被布置在載板上，通過多個條形的(特別是平面的條形的)彈簧元件而保持所述載板，并且所述至少一個測量頭經(jīng)由連接元件而相對著地可連接至導(dǎo)桿。這種布置的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)測量探頭接觸抵靠著待檢查表面時，并排布置的條形彈簧元件使得能施加至少低水平的壓力到至少一個測量頭，因此它可以可靠地接觸所述測量表面。此外，通過并排布置的彈簧元件，可以同時獲得圍繞各個彈簧元件的共同縱向軸線的至少輕微轉(zhuǎn)動。這種布置因此具有的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)相對于導(dǎo)桿的偏斜和可樞轉(zhuǎn)性，以無摩擦方式安裝/裝配至少一個測量頭。優(yōu)選地通過一種能夠以簡單方式連接至導(dǎo)桿上的連接元件來保持和連接條形彈簧元件。這導(dǎo)致簡單的裝配和拆卸。此外，沿著導(dǎo)桿/在導(dǎo)桿上受導(dǎo)向的信號線可通過簡單方式而與導(dǎo)桿上的信號線相連接，例如通過夾緊、經(jīng)由螺釘、鎖定或夾緊連接。在該可替代實施例的優(yōu)選配置中，彈簧元件在平面上并排布置，并彼此相距一定距離。從而可以確定引導(dǎo)頭相對于彈簧元件或?qū)U的縱向軸線的徑向偏斜。同時可以在接觸方向上增大彈性。優(yōu)選地在載板的重心處或探頭單元的重心中施加朝著載板而被定向的彈簧元件的末端。從而可以確保至少一個測量頭布置在待檢查表面上的正確位置中。例如， 這樣的探頭單元可包括載板，載板包括測量頭和至少一個輔助桿(auxiliary pole)，或包括兩個不同的測量頭、以及可選地一個輔助桿，從而使得形成兩點(diǎn)或三點(diǎn)支承?？商娲兀?可以提供三個測量頭，它們都彼此不同、或者僅一個不同于其他。此外，條形彈簧元件優(yōu)選為導(dǎo)電的。這樣可使這些彈簧元件用于雙重目的，并且不需要額外的電線。從而可以大大降低整個探頭單元的重量，并且從而可消除對測量有負(fù)面影響的另外的干擾力的影響。此外，在該可替代的實施例中，載板可置于外殼中，而彈簧元件可配置為可從外殼中移除。彈簧元件從而也可以承載住外殼，外殼保護(hù)各個元件。此外，優(yōu)選在載板和外殼之間設(shè)置能量存儲元件，并以相對于外殼可下沉的方式支撐住該至少一個測量頭。從而在如果施加太大的力的情況下，使得至少一個測量頭因此受保護(hù)。該能量存儲元件可優(yōu)選地應(yīng)用于載板或探頭單元的重心處。有利地，鄰近著至少一個測量頭布置輔助桿。通過這樣，可形成所謂的導(dǎo)塊(guide shoe)，其被布置成以相對于導(dǎo)桿的至少一個自由度可移動，而與導(dǎo)桿的定向無關(guān)，使傳感器元件能以確定的方式被置于測量表面上，或者允許實現(xiàn)傳感器元件相對于測量表面的確定定向。該至少一個測量頭和該至少一個輔助桿優(yōu)選為彼此鄰近地被布置，從而使得通過導(dǎo)塊，基本上相對于測量表面以直角而定向所述測量探頭。因此，可以顯著減小由于不正確操作引起的測量誤差。輔助桿被具體設(shè)計為一種接觸球冠、輥或滑動構(gòu)件。所有實施例共同點(diǎn)是平滑地抵靠接觸到表面，并自發(fā)地/自主地與測量表面對準(zhǔn)，并且可選地沿著所述表面而被導(dǎo)引，以便避免損壞，由此在測量進(jìn)行的同時，輔助桿優(yōu)選地被延遲布置在測量頭之后。在其中外殼經(jīng)由鉸接軸線或球-支座關(guān)節(jié)而優(yōu)選地連接到導(dǎo)桿的實施例中，至少一個輔助桿被布置在外殼上。在其中至少一個測量頭布置于載板上的又一可替代實施例中， 至少一個輔助桿布置在載板上。依據(jù)測量探頭的優(yōu)選配置，所述至少一個測量頭通過磁感應(yīng)測量方法、通過渦流方法或者通過直流場方法、要不然就是通過利用霍爾探頭的磁方法來檢測出層厚度，并且至少一個另外的測量頭通過上述方法中的任何一種方法來檢測出層厚度。這種測量探頭可以與兩個或多個不同的測量頭通用使用，并排布置相同的或不同的測量頭，而不必要替代導(dǎo)桿上的測量頭。在本實施例中，優(yōu)選地，在通過并排布置的條形彈簧元件形成的縱向軸線上，樞轉(zhuǎn)點(diǎn)位于這兩個不同的測量頭之間，或者在兩個測量頭和或輔助桿或三個測量頭之間形成重心。當(dāng)測量彎曲表面時，兩個不同的測量頭優(yōu)選被相對于導(dǎo)桿定向，或者相對于在相對于沿著一條沿所述表面的表面線進(jìn)行的測量的線上的抓握元件而被定向。因此可提供測量平面上的一種可靠的布置，并且可獲得精確的測量結(jié)果。此外，提供兩個輔助桿，它們與一個測量頭一起形成三點(diǎn)支承?？商娲?，兩個測量頭，具體地兩個不同的測量頭，也可以與一個輔助桿一起形成三點(diǎn)支承。因此可以相對于測量表面而自主地定向所述外殼或載板，而與導(dǎo)桿的定向無關(guān)，以這種方式使得測量頭垂直于測量表面。測量頭相對于測量表面的基本上垂直的定位因此也是可能的，如果測量表面的定向改變，或者例如如果測量表面以彎曲方式繼續(xù)發(fā)生。這個測量探頭優(yōu)選具有一種布置，其中在介于測量頭和至少一個輔助桿之間的區(qū)域中提供一種鉸接軸線或球-支座關(guān)節(jié)，以便將外殼連接到導(dǎo)桿。通過這個鉸接軸線，外殼以可彎曲或可樞轉(zhuǎn)的方式保持在導(dǎo)桿上。因此，測量頭可以與輔助桿一起關(guān)于測量表面而正確地定位，并且可以與導(dǎo)桿的定向無關(guān)地被布置在測量表面之上。此外，優(yōu)選地比輔助桿更接近于測量頭地對連接外殼和導(dǎo)桿的鉸接軸線或球-支座關(guān)節(jié)加以定位。通過這樣，在測量頭上作用至少低的布置時間或?qū)R時間，因為介于鉸接軸線和輔助桿之間的杠桿臂至少稍微大于介于鉸接軸線和測量頭之間的杠桿臂。不需要額外的工具，就能夠確保待被檢查表面上存在著測量頭的牢固接觸。此外，測量頭設(shè)置在外殼中，從而使它優(yōu)選地沿著它的縱向軸線至少稍微可移動。 從而可以確保測量頭牢固地置于測量表面上。同時也可以避免太高的壓力。測量頭的可替代的布置提供了介于導(dǎo)桿和測量頭之間的防絞保護(hù)或能量存儲元件，其在朝向?qū)U傾斜或預(yù)定的初始位置中定位所述測量頭。因此，當(dāng)通過一種開口將測量探頭插入空腔中時，可以確保測量頭在已知位置上被定向至導(dǎo)桿，并且隨后通過簡單的處理便利了待被檢查表面上的測量頭的牢固接觸，盡管從外部難以看到測量頭在空腔內(nèi)部的定位，或者不再能看見。測量探頭的導(dǎo)桿優(yōu)選包括具有彎曲進(jìn)程的延長的基體，因此則剛性地設(shè)計導(dǎo)桿，關(guān)于它的截面軸線，并且設(shè)計為在其縱向上至少輕微彈性地可屈服。因此，導(dǎo)桿具有相對抗扭的設(shè)計，從而使得簡單地使得至少實現(xiàn)對導(dǎo)桿的彎曲進(jìn)行稍微整平、或?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)桿的彎曲的劇烈傾斜成為可能。因此，給出測量頭的精確引導(dǎo)。由于導(dǎo)桿的優(yōu)選彎曲進(jìn)程，利用至少一個測量頭的隨后可靠的接觸，使進(jìn)入空腔的導(dǎo)桿的可選擇和充分的下沉和插入成為可能，即便在非常小的空腔中也如此?？商娲?，空腔導(dǎo)桿也可以按照直的方式延伸，并且從而可插入到管道、異形零件、軟管等之中，以便測量內(nèi)部涂層。導(dǎo)桿優(yōu)選地在其彎曲的內(nèi)側(cè)上具有至少一個滑動表面或接觸表面。該滑動表面或接觸表面允許測量頭沿著開口上的邊緣被瞄準(zhǔn)、加以不傾斜的引導(dǎo)進(jìn)入空腔。此外，導(dǎo)桿優(yōu)選具有在縱向上延伸的U形凹槽，其具體設(shè)置在導(dǎo)桿的彎曲基體的內(nèi)側(cè)上，信號線被導(dǎo)引進(jìn)入其中、通往測量頭。這一布置同時有助于信號線的被保護(hù)的容納，因為滑動表面和接觸表面，特別是設(shè)置在凹槽的自由的U形側(cè)面上，稍微相對著信號線而突出，并且其保護(hù)了這些。此外，導(dǎo)桿在其整個長度上可具有彎曲形狀/形式。在此過程中優(yōu)選地提供相同的曲率?？商娲兀藦澢砂ú煌陌霃?，其適于空腔的幾何形狀，并且其有助于沿著空腔中待被檢查的表面或涂層而實現(xiàn)對測量頭的最佳導(dǎo)引。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，以多個部分形成導(dǎo)桿，并且優(yōu)選地通過聯(lián)接元件可以互連兩個鄰近的桿部。一方面，這種配置可形成不同長度的導(dǎo)桿以及可適用于具體的應(yīng)用， 另一方面，因而使得對于空腔的不同水平的可進(jìn)入程度、以及對于空腔的幾何形狀的專用調(diào)適成為可能。例如，對于非常小的空腔，可形成有點(diǎn)直的或較少彎曲的導(dǎo)桿，而對于其他空腔，有點(diǎn)彎曲的導(dǎo)桿可被形成用于深深插入空腔中。聯(lián)接元件優(yōu)選地與桿部形成插入連接，其例如被牢固地以鎖定方式互連、或通過按壓配合實現(xiàn)，并也可以優(yōu)選地被再次互相拆卸開，以用于模塊結(jié)構(gòu)。在多部分導(dǎo)桿的又一優(yōu)選配置中，聯(lián)接元件具有柔性扭結(jié)，其優(yōu)選通過強(qiáng)加的偏斜返回到其開始位置。例如，該柔性扭結(jié)可由塑料材料、金屬等制成。一方面，因此獲得通過抓握元件傳送的至少一個測量頭的接觸裝置，而另一方面，同時繼而形成了彈性屈服的導(dǎo)桿。此外，為了信號線的連接，聯(lián)接元件優(yōu)選包括用于貫通連接的插入接觸。例如，當(dāng)桿部被插進(jìn)聯(lián)接元件中時，可以實現(xiàn)與聯(lián)接元件中的連接線的自動接觸，以便用以彈性接觸鄰近的桿部，所述鄰近的桿部也通過相同的聯(lián)接元件被接收、且桿部在前，或者用以連接在桿部中受引導(dǎo)的電線或信號線。在導(dǎo)桿的第一優(yōu)選配置中，其由金屬材料制成，特別是彈簧鋼，并可優(yōu)選由加工或成型工藝制成。這種類型的導(dǎo)桿具有高穩(wěn)定性和高回彈性，以及具有用于返回彈簧的高能力，以便在偏斜之后返回至初始形狀。導(dǎo)桿的又一可替代配置旨在其由熱塑彈性體制成。該塑料可包括與金屬材料，尤其是彈簧鋼相似的特性。這種由塑料制成的導(dǎo)桿也可以通過加工制成，以及通過壓彎工藝制成。導(dǎo)桿的又一可替代配置旨在其由塑料合成基體制成，其中傳導(dǎo)路徑優(yōu)選地被嵌入其中。對于這種類型的塑料合成基體，例如可以使用玻璃纖維織物、碳纖維織物或其他纖維增強(qiáng)塑料材料，其優(yōu)選被置于模具中，以便通過進(jìn)一步填入樹脂或類似物來形成導(dǎo)桿輪廓。同時鏈接起信號線。在信號線的制造中，也可同時制成導(dǎo)桿的輪廓。


通過在附圖中示出的例子接著更詳細(xì)地解釋和描述本發(fā)明以及進(jìn)一步有利的實施例以及其進(jìn)一步的開發(fā)。依據(jù)本發(fā)明，可以獨(dú)立或分別以任意組合使用從說明書和附圖中獲取的特征。在附圖中圖1顯出了根據(jù)本發(fā)明的測量探頭的示意性側(cè)視圖；圖2示出了根據(jù)圖1的測量探頭的進(jìn)一步示意圖；圖3示出了根據(jù)圖1的測量探頭的測量頭的示意性放大截面圖；圖4示出了沿著圖2的線IV-IV的示意性截面表示；圖5示出了依據(jù)圖4的導(dǎo)桿的可替換結(jié)構(gòu)；圖6a和b示出了用于測量層厚度的在空腔中依據(jù)圖1的測量探頭的不同工作位置；圖7示出了圖3的可替代實施例的示意性截面圖；圖8示出了依據(jù)圖6的實施例的從下方看的示意圖；圖9示出了圖1的又一可替代實施例的示意性截面表示；圖10示出了如圖9中的實施例的測量頭的透視圖；圖11示出了具有在其上布置的彈簧元件的測量頭的示意性細(xì)節(jié)視圖；圖12示出了圖9的可替代實施例的從上面看的示意圖；圖13示出了依據(jù)圖12的實施例的示意性側(cè)視圖；以及圖14示出了圖12的可替代實施例的從上面看的示意圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的測量探頭11的示意性側(cè)視圖如圖1所示。測量探頭的進(jìn)一步的示意圖如圖2所示。測量探頭11還表示為內(nèi)部測量探頭或者內(nèi)部探頭，其用于無損測量薄層厚度，特別是在空腔中(例如所述空腔可通過開口進(jìn)入)，或在難以進(jìn)入的區(qū)域中進(jìn)行此測量。測量探頭11包括抓握元件12，其中展現(xiàn)了連接線14，其連接測量探頭11與評估裝置，評估裝置沒有詳細(xì)示出。抓握元件12接納導(dǎo)桿16，其在它的前端包括一種具有至少一個傳感器元件18的測量頭17，其以至少在一個自由度上可偏斜的方式被保持至導(dǎo)桿16。 測量頭17置于外殼20中，例如通過鉸接軸線21其連接到導(dǎo)桿16。在此過程中，導(dǎo)桿16在它前端具有U形凹槽或者叉狀物，并包括部分地圍繞著外殼20的連桿23，從而使外殼20被定位在導(dǎo)桿16上的連桿23之間，并被繞著鉸接軸線21而以樞轉(zhuǎn)方式加以導(dǎo)引。此外，可以用沿著所述導(dǎo)桿的縱向可位移方式在導(dǎo)桿上設(shè)置制動件24，因此所述制動件定義和限定了導(dǎo)桿16在空腔或難以進(jìn)入空間中的下沉深度。在要測量多個目標(biāo)的情況下，由于經(jīng)由制動件M相對于待測目標(biāo)而對測量頭17進(jìn)行了確定的定位，從而在同一測量點(diǎn)處總是可以進(jìn)行對比測量。在圖3中，示出了外殼20的示意性放大截面，且具有在其中布置的測量頭17、以及導(dǎo)桿16的前端。利用待被檢查表面27上的空腔沈中的它的測量頭17來定位測量探頭 11，由此測量頭17可以經(jīng)由空腔沈中的開口 28而被插入到空腔沈的內(nèi)部。這種空腔沈可以形成在，例如，機(jī)動車的主體工件中，尤其是在梁區(qū)域或主體工件的A-柱、B-柱或C-柱。同樣的，這種類型的空腔沈也可以存在于主體工件的其他區(qū)域， 在其他物體、裝置或設(shè)施中，其具有用于具體原因的涂層，例如為了避免過早的腐蝕。浸涂涂層或陰極浸涂涂層優(yōu)選用于機(jī)動車的主體工件中的涂層空腔26。用測量探頭11對空腔 26的表面27進(jìn)行關(guān)于層厚或?qū)淤|(zhì)量/品質(zhì)的無損檢測。外殼20具體接受前面區(qū)域中的測量頭17。它包圍圍繞著傳感器元件18，傳感器元件基本上垂直于待被檢查表面27而被定向。傳感器元件18在前端處包括一種接觸球冠 31。接觸球冠31和至少一個傳感器元件18優(yōu)選都位于同一縱向軸線上。此類型的傳感器元件18優(yōu)選通過初級、次級線圈形成，帶有磁體，設(shè)計為具有在罐形磁體上的至少一個線圈，或被設(shè)計為非屏蔽的雙極。此種類型的傳感器元件18根據(jù)磁感應(yīng)過程促成了測量。磁感應(yīng)測量過程適合于測量非鐵金屬涂層的厚度，例如鉻、銅和鋅或可磁化基體材料(例如鋼和鐵)上的類似物，以及適合用于可磁化基體材料(例如鋼和鐵)上的涂料、漆料和塑料層。例如，如果測量區(qū)域包括厚度達(dá)1800 μ m的層，則優(yōu)選使用低于300Hz的頻率。可替代地，這樣的傳感器元件18可用于根據(jù)渦流方法執(zhí)行測量，也就是說，對非鐵材料上的不導(dǎo)電層(例如在鋁、銅、黃銅、不銹鋼或鋁上的其他陽極化層上的涂料、漆料、塑料)的厚度的無損檢測可在高頻交變磁場中執(zhí)行。此外，可提供如圖13所示的包括傳感器元件61的測量頭60，其包括設(shè)置于霍爾傳感器64附近的場集中器63上的永磁體62。此霍爾傳感器64 直接位于接觸球冠31之后。從而可通過磁性直流場方法來執(zhí)行測量。優(yōu)選地布置傳感器元件18使得在測量頭17中或測量頭接收器32中相對于外殼 20它可稍微地可移動。測量頭接收器32被水平定位，優(yōu)選地在外殼20中可調(diào)節(jié)。輔助桿 33設(shè)置于優(yōu)選地延長的、矩形的外殼20的相對端上。此輔助桿33還可以由接觸球冠形成。 同樣的，可以提供外殼20中被牢固按壓的球，或輥或類似物。輔助桿33的支持點(diǎn)優(yōu)選地像傳感器元件18或其接觸球冠31 —樣與外殼下側(cè)34相等地分隔開而布置。由于具有輔助桿33的外殼20、以及測量頭17的接收器的配置，則形成所一種所謂的滑塊，其可以用簡單的方式沿著待被檢查的表面27而通過導(dǎo)桿16加以引導(dǎo)，并將其自身定向到待被測表面27。鉸接軸線21布置于輔助桿33和傳感器元件18或測量頭17之間，布置了外殼20， 從而使其在至少一個自由度上關(guān)于導(dǎo)桿16可樞轉(zhuǎn)?？商娲?，通過多個鉸接軸線，外殼20 可以用多自由度而關(guān)節(jié)連接/鉸接到導(dǎo)桿16。在圖3中示出的實施例中，優(yōu)選地比輔助桿33更接近測量頭17地定位鉸接軸線 21。當(dāng)在表面27上放置帶有測量頭17的測量探頭11時，因此可以首先通過輔助桿33將外殼20放置在表面27上，并且由于杠桿作用，隨后實現(xiàn)了和保持了在同一平面27上的測量頭17牢固接觸。三點(diǎn)支承是有利的，以便可靠地測量空腔沈中的、或難以進(jìn)入?yún)^(qū)域中的涂層?？梢蕴峁┻@種三點(diǎn)支承，例如通過一種測量頭和兩個輔助桿，或如下文將要詳細(xì)描述的，通過兩個測量桿或兩個測量頭，通過兩個測量桿或兩個測量頭和一個輔助桿，或通過三個測量桿或三個測量頭。與測量頭17 —起，優(yōu)選地在外殼20上設(shè)置傳感器18從而使得傳感器可被移除。在此過程中，特別在傳感器元件18和信號線36之間形成插頭連接。信號線36從外殼20沿著導(dǎo)桿16延伸進(jìn)入抓握元件12。根據(jù)測量探頭11的配置，可在抓握元件12中設(shè)置插頭， 以便連接信號線36與連接線或接入線14。此實施例的優(yōu)點(diǎn)在于能夠利用同一抓握元件12 以可互換的方式接納不同的導(dǎo)桿16，由此導(dǎo)桿16可根據(jù)尺寸、形狀以及曲率和/或尺寸、形狀以及測量頭17的類型而具有不同的設(shè)計。可替代地，信號線36可被整體通過抓握元件 12而進(jìn)行饋送，并作為連接線14而被引出。在圖4中表示沿著圖2中的IV-IV線的示意性截面表示，其示出了例如導(dǎo)桿16的橫截面如何形成，以及信號線36可被如何布置和導(dǎo)引至導(dǎo)桿16。根據(jù)第一實施例，導(dǎo)桿16包括延長的、矩形的基體38，其在外側(cè)包括U形凹槽39。 在內(nèi)側(cè)優(yōu)選提供此凹槽39，關(guān)于導(dǎo)桿16的曲率。在U形凹槽39中，信號線36被定位在保護(hù)位置中，并可通過粘合連接或夾緊連接而被固定。信號線36也可被鑄型成U形凹槽39。 本實施例也具有優(yōu)點(diǎn)鄰近U形凹槽39形成接觸表面41，其被相對著信號線36而提升。這些接觸表面41為信號線36提供摩擦保護(hù)，并且當(dāng)執(zhí)行測量時，可以同時沿著一種作為沿開口 28的邊緣43的導(dǎo)引而滑動，從而不損壞信號線36。導(dǎo)桿16優(yōu)選在它的縱向方向上具有彎曲，例如圖1中所示。該彎曲可以沿著單一的半徑實現(xiàn)。該彎曲也可以是不連續(xù)的，由此不同的曲率半徑可被串在一起。與不同地形成的彎曲或彎曲段無關(guān)地，導(dǎo)桿16具有彎的或者彎曲的段，從而使得沿著導(dǎo)桿的末端上的連接鏈路的一個軸線與導(dǎo)桿延伸至的抓握元件12的縱向軸線成介于90°和180°之間的角度。此外，在彎曲段之間還可以設(shè)置呈直線走向的部分。在根據(jù)圖4的實施例中，導(dǎo)桿16由不銹鋼形成，而U形凹槽39通過銑削形成。同樣的，可提供變形的或拉伸的輪廓，其中，根據(jù)用途，通過移除材料可以制造彎曲，或可通過彎曲而引入彎曲段?？商娲?，可由塑料材料或者纖維增強(qiáng)塑料形成依據(jù)圖4的導(dǎo)桿16。 在此過程中，以這種方式提供對材料的選擇，從而給出至少低彈性和彈性回彈。以圖5中的截面示出可替代圖4的導(dǎo)桿的實施例。在此實施例中，信號線36例如形成為多芯導(dǎo)體，并且該導(dǎo)體例如具有塑料涂層，由于曲率和剛度，其具有關(guān)于彈性回彈、 以及扭轉(zhuǎn)和截面的橫向方向的相同特性。為了容易在空腔26內(nèi)移動測量頭17，在此實施例中，接觸面41優(yōu)選由兩個狹窄前側(cè)形成。在導(dǎo)桿12的可替代實施例中，沒有詳細(xì)示出，可以是來自圖4和圖5的導(dǎo)桿的實施例的組合。例如，與抓握元件連接的導(dǎo)桿16初始可用不銹鋼制成。例如，導(dǎo)桿16的長度的一半或2/3段以后可由不銹鋼構(gòu)成，除了涂有塑料基體的塑料的信號線36。在圖6a和6b中示出測量探頭11相對于空腔沈的兩個不同工作位置。圖6a示出第一工作位置，其在測量探頭1的插入之后直接在空腔沈中凸出，以及帶有測量頭17的外殼20，其被提供用于表面27上的初始測量。由于關(guān)于測量頭17相對于導(dǎo)桿16的彈性的至少一個自由度，在被通過開口觀饋送之后，測量頭17可以停留在待檢查表面27上。隨后，測量探頭11被進(jìn)一步推入空腔26，由此抓握元件12被以連續(xù)的方式導(dǎo)引至外殼20，且使導(dǎo)桿16沿著表面27存在著位置的變化。例如，圖6b出示了這樣的又一工作位置。由于導(dǎo)桿16的彎曲，以及由于與鉸接軸線21距輔助桿33的定位相比鉸接軸線21定位得更靠近測量頭17，則測量頭17保持在待測表面27上。根據(jù)空腔沈中開口觀的尺寸以及空腔 26的內(nèi)部體積，可以調(diào)適所述導(dǎo)桿16的彎曲。
圖7示出了測量探頭11的又一實施例的示意性截面表示。此實施例與依據(jù)圖3 的實施例大不相同，不同之處在于取代鉸接軸線21而提供一種球-插座關(guān)節(jié)46，經(jīng)由該球-插座關(guān)節(jié)，導(dǎo)桿16和外殼20以可樞轉(zhuǎn)的方式互連。在導(dǎo)桿16的端部處，布置了球-插座關(guān)節(jié)46的第一鉸鏈部47，其包括并入球49內(nèi)的一種管部48。第一鉸鏈部47可樞轉(zhuǎn)地安裝在外殼20的第二鉸鏈部51中，鉸鏈部分51優(yōu)選包括了一種在外殼下部53中的棱形插座52和一種在外殼蓋M中的棱形插座52。優(yōu)選地，通過螺釘連接，外殼蓋M固定在外殼下部53上。在第一鉸鏈部47上，特別是在管部分48中，信號線36從導(dǎo)桿16被導(dǎo)引至測量頭17。在這種情況中，信號線36優(yōu)選在導(dǎo)桿16的外殼側(cè)端部處連接到測量頭17。對于球-插座關(guān)節(jié)可替代的，也可以提供萬向節(jié)等，以便用一種可樞轉(zhuǎn)的方式將至少一個測量頭17保持于導(dǎo)桿16。在導(dǎo)桿16和外殼20之間設(shè)置一種防絞保護(hù)55，并使其形成為例如釘。該釘被剛性連接到導(dǎo)桿16，并反向地接合進(jìn)外殼20中的凹槽56中。這確保了外殼20圍繞球部分47 的縱向軸線的旋轉(zhuǎn)被限制在預(yù)定的角度范圍內(nèi)，并且任何樞轉(zhuǎn)被限定在箭頭A的方向上。 從而可以在相對于導(dǎo)桿16的初始位置中自主地定向所述外殼20，甚至在一旦已經(jīng)從測量表面27提升測量探頭11的情況下與信號線36的至少稍微固有的剛性相結(jié)合。圖8示出了從包括球-插座關(guān)節(jié)的測量探頭11的可替代實施例中的外殼20的下部看的示圖。在此實施例中，兩個輔助桿33布置在與測量頭17相距的一定距離處，從而使得兩個輔助桿33和傳感器元件18形成三點(diǎn)支承。因此可以獲得使測量頭17相對于測量表面27的一種確定的和無傾斜(tilt-free)的布置。球-插座關(guān)節(jié)46優(yōu)選位于三角形內(nèi)部，該三角形由兩個輔助桿33和所述傳感器元件18形成。用于根據(jù)圖7和8的實施例中的球-插座關(guān)節(jié)46優(yōu)選地形成為具有最小摩擦。相應(yīng)地可以使用低摩擦材料用于此用途。圖9示出了圖1的又一可替代實施例的示意性截面圖。該測量探頭11由兩部分或多部分外殼20組成，其中可放置探頭單元57。該探頭單元57包括載板58，在載板上布置了彈簧元件59，所述彈簧元件59連接到也固定于載板58上的至少一個測量頭17。例如， 鄰近于載板58同側(cè)上的測量頭17布置了兩個輔助桿33 (圖10)，這些輔助桿和測量頭17 優(yōu)選形成三點(diǎn)支承。這些可以布置成相對于彼此呈等邊三角形或等腰三角形。彈簧元件固定在載板58的另一側(cè)上，并優(yōu)選形成為條形彈簧元件59。優(yōu)選形成四個條形彈簧元件59，其被應(yīng)用于載板53或探頭單元57的重心處。彈簧元件59是導(dǎo)電的， 從而使得在每種情況中，兩個彈簧元件59連接到傳感器元件18的線圈上。為了通過磁感應(yīng)進(jìn)行測量，測量頭17包括直徑較小的線圈和直徑較大的線圈，并且四個條形彈簧元件59 電接觸這些線圈。優(yōu)選由銅鈹合金等形成彈簧元件59。從而可在導(dǎo)桿16和測量頭17的信號線36之間形成簡單的接觸和信號傳輸。四個條形彈簧元件59優(yōu)選經(jīng)由連接元件66而彼此聯(lián)接，以這樣的方式，連接元件 66可容易地被固定在導(dǎo)桿16的末端，并且可以實現(xiàn)與在其上或其中被導(dǎo)引的信號線36的接觸。除了引導(dǎo)功能之外，這些彈簧元件59還具有彈簧功能。經(jīng)由這些彈簧元件59，探頭單元57被以彈性屈服的方式安裝至導(dǎo)桿16，從而使得沿著或相對測量頭17的縱向軸線的偏轉(zhuǎn)變成可能。同時，優(yōu)選布置于公共平面中的彈性元件59的這種布置允許實現(xiàn)圍繞彈簧元件59的公共縱向軸線87的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使得該布置的結(jié)果是、或者條形彈簧元件59 的寬度和/或它們彼此之間的距離的結(jié)果是可以確定圍繞各個彈簧元件59的公共縱向軸線58的旋轉(zhuǎn)的角度，并且即便在導(dǎo)桿16不被相對于測量表面27精確地保持住或受導(dǎo)引的情況下，則抵著待測表面27的測量頭17的無傾斜應(yīng)用也變得可能。此外，能量存儲元件 69，尤其是壓縮彈簧元件，能優(yōu)選地設(shè)置于外殼20中。此能量存儲元件69優(yōu)選被形成為螺旋或者圓錐彈簧元件。此彈簧元件避免了載板58在外殼20中的傾斜，并且也相對于表面 27而定向了測量頭17且任意地定向了其輔助桿33。此外，可在外殼內(nèi)設(shè)置定位螺栓(沒有詳細(xì)示出)以便調(diào)整能量存儲元件的彈簧偏置。依據(jù)圖9-11的實施例的特征具體在于不設(shè)置對測量頭17的受限制的引導(dǎo)。具有類似片簧動作的條形彈簧元件59、和可選地額外提供的壓縮彈簧69都以無摩擦方式工作，并允許實現(xiàn)載板58和在其上布置的至少一個測量頭17相對于導(dǎo)桿16搖擺，從而使得 當(dāng)通過三點(diǎn)支承而施用測量頭17時，采用了一種限定的位置。這樣的布置進(jìn)一步提供優(yōu)點(diǎn)在于可以制造顯著減小重量的探頭單元57。探頭單元57可置于外殼20中，其中外殼基體包括一種凹槽用于測量頭以及輔助桿33。當(dāng)探頭單元57被置于外殼20中時，這些被封閉。例如，可以提供兩部分外殼，如圖 7所示。通過能量存儲元件，探頭單元57被以無傾斜方式置于外殼20內(nèi)。圖12和13示出了與圖9至11相比較的測量探頭的可替代的實施例。在此實施例中，不同的又一種測量頭66和優(yōu)選地輔助桿33布置在鄰近測量頭17的載板58上，以這種方式，測量頭17、60和輔助桿33形成三點(diǎn)支承。測量頭17包括傳感器元件18，該傳感器元件18被設(shè)置用于通過磁感應(yīng)測量層厚度。測量頭60包括傳感器元件61，該傳感器元件 61被設(shè)計用于通過渦流方法測量層厚度。特別是如圖13所示。相應(yīng)地，彈簧元件59可適應(yīng)于測量頭17、60的數(shù)目和連接的數(shù)目。為了能實現(xiàn)一種優(yōu)選無摩擦的搖擺，彈簧元件59 可以根據(jù)它們彼此之間的距離、它們的厚度和/或它們的寬度而相應(yīng)地改變。例如，在外殼 20中定位測量頭17、60，從而使得，它們的連接線相對于導(dǎo)桿的縱向軸線成直角地定向。例如，當(dāng)被放置在彎曲表面上時，測量頭17、60因此可被以簡單方式相對于彎曲表面27的外表面而定向。測量頭17、60相對于彼此的布置以及任選的額外輔助桿33的布置僅是示范性的，并且也可以具有不同的定位。優(yōu)選地在介于形成三點(diǎn)支承的測量頭17、60和輔助桿 33之間的重心處施用彈簧元件59的末端，，并且力經(jīng)由彈簧元件59而被引入到載板。能量存儲元件69也可以將力引入到重心。圖14示出了對于依據(jù)圖9至11的探頭單元57或圖12和13中的測量探頭11的又一可替代的實施例。在該實施例中，其原則上在結(jié)構(gòu)方面對應(yīng)于依據(jù)圖9至11和圖12 和13的實施例，與之對比的是，僅僅在載板58上設(shè)置了測量頭17和測量頭60，已省略額外的輔助桿33。例如，與導(dǎo)桿16的縱向成橫向地定向這兩個測量頭17、60。這些能夠以確定的方式沿著表面線抵靠接觸一種彎曲的測量表面。在這種情況中，并排呈一條線地布置這些測量頭17、60的結(jié)果是類似地提供了確定的接觸。可替代地，在圖14中示出的測量頭 17、60的方位取向也可被通過90°旋轉(zhuǎn)而提供。
權(quán)利要求
1.一種用于對薄層厚度進(jìn)行無損測量的測量探頭，特別是針對通過開口可進(jìn)入的空腔中的或在彎曲表面上的薄層，該測量探頭具有測量頭(17)并具有抓握元件(12)，測量頭 (17)包括至少一個傳感器元件(18)和分配到空腔06)的待檢查表面(XT)上的傳感器元件(18)上的至少一個接觸球冠(31)，抓握元件(1 用于在待檢查表面(XT)上和/或沿著待檢查表面(XT)定位和引導(dǎo)測量探頭(11)，特征在于，在抓握元件(1 上設(shè)置一種長的、 彈性屈服的導(dǎo)桿(16)，導(dǎo)桿(16)在它的與抓握元件(12)相對著的末端上接納至少一個測量頭(17，60)，以這種方式，測量頭是以相對于導(dǎo)桿(16)的至少一個自由度可移動的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，至少一個測量頭(17，60)布置在外殼 (20)中，其被附連到導(dǎo)桿(16)，從而使得其以至少一個自由度可移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的測量探頭，其特征在于，通過至少一個鉸接軸線連接所述外殼OO)和所述導(dǎo)桿(16)，至少一個鉸接軸線垂直于測量頭(17，60)的縱向軸線而被定向，測量頭(17，60)的縱向軸線基本垂直于待檢查表面(XT)而被定向。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的測量探頭，其特征在于外殼(20)，外殼OO)接收著測量頭(17， 60)，并且通過球-插座關(guān)節(jié)06)而互連所述導(dǎo)桿(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，至少一個測量頭(17，60)布置在載板 (58)上，該載板(58)通過并排布置的多個條形彈簧元件(59)而保持住。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的測量探頭，其特征在于，條形彈簧元件(59)布置在載板上，并且經(jīng)由連接元件(66)而以相對著的方式可連接到導(dǎo)桿(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的測量探頭，其特征在于，在公共平面中并且以彼此相距的一定距離而并排地布置條形彈簧元件(59)，并在載板(58)或探頭單元的重心處相對于彼此地而施用所述條形彈簧元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的測量探頭，其特征在于，彈簧元件(59)是導(dǎo)電的。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的測量探頭，其特征在于，載板(58)置于外殼OO)中，并且彈簧元件(59)被布置成可從外殼OO)自由地移走。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的測量探頭，其特征在于，在載板(58)和外殼OO)之間布置一種能量存儲元件(69)，其結(jié)果是能量存儲元件和該至少一個測量頭(17，60)相對于外殼OO) 以可沉入的方式安裝。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，在鄰近于至少一個測量頭(17)處提供至少一個輔助桿(33)，并且輔助桿(33)被形成為一種接觸球冠，輥或滑動元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，通過磁感應(yīng)方法、通過渦流方法或通過直流場方法，至少一個測量頭(17)檢測出層厚，并且至少一個另外的測量頭(60)通過前述方法中的任一個來檢測出層厚。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的測量探頭，其特征在于，當(dāng)測量彎曲表面時，在相對于沿著待測量目標(biāo)的彎曲表面(XT)上的表面線進(jìn)行測量的線上，兩個測量頭(17，60)相對于導(dǎo)桿(16) 或抓握元件(1 而定位。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的測量探頭，其特征在于，提供兩個輔助桿(33)和一種測量頭 (17,60)或兩個不同的測量頭(17，60)和一個輔助桿(33)，它們一起形成三點(diǎn)支承。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的測量探頭，其特征在于，在至少一個測量頭(17，60)和至少一個輔助桿(33)之間的區(qū)域中，鉸接軸線或球-插座關(guān)節(jié)G6)布置用于將外殼OO)連接到導(dǎo)桿(16)，其結(jié)果是外殼00)以可樞轉(zhuǎn)方式保持在導(dǎo)桿(16)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的測量探頭，其特征在于，與離所述輔助桿(33)相比離所述測量頭(17)更接近地定位連接著外殼OO)和導(dǎo)桿(16)或球-插座關(guān)節(jié)G6)的鉸接軸線。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，測量頭(17)或測量頭的傳感器元件 (18)布置為使得其在沿著其縱向軸線的外殼OO)中至少是稍微可移動的。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，在導(dǎo)桿(16)和測量頭(17)之間提供一種防扭保護(hù)65，56)或一種能量存儲單元，所述部分在與導(dǎo)桿(16)相傾斜的位置上定位所述測量頭(17)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，導(dǎo)桿(16)包括具有彎曲段或基本平直段的延長基體(38)，并且關(guān)于它的截面剛性地形成該基體(38)，并且關(guān)于在彎曲方向上的它的縱向軸線是回彈性的。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，導(dǎo)桿(16)在彎曲基體(38)的內(nèi)側(cè)上包括至少一個滑動表面或接觸表面Gl)
21.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，導(dǎo)桿(16)具有一種在縱向上延伸的U形凹槽(39)，其沿著彎曲基體(38)的內(nèi)側(cè)延伸，通往測量頭(17)內(nèi)的信號線被引導(dǎo)進(jìn)入其中。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的測量探頭，其特征在于，導(dǎo)桿(16)在其整個長度上具有彎曲的設(shè)計。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，以多個部件形成導(dǎo)桿(16)，并且導(dǎo)桿 (16)中的每兩個鄰近桿部通過聯(lián)接元件而互連。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的測量探頭，其特征在于，聯(lián)接元件包括一種柔性的扭結(jié)，其通過強(qiáng)制偏斜而返回其初始位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的測量探頭，其特征在于，聯(lián)接元件包括一種用于貫通連接的插入接觸，以便連接信號線(36)
26.根據(jù)權(quán)利要求1的測量探頭，其特征在于，由不銹鋼制成導(dǎo)桿(16)，并且導(dǎo)桿(16) 通過加工或通過成型工藝制造，或者導(dǎo)桿(16)由熱塑性彈性體制成，其通過加工或彎曲按壓工藝制造，或由塑料合成基體制造導(dǎo)桿(16)，例如纖維增強(qiáng)織物或玻璃纖維增強(qiáng)織物或碳纖維增強(qiáng)織物塑料，其中將所述信號線(36)至少部分地模制或嵌入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于無損測量薄層厚度的測量探頭，特別是空腔中的薄層，其通過開口可進(jìn)入或是在彎曲表面上的，該測量探頭具有測量頭(17)，其包括至少一個傳感器元件(18)和分配到空腔(26)的待檢查表面(27)上的傳感器元件(18)上的至少一個接觸球冠(31)，并具有抓握元件(12)，用于在待檢表面(27)上和/或沿著待檢表面(27)定位和引導(dǎo)測量探頭(11)，特征在于在抓握元件(12)上設(shè)置長的、彈性屈服的導(dǎo)桿(16)，其在它的與抓握元件(12)相對的末端上接收至少一個測量頭(17，60)，以這種方式，測量頭以相對于導(dǎo)桿(16)的至少一個自由度可移動。
文檔編號G01B7/06GK102278938SQ20111017434
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者H·菲舍爾 申請人:赫爾穆特費(fèi)希爾有限責(zé)任公司電子及測量技術(shù)研究所