专利名称：用于非破坏性测量薄层厚度的测量探头的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于非破坏性测量物体上的薄层的厚度的测量探头。
背景技术：
在DElO 2005 054 593 Al中，已知一种用于非破坏性测量薄层厚度的测量探头， 其包括在壳体内的至少一个传感器元件。接触球形帽被设置到该传感器元件，使得通过该接触球形帽可以将所述测量探头放置到将被测量的涂层的表面上。接着，可以用该类型的测量探头执行对膜厚的非破坏性测量。通常，该类型的测量探头被手动放在测量表面上，用于执行测量。也可以设想使用测量支架。在所述过程中，必须给予到测量表面的充分可接近性，以便能够放置此类型的测量探头。一方面，由于增加的质量要求，另一方面由于增加的测量复杂性(特别是对多个涂层而言)，所以必须进一步开发此类型的测量探头。
发明内容
本发明的目的在于产生一种测量探头，通过该测量探头，能够以简单且安全可靠的方式检查物体上的多个涂层，其中测量头关于在每种情形中使用的测量过程而被优化。根据本发明，该目的通过按照权利要求1所述特征的测量探头而得以实现。进一步优选的实施例和进一步的开发在从属权利要求中给出。根据本发明的测量探头包括位于支撑装置上的至少第一测量头，还包括至少一个另一测量头，其与第一测量头相邻并与所述第一测量头分开，且可以独立于第一测量头控制。由于支撑装置上的第一和至少一个另一测量头的这种相邻且空间分开的布置，所以各测量头可以彼此独立地且以最优的方式形成，以在每种情况下与控制件一起形成优化的和隔离的测量系统。因此，该测量探头具有这样的优点在将被检查的测量表面上的单次接触之后，在每种情况下借助于第一测量头和至少一个另一测量头可以实现对薄层的厚度的单独测量。由于第一测量头和至少一个另一测量头在支撑装置上的布置以及测量头在测量表面上相对于彼此处于到彼此和到物体的预定位置中，可以用相同或者不同的测量过程来执行测量，以在对应于测量任务的评估装置中评估被记录的数据。因此，可以简单且安全可靠的方式检查多个涂层，特别地，为各相应涂层选择测量过程，以及在支撑装置上使用优化的测量头。本发明的优选构造在于，测量头的各极轴具有空间分开的布置，且优选地彼此平行取向。取决于将被执行的相应测量过程，支撑装置上的测量头的该布置便利于测量头在支撑装置上的空间分开的布置，因而方便了各测量头的空间调整尺寸中的布置自由，以执行质量改进的测量。本发明的进一步优选构造在于，至少第一测量头根据磁感应过程、涡电流方法、相位敏感过程或者磁性DC场过程来确定用于测量层厚度的至少一个传感器元件，且至少一个另外的测量头根据上述提及的测量过程中的一个确定用于测量层厚度的至少一个传感器元件。取决于测量任务，特别是取决于将被测量的物体的基底材料以及施加在其上的涂层，可以选择单独的测量过程，以及彼此组合，且测量头可以相应地布置在支撑装置上。测量探头的另一优选构造在测量探头的壳体和支撑装置之间提供了安装悬置件， 使得支撑装置以这样的方式插入到壳体中所述支撑装置以具有至少一个自由度可移动。 在测量探头在测量表面上接触的过程中，通过该布置可以实现支撑装置在测量表面上的独立取向，从而使得至少两个测量头等同地放置，并且如果需要，则在测量探头的倾斜接触位置中，利用测量头的随后装配来发生独立取向。因此，可以可靠地检查水平和弯曲的测量表面，且测量探头的操纵变得更容易。本发明的另一优选构造在于，至少两个测量头以沿着直线且一个位于另一个之后的方式布置在一个支撑装置上，安装悬置件优选地在以此方式形成的两点或者多点支撑件的重心处结合在支撑装置上。通过该布置，特别地，测量头的独立取向成为可能，且在接触期间得到保证，使得在测量探头相对于将被测量的物体的定位之后歇置所述测量头。由于在由测量头所形成的两点支撑件之间的重心处安装悬置件的优选布置，方便了取向的优化。测量探头的可选构造在支撑装置上提供了两个测量头和一个辅助极，所述两个测量头和一个辅助极形成三点支撑件，安装悬置件优选地在三点支撑件的重心处接合到支撑装置上。由于三点支撑件的缘故，该布置方便了在水平和弯曲表面上的独立取向。优选地， 提供了彼此偏离的两个测量头和一个辅助极，以检查多个涂层。可选地，两个相同的测量头可以设置有一个辅助极。为了测量头和辅助极在测量表面上的独立取向和完全支撑，安装悬置件优选在三点支撑件的重心处接合在支撑装置上，由此通过测量头或者辅助极给予支撑装置相对于测量表面的独立取向所用的最大滚动运动。根据本发明的另一优选构造，在壳体上设置至少一个定位装置，所述壳体容纳所述支撑装置。该定位装置既可以设置在具有两点支撑件的测量系统中，也可以设置在具有三点支撑件的测量系统中。这方便了所述壳体相对于测量物体的更简单的定位，以及方便了壳体相对于测量表面的第一取向，以便建立测量头在测量点上的目标接触。本发明的另一优选构造在于，在测量系统中，用于测量层的至少两个测量头沿着弯曲表面的表面线成直线取向。优选形成为棱柱的定位装置在该过程中以直角对两个测量头进行取向。因此，可以有效地进行测量头的取向以及沿着表面线的测量，从而使得对两个测量头应用了相同的测量条件。因此，在测量薄层的厚度时，能够通过测量头相对于测量表面的该布置，已经消除曲率所导致的误差。根据本发明的第一实施例，其设想了将支撑装置连接到壳体的安装悬置件形成为球形接头。该类型的球形接头方便了支撑装置相对于壳体的位置的三维改变。因此，与测量表面相关联的测量头的位置可以具有非常灵活的改动。本发明的另一可选实施例在于，将支撑装置连接到壳体的安装悬置件是通过弹性元件或者通过几个条状(特别是扁平条状)的弹性元件来形成，所述弹性元件结合在支撑装置上，且可以通过连接元件在相对侧上附连到壳体。该布置具有这样的优点，即彼此相邻布置的条状弹性元件或弹性元件在测量探头接触在将被检查的表面上的期间在所述至少一个测量头上至少提供了低挤压力，以保证其在测量表面上的稳定接触。此外，通过彼此相邻布置的弹性元件或条状弹性元件同时便利于围绕弹性元件或者单个弹性元件的纵向轴线的至少稍许扭转。该布置具有这样的优点，即相对于与壳体相关的偏转和可枢转性给予了测量头的无摩擦支撑。条状弹性元件优选通过连接元件保持和连接，其能够以简单的方式附连到壳体。因此，相对于壳体能够进行简单的安装和拆卸。此外，在壳体上通过连接元件可以发生与连接线或者信号线的简单接触。安装悬置件的可选构造在于，弹性元件以片状的方式设计，且优选地，测量头以其极轴线垂直于弹性元件的水平而竖立来取向。特别地，根据第一可选构造，在弹性元件上可以设置几个导电路径。因此，可以产生简单且建设性的实施例，其中测量头的能量供给通过弹性元件同时方便地实现。因此，不需要额外的信号线，所述额外的信号线可能与测量头相对于测量表面的取向干涉。该一个片状弹性元件也可以包括一个或几个凹部，使得可以围绕纵向轴线调节抗扭装置。根据另一可选实施方式，单独的信号线也可以引导至测量头。该可选实施例的优选构造在于，弹性元件彼此相邻地布置在公共水平面上，且彼此离开一定距离，且测量头优选地取向成使其极轴线垂直于由弹性元件构成的水平面而竖立。通过这样，支撑装置对纵向轴线的径向偏转可以由弹性元件的距离以及弹性元件的横截面几何形状来确定。同时，沿接触方向的偏转可能发生，从而弹性力可能特别地沿着接触方向增加。朝向支撑装置取向的弹性元件的端部优选接合在两点或者三点支撑件的重心区域中的重心处。因此，可以保证测量头在将被检查的测量表面上被正确定位的布置和取向。安装悬置件的另一可选实施例在于，安装悬置件形成为万向节装置。因此，支撑装置或者安装在其上的测量头的目标偏转或者偏转方向可以在与测量表面的接触期间以简单的方式实现。安装悬置件作为万向节装置的优选构造在于，该安装悬置件包括支撑杆，所述支撑杆可以连接到壳体，且特别地可以沿着测量头的接触方向偏转；以及一个或者几个弹性元件，所述弹性元件特别布置在支撑杆的自由端上，其接纳具有至少两个测量头的支撑装置。该质量减少的布置也允许测量头在测量表面上的牢固的取向和接触。这只是影响测量头的静载荷以及测量头上的支撑杆的挤压力。因此，测量表面的涂层在接触期间可以强有力地减小。万向节装置的优选实施例在于，一个或多个弹性元件接纳支撑装置，所述支撑装置可围绕与支撑杆的纵向延伸部成直角的轴线枢转。因此，可以实现的是，首先在测量探头的其他接触运动被执行时、独立地只接触一个测量头，另一测量头使其自身自动地取向并且也牢固地位于测量表面上。进一步地，条状弹性元件优选导电。这允许弹性元件具有双重功能，且不需要额外的电线。因此，可以产生质量相当程度地减小的探头单元，且可以消除单独的信号线所引起的额外的破坏力，该破坏力对测量具有负面影响。优选地，对应于所需数目的电连接的条状弹性元件都布置在一个水平面内，使得每个弹性元件几乎都对应于用于测量头的电线。可选地，两条线、三条线等可以布置在一个弹性元件上，这可以通过例如蚀刻来产生，或者是柔性电路板的形式。安装悬置件的另一优选构造在于，在支撑装置和耦接元件之间具有至少一个弹性元件，所述至少一个弹性元件优选地与支撑装置成直角取向，彼此以一定距离隔开且平行取向的至少两个弹性元件以这样的方式承载耦接元件使得耦接元件可以沿着接触方向相对壳体或者壳体板偏转。该类型的布置具有这样的优点布置在耦接元件和支撑装置之间的至少一个弹性元件允许在接触运动期间支撑装置的枢转偏转，同时彼此平行布置的、且布置在耦接元件和壳体或者壳体板之间的其他弹性元件实现沿着测量头的接触方向的偏转以及逆着测量头的接触方向的偏转。在该过程中，平行四边形引导件的类型和偏转优选地在耦接装置和壳体或者壳体板之间给出。这样，支撑装置又定位成使得这样支撑装置以至少一个自由度可移动，从而使得方便了支撑装置的测量头的独立取向和牢固接触。上述提及的安装悬置件的另一优选构造在于，支撑板和耦接元件之间的至少一个弹性元件与支撑装置成直角取向或者平行于支撑装置取向，并且附连到该支撑装置。两个实施例都便利于支撑装置以至少一个自由度来进行的枢转运动。测量探头的另一可选实施例在于，支撑装置可以插入、特别是可移除地插入到壳体中，且弹性元件优选自由布置在壳体外侧。因此，在特定的实施例中，壳体可以设计成其至少部分包围支撑装置，所述壳体与另一壳体分开布置，所述另一壳体特别地包括定位装置。当用于测量可获得的开口空间较小时，该布置特别地有利，使得只有一个测量探头可以用较小结构体积通至测量表面。此外，优选地在支撑装置和壳体之间安置能量存储元件，其将测量头定位成相对于壳体倾斜(dipped)。因此，在施加太大的力的情况下，可以实现至少一个测量头的保护。 此外，因此可以保证所有测量头的同时歇置。优选地，能量存储元件结合在支撑装置的重心处。测量探头的另一优选构造在于，至少两个测量极可以被顺序地控制，同时保持测量极的接触位置。因此，在每种情况下所记录的测量值可以直接比较，或者也可以彼此关联地比较，特别是用于计算所检测的层厚度的差或者测量表面至层或者基底材料的距离的差，因为测量条件是等同的，且测量位置也是限定的。本发明的另一优选构造在于，在支撑装置上形成止动器，所述止动器在壳体从测量表面提起时抵靠安置于壳体的肩部。该布置具有的优点在于，如果必需，则可以克服在一个或者几个测量头与物体之间作用的磁吸引力，而不会使悬置支架过载，特别是使弹性元件和/或者额外的能量存储元件过载。
本发明和另外的有利实施例及其进一步的改进将随后通过附图中所示的示例更详细地进行解释和例示。根据本发明，从说明书和附图中所取的特征可以单独地使用，或以任意组合的形式分别使用。在附图中
图1显示了根据本发明的测量探头的示意性侧视图； 图2显示了根据图1的测量头的、取自前部的以局部剖面形式的示意图； 图3显示了从根据图1的测量探头的支撑装置下方观察的立体剖视图； 图4显示了根据图1的测量探头的可选实施例的示意性侧视图； 图5显示了根据图4的测量探头的示意性正视图； 图6显示了图1的可选的另一实施例的示意性剖视图； 图7显示了根据图4的、具有测量头的支撑装置的立体图； 图8显示了根据图4的支撑装置的示意图； 图9显示了根据图5的测量头的示意性侧视图；图IOa和图IOb显示了图1的可选测量探头的实施例的示意性侧视图和俯视图； 图Ila和图lib显示了图6的可选的另一测量探头的示意性侧视图，以及从其下方观察的示意性立体图。
具体实施例方式图1中示出了根据本发明的测量探头11的示意性侧视图。测量探头11的另一示意图在图2中给出。该类型的测量探头11用于对物体16上的薄层12、14的厚度的非破坏性测量。这些物体16可以包括水平测量表面，或者如所实施的示例中所显示那样的弯曲测量表面17。如示意性所示的那样，测量探头11通过连接线19连接到评估装置20。可选地 (或可替代地)，可以在评估装置20上提供对测量探头11上所检测和记录的测量值的无线数据传输。测量探头11包括壳体22，定位装置23能够附连到壳体22或者形成为一体部件， 这依赖于测量任务。在该实施的示例中，定位装置23形成为棱柱，以在具有弯曲测量表面 17的物体16上产生牢固定位。可选地，也可以提供其他定位装置。对于非常精细的测量表面17而言，所述定位可以包括额外的涂层，例如由塑料或类似物构成的涂层。 在壳体22中，支撑装置M布置成使得支撑装置M具有至少一个自由度从而可移动，并且接纳有第一测量头沈和至少另一个测量头27，所述第一测量头沈和至少另一个测量头27在相同的支撑装置M上彼此在空间上分开。每个测量头分别包括极轴线观、29， 所述极轴线观、四彼此平行取向，并且布置成彼此相距一定距离。测量头沈、27的极轴线 28,29的距离是例如几个毫米，特别是3-10 mm,由此，与大尺寸测量表面17相比，点状测量结果可以被当作起始点。第一和至少一个另一测量头26、27位于公用线上，特别地相对于定位装置23以直角取向，从而使得测量头沈、27沿着物体16上的弯曲测量表面17的表面线取向。支撑装置M定位成使得支撑装置M可以通过安装悬置件30相对于壳体22偏转。在第一实施例中，形成为其中具有适当凹部的片簧元件的条状弹性元件31至少接合在支撑装置M上。弹性元件31优选接合在支撑装置M上的重心32处，由此重心位于两个测量头沈、27之间。通过支撑装置M的该位置，由于弹性元件31的缘故，所以不仅发生测量头沈、27的电接触成为可能，而且沿着极轴线观、29的偏转运动或者支撑装置23到壳体22中的倾斜运动也成为可能，且围绕(一个或多个)弹性元件31的纵向轴线33的枢转运动也成为可能。此外，在壳体22和重心32之间，能量存储元件35可以接合到支撑装置M 上，以在测量探头11在物体16上的接触期间抵消支撑装置M的倾斜运动，从而保证测量头沈、27在测量表面17上的牢固布置。具有将测量头沈、27布置在其上的支撑装置M以及安装悬置件30 (且如果必需，则能量存储元件35)形成了探头单元25，所述探头单元25 能够可移除地插入到壳体中。支撑装置M可以优选地形成为支撑板或者电路板，从而使得测量头沈、27和电路板之间的电连接可以简单的方式便利地形成。同时，可以提供用于(一个或多个)弹性元件 31的连接的对应接触点，其可以设计成导电的，这将在随后进行描述。将测量头沈、27布置在其上的支撑装置M形成为所谓的两点支撑件。该布置以及布置在其上的弹性元件31 (且如果必需，则还有能量存储装置35)可以插入到壳体22中或者能够可移除地布置在其中。连接元件36优选用于此，以连接到其他信号线(未详细示出)。该类型的测量探头11优选地用于检测多个涂层。例如，胶印机的滚筒上的涂层可以用该类型的探头11来检查。该滚筒形成物体16，所述滚筒包括例如铁基材料。第一层 12 (例如铜层)应用至该铁基材料。另一层14 (例如铬层)应用至该铜层。为了执行对层 12、14所需厚度的该测量和检查，设想第一测量头沈包括例如传感器元件，用于根据涡电流方法测量层厚度，且至少一个另一测量头27确定根据DC场方法用于测量层厚度的传感器元件。这意味着，第一测量头通过高频交变磁场在铜层中感应的涡电流来测量层厚度14， 所述铜层是饱和厚度，所述高频交变磁场的次级磁场弱化了主高频磁场，使得由于该弱化， 所以检测到位于测量表面12上的测量头沈到层12的距离。层12的厚度通过其他测量头 27来确定，所述其他测量头27包括作为传感器元件的霍耳探头，所述霍尔探头通过计算所检测的层14的厚度和测量表面17到基底材料的距离的差来检测测量表面12和物体16的基底材料之间的距离。由于在执行测量时测量探头11在测量物体16上的冗余定位以及两个测量头26、27间所限定的距离，通过该类型的差值测量可以执行准确的差值测量，以便例如记录和检查物体上两个层的厚度。可选地，设想了两个测量头沈、27中的一个还包括传感器元件，以便根据磁感应过程测量层的厚度。这些不同的测量头沈、27可以根据测量任务而布置在支撑装置M中。该类型的测量优选通过对测量头沈、27的顺序控制来执行。因此，除了对各相应测量头沈、27的优化设计之外，对各相应测量过程的优化也能够可以通过分开的布置便利地得以实现。测量探头11的另一可选实施例在图4、图5中示出。该测量探头11与根据图1_3 的实施例的不同在于安装悬置件30的构造类型。在该实施例中，安装悬置件30被提供用于探头单元25，所述安装悬置件30被设计成万向节装置(cardanic device)560该万向节装置56包括纵向延伸的支撑杆57，所述支撑杆57优选地设计成细杆，并且能够沿着测量头 26、27的接触方向以及逆着该方向偏转，优选沿着极轴线观、29。在该过程中，支撑杆57可以优选形成为圆杆。等同地，也可以形成为方杆57或者型材支撑杆57，所述杆可以沿着测量头沈、27的接触方向以及逆着该方向偏转，但是优选地只能很小程度上可扭转，或者非常坚固地抵抗扭转。在支撑杆57的自由端上，优选地布置至少一个弹性元件31，特别地，所述弹性元件对支撑杆57的纵向轴线形成为直角。支撑装置M附连在弹性元件31的相对端处。根据第一实施例，如图5中特别示出，弹性元件31形成为片状弹性元件31，所述弹性元件31上优选布置有导电路径。信号线优选沿着支撑杆57引导直到弹性元件31。可选地，弹性元件31可以形成为柔性电路板。此外，由于该实施例的缘故，所以信号线不具有至测量头沈、27的机械连接成为可能。这也应用到另外的相似的实施示例中。这样，测量头 26,27相对于支撑杆的枢转性根据箭头A得以便利地实现。这保证了，即使在测量探头11 初始时在测量表面17上处于不正确接触的情况下，也可以发生测量头沈、27的独立取向。此外，可选地，弹性元件31可以设置在支撑杆57和支撑装置M之间，与图1-3相似，或者类似于随后根据图4和图8描述的实施示例的布置，其中布置了几个条状弹性元件 31，所述条状弹性元件31例如彼此相邻地定位在水平面中。万向节装置56被特别用在测量探头11的这种情况下，所述测量探头11包括两个测量头沈、27，其形成两点支撑件，所述两点支撑件例如可以被测量插件使用，例如在根据图1-3的实施例中那样。根据图4、图5 的该实施例和根据图1-3的实施例都可以用于水平的或者稍微弯曲的表面。此外，根据图4、图5，可以在该实施例中设置能量存储元件35。在根据图4、图5 的实施例中，简单显示了探头单元25，而没有示出测量探头11的其他部件。这些部件可以对应于根据图1-3的实施例。根据图1-3的测量探头11的可选实施例在图6-9中示出。该测量探头11的不同特别在于，支撑装置M包括第一测量头沈和另一测量头27，以及辅助极38，它们彼此相关地设置成使得所述第一测量头26、另一测量头27以及辅助极38形成三点支撑件。另外地， 以不同的方式，安装悬置件30包括几个条状的、单独弹性元件31，所述弹性元件31布置在水平面中且彼此间具有一定距离。这些单独的条状弹性元件31可以绕公共轴线33枢转， 这是因为弹性元件31的一端优选布置在支撑装置M的重心32中，且弹性元件31的相对面向端被布置在连接元件36上。该类型的弹性元件31优选是导电的，并且例如由铜铍或者相似的材料形成。这些弹性元件31以及在第一实施示例中的弹性元件除了引导功能之外还具有弹簧功能。这样，通过安装悬置件30，特别是弹性元件31，探头单元25以沿着极轴线观、四弹性屈从的方式定位。相对于纵向轴线33的旋转运动也是可能的。这样，在探头单元25接触在测量表面17上的期间，可以保证测量头沈、27在将被测量的表面上的受限且稳定的接触。同时，发生独立取向以歇置测量头沈、27和辅助极38。根据图6-9中的实施例的这些条状弹性元件31以无摩擦的方式工作，与根据图 1-3的弹性元件相似，并方便了支撑装置M相对于壳体22或者定位装置23的翻转，使得测量头沈、27的具体位置被假设成通过三点支撑件与探头单元25接触。这在执行对层厚的测量时具有与根据图1-3中的实施例的探头单元25的上述两点支撑件相同的优势。在根据图6-9的实施示例中，探头单元25包括第一测量头沈，所述第一测量头沈包括传感器元件，例如杯芯上的线圈，其设置成用于对层厚度的磁感应测量。此外，另一测量头27包含例如用于根据DC场过程来测量层12、14的厚度的传感器元件，其包括永磁体46，所述永磁体46设置在靠近霍尔传感器48附近的场集中器(field concentrator) 47上。该霍尔传感器48直接位于在接触球形帽49之后。为了与测量探头11的壳体22 —起安全移除探头单元25，止动器52设置在支撑板M上，支撑板M在壳体22的提升运动期间抵靠肩部53安置。这样，如果必需的话，可以克服作用在测量头和物体16之间的磁力，且可以避免使所述安装悬置件30过载。在图10a、图b中，显示了探头单元25的安装悬置件30用的另一可选实施例，其被特别地用于具有两点支撑件的测量探头11。该两点支撑件通过布置在支撑装置M上的两个测量头26、27形成。支撑装置M通过至少一个弹性元件31 (优选为两个)连接到耦接元件61，弹性元件31彼此离开一定距离并且平行地取向，其中弹性元件31和耦接元件61平行于测量头26、27的极轴线观、四取向。以与壳体板63成直角的方式，提供了彼此离开一定距离布置的至少两个片状弹性元件31，所述片状弹性元件31连接到壳体板63，所述壳体板63构成壳体22的一部分，从而使得在接触运动期间，耦接元件61相对于壳体板63平行移位或者上下移动，且片状弹性元件31以平行四边形的方式提供了耦接元件61相对于壳体板63的滑动运动。布置在耦接元件61和支撑装置M之间的弹性元件31转而又便利了支撑装置M根据箭头A的枢转运动。当在支撑装置M上使用两个测量头沈、27而没有辅助极33时，该布置和取向特别有利。正如从图IOb中的俯视图中可见，耦接元件61相对于壳体板63的平行四边形引导总体上由四个片状弹性元件31实现。支撑装置对以及因而安置在其上的测量头沈、27 的确切引导得以方便进行，以便防止倾翻。作为图10a、图IOb的可选方式的安装悬置件30的实施例在图11a、图lib中示出。 探头单元25的可选的安装悬置件30特别地提供了具有三点支撑件的测量探头11，在三点支撑件中，支撑装置M包括两个测量头26、27和辅助极38。耦接元件61在壳体板63中的布置和接纳与根据图10a、图IOb的实施例相同。但是，支撑装置M到耦接元件61的连接与此不同。取代垂直于支撑装置对取向的弹性元件31，或者根据图10a、图IOb的几个弹性元件31，在该实施例中，弹性元件31都取向成平行于支撑装置M或者与耦接元件61成直角。原理上，弹性元件31对应于根据图3的弹性元件31，在该实施例中还设置了另一额外的舌部66，以延长弹性元件31的部分67，使得不仅沿着接触方向产生偏转，而且也产生绕纵向轴线的扭转，并因而产生支撑装置M相对于测量头26、27和辅助极38在正确的位置中的接触的翻转运动。舌部66延伸到在叶状弹性元件31中引入的凹部中。如图11a、 图lib中所示的安装悬置件30也可以用于具有两点支撑件的支撑装置M。在根据图10a、图IOb以及图11a、图lib的实施例中，能量供给还能够通过弹性元件31发生，由此这些弹性元件31相应地设有导电路径或者蚀刻的导电路径。原理上，在前述的探头单元25中，所有的测量头可以用于对薄层厚度的接触式测量，其可以根据单个或者多个层/基底材料的组合来选择。
权利要求
1.一种用于非破坏性地测量物体(16)上的薄层的厚度的测量探头，所述测量探头具有测量头(26)，所述测量头包括至少一个传感器元件，用于接触在物体(16)的测量表面 (17)上；以及支撑装置(23)，所述支撑装置(23)用于接纳所述测量头(26)，所述支撑装置 (26)至少部分地被壳体(22)包围，其特征在于，与所述第一测量头(26)相邻并且分开的至少一个另一测量头(27)被布置在所述支撑装置(24)上，所述另一测量头(27)可以独立于所述第一测量头(26)被控制。
2.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，所述测量头(26，27)在每种情况下都包括极轴线(28，四)，所述极轴线(28，29)彼此空间分开地布置，并且彼此平行取向。
3.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，至少所述第一测量头(23)确定用于根据磁感应过程、涡电流方法、相位敏感过程或者磁性DC场过程来测量所述层厚度的至少一个传感器元件，且所述至少一个另一测量头(27)确定用于根据磁感应过程、涡电流方法、 相位敏感过程或者磁性DC场过程来测量所述层厚度的至少一个传感器元件。
4.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，在所述壳体(22)和所述支撑装置 (24)之间设置安装悬置件(30)，使得所述支撑装置(23)以这样的方式插入到所述壳体 (22)中所述支撑装置(23)具有至少一个自由度从而可移动。
5.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，所述至少两个测量头(26，27)以一个位于另外一个之后的方式在所述支撑装置(24)上成直线布置，并且安装悬置件(30)在由所述测量头(26，27)所形成的两点支撑件的重心(32)处接合在所述支撑装置(24)上。
6.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，所述两个测量头(26，27)和辅助极 (38 )设置在所述支撑装置(24 )上，其形成三点支撑件，并且安装悬置件(30 )优选在所述三点支撑件的重心处接合在所述支撑装置(24)上。
7.根据权利要求5所述的测量探头，其特征在于，用于所述壳体(22)相对于所述物体 (16)的接触和取向的至少一个定位装置(23)设置在接纳了所述支撑装置(24)的一个壳体 (22)上。
8.根据权利要求5所述的测量探头，其特征在于，以直线布置的所述至少两个测量头 (26,27)在对弯曲测量表面(17)的测量期间沿着所述物体(16)的弯曲测量表面(17)的表面线取向。
9.根据权利要求4所述的测量探头，其特征在于，将所述支撑装置(24)连接到所述壳体(22)的安装悬置件(30)形成为球形接头。
10.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，将所述支撑装置(24)连接到所述壳体(22)的安装悬置件(30)由弹性元件(31)形成，或者由彼此相邻布置的几个条状弹性元件(31)来形成，所述弹性元件(31)接合在所述支撑装置(24)上，并通过连接元件(36)在所述相对侧上附连到所述壳体(22)。
11.根据权利要求10所述的测量探头，其特征在于，弹性元件(31)形成为片簧，以及所述测量头(26，27)取向成使所述测量头(26，27)的极轴线(28，29)垂直于由所述弹性元件 (31)构成的水平面而竖立，并且特别地，在所述弹性元件(31)上设置有几个导电路径。
12.根据权利要求10所述的测量探头，其特征在于，所述弹性元件(31)彼此相邻地布置在公共水平面上，且布置成彼此离开一定的距离，并且所述测量头(26，27)取向成使得所述测量头(26，27)的极轴线(28，29)垂直于由所述弹性元件(31)构成的水平面而竖立。
13.根据权利要求12所述的测量探头，其特征在于，所述弹性元件(31)彼此相邻地布置在公共水平面上，且布置成彼此离开一定的距离，且在所述重心(32)的区域中一起接合在所述支撑装置(24)上。
14.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，将所述支撑装置(24)连接到所述壳体(22 )的安装悬置件(30 )由万向节装置(56 )形成。
15.根据权利要求14所述的测量探头，其特征在于，所述万向节装置(56)包括支撑杆 (57),所述支撑杆(57)连接到所述壳体(22)并能够沿着所述测量头(沈，27)的接触方向偏转；一个或者几个弹性元件(31)，所述弹性元件(31)布置在所述支撑杆(57)的自由端上， 其接纳所述支撑装置(24)。
16.根据权利要求14所述的测量探头，其特征在于，所述一个或多个弹性元件(31)接纳所述支撑装置(24)，所述支撑装置(24)可枢转地围绕与支撑杆(57)的纵向延伸成直角的轴线，用于所述至少两个测量头(26，27 )的牢固接触。
17.根据权利要求16所述的测量探头，其特征在于，所述弹性元件(31)设计成导电的， 并特别地，由铜铍制成。
18.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，将所述支撑装置(24)连接到所述壳体(22)的所述安装悬置件(30)通过所述支撑装置(24)和耦接元件(61)之间的至少一个弹性元件(31)形成，且所述耦接元件(61)相对于所述支撑装置(24)以直角取向，并且彼此离开一定距离布置且平行取向的至少两个弹性元件(31)以这样的方式承载所述耦接元件 (61)使所述耦接元件(61)相对于所述壳体(22)或者所述壳体板(63)偏转。
19.根据权利要求18所述的测量探头，其特征在于，所述支撑装置(24)和所述耦接元件(61)之间的至少一个弹性元件(31)相对于所述支撑装置(24)以直角取向，或者平行于所述支撑装置(24 )取向，并且附连到所述支撑装置(24 )。
20.根据权利要求11所述的测量探头，其特征在于，所述支撑装置(24)能够可移除地可插入到所述壳体(20)中，且所述弹性元件(31)以其被自由地引导出的方式布置在所述壳体(22)上。
21.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，所述至少两个测量头(26，27)在保持它们相对于所述物体(16)上的测量表面(17)的接触位置时被顺序地控制。
22.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，在所述支撑装置(24)上形成有止动器(52)，所述止动器(52)在所述壳体(22)从所述测量表面(17)提升时抵靠安置于所述壳体(22)的肩部53上。
全文摘要
本发明涉及用于非破坏性测量薄层厚度的测量探头。具体地，提供了一种用于对物体(16)上的薄层的厚度进行非破坏性测量的测量探头，其具有测量头(26)，所述测量头(26)包括用于接触物体(16)的测量表面(17)的至少一个传感器元件；以及支撑装置(23)，所述支撑装置(23)用于接纳测量头(26)，并且被壳体(22)至少部分包围，其中，至少一个另一测量头(27)相邻于第一测量头(26)并与其分开地布置在支撑装置(24)上，该至少一个另一测量头(27)能够独立于所述第一测量头(26)被控制。
文档编号G01B7/06GK102235856SQ20111010209
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月22日 优先权日2010年4月23日
发明者H·费希尔 申请人:赫尔穆特费希尔有限责任公司电子及测量技术研究所