专利名称：非破坏性检测涂层错误的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及非破坏性检测导电基板层中的涂层错误的方法和测量装置，所述导电基板层被涂覆有至少一个电绝缘覆盖层。
背景技术：
例如由金属或碳纤维增强塑性材料组成的导电基板层被涂覆有电绝缘覆盖层，以保护导电基板层例如不受腐蚀。在该情况下，覆盖层形成无源腐蚀保护，该无源腐蚀保护防止腐蚀材料到达基板层，并且防止在基板层导致化学或电化学反应。电绝缘覆盖层可具有不同缺陷，例如孔隙、裂缝、气泡等。如果这些涂层缺陷一直未被发现，则下层的导电基板可能腐蚀。如果这些为非金属基板，则在此处发生电化学反应，这会在与基体金属接触的情况下触发接触腐蚀。因而使用电感和电容测量方法，这些方法基于如下事实随着测量头的间隔增大， 其电感或其电容变化。然后，电感或电容变化被转换为间隔或层的厚度值。然而，即使使用足够小的检测器或测量头，这种类型的常规电感和电容方法对于检测涂层或覆盖层的表面上的较小缺陷也是不合适的。在这些常规测量方法中使用的检测器头的缺点在于，它们必须平坦地坐落在覆盖层上，并且甚至测量头的非常轻微的倾斜也会导致剧烈的信号变化。因此，这些已知的电感和电容测量方法即使采用小型化的检测器头(例如尺寸为大约 100 μ m)，它们也不能被用于检测例如几微米数量级的缺陷。用于测量层厚度的其他常规方法使用高电压来测试覆盖层。由于施加的高电压而在损坏点处或在缺陷处发生电弧。这种方法的缺点在于，当施加高电压时，导电基板层必须被导电连接到高电压源。这种常规测量方法的进一步缺点在于，该方法不能以非破坏性方式工作。如果薄弱点或缺陷出现在电绝缘覆盖层中，则该缺陷由于测量被进一步放大，或者待测量的绝缘覆盖层完全断裂。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种方法和测量装置，该方法和测量装置允许以安全、可靠和非破坏性的方式检测甚至最小的涂层错误。该目的根据本发明通过具有权利要求1中公开的特征的方法被实现。本发明提供一种非破坏性检测导电基板层中的涂层错误的方法，所述导电基板层被涂覆有至少一个电绝缘覆盖层，该方法包括以下步骤a)将输入信号输入到基板层中；b)将测量信号经由覆盖层从基板层输出；并且c)当所输出的测量信号中信号参数的信号参数变化超过可调节的阈值时，检测出
涂层错误。根据本发明的方法以非破坏性的方式工作，S卩，该涂层错误在电绝缘覆盖层的现有薄弱点处或覆盖层的缺陷处不会被额外扩大。这还意味着，亚临界(subcritical)涂层错误不会由于测量而转变为临界涂层错误。根据本发明的测量方法的进一步优点在于，不需要与导电基板层直接接触。这在涂层或电绝缘覆盖层完全围绕待测量的部件，因而只有在将覆盖层机械损坏之后才可以与导电基板层直接接触的情况下特别重要。然后，该机械损坏必须被修复。根据本发明的测量方法允许输入信号通过覆盖层或涂层输入，因此输入信号可在部件上的任意点处被施加，而不会使涂层或覆盖层损坏。在根据本发明的方法的一个实施例中，测量信号利用柔性且导电的鬃毛被输出， 所述鬃毛被弓I导在绝缘覆盖层的表面上。在该情况下，柔性且导电的鬃毛优选被电解液体或辅助电解液湿润。在根据本发明的方法的一个实施例中，输入信号被电容或电感式输入到导电基板层中。在根据本发明的方法的进一步实施例中，输入信号由脉冲式直流电压信号形成。在根据本发明的方法的可能实施例中，输入信号由具有可调节频率的交流电压信号形成。该交流电压信号例如为具有可调节信号频率的正弦交流电压信号。在根据本发明的方法的可能实施例中，检测到的涂层错误的坐标被检测到。在根据本发明的方法的进一步实施例中，涂层错误的类型被确定。在根据本发明的方法的实施例中，检测出涂层错误是由延伸直到基板层的孔形成，由覆盖层中的没有延伸到基板层的孔形成，还是由覆盖层的隆起形成。在根据本发明的方法的可能实施例中，各个涂层错误然后根据检测到的涂层错误的类型被自动修复。在根据本发明的方法的一个实施例中，为了进行修复，在覆盖层中检测到的孔被填充，并且覆盖层中的识别出的隆起被移除。在根据本发明的方法的可能实施例中，电解液体为去离子水。去离子水的优点在于，一方面，其仍然具有足够高的电导率，另一方面，在蒸发之后，其不会在覆盖层或涂层上留下可见残留物。利用去离子水作为电解液体或辅助电解液的进一步优点在于，蒸馏水可由维护工程师以简单的方式使用，此外不会对维护工程师造成任何健康风险。在根据本发明的方法的可能实施例中，导电柔性鬃毛被附接到电刷，该电刷在电绝缘覆盖层的表面上刷拂。在根据本发明的方法的一个实施例中，导电柔性鬃毛包括导电聚合物、金属纤维或天然鬃毛，天然鬃毛利用辅助电解液(例如利用去离子水)获得其电导率。在根据本发明的方法的可能实施例中，所输出的测量信号的瞬时幅度变化被检测到，并且当幅度变化超过可调节的幅度阈值时，涂层错误被识别出。在根据本发明的方法的进一步实施例中，在所输出的测量信号的电流和电压之间检测到相移，并且当相位变化超过可调节的相位阈值时，涂层错误被识别出。在根据本发明的方法的进一步实施例中，具有电容器的RC构件的充电和/或放电时间被检测到，其中所述电容器的电容受覆盖层的层厚度影响，并且当充电和/或放电时间变化超过可调节的时段阈值时，涂层错误被识别出。在根据本发明的方法的可能实施例中，导电基板层包括碳纤维增强塑性材料、金属或半导体材料。在根据本发明的方法的可能实施例中，电绝缘覆盖层具有保护漆。在根据本发明的方法的进一步实施例中，覆盖层的厚度和涂层错误的尺寸根据信号参数变化被计算出。此外，本发明提供一种非破坏性检测导电基板层中的涂层错误的测量装置，其中所述导电基板层被涂覆有至少一个电绝缘覆盖层，该测量装置包括a)用于将输入信号输入到基板层中的信号输入设备；b)用于将测量信号经由覆盖层从基板层输出的信号输出设备；以及c)用于评估所输出的测量信号的评估单元，当所输出的测量信号中信号参数的信号参数变化超过可调节的阈值时，涂层错误被检测到。 在根据本发明的测量装置的一个可能实施例中，信号输入设备将输入信号电感或电容式输入到基板层中。在根据本发明的测量装置的可能实施例中，信号输出设备将测量信号电感或电容式经由覆盖层从基板层输出。在根据本发明的测量装置的可能实施例中，信号输出设备具有柔性且导电的鬃毛。在根据本发明的测量装置的一个实施例中，信号输出设备具有用于容纳电解液体的贮存器，所述电解液体被提供用于湿润鬃毛。在根据本发明的测量装置的一个实施例中，电解液体包括蒸馏水或去离子水。在根据本发明的测量装置的一个实施例中，信号输出设备具有马达，该马达使信号输出设备在覆盖层的表面上移动，以便扫描覆盖层从而检测涂层错误。在根据本发明的测量装置的一个实施例中，可移动信号输出设备的空间坐标与测量信号的信号参数一起被存储在存储器中以对它们进行评估。在根据本发明的测量装置的可能实施例中，测量装置具有微处理器。在根据本发明的测量装置的可能实施例中，信号输入设备具有导电吸盘、导电泡沫橡胶、导电辊或导电滚柱。在根据本发明的测量装置的可能实施例中，信号输入设备出于测量的目的被附接到覆盖层以被绝缘，或者附接在导电基板层上。此外，本发明提供一种计算机程序，该计算机程序具有用于执行一种非破坏性检测导电基板层中的涂层错误的方法的程序命令，其中所述导电基板层被涂覆有至少一个电绝缘覆盖层，该计算机程序包括以下步骤a)将输入信号输入到基板层中；b)将测量信号经由覆盖层从基板层输出；并且c)当所输出的测量信号中信号参数的信号参数变化超过可调节的阈值时，检测出
涂层错误。此外，本发明提供一种数据载体，该数据载体存储这种类型的计算机程序。
此外，本发明提供一种数据载体，该数据载体存储通过根据本发明的方法获得的
测量结果。
以下将参照附图描述根据本发明的非破坏性检测涂层错误的方法和测量装置的优选实施例，附图中图IA和图IB示出根据本发明的非破坏性检测涂层错误的测量装置的实施例；图2示出各种类型的可检测的涂层错误，以阐释根据本发明的测量方法；图3示出根据本发明的测量装置的进一步视图；图4示出进一步的框图以示出根据本发明的测量装置的进一步实施例；图5示出根据本发明的测量装置的实施例；图6示出根据本发明的测量装置的进一步实施例；图7示出根据本发明的非破坏性检测涂层错误的方法的实施例的简单流程图；图8示出用于图示说明根据本发明的方法的示例性测量结果的图。
具体实施例方式由图IA和图IB可见，根据本发明的非破坏性检测涂层错误BF的测量装置1包含信号输入设备2和信号输出设备3。测量装置1检测导电基板层4中的涂层错误，导电基板层4被涂覆有至少一个电绝缘覆盖层5。导电基板层4可包括碳纤维增强塑性材料。在可替代的实施例中，导电基板层4包括金属或半导体材料。电绝缘覆盖层5例如包括保护漆。 在可能的实施例中，该保护漆为腐剂抑制剂。由图IA和图IB可见，用于将输入信号输入到基板层4中的信号输入设备2和用于将测量信号从基板层4输出的信号输出设备3连接到单元6，单元6 —方面被提供用于产生输入信号，另一方面用于评估由信号输出设备3供应的测量信号。信号输入设备2将由单元6产生的输入信号电感或电容式输入到导电基板层4 中。在图IA所示的实施例中，到导电基板层4中的电容式输入穿过电绝缘覆盖层5进行。 另一方面，在图IB所示的实施例中，输入信号直接输入到电基板层4中。图IA所示实施例的输入信号经由覆盖层5的电容式输入的优点在于不必与导电基板层4直接接触。这在导电层4完全由绝缘覆盖层5围绕且不损坏电绝缘覆盖层5就无法与基板层4进行直接电接触的情况下特别有利。在可能的实施例中，信号输入设备2具有导电吸盘，如图IA所示，该导电吸盘被放置在电绝缘覆盖层5上，或者如图IB所示，该导电吸盘直接附接到导电层4。在可替代的实施例中，信号输入设备2例如为导电泡沫橡胶。在进一步的实施例中，信号输入设备2包括导电辊或导电滚柱。图IA和图IB中示出的电绝缘覆盖层5具有涂层错误BF。在示出的示例中，涂层错误BF为孔，该孔延伸直到基板层4。其它类型的涂层错误也是可能的，如结合图2A、2B、 3C所阐释的涂层错误。为了使用信号输出设备3检测涂层错误BF，输入到导电基板层4中的测量信号被输出，然后由评估单元6评估。测量信号依次可被电感或电容式输出。在图IA和图IB所示的实施例中，信号输出设备3具有可附接到电刷的导电柔性鬃毛7。该电刷在电绝缘覆盖层5的表面上刷拂，如图IA和图IB示意性所示。输入测量信号利用柔性且导电的鬃毛输出，并被供应给评估单元6。评估单元6评估所输出的测量信号，当所输出的测量信号中至少一个信号参数的信号参数变化超过可调节的位值时，检测出涂层错误BF。如图IA和图IB所示，信号输出设备3的柔性导电鬃毛7或覆盖层5的表面被电解液体8湿润。该电解液体8形成导电的辅助电解液。在可能的实施例中，电解液体由去离子水或甚至蒸馏水形成。可能的作用过程是利用辅助电解液或电解液体湿润信号输出设备3的鬃毛7，然后利用湿润后的鬃毛7在覆盖层5的表面上引导电刷或信号输出设备3。一旦一个或多个鬃毛7在涂层错误上移动，这就会引起所输出的测量信号的信号参数变化，该参数变化由评估单元6检测到。而且，在可能的实施例中，涂层错误BF的类型也可基于信号参数变化推断出。在可能的实施例中，检测到所输出的测量信号的瞬时幅度变化，并且当幅度变化 Δ A超过可调节的幅度阈值时，识别出涂层错误BF。在可替代的实施例中，由评估单元6检测到所输出的测量信号的电流信号与电压信号之间的相移，并且当相位变化Δφ超过可调节的相位阈值时，识别出涂层错误BF。在进一步的实施例中，由评估单元6检测到包含电容器的RC构件的充电和/或放电时间，其中所述电容器的电容受覆盖层5的层厚度影响，并且当充电和/或放电时间变化超过可调节的时段阈值时，识别出涂层错误BF。信号参数变化还允许识别出涂层错误BF的类型和范围。图2A、2B、2C示出各种可检测类型的涂层错误。图2A中示出的涂层错误的类型为孔，该孔位于覆盖层5中并延伸直到导电基板层 4。图2A中示意性示出的孔可为非常小的孔或裂缝，这种类型的孔或裂缝的空间范围可以大于或小于鬃毛7的直径。图2B中示出的涂层错误BF为覆盖层5中的没有延伸直到基板层4的孔。由于电容在涂层错误BF的点处显著增大，因此这种类型的涂层错误也可由根据本发明的测量方法检测到。这是因为导电基板层4与湿润后的鬃毛7之间的间隔在涂层错误的点处比在其余点处小。由于电容器的电容C与其极板的间隔d成反比，因此图2B中示出的在涂层错误 BF的点处的电容C显著增大
权利要求
1.一种非破坏性检测电绝缘层( 中的涂层错误(BF)的测量装置(1)，其中导电基板 ⑷被涂覆有所述电绝缘层(5)，该测量装置⑴包括a)用于将输入信号经由所述电绝缘层(5)输入到所述导电基板(4)中的信号输入设备⑵；b)用于将测量信号经由所述电绝缘层(5)从所述导电基板(4)输出的信号输出设备 ⑶；以及c)用于评估所输出的测量信号的评估单元(6)，当所输出的测量信号中信号参数的信号参数变化超过可调节的阈值时，所述电绝缘层(5)的涂层错误(BF)被检测到。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其中所述信号输入设备( 将所述输入信号电感或电容式输入到所述导电基板中。
3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其中所述信号输出设备( 将所述测量信号经由所述电绝缘层( 从所述基板电感或电容式输出。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其中所述信号输出设备C3)具有柔性且导电的鬃毛⑵。
5.根据权利要求4所述的测量装置，其中所述信号输出设备(3)具有用于容纳电解液体的贮存器，所述电解液体被提供用于湿润所述鬃毛(7)。
6.根据权利要求5所述的测量装置，其中所述电解液体包括水或去离子水。
7.根据权利要求1至6所述的测量装置，其中所述信号输出设备C3)具有马达(10)， 该马达在所述电绝缘层(5)的表面上移动所述信号输出设备(3)，以便扫描所述电绝缘层 (5)，从而检测涂层错误(BF)。
8.根据权利要求7所述的测量装置，其中所述可移动信号输出设备(3)的空间坐标 (χ，y)与所述测量信号的信号参数一起被存储在存储器中以对它们进行评估。
9.根据权利要求1至8所述的测量装置，其中所述信号输入设备( 具有导电吸盘、导电泡沫橡胶、导电辊或导电滚柱。
10.根据权利要求9所述的测量装置，其中所述信号输入设备( 出于测量的目的被附接到所述层(5)以被绝缘。
11.一种非破坏性检测至少一个电绝缘层(5)中的涂层错误(BF)的方法，其中导电基板(4)被涂覆有所述至少一个电绝缘层(5)，该方法包括以下步骤a)将输入信号经由所述电绝缘层( 输入(Si)到所述基板中；b)将测量信号经由所述电绝缘层( 从所述基板层(4)输出(S》；并且c)当所输出的测量信号中信号参数的信号参数变化超过可调节的阈值时，检测出 (S3)所述电绝缘层(5)中的涂层错误(BF)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述输入信号被电容或电感式输入到所述导电基板中。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述输入信号由脉冲式直流电压信号或由具有可调节频率的交流电压信号形成。
14.根据权利要求11至13所述的方法，其中检测到的涂层错误(BF)的涂层错误坐标和类型被确定。
15.根据权利要求14所述的方法，其中各涂层错误然后根据检测到的涂层错误(BF)的类型被自动修复。
16.根据权利要求11至15所述的方法，其中所输出的测量信号的瞬时幅度变化被检测到，并且当幅度变化(ΔΑ)超过可调节的幅度阈值时，所述电绝缘层( 的涂层错误(BF) 被识别出。
17.根据权利要求11至15所述的方法，其中所输出的测量信号的电流与电压之间的相移被检测到，并且当相位变化(Δφ)超过可调节的相位阈值时，所述电绝缘层(5)的涂层错误(BF)被识别出。
18.根据权利要求11至15所述的方法，其中具有电容器的RC构件的充电和/或放电时间被检测到，其中所述电容器的电容受所述电绝缘层(5)的层厚度影响，并且当充电和/ 或放电时间变化Qt)超过可调节的时段阈值时，所述电绝缘层(5)的涂层错误(BF)被识别出。
19.根据权利要求11至18所述的方法，其中所述电绝缘层( 的厚度和涂层错误(BF) 的尺寸根据所述信号参数变化被计算出。
全文摘要
本发明提供一种非破坏性检测导电基板层(4)中的涂层错误的方法和测量装置(1)，所述导电基板层(4)被至少一个电绝缘覆盖层(5)覆盖。输入信号利用信号输入设备(4)被电感或电容式输入到所述导电基板层(4)中。测量信号利用信号输出设备(3)经由所述覆盖层(5)从所述基板层(4)输出。评估单元(6)用于评估所输出的测量信号。当所输出的测量信号中信号参数的信号参数变化超过可调节的阈值时，这允许涂层错误被检测出。
文档编号G01N27/02GK102171556SQ200980139377
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年10月2日
发明者克里斯托弗·舒尔茨, 拉尔夫·费泽, 蒂尔曼·德尔, 西奥·哈克 申请人:空中客车作业有限公司