DE19949977A1 - Determining presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates comprises arranging electrode at distance to surface, and measuring frequency change as consequence of temperature change - Google Patents

Determining presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates comprises arranging electrode at distance to surface, and measuring frequency change as consequence of temperature change

Info

Publication number
DE19949977A1
DE19949977A1 DE1999149977 DE19949977A DE19949977A1 DE 19949977 A1 DE19949977 A1 DE 19949977A1 DE 1999149977 DE1999149977 DE 1999149977 DE 19949977 A DE19949977 A DE 19949977A DE 19949977 A1 DE19949977 A1 DE 19949977A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
distance
substrate
oscillator
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1999149977
Other languages
German (de)
Other versions
DE19949977B4 (en
Inventor
Stefan Rochler
Mirko Taschenberger
Sebastian Siegel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE1999149977 priority Critical patent/DE19949977B4/en
Publication of DE19949977A1 publication Critical patent/DE19949977A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19949977B4 publication Critical patent/DE19949977B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/221Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/08Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means
    • G01B7/085Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means for measuring thickness of coating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates comprises arranging electrode at a distance to the surface, and measuring the frequency change as a consequence of temperature change. Determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or measuring surface temperatures of plastic substrates comprises arranging an electrode (2) acting as a capacitive or inductive element connected with an oscillator (3) injected with a voltage to an oscillating circuit at a distance to the surface; and measuring a frequency change as a consequence of a temperature change using a frequency counter arising on the surface of a plastic substrate (1) by de-tuning the oscillating circuit. An Independent claim is also included for an apparatus for determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or measuring surface temperatures of plastic substrates. Preferred Features: The electrical voltage is kept constant on the oscillator and is regulated depending on prescribed frequency and the required voltage difference utilized.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Vorhandenseins von anorganischen, organischen oder Oxidschichten auf metallischen Substraten oder der Messung von Oberflächentemperaturen von Kunst­ stoffsubstraten. Die Erfindung kann insbesondere bei der Überprüfung von Halbzeugen, die weiter nachbear­ beit werden müssen, eingesetzt werden. So kann fest­ gestellt werden, ob eine Reinigung von Oberflächen, auf denen Öl, Schmiermittel oder Farbreste entfernt werden sollten, in ausreichendem Maß erfolgt ist, so dass nachfolgende Fügeverfahren, wie z. B. Schweißen oder der Auftrag von Schutzschichten mit ausreichen­ der Haftung ohne weiteres erfolgen kann. Außerdem können Oxidschichten, insbesondere solche die sich auf Aluminium ausgebildet haben und die ebenfalls häufig störend sind, erkannt werden.The invention relates to a method for determination the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or the measurement of surface temperatures of art fabric substrates. The invention can in particular the review of semi-finished products that continue to be processed must be used. So can firmly whether cleaning of surfaces, on which oil, lubricant or paint residues are removed should be done to a sufficient extent, so that subsequent joining processes, such as. B. welding or the application of protective layers is sufficient liability can take place without further notice. Moreover can oxide layers, especially those that have trained on aluminum and the same are often distracting.

Die Erfindung kann aber auch ausgenutzt werden, um eine erforderliche Beschichtung von Substraten zu detektieren, wie dies z. B. bei der Benetzung von Tiefziehblech vor dem Umformen der Fall ist, um Ver­ schleiß und Beschädigungen an Werkzeugen zu verrin­ gern oder zu vermeiden.The invention can also be used to a necessary coating of substrates detect how this z. B. in the wetting of Thermoformed sheet before forming is the case to Ver to reduce wear and damage to tools  like to avoid.

Für Kunststoffoberflächen kann die Erfindung eben­ falls eingesetzt werden, da sich die Dieelektrizitäts­ konstante vieler Kunststoffe temperaturabhängig än­ dert.The invention can be used for plastic surfaces if used, because the electricity constant of many plastics depending on temperature different.

Bei der berührungslosen Detektion von Verunreinigun­ gen auf verschiedenen Oberflächen haben sich in vie­ len Fällen optische Verfahren bewährt, bei denen eine spektrometrische Auswertung durchgeführt wird. Pro­ blematisch sind dabei aber Schichten, die für das verwendete Licht zumindest teilweise transparent sind und kleine von der Umgebung abweichende Brechungsin­ dize aufweisen. In jedem Fall wirkt sich der Streu- und Fremdlichteinfluß negativ aus, so dass optische Verfahren nicht in jedem Fall mit ausreichender Ge­ nauigkeit verwendet werden können. Gegenwärtig sind optische Meßaufbauten nicht überall einsetzbar und insbesondere bei Verwendung von Spektrometern noch teuer.In the contactless detection of contamination conditions on different surfaces have len cases, optical methods have been proven in which a spectrometric evaluation is carried out. Per However, layers that are relevant for the light used are at least partially transparent and small refractive index deviating from the environment dize. In any case, the scatter and external light influence negative, so that optical Procedure not always with sufficient Ge accuracy can be used. Are currently optical measurement setups not applicable everywhere and especially when using spectrometers expensive.

Daneben ist aus US 5,293,132 eine Meßvorrichtung be­ kannt, mit der Schichtdicken auf Substraten bestimmt werden können, wobei LC- oder RC-Schwingkreise ver­ wendet und deren Verstimmung ausgenutzt werden, um Aussagen über die punktweise ermittelte Dicke einer Schicht durch Bestimmung der Frequenzänderung des Schwingkreises zu erhalten.In addition, a measuring device is from US 5,293,132 knows, with the layer thicknesses determined on substrates can be, with LC or RC resonant circuits ver applies and their disgruntlement can be exploited to Statements about the thickness of a point determined Layer by determining the frequency change of the To maintain the resonant circuit.

Hierzu wird ein mechanisches System verwendet, das unmittelbar mit der jeweiligen Oberfläche definiert kontaktiert wird, wobei eine Spule oder ein kapaziti­ ves Element mit dem mechanischen, aufwändig konstru­ ierten System entsprechend ausgelenkt und bei bekann­ ter Schichtzusammensetzung, also bekannter Dielektri­ zitätskonstante der jeweiligen Schicht deren Dicke bestimmt werden soll.A mechanical system is used for this, the directly defined with the respective surface is contacted, with a coil or a kapaziti ves element with the mechanical, complex construction  system accordingly deflected and known ter layer composition, ie known dielectric constant of the respective layer and its thickness should be determined.

Diese Lösung ist aber insbesondere für die Anwendung großformatiger Substrate, die in kurzer Zeit be­ mustert werden müssen ungeeignet, da Messungen, wie bereits erwähnt nur Punktweise erfolgen können und bei einer Relativbewegung Gerät und Substrat nicht nur Verschleiß sondern auch infolge wirkender Quer­ kräfte Meßfehler auftreten. Da für die Mechanik hohe Fertigungsgenauigkeit erforderlich ist, sind auch hier relativ hohe Kosten zu verzeichnen.This solution is especially for the application large format substrates that can be in a short time must be unsuitable because measurements such as already mentioned can only be done point by point and with a relative movement, the device and the substrate are not only wear but also as a result of the transverse action force measurement errors occur. Because for the mechanics high Manufacturing accuracy is also required relatively high costs.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfache und kostengünstige Lösung vorzuschlagen, mit der in kur­ zer Zeit organische oder Oxidschichten auf metalli­ schen Substraten detektiert oder Temperaturen auf Oberflächen von Kunststoffsubstraten gemessen werden können.It is therefore an object of the invention to provide a simple and to propose cost-effective solution with which in cure time organic or oxide layers on metallic Detected substrates or temperatures on Surfaces of plastic substrates can be measured can.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind mit den Merk­ malen der untergeordneten Ansprüche erreichbar.According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1 solved. Advantageous configurations and developments of the invention are marked paint the subordinate claims achievable.

Erfindungsgemäß wird so verfahren, dass mindestens eine Elektrode in einem bekannten Abstand d, im Be­ reich zwischen 0,1 bis 10 mm zur zu detektierenden Oberfläche angeordnet wird. Dabei kann die Elektrode als kapazitives oder auch induktives Element mit ei­ nem Oszillator zu einem Schwingkreis verschaltet sein. Der Oszillator kann mit einer definierten kon­ stanten Gleichspannung gespeist und mit einer Frequenz im Bereich 100 bis 500 MHz, bevorzugt bei ca. 400 MHz betrieben werden, wobei möglichst im Be­ reich der jeweiligen Resonanz gearbeitet werden soll.The procedure according to the invention is such that at least an electrode at a known distance d, in loading range between 0.1 to 10 mm to be detected Surface is arranged. The electrode as a capacitive or inductive element with egg nem oscillator connected to a resonant circuit his. The oscillator can with a defined con constant DC voltage and with a  Frequency in the range 100 to 500 MHz, preferably at 400 MHz are operated, where possible in loading should be worked richly in the respective resonance.

Durch eine auf dem metallischen Substrat vorhandene oder dort ausgebildete Schicht wird der Schwingkreis verstimmt, was zu einer Änderung der Frequenz führt, die mittels eines Frequenzzählers erfaßt und demzu­ folge eine entsprechende anorganische oder organische Schicht als Verunreinigung bzw. eine ausgebildete Oxidschicht erkannt werden kann. Es besteht lediglich das Erfordernis, dass das Schichtmaterial eine rela­ tive Dielektrizitätskonstante aufweist, die von Luft abweicht.Due to an existing on the metallic substrate or the layer formed there becomes the resonant circuit out of tune, which leads to a change in frequency, which is detected by means of a frequency counter and accordingly follow a corresponding inorganic or organic Layer as an impurity or a trained one Oxide layer can be recognized. It just exists the requirement that the layer material have a rela tive dielectric constant that of air deviates.

Die ggf. vorhanden Schicht und die Luft im Spalt zwi­ schen Oberfläche des Substrates und der Elektrode bilden ein geschichtetes Dielektrikum.The existing layer and the air in the gap between surface of the substrate and the electrode form a layered dielectric.

Es kann aber auch ein spannungsgeregelter Oszillator verwendet werden, der in Abhängigkeit von der gemes­ senen Frequenzänderung auf eine vorgegebene Schwing­ frequenz geregelt wird. In diesem Fall kann auch die für die Regelung erforderliche Spannungsdifferenz als Meßwert für die gewünschte Aussage, ähnlich wie dies bei der Nutzung der Frequenzänderung erfolgt, genutzt werden.But it can also be a voltage controlled oscillator be used depending on the mes frequency change to a predetermined vibration frequency is regulated. In this case, the voltage difference required for control as Measured value for the desired statement, similar to this when using the frequency change, used become.

Die relative Dielektrizitätskonstante ändert sich bei Kunststoffen häufig ebenfalls bei wechselnden Tempe­ raturen, so dass auch eine Temperaturmessung an sol­ chen Oberflächen mit der Erfindung möglich ist.The relative dielectric constant changes at Plastics often also with changing tempe fittings, so that a temperature measurement on sol Chen surfaces is possible with the invention.

Bei der Erfassung von Schichten auf Substraten genügt es in der Regel eine Gut-Schlecht-Aussage zu treffen. When recording layers on substrates, it is sufficient it usually makes a good-bad statement.  

Hierfür kann eine obere bzw. ggf. eine untere Grenz­ frequenz festgelegt werden und nach Überschreitung dieses Intervalls erkannt werden, dass z. B. eine Rei­ nigung nicht in ausreichendem Mass erfolgt ist und ggf. wiederholt werden muss, bevor eine weitere Be­ arbeitung möglich ist. So kann beispielsweise erkannt werden, ob ein tiefgezogenes Blech frei von Schmier­ mittel (Tiefziehöl) ist und problemlos nachfolgend geschweißt oder beschichtet werden kann oder noch nicht.There can be an upper or lower limit for this frequency can be set and after exceeding this interval can be recognized that z. B. a Rei was not carried out to a sufficient extent and may need to be repeated before another Be work is possible. For example, it can be recognized whether a deep-drawn sheet is free of grease medium (deep-drawing oil) and easily followed can be welded or coated or still Not.

Bei bekannter stofflicher Schichtzusammensetzung kann auch eine Aussage über die Dicke der jeweiligen Schicht getroffen werden.With a known material layer composition can also a statement about the thickness of each Shift.

Günstig ist es, den Abstand zwischen Elektrode und Oberfläche bevorzugt ebenfalls berührungslos zu mes­ sen und den jeweils gemessenen Abstand bei der Aus­ wertung zu berücksichtigen. Dies wirkt sich insbeson­ dere dann aus, wenn konturierte Oberflächen detek­ tiert werden sollen oder eine Relativbewegung zwischen Substrat und Elektrode zu verzeichnen ist, wenn beispielsweise großformatige Substrate detek­ tiert werden sollen, wobei auch Schwingungen auftre­ ten können, die berücksichtigt werden müssen.It is convenient to set the distance between the electrode and Surface also prefers non-contact to mes sen and the respective measured distance at the off to be considered. This affects in particular then when contoured surfaces are detected should be tiert or a relative movement between the substrate and the electrode, if, for example, large format substrates detec should be tiert, with vibrations also occur can be considered.

Bei der Detektion größerer Oberflächen kann z. B. eine Elektrode in zumindest einer Achse ausgelenkt und gleichzeitig das jeweilige Substrat gleichförmig an der Elektrode vorbeibewegt werden, um eine ortsaufge­ löste Messung zu ermöglichen. Dies kann aber auch mit einer in mindestens zwei Achsen in Bezug zur Oberflä­ che beweglichen Elektrode erreicht werden.When detecting larger surfaces, e.g. Legs Electrode deflected in at least one axis and simultaneously the respective substrate be moved past the electrode to locate one to enable solved measurement. But this can also be done with one in at least two axes in relation to the surface che movable electrode can be reached.

So kann es genügen bestimmte Oberflächenbereiche ei­ nes Substrates zu detektieren, indem eine ent­ sprechend gesteuerte Relativbewegung durchgeführt wird. In diesem Fall können beispielsweise lediglich Bereiche detektiert werden, die in einer nachfolgen­ den Bearbeitung kritisch sind, wie dies beispielswei­ se beim Schweißen von Blechen der Fall ist.So certain surface areas may be sufficient  Detect nes substrate by an ent speaking controlled controlled relative movement performed becomes. In this case, for example, only Areas are detected that follow in a the processing are critical, such as this This is the case when welding sheet metal.

Eine weitere Alternative ist die Verwendung mehrerer Elektroden, die zueinander parallel geschaltet sind. In diesem Fall kann für jede Elektrode ein gesonder­ ter Frequenzzähler verwendet werden. Bei Verwendung lediglich eines Frequenzzählers kann eine sequentiel­ le Erfassung der Meßwerte der einzelnen Elektroden mittels eines Multiplexers erreicht werden.Another alternative is to use several Electrodes that are connected in parallel to each other. In this case there can be a separate one for each electrode ter frequency counter can be used. Using only one frequency counter can be sequential le Acquisition of the measured values of the individual electrodes can be achieved by means of a multiplexer.

Es kann auch günstig sein, den Abstand der Elektro­ de(n) in Bezug zu einem Punkt auf der Oberfläche zu variieren, wobei sich die relative Dieelektrizitätskon­ stante abstandsabhängig und ggf. durch eine Zwischen­ schicht zusätzlich noch sprunghaft ändert, so dass eine höhere Signifikanz bei der Messung erreicht wer­ den kann.It can also be convenient to distance the electrical de (n) in relation to a point on the surface vary, the relative Dieelektrizitätskon constant depending on distance and if necessary by an intermediate layer also changes by leaps and bounds so that who achieves a higher significance in the measurement that can.

Vorteilhafterweise sollten die Elektroden so gestal­ tet sein, dass sie an die jeweilige zu detektierende Oberfläche und ggf. an die erforderliche Meßgenauig­ keit angepaßt sind. So liefern großformatige Elektro­ den in Plattenform ein entsprechend integrales Meß­ ergebnis über eine größere Fläche. Ähnlich verhält es sich bei Spulen, deren mindestens eine Wicklung dann parallel zur jeweiligen Oberfläche ausgerichtet sein sollte.The electrodes should advantageously be designed in this way be that it is to the respective to be detected Surface and, if necessary, to the required measurement accuracy speed are adjusted. This is how large-format electronics deliver the correspondingly integral measurement in plate form result over a larger area. It is similar itself with coils whose at least one winding then be aligned parallel to the respective surface should.

In jedem Fall sollten die Elektroden so gestaltet und dimensioniert sein, dass zwischen ihnen und der je­ weils zu detektierenden Oberfläche ein möglichst ho­ mogenes elektromagnetisches Feld ausgebildet wird. So kann eine Elektrode auch die entsprechende Oberfläche überragen und über deren Ränder überstehen.In any case, the electrodes should be designed and be dimensioned that between them and each one  because the surface to be detected is as high as possible mogeneous electromagnetic field is formed. So an electrode can also have the appropriate surface protrude and protrude beyond the edges.

Stabförmige Elektroden sind besonders zur relativ feinen Detektion von Randbereichen oder Wölbungen geeignet.Rod-shaped electrodes are particularly relative to fine detection of edge areas or bulges suitable.

Ringförmig ausgebildete Elektroden können beispiels­ weise für Rohre oder Rundprofile eingesetzt werden, die dann definiert, möglichst zentriert durch den Ring geführt werden.Annular electrodes can for example can be used for pipes or round profiles, which then defines, if possible centered by the Ring.

Wird beispielsweise mindestens eine Elektrode, als kapazitives Element verwendet, führt eine auf einem Substrat vorhandene Schicht oder auch eine andere Verschmutzung zur Änderung der Kapazität im elektro­ magnetischen Wechselfeld und somit auch zur Änderung der Frequenz.If, for example, at least one electrode is used as capacitive element used, leads one on one Substrate existing layer or another Contamination to change the capacity in the electro alternating magnetic field and thus also for change the frequency.

Wird beispielsweise eine Ölschicht auf einem Substrat detektiert ändert sich die Kapazität entsprechend Gleichung:
If, for example, an oil layer is detected on a substrate, the capacitance changes according to the equation:

Dabei sind:
Luft, Öl die rel. Dielektrizitätskonstanten von Luft und Öl und
dLuft, dÖl die jeweilige Schichtdicke bzw. der Luft­ spalt, ausgegangen von einem konstanten Abstand Elek­ trode - Oberfläche gilt:
Here are:
Air , oil the rel. Dielectric constants of air and oil and
d air , d oil the respective layer thickness or the air gap, assuming a constant distance between the electrode and the surface:

dLuft = dges - dÖl.d air = d total - d oil .

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft beschrie­ ben werden.The invention is described below by way of example be.

Dabei zeigen:Show:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß verwendbaren Vorrichtung; Fig. 1 is a block diagram of a device according to invention;

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine kapaziti­ ve Elektrode zur Erfassung einer auf einem Substrat vorhandenen Schicht; Fig. 2 is a schematic representation of a kapaziti ve electrode for detecting a present on a substrate layer;

Fig. 3 Beispiele für Elektrodengeometrien und Fig. 3 examples of electrode geometries and

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines weiteren Bei­ spiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 4 is a block diagram of a further example of a device according to the invention.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gezeigt, mit der erfindungsgemäß gearbeitet werden kann und bei der lediglich eine Elektrode 2, als ka­ pazitives Element verwendet wird, die, wie in Fig. 2 dargestellt in einem Abstand d zu einer Oberfläche eines Substrates 1 angeordnet ist. Das elektromagneti­ sche Wechselfeld wird durch eine auf der Substrat­ oberfläche vorhandene Schicht 4, die mit der Luft ein geschichtetes Dielektrikum bildet, beeinflußt, was unter anderem zur Änderung der Frequenz des Schwing­ kreises führt, die mit einem Frequenzzähler 5 erfaßt werden kann. Der Frequenzzähler 5 kann an eine elek­ tronische Auswerteeinheit angeschlossen sein, mit der das Detektionsergebnis auch visuell oder akustisch, als Warnung angezeigt bzw. hörbar gemacht werden kann.In Fig. 1 is a block diagram of a device is shown, can be used according to the invention with and is used in only one electrode 2, as ka pazitives element, which, as shown in Fig. 2 at a distance d to a surface of a substrate 1 is arranged. The electromagnetic alternating field is influenced by an existing on the substrate surface layer 4 , which forms a layered dielectric with the air, which among other things leads to a change in the frequency of the resonant circuit, which can be detected with a frequency counter 5 . The frequency counter 5 can be connected to an electronic evaluation unit with which the detection result can also be displayed visually or acoustically as a warning or made audible.

In Fig. 3 sind Beispiele für mögliche Elektrodengeo­ metrien gezeigt, wobei die links dargestellte quadra­ tische Form insbesondere integrierende Meßergebnisse liefern kann. Die mittig dargestellte stabförmige Elektrode ist besonders zur Detektion in Randberei­ chen eines Substrates 1 und auch mit großem Auf­ lösungsvermögen, z. B. für die Erkennung von sprunghaften Änderungen auf der Oberfläche, geeignet.In Fig. 3 examples of possible electrode geometries are shown, the square shape shown on the left can in particular deliver integrating measurement results. The rod-shaped electrode shown in the center is particularly suitable for detection in peripheral areas of a substrate 1 and also with high resolution, for. B. for the detection of sudden changes on the surface, suitable.

Allgemein kann aber festgehalten werden, dass auch andere Geometrien eingesetzt werden können, wobei generell festgestellt werden soll, dass das erzeugte elektromagnetische Wechselfeld maßgeblich von der Elektrodengeometrie und deren Ausdehnung beeinflußt wird.In general, however, it can be said that also other geometries can be used, whereby generally it should be determined that the generated electromagnetic alternating field significantly from the Electrode geometry and its expansion influenced becomes.

Das Beispiel nach Fig. 4 ist eine alternative Mög­ lichkeit zur Verwendung der Erfindung. Hier wird ein spannungsgeregelter Oszillator 3 verwendet, an den ein Spannungsregler 6 angeschlossen ist. Mit dem Spannungsregler 6 wird die Schwingfrequenz konstant gehalten, wobei an Stelle der gemessenen Frequenzän­ derung, die jeweilige Spannungsänderung, die für die Regelung des Oszillators 3 auf die konstante Frequenz erforderlich ist, ausgewertet wird. Auch hier können Spannungsgrenzwerte festgelegt werden, mit denen zu­ mindest eine Gut-Schlecht-Aussage und nach Überschreiten einer vorgegebenen Toleranzen in einen Prozeß steuernd eingegriffen werden kann.The example of FIG. 4 is an alternative way to use the invention. Here, a voltage-controlled oscillator 3 is used, to which a voltage regulator 6 is connected. With the voltage regulator 6 , the oscillation frequency is kept constant, and instead of the measured frequency change, the respective voltage change that is required for the control of the oscillator 3 to the constant frequency is evaluated. Here, too, voltage limit values can be defined, with which at least one good-bad statement and after a predetermined tolerance has been exceeded can be intervened in a controlling manner.

Ein Spannungsregler 6 ist mit einem A/D-Wandler 7 und über diesen mit einer elektronischen Auswerte- und Steuereinheit, die wie gezeigt aus einem Mikrokon­ troller 8 mit einer Anzeige 9 und verschiedenen Aus­ gängen 10 und 11 bestehen kann, verbunden.A voltage regulator 6 is connected to an A / D converter 7 and via this to an electronic evaluation and control unit, which, as shown, can consist of a microcontroller 8 with a display 9 and various outputs 10 and 11 .

Dabei kann zumindest einer der Ausgänge 10 oder 11 mit einer Steuerung für einen Bearbeitungsprozeß ver­ bunden sein, um Einfluß auf diesen zu nehmen, wenn dies beispielsweise zur Sicherung der Qualität erfor­ derlich ist. So kann der Prozeß unterbrochen werden, wenn eine Schicht 4 auf dem Substrat 1 detektiert worden ist oder es kann beispielsweise eine erneute Reinigung eines so beeinflußten Substrates 1 vor der weiteren Bearbeitung automatisch initiiert werden.In this case, at least one of the outputs 10 or 11 can be connected to a control for a machining process in order to influence this, for example if this is necessary to ensure the quality. Thus, the process can be interrupted when a layer 4 has been detected on the substrate 1 or, for example, a renewed cleaning of a substrate 1 influenced in this way can be initiated automatically before further processing.

Claims (22)

1. Verfahren zur Bestimmung des Vorhandenseins von anorganischen, organischen oder Oxidschichten auf metallischen Substraten oder der Messung von Oberflächentemperaturen von Kunststoffsubstra­ ten, bei dem mindestens eine als kapazitives oder induktives Element wirkende Elektrode (2), die mit einem mit einer Gleichspannung gespei­ sten Oszillator (3) zu einem Schwingkreis ver­ schaltet ist/sind, mit einem bekannten Abstand d zur Oberfläche des Substrates (1) angeordnet wird und ein infolge einer zwischen Substrat­ oberfläche angeordneten Schicht (4) oder einer Temperaturänderung auf der Oberfläche eines Kunststoffsubstrates durch Verstimmung des Schwingkreises auftretende Frequenzänderung mit einem Frequenzzähler gemessen wird.1.Method for determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or the measurement of surface temperatures of plastic substrates, in which at least one electrode ( 2 ) acting as a capacitive or inductive element is connected to an oscillator fed with a DC voltage ( 3 ) is / are connected to a resonant circuit, is arranged at a known distance d from the surface of the substrate ( 1 ) and is caused by a detuning of the resonant circuit as a result of a layer ( 4 ) arranged between the substrate surface or a temperature change on the surface of a plastic substrate Frequency change is measured with a frequency counter. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die elektrische Spannung am Oszillator (3) konstant gehalten wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the electrical voltage at the oscillator ( 3 ) is kept constant. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die elektrische Spannung am Oszillator in Abhängigkeit der gemessenen Frequenzänderung auf eine vorgegebene Frequenz geregelt und die erforderliche Spannungsdifferenz als Meßwert ausgenutzt wird.3. The method according to claim 1, characterized in net that the electrical voltage at the oscillator depending on the measured frequency change regulated to a predetermined frequency and the required voltage difference as a measured value is exploited. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Substratoberfläche und Elektrode(n) (2) gemessen wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the distance between the substrate surface and the electrode (s) ( 2 ) is measured. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, dass der Abstand konstant gehalten wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, there characterized by that the distance is constant is held. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, dass gemessene Abstands­ änderungen unter Berücksichtigung der abstands­ bedingten Änderung der relativen Dieelektrizi­ tätskonstante berücksichtigt werden.6. The method according to any one of claims 1 to 4, there characterized by that measured distance changes taking into account the distance conditional change in relative dieelectricity constant is taken into account. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass die Bestimmung bzw. Messung durch Relativbewegung von Elektrode(n) (2) und Substrat (1) und/oder die Verwendung von mehreren parallel geschalteten Elektroden (2) mit entsprechender Anordnung ortsaufgelöst durchgeführt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the determination or measurement by relative movement of the electrode (s) ( 2 ) and substrate ( 1 ) and / or the use of several electrodes ( 2 ) connected in parallel with appropriate arrangement is carried out spatially. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen Substrat (1) und Elektrode(n) (2) ent­ lang mindestens zweier orthogonal zueinander ausgerichteter Achsen definiert gesteuert wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the relative movement between the substrate ( 1 ) and the electrode (s) ( 2 ) along at least two orthogonally aligned axes is controlled in a defined manner. 9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszilla­ tor (3) mit einer Frequenz im Bereich 100 bis 500 MHz betrieben wird.9. The method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the oscillator gate ( 3 ) is operated at a frequency in the range 100 to 500 MHz. 10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszilla­ tor (3) im Resonanzbereich betrieben wird.10. The method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the oscillator gate ( 3 ) is operated in the resonance range. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Substratoberfläche und Elektrode(n) (2) bei Re­ lativgeschwindigkeit = 0 zwischen Substrat (1) und Elektrode(n) (2) variiert wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the distance between the substrate surface and the electrode (s) ( 2 ) at Re relative speed = 0 between the substrate ( 1 ) and the electrode (s) ( 2 ) is varied. 12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass mindestens eine Elektrode (2), die an einen Oszillator (3) in Form eines Schwingkreises angeschlossen ist, mit bekanntem Abstand d zu einer Oberfläche eines Substrates (1) angeordnet ist und ein Frequenzzähler (5) an den Oszillator (3) angeschlossen ist.12. Device for performing the method according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least one electrode ( 2 ), which is connected to an oscillator ( 3 ) in the form of an oscillating circuit, with a known distance d from a surface of a substrate ( 1 ) is arranged and a frequency counter ( 5 ) is connected to the oscillator ( 3 ). 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein Abstand d im Bereich zwischen 0,1 und 10 mm eingehalten ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized records that a distance d in the range between 0.1 and 10 mm is observed. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandssensor vorhan­ den ist.14. The apparatus of claim 12 or 13, characterized characterized that a distance sensor exists that is. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an einen spannungs­ geregelten Oszillator (3) ein Spannungsregler (6) angeschlossen ist.15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that a voltage regulator ( 6 ) is connected to a voltage-controlled oscillator ( 3 ). 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode(n) (2) in Form einer Spule mit mindestens einer Windung, die parallel zur zu detektierenden Oberfläche des Substrates (1) ausgerichtet ist, ausgebildet ist.16. Device according to one of claims 12 to 15, characterized in that the electrode (s) ( 2 ) is in the form of a coil with at least one turn, which is aligned parallel to the surface of the substrate ( 1 ) to be detected. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode(n) (2) platten-, stab-, kreis- oder ringförmig aus­ gebildet ist.17. Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the electrode (s) ( 2 ) is plate, rod, circular or ring-shaped. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Fläche der Elektrode(n) (2) größer, als die zu detek­ tierende Oberfläche des Substrates (1) ist.18. Device according to one of claims 12 to 17, characterized in that the effective area of the electrode (s) ( 2 ) is larger than the surface of the substrate ( 1 ) to be detected. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elektroden (2) parallel geschaltet sind.19. Device according to one of claims 12 to 18, characterized in that a plurality of electrodes ( 2 ) are connected in parallel. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, dass für jede Elektrode (2) ein geson­ derter Frequenzzähler (5) vorhanden ist.20. The apparatus according to claim 19, characterized in that a separate frequency counter ( 5 ) is provided for each electrode ( 2 ). 21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zwischen den Elektroden (2) und einem Frequenzzähler (5) ein Multiplexer vorhan­ den ist.21. The apparatus according to claim 19, characterized in that there is a multiplexer between the electrodes ( 2 ) and a frequency counter ( 5 ). 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass an der/den Elektro­ de(n) (2) ein gesteuerter Antrieb für eine Aus­ lenkung in zumindest Achse vorhanden ist.22. Device according to one of claims 12 to 21, characterized in that on the / the electro de (s) ( 2 ) there is a controlled drive for a steering from at least axis.
DE1999149977 1999-10-13 1999-10-13 Method for determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or the measurement of surface temperatures of plastic substrates Expired - Lifetime DE19949977B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999149977 DE19949977B4 (en) 1999-10-13 1999-10-13 Method for determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or the measurement of surface temperatures of plastic substrates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999149977 DE19949977B4 (en) 1999-10-13 1999-10-13 Method for determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or the measurement of surface temperatures of plastic substrates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19949977A1 true DE19949977A1 (en) 2001-05-03
DE19949977B4 DE19949977B4 (en) 2005-01-20

Family

ID=7925925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1999149977 Expired - Lifetime DE19949977B4 (en) 1999-10-13 1999-10-13 Method for determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or the measurement of surface temperatures of plastic substrates

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19949977B4 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005111535A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Kochberger, Renate Method and device for non-contact recording of workpieces
DE10217535B4 (en) * 2002-04-16 2006-06-08 Balluff Gmbh Sensor device and method for determining the layer thickness of a thin layer and use of an inductive proximity sensor
DE102011083830A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Carl Zeiss Ag Method for determining thickness of web-like material coated with thin organic layer during manufacturing component with organic LEDs, involves moving web-like material and electrode relative to each other during measured variable detection

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2441473B2 (en) * 1974-08-29 1977-09-29 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE MOISTURE AND / OR FILLER CONTENT AND THE THICKNESS OF RAILWAYS
DE3815011C2 (en) * 1988-04-30 1991-05-29 Leybold Ag, 6450 Hanau, De
DE3934852C2 (en) * 1989-10-19 1992-09-03 Macon Gmbh Klebstoff-Auftragsgeraete, 4006 Erkrath, De
DE4217736C2 (en) * 1992-05-29 1999-06-17 Itw Ind Gmbh Device for monitoring an order on a substrate

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5241280A (en) * 1990-06-05 1993-08-31 Defelsko Corporation Coating thickness measurement gauge

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2441473B2 (en) * 1974-08-29 1977-09-29 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE MOISTURE AND / OR FILLER CONTENT AND THE THICKNESS OF RAILWAYS
DE3815011C2 (en) * 1988-04-30 1991-05-29 Leybold Ag, 6450 Hanau, De
DE3934852C2 (en) * 1989-10-19 1992-09-03 Macon Gmbh Klebstoff-Auftragsgeraete, 4006 Erkrath, De
DE4217736C2 (en) * 1992-05-29 1999-06-17 Itw Ind Gmbh Device for monitoring an order on a substrate

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10217535B4 (en) * 2002-04-16 2006-06-08 Balluff Gmbh Sensor device and method for determining the layer thickness of a thin layer and use of an inductive proximity sensor
US7187191B2 (en) 2002-04-16 2007-03-06 Balluff Gmbh Sensor device for determining the layer thickness of a thin layer
WO2005111535A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Kochberger, Renate Method and device for non-contact recording of workpieces
DE102011083830A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Carl Zeiss Ag Method for determining thickness of web-like material coated with thin organic layer during manufacturing component with organic LEDs, involves moving web-like material and electrode relative to each other during measured variable detection

Also Published As

Publication number Publication date
DE19949977B4 (en) 2005-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4119903C2 (en) Method and device for measuring thin layers
DE4327712C2 (en) Sensor arrangement and method for detecting properties of the surface layer of a metallic target
DE102007018877B4 (en) Method and material application device with a test device for the quality measurement of the application image of a spray nozzle and use of a test field
DE102007063627B4 (en) Method for determining the position of a laser beam relative to an opening, and laser processing machine
DE3404720C2 (en)
EP0007034A1 (en) Arrangement for measuring the distance between a metallic workpiece and a tool
DE102015114205B4 (en) Path measuring method for a magnetic sensor and sensor
WO2005100924A1 (en) Device sensor arrangement and method for capacitive positional determination of a target object
EP2044387B1 (en) Method and system for thickness measurement of large-area glass substrates
CH666547A5 (en) OPTICAL-ELECTRONIC MEASURING METHOD, A DEVICE REQUIRED FOR THIS AND ITS USE.
DE2548839B2 (en) DEVICE FOR MEASURING THE CONTOUR OF A MOVING METAL STRIP
DE602004011549T2 (en) Miniaturized sensor for detecting properties of a liquid, in particular a lubricating oil
EP1642116B1 (en) Method for characterising workpieces consisting of electrically conductive materials
DE4421050A1 (en) On-line deflection compensation in instruments which use focused beams
DE19949977A1 (en) Determining presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates comprises arranging electrode at distance to surface, and measuring frequency change as consequence of temperature change
DD297509A5 (en) CAPACITIVE SENSOR FOR CONTACTLESS ROUGHNESS MEASUREMENT
EP0006580B1 (en) Measuring method for the registration of variations in a sample of a material
DE102012018417B4 (en) Sensing device and measuring device with such a sensing device
EP0595117A1 (en) Device for spatially resolved and non-destructive inspection of magnetic parameters
DE202016008273U1 (en) Device for measuring the width of a metal strip produced by strip rolling
DE19537059C2 (en) Arrangement for contactless measurement of the specific conductivity of aqueous solutions
DE10217535B4 (en) Sensor device and method for determining the layer thickness of a thin layer and use of an inductive proximity sensor
EP3495765B1 (en) Method and device for measuring the thickness of non-magnetizable layers on a magnetizable base material
EP1602919A1 (en) Measuring device for the survey of the transmittance of a coating
DE3916754C2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right