AT522835A1

AT522835A1 - Bedampfungsvorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Dampfes

Info

Publication number: AT522835A1
Application number: ATA50666/2019A
Authority: AT
Inventors: Luttenberger Eduard
Original assignee: Nextsense Gmbh
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2021-02-15
Also published as: AT522835B1; WO2021011975A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedampfungsvorrichtung (1) zur Erzeugung eines Dampfes, insbesondere zum Aufbringen eines Kondensatfilms auf eine, gegebenenfalls spiegelnde oder transparente, Objektoberfläche, umfassend einen Verdampfungskörper (2), eine Heizeinrichtung, ein Flüssigkeitsreservoir (3) und eine Flüssigkeitstransporteinrichtung, welche dafür eingerichtet ist, eine Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir (3) aufzunehmen und zum und/oder in den Verdampfungskörper (2) zu leiten, wobei der Verdampfungskörper (2) porös ausgebildet ist, wobei die Heizeinrichtung zumindest ein Heizelement (6) zum Erhitzen des Verdampfungskörpers (2) aufweist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Dampfes, insbesondere zum Aufbringen eines Kondensatfilms auf eine, gegebenenfalls spiegelnde und/oder transparente, Objektoberfläche, wobei eine Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsreservoir (3) und zu oder in einen porösen Verdampfungskörper (2) geführt wird, wobei der Verdampfungskörper (2) durch ein oder mehrere Heizelemente (6) einer Heizeinrichtung erhitzt wird, um die Flüssigkeit zu verdampfen, wonach ein dabei entstandener Dampf vom Verdampfungskörper (2) weg befördert wird.

Description

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Bedampfungsvorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Dampfes

Die Erfindung betrifft eine Bedampfungsvorrichtung zur Erzeugung eines Dampfes, insbesondere zum Aufbringen eines Kondensatfilms auf eine, gegebenenfalls spiegelnde oder transparente, Objektoberfläche, umfassend einen Verdampfungskörper, eine Heizeinrichtung, ein Flüssigkeitsreservoir und eine Flüssigkeitstransporteinrichtung, welche dafür eingerichtet ist, eine Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir aufzunehmen

und zum und/oder in den Verdampfungskörper zu leiten.

Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Dampfes, insbesondere zum Aufbringen eines Kondensatfilms auf eine, gegebenenfalls spiegelnde und/oder transparente, Objektoberfläche, bevorzugt mit einer derartigen Bedampfungsvorrichtung, wobei eine Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsreservoir geführt wird.

Eine optische Inspektion oder Vermessung einer Oberfläche eines Objektes bzw. Festkörpers oder eine optische Erfassung von Oberflächendaten erweist sich üblicherweise als schwierig, wenn die Oberfläche spiegelnd oder transparent ist. In diesem Fall bedarf es einer gezielten Behandlung der Oberfläche.

Hierfür kann ein flüssiger Film auf die Oberfläche aufgebracht werden, welcher einerseits optische Eigenschaften verändert und andererseits idealerweise nur von kurzer Dauer, nämlich für die Dauer der Inspektion, anhält oder nach der Inspektion oder Erfassung von Oberflächendaten leicht entfernbar ist.

Es hat sich nun bewährt, einen Kondensatfilm aus Flüssigkeitströpfchen, auf die Oberfläche aufzubringen, da dieser in der Regel nach kurzer Zeit wieder evaporiert. Hierbei ist es wichtig, für die Dauer der Messung auf der Oberfläche einen homogenen Überzug aus Flüssigkeitströpfchen zu erzeugen. Dies gelingt beispielswiese durch ein Einstellen einer hierfür optimierten Tröpfchengröße.

Aus dem Stand der Technik sind Bedampfungsvorrichtungen zur Erzeugung von Dampf zum Aufbringen eines Kondensatfilms auf eine Oberfläche eines zu inspizierenden Objektes bekannt. Derartige Bedampfungsvorrichtungen sind so ausgebildet, dass für die Dauer einer Inspektion ein homogener Kondensatfilm bzw. Überzug aus

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Flüssigkeitströpfchen auf die Objektoberfläche aufgebracht wird. Gegebenenfalls weisen derartige Bedampfungsvorrichtungen auch eine Trocknungseinrichtung auf, um den

Kondensatfilm nach der Inspektion wieder zu entfernen.

Nachteilig ist hierbei, dass die Flüssigkeit üblicherweise in einem separaten Kessel erhitzt und der so erzeugte Dampf einer Bedampfungsvorrichtung durch beispielsweise Leitungen zugeführt wird. Darüber hinaus wird ein großes Flüssigkeitsvolumen und eine große Flüssigkeitsoberfläche für ein schnelles Verdampfen benötigt. Dies erfordert einerseits einen großen Bauraum, sodass derartige Bedampfungsvorrichtungen in der Regel nur für einen Einsatz bei stationären und nicht bei mobilen Vorrichtungen zur

Erfassung von Oberflächendaten bzw. zur Inspektion von Oberflächen geeignet sind.

Damit der Dampf hierbei nicht bereits in der Leitung kondensiert, ist es außerdem erforderlich, dass der Dampf eine besonders hohe Temperatur aufweist und gegebenenfalls die Leitung ebenfalls erhitzt wird, was einen zusätzlichen technischen Aufwand bedeutet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bedampfungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche ein schnelles Erzeugen von Dampf für eine Bereitstellung eines Kondensatfilms ermöglicht und gleichzeitig auf kleinem Bauraum realisierbar ist.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem ein schnelles Erzeugen von Dampf für eine Bereitstellung eines

Kondensatfilms mit geringem Platzbedarf ermöglicht ist.

Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Bedampfungsvorrichtung der eingangs genannten Art der Verdampfungskörper porös ausgebildet ist, wobei die Heizeinrichtung zumindest ein Heizelement zum Erhitzen des Verdampfungskörpers aufweist.

Ein dadurch erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass der poröse

Verdampfungskörper saugfähig ist, sodass die Flüssigkeit, insbesondere ein Wasser bzw. destilliertes Wasser, durch Kapillarkräfte in diesem verteilt wird. Da der

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Verdampfungskörper eine Vielzahl von feinen Poren bzw. Kapillaren aufweist, ergibt sich eine große Innenoberfläche des Verdampfungskörpers, auf welche die Flüssigkeit verteilt wird. Somit ergibt sich auch eine große Flüssigkeitsoberfläche, welche ein schnelles und effizientes Verdampfen der Flüssigkeit bzw. Erzeugen des Dampfes, insbesondere eines Wasserdampfes, ermöglicht. Im Gegensatz zu einem Kessel, einem Becken oder dergleichen kann durch den porösen Verdampfungskörper die große Flüssigkeitsoberfläche und somit die gesamte Vorrichtung auf kleinem Bauraum realisiert werden. Eine derartige Bedampfungsvorrichtung kann beispielsweise zum Aufbringen eines Kondensatfilms auf eine Objektoberfläche für eine optische Inspektion der Objektoberfläche eingerichtet sein.

Um ein noch schnelleres Erhitzen des Verdampfungskörpers zu ermöglichen oder das Erhitzen an eine Größe des Verdampfungskörpers anzupassen, kann vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung mehrere, beispielsweise zwei, insbesondere vier, Heizelemente aufweist. Entsprechend hat es sich bewährt, wenn der Verdampfungskörper mehrere, beispielsweise zwei, insbesondere vier, Heizbohrungen aufweist, in welchen jeweils ein Heizelement angeordnet ist. Besonders bevorzugt verlaufen die Heizbohrungen parallel. Hierbei sind die Heizelemente einer Heizeinrichtung miteinander verbunden. Alternativ können auch mehrere Heizeinrichtungen mit jeweils einem oder mehreren Heizelementen

vorgesehen sein.

Mit Vorteil ist der Verdampfungskörper aus einer porösen Keramik ausgebildet. Somit ist der Verdampfungskörper besonders hitzebeständig und weist eine große Innenoberfläche auf. Alternativ kann der Verdampfungskörper aus einem anderen saugfähigen und hitzebeständigen Material ausgebildet sein.

Üblicherweise ist vorgesehen, dass der Verdampfungskörper eine oder mehrere Heizbohrungen aufweist, in welchen jeweils ein Heizelement der Heizeinrichtung angeordnet ist. Durch eine Anordnung des Heizelementes in der Heizbohrung ist eine effiziente Erwärmung des Verdampfungskörpers gewährleistet. Darüber hinaus ist das Heizelement platzsparend angeordnet, sodass die Vorrichtung auf geringem Bauraum realisiert werden kann. Die Heizbohrung kann an eine Form des Verdampfungskörpers

angepasst positioniert sein. Bei einem länglichen, wie beispielsweise einem

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quaderförmigen, eiförmigen oder zylindrischen, Verdampfungskörper ist die Heizbohrung vorzugsweise parallel zu einer Längsachse des Verdampfungskörpers positioniert.

Darüber hinaus ist es günstig, wenn der Verdampfungskörper eine oder mehrere Lüftungsbohrungen aufweist und gegebenenfalls ein Lüfter vorgesehen ist, welcher zum Einblasen von Luft in die Lüftungsbohrung oder die Lüftungsbohrungen angeordnet ist. Durch die Lüftungsbohrung kann eine Luft in den Verdampfungskörper eingebracht werden, um den darin erzeugten Dampf aus diesem zu befördern. Vorzugsweise sind die Lüftungsbohrungen orthogonal zur der oder den Heizbohrungen angeordnet. Zweckmäßigerweise sind mehrere Lüftungsbohrungen in der Regel jeweils parallel ausgerichtet. Der Lüfter steht in der Regel in Fluidverbindung mit der Lüftungsbohrung. Hierfür kann der Lüfter unmittelbar an einer Öffnung der Lüftungsbohrung positioniert oder durch eine Luftleitung mit dieser verbunden sein. Um ein noch schnelleres Ausblasen des Dampfes zu erreichen, kann der Lüfter mit mehreren Lüftungsbohrungen in Fluidverbindung stehen. Alternativ können mehrere Lüfter vorgesehen sein, welche jeweils in Fluidverbindung mit einer korrespondierenden Lüftungsbohrung stehen.

Vorzugsweise ist das Heizelement als Heizspirale ausgebildet. Somit kann mit einem besonders klein ausgebildeten Heizelement eine starke Wärmewirkung erzielt werden. Darüber hinaus kann die Heizspirale passgenau in die Heizbohrung eingeführt werden. Die Heizspirale ist in der Regel aus einem Widerstandsdraht ausgebildet. Sind mehrere Heizelemente vorgesehen, können diese jeweils als Heizspirale ausgebildet sein.

Bevorzugt weist die Flüssigkeitstransporteinrichtung eine Leitung auf, welche vom Flüssigkeitsreservoir zum Verdampfungskörper führt. Durch diese Leitung kann die Flüssigkeit vom Flüssigkeitsreservoir bis zum Verdampfungskörper geführt werden. An einem ersten Ende ist die Leitung vorzugsweise in Fluidverbindung mit dem Flüssigkeitsreservoir und an einem zweiten Ende mit dem Verdampfungskörper. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Leitung bis in den Verdampfungskörper führt oder dass der Verdampfungskörper in die Leitung ragt. Bevorzugt ist die Leitung als, insbesondere flexibler, Schlauch ausgebildet.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Flüssigkeitstransporteinrichtung eine Pumpe, welche mit der Leitung in Fluidverbindung steht, oder einen Docht, welcher in der

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Leitung angeordnet ist, umfasst. Die Pumpe ist vorzugsweise als Micropumpe ausgebildet. Mit der Pumpe kann die Flüssigkeit durch die Leitung aus dem Flüssigkeitsreservoir bis zum Verdampfungskörper gepumpt werden. Dadurch ist eine besonders effiziente Nutzung der Flüssigkeit gewährleistet, weil das Flüssigkeitsreservoir vollständig entleert werden kann. Alternativ kann in der Leitung ein Docht vorgesehen sein, welcher so angeordnet ist, dass die Flüssigkeit vom Docht aus dem Flüssigkeitsreservoir aufgenommen und mittels Kapillarkräften bis zum Verdampfungskörper transportiert wird. Hierfür kann vorgesehen sein, dass der Docht in das Flüssigkeitsreservoir ragt. Dadurch ist eine besonders kostengünstige und energieeffiziente Bedampfungsvorrichtung realisierbar.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass das Flüssigkeitsreservoir austauschbar oder zur Aufnahme eines austauschbaren Flüssigkeitsbehälters, insbesondere einer Kartusche oder eines Schlauchbeutels, ausgebildet ist. Somit wird ein Nachfüllen des Flüssigkeitsreservoirs vermieden und die Vorrichtung kann schnell und einfach nachgeladen werden. In der Regel wird ein schlauchförmiger Behälter, ein sogenannter Schlauchbeutel, bereitgestellt, welcher mit der Flüssigkeit, beispielsweise mit, gegebenenfalls doppelt, destilliertem Wasser, befüllt und an den Enden verschweißt ist. Der Flüssigkeitsbehälter umfasst üblicherweise ein Volumen von zumindest 2 ml, insbesondere von 3 ml bis 10 ml, besonders bevorzugt von 5 ml. Üblicherweise umfasst der Flüssigkeitsbehälter bei einer Flüssigkeitstransportvorrichtung mit Docht ein größeres Volumen, vorzugsweise von 5 ml bis 10 ml, als bei einer Flüssigkeitstransportvorrichtung mit Pumpe, bei welcher in der Regel ein Volumen von etwa 5 ml vorgesehen ist. Das Flüssigkeitsreservoir ist normalerweise zur Aufnahme eines solchen Flüssigkeitsbehälters ausgebildet. Um einen Flüssigkeitsverlust zu minimieren, kann das Flüssigkeitsreservoir

zur flüssigkeitsdichten Aufnahme des Flüssigkeitsbehälters ausgebildet sein.

Günstig ist es, wenn die Flüssigkeitstransporteinrichtung eine Nadel zur Flüssigkeitsentnahme aus dem Flüssigkeitsreservoir aufweist. Mit der Nadel kann das Flüssigkeitsreservoir oder der Flüssigkeitsbehälter angestochen und die Flüssigkeit aus diesem entnommen werden. Zweckmäßigerweise ist die Nadel hierfür hohl, beispielsweise wie eine Infusionsnadel, ausgebildet. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Docht in die Nadel ragt. Hierbei ist in der Regel vorgesehen, dass die Nadel fixiert ist

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und der Flüssigkeitsbehälter beim Einführen in das Flüssigkeitsreservoir von der Nadel angestochen wird.

Vorteilhaft ist es, wenn ein Dampfleitelement mit Lamellen vorgesehen ist, um den Dampf gezielt auf das zu inspizierende Objekt zu leiten, wobei das Dampfleitelement bevorzugt am Verdampfungskörper angeordnet ist. Überdies können die Lamellen einstellbar ausgebildet sein. Durch das Dampfleitelement und die Lamellen kann der Dampf, welcher aus dem Verdampfungskörper strömt, gezielt in eine Richtung abgelenkt werden, sodass der Kondensatfilm auf dem Objekt genau dort entsteht, wo beispielsweise Laserlinien einer optischen Mess- bzw. Erfassungseinrichtung auftreffen.

Es hat sich bewährt, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche vorzugsweise eine USB-Schnittstelle aufweist. Dadurch kann die Heizeinrichtung und gegebenenfalls andere elektronische und regelbare Elemente, beispielsweise der Lüfter und/oder die Pumpe, gesteuert und mit anderen Geräten, üblicherweise mit der optischen Mess- bzw. Erfassungseinrichtung, koordiniert werden.

Optional weist die Bedampfungsvorrichtung einen Stromspeicher, beispielsweise einen Akkumulator, auf. Die Vorrichtung kann zwar über die USB-Schnittstelle mit Strom versorgt werden. Allerdings ist ein lokaler Stromspeicher günstig, um für die Heizeinrichtung ausreichend Strom bereitstellen zu können. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Stromspeicher über die USB-Schnittstelle aufladbar ist, insbesondere wenn die Heizeinrichtung gerade nicht betrieben wird.

Unter Ausnützung der oben genannten Vorteile kann vorgesehen sein, dass eine Vorrichtung zur mobilen optischen Erfassung von Oberflächendaten mindestens eines Festkörpers eine erfindungsgemäße Bedampfungsvorrichtung aufweist. Dadurch kann gezielt und effizient für den Zeitraum der optischen Erfassung der Kondensatfilm auf den Festkörper aufgebracht werden.

Günstig ist es, wenn ein Abstandhalter vorgesehen ist, wobei die Bedampfungsvorrichtung zumindest teilweise im und/oder am Abstandhalter angeordnet ist. Mit dem Abstandhalter kann ein vorgegebener Abstand der Vorrichtung zum Festkörper eingehalten werden. Durch die Anordnung der Bedampfungsvorrichtung

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zumindest teilweise im und/oder am Abstandhalter nimmt die Bedampfungsvorrichtung keinen zusätzlichen Platz in Anspruch. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Flüssigkeitsreservoir, die Flüssigkeitstransporteinrichtung und der Verdampfungskörper innerhalb des Abstandhalters angeordnet sind und beispielsweise das Dampfleitelement mit den Lamellen aus dem Abstandhalter ragt. Alternativ kann die gesamte Bedampfungsvorrichtung am Abstandhalter montiert sein.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zumindest eine Einrichtung zur Durchführung eines Lichtschnittverfahrens aufweist, umfassend eine Lichtquelle zur Bereitstellung von zumindest einer Laserlinie, eine Bildaufnahmeeinrichtung mit einer lichtempfindlichen Sensorfläche und vorzugsweise Datenverarbeitungseinrichtungen und Datenspeicher. Dadurch kann ein herkömmliches Lichtschnittverfahren zur Inspektion bzw. Erfassung von Oberflächendaten auch bei Objekten mit spiegelnden und/oder transparenten Oberflächen durchgeführt werden.

Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Flüssigkeit zu oder in einen porösen Verdampfungskörper geführt wird, wobei der Verdampfungskörper durch ein oder mehrere Heizelemente einer Heizeinrichtung erhitzt wird, um die Flüssigkeit zu verdampfen, wonach ein dabei entstandener Dampf vom Verdampfungskörper weg befördert wird.

Ein dadurch erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass die Flüssigkeit mittels Kapillarkräften im Verdampfungskörper verteilt und somit eine große Flüssigkeitsoberfläche erreicht wird. Durch das Erhitzen des Verdampfungskörpers mittels der Heizeinrichtung wird die Flüssigkeit nun schnell und homogen verdampft. Der so entstandene Dampf wird dann aus dem Verdampfungskörper befördert, vorzugsweise geblasen, wodurch die Objektoberfläche bedampft und ein homogener Kondensatfilm auf diese aufgebracht werden kann. Aufgrund einer Vielzahl von Poren im Verdampfungskörper wird auf kleinem Raum eine große Innenoberfläche erreicht, weshalb das Verfahren auch auf geringem Raum durchgeführt werden kann. Somit ist das Verfahren ideal einsetzbar für mobile Geräte bzw. Vorrichtungen.

Bevorzugt wird die Flüssigkeit mittels eines Dochtes oder einer Pumpe aus dem Flüssigkeitsreservoir durch eine Leitung zum Verdampfungskörper befördert. Mit der

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Pumpe, insbesondere einer Micropumpe, kann das gesamte Flüssigkeitsreservoir entleert werden, weshalb eine besonders effiziente Nutzung der Flüssigkeit gewährleistet ist. Alternativ kann die Flüssigkeit mit dem Docht ohne zusätzlichen energetischen Aufwand aus dem Flüssigkeitsreservoir entnommen werden. Somit ist einerseits eine besonders

effiziente Energienutzung gewährleistet und andererseits ein Wartungsaufwand reduziert.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass das Heizelement, insbesondere eine Heizspirale, für maximal 5 s, vorzugsweise für 2 s bis 4 s, besonders bevorzugt für 3 s erhitzt wird, wobei das Heizelement mit Strom, insbesondere mit 5 A bei 3,7 V, versorgt wird. Dadurch ist ein kurzzeitiges Erhitzen des Verdampfungskörpers gewährleistet, wobei die im Verdampfungskörper verteilte Flüssigkeit verdampft wird.

Vorteilhaft ist es, wenn der Dampf, vorzugsweise mit einem Lüfter, aus dem Verdampfungskörper geblasen wird. Somit ist ein schnelles Austreten des entstandenen Dampfes gewährleistet.

Günstig ist es, wenn der Dampf gezielt, insbesondere durch ein Dampfleitelement, auf die Oberfläche geleitet wird. Dadurch wird ermöglicht, dass der Kondensatfilm auf der Oberfläche gerade dort entsteht, wo dieser beispielsweise für eine optische Messung benötigt wird. Dies ist in der Regel dort, wo ein Licht, normalerweise Laserlinien, eines optischen Messgerätes, wie einer Vorrichtung zur mobilen optischen Erfassung von Oberflächendaten mindestens eines Festkörpers, auftrifft. Hierbei kann vorgesehen sein, dass Lamellen des Dampfleitelementes entsprechend eingestellt werden.

Ein weiterer Vorteil wird erzielt mit einem Verfahren zum berührungslosen Erfassen zumindest eines Teils einer Kontur eines Körpers mittels eines Lichtschnittverfahrens, wobei zumindest eine Laserlinie bereitgestellt wird, wobei ein Kondensatfilm mit einem Verfahren zur Erzeugung eines Dampfes, bevorzugt mit einer erfindungsgemäßen Bedampfungsvorrichtung, auf eine, insbesondere spiegelnde und/oder transparente, Objektoberfläche bzw. Oberfläche des Festkörpers aufgebracht wird.

Darüber hinaus ist es günstig, wenn bei einem Verfahren zum berührungslosen Erfassen

zumindest eines Teils einer in einer Vorzugsschnittfläche liegenden Kontur eines Körpers,

innerhalb eines vorbestimmten Messbereiches des Körpers, welcher Körper eine

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bekannte geometrische Gesetzmäßigkeit in einer Raumrichtung aufweist, die nicht in der Vorzugsschnittfläche liegt, vorzugsweise senkrecht zur Vorzugsschnittfläche gerichtet ist, insbesondere zum Erfassen eines Teils eines Querschnitts eines Körpers, wobei die Kombination folgender Merkmale ausgeführt wird:

— Anvisieren des Körpers von Hand aus mit mindestens zwei von einer vom Körper ortsunabhängigen Strahlenquelle erzeugten Strahlenflächen unter Erzeugen jeweils einer Strahlenschnittlinie an der Oberfläche des Körpers in dem vorbestimmten Messbereich, — welche Strahlenflächen in bekannter Raumorientierung zueinenader stehen,

— Erfassen der Strahlenschnittlinien mittels eines Strahlendetektors, der zu den Strahlenflächen ebenfalls in einer bekannten Raumorientierung steht,

— worauf die vom Strahlendetektor erfassten Schnittliniendaten zur Errechnung der in der gewünschten Vorzugsschnittfläche liegenden Kontur verwertet werden,

— wobei die im Messbereich des Körpers auftretende Gesetzmäßigkeit seiner Oberfläche bei der Errechnung der in der gewünschten Vorzugsschnittfläche liegenden Kontur berücksichtigt wird, vorgesehen ist, dass ein Kondensatfilm mit einem Verfahren zur Erzeugung eines Dampfes, bevorzugt mit einer erfindungsgemäßen Bedampfungsvorrichtung, auf eine, insbesondere spiegelnde und/oder transparente, Objektoberfläche bzw. Oberfläche des Festkörpers aufgebracht wird.

In dieser Hinsicht wird auf die europäische Patentschrift EP 1 901 033 B1 Bezug

genommen, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung vollständig aufgenommen wird.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Körper ein sich bewegender und/oder unter Belastung stehender Körper ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen, auf welche dabei

Bezug genommen wird, zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Bedampfungsvorrichtung;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Bedampfungsvorrichtung;

Fig. 3 eine erste Ausführungsform einer Flüssigkeitstransporteinrichtung; Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Flüssigkeitstransporteinrichtung; Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Verdampfungskörper;

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Fig. 6 einen Querschnitt durch den Verdampfungskörper; Fig. 7 einen Querschnitt durch einen weiteren Verdampfungskörper; Fig. 8 eine Vorrichtung zur mobilen Erfassung von Oberflächendaten.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Bedampfungsvorrichtung 1 mit einem porösen Verdampfungskörper 2. Der Verdampfungskörper 2 ist in sämtlichen Ausführungsformen mit einer Vielzahl von Poren bzw. Kapillaren versehen, welche in den Zeichnungen nicht dargestellt sind.

Darüber hinaus umfasst die Bedampfungsvorrichtung 1 eine Heizeinrichtung, ein Flüssigkeitsreservoir 3 und eine Flüssigkeitstransporteinrichtung. Eine Leitung 4 der Flüssigkeitstransporteinrichtung ist so positioniert, dass diese das Flüssigkeitsreservoir 3 mit dem Verdampfungskörper 2 verbindet.

Im Verdampfungskörper 2 ist eine Heizbohrung 5 vorgesehen, in welcher ein Heizelement 6 der Heizeinrichtung angeordnet ist. Das Heizelement 6 ist hierbei im Wesentlichen als Heizspirale, vorzugsweise aus einem Widerstandsdraht, ausgebildet. Die Heizbohrung 5 kann beliebig im Verdampfungskörper 2, insbesondere an eine Form des Verdampfungskörpers 2 angepasst, ausgerichtet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Heizbohrung 5 im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse bzw. Länge des Verdampfungskörpers 2. Alternativ kann die Heizbohrung 5 auch parallel zu einer Breite oder einer Höhe des Verdampfungskörpers 2 ausgerichtet sein. Um eine erhöhte Heizwirkung zu erreichen, können bei der Bedampfungsvorrichtung 1 auch mehrere, insbesondere zwei, drei oder vier, Heizbohrungen 5 vorgesehen sein, welche jeweils parallel angeordnet und mit jeweils

einem Heizelement 6 versehen sind.

Überdies sind mehrere Lüftungsbohrungen 7 vorgesehen, welche orthogonal zu der Heizbohrung 5 ausgerichtet sind. Durch diese Lüftungsbohrungen 7 kann eine Luft geblasen werden, um einen in einem Innenvolumen des Verdampfungskörpers 2

entstandenen Dampf aus der Bedampfungsvorrichtung 1 zu blasen.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Bedampfungsvorrichtung 1, welche zwei Heizbohrungen 5 aufweist. In jeder Heizbohrung 5 ist ein Heizelement 6 angeordnet,

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wobei die Heizelemente 6 elektrisch verbunden sind. Alternativ kann diese Ausführungsform auch mit einer einzigen oder mit mehreren, insbesondere mit drei oder

vier, Heizbohrungen 5 ausgebildet sein.

Darüber hinaus weist die Bedampfungsvorrichtung 1 ein Dampfleitelement 8 mit mehreren Lamellen 9 auf, welches einen Luftstrom und/oder den Dampf gezielt aus der

Vorrichtung 16 leitet. Die Lamellen 9 sind in das Dampfleitelement 8 integriert und leiten ebenfalls den Luftstrom und/oder den Dampf.

In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Flüssigkeitstransporteinrichtung samt Flüssigkeitsreservoir 3 gezeigt, wobei die Leitung 4 im Wesentlichen aus dem Flüssigkeitsreservoir 3 führt. Das Flüssigkeitsreservoir 3 ist hierbei zur, insbesondere flüssigkeitsdichten, Aufnahme eines austauschbaren Flüssigkeitsbehälters 10 ausgebildet. Alternativ kann das Flüssigkeitsreservoir 3 selbst mit einer Flüssigkeit befüllt sein. Der Flüssigkeitsbehälter 10 und/oder das Flüssigkeitsreservoir 3 sind bevorzugt zur Aufnahme eines Flüssigkeitsvolumens von etwa 5 ml ausgebildet.

Üblicherweise ist der Flüssigkeitsbehälter 10 als Schlauchbeutel ausgebildet. Zur Herstellung eines derartigen Schlauchbeutels kann ein Flüssigkeitsschlauch mit einer Flüssigkeit, in der Regel mit, vorzugsweise doppelt, destilliertem Wasser, befüllt und in bestimmten Abständen verschweißt und abgetrennt werden. So können eine Vielzahl von Schlauchbeuteln hergestellt werden, welche an beiden Enden verschweißt sind, sodass die Flüssigkeit im Inneren des Schlauchbeutels bleibt.

Darüber hinaus umfasst die Flüssigkeitstransporteinrichtung eine Nadel 11 und einen Docht 12. Hierbei ist die Leitung 4 an einem ersten Ende über die Nadel 11 gestülpt bzw. gesteckt und mit einem zweiten, in Fig. 3 nicht dargestellten Ende, mit dem Verdampfungskörper 2 verbunden. Der Docht 12 ist im Wesentlichen in der Leitung 4 angeordnet und erstreckt sich zumindest über eine gesamte Länge der Leitung 4. Am ersten Ende der Leitung 4 ragt der Docht 12 in die Nadel 11. Beim Einsetzen des Flüssigkeitsbehälters 10 wird dieser durch die Nadel 11 angestochen, sodass die

Nadel 11 samt Docht 12 in den Flüssigkeitsbehälter 10 eindringt. Durch den Docht 12 kann die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 3 mittels Kapillarwirkung zum Verdampfungskörper 2 transportiert werden.

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Eine alternative Ausführungsform der Flüssigkeitstransporteinrichtung, welche statt des Dochtes 12 eine Pumpe 13 aufweist, um die Flüssigkeit zum Verdampfungskörper 2 zu transportieren, ist in Fig. 4 dargestellt. Bei den in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Varianten der Flüssigkeitstransporteinrichtung ist die Leitung 4 bevorzugt als flexibler Schlauch ausgebildet.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch den Verdampfungskörper 2, wobei die Lüftungsbohrungen 7 ersichtlich sind. Das Dampfleitelement 8 ist hierbei so am Verdampfungskörper 2 positioniert, dass die durch die Lüftungsbohrungen 7 geblasene Luft und somit auch der im Verdampfungskörper 2 erzeugte Dampf gezielt aus der Bedampfungsvorrichtung 1 geleitet werden. An einem dem Dampfleitelement 8 gegenüberliegenden Ende der Lüftungsbohrungen 7 ist der Lüfter 14 angeordnet, sodass die Luft im Wesentlichen in einer Richtung vom Lüfter 14 zum Dampfleitelement 8 durch die Lüftungsbohrungen 7 geblasen wird.

In Fig. 6 ist ein Querschnitt durch den Verdampfungskörper 2 gezeigt, wobei zwei Heizbohrungen 5 und die darin angeordneten Heizelemente 6 der Heizeinrichtung ersichtlich sind. Zur Ansteuerung der Heizelemente 6 weist die Heizeinrichtung ein Steuerelement 15 bzw. eine Steuereinheit auf. Um die Heizelemente 6 zu erhitzen, umfasst die Steuereinheit in der Regel einen Leistungstransistor. Ferner ist der Lüfter 14 so positioniert, dass die Luft in bzw. durch die Lüftungsbohrungen 7 geblasen werden kann. Der Lüfter 14 ist beispielsweise mit einem Ventilator ausgebildet. In der gezeigten Darstellung sind darüber hinaus das Flüssigkeitsreservoir 3 und eine Flüssigkeitstransporteinrichtung mit einem Docht 12 gezeigt. Alternativ kann diese Ausführungsvariante jedoch auch mit einer Pumpe 13 ausgebildet sein.

Darüber hinaus kann der Verdampfungskörper 2 mehrere Heizbohrungen 5, insbesondere vier Heizbohrungen 5 aufweisen, wie dies beispielhaft in Fig. 7 gezeigt ist. Sämtliche dargestellten Ausführungsvarianten können selbstverständlich mit einer beliebigen Anzahl von Heizbohrungen 5 und Heizelementen 6 ausgebildet sein, wobei mit einer größeren Anzahl von Heizbohrungen 5 und/oder Heizelementen 6 in der Regel eine größere

Heizwirkung erreicht wird.

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Ferner ist in Fig. 8 eine vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung 16 zur mobilen optischen Erfassung von Oberflächendaten mindestens eines Festkörpers dargestellt. An einem Hauptkörper bzw. einem Gehäuse 17 der Vorrichtung 16 ist ein Abstandhalter 18 angeordnet, welcher bei der mobilen, insbesondere manuellen, Erfassung von Oberflächendaten ein Einhalten eines idealen Abstandes der Vorrichtung 16 zum Festkörper erleichtert. Ferner ist an einem dem Gehäuse 17 gegenüberliegenden Ende des Abstandhalters 18 ein Gummikörper 19 vorgesehen, sodass der Abstandhalter 18 am Festkörper angelegt werden kann, ohne diesen zu zerkratzen bzw. zu beschädigen.

Im Abstandhalter 18 ist hierbei die Bedampfungsvorrichtung 1 vorgesehen, wobei ein Teil der Bedampfungsvorrichtung 1, insbesondere das Dampfleitelement 8, aus dem Abstandhalter 18 vorragt.

Zur Erzeugung des Dampfes bzw. zum Aufbringen eines Kondensatfilms auf eine Objektoberfläche wird zunächst das Flüssigkeitsreservoir 3 mit Flüssigkeit befüllt. Hierfür wird üblicherweise ein Flüssigkeitsbehälter 10, beispielsweise ein Schlauchbeutel, in das Flüssigkeitsreservoir 3 eingesetzt. Alternativ kann die Flüssigkeit direkt in das Flüssigkeitsreservoir 3 eingefüllt werden.

Danach wird die Flüssigkeitstransportvorrichtung mit dem Flüssigkeitsbehälter 10 bzw. dem Flüssigkeitsreservoir 3 in Fluidverbindung gebracht. In der Regel wird dabei der Flüssigkeitsbehälter 10 mit der Nadel 11 angestochen.

Bei einer Flüssigkeitstransportvorrichtung mit Docht 12 wird die Flüssigkeit nun mittels Kapillarkräften zum Verdampfungskörper 2 gebracht. Alternativ dazu wird die Flüssigkeit bei einer Flüssigkeitstransportvorrichtung mit Pumpe 13 zum Verdampfungskörper 2

gepumpt. Im Verdampfungskörper 2, welcher eine Vielzahl von Poren bzw. Kapillaren aufweist, wird die Flüssigkeit im Innenvolumen des Verdampfungskörpers 2 mittels Kapillarkräften

homogen verteilt.

Um den Verdampfungskörper 2 zu erwärmen und so die Flüssigkeit zu verdampfen, wird die Heizeinrichtung aktiviert. Hierbei werden die Heizelemente 6 oder das Heizelement 6

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mit Strom, versorgt. In der Regel wird die Heizeinrichtung hierbei für maximal 5 s mit 5 A bei 3,7 V betrieben. Dadurch wird der Verdampfungskörper 2 so erwärmt, dass die Flüssigkeit schnell verdampft.

Der so entstandene Dampf wird mit dem Lüfter 14 durch die Lüftungsbohrungen 7 aus dem Verdampfungskörper 2 geblasen und gegebenenfalls durch das Dampfleitelement 8 und/oder die Lamellen 9 gezielt auf die Objektoberfläche geleitet.

Zur Steuerung der Heizeinrichtung und/oder des Lüfters 14 kann die Bedampfungsvorrichtung 1 bzw. die Heizeinrichtung eine Steuereinheit aufweisen, welche insbesondere mit einer USB-Schnittstelle, mit anderen Geräten, beispielsweise mit einem Messgerät, wie etwa einer Vorrichtung 16 zur mobilen optischen Erfassung von Oberflächendaten mindestens eines Festkörpers, gekoppelt werden.

Um einen wässrigen Kondensatfilm, welcher für eine optische Erfassung von Oberflächendaten ideal ist, auf der Oberfläche zu erzeugen, können die Lamellen 9 gegebenenfalls so eingestellt werden, dass der Kondensatfilm dort entsteht, wo ein Licht, beispielsweise Laserlinien eines Messgerätes, auftrifft.

Mit einer erfindungsgemäßen Bedampfungsvorrichtung 1 kann somit in kurzer Zeit und präzise ein homogener Kondensatfilm auf einer Objektoberfläche erzeugt werden, sodass beispielsweise die optische Erfassung von Oberflächendaten auch auf transparenten und/oder spiegelnden Oberflächen ermöglicht wird. Aufgrund einer platzsparenden Bauweise eignet sich diese Bedampfungsvorrichtung 1 somit ideal für den Einsatz bei einer Vorrichtung 16 zur mobilen optischen Erfassung von ausgewählten Oberflächendaten mindestens eines Festkörpers bzw. Messobjektes anhand von Oberflächenkurven oder punktuellen Teilen davon und geometrisch-mathematische Kombination der Oberflächendaten zur Ermittlung wesentlicher, den Festkörper charakterisierenden geometrischer Größen.

Claims

15 20 25 30 15 Patentansprüche

1. Bedampfungsvorrichtung (1) zur Erzeugung eines Dampfes, insbesondere zum Aufbringen eines Kondensatfilms auf eine, gegebenenfalls spiegelnde oder transparente, Objektoberfläche, umfassend einen Verdampfungskörper (2), eine Heizeinrichtung, ein Flüssigkeitsreservoir (3) und eine Flüssigkeitstransporteinrichtung, welche dafür eingerichtet ist, eine Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir (3) aufzunehmen und zum und/oder in den Verdampfungskörper (2) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfungskörper (2) porös ausgebildet ist, wobei die Heizeinrichtung zumindest ein Heizelement (6) zum Erhitzen des Verdampfungskörpers (2) aufweist.

2. Bedampfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfungskörper (2) eine oder mehrere Heizbohrungen (5) aufweist, in welchen jeweils ein Heizelement (6) der Heizeinrichtung angeordnet ist.

3. Bedampfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfungskörper (2) eine oder mehrere Lüftungsbohrungen (7) aufweist und gegebenenfalls ein Lüfter (14) vorgesehen ist, welcher zum Einblasen von Luft in die

Lüftungsbohrung (7) oder die Lüftungsbohrungen (7) angeordnet ist.

4. Bedampfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (6) als Heizspirale ausgebildet ist.

5. Bedampfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitstransporteinrichtung eine Leitung (4) aufweist, welche vom Flüssigkeitsreservoir (3) zum Verdampfungskörper (2) führt.

6. Bedampfungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitstransporteinrichtung eine Pumpe (13), welche mit der Leitung (4) in Fluidverbindung steht, oder einen Docht (12), welcher in der Leitung (4) angeordnet ist,

umfasst.

7. Bedampfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsreservoir (3) austauschbar oder zur Aufnahme

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eines austauschbaren Flüssigkeitsbehälters (10), insbesondere einer Kartusche oder eines Schlauchbeutels, ausgebildet ist.

8. Bedampfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitstransporteinrichtung eine Nadel (11) zur Flüssigkeitsentnahme aus dem Flüssigkeitsreservoir (3) aufweist.

9. Bedampfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dampfleitelement (8) mit Lamellen (9) vorgesehen ist, um den Dampf gezielt auf das zu inspizierende Objekt zu leiten, wobei das Dampfleitelement (8) bevorzugt am Verdampfungskörper (2) angeordnet ist.

10. Bedampfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche vorzugsweise eine USBSchnittstelle aufweist.

11. Vorrichtung (16) zur mobilen optischen Erfassung von Oberflächendaten mindestens eines Festkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16) eine Bedampfungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.

12. Vorrichtung (16) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandhalter (18) vorgesehen ist, wobei die Bedampfungsvorrichtung (1) zumindest teilweise im und/oder am Abstandhalter (18) angeordnet ist.

13. Vorrichtung (16) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16) zumindest eine Einrichtung zur Durchführung eines Lichtschnittverfahrens aufweist, umfassend eine Lichtquelle zur Bereitstellung von zumindest einer Laserlinie, eine Bildaufnahmeeinrichtung mit einer lichtempfindlichen

Sensorfläche und vorzugsweise Datenverarbeitungseinrichtungen und Datenspeicher

14. Verfahren zur Erzeugung eines Dampfes, insbesondere zum Aufbringen eines Kondensatfilms auf eine, gegebenenfalls spiegelnde und/oder transparente, Objektoberfläche, bevorzugt mit einer Bedampfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsreservoir (3) geführt

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wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit zu oder in einen porösen Verdampfungskörper (2) geführt wird, wobei der Verdampfungskörper (2) durch ein oder mehrere Heizelemente (6) einer Heizeinrichtung erhitzt wird, um die Flüssigkeit zu verdampfen, wonach ein dabei entstandener Dampf vom Verdampfungskörper (2) weg befördert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit mittels eines Dochtes (12) oder einer Pumpe (13) aus dem Flüssigkeitsreservoir (3) durch eine Leitung (4) zum Verdampfungskörper (2) befördert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (6), insbesondere eine Heizspirale, für maximal 5 s, vorzugsweise für 2 s bis 4 s, besonders bevorzugt für 3 s erhitzt wird, wobei das Heizelement (6) mit Strom, insbesondere mit 5 A bei 3,7 V, versorgt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf, vorzugsweise mit einem Lüfter (14), aus dem Verdampfungskörper (2) geblasen wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf gezielt, insbesondere durch ein Dampfleitelement (8), auf die Oberfläche geleitet wird.

19. Verfahren zum berührungslosen Erfassen zumindest eines Teils einer Kontur eines Körpers mittels eines Lichtschnittverfahrens, wobei zumindest eine Laserlinie bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kondensatfilm mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18 auf eine, insbesondere spiegelnde und/oder transparente, Objektoberfläche bzw. Oberfläche des Festkörpers aufgebracht wird.

20. Verfahren zum berührungslosen Erfassen zumindest eines Teils einer in einer Vorzugsschnittfläche liegenden Kontur eines Körpers, innerhalb eines vorbestimmten Messbereiches des Körpers, welcher Körper eine bekannte geometrische Gesetzmäßigkeit in einer Raumrichtung aufweist, die nicht in der Vorzugsschnittfläche liegt, vorzugsweise senkrecht zur Vorzugsschnittfläche gerichtet ist, insbesondere zum

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Erfassen eines Teils eines Querschnitts eines Körpers, wobei die Kombination folgender Merkmale ausgeführt wird:

— wobei die im Messbereich des Körpers auftretende Gesetzmäßigkeit seiner Oberfläche bei der Errechnung der in der gewünschten Vorzugsschnittfläche liegenden Kontur berücksichtigt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Kondensatfilm mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18 auf eine, insbesondere spiegelnde und/oder transparente, Objektoberfläche bzw. Oberfläche des Festkörpers aufgebracht wird.