DE19637064A1

DE19637064A1 - Beschichtungsdickenmeßverfahren sowie -vorrichtung

Info

Publication number: DE19637064A1
Application number: DE19637064A
Authority: DE
Inventors: Frank J Koch; Leon C Vandervalk; David J Beamish
Original assignee: Defelsko Corp
Current assignee: Defelsko Corp
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1997-03-20
Also published as: GB2305251A; US5930744A; GB9619032D0; USRE41342E1

Description

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsdickenmeßverfahren sowie eine Beschichtungsdickenmeßvorrichtung, genauer ge sagt ein neues Verfahren sowie eine neue Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen von Beschichtungsdickendaten und damit in Verbindung stehenden, beschreibenden Daten über eine graphische Benutzerschnittstelle.

Die Kunst des Messens der Dicke einer Beschichtung auf einem Substrat hat eine große Vielzahl von Beschichtungs dickenmeßgeräten zum Messen einer Vielzahl von Materialien hervorgebracht. Im allgemeinen enthalten Beschichtungs dickenmeßgeräte einen Meßfühler, der ein elektronisches Signal herstellt, das auf eine gemessene physikalische Größe antwortet, die repräsentativ für eine Beschichtungs dicke ist. Der Meßfühler kann, beispielsweise, wenn die Dicke einer elektrisch nicht leitenden Beschichtung auf einem leitenden Substrat gemessen wird, einen Induktor enthalten, der eine Veränderung der Impedanz anzeigt, ba sierend auf seiner Nähe zu dem leitenden Substrat. Die Impedanzveränderung des Induktors wird von einer Änderung der Frequenz in einem LC-Oszillator reflektiert, was ma thematisch zu der Dicke der Beschichtung in Verbindung gebracht werden kann.

Es sind auch herkömmliche Beschichtungsdickenmeßgeräte bereitgestellt worden, die das elektronische Signal, das für eine Beschichtungsdicke repräsentativ ist, in digitale Daten umwandeln und eine Anzahl von Datenpunkten zum spä teren Herunterladen und Analysieren speichern können. Ty pischerweise werden die Beschichtungsdickenmessungen spä ter sequentiell mit einer geschriebenen Beschreibung des gemessen werdenden Produkts korrigiert. Solch eine Proze dur fordert, jedoch, daß der Benutzer manuell verfolgt, welche Datenpunkte zu welchen Stellen auf dem gemessen werdenden Gegenstand korrespondieren, und ist daher sehr zeitaufwendig und anfällig für Aufzeichnungsfehler.

Bisher hat die Industrie noch kein Beschichtungsdickenmeß gerät hervorgebracht mit einer Benutzerschnittstelle, die das Aufzeichnen und Analysieren von Daten erleichtert, trotz der laufenden Fortschritte auf dem Gebiet der Compu tertechnologie und obwohl Beschichtungsdickenmeßgeräte entwickelt worden sind, die sehr genaue digitale Auslese daten liefern. Vor der gegenwärtigen Erfindung bestand im Stand der Technik daher die Nachfrage nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen von Be schichtungsdickendaten, das bzw. die einfach zu verwenden ist und Genauigkeit und Verläßlichkeit beim Aufzeichnen von Messungen sicherstellt.

Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist es daher, ein neu es Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Beschichtungs dickenmessen zu liefern, das bzw. die dem Benutzer ermög licht, Beschichtungsdickenmeßdaten zusammen mit Be schreibungsdaten über eine Benutzerschnittstelle auf einem Bildschirm aufzuzeichnen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Vorrich tung nach Anspruch 1 bzw. 10 oder 23 gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 9, 11 bis 22 sowie 24 beschreiben dabei bevorzugte Ausführungsbeispiele.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die Schritte des Erhaltens einer Vielzahl von Beschichtungsdickenwerten über einen Meßfühler, der elek trisch mit einem elektronischen Speicher verbunden ist, des Aufzeichnens der Vielzahl von Beschichtungsdickenwer ten in den elektronischen Speicher und des Aufzeichnens einer Vielzahl von beschreibenden Dateneinheiten in den elektronischen Speicher, wobei jede beschreibende Daten einheit mit einem der Beschichtungsdickenwerte assoziiert ist und, beispielsweise, mit Bezug auf eine elektronische, bildliche Darstellung des beschichteten Gegenstands fest gelegt ist. Die Schritte des Aufzeichnens der Beschich tungsdickenwerte und des Aufzeichnens der beschreibenden Dateneinheiten kann abwechselnd durchgeführt werden.

Es ist insbesondere ein Vorteil der Erfindung, daß die Ge nauigkeit der Beschichtungsdickenmeßdaten verbessert wird, indem einem Benutzer erlaubt wird, zwischen dem Aufzeich nen eines Beschichtungsdickenmeßdatenpunkts und dem Auf zeichnen von beschreibenden Text- oder Graphikdaten, die in Verbindung mit dem Datenpunkt stehen, abzuwechseln.

Es ist auch ein Vorteil der Erfindung, eine modulartige Beschichtungsdickenmeßvorrichtung zu liefern, die einen Meßfühler, der-ein elektrisches Signal repräsentativ für eine gemessene Beschichtungsdicke herstellt, und eine PCMCIA- (Personal Computer Memory Card International Asso siation) Karte enthält, die das elektrische Signal empfängt und in ein digitales Datensignal in ein Standard- PCMCIA-Ausgabeformat umwandelt.

Die Beschichtungsdickenmeßvorrichtung enthält vorzugsweise eine tragbare Recheneinheit oder einen tragbaren PDA (per sönlichen, digitalen Assistenten) mit einem Anschluß zum Aufnehmen der PCMCIA-Karte und mit einem Bildschirm zum Bereitstellen einer graphischen Benutzerschnittstelle.

Ausführungsformen der Erfindung stellen dem Benutzer vor Ort vorteilhafterweise die Leistung eines persönlichen Computers zusammen mit einer einfach zu verwendenden Schnittstelle, die keine Tastatur benötigt, zur Verfügung. Das Meßgerät verbessert, unter anderen Vorteilen, die Ge nauigkeit und Verläßlichkeit der Beschichtungsdickenmes sungen, liefert Flexibilität im Einstecken irgendeines Meßfühlers (z. B. basierend auf Magnetfeldern, Eddy-Strö men, Ultraschall, etc.) in irgendeine PCMCIA-kompatible Vorrichtung und erlaubt dem Benutzer, Datenanalysen vor Ort durchzuführen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbei spiele anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Beschichtungs dickenmeßgeräts nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm einer beispielhaften PCMCIA-Karten/Meßfühler-Einheit;

Fig. 3a eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs einer er sten Meßfühleranordnungsausführungsform;

Fig. 3b eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs einer zweiten Meßfühleranordnungsausführungsform;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer tragbaren Rechen einheit;

Fig. 5 ein schematisches Diagramm einer Steueranzeigen ausführungsform für eine tragbare Recheneinheit; und

Fig. 6 ein Diagramm einer Ausgabeanzeigeausführungsform für die tragbare Recheneinheit.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Beschich tungsdickenmeßgeräts gemäß einer Ausführungsform der Er findung. Das tragbare Meßgerät 10 umfaßt einen Meßfühler 20, der über ein Kabel 30 mit einer Schnittstelleneinheit 40, wie einer PCMCIA-Karte, verbunden ist. Die PCMCIA-Kar te 40 kann mit einer tragbaren Recheneinheit 50 über einen Anschluß 60 kommunizieren. Die tragbare Recheneinheit 50 ist klein genug, um komfortabel in der Handfläche gehalten zu werden. Jedoch enthält sie vorzugsweise einen relativ großen Anzeigeschirm 70, um eine graphische Schnittstelle für den Benutzer bereitzustellen. Der Schirm 70 ist vor zugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, ein berührungs empfindlicher Schirm, der, beispielsweise, von einem Zei gefinger oder von irgendeinem geeigneten, spitzen Schreib instrument 80 aktiviert werden kann. Die tragbare Rechen einheit 50 kann von einem im allgemeinen als PDA bekannten Typ sein. Der Apple NEWTON®, der eine graphische Benutzer schnittstelle ohne eine Tastatur bereitstellt, ist ein bevorzugtes Beispiel solch einer tragbaren Recheneinheit 50.

Die PCMCIA-Karte 40 kann so ausgestaltet sein, daß sie eine breite Vielzahl von Peripherievorrichtungen unter stützt, und, aufgrund ihrer Vielseitigkeit, praktisch je dem Typ von Meßfühler 20 ermöglicht, in das Beschichtungs dickenmeßgerät 10 inkorporiert zu werden. Aus Illustra tionszwecken werden zwei Ausführungsbeispiele nun kurz beschrieben, in denen jeweils ein bekannter Meßfühlertyp 20 implementiert ist, um die Dicke einer Beschichtung auf einem Substrat zu messen. Jedoch werden die Fachmänner erkennen, daß die PCMCIA-Karte 40 daran angepaßt werden kann, viele andere Typen von Meßfühlern 20 in Zusammenar beit mit der tragbaren Recheneinheit 50 zu unterstützen.

Nach einem Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 2 gezeigt und wie ferner in U.S. Patent No. 5,293,132, mit dem Titel "Coating Thickness Measurement Gauge", vom gleichen Anmel der beschrieben, die als Referenz hier inkorporiert ist, kann der Meßfühler 20 des Beschichtungsdickenmeßgeräts 10 ein Induktor 75 eines LC-Oszillators 85 von geeignetem, bekannten Typ sein. Der LC-Oszillator 85 ermöglicht das Messen der Dicke einer elektrisch nicht leitenden Be schichtung auf einem elektrisch leitenden Substrat. Der Induktor 75 kann eine einfache Spule des Solenoidtyps mit Luftkern sein. Der Ausdruck "Luftkern" soll auf eine Spule hinweisen, die einen Kern aufweist, der aus nicht magneti schem, nicht metallischem Material hergestellt ist. In der Praxis ist der Draht dabei um einen nicht magnetischen, nicht metallischen Stab gewickelt. Während des Messens wird eine Meßfühlerstruktur, die den Meßfühler beherbergt, in Kontakt mit der Oberfläche der Beschichtung so ge bracht, daß die Trennung der Spule 75 von dem elektrisch leitenden Substrat eine Funktion der Geometrie der Meßfüh lerstruktur und der Beschichtungsdicke ist.

Die Impedanz der Spule 75 variiert mit ihrer Nähe zu dem elektrisch leitenden Substrat, was zu einer entsprechenden Variation in der Oszillationsfrequenz des LC-Oszillators 85 führt. Diese Frequenz wird von einem Zähler 90 be stimmt, der in Zusammenarbeit mit einem Mikroprozessor 100 verwendet wird. Eine Zeitschleife kann, beispielsweise, in den Mikroprozessor 100 einprogrammiert werden, so daß sie den Zähler 90 zum Beginn der Zeitschleife zurücksetzt und die Zeitdauer mißt, die eine vorherbestimmte Anzahl von Oszillationen benötigt, wie durch ein Überlaufsignal an gezeigt. Die Anzahl an gemessenen Oszillationen sollte groß genug sein, um die gewünschte Genauigkeit zu errei chen.

Die Beziehung zwischen der Frequenzänderung des Oszilla tors 85 und der Beschichtungsdicke hängt von den Besonder heiten der Geometrie der Meßfühleranordnung 20, gezeigt in vergrößertem Detail in Fig. 3a, ab. Die signifikantesten Parameter, die die Beziehung zwischen der Frequenzänderung und der Beschichtungsdicke beeinflussen, sind der Durch messer r der Spule 75, die Anzahl der Wicklungen der Spule 75, die Höhe 1 der Spule 75, die Feinheit des Drahts, da diese die Abmessung b beeinflußt, und das Material des gewickelten Drahts. Ferner ist die Beziehung unterschied lich, abhängig von der Materialzusammensetzung des Sub strats. Für ein nicht magnetisches Substrat, wie Alumini um, kann die Beziehung durch folgendes Polynom vierter Ordnung angenähert werden:

Y = A₀ + A₁F + A₂F² + A₃F³ + A₄F⁴,

wobei die Koeffizienten A_0-4durch die Geometrie des Meß fühlers 20 und die elektrischen Charakteristiken des Sub strats bestimmt werden.

Für eine Spule mit sechs einfachen Wickel lagen unter Ver wendung eines Kupferdrahts von 26 Gauge (0,405 mm) können die Koeffizienten A_0-4 empirisch bestimmt und wie folgt für nicht magnetische Aluminiumsubstrate dargestellt werden, wobei F die Frequenzänderung in KHz und y die Dicke in Mikron darstellt:

Y = 10090,44 - (26,965)F + (3,0195 × 10^-2)F² - (1,60 - 374 × 10^-5)F³ + (3,25473 × 10^-9)F⁴.

Ein kompletter Satz an Koeffizienten A_0-4 kann in einem ROM-Bereich 110 gespeichert werden, der mit der Mikropro zessoreinheit 100 assoziiert ist, während des Herstellens einer Dicke von 10 Gauge (2,59 mm) für irgendein gewünsch tes Substratmaterial. Ein zusätzlicher Satz an Koeffizien ten B_0-4kann, beispielsweise, zur Verwendung mit magneti schen Substraten gespeichert werden. Daher können, auf die Auswahl eines der im Speicher gespeicherten Substratmate rialien durch den Benutzer, die mit dem ausgewählten Substratmaterial assoziierten Koeffizienten aus dem ROM 110 aufgerufen und zusammen mit der gemessenen Frequenz änderung in die geeignete, oben gezeigte Gleichung zum Bestimmen einer Beschichtungsdicke eingefügt werden.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann ein zweites Meß gerät zusammen mit der gegenwärtigen Erfindung verwendet werden, um automatisch, mit einem einzigen Meßfühler, die Substratcharakteristiken zu bestimmen und eine Messung der Beschichtungsdicke auf dem Substrat durchzuführen. Solch ein Meßfühler ist, beispielsweise, in U.S. Patent No. 5,343,146, mit dem Titel "Combination Coating Thickness Gauge Using a Magnetic Flux Density Sensor and an Eddy Current Search Coil", vom gleichen Anmelder beschrieben und wird hier durch Bezugnahme inkorporiert. Dieser Meß fühler wird bei einem Eisensubstrat eingesetzt und mißt die temperaturkompensierte magnetische Flußdichte an einem Pol eines Permanentmagnets unter Verwendung eines Hall- Effekt-Magnetsensors und eines Thermistors. Fig. 3b zeigt einen Meßfühler 25, der einen Permanentmagneten 35, einen Hall-Effekt-Magnetsensor 45 und einen Thermistor 55 ent hält. Die Magnetflußdichte- und Temperaturmessungen werden in einen temperaturkompensierten Magnetflußdichtewert kon vertiert, der proportional zu der Beschichtungsdicke auf dem Eisensubstrat ist. Wenn kein Eisensubstrat erfaßt wird, schaltet das Beschichtungsdickenmeßgerät automatisch um, um eine Messung für ein leitendes, nicht eisenhaltiges Substrat durchzuführen, unter Messung der Effekte von Ed dy-Strömen, die in dem leitenden, nicht eisenhaltigen Substrat durch Magnetfelder von dem Beschichtungsdicken meßgerät erzeugt werden unter Verwendung einer Eddy-Strom- Suchspule 65, wie in Fig. 3b gezeigt. Die Eddy-Strom-Mes sungen werden in einen Eddy-Strom-Frequenzwert umgewan delt, der proportional zu der Beschichtungsdicke auf dem leitenden, nicht eisenhaltigen Substrat ist.

Verschiedene andere Typen von bekannten Meßfühlern können ebenfalls in die gegenwärtige Erfindung inkorporiert wer den, beispielsweise Meßfühler, die Beschichtungsdicken auf Eisensubstraten mit einer magnetischen Induktionstechnik messen, unter Verwendung von zwei Spulen und einem Eisen kern. Wie mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel dis kutiert, kann die PCMCIA-Karte 40 so ausgestaltet sein, daß sie Hardware-Elemente, wie einen Zähler oder ein ROM- Chip enthält, um einen gewünschten Beschichtungsdickenmeß fühler zu unterstützen. Die Meßelektronik 120 in Fig. 2 ist daher dazu gedacht, allgemein die Fähigkeit der PCMCIA-Karte 40 darzustellen, Hardware-Elemente zu enthal ten, um irgendeinen Meßfühlertyp zu unterstützen. Die PCMCIA-Karte 40 kann, beispielsweise, wie sofort von den Fachleuten zugestimmt werden wird, von einem Fachmann mo difiziert werden, um Hardware zum Unterstützen von Meßfüh lern, die Dicken von nicht magnetischen Beschichtungen auf Eisensubstraten messen, die nicht leitende Beschichtungen auf nicht eisenhaltigen Substraten messen, Kombinationen von Meßfühlern, die beides messen, oder Meßfühler, die basierend auf Ultraschall die Beschichtungsdicken auf Nichtmetallen messen, zu enthalten.

Zusätzlich zu den Hardware-Unterstützungselementen 120, die in der PCMCIA-Karte 40 für eine bestimmte Anwendung enthalten sind, enthält die PCMCIA-Karte 40 auch den Mi kroprozessor 100 und eine PCMCIA-Schnittstelle 130, die einen standardisierten Kommunikationsweg von dem Mikropro zessor 100 zu der tragbaren Recheneinheit 50 erzeugt. Ein UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter - universaler, asynchroner Empfänger/Sender) 140, eine Ein-/ Aus-Vorrichtung, die Information in bit-serieller Weise versendet und empfängt, sind in der PCMCIA-Schnittstelle 130 enthalten. Der Mikroprozessor 100 wandelt das Signal von dem Meßfühler 20, in Zusammenarbeit mit der unterstüt zenden Hardware 120, in eine digitale Repräsentation einer Beschichtungsdicke, die über den UART 140 zu der tragbaren Recheneinheit 50 in einem standardisierten PCMCIA-Format übertragen wird. Der Kürze zuliebe sind die Details dieses Prozesses ausgelassen, da die Fachmänner dazu fähig sind, ein bestimmtes Signal an das PCMCIA-Format anzupassen.

Die physikalischen Attribute und der interne Betrieb der PCMCIA-Karte 40 sind im Detail von der Personal Computer Memory Card International Association festgelegt, die die PCMCIA-Spezifikationen periodisch auf den neuesten Stand bringt. Der PCMCIA-Standard enthält detaillierte Spezifi kationen in bezug auf die physikalischen Attribute der Karte, wie Abmessungen, mechanische Toleranzen, Karten schnittstelleninformation, wie Signaldefinitionen für Ver bindungsstecker 125 der PCMCIA-Karte, und Datenorganisa tion auf der Karte. Da die PCMCIA-Karte eine Standard schnittstelle ist, liefert die gegenwärtige Erfindung ein vielseitiges Beschichtungsdickenmeßgerät, das in einer Vielzahl von Hardwareumgebungen verwendet werden kann.

Die tragbare Recheneinheit 50 nimmt die PCMCIA-Karte 40 über ein Anschluß 60 auf, um mit dem Meßfühler 20 zu kom munizieren. Die tragbare Recheneinheit 50 enthält, unter anderen Elementen, einen Mikroprozessor 150, wie eine CPU (Central Processing Unit), zum Steuern des Betriebs des Beschichtungsdickenmeßgeräts 10, siehe Fig. 4. Die trag bare Recheneinheit 50 kann, beispielsweise, programmiert sein, um automatisch den Typ des Meßfühlers zu erkennen, der mit der tragbaren Recheneinheit 50 verbunden ist. Der Mikroprozessor 150 steht mit einem Speicher 160 in Verbin dung, der Computerprogramme speichern kann, die den Betrieb des Meßgeräts 10 steuern. Der Mikroprozessor 150 tauscht Daten mit dem Speicher 160 und mit dem Benutzer über den Schirm 70, der groß genug ist, um eine graphische Schnittstelle für den Benutzer bereitzustellen, aus. Die von dem Speicher 160, dem Mikroprozessor 150, dem großen Schirm 70 und der Standard-PCMCIA-Schnittstelle 60 bereit gestellte Vielseitigkeit liefert somit das Beschichtungs dickenmeßgerät 10 der gegenwärtigen Erfindung mit vielen wichtigen Vorteilen. Ausführungsbeispiele der Erfindung geben dem Benutzer, beispielsweise, die Fähigkeit, eine komplette Datenanalyse oder statische Prozeßsteuerung vor Ort durchzuführen, Flexibilität unter Verwendung irgendei nes Meßfühlers mit irgendeiner PCMCIA-kompatiblen, trag baren Recheneinheit 50 zu haben und leicht Beschichtungs dickenmessungen mit Anmerkungen, in Form von beschreiben dem Text- oder Graphikdaten, zu versehen.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wechselt ein Benutzer des Meßgeräts 10 zwischen Aufzeich nen einer Dickenmessungsauslesung von dem Meßfühler 20 und dem Eingeben von Beschreibungsdaten über den Schirm 70. Die Beschreibungsdaten können über eine Vielzahl von Wegen eingegeben werden. Eine virtuelle Schreibmaschinentastatur kann, beispielsweise, graphisch auf dem Schirm 70 zum Ein geben von Beschreibungskommentaren, die mit einer bestimm ten Dickenmessung in Verbindung stehen, simuliert und un ter Verwendung eines Zeigefingers oder eines spitzen Schreibinstruments 80 betätigt werden. Alternativerweise kann die tragbare Recheneinheit 50 so ausgestaltet sein, daß sie ein per Hand erstelltes Bild, erzeugt durch Schreiben auf den Schirm mit dem Schreibinstrument 80, in Textdaten umwandelt. Der Prozeß des Umwandelns eines per Hand erstelltes Bildes aus "elektronischer Farbe" oder getippten Buchstaben in digitale Textdaten, der in den Apple NEWTON® inkorporiert worden ist, erleichtert das Ein geben von Beschreibungsdaten, die mit einer bestimmten Beschichtungsdickenmessung in Zusammenhang stehen, erheb lich. Die Fähigkeit des Kenntlichmachens aller oder selek tiver individueller Datenpunkte mit Beschreibungstext er höht auch die Verläßlichkeit der gemessenen Beschichtungs dickendaten durch Sicherstellen, daß Datenpunkte korrekt kenntlich gemacht werden, und dadurch, daß dem Benutzer ermöglicht wird, sofort irgendwelche Abnormalitäten aufzu zeichnen, während Messungen stattfinden.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel für ein erfin dungsgemäßes Verfahren kann ein 2- oder 3-dimensionales Bild des zu messenden Gegenstands auf dem Schirm 70 von dem Benutzer als eine Referenz für Eingabebeschichtungs datenpunkte erzeugt werden. Gemäß diesem Verfahren holt ein Benutzer zuerst ein Diagramm des zu messenden Gegen stands auf den Schirm 70 der tragbaren Recheneinheit 50 oder zeichnet dasselbe unter Verwendung des Schreibin struments 80 auf. Dieser Prozeß kann mit einem Programm erleichtert werden, daß in dem Apple NEWTON® enthalten ist und von einem Benutzer erzeugte Bilder in verschiedene geometrische Formen, wie Rechtecke und Kreise, umwandelt. Die Zeichnung wird dann in dem Speicher 160 als eine Refe renz für die gemessenen Dickenwerte gespeichert. Während Beschichtungsdickenwerte mit dem Meßfühler 20 erhalten werden, identifiziert der Benutzer, mit Bezug auf die Schirmzeichnung, die Stellen auf dem Gegenstand, an denen die Beschichtungsdickenwerte erhalten werden. Zusätzlich kann der Benutzer für jeden Beschichtungsdickenwert eine Textbeschreibung eingeben, die im Zusammenhang mit dem gemessenen Datenpunkt steht. Fig. 1 ist ein Beispiel, das eine Zeichnung von einem beschichtet werdenden Rohr 170 zeigt, das ein Benutzer ausmessen kann, um Beschichtungs dickenwerte an verschiedenen Stellen zu erhalten. Nach dem Aufnehmen einer Messung des tatsächlichen Rohrs mit dem Meßfühler 20 zeigt der Benutzer einfach die Stelle des Datenpunktes mit Bezug auf die Bilddarstellung auf dem Schirm 70 unter Verwendung des Schreibinstruments an. Der Schirm dient daher als eine graphische Schnittstelle, um besagte Stellen von Datenpunkten 180 aufzuzeichnen, wie in Fig. 1 gezeigt.

Der große berührungsempfindliche Schirm 70 der tragbaren Recheneinheit 50 kann ferner so ausgestaltet sein, daß er die Bedienung des Beschichtungsdickenmeßgeräts 10 über eine Anzahl von virtuellen Knöpfen erleichtert. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann der Schirm 70 verschiedene, virtuelle Knöpfe 190 enthalten, die, beispielsweise, dem Benutzer erlauben, einen Speichermodus zum Beginnen des Speicherns von Dickenmessungen einzugeben, hohe und niedrige Tole ranzgrenzwerte einzugeben, den Meßfühler dazu anzuweisen, Statistiken von den so erhaltenen Daten zu berechnen und anzuzeigen, Parameter einzugeben, die einen bestimmten Prozeß spezifizieren, der beim Aufbringen einer Beschich tung verwendet wird, Einheiten für die Beschichtungsdic kenauslesungen oder für irgendeine andere gewünschte Funk tion zu spezifizieren. Der Prozeßsteuerknopf kann, unter anderem, zum Kenntlichmachen irgendeiner Charge mit einem bestimmten, beim Beschichten verwendeten Prozeß verwendet werden. Dieses Merkmal erleichtert eine Datenanalyse da durch, daß dem Benutzer erlaubt wird, eine Gruppe von Chargen, assoziiert mit dem gleichen Beschichtungsprozeß, zu analysieren. Kallibrierknöpfe 200 sind bereitgestellt, um den Meßfühler 20, zu kallibrieren, wenn eine Auslesung von einer bekannten Beschichtungsdicke abweicht.

Im oberen Teil des Schirms 70 kann ein Anzeigebereich 210 bereitgestellt werden, der Dickenauslesungen mit Einheiten liefert, ein Indikator dafür ist, ob ein eisenhaltiges oder nicht eisenhaltiges Material verwendet wurde, eine Textbeschreibung einer bestimmten Charge und eine Kenn zeichnung für ein bestimmtes, beim Beschichten verwendetes Verfahren anzeigt. Der in Fig. 5 gezeigte Schirm 70 ist natürlich dazu gedacht, ein Beispiel für die Vielfältig keit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beschi chtungsdickenmeßgeräts zu liefern. Es wird jedoch von den Fachmännern einfach zu verstehen sein, daß viele Modifika tionen der Schirmschnittstelle durchgeführt werden können, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Der Schirm 70 kann auch so ausgestaltet sein, daß er gra phische Ausgabesignale liefert, die dem Benutzer vor Ort erlauben, statistische Prozeßsteuerung beim Analysieren von Beschichtungsdickenmessungen zu verwenden. Fig. 6 zeigt einen beispielhaften Ausgabeschirm, der Graphen 220 und 230, die X-Balken und Bereiche für einen Chargensatz darstellen, ein Histogramm 240 und eine Liste von ge wünschten Statistiken 250 für die gespeicherten Auslesun gen enthält. Der X-Balkengraph 220 zeigt auf dem Schirm 70 einen berechneten Durchschnittsdickenwert für jede Charge. Der Bereichsgraph 230 zeigt eine berechnete Dickendiffe renz zwischen der größten und der zuletzt gemessenen Dicke in einer bestimmten Charge. Diese Graphen erlauben daher dem Benutzer, einfach irgendwelche Abnormalitäten oder Trends in dem Beschichtungsprozeß zu überwachen. Ferner hat der Benutzer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Er findung auf irgendwelche Anmerkungen oder andere beschrei benden Daten, die im Zusammenhang mit einer Charge oder Dickenmessung stehen, einfach durch Berühren der angezeig ten Chargennummer, des Datenpunkts oder anderer Anzeigen auf dem Schirm 70 mit dem Schreibinstrument 80 Zugriff. Diese Fähigkeit ermöglicht dem Benutzer, beispielsweise zu bestimmen, ob in den Ausgabegraphen illustrierte Abnorma litäten mit irgendeiner Abnormalität in Verbindung stehen, die in Anmerkungen beschrieben sind, die während des Mes sens aufgezeichnet werden.

Das Histogramm 240 liefert einen zusätzlichen, visuellen Indikator für die Konsistenz von aufgezeichneten Beschich tungsdickenmessungen. Die Liste von Statistiken 250 kann, unter anderen Parametern, eine Standardabweichung, berech net aus Messungen von ausgewählten Chargen, eine maximale und eine minimale Auslesung, obere und untere Satzgrenz werte (USL, LSL), von dem Benutzer gesetzt, und obere und untere Steuergrenzwerte (UCL, LCL), die die Durchschnitts dicke plus oder minus drei Standardabweichungen darstel len, enthalten. Wie der Schirm von Fig. 5 ist der Ausgabe schirm in Fig. 6, natürlich, dazu gedacht, ein Ausfüh rungsbeispiel zu zeigen, das modifiziert werden kann, um, beispielsweise, andere statistische Prozeßsteueroperatio nen aufzunehmen, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzu weichen.

Das gegenwärtige Beschichtungsdickenmeßgerät gemäß der Ausführungsbeispiele der Erfindungen liefert somit viele wichtige Vorteile beim Erhalten von Beschichtungsdicken meßdaten. Durch Kombinieren einer tragbaren Recheneinheit, wie einem PDA, mit einem Beschichtungsdickenmeßgerätmeß fühler über eine PCMCIA-Schnittstelle erhöht die Erfindung die Rechenoptionen, die zum Erhalten und Bearbeiten von Beschichtungsdickenmessungen vor Ort erhältlich sind, er heblich. Daher kann der Benutzer Datenanalysen durchfüh ren, beschreibende Kommentare eingeben, den Meßfühler über Symbole (Icons) steuern und die Leistung eines großen Bildschirms, einer innewohnenden Software und regelmäßige Verbesserungen der tragbaren Recheneinheit im allgemeinen sich zunutze machen. Ferner werden diese Vorteile für ein Beschichtungsdickenmeßgerät bereitgestellt, das erheblich billiger herzustellen ist als kommerziell erhältliche Meß geräte.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede nen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10 Meßgerät
20 Meßfühler
25 Meßfühler
30 Kabel
35 Permanentmagnet
40 Schnittstelleneinheit
45 Hall-Effekt-Magnetsensor
50 Recheneinheit
55 Thermistor
60 Anschluß
65 Eddy-Strom-Suchspule
70 Anzeigenschirm
75 Induktor
80 Schreibinstrument
85 LC-Oszillator
90 Zähler
100 Mikroprozessor
110 ROM-Bereich
120 Meßelektronik
125 Verbindungsstecker
130 PCMCIA-Schnittstelle
140 UART
150 Mikroprozessor
160 Speicher
170 Rohr
180 Datenpunkt
190 virtueller Knopf
200 Kalibrierknopf
210 Anzeigebereich
220 Graph
230 Graph
240 Histogramm
250 Statistik

Claims

1. Verfahren zum Aufzeichnen von Beschichtungsdickenmeß daten, umfassend die folgenden Schritte:
Erhalten einer Vielzahl von Beschichtungsdickenmeßdaten über einen Meßfühler, der elektrisch mit einem elektro nischen Speicher verbunden ist;
Aufzeichnen der Vielzahl von Beschichtungsdickenmeßdaten in den elektronischen Speicher; und
Aufzeichnen einer Vielzahl von beschreibenden Dateneinhei ten in den elektronischen Speicher, wobei jede beschrei bende Dateneinheit mit einem der Beschichtungsdickenmeßda ten assoziiert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte des Aufzeichnens der Beschichtungsdickenmeß daten und des Aufzeichnens der beschreibenden Dateneinhei ten abwechselnd durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Beschichtungsdickenmeßdaten über eine PCMCIA- Karte zu dem elektronischen Speicher übertragen werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß Text- und/oder Graphendaten von den beschreibenden Dateneinheiten umfaßt wird bzw. werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die beschreibenden Dateneinhei ten durch Transformieren von Text und/oder Graphen, der bzw. die per Hand auf einen Computerschirm, insbesondere mit einem Schreibinstrument, erstellt wird bzw. werden, in digitale Signale aufgezeichnet werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die beschreibenden Dateneinhei ten mit Bezug auf eine elektronische, bildliche Darstel lung eines zu beschichtenden Gegenstandes festgelegt wer den.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Stellen auf der elektronischen, bildlichen Darstellung des zu beschichtenden Gegenstandes durch die beschreibenden Dateneinheiten repräsentiert werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch den Schritt des Anzeigens mindestens einer Beschichtungscharakteristik, insbesondere über einen Graph, auf einem Videoanzeigeschirm.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Schritt des Zurückladens mindestens einer der beschreiben den Dateneinheiten durch Auswählen zumindest einer der Beschichtungscharakteristik über einen Graph.

10. Vorrichtung zum Messen einer Beschichtungsdicke, um fassend:
einen Meßfühler (20, 25), der ein erstes Signal erzeugt, das für eine gemessene Beschichtungsdicke repräsentativ ist; und
eine PCMCIA-Karte (40), die das erste Signal von dem Meß fühler (20, 25) empfängt und Mittel (100, 120, 130) zum Umwandeln des ersten Signals in ein zweites Signal enthält, das mit einem Standard-PCMCIA-Ausgabeformat kom patibel ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (25) einen LC-Oszillator (85) umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (25) ferner einen Induktor (75) umfaßt
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die PCMCIA-Karte (40) einen Zähler (90) ent hält, der Frequenzen des LC-Oszillators (85) mißt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (25) einen Permanentmagneten (35) und einen Hall-Effekt-Magnetsensor (45) umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (25) ferner eine Eddy-Strom-Suchspule (65) umfaßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn zeichnet, daß der Meßfühler (25) ferner einen Thermistor (75) umfaßt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (20) Mittel zum Unterscheiden zwischen einem eisenhaltigen und einem nicht eisenhaltigen Substrat, auf das die Beschichtung aufge bracht wird, enthält.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, ge kennzeichnet durch eine tragbare Recheneinheit (50), die einen PCMCIA-Anschluß (60) zum Aufnehmen der PCMCIA-Karte (40) enthält.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die tragbare Recheneinheit (50) einen berührungsem pfindlichen Schirm (70) enthält, und daß die tragbare Re cheneinheit (70) beschreibende Dateneinheiten von einem Benutzer über den Schirm (70) empfängt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch ein spitzes Schreibinstrument (80) zum Eingeben der beschrei benden Dateneinheiten
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die tragbare Recheneinheit (50) einen Speicher (160) enthält und so ausgestaltet ist, daß sie abwechselnd die beschreibenden Dateneinheiten von den Benutzer und numerische Daten von dem zweiten Signal in den Speicher (160) aufzeichnen kann, wobei die numeri schen sowie beschreibenden Dateneinheiten mit Beschich tungsdicken assoziiert sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die beschreibenden Dateneinheiten mit Bezug auf eine bildliche Darstellung eines beschichtet werdenden Artikels auf dem Schirm (70) festgelegt sind.

23. Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen von Beschich tungsdickendaten, umfassend:
einen elektronischen Speicher (160); Mittel (40, 50) zum Erhalten einer Vielzahl von Beschichtungsdickenmeßdaten über einen Meßfühler (20, 25), der elektrisch mit dem elektronischen Speicher (160) ver bunden ist;
Mittel (150) zum Aufzeichnen der Vielzahl von Beschich tungsdickenmeßdaten in dem elektronischen Speicher (160); und
Mittel (150) zum Aufzeichnen einer Vielzahl von beschrei benden Dateneinheiten in dem elektronischen Speicher (160), so daß jede beschreibende Dateneinheit mit einer der Beschichtungsdickenmeßdaten assoziiert ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsdickenmeßdaten über eine PCMCIA-Karte (40) zu dem elektronischen Speicher (160) übertragbar sind.