DE19949977B4 - Method for determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or the measurement of surface temperatures of plastic substrates - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Vorhandenseins von anorganischen, organischen oder Oxidschichten auf metallischen Substraten oder der Messung von Oberflächentemperaturen von Kunststoffsubstraten, bei dem mindestens eine als kapazitives oder induktives Element wirkende Elektrode (2), die mit einem mit einer Gleichspannung gespeisten spannungsgeregelten Oszillator (3) zu einem Schwingkreis verschaltet ist/sind, mit einem bekannten Abstand d zur Oberfläche des Substrates (1) angeordnet wird und ein infolge einer auf der Oberfläche eines metallischen Substrates angeordneten Schicht (4) oder einer Temperaturänderung auf der Oberfläche eines Kunststoffsubstrates der Schwingkreis durch die auftretende Frequenzänderung verstimmt und die elektrische Spannung am Oszillator in Abhängigkeit der gemessenen Frequenzänderung auf eine vorgegebene Frequenz geregelt und die erforderliche Spannungsdifferenz als Meßwert ausgenutzt wird.method for determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or the measurement of surface temperatures of plastic substrates, wherein at least one as capacitive or inductive element acting electrode (2) with a with a DC-voltage-controlled oscillator (3) is connected to a resonant circuit / are, with a known Distance d to the surface of the substrate (1) is arranged and due to a on the surface a metallic substrate arranged layer (4) or a temperature change on the surface a plastic substrate of the resonant circuit by the occurring frequency change detuned and the voltage on the oscillator depending the measured frequency change regulated to a predetermined frequency and the required voltage difference exploited as measured value becomes.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Vorhandenseins von anorganischen, organischen oder Oxidschichten auf metallischen Substraten oder der Messung von Oberflächentemperaturen von Kunststoffsubstraten. Die Erfindung kann insbesondere bei der Überprüfung von Halbzeugen, die weiter nachbearbeit werden müssen, eingesetzt werden. So kann festgestellt 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 ausreichender 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 The invention relates to a method for determining the presence of inorganic, organic or oxide layers on metallic substrates or the measurement of surface temperatures of plastic substrates. The invention can be used in particular in the review of Semi-finished products that need to be post-processed, are used. So can be determined whether cleaning surfaces, on which oil, lubricant or paint remnants should be removed sufficiently is, so that subsequent joining methods, such as. welding or the application of protective layers with sufficient adhesion without more can be done. Furthermore can oxide layers, in particular those which have been formed on aluminum and which are also often annoying, be recognized.

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 Verschleiß und Beschädigungen an Werkzeugen zu verrin gern oder zu vermeiden.The But invention can also be exploited to a required Coating of substrates to detect, as e.g. in the Wetting of deep-drawn sheet before reshaping is the case to wear and damage on tools to reduce or avoid.

Für Kunststoffoberflächen kann die Erfindung ebenfalls eingesetzt werden, da sich die Dieelektizitätskonstante vieler Kunststoffe temperaturabhängig ändert.For plastic surfaces can the invention also be used, since the Dieelektizitätskonstante of many plastics temperature-dependent changes.

Bei der berührungslosen Detektion von Verunreinigungen auf verschiedenen Oberflächen haben sich in vielen Fällen optische Verfahren bewährt, bei denen eine spektrometrische Auswertung durchgeführt wird. Problematisch sind dabei aber Schichten, die für das verwendete Licht zumindest teilweise transparent sind und kleine von der Umgebung abweichende Brechungsindize aufweisen. In jedem Fall wirkt sich der Streu- und Fremdlichteinfluß negativ aus, so dass optische Verfahren nicht in jedem Fall mit ausreichender Genauigkeit verwendet werden können. Gegenwärtig sind optische Meßaufbauten nicht überall einsetzbar und insbesondere bei Verwendung von Spektrometern noch teuer.at the non-contact Detecting contaminants on different surfaces in many cases optical methods proven at where a spectrometric evaluation is performed. Are problematic but there are layers for the light used is at least partially transparent and small have refractive indices deviating from the environment. In each Case affects the scattering and Extraneous light influence negative, so optical methods are not always adequate Accuracy can be used. Currently Optical measuring devices can not be used everywhere and especially expensive when using spectrometers.

Daneben ist aus US 5,293,132 eine Meßvorrichtung bekannt, mit der Schichtdicken auf Substraten bestimmt werden können, wobei LC- oder RC-Schwingkreise verwendet und deren Verstimmung ausgenutzt werden, um Aussagen über die punktweise ermittelte Dicke einer Schicht durch Bestimmung der Frequenzänderung des Schwingkreises zu erhalten.It is off US 5,293,132 a measuring device known, can be determined with the layer thicknesses on substrates, with LC or RC resonant circuits used and their detuning be exploited to obtain statements about the pointwise determined thickness of a layer by determining the change in frequency of the resonant circuit.

Hierzu wird ein mechanisches System verwendet, das unmittelbar mit der jeweiligen Oberfläche definiert kontaktiert wird, wobei eine Spule oder ein kapazitives Element mit dem mechanischen, aufwändig konstru ierten System entsprechend ausgelenkt und bei bekannter Schichtzusammensetzung, also bekannter Dielektizitätskonstante der jeweiligen Schicht deren Dicke bestimmt werden soll.For this a mechanical system is used, which directly with the respective surface is contacted, wherein a coil or a capacitive Element with the mechanical, elaborately designed system according to deflected and known layer composition, so known dielectric constant the thickness of each layer to be determined.

Diese Lösung ist aber insbesondere für die Anwendung großformatiger Substrate, die in kurzer Zeit bemustert 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 Querkräfte Meßfehler auftreten. Da für die Mechanik hohe Fertigungsgenauigkeit erforderlich ist, sind auch hier relativ hohe Kosten zu verzeichnen.These solution but especially for the application of large format Substrates that need to be patterned in a short time are inappropriate because measurements, As already mentioned can only be done point by point and in a relative movement device and substrate not only wear but also due to acting shear forces measurement error occur. Therefore The mechanics high manufacturing accuracy is required, too Here relatively high costs recorded.

Des weiteren sind aus DE 39 34 852 C2 und DE 42 17 736 C2 Einrichtungen zur Überwachung eines Auftrags auf ein Substrat bekannt, bei denen der Auftrag auf das Substrat berührungslos unter Verwendung von kapazitiven Sensoren überwacht werden soll. Es sind kapazitive Sensoren in einem Hochfrequenzschwingkreis verschaltet. Mit ihnen sollen auf ein Substrat aufgetragener Klebstoff bzw. Leim detektiert werden, wobei als Substratmaterialien Kartonagen, Vliesmaterialien, dünne Kunststoff-Folien oder ähnliche Artikel genannt sind.Furthermore, are off DE 39 34 852 C2 and DE 42 17 736 C2 Means for monitoring a job on a substrate known in which the order is to be monitored on the substrate contactless using capacitive sensors. There are capacitive sensors in a high frequency resonant circuit interconnected. They are intended to detect adhesive or glue applied to a substrate, cardboard materials, nonwoven materials, thin plastic films or similar articles being mentioned as substrate materials.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfache und kostengünstige Lösung vorzuschlagen, mit der in kurzer Zeit organische oder Oxidschichten auf metallischen Substraten detektiert oder Temperaturen auf Oberflächen von Kunststoffsubstraten gemessen werden können.It It is therefore an object of the invention to propose a simple and cost-effective solution, with the in a short time organic or oxide layers on metallic Substrates detected or temperatures on surfaces of Plastic substrates can be measured.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind mit den Merkmalen der untergeordneten Ansprüche erreichbar.According to the invention this Task solved with the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention are with the features of the subordinate claims reachable.

Erfindungsgemäß wird so verfahren, dass mindestens eine Elektrode in einem bekannten Abstand d, im Bereich zwischen 0,1 bis 10 mm zur zu detektierenden Oberfläche angeordnet wird. Dabei kann die Elektrode als kapazitives oder auch induktives Element mit einem Oszillator zu einem Schwingkreis verschaltet sein. Der Oszillator kann mit einer definierten konstanten Gleichspannung gespeist und mit einer Frequenz im Bereich 100 bis 500 MHz, bevorzugt bei ca. 400 MHz betrieben werden, wobei möglichst im Bereich der jeweiligen Resonanz gearbeitet werden soll.According to the invention is so Move that at least one electrode at a known distance d, ranging from 0.1 to 10 mm to the surface to be detected becomes. In this case, the electrode as a capacitive or inductive Element with an oscillator to be connected to a resonant circuit. The oscillator can work with a defined constant DC voltage fed and with a frequency in the range 100 to 500 MHz, preferred be operated at about 400 MHz, where possible in the area of the respective Resonance is to be worked.

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 demzufolge eine entsprechende anorganische oder organische Schicht als Verunreinigung bzw. eine ausgebildete Oxidschicht erkannt werden kann. Es besteht lediglich das Erfordernis, dass das Schichtmaterial eine relative Dielektizitätskonstante aufweist, die von Luft abweicht.By existing or formed on the metallic substrate layer is the Oscillator detunes, which leads to a change in frequency, which detected by a frequency counter and therefore a corresponding inorganic or organic layer can be recognized as an impurity or a formed oxide layer. There is only a requirement that the layer material have a relative dielectric constant that differs from air.

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

Es wird ein spannungsgeregelter Oszillator verwendet, der in Abhängigkeit von der gemessenen Frequenzänderung auf eine vorgegebene Schwingfrequenz 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.It a voltage-controlled oscillator is used, which depends on from the measured frequency change is regulated to a predetermined oscillation frequency. In this case can also do the for the regulation required voltage difference as a measured value for the desired statement, similar to this takes place when the frequency change is used.

Die relative Dielektizitätskonstante ändert sich bei Kunststoffen häufig ebenfalls bei wechselnden Temperaturen, so dass auch eine Temperaturmessung an solchen Oberflächen mit der Erfindung möglich ist.The relative Dielektizitätskonstante changes in plastics often also at changing temperatures, so that also a temperature measurement on such surfaces possible with the invention is.

Bei der Erfassung von Schichten auf Substraten genügt es in der Regel eine Gut-Schlecht-Aussage zu treffen.at the detection of layers on substrates, it is usually sufficient a good-bad statement hold true.

Hierfür kann eine obere bzw. ggf. eine untere Grenzfrequenz festgelegt werden und nach Überschreitung dieses Intervalls erkannt werden, dass z.B. eine Reinigung nicht in ausreichendem Mass erfolgt ist und ggf. wiederholt werden muss, bevor eine weitere Bearbeitung möglich ist. So kann beispielsweise erkannt werden, ob ein tiefgezogenes Blech frei von Schmiermittel (Tiefziehöl) ist und problemlos nachfolgend geschweißt oder beschichtet werden kann oder noch nicht.For this one can upper or possibly a lower limit frequency are set and after exceeding of this interval are detected, e.g. not a cleaning has been done to a sufficient degree and must be repeated if necessary, before further processing possible is. For example, it can be recognized if a deep-drawn Sheet is free of lubricant (thermoforming oil) and easily following welded or can be coated or not yet.

Bei bekannter stofflicher Schichtzusammensetzung kann auch eine Aussage über die Dicke der jeweiligen Schicht getroffen werden.at known material layer composition can also be a statement about the Thickness of each layer are taken.

Günstig ist es, den Abstand zwischen Elektrode und Oberfläche bevorzugt ebenfalls berührungslos zu messen und den jeweils gemessenen Abstand bei der Auswertung zu berücksichtigen. Dies wirkt sich insbesondere dann aus, wenn konturierte Oberflächen detektiert werden sollen oder eine Relativbewegung zwischen Substrat und Elektrode zu verzeichnen ist, wenn beispielsweise großformatige Substrate detektiert werden sollen, wobei auch Schwingungen auftreten können, die berücksichtigt werden müssen.Cheap is it, the distance between the electrode and the surface preferably also without contact to measure and the distance measured in the evaluation to take into account. This especially affects when contoured surfaces are detected to be or a relative movement between the substrate and the electrode is recorded when, for example, detects large-sized substrates should also be able to oscillate, the be taken into account have to.

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 ortsaufgelöste Messung zu ermöglichen. Dies kann aber auch mit einer in mindestens zwei Achsen in Bezug zur Oberfläche beweglichen Elektrode erreicht werden.at the detection of larger surfaces can e.g. an electrode deflected in at least one axis and simultaneously the respective substrate uniform move past the electrode to a spatially resolved measurement to enable. However, this can also be related to one in at least two axes to the surface movable electrode can be achieved.

So kann es genügen bestimmte Oberflächenbereiche ei nes Substrates zu detektieren, indem eine entsprechend gesteuerte Relativbewegung durchgeführt wird. In diesem Fall können beispielsweise lediglich Bereiche detektiert werden, die in einer nachfolgenden Bearbeitung kritisch sind, wie dies beispielsweise beim Schweißen von Blechen der Fall ist.So it can be enough certain surface areas to detect a substrate by a correspondingly controlled Relative movement performed becomes. In this case, you can For example, only areas are detected in a subsequent processing are critical, as for example when welding sheet metal is the case.

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

Es kann auch günstig sein, den Abstand der Elektrode(n) in Bezug zu einem Punkt auf der Oberfläche zu variieren, wobei sich die relative Dieelktizitätskonstante abstandsabhängig und ggf. durch eine Zwischenschicht zusätzlich noch sprunghaft ändert, so dass eine höhere Signifikanz bei der Messung erreicht werden kann.It can also be cheap be the distance of the electrode (s) with respect to a point on the surface to vary, with the relative dielectric constant distance-dependent and, if necessary, by an intermediate layer additionally changes abruptly, so that a higher one Significance in the measurement can be achieved.

Vorteilhafterweise sollten die Elektroden so gestaltet sein, dass sie an die jeweilige zu detektierende Oberfläche und ggf. an die erforderliche Meßgenauigkeit angepaßt sind. So liefern großformatige Elektroden in Plattenform ein entsprechend integrales Meßergebnis über eine größere Fläche. Ähnlich verhält es sich bei Spulen, deren mindestens eine Wicklung dann parallel zur jeweiligen Oberfläche ausgerichtet sein sollte.advantageously, The electrodes should be designed to match the respective one surface to be detected and possibly adapted to the required accuracy of measurement. This is how large-sized electrodes deliver in plate form a correspondingly integral measurement result over a larger area. The situation is similar with coils whose at least one winding then aligned parallel to the respective surface should be.

In jedem Fall sollten die Elektroden so gestaltet und dimensioniert sein, dass zwischen ihnen und der je weils zu detektierenden Oberfläche ein möglichst homogenes elektromagnetisches Feld ausgebildet wird. So kann eine Elektrode auch die entsprechende Oberfläche überragen und über deren Ränder überstehen.In In any case, the electrodes should be designed and dimensioned be that between them and the ever to be detected surface one possible homogeneous electromagnetic field is formed. So can one Electrode also surmount the corresponding surface and on their Survive edges.

Stabförmige Elektroden sind besonders zur relativ feinen Detektion von Randbereichen oder Wölbungen geeignet.Rod-shaped electrodes are especially for the relatively fine detection of edge areas or vaults suitable.

Ringförmig ausgebildete Elektroden können beispielsweise für Rohre oder Rundprofile eingesetzt werden, die dann definiert, möglichst zentriert durch den Ring geführt werden.Ring-shaped For example, electrodes can be used for pipes or round profiles are used, which then defines, if possible centered through the ring become.

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 elektromagnetischen Wechselfeld und somit auch zur Änderung der Frequenz.Becomes for example, at least one electrode, as a capacitive element used, leads an existing on a substrate layer or another Pollution to change the capacity in the electromagnetic alternating field and thus also for the change the frequency.

Wird beispielsweise eine Ölschicht auf einem Substrat detektiert ändert sich die Kapazität entsprechend Gleichung:

Figure 00080001
If, for example, an oil layer is detected on a substrate, the capacitance changes according to the equation:
Figure 00080001

Dabei sind:
εLuft, εÖl die rel. Dielektrizitätskonstanten von Luft und Öl und
dLuft, dÖl die jeweilige Schichtdicke bzw. der Luftspalt, ausgegangen von einem konstanten Abstand Elektrode – Oberfläche gilt: dLuft = dges – dÖl. Here are:
ε air , ε oil the rel. Dielectric constants of air and oil and
d air , d oil the respective layer thickness or the air gap, starting from a constant distance electrode surface: d air = d ges - d oil ,

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft beschrieben werden.following the invention should be described by way of example.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß verwendbaren Vorrichtung; 1 a block diagram of a device used in the invention;

2 in schematischer Darstellung eine kapazitive Elektrode zur Erfassung einer auf einem Substrat vorhandenen Schicht; 2 a schematic of a capacitive electrode for detecting a present on a substrate layer;

3 Beispiele für Elektrodengeometrien und 3 Examples of electrode geometries and

4 ein Blockschaltbild eines weiteren Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 a block diagram of another example of a device according to the invention.

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

In 3 sind Beispiele für mögliche Elektrodengeometrien gezeigt, wobei die links dargestellte quadra tische Form insbesondere integrierende Meßergebnisse liefern kann. Die mittig dargestellte stabförmige Elektrode ist besonders zur Detektion in Randbereichen eines Substrates 1 und auch mit großem Auflösungsvermögen, z.B. für die Erkennung von sprunghaften Änderungen auf der Oberfläche, geeignet.In 3 Examples of possible electrode geometries are shown, wherein the quadra shown on the left tische form can provide particular integrating measurement results. The rod-shaped electrode shown in the center is particularly suitable for detection in edge regions of a substrate 1 and also with high resolving power, eg for detecting sudden changes on the surface.

Allgemein kann aber festgehalten werden, dass auch andere Geometrien einegsetzt werden können, wobei generell festgestellt werden soll, dass das erzeugte elektromagnetische Wechselfeld maßgeblich von der Elektrodengeometrie und deren Ausdehnung beeinflußt wird.Generally but it can be stated that other geometries are also valid can be it should generally be stated that the generated electromagnetic Change field relevant is influenced by the electrode geometry and its extent.

Das Beispiel nach 4 ist eine alternative Möglichkeit 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 Frequenzänderung, 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 zumindest eine Gut-Schlecht-Aussage und nach Überschreiten einer vorgegebenen Toleranzen in einen Prozeß steuernd eingegriffen werden kann.The example after 4 is an alternative way of using the invention. Here is a voltage-controlled oscillator 3 used to which a voltage regulator 6 connected. With the voltage regulator 6 the oscillation frequency is kept constant, wherein instead of the measured frequency change, the respective voltage change, for the control of the oscillator 3 is required to the constant frequency is evaluated. Again, voltage limits can be set, with which at least a good-bad statement and after exceeding a predetermined tolerances in a process can be controlled intervention.

Ein Spannungsregler 6 ist mit einem A/D-Wandler 7 und über diesen mit einer elektronischen Auswerte- und Steuereinheit, die wie gezeigt aus einem Mikrokontroller 8 mit einer Anzeige 9 und verschiedenen Ausgängen 10 und 11 bestehen kann, verbunden.A voltage regulator 6 is with an A / D converter 7 and via this with an electronic evaluation and control unit, as shown from a microcontroller 8th with an ad 9 and different outputs 10 and 11 can exist, connected.

Dabei kann zumindest einer der Ausgänge 10 oder 11 mit einer Steuerung für einen Bearbeitungsprozeß verbunden sein, um Einfluß auf diesen zu nehmen, wenn dies beispielsweise zur Sicherung der Qualität erforderlich 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 be connected to a controller for a machining process to influence this, if this is necessary, for example, to ensure the quality. So the process can be interrupted if a shift 4 on the substrate 1 has been detected or it may, for example, a renewed cleaning of a so influenced substrate 1 be initiated automatically before further processing.

Claims (20)

Verfahren zur Bestimmung des Vorhandenseins von anorganischen, organischen oder Oxidschichten auf metallischen Substraten oder der Messung von Oberflächentemperaturen von Kunststoffsubstraten, bei dem mindestens eine als kapazitives oder induktives Element wirkende Elektrode (2), die mit einem mit einer Gleichspannung gespeisten spannungsgeregelten Oszillator (3) zu einem Schwingkreis verschaltet ist/sind, mit einem bekannten Abstand d zur Oberfläche des Substrates (1) angeordnet wird und ein infolge einer auf der Oberfläche eines metallischen Substrates angeordneten Schicht (4) oder einer Temperaturänderung auf der Oberfläche eines Kunststoffsubstrates der Schwingkreis durch die auftretende Frequenzänderung verstimmt und die elektrische Spannung am Oszillator in Abhängigkeit der gemessenen Frequenzänderung auf eine vorgegebene Frequenz geregelt und die erforderliche Spannungsdifferenz als Meßwert ausgenutzt wird.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 acting as a capacitive or inductive element ( 2 ), which is supplied with a voltage-controlled oscillator ( 3 ) is / are connected to a resonant circuit, with a well-known th distance d to the surface of the substrate ( 1 ) is arranged and a due to a layer arranged on the surface of a metallic substrate ( 4 ) or a temperature change on the surface of a plastic substrate of the resonant circuit detuned by the frequency change occurring and regulated the electrical voltage at the oscillator depending on the measured frequency change to a predetermined frequency and the required voltage difference is used as a measured value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Substratoberfläche und Elektrode(n) (2) gemessen wird.Method according to claim 1, characterized in that the distance between substrate surface and electrode (s) ( 2 ) is measured. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand konstant gehalten wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the distance is kept constant. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gemessene Abstandsänderungen unter Berücksichtigung der abstands bedingten Änderung der relativen Dieelektrizitätskonstante berücksichtigt werden.Method according to claim 1 or 2, characterized that measured distance changes considering the distance-related change taken into account the relative dielectric constant become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch 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.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the determination or measurement by relative movement of electrode (s) ( 2 ) and substrate ( 1 ) and / or the use of several electrodes connected in parallel ( 2 ) is carried out spatially resolved with appropriate arrangement. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen Substrat (1) und Elektrode(n) (2) entlang mindestens zweier orthogonal zueinander ausgerichteter Achsen definiert gesteuert wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the relative movement between substrate ( 1 ) and electrode (s) ( 2 ) is controlled defined along at least two orthogonally aligned axes. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (3) mit einer Frequenz im Bereich 100 bis 500 MHz betrieben wird.Method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the oscillator ( 3 ) is operated at a frequency in the range 100 to 500 MHz. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (3) im Resonanzbereich betrieben wird.Method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the oscillator ( 3 ) is operated in the resonance range. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Substratoberfläche und Elektrode(n) (2) in Bezug zu einem Punkt auf der Oberfläche des Substrates (1) variiert wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the distance between substrate surface and electrode (s) ( 2 ) with respect to a point on the surface of the substrate ( 1 ) is varied. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Elektrode (2), die an einen spannungsgeregelten Oszillator (3) in Form eines Schwingkreises angeschlossen ist, mit bekanntem Abstand d zu einer Oberfläche eines Substrates (1) angeordnet ist.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one electrode ( 2 ) connected to a voltage-controlled oscillator ( 3 ) is connected in the form of a resonant circuit, with a known distance d to a surface of a substrate ( 1 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand d im Bereich zwischen 0,1 und 10 mm eingehalten ist.Device according to claim 10, characterized in that that a distance d is maintained in the range between 0.1 and 10 mm is. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandssensor vorhanden ist.Device according to claim 10 or 11, characterized that a distance sensor is present. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den spannungsgeregelten Oszillator (3) ein Spannungsregler (6) angeschlossen ist.Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the voltage-controlled oscillator ( 3 ) a voltage regulator ( 6 ) connected. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, 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.Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the electrode (s) ( 2 ) in the form of a coil with at least one turn which is parallel to the surface of the substrate to be detected ( 1 ) is aligned is formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode(n) (2) platten-, stab-, kreis- oder ringförmig ausgebildet ist.Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the electrode (s) ( 2 ) is plate, rod, circular or annular. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Fläche der Elektrode(n) (2) größer, als die zu detektierende Oberfläche des Substrates (1) ist.Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the effective area of the electrode (s) ( 2 ) greater than the surface of the substrate to be detected ( 1 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elektroden (2) parallel geschaltet sind.Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that a plurality of electrodes ( 2 ) are connected in parallel. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Elektrode (2) ein gesonderter Frequenzzähler (5) vorhanden ist.Device according to claim 17, characterized in that for each electrode ( 2 ) a separate frequency counter ( 5 ) is available. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Elektroden (2) und einem Frequenzzähler (5) ein Multiplexer vorhanden ist.Device according to claim 17, characterized in that between the electrodes ( 2 ) and a frequency counter ( 5 ) a multiplexer is present. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass an der/den Elektrode(n) (2) ein gesteuerter Antrieb für eine Auslenkung in zumindest Achse vorhanden ist.Device according to one of claims 10 to 19, characterized in that at the / the electrode (s) ( 2 ) a controlled drive for a deflection in at least axis is present.
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