测量台架及其电气控制的方法技术

本发明专利技术涉及测量台架及其电气控制的方法。一种用于保持测量探针的，特别是用于测量薄层厚度的测量台架，还涉及一种用于控制该测量台架的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电气控制测量台架的方法，以提供至少一个测量探针从开始位置 到测量位置行进的运动，特别是用于测量薄层的厚度，本专利技术还涉及一种用于执行所述方 法的测量台架。
技术介绍
DE102005034515A1公开了一种用于保持测量探针的测量台架，所述探针被设计用 于测量薄层的厚度。该测量台架包括外壳，在该外壳中移位构件可被引导以使得其上下移 动。在其面对被测量物的端部，提供有用于固定测量探针的保持器。移位构件的上下移动 由电动机控制的驱动单元启动。移位构件的上下运动的上端位置和下端位置分别由探测器 检测。上下运动由包括凸轮盘的驱动单元产生，所述凸轮盘能使回转杆上下运动。为达到 此目的，在回转杆上设置有离开凸轮盘的滚轴。凸轮盘被配置成使得，测量探针从开始位置 到测量位置的向下运动首先是以快速模式然后以缓行模式进行。该测量台架具有高重复精 度且耐用。为了执行测量，并考虑到工作行程，必需使测量探针的高度相对于被测物的测量 表面(在下文中称为“测量物表面”)相对精确的预先定位，以使得当向下触碰到测量物表 面时，测量探针至少处于缓行模式。为了满足执行测量以及减少拆装次数的灵活性方面日 益增长的需要，虽然在实际应用中这种类型的测量台架是行之有效的，但是还需要进一步 的改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种用于保持至少一个测量探针的测量台架以及一种用于 通过至少一个测量探针的行进运动致动测量探针的方法，特别是用于测量薄层的厚度，该 方法使用灵活且能够快速适应于不同的测量任务，尤其是还能维持测量探针向下触碰在测 量物表面上以实现精确的测量值以及高的重复精度。本专利技术的目的通过一种测量台架的电气控制的方法来获得，其中，在第一次测量 之前执行学习程序，用于检测相对于被测物测量探针在预定开始位置和测量位置之间的距 离，在学习程序期间，以预定的、优选恒定的移动速度降低测量探针，直到测量探针靠在测 量物表面上，并且在驱动单元与移位构件之间提供的飞轮机构被启动，在测量探针向下触 碰到测量物表面后，飞轮机构断开驱动单元和移位部件之间的相互作用，并且经由开关装 置检测到飞轮机构的启动，然后传送用于停止电动机的控制信号并最终结束学习程序。该学习程序使得仅需要测量探针关于测量物的大致预先定位，该测量探针的大致 预先定位必需位于测量探针的上下运动的行程或工作范围内。通过该学习程序，可以确定 测量探针的开始位置与优选是位于测量物表面上的测量位置之间的当前距离。通过该学习 程序，任何测量探针均可根据测量物调整成适应指定的测量任务，以使得测量探针以确定 的方式相对于测量物表面定位。设置在驱动单元和移位构件之间的飞轮机构使得能灵活地 适应测量探针从开始位置到各个测量位置的行进。唯一的必要条件在于测量物表面必需设置在移位构件的工作范围或行程内。由于开关装置发送控制信号的传递发生在测量探针向 下触碰到测量物表面时或者在其之后，因此同时检测到开始位置和被测表面之间的行进， 并且因此能确保测量探针实际向下触碰到被测表面以用于随后启动的行进。而且，配置优选形成为要检测飞轮机构的启动后的进一步行进，以及要确定由于 电动机静止中的延迟而引起的迟滞行进。在随后的行进中优选考虑该行进的距离，以为了 执行在检测到的探针的向下触碰位置之前结合所述迟滞的测量，以致于在行进运动期间， 结合由迟滞决定的在前的减速。这使得测量探针在测量位置能轻柔的向下触碰。根据所述方法的一个优选配置，配置成在预定起始点和飞轮机构的启动之间的移 动由位移传感器的若干脉冲确定，所述位移传感器特别可以是可编程旋转编码器。这使得 能确定精确的行进距离，因为，在驱动单元的向下运动期间，若干脉冲的检测允许消除存在 于驱动单元内以及驱动单元与电动机之间的机械游隙。通过精确地测定开始位置和测量位 置之间的行进距离，可获得行进运动的最优化，因为移动运动首先以快速模式启动，随后转 换到缓行模式。行进的完整距离包括直到测量探针向下触碰到测量物表面上是已知的，可 以及时开始减速，以实现测量探针在测量物表面上轻柔的向下触碰。优选的，配置形成为与电动机分离设置的位移传感器检测行进。另外，这允许消除 当检测行进时电动机与驱动单元之间的游隙。通过上下运动的启动，在驱动方向改变的点 可能出现游隙。通过独立的行进检测，而不考虑电动机的旋转方向，重复精度将由于保持完 全相同的行进距离而有所提高。行进的驱动力优选由带驱动或皮带驱动产生，第一回转皮 带轮由电动机驱动以及与第二回转皮带轮与位移传感器相连。由于位移传感器不与电动机 的驱动轴接合，因此使得能形成用于测定行进而产生断开。优选是提供具有紧凑设计的旋 转编码器。根据所述方法进一步的有利构成，配置形成为用于执行测量的从开始位置到测量 位置的测量行进被细分成快速模式阶段和缓行模式阶段，缓行模式阶段以基于飞轮机构的 启动而计算的超前减速为其特征。优选，以至少1 10的关系执行减速。因此，基于学习 曲线的实际过程，可以预测必需执行新的检测的随后测量的行进，同时可以准确适应测量 探针的整个移动速度，以实现轻柔的向下触碰到被测表面。超前减速或缓行模式阶段可包 括，例如，随着测量探针渐渐接近被测表面，行进速度将持续减小。缓行模式阶段也可具有 恒定的行进速度，但是与快速模式阶段相比该速度有相当地减小的。进一步，配置形成为甚 至在向缓行模式阶段的转换发生之前，快速模式阶段的行进速度被逐渐减小，以确保行进 速度间的缓和的过渡。本专利技术的目的根据本专利技术由以下方法进一步实现其中当测量探针第一次从开始 位置移动到测量位置时，测量探针联接于测量台架的电控制单元，以在为执行优选为薄层 厚度的测量目的测量探针朝向测量物行进运动期间，监测到测量探针的信号，且基于通过 测量探针检测测量物的第一测量信号，并根据测量信号的变化，移位构件以及测量探针朝 向测量物的行进速度被减小，以实现测量探针轻柔的向下触碰到被测表面上。当测量探针 向下触碰到被测表面时，在驱动单元和移位构件之间的飞轮机构被启动，控制信号经由开 关装置传递给控制单元。这一方面能实现测量探针轻柔的向下触碰，另一方面确保测量探 针靠到测量物的表面上。根据与测量物表面的接近度，因此该方法使得基于测量探针信号变化的及时反馈的行进速度的合格控制成为可能。通过测量探针与测量台架的电控制单元的联接，由于测 量探针的接近特性，获得受控的或者被特性曲线限定的行进运动以及测量探针轻柔的向下 触碰到被测表面是可能的。由于测量探针的接近特性是单调增加的，因此信号变化的斜率 随着接近的推进而增加，而且行进速度根据信号变化的增加斜率而减小，从而理想地，在向 下触碰到测量物表面的时刻，探针的速度“几乎为零”。随后，例如，可执行薄层厚度的测量。根据所述方法的有利构成，配置可形成为使用测量探针的电压信号，以便于启动 用于使移位构件移动的电动机。在测量探针接近测量物表面的期间，电压信号根据各测量 探针的特性曲线而变化。通过这种方式，根据随着接近推进而发生的电压变化启动速度上 的变化是可能的。如此一来，电压变化的增加量优选用于调节测量探针的行进速度。根据所述方法的最佳构成，设置成在向下触碰到测量物表面时或之后检测测量探 针的测量信号，以及为优选由其得出的层厚。在测量探针已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电气控制测量台架（１１）的方法，测量台架（１１）具有至少一个测量探针（２６）从开始位置（３１）到测量位置（３２）的行进运动，尤其用于测量薄层厚度，在该方法中，利用驱动单元（３５）启动电动机（３４）用于执行至少一个测量，驱动单元（３５）用于上下移动移位构件（２３），测量探针（２６）通过保持器（２４）紧固在移位构件（２３）上，其特征在于，　　－在执行首次测量前，执行学习程序，　　－其中，测量探针（２６）以预定的行进速度降低直到测量探针（２６）触碰到测量物（１４）的表面，－其中，在驱动单元（３５）和移位构件（２３）之间，通过在测量探针（２６）向下触碰到测量物（１４）的表面之后驱动单元（３５）相对于移位构件（２３）断开，来启动飞轮机构（５１），　　－其中，检测到飞轮机构（５１）的启动并由开关装置（５８）发出停止电动机（３４）的控制信号，以及　　－其中，至少预置的开始位置（３１）和飞轮机构（５１）的启动之间的行进被检测到，且随后结束学习程序。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H费希尔，
申请(专利权)人：赫尔穆特费希尔有限责任公司电子及测量技术研究所，
类型：发明
国别省市：DE[德国]