DE19726285A1

DE19726285A1 - Verfahren und Einrichtung zum Aufwickeln von strangförmigen Wickelgut auf eine Spule

Info

Publication number: DE19726285A1
Application number: DE19726285A
Authority: DE
Inventors: Reiner Dipl Ing Schneider; Guenter Dr Ing Doemens; Dieter Dipl Ing Spriegel; Michael Dipl Ing Grandauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1998-12-24
Also published as: JP2002508731A; EP0989950B1; US6443385B1; DE59812661D1; ATE290986T1; CA2295041A1; WO1998058865A1; EP0989950A1; CN1261323A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln von strangförmigen Wickelgut auf eine Spule, wobei das Wickelgut fortlaufend zugeführt wird, und wobei durch mindestens eine Fernsehkamera die Lage des Wickelgutes beobachtet und aufgezeichnet wird und die so erhaltenen Daten über die Bewicklung einer Recheneinheit zuleitet werden, die eine entsprechende Nachstellung der Zuführung des Wickelgutes veranlaßt.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der EP-B1 0 043 366 bekannt. Eine als erste Meßeinrichtung zur Überwachung eingesetzte, etwa tangential oder radial auf die Wickellage gerichtete Videokamera erfaßt die ggf. von einem Scheinwerfer beleuchtete Wickellage. Mittels der Videokamera wird dabei die Lage der Windungsflanke der zuletzt gewickelten Windung bestimmt und zwar an einer um einen bestimmten Spulendrehwinkel vor der Auflaufstelle des Wickelgutes entfernt liegenden Punkt. Weiterhin ist eine zweite Meßeinrichtung zur Erfassung der jeweiligen Changierposition der Spule und ein Fühler für den Wickelstrang vorgesehen. Aus den Meßdaten beider Meßeinrichtungen werden diejenigen Relativpositionen berechnet, welche die Spule und die Führungseinrichtung für den Strang nach dem Drehen der Spule um den vorerwähnten Spulendrehwinkel zur Aufrechterhaltung des Auflaufwinkels erreicht haben müssen. Eine Steuereinrichtung dient der Aufrechterhaltung eines konstanten Auflaufwinkels zur Verlegung der Windungen innerhalb jeder Wickellage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher Weise eine möglichst schnelle und effiziente Korrektur von Abweichungen zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß bezogen auf die Spulenachse in radialer Richtung gesehen jeweils für mindestens zwei Windungen der neuen Wickellage die Lage der Scheitelpunkte dieser Windungen bestimmt wird, und daß bei einer Abweichung dieser Scheitelpunkte von einem Sollwert eine die Abweichung verringernde Nachstellung bei der Zuführung des Wickelgutes durchgeführt wird.

Ein etwa auftretender Fehler beim Wickelvorgang kann so einfach und zuverlässig festgestellt werden, weil der Scheitelpunkt eine wesentlich exaktere und aussagekräftigere Information liefert als die beim Stand der Technik herangezogene Windungsflanke.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß auf Grund einer beim Aufsteigen der letzten Windung sich ergebenden Abweichung der Größe des Scheitelwertes der letzten Windung von der Größe des Scheitelwertes einer vorangegangenen Windung eine Nachstellung der Zuführung im Sinne einer Vergrößerung des seitlichen Abstandes von der vorletzten Windung durchgeführt wird.

Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in paralleler Richtung zur Spulenachse gesehen im Bereich des Auftreffpunktes des Wickelgutes jeweils für mindestens zwei Windungen der neuen Wickellage der Abstand der Scheitelpunkte dieser Windungen bestimmt wird und daß auf Grund einer beim Auftreten eines Spaltes zwischen der vorletzten und der letzten Windung sich ergebenden Vergrößerung des Abstandes zwischen den benachbarten Scheitelwerten eine Nachstellung der Zuführung im Sinne einer Verkleinerung des seitlichen Abstandes der letzten Windung gegenüber der vorletzten Windung durchgeführt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zum Aufwickeln von strangförmigen Wickelgut auf eine Spule bei der das Wickelgut über eine Führungseinrichtung zugeführt wird, welche die Wickellage des Wickelgutes auf der Spule so verändert, daß eine möglichst gleichmäßige Bewicklung stattfindet unter Verwendung einer Fernsehkamera für die Beobachtung der Wickellage, welche die von ihr ermittelten Daten über die Lage der Wicklung einer Recheneinheit zuführt, welche eine entsprechende Nachstellung der Führungseinrichtung veranlaßt, wobei diese Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Lichtquelle vorgesehen ist, die ein Lichtband zumindest auf Teilen der letzten Wickellage erzeugt und daß die der Beobachtung dienende Fernsehkamera so angeordnet ist, daß sie den Zustand der beleuchteten Wickellage etwa im Bereich des Auftreffpunktes bestimmt, wo das Wickelgut auf die darunterliegende Wickellage trifft.

Die Erfindung ergibt die Möglichkeit, daß durch entsprechende Beleuchtung, insbesondere in Form eines Lichtbandes, gleichzeitig die Windungen und - bei Annäherung der Windungen an den Flansch - der Trommelflansch, erfaßt werden können und somit auch der momentane Abstand der aktuellen Windung vom Flansch tatsächlich bestimmbar wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 einen Teil der Einrichtung nach Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 die Helligkeitsverteilung welche mit einer Einrichtung nach Fig. 1 und 2 für eine bestimmte Kabelverteilung erhalten wird,

Fig. 4 die Darstellung von Störungen oder Unregelmäßigkeiten innerhalb der Kabellagen,

Fig. 5 ein aufgenommenes Kamerabild - Auswertefenster mit einer bestimmten Verteilung der Kabellagen,

Fig. 6 den zu Fig. 5 gehörenden Intensitätsverlauf,

Fig. 7 den daraus erhaltenen, gefilterten Konturverlauf,

Fig. 8 den Konturverlauf nach Fig. 7 mit einem Auswertefenster,

Fig. 9 ein aus Fig. 8 erhaltenes Höhen-Histogramm,

Fig. 10 den Verlauf maximaler Pixelwerte in Abhängigkeit von der Lage der Windungen,

Fig. 11 den Konturverlauf für verschiedene Windungen,

Fig. 12 ein Höhen-Histogramm für unterschiedliche Windungslagen nach Fig. 11,

Fig. 13 die für die verschiedenen Windungslagen gefundenen Höhenniveaus,

Fig. 14 einen Konturverlauf bei Annäherung an den Flansch,

Fig. 15 einen transformierten Konturverlauf abgeleitet aus Fig. 14,

Fig. 16 ein Positionshistogramm welches aus Fig. 15 erhalten wird,

Fig. 17 einen Konturverlauf bei weiterer Annäherung an den Flansch,

Fig. 18 ein Positionshistogramm welches aus Fig. 17 abgeleitet wird und

Fig. 19 in schematischer Darstellung die Elemente einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 20 in Draufsicht das Auflaufen eines Kabels auf die Kabeltrommel mit einer Führungseinrichtung und

Fig. 21 in perspektivischer Darstellung die Anordnung der Kamera, der Beleuchtungseinrichtung und der Führungseinrichtung bei der Kabelzuführung von der Seite her gesehen.

In Fig. 1 ist quer zu einer Wickelachse AX eine Spule oder Trommel SP im Schnitt dargestellt, deren Innenzylinder mit IZ bezeichnet ist. Auf diese Spule SP wird in einer oder bevorzugt mehreren Lagen ein Wickelgut WM aufgewickelt, wobei es wünschenswert ist, daß dieses Wickelgut möglichst dicht und gleichmäßig aufgebracht wird, d. h. daß weder zwischen benachbarten Lagen Spalten entstehen, noch daß etwa das Wickelgut aufsteigt, d. h. auf eine noch nicht vollendete Lage aufgewickelt wird. Das Wickelgut kann eine Faden-, Strang-, Rohr- oder sonstige, Konfiguration aufweisen und hat bevorzugt einen kreisförmigem Querschnitt. Nachfolgend ist davon ausgegangen, daß als Wickelgut WM ein (elektrisches oder optisches) Kabel aufgebracht wird. Weiterhin ist hier angenommen, daß auf der Trommel TR bereits eine vollständige Wickellage (1. Wickellage) WL1 aufgebracht ist, während zur Zeit die zweite Lage WL2 fortlaufend mit dem Kabel WM als Wickelgut bewickelt wird. Das Kabel WM trifft in einem Punkt AP auf die darunterliegende erste Wickellage WL1 auf, welcher etwa der Tangente an die untere Lage WL1 des Kabels WM entspricht. In diesem Punkt (Auftreffpunkt) tritt also das über eine Führungseinrichtung FE zugeführte Wickelgut zum ersten Mal in Kontakt mit der bereits vorhandenen, darunterliegenden Wicklung WL1 oder bei einer ersten Lage mit dem Innenzylinder IZ.

Die vielfach aus Holz bestehende Spule (z. B. Kabeltrommel) SP weist im allgemeinen zwei seitliche Flansche auf, von denen im vorliegenden Beispiel nur der hintere, nämlich FL1 sichtbar ist. Oberhalb des Auftreffpunktes AP ist eine Lichtquelle LS vorgesehen, welche ein, vorteilhaft divergentes, Lichtband LB auf das Kabel WM richtet. Das Lichtband LB sollte breiter gewählt sein als der Durchmesser bzw. die Breite des Wickelgutes WM und zwar mindestens das zweifache der Breite des Wickelgutes betragen, vorteilhaft aber mindestens das vierfache dieser Breite ausmachen. Als Lichtquelle LS wird bevorzugt ein Laser verwendet, weil auf diese Weise das Licht sehr scharf und exakt gebündelt werden kann.

Es ist, insbesondere bei relativ schmalen Spulen, auch möglich, die Beleuchtung im Bereich des Auftreffpunktes AP so vorzunehmen, daß sowohl der linke als auch der rechte Flansch immer beleuchtet sind und natürlich auch alle dazwischen liegenden Wicklungen mit erfaßt werden. Das heißt, daß dann die Breite des Lichtbandes etwas größer gewählt wird als die Spulenbreite. In diesem Fall ist es nicht notwendig, das Lichtband LB fortlaufend längs der Achse AX mit dem Auftreffpunkt AP des Wickelgutes WM zu verschieben. Es genügt dann eine feststehende Anordnung der Lichtquelle LS, welche mit ihrem breiten Strahl stets die gesamte Breite, einschließlich der Flansche der Spule SP beleuchtet. Wenn eine feststehende Lichtquelle LS verwendet wird, dann wird man diese zweckmäßig etwa in der Mitte der Spule SP positionieren, d. h. daß der Abstand zum linken und zum rechten Flansch der Spule wird ungefähr gleich groß gewählt.

Wenn die Beleuchtung nur einen Teil der Windungen im Bereich des Auftreffpunktes AP umfaßt, dann ist eine fortlaufende Nachführung der Lichtquelle LS vorzunehmen, zweckmäßigerweise dadurch, daß diese Lichtquelle LS mechanisch mit der Führungseinrichtung FE gekoppelt wird, wie dies z. B. durch die strichpunktiert gezeichnete Stange HS angedeutete ist.

Auf diese Weise wird ohne großen Aufwand eine automatische Nachführung und die sichere Ausrichtung der Lichtquelle LS auf den Bereich des Auftreffpunktes AP gewährleistet. Dieser Bewegungsvorgang erfolgt im wesentlichen parallel zu der senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Trommelachse AX, so daß der Abstand zwischen der Lichtquelle LS und dem Auftreffpunkt AP im wesentlichen konstant gehalten wird.

Darüber hinaus kann im Falle der Beleuchtung eines Teilbereichs um den Auftreffpunkt AP auch, wie es in der Praxis üblicherweise realisiert ist, die Führungseinrichtung FE, die mit ihr gekoppelt Lichtquelle LS und die Videokamera, feststehend ausgeführt sein, wenn die Traversierbewegung der Trommel durch die Aufwickeleinrichtung selbst erzeugt wird. Es werden dann lediglich die beschriebenen Störungen im Wickelverlauf durch entsprechende schnelle Korrekturbewegungen der Führungseinrichtung beseitigt.

Wenn mehrere Wickellagen aufgebracht werden, dann verringert sich der Abstand zwischen dem Auftreffpunkt AP der Lichtquelle LS etwas. Bei ausreichend großer Entfernung der Lichtquelle LS vom Auftreffpunkt AP, vorzugsweise mindestens zwischen 1 m und 2 m, ist dies jedoch im allgemeinen ohne Belang. Bei zunehmendem Durchmesser des Kabelwickels, d. h. durch die steigende Lagenanzahl während des Aufwickelns, kann ggf. zusätzlich die Lichtquelle LS fortlaufend oder in Stufen entgegengesetzt der Strahlrichtung des Lichtbündels LB entsprechend der Zunahme der Wickellagen so nach außen verschoben werden, daß die Breite des Lichtflecks bzw. Lichtbandes und dessen Position im Kameragesichtsfeld im wesentlichen konstant gehalten werden. Die Lichtquelle LS sollte auf jeden Fall außerhalb des äußersten Randes der jeweiligen Flansche (z. B. FL1) angeordnet sein, um auch eine, Flanscherfassung mit zu ermöglichen.

Es ist auch möglich, mehr als eine Lichtquelle vorzusehen, beispielsweise zwei derartige Lichtquellen, von denen die eine etwa die Hälfte der Wicklung (= halbe Spulenbreite) beleuchtet und dazu den einen Flansch, während die andere Lichtquelle die andere Hälfte der Wickellage und den gegenüberliegenden Flansch erfaßt. Die beiden Lichtquellen können auch so ausgeführt sein, daß ihre Lichtbänder von gleicher Länge sind und deckungsgleich auf einen Bereich um den Auftreffpunkt AP des Kabels projiziert werden. Besonders vorteilhaft kommt diese Anordnung bei der Verwendung einer feststehenden Führungseinrichtung zum Einsatz. Bei der Umschaltung der Videokameras, abhängig von der Richtung der traversierenden Trommel, bleibt der Auftreffpunkt AP des Kabels an derselben Bildposition.

Zur sicheren Flanscherkennung ist darauf hinzuweisen, daß die Flanschflächen, insbesondere von Holztrommeln, häufig nicht planparallel zur Drehachse verlaufen. Deshalb werden im vorliegenden Fall zweckmäßig jeweils paarweise Lichtquelle und Videokamera bevorzugt in einem Winkel von 5° abweichend von der Orthogonalen zur Flanschfläche geneigt. Dadurch kann eine eventuelle Abschottung des Lichtbandes am Flansch verhindert werden. Bei Sichtweise auf die Trommel wird mit der rechten Lichtquelle die linke Flanschseite bzw. mit der linken Lichtquelle die rechte Flanschseite beleuchtet. Auch drei und mehr Lichtquellen sind denkbar, insbesondere dann, wenn es sich um sehr breite Spulen handelt. Diese mehreren Lichtquellen sind zweckmäßig fest positioniert.

Im Auflaufpunkt AP ist ein räumliches Koordinatensystem dargestellt, wobei die z-Richtung der Tangente an die darunterliegende Lage WL1 entspricht, also in Umfangsrichtung verläuft. Die y-Richtung zeigt bezogen auf die Drehachse AX in radialer Richtung nach außen, während die x-Richtung sich parallel zur Drehachse AX erstreckt. Die Breite des Lichtbandes LB in z-Richtung sollte möglichst klein gehalten werden, um eine optimale optische Abbildung sicherzustellen. Bevorzugt werden Lichtband-Breiten in z-Richtung, d. h. beim Auftreffen des Lichtbandes LB auf die obere Kontur des Wickelgutes WM im Bereich zwischen 0,5 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 1 mm und 3 mm vorgesehen.

Da das Lichtband in z-Richtung möglichst schmal sein sollte, ist der Winkel α zwischen der Strahlachse des Lichtbandes LB und der Radialrichtung y bevorzugt nicht so groß zu wählen. Auch aus anderen Gründen sind Winkelwerte α zwischen 10 und 60° zweckmäßig und Werte zwischen 30 und 40°, insbesondere um 35°, besonders vorteilhaft.

In der Praxis ist es zweckmäßig, die Strahlrichtung der Lichtquelle LS so auszurichten, daß diese im wesentlichen etwa in radialer Richtung verläuft, d. h. auf die Achse AX der Trommel gerichtet ist. Dadurch liegt bei zunehmendem Wickeldurchmesser, d. h. zunehmender Zahl von aufgebrachten Windungen der Auftreffpunkt im wesentlichen auf einer durchgehenden Linie. Dadurch ist weiterhin erreicht, daß im wesentlichen stets der Auftreffpunkt AP beleuchtet und beobachtet wird. Dieser Auftreffpunkt AP liegt im allgemeinen etwas weiter links als in der Darstellung nach Fig. 1, weil das zugeführte Wickelgut WM nicht tangential oder waagrecht zuläuft, sondern im wesentlichen eher schräg von unten zugeführt wird.

Durch das sich in x-Richtung erstreckende, in z-Richtung sehr schmale Lichtband werden auf der Oberfläche des Wickelgutes WM leuchtende bogenförmige Lichtflecke erzeugt, welche mit einer Fernsehkamera VC abgetastet werden können. Die durch eine Linse LE angedeutete Optik dieser Fernsehkamera VC ist so ausgerichtet, daß sie die vorstehend erwähnten bogenförmig hellen Linien, welches das Lichtband LB auf der Oberfläche des Wickelgutes WM ergibt, erfassen kann. Für die räumliche Anordnung der Fernsehkamera VC gelten ähnliche Überlegungen, wie sie vorstehend für die Lichtquelle LS angedeutet worden sind, d. h. die Videokamera kann feststehend angeordnet sein und muß in diesem Fall die ganze die Breite des Wickelgutes von einem Flansch zum anderen erfassen können. Es ist auch möglich, mehrere Videokameras fest stehend nebeneinander anzuordnen, von denen jede nur einen entsprechenden Teilbereich innerhalb einer Wickellage erfaßt. Schließlich ist es auch möglich, eine nur einen Teilbereich erfassende Fernsehkamera vorzusehen, die mechanisch ebenso verschoben wird, wie die Führungseinrichtung FE. Dies ist durch den von der Lichtquelle LS ausgehenden festen Haltearm HV angedeutet, welcher die fortlaufende mechanische Verschiebung der Fernsehkamera VC in der gleichen Weise vornimmt, wie der vorher erwähnte Haltearm HS für die Lichtquelle LS. Des weiteren kann die Videokamera auch mit der Lichtquelle feststehend ausgeführt sein, wenn die Trommel selbst traversiert.

Bezogen auf die Radialrichtung y sollte die Strahlachse der Videokamera VC zweckmäßig in einem Winkelbereich β zwischen 0° und 60° verlaufen, wobei aufgrund der besseren optischen Verhältnisse bevorzugt ein Winkel von 0° verwendet wird. Fallweise können auch Werte zwischen 30° und 40° bevorzugt, insbesondere von 35° verwendet werden. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, wenn die Winkel α und β nicht gleich groß gewählt werden, weil dann die Auswertung optisch günstiger wird. Es ist zweckmäßig, den Summenwinkel (α + β) so zu wählen, daß bevorzugt Werte um etwa 10 bis 60°, insbesondere um 35° erhalten werden.

Als Videokameras werden bevorzugt solche verwendet, die eine sehr hohe Auflösung haben, insbesondere sogenannte CCD- Kameras. Die von der Videokamera VC gelieferten Lichtinformationen werden von der Videokamera VC zu einer Recheneinheit CU weitergeleitet, in welcher die Auswertung fortlaufend durchgeführt wird und von der aus entsprechende Steuersignale an die Führungs- oder Verlegeeinrichtung FE gegeben werden, um im Sinne eines Regelkreises die optimale Führung des Wickelgutes WM zu erreichen.

Zur Verdeutlichung der Zusammenhänge wird auf die Fig. 2 Bezug genommen, wo in perspektivischer Darstellung die Verhältnisse im Bereich des Auflaufpunktes AP vergrößerte dargestellt sind. Durch das schematisch angedeutete Lichtband LB der Lichtquelle LS, welches in der z-Richtung des Wickelgutes nur eine geringe Ausdehnung hat, entstehen auf den Windungen WD21 bis WD23 der oberen Lage WL2 bogenförmige Höhenprofillinien, die mit LP23, LP22 und LP21 bezeichnet sind. Die darunterliegende Wickellage WL1 mit den Windungen WD11 bis WD15 ergibt ebenfalls zwei helle Höhenprofillinien, von denen infolge der perspektivischen Darstellung nur die äußerste teilweise sichtbar und mit LP15 bezeichnet ist. Weiterhin ergibt das Lichtband LB im Bereich des Flansches FL1 eine im wesentlichen gerade verlaufende Linie LPF. Die Lage und der Verlauf dieser Höhenprofillinien kann in der Recheneinheit CU nach Fig. 1 ausgewertet werden und läßt sich für eine exakte Erfassung des Wickelzustandes und die Erzeugung einer entsprechenden Regelgröße in einfacher Weise heranziehen. Die in Fig. 2 gezeichneten bogenförmigen Höhenprofillinien LP21 bis LP23, LP15 und LPF sind, obwohl in der Zeichnung dunkel dargestellt, in Wirklichkeit helle Lichtreflexflecken, also Zonen hoher Lichtintensität.

In Fig. 3 ist das zugehörige Grauwertbild und zwar für die xy-Ebene von Fig. 1 dargestellt, welches bei der Auswertung der zeilenförmigen Abtastung der Videokamera VC erhalten wird. Die zeilenförmige Abtastung der Videokamera selbst erfolgt zweckmäßig in der x-Richtung und es werden für das Beispiel nach Fig. 2 aus den hellen Höhenprofillinien LP21, LP22 und LP23 der obersten Lage WL2 die Bildsignale BD21, BD22 und BD23 nach Fig. 3 erhalten. Darunterliegend sind die Bildsignale BD14 und BD15 der Höhenprofillinien LP14 und LP15 der Windungen WD14 und WD15 der darunterliegenden Lage WL1 erkennbar. Darüber hinaus ist die helle Linie BDF erfaßt, welche dem Verlauf des Flansches an dieser Stelle entspricht und auf das helle Lichtband LPF nach Fig. 2 zurückgeht.

Fig. 4 zeigt in der Darstellungsart von Fig. 2 und 3 Fehlermöglichkeiten beim Auftrommeln. Es ist dabei angenommen, daß die Windung WD23 in einem unzulässig großen Abstand von der benachbarten Windung WD22 verläuft, d. h. zwischen den beiden Windungen ist ein Spalt, welcher mit Δx bezeichnet ist. Die Wickellage ist somit nicht mehr dicht genug aufgeschlossen und es muß eine Regelgröße erzeugt werden, welche möglichst umgehend diesen Spalt wieder beseitigt. Wie ersichtlich, ist für die äußeren, durch dicke schwarze Striche angedeuteten Höhenprofillinien und die daraus resultierenden Licht- oder Bildbögen BD21 bis BD23 der Wert von Δy jeweils etwa (d. h. im Rahmen der üblichen Durchmesserschwankungen etc.) gleich groß, d. h. es kommt hier zu keinem Aufsteigen.

Wäre dagegen die Wicklung zu eng vorgenommen worden und wäre es zu einem Aufsteigen gekommen, dann würde die letzte Windung WD23 die strichpunktiert angedeutete Position WD23* annehmen und der zugehörige Lichtbogen entsprechend der Höhenprofillinie würde den Verlauf BD23* annehmen. Der zugehörige Höhenwert Δy* würde von dem Wert Δy für die Windungen WD22 und WD23 deutlich abweichen und somit eine Fehleranzeige geben, dahingehend, daß ein Aufsteigen stattgefunden hat bzw. gerade stattfindet. Durch einen schnellen Regelvorgang und z. B. einen entsprechenden Eingriff auf die Führungseinrichtung FE nach Fig. 1 kann das Wickelgut WD23* aus der gestrichelt dargestellten Lage wieder nach unten in die Ebene der Lage der Wicklungen WD21 und WD22 gebracht werden, so daß dann auch hierfür wieder der Wert Δy dem vorgegebenen Wert entspricht und keine unzulässige y- Abweichung mehr vorhanden ist.

Weiterhin ist die Größe ΔF eingezeichnet, welche den Abstand der letzten Windung WD23 vom Flansch FL1 angibt. Wenn dieser Abstand ΔF kleiner ist als der Durchmesser bzw. die Breite des Wickelgutes, dann kann es in der nächsten Windung zu einem Aufsteigen kommen, das aber keinen Fehler darstellt, weil der Flansch FL1 ohnehin erreicht ist. Um festzustellen, ob es sich um ein zulässiges oder unzulässiges Aufsteigen handelt, werden fortlaufend die Größen Δy und ΔF bestimmt und miteinander in Beziehung gesetzt, d. h. es wird jeweils untersucht, ob es sich innerhalb der äußeren Lage um eine zulässige oder unzulässige Veränderung handelt. Abgestellt wird dabei auf den Scheitelwert der Lichtbänder oder Höhenprofillinien, weil dadurch eine einfache und besonders exakte Lagebestimmung möglich ist.

Bezogen auf die Spulenachse AX wird in radialer Richtung gesehen jeweils für mindestens zwei Windungen z. B. WD22, WD23 der neuen Wickellage WL2 die Lage der Scheitelpunkte dieser Windungen bestimmt und bei einer Abweichung dieser Scheitelpunkte von einem Sollwert eine die Abweichung verringernde Nachstellung bei der Zuführung des Wickelgutes durchgeführt.

Aufgrund einer beim Aufsteigen der letzten Windung sich ergebenden Abweichung der Größe des Scheitelwertes Δy* der letzten Windung WD23* von der Größe des Scheitelwertes Δy einer vorangegangenen Windung (z. B. WD22) wird eine Nachstellung der Zuführung im Sinne einer Vergrößerung des seitlichen Abstandes von der vorletzten Windung WD22 durchgeführt und dadurch das Aufsteigen zurückgenommen.

Wenn in paralleler Richtung zur Spulenachse AX (x-Richtung) gesehen im Bereich des Auftreffpunktes AP des Wickelgutes jeweils für mindestens zwei Windungen WD22, WD23 der neuen Wickellage WL2 der Abstand der Scheitelpunkte dieser Windungen bestimmt wird, dann ergibt sich beim Auftreten eines Spaltes zwischen der vorletzten (WD22) und der letzten Windung (WD23) eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den benachbarten Scheitelpunkten. Aus dieser Information wird eine Nachstellung der Zuführung im Sinne einer Verkleinerung des seitlichen Abstandes der letzten Windung WD23 gegenüber der vorletzten Windung WD22 durchgeführt und Δy gegen Null gebracht.

Es ist zweckmäßig, die Lage der Scheitelpunkte mehrerer benachbarter Windungen, z. B. WD21, WD22 und WD23 zu bestimmen und daraus ein Mittelwert zu bilden, der als Sollwert Δy benutzt wird.

Mit D als Kabeldurchmesser wird vorteilhaft bei einer Abweichung des Scheitelpunktes der letzten Windung WD23 in radialer Richtung (y-Richtung) von der vorangegangenen Windung WD22 jenseits eines Toleranzwertes (bevorzugt von etwa D/20) mittels der zentralen Steuereinrichtung CU ein Nachstellsignal erzeugt, welches vorteilhaft proportional zur Höhendifferenz der Scheitelpunkte und zum Kabeldurchmesser D ist, um der gemessenen Abweichung schnellstmöglich entgegenzuwirken.

Vorteilhaft wird bei einer Abweichung des Abstandes des Scheitelpunktes der letzten Windung WD23 vom Scheitelpunkt der vorangegangenen Windung WD22 (d. h. in x-Richtung) vom Sollwert D des Kabeldurchmessers jenseits eines Toleranzwertes (bevorzugt von etwa D/50) mittels der zentralen Steuereinrichtung CU ein Nachstellsignal erzeugt, welches vorteilhaft proportional zur gemessenen Abweichung vom Sollwert und zum Durchmesser D ist, um der Abweichung schnellstmöglich entgegenzuwirken.

In Fig. 5 ist ein entsprechend den Fig. 2 und 3 auf eine Kabellage gerichtetes Kamerabild einer Videokamera durch eine gestrichelte Umrandung angedeutet und mit KB bezeichnet. Innerhalb dieses relativ großen Kamerabildes KB der Videokamera wird zur Verringerung der Bildauswertezeit zweckmäßig ein kleineres Auswertefenster AF vorgesehen, das punktiert angedeutet ist. Dieses Auswertefenster AF sollte mindestens 2 Windungen der äußeren Lage sowie vorteilhaft mindestens eine, besser mindestens zwei Windungen der inneren Lage umfassen, d. h. bevorzugt insgesamt 4 Windungen aus zwei unterschiedlichen Windungslagen. Vorteilhaft können auch 3 oder 4 Windungen je Lage erfaßt werden, wodurch zwar der Aufwand etwas steigt aber auch die Genauigkeit verbessert werden kann. Im Flanschbereich sollten, um möglichst frühzeitig eine Annäherung an den Flansch zu erkennen, zweckmäßig mindestens zwei Windungen der unteren Lage erfaßt werden.

In Fig. 5 sind analog zu Fig. 2 drei Bildbogen BD21, BD22 und BD23 von drei beleuchteten Windungen WD21 bis WD23 einer äußeren Lage dargestellt. Darüber hinaus ist ein weiterer heller Bildbogen BD15 und ein Teil eines Bildbogens BD14 der Windungen WD15 und WD14 der darunterliegenden Lage erkennbar. Die Ordinate des dargestellten Diagramms entspricht der radialen Richtung y bezogen auf die Achse AX der Kabeltrommel, während die x-Richtung parallel zur Kabeltrommelachse verläuft, d. h. in der Richtung, in der die einzelnen Windungen aneinandergereiht werden. Weiterhin ist angenommen, daß im Bereich der Windung WD23 eine Störung ST3 auftritt, z. B. in Form einer Markierung, die auf dem Kabelmantel aufgebracht ist und die einen zusätzlichen Lichtreflex erzeugt, der von der Videokamera aufgenommen wird. Innerhalb des Auswertefensters AF ist in der y-Richtung gesehen die Höhe h0 als der innere (geringere) radiale Abstand angenommen, während der äußere Bereich des vom Auswertefenster AF erfaßten Teilausschnitts mit hM bezeichnet ist. Die Stelle, an welcher die Störung ST3 auftritt, ist mit hS bezeichnet, während der dem maximalen Abstand des Lichtreflexes der Windung WD23 entsprechende Entfernungswert (=Scheitelwert) mit h3 bezeichnet ist.

Der Intensitätsverlauf i der Bildpunkte in y-Richtung, d. h. in Abhängigkeit von der Höhe h, welcher aus den Abtastwerten der Videokamera erhalten wird, ist in Fig. 6 dargestellt und zwar für die Position x3 entsprechend der Linie im Maximalbereich (Scheitelbereich) P23 der Windung WD23. In einer bestimmten Entfernung hS von h0 ergeben sich Intensitätswerte HPS der Störung ST3 nach Fig. 5. In einer größeren Höhe bzw. Entfernung h3 tritt die Verteilung der Intensitätswerte HP23 auf. Das heißt, für die Auswertung wird in y-Richtung eine spaltenweise Betrachtung der aus der x- Abtastung erhaltenen Intensitätswerte durchgeführt.

Die Zeilen der Videokamera entsprechen der y-Richtung gemäß Fig. 5, die Spalten entsprechen der x-Richtung. Dadurch vereinfacht sich das zeilenweise Abtasten der Kabelwindungen und die spaltenweise Auswertung der Intensitätswerte nach Fig. 5.

Die beiden Intensitätsverteilungen HPS und HP23 unterscheiden sich in ihren Amplituden deutlich, weil die Störung ST3 nicht vom Lichtband, sondern vom Umgebungslicht beleuchtet wird und somit schwächer ist, als die eigentlichen der Kabelkontur entsprechenden Lichtreflexe BD21 bis BD23 nach Fig. 5. Durch Einsatz einer Schwelle iS kann sichergestellt werden, daß Störungen entsprechend HPS ausgeblendet werden, während die durch die reflektierenden Kabeloberflächen hervorgerufen Amplitudenwerte entsprechend HP23 für die weitere Auswertung zur Verfügung stehen.

Fig. 7 zeigt den bereinigten (d. h. ohne Störungen) nur auf die Maxima z. B. HP23M der jeweiligen Bildpunkte der Lichtbogen abgestellten Konturverlauf, wobei die Höhe h hier analog Fig. 5 die Ordinate darstellt und die Abszisse die jeweiligen Entfernungswerte quer zur Kabellängsachse. Der Punkt P23 mit der Höhe h3 weist die Entfernung x3 auf und wurde wie vorstehend beschrieben durch die Analyse der Spalte P23 im Scheitelpunkt von BD23 erhalten. Die Fig. 5 mit 7 zeigen somit insgesamt, wie Störungen unterdrückt werden können und wie aus Fig. 5 ein bereinigter, exakterer (angedeutet durch die dünneren Konturlinien in Fig. 7) Kontur-Kurvenverlauf entsprechend Fig. 7 erhalten wird, der in weitgehend störungsfreier und damit klarer und eindeutiger Weise die äußeren Konturlinien der erfaßten Windungslagen wiedergibt.

Die Bild- oder Helligkeitsbogen BD21 bis BD23 in Fig. 5 verteilen sich über den Verlauf, des jeweiligen Bogens nicht gleichförmig, sondern weisen an bestimmten Stellen, z. B. auch infolge von Bedruckungen oder dergleichen ein stärkeres Reflexionsverhalten auf und ergeben so hellere Lichtreflexe. Diese sind durch die Verbreiterungen am rechten Ende der Bildbogen angedeutet. Diese an sich unerwünschten Bildbestandteile können vorteilhaft durch den Einsatz eines Hochpaßfilters weitgehend eliminiert werden und zwar bevor die weitere Auswertung der aufgenommenen Höhenprofillinien durchgeführt wird. Durch diese Vorfilterung wird ein etwa gleichmäßiger Bildverlauf erhalten, d. h. die Verbreiterungen in Fig. 5 verschwinden, dargestellt ist, d. h. die zusätzlichen störenden Anteile wie z. B. BD23R sind weitgehend beseitigt. Durch diese Vorfilterung der Intensitätswerte, insbesondere mittels eines linearen Hochpaßfilters, können somit die Kantenübergänge der gesuchten Kontur verstärkt und Helligkeitsschwankungen im jeweils aufgenommenen Bild weitgehend eliminiert werden. Auf diese Weise erhält z. B. die Intensitätsverteilung HP23 in Fig. 6 deutlich steilere Flanken und ermöglicht somit eine exaktere Bestimmung der Höhenwerte z. B. h3.

Aus dem (bereinigten) Konturverlauf nach Fig. 7 ist nunmehr die exakte Position des jeweiligen Maximalwertes (=Scheitelwert des Scheitelpunktes) jeder der Konturen KT21 bis KT15 zu bestimmen. Hierfür können alle bekannten Verfahren zur Bestimmung von Maximalwerten eingesetzt werden, wie z. B. Differentiation, Differenzwertbestimmung aufeinanderfolgender Meßpunkte usw. Nachfolgend wird diese, Bestimmung des Maximalwertes unter Einsatz von Histogrammen beschrieben.

Die in Fig. 7 dargestellte relative Höhe der jeweiligen aufeinanderfolgenden Konturpunkte wird in eine Liste des Konturverlaufs eingetragen, d. h. die in Fig. 7 dargestellte durchgehende Kurve ist in Wirklichkeit eine Aufeinanderfolge diskreter Einzelwerte in einer Höhentabelle, und zwar jeweils korreliert mit dem zugehörigen x-Wert.

Nachdem der bereinigte Konturverlauf entsprechend Fig. 7 erzeugt worden ist, wird ein kleineres Auswertefenster AF1 entsprechend Fig. 8 über diesen Konturverlauf geschoben. Fig. 8 zeigt die gleiche Verteilung wie Fig. 7, d. h. auf der Ordinate ist die Höhe h und auf der Abszisse der Abstand x aufgetragen. Etwaige immer noch vorhandene Störungen, d. h. solche, welche durch die Maßnahmen entsprechend Fig. 6 noch nicht vollständig beseitigt werden konnten, sind schematisch mit ST81 und ST82 bezeichnet. Es ist angenommen, daß das Abtastfenster, welches kontinuierlich oder schrittweise über den Konturverlauf entsprechend Fig. 8 bewegt wird, im Augenblick, auf der Kontur KT21 der Windung WD21 liegt. Das Auswertefenster AF1 ist schmaler (bevorzugt ca. 0,3-0,7 D, vorteilhaft 0,5 D) als der Kabeldurchmesser D, um im Konturverlauf eine auf die Einzelwindung bezogene Auswertung zu gewährleisten.

Auf diese Weise wird ein Höhen-Histogramm erhalten, welches in Fig. 9 dargestellt ist, wobei die Ordinate die Anzahl n der Punkte mit gleicher Höhe wiedergibt und auf der Abszisse die Höhe h aufgetragen ist. Aus der schrittweisen Abtastung des Konturverlaufes entsprechend Fig. 8 ergibt sich bei der Windung WD21 die, dargestellte Histogrammverteilung, die mit HD21 bezeichnet ist. Die Maxima dieser Verteilung der Höhenwerte entsprechend HD21M werden in eine Tabelle entsprechend Fig. 10 eingeschrieben. Dort sind zur Verdeutlichung drei durch Kreuzchen angedeutete Maximalwerte gezeichnet, von denen der mittlere (durch Mittelwertbildung) als PD21M markiert wird und der Lage x1 des Maximums (Scheitelpunkt der Windung WD21) entspricht. Dieser Wert x1 wird in das Diagramm entsprechend Fig. 10 eingetragen bzw. in eine Tabelle eingeschrieben, wobei auf der Ordinate die Anzahl der Treffer dargestellt ist, während auf der x-Achse die entsprechenden Werte x1 bis x3 entsprechender Maxima eingetragen sind, also die Scheitelpunkte benachbarter Windungen.

Zusätzlich ist in Fig. 9 für die Windung WD15 (Abtastfenster in der Position AF1*) das Histogramm HD15 eingetragen, welches aber einen niedrigeren Wert von h hat, weil es der darunterliegenden Lage WL1 zuzuordnen ist. Daraus wird der Scheitelwert x5 der Windung WD15 bestimmt.

In schematisierter Darstellung ergibt sich somit ein Verlauf der Summe der Trefferwerte n_max, bereinigter Kurvenverlauf, wie er in Fig. 10 dargestellt ist, wobei auf der Ordinate die n_max-Werte aus Fig. 9 aufgetragen sind, während die Abszisse die zugehörigen x-Werte wiedergibt. Das Maximum der Windung WD21 ist mit PD21M bezeichnet und korrespondiert mit Fig. 8, welche die gleiche Abszisse (x1) aufweist. Gleiches gilt für die Windungen WD22 und WD23, wobei erkennbar ist, daß die Abstände Δx12 zwischen x1 und x2 (=Scheitelwert von WD22) sowie Δx23 zwischen x2 und x3 (=Scheitelwert von WD23) gleich groß sind, d. h. diese Windungen liegen vorschriftsmäßig aneinandergereiht nebeneinander innerhalb einer Lage. Ax12 und Δx23 entsprechen im übrigen bei korrekter Auftrommlung dem Kabeldurchmesser D, der in der zentralen Rechen- und Steuereinheit CU vorteilhaft ebenfalls gespeichert ist und mit zur Auswertung herangezogen werden kann.

Die darunterliegende Windungslage welche durch die Kontur KT15 (=Windung WD15) angedeutet ist, liefert zwar einen ähnlichen Wert für n_max, wie durch PD15 angedeutet ist, wobei jedoch die Position x5 sich deutlich um Δx35 von der Position x3 unterscheidet, d. h. Δx35 ist wesentlich anders als die vorhergehenden Werte Δx12 und Δx23 zwischen benachbarten Windungen innerhalb der äußeren Lage WL1. Der kleinere Wert von PD14 ist als Rest der Kontur KT14 der Windung WD14 nicht relevant. Die Werte der unteren Lage WL1 sind von denen der Lage WL2 durch die unterschiedlichen Höhenwerte h1 und h2 (vgl. Fig. 13) klar unterscheidbar. Für die Abstandsbestimmung im Rahmen der Überprüfung auf Wickelspalte werden nur die Windungen der aktuellen Wickellage, d. h. Scheitelwerte mit etwa gleicher Höhe (h₂), herangezogen.

Um eine kurze Auswertezeit zu erreichen, wird das jeweils neue Histogramm entsprechend Fig. 9 aus dem zuletzt berechneten Histogramm bestimmt. Hierzu wird der neue Höhenwert des Pixels am Fensterende in das Histogramm eingetragen und der Höhenwert des Pixels am Fensteranfang aus dem Histogramm entfernt.

Die Speicherung der Amplitudenwerte entsprechend Fig. 9 erfolgt in einer Maximum-Liste, d. h. der jeweilige Summenwert n_max und der zugehörige Höhenwert h werden zusammen mit den x-Werten x1 bis x5 gespeichert, bzw. in ein Register eingeschrieben.

Während des Verschiebens des Auswertefensters AF1 können durch den Vergleich des Maximumverlaufs mit einer einstellbaren Schwelle nS in Fig. 10 die Positionen der einzelnen Windungen (x1 bis x4) voneinander getrennt und genau bestimmt werden. Der Einfluß der Störungen ST81 und ST82 (Fig. 8) bzw. der daraus resultierenden Verteilungen ST82* und ST81* (Fig. 9) werden z. B. durch eine Schwelle unterdrückt, da ihre Summenwerte n_max deutlich kleiner sind als die n_max-Werte der Windungen.

In Fig. 11 ist der bereinigte Konturverlauf entsprechend Fig. 8 nochmals dargestellt, wobei auf der Ordinate die Höhe h und auf der Abszisse die Entfernung x aufgetragen ist.

Dieser Konturverlauf wird in x-Richtung abgetastet und die einzelnen Höhenwerte in ein Histogramm eingetragen. Das so erhaltene Höhenhistogramm ist in Fig. 12 wiedergegeben, wo auf der Abszisse die Höhe h und auf der Ordinate Anzahl n der Bildpunkte gleicher Höhe aufgetragen ist. Neben den beiden Verteilungen ST82* und ST81* für die in Fig. 11 angedeuteten Störungen ST82 und ST81 entstehen zusätzlich zwei weitere Verteilungen die mit HDH1 und HDH2 bezeichnet sind. Bei der Auswertung der einzelnen Verteilungen HDH1 und HDH2 werden zweckmäßig zur Trennung der Höhenverteilungen und zur Maximumbestimmung Schwellen eingeführt, die auf die lokalen Minima und Maxima der Verteilungen bezogen sind. Die erste dieser Schwellen SW11, die bei der Verteilung HDH1 dargestellt ist, geht aus von dem Wert n = 0 oder einem Minimalwert für n. Zugelassen für die weitere Auswertung sind nur n-Werte, welche diese Schwelle SW11 (Plus-Schwelle) überschreiten, wie dies beispielsweise durch das bei der Höhe h1 angedeutete Rechteck der Verteilung HDH1 der Fall ist. Die gleiche, hier von einem Minimalwert von n ausgehende Schwelle (Plus-Schwelle) ist bei der Verteilung HDH2 vorgesehen und mit SW21 bezeichnet. Dementsprechend überschreitet nur das bei der Höhe h2 auftretende Rechteck der Verteilung HDH2 diese Schwelle SW21.

Weiterhin ist eine Minus-Schwelle vorgesehen, die bei der Verteilung HDH1 mit SW12 bezeichnet ist. Der nachfolgende Wert n des Histogramms muß unterhalb dieser Schwelle SW12 liegen. Analog tritt die gleiche Minus-Schwelle SW22 bei der Verteilung HDH2 auf und läßt nur Werte für die weitere Auswertung zu, bei denen der nachfolgende n-Wert kleiner ist als der vorgegebene Schwellenabstand SW22. Durch den Einsatz der genannten Schwellen wird somit eine exakte Trennung der Höhenverteilungen und eine genaue Bestimmung der Maximas sichergestellt.

Die so gefundenen Höhenniveaus h1 (für die untere Lage WL1) und h2 (für die äußere Lage WL2) sind in Fig. 13 in Abhängigkeit von der Koordinate x nochmals dargestellt und decken sich im wesentlichen mit den Mittelwerten der Scheitelpunkte der jeweiligen, von dem Auswertefenster erfaßten Windungen.

Fig. 14 zeigt den Konturverlauf h in Abhängigkeit von x (d. h. nach dem Abarbeiten der Schritte nach Fig. 5 und 6) bei Annäherung der äußeren Lage an den Flansch FL1 der Aufwickeltrommel. Es ist angenommen, daß in der äußeren Lage gegenüber den vorangegangenen Beispielen eine weitere Windung aufgebracht wurde, deren Kontur mit KT24 bezeichnet ist. In der unteren Lage ist die bisherige Windung WD15 nur noch teilweise sichtbar (KT15) und dafür ist die benachbarte, an den Flansch FL1 anstoßende Windung mit der Kontur KT16 erfaßt. Der Flansch FL1 erscheint als schräge Linie und zwar wegen der Projektion unter dem Beobachtungswinkel. Zur Erhöhung der Genauigkeit werden zweckmäßig die Positionen aller Punkte des Konturverlaufs in Abhängigkeit von ihrer Höhenposition transformiert. Zur Berechnung der Verschiebung in der x-Richtung wird die Gleichung dx = -m.h_x verwendet, wobei m die Steigung der Flanschkontur im Bild, bezogen auf das Koordinatensystem (h, x) und h_x die Höhe des Konturpunkts an der Position x darstellt.

Nach dieser Transformation wird ein neuer Konturverlauf (transformierter Konturverlauf) erhalten, der in Fig. 15 dargestellt ist und bei welcher der Flansch nunmehr als in h-Richtung verlaufend dargestellt ist und zur Unterscheidung gegenüber Fig. 14 mit FL1* bezeichnet ist. Die ebenfalls transformierten Konturverläufe sind mit KT22* bis KT16* bezeichnet. Dieser transformierte Konturverlauf wird fortlaufend erzeugt, weil nicht bekannt ist, zu welchem Zeitpunkt der Flansch im Gesichtsfeld erscheint.

Entsprechend Fig. 16 werden die in Fig. 15 erhaltenen Positionen in ein Histogramm eingespeichert und man erhält so ein Positions-Histogramm, welches die Flanschposition xF darstellt, wobei diese durch das Maximum des Histogramms HF1* entsprechend der transformierten Linie FL1* nach Fig. 15 erhalten wird.

Bei allmählich erfolgender Annäherung an den Flansch FL1 wird somit fortlaufend erneut die Flanschposition xF bestimmt und für die weitere Steuerung des Auftrommelvorganges herangezogen.

Wie sich aus Fig. 14 und Fig. 15 ergibt, ist der Abstand ΔxF zwischen x4 (Scheitelpunkt einer letzten Windung WD24 von WL2 mit der Kontur KT24*) und dem Flansch Fl1* noch größer als der Kabeldurchmesser D. Deshalb kann weiterhin aufgetrommelt werden und zwar so lange, bis der Abstand ΔxF kleiner wird als der halbe Kabeldurchmesser. In diesem Fall berührt die letzte Windung bereits den Flansch FL1. Wenn dieser Punkt erreicht wird, kommt es zu einem "Aufsteigen" der neuen Windung, die jedoch, weil jetzt eine neue Lage angefangen wird erwünscht ist. Es handelt sich also nicht um ein fehlerhaftes Aufsteigen, wie es im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert wurde, sondern um das erwünschte Erreichen der Flanschposition.

Nachfolgend muß dann dafür gesorgt werden, daß die Wickelrichtung die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen stets von links nach rechts verlaufend angenommen wurde, nunmehr von rechts nach links erfolgt, d. h. die Traversierrichtung muß gewechselt werden. Dies kann, je nach dem jeweiligen Verlege- bzw. Traversierverfahren entsprechend durchgeführt werden. Bei Verwendung eines Verlegearms oder einer Verlegehand wird diese nicht mehr wie bisher von links nach rechts bewegt sondern von rechts nach links. Wenn anstelle eines Verlegearmes mit einem als Ganzes traversierenden Aufwickler gearbeitet wird, dann muß nach dem Erreichen des Flansches die Umschaltung der Traversierrichtung durchgeführt werden.

Da die erste Windung der neu angefangenen Lage zweckmäßig über die volle Länge am Flansch anliegen sollte, ist es zweckmäßig, für den Zeitraum, der benötigt wird, um diese erste Windung aufzubringen, den Traversiervorgang selbst anzuhalten. Dieses Anhalten des Traversiervorganges kann bereits bei der letzten Windung der letzten Lage erfolgen und über das Erreichen des Flansches hinausgeführt bis zum Vollenden der ersten Windung fortgesetzt werden. Es wird also vorteilhaft der Traversiervorgang im Bereich der Annäherung an den Flansch und noch eine gewisse Zeit nachher angehalten.

Fig. 17 zeigt den Konturverlauf KT23 bis KT26, wobei angenommen ist, daß gegenüber Fig. 14 eine weitere Windung (KT26) in der äußeren Lage aufgebracht wurde. Es ist somit eine so starke Annäherung an den Flansch erreicht worden, daß der Spalt kleiner ist als der halbe Kabeldurchmesser. Es muß somit eine neue Windungslage begonnen werden was, wie bereits beschrieben durch Anhalten und nachfolgendes Umkehren des Traversierungsvorganges eingeleitet wird.

Bei der Trommel oder Spule ergibt sich (bei gleichbleibend vorausgesetzter Fertigungsgeschwindigkeit des Kabels) je nach Lage der jeweiligen Windung bzw. des Wicklungsdurchmessers eine bestimmt Anzahl von Bildern der Videokamera pro Umdrehung. Wenn der Wickeldurchmesser größer wird, wird diese Anzahl größer. Weiterhin ist zu beachten, daß durch den Einlaufpunkt des Kabels beim Durchtritt durch den Flansch (Einlaufschnecke) am Anfang des Wickelvorgangs eine Art "Unstetigkeitsstelle" erzeugt wird, die sich auch bei den weiteren Lagen - wenn auch geringfügig verflacht - zeigt. Diese "Unstetigkeitsstelle" bewirkt eine in kurzer Zeit auftretende Änderung der x-Koordinate, während sich x im üblichen Wickelbereich außerhalb dieser "Unstetigkeitsstelle" zeitlich nur sehr langsam ändert. Die Position des Kabels bzw. der jeweiligen Windung wird nach wie vor analog zu den Fig. 8-16 ermittelt, wobei Fig. 18 die fortlaufende Annäherung an den Flansch zeigt. Auf der Abszisse ist der jeweilige Abstand d vom Flansch FL1 aufgetragen, d. h. bei der fortlaufenden Annäherung ergeben sich im Positionshistogramm die Verteilungen HP4 (=Aufbringen der Windung WD24), HP5 (=Aufbringen der Windung WD25) und HP6 (=Aufbringen der Windung WD24), deren Maxima jeweils um den Kabeldurchmesser D gegeneinander versetzt sind. Dabei nehmen die Abstandswerte d aufgrund der fortschreitenden Annäherung an den Flansch fortlaufend ab. Durch den Einsatz einer entsprechenden Schwelle Sp kann die Ermittlung des jeweiligen Maximums des Positionshistogramms sicher erfolgen, da durch die Schwelle Störungen unterdrückt werden.

Die "Unstetigkeitsstelle" markiert den Beginn einer neuen Windung, während dessen die nächstfolgende "Unstetigkeitsstelle" die Beendigung einer Windung angibt. Um nun unabhängig vom jeweiligen Durchmesser der jeweils aufgetragenen Lage den genauen, für eine Umdrehung benötigten Zeitraum möglichst exakt ermitteln zu können, bietet es sich an, die Anzahl der von der Fernsehkamera aufgenommenen Bilder von einer derartigen "Unstetigkeitsstelle" bis zur nachfolgenden nächsten "Unstetigkeitsstelle" zu zählen und festzuhalten. Da innerhalb einer Lage die Zahl der Bilder je Umdrehung praktisch konstant ist, steht eine Meßgröße zur Verfügung, die es erlaubt, relativ genau festzulegen, wie lange jeweils das Aufbringen einer Windung dauert. Dieser Zeitraum für das Aufbringen einer Windung ist mit besonderem Vorteil bei der Umkehrung der Traversierrichtung anwendbar, weil hier das "Aufsteigen" zugelassen wird und einfach der Traversiervorgang für eine bestimmte Zeit angehalten wird. Diese Zeit, die sich von Lage zu Lage entsprechend des Lagenumfangs ändert, wird aus der vorstehenden Wicklungszeit je Lage bestimmt und solange der Traversiervorgang angehalten.

Bei Annäherung an den Flansch kann aus der bekannten Umdrehungszeit je Windung im voraus ermittelt werden, wann die jeweils laufende Windung nicht mehr vollständig in den verbleibenden Spalt hineinpaßt, d. h. wann es zu einem gewissen zugelassenen "Aufsteigen" kommt.

Wenn der Restabstand noch relativ groß ist, z. B. bei 0,8 D liegt, dann wird die nächstfolgende Windung nur sehr wenig höher liegen, als die bisherige Windungslage. Es bildet sich also dann eine erste Windung aus, die nur z. B. um etwa 0,5 D höher liegt als die bisherige Lage. Infolge der sich so ausbildenden Vertiefungen würde es zu nicht mehr gleichmäßigen Wickelaufbauten im Flanschbereich kommen und es kann deshalb erforderlich sein, auf die vorhandene entsprechend abgesenkt verlaufende erste Windung eine zweite Windung aufzusetzen, um derartige Vertiefungen zu vermeiden. Die Entscheidung, ob als erste Windung bei stillstehender Traversierung nur eine Windung oder zwei Windungen aufgebracht werden, ergibt sich aus dem Zustand der letzten Wickellage im Moment der Rest-Spaltverkleinerung unter D.

Das Positionshistogramm entsprechend Fig. 18, welches den Abstand der jeweiligen Windung zum Flansch zeigt, ermöglicht in einfacher Weise die Vorherbestimmung der vorstehend beschriebenen Aufsteige-Problematik im Flanschbereich.

Wenn in Fig. 17 somit der Flansch im Auswertefenster entsprechend AF1 in Fig. 8 mehrfach hintereinander erkannt wird, so ist klar, daß eine Annäherung an den Flansch erfolgt und ab diesem Zeitpunkt wird der Abstand des auflaufenden Kabels zum Flansch in ein Positionshistogramm nach Fig. 18 eingetragen. Wenn der Abstand des auflaufenden Kabels zur Position der Flansches FL1 gleich wird dem Durchmesser des Kabels, dann kommt es zu einer Berührung zwischen dem auflaufenden Kabel und dem Flansch.

Wenn der aus Fig. 18 leicht zu bestimmende Abstand d vom Flansch kleiner wird als der Kabeldurchmesser D, dann kommt es zu einer Umkehrung des Verlegevorgangs, d. h. die nächste Lage wird in der umgekehrten Richtung auf die vorangegangene aufgelegt. Gleichzeitig verändern sich die Werte von h in entsprechender Weise und der vorstehend beschriebene Prozeß entsprechend den Fig. 5 bis 18 wird erneut durchlaufen.

Fig. 19 zeigt in schematischer Darstellung, den Grundaufbau einer Kabelverlege-Einrichtung entsprechend der Erfindung. Die Kabeltrommel SP kann zur Traversierung zwischen zwei Anschlägen AS1 und AS2 verschoben werden, wobei sie gleichzeitig um die Achse AX rotiert (die entsprechenden Antriebs- und Verstellmittel sowie die Steuerung sind hier nicht dargestellt). Hierfür werden handelsübliche Aufwickeleinrichtungen in der Fertigung eingesetzt, die auch nachträglich entsprechend der Erfindung aufgerüstet werden können. Diese Art der Verlegung hat den Vorteil, daß mit einem weitgehend im Raum feststehenden Auflaufpunkt des jeweiligen Kabels gearbeitet werden kann. Die Regelung der Querverschiebung der Kabeltrommel SP wird von einer zentralen Steuereinrichtung CU aus durchgeführt. Die mechanisch Vorspannung des auflaufenden, hier nicht dargestellten Kabel, wird mittels eines Tänzers DSC eingestellt, dessen Spannung ebenfalls von der zentralen Steuereinrichtung CU her beeinflußt werden kann.

Die Beleuchtung des jeweiligen Auflaufpunktes erfolgt durch das Licht eines Lasers LSA, dessen Ausrichtung ebenfalls von der Zentralen Steuereinheit CU gesteuert wird. Weiterhin ist eine zentrale Stromversorgung PSU vorgesehen, welche die einzelnen Teile mit der notwendigen Versorgungsspannung bedient, wobei von einem Steuerpanel STP aus die Steuerung der verschiedenen Abläufe durchgeführt werden kann.

Eine oder mehrere Videokameras VC werden über ein Steuerelektronik CTE angesteuert und sie liefern ihr Videosignal an die Zentrale Steuereinheit CU, in welcher die Auswertung entsprechend den Fig. von 5 bis 19 durchgeführt wird. Die Steuereinheit Q steuert weiterhin die verschiedenen Servoantriebe, z. B. für die Fokussierung der Laser-/Kamera-Achse FCA und für die Feinverstellung der Führungseinrichtung FE der jeweils auflaufenden Windung WM, um einen gleichmäßigen Verlegevorgang bzw. die Abkehr von der Spulenwand bei Erreichung des Seitenflansches durchzuführen. Diese Feinverschiebung erfolgt beispielsweise mittels einer Führungsgabel oder einer Hülse ("Kabelhand") in welcher das jeweilige Kabel mit seiner auflaufenden Windung WM geführt ist, wobei hier nur kleine, jedoch sehr schnelle Verschiebungen durchzuführen sind. Auf einer Anzeigeeinrichtung LCD, z. B. einem Videobildschirm, werden der jeweilige Zustand der auflaufenden Windungslage und/oder die Konturverläufe, entsprechend den Fig. 5 bis 18, dargestellt.

In Fig. 20 ist die Spule SP in Form einer Kabeltrommel an einem Rahmen RAA gehalten, der langsam entsprechend der Wickelrichtung fortlaufend verschoben wird und zwar parallel zur Trommelachse AX. Weiterhin ist auf der Oberfläche der Windungen das schmale, vorzugsweise farbige, Lichtband LBD zu erkennen, wobei im vorliegenden Beispiel angenommen ist, daß die gesamte Breite der Spule SP von einem entsprechenden schmalen Lichtband beleuchtet wird. Bei der gerade auflaufenden Windung ist, wie aus dem Verlauf des Lichtbandes LBD erkenntlich ist gerade ein Fehler aufgetreten (= Spalt ΔX zur benachbarten Windung), was einen entsprechenden Korrekturvorgang auslösen soll. Da der Rahmen RAA mit der gesamten Kabeltrommel SE in einer gleichmäßigen Geschwindigkeit längs der Achse AX bewegt wird, ist dieser nicht geeignet, kurzfristige und schnelle Änderungen beim Legevorgang vorzunehmen. Hierzu dient die Führungseinrichtung FE, die im vorliegenden Fall zwei Rollen RL1 und RL2 enthält, welche das Wickelgut WM fingerartig zwischen sich einschließen und dieses exakt führen. Durch eine rasche Bewegung entsprechend dem Pfeil PE1 kann der Anschluß zwischen der letzten Windung und der gerade aufzubringenden Windung soweit wieder hergestellt werden, daß der Spalt ΔX wieder verschwindet. Vom Auftreten eines Fehlers bis zu dessen Korrektur durch die Nachstellung des Wickelgutes mittels der Feinverschiebung sollte zweckmäßig nur einen Drehwinkelbereich von unter 20 Grad, vorzugsweise unter 5 Grad durchlaufen worden sein.

Würde es zu einem Aufsteigen kommen (vgl. Fig. 4), dann würde die Führungseinrichtung FE in Richtung des Pfeiles PE1 bewegt und dadurch das Aufsteigen wieder beseitigt. Die Führungseinrichtung FE arbeitet also sehr schnell, so daß nur geringe Umlaufwinkel in Richtung des Wickelumfanges durchlaufen werden, bevor die Führungseinrichtung FE korrigierend eingreift.

In Fig. 21 läuft das Wickelgut WM über verschiedene Umlenkrollen UR1 bis UR3 zu und gelangt schließlich über die Führungseinrichtung FE zur Aufwickeltrommel bzw. -spule SP. Die verschiedenen Umlenkrollen UR1 bis UR3 sind an einem Support SUP befestigt, der im wesentlichen in vertikaler Richtung verläuft. Schräg hierzu ist Führungsarm FAR vorgesehen, an dessen unterem Ende über einen Ausleger AFE und einen Querarm FEA die Führungseinrichtung FE gehalten ist. Diese Führungseinrichtung FE bewirkt die in Zusammenhang, mit Fig. 20 beschriebene Feineinstellung, wie durch den Doppelpfeil angedeutet ist. Der Ausleger AFE ist über eine Führungshülse HLS2 am Führungsarm FAR gehalten und kann so längs dessen Achse bei zunehmender Wickelhöhe nach oben verschoben werden, damit die Führungskorrektur möglichst schnell und exakt durchgeführt werden kann. Weiterhin ist an dem Führungsarm FAR ein Ausleger ALA vorgesehen, der in einem größeren Abstand von der Spule SP angeordnet ist. Dieser Auslegerarm ALA ist ebenfalls in Längsrichtung der Führung FAR durch eine Führungshülse HLS1 verschiebbar gehalten und trägt die Lichtquelle LS (Laserlicht), welche ihren Strahl auf die äußere Windungslage richtet. Weiterhin ist am Ende dieses Auslegerarmes ALA die Videokamera VC angebracht, deren Erfassungsbereich auf die Reflexzonen des hier nicht sichtbaren Lichtbandes gerichtet ist.

Claims

1. Verfahren zum Aufwickeln von strangförmigen Wickelgut (WM) auf eine Spule (SP), wobei das Wickelgut (WM) fortlaufend zugeführt wird, und wobei durch mindestens eine Fernsehkamera (VC) die Lage des Wickelgutes (WM) beobachtet und aufgezeichnet wird und die so erhaltenen Daten über die Bewicklung einer Recheneinheit (CU) zuleitet werden, die eine entsprechende Nachstellung der Zuführung des Wickelgutes veranlaßt, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf die Spulenachse (AX) in radialer Richtung gesehen jeweils für mindestens zwei Windungen (WD22, WD23) der neuen Wickellage (WL2) die Lage der Scheitelpunkte dieser Windungen bestimmt wird, und daß bei einer Abweichung dieser Scheitelpunkte von einem Sollwert eine die Abweichung (ΔX; Δy) verringernde Nachstellung bei der Zuführung des Wickelgutes durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf Grund einer beim Aufsteigen der letzten Windung sich ergebenden Abweichung der Größe des Scheitelwertes der letzten Windung (WD23) von der Größe des Scheitelwertes einer vorangegangenen Windung (WD22) eine Nachstellung der Zuführung im Sinne einer Vergrößerung des seitlichen Abstandes von der vorletzten Windung (WD22) durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in paralleler Richtung zur Spulenachse (AX) gesehen im Bereich des Auftreffpunktes (AP) des Wickelgutes jeweils für mindestens zwei Windungen (WD22, WD23) der neuen Wickellage (WL2) der Abstand der Scheitelpunkte dieser Windungen bestimmt wird und daß auf Grund einer beim Auftreten eines Spaltes (Δx) zwischen der vorletzten (WD22) und der letzten Windung (WD23) sich ergebenden Vergrößerung des Abstandes zwischen den benachbarten Scheitelwerten eine Nachstellung der Zuführung im Sinne einer Verkleinerung des seitlichen Abstandes der letzten Windung (WD23) gegenüber der vorletzten Windung (WD22) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die der Beobachtung dienende Fernsehkamera (VC) der Zustand der Lage des Wickelgutes im Bereich des Auftreffpunktes (AP) bestimmt wird, wo das Wickelgut (WM) auf die darunterliegende Wickellage (WL1) trifft.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Auftreten eines Fehlers bis zu dessen Korrektur durch die Nachstellung vom Wickelgut (WM) ein Winkelbereich von unter 20 Grad, vorzugsweise unter 5 Grad durchlaufen worden ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellung mittels einer das Wickelgut erfassenden Führungseinrichtung (FE) durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wickelgut (WM) im Bereich des Auftreffpunktes (AP) durch ein, vorzugsweise quer zur Aufwickelrichtung verlaufendes, Lichtband (LB) beleuchtet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Störungen im Oberflächenbereich der Windungen durch Filter und/oder Schwellen bei der Signalauswertung ausgeblendet werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine spaltenmäßige Verarbeitung der zeilenmäßig gewonnenen Abtastwerte ein bereinigter, den Oberflächenverlauf der Windungen entsprechender Konturverlauf gewonnen wird (Fig. 7).

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, auch der Scheitelpunkt mindestens einer Windungen der darunterliegenden Lage (WL2) bestimmt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Scheitelpunkte mehrerer benachbarter Windungen (WD21, WD22, WD23) bestimmt und daraus ein Mittelwert gebildet wird, der als Sollwert benutzt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Abweichung des Scheitelpunktes der letzten Windung (WD23) in radialer Richtung (y-Richtung) um mehr als einen Toleranzwert, vorzugsweise um mehr als D/20, vom Sollwert mittels der zentralen Steuereinrichtung (CU) ein Nachstellsignal erzeugt wird, welches der gemessenen Abweichung vom Sollwert entgegenwirkt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Abweichung des seitlichen Abstandes des Scheitelpunktes der letzten Windung (WD23) vom Scheitelpunkt der vorangegangenen Windung (x-Richtung) um mehr als einen Toleranzwert, vorzugsweise um mehr als D/50, vom Sollwert D des Kabeldurchmessers mittels der zentralen Steuereinrichtung (CU) ein Nachstellsignal erzeugt wird, welches der gemessenen Abweichung vom Sollwert entgegenwirkt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtung auch im Flanschbereich (FL) durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Annäherung an den Flansch (FL) der Abstand (ΔXF) der letzten Windung (WD24) vom Flansch (FL) fortlaufend bestimmt wird.

16. Einrichtung zum Aufwickeln von strangförmigen Wickelgut (WM) auf eine Spule (SP) bei der das Wickelgut (WM) über eine Führungseinrichtung (FE) zugeführt wird, welche die Wickellage des Wickelgutes (WM) auf der Spule (SP) so verändert, daß eine möglichst gleichmäßige Bewicklung stattfindet unter Verwendung einer Fernsehkamera (VC) für die Beobachtung der Wickellage, welche die von ihr ermittelten Daten über die Lage der Wicklung einer Recheneinheit (CU) zuführt, welche eine entsprechende Nachstellung der Führungseinrichtung (FE) veranlaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (LS) vorgesehen ist, die ein Lichtband zumindest auf Teilen der letzten Wickellage (WL2) erzeugt und daß die der Beobachtung dienende Fernsehkamera (VC) so angeordnet ist, daß sie den Zustand der beleuchteten Wickellage etwa im Bereich des Auftreffpunktes (AP) bestimmt, wo das Wickelgut (WM) auf die darunterliegende Wickellage (WL1) trifft.