WO1998058865A1 - Verfahren und einrichtung zum aufwickeln von strangförmigem wickelgut auf eine spule - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum aufwickeln von strangförmigem wickelgut auf eine spule Download PDF

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WO1998058865A1
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winding
turn
winding material
turns
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PCT/DE1998/001630
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Michael Grandauer
Dieter Spriegel
Reiner Schneider
Günter DOEMENS
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Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to DE59812661T priority patent/DE59812661D1/de
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    • B65H54/2878—Control of the rotating speed of the reel or the traversing speed for aligned winding by detection of incorrect conditions on the wound surface, e.g. material climbing on the next layer, a gap between windings
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    • B65H2553/40—Sensing or detecting means using optical, e.g. photographic, elements
    • B65H2553/42—Cameras

Definitions

  • the invention relates to a method for winding strand-like winding material on a spool, the winding material being fed continuously, and wherein the position of the winding material is observed and recorded by at least one television camera and the data thus obtained are fed via the winding to a computing unit which a appropriate adjustment of the supply of the winding material is initiated.
  • a method of this type is known from EP-Bl 0 043 366.
  • a video camera used as the first measuring device for monitoring detects the winding position, which may be illuminated by a headlight.
  • the position of the winding flank of the last winding wound is determined by means of the video camera, specifically at a point which is distant from the winding point of the winding material by a certain angle of rotation of the coil.
  • a second measuring device for detecting the respective traversing position of the coil and a sensor for the winding strand are provided. From the measurement data of both measuring devices, those relative positions are calculated which the coil and the guide device for the strand must have reached after the rotation of the coil by the aforementioned coil rotation angle in order to maintain the run-up angle.
  • Control device is used to maintain a constant run-up angle for laying the windings within each winding position.
  • the invention has for its object to ensure the fastest possible and efficient correction of deviations in a simple manner.
  • This task is with a The method of the type mentioned at the outset is achieved in that the position of the vertices of these windings is determined for at least two turns of the new winding position in relation to the coil axis in the radial direction, and that if these vertices deviate from a desired value, the deviation reduces the adjustment the supply of the winding material is carried out.
  • the vertex provides much more precise and meaningful information than the flank flank used in the prior art.
  • a particularly advantageous development of the invention consists in that, due to a deviation of the size of the peak value of the last turn from the size of the peak value of a previous turn as the last turn rises, the feed is adjusted in the sense of an increase in the lateral distance from the penultimate one Winding is carried out.
  • a further particularly advantageous development of the invention is characterized in that, seen in the direction parallel to the coil axis, in the region of the point of impact of the winding material, the distance between the apexes of these windings is determined for at least two turns of the new winding position, and that due to a gap between when the gap occurs the penultimate and the last turn resulting in an increase in the distance between the adjacent peak values, an adjustment of the feed is carried out in the sense of a reduction in the lateral distance of the last turn compared to the penultimate turn.
  • the invention further relates to a device for winding strand-shaped winding material on a spool in which the winding material is fed via a guide device which changes the winding position of the winding material on the spool so that the most uniform possible winding takes place using a television camera for observing the winding position , which supplies the data determined by it about the position of the winding to a computing unit which causes a corresponding readjustment of the guide device,
  • this device being characterized in that a light source is provided which generates a light band at least on parts of the last winding position and that the television camera used for observation is arranged in such a way that it determines the state of the illuminated winding layer approximately in the area of the point of impact where the winding material meets the winding layer underneath.
  • the invention provides the possibility that by appropriate lighting, in particular in the form of a strip of light, the turns and - when the turns approach the flange - the drum flange can be detected and thus the instantaneous distance of the current turn from the flange can actually be determined .
  • Figure 1 shows a schematic representation of a device for
  • FIG. 2 shows a part of the device according to FIG. 1 in a perspective view
  • Figure 3 shows the brightness distribution with a
  • FIG. 5 shows a recorded camera image - evaluation window with a specific distribution of the cable layers
  • FIG. 6 shows the intensity profile belonging to FIG. 5
  • FIG. 7 shows the filtered contour profile obtained therefrom
  • FIG. 8 shows the contour profile according to FIG
  • FIG. 9 a height histogram obtained from FIG. 8, FIG. 10 the course of maximum pixel values depending on the position of the turns, FIG. 11 the contour course for different turns, FIG. 12 a height histogram for different ones
  • FIG. 14 a contour profile when approaching the flange
  • FIG. 15 a transformed contour profile derived from
  • FIG. 14 shows a position histogram which is obtained from FIG. 15, FIG. 17 shows a contour course with a further approach to the
  • Figure 18 is a Positionshistogram which the elements is derived from Figure 17 and F igur 19 in a schematic representation of a
  • Figure 20 in plan view of a cable running onto the
  • a coil or drum SP is shown in cross section to a winding axis AX, the inner cylinder of which is designated IZ.
  • a winding WM is wound onto this spool SP in one or preferably several layers, it being desirable that this winding material is applied as densely and evenly as possible, that is to say that there are no gaps between adjacent layers, nor that the winding material rises, ie to one unfinished situation is wound up.
  • the material to be wound can have a thread, strand, tube or other configuration and preferably has a circular cross section. In the following it is assumed that an (electrical or optical) cable is applied as the winding material WM.
  • the spool often made of wood (eg cable drum) SP, generally has two side flanges, of which only the rear one, namely FL1, is visible in the present example.
  • a light source LS which directs an advantageously divergent light band LB onto the cable WM.
  • the light band LB should be chosen to be wider than the diameter or the width of the winding material WM and should be at least twice the width of the winding material, but advantageously be at least four times this width.
  • a laser is preferably used as the light source LS, because in this way the light can be focused very sharply and precisely.
  • the width of the light band is then selected to be somewhat larger than the coil width. In this case, it is not necessary to continuously move the light band LB along the axis AX with the point of impact AP of the winding material WM.
  • a fixed arrangement of the light source LS is then sufficient, which always illuminates the entire width, including the flanges of the coil SP, with its wide beam. If a fixed light source LS is used, it will be conveniently positioned approximately in the middle of the coil SP, i.e. that the distance to the left and right flange of the coil is chosen approximately the same size.
  • the light source LS must be continuously updated, expediently in that this light source LS is mechanically connected to the
  • Guide device FE is coupled, as is indicated, for example, by the bar HS drawn in broken lines. In this way, automatic tracking and the safe alignment of the light source LS to the area of the point of impact AP is ensured without great effort. This movement process takes place essentially parallel to the drum axis AX running perpendicular to the plane of the drawing, so that the distance between the light source LS and the point of incidence AP is kept essentially constant.
  • the guide device FE the light source LS coupled to it and the video camera, are usually designed to be stationary when the traversing movement of the drum is generated by the winding device itself. Then only the described disturbances in the winding course are eliminated by corresponding rapid correction movements of the guide device.
  • Light source LS something. If the light source LS is sufficiently far from the point of impact AP, preferably at least between 1 m and 2 m, this is generally irrelevant. As the diameter of the cable wrap increases, i.e. Due to the increasing number of layers during winding, the light source LS can be shifted outwards or continuously in steps opposite to the beam direction of the light bundle LB in accordance with the increase in the number of layers so that the width of the light spot or light band and its position in the camera field of view in are kept essentially constant.
  • the light source LS should in any case be arranged outside the outermost edge of the respective flanges (e.g. FL1) in order to enable flange detection.
  • the two light sources can also be designed such that their light bands are of the same length and are projected congruently onto an area around the point of impact AP of the cable. This arrangement is particularly advantageously used when using a fixed guide device. When switching the video cameras, depending on the direction of the traversing drum, the point of impact AP of the cable remains at the same image position.
  • the light source and the video camera are expediently inclined in pairs, preferably at an angle of 5 ° deviating from the orthogonal to the flange surface. This can prevent the light strip on the flange from being sealed off.
  • the left side of the flange is illuminated with the right light source and the right side of the flange with the left light source.
  • Three and more light sources are also conceivable, especially if the coils are very wide. These multiple light sources are expediently firmly positioned.
  • a spatial coordinate system is shown at the run-on point AP, the z-direction corresponding to the tangent to the underlying layer WL1, that is to say running in the circumferential direction.
  • the y-direction points outwards in relation to the axis of rotation AX in the radial direction, while the x-direction extends parallel to the axis of rotation AX.
  • the width of the light band LB in the z direction should be kept as small as possible in order to ensure optimal optical imaging. Light band widths in the z direction are preferred, ie when the light band LB hits the upper contour of the Wrapped WM in the range between 0.5 mm and 5 mm, in particular between 1 mm and 3 mm.
  • the angle between the beam axis of the light band LB and the radial direction y should preferably not be chosen as large.
  • angle values ⁇ between 10 and 60 ° are expedient and values between 30 and 40 °, in particular around 35 °, are particularly advantageous.
  • the narrow band of light which extends in the x direction and is very narrow in the z direction, produces luminous arc-shaped light spots on the surface of the winding material WM, which can be scanned with a television camera VC.
  • the optics of this television camera VC indicated by a lens LE, are oriented in such a way that they can detect the above-mentioned arc-shaped bright lines, which the light band LB produces on the surface of the winding material WM. Similar considerations apply to the spatial arrangement of the television camera VC as have been indicated above for the light source LS, ie the video camera can be arranged in a fixed manner and in this case must be able to detect the entire width of the winding material from one flange to the other.
  • the video camera can also be designed to be stationary with the light source if the drum itself traverses.
  • the beam axis of the video camera VC should expediently run in an angle range ⁇ between 0 ° and 60 °, an angle of 0 ° preferably being used due to the better optical conditions. In some cases, values between 30 ° and 40 ° can also be preferred, in particular 35 °. In general, it is expedient if the angles ⁇ and ⁇ are not chosen to be the same size because then the evaluation becomes optically more favorable. It is expedient to choose the sum angle ( ⁇ + ⁇ ) in such a way that values of approximately 10 to 60 °, in particular 35 °, are preferably obtained.
  • the light information supplied by the video camera VC is forwarded by the video camera VC to a computing unit CU, in which the evaluation is carried out continuously and from which corresponding control signals are sent to the guidance or laying device FE in order to optimally guide the control circuit To achieve good winding world championships.
  • a computing unit CU in which the evaluation is carried out continuously and from which corresponding control signals are sent to the guidance or laying device FE in order to optimally guide the control circuit To achieve good winding world championships.
  • FIG. 2 where the conditions in the area of the run-on point AP are shown enlarged in a perspective view.
  • arc-shaped height profile lines which are labeled LP23, LP22 and LP21, are formed on the turns WD21 to WD23 of the upper layer WL2.
  • the underlying winding layer WL1 with the windings WDll to WD15 also results in two bright height profile lines, of which only the outermost is partially visible due to the perspective representation and is labeled LP15.
  • the light band LB results in the region of the flange FL1 an essentially straight line LPF.
  • the position and the course of these height profile lines can be evaluated in the computing unit CU according to FIG. 1 and can be used in a simple manner for an exact detection of the winding condition and the generation of a corresponding controlled variable.
  • the arcuate height profile lines LP21 to LP23, LP15 and LPF shown in FIG. 2, although shown dark in the drawing, are in reality bright light reflection spots, that is to say zones of high light intensity.
  • FIG. 3 shows the associated gray-scale image, specifically for the xy plane of FIG. 1, which is obtained when the cell-shaped scanning of the video camera VC is evaluated.
  • the cell-shaped scanning of the video camera itself is expediently carried out in the x direction and, for the example according to FIG. 2, the image signals BD21, the brightest height profile lines LP21, LP22 and LP23 of the top layer WL2 are
  • the last turn WD23 would assume the position WD23 * indicated by dash-dotted lines and the associated arc corresponding to the height profile line would take the course BD23 *.
  • the associated height value .DELTA.y * would deviate significantly from the value .DELTA.y for the windings WD22 and WD23 and thus give an error indication that an ascent has taken place or is taking place.
  • the winding material WD23 * can be brought down again from the position shown in broken lines into the plane of the position of the windings WD21 and WD22, so that the value ⁇ y then corresponds to the predetermined value and there is no longer an impermissible y deviation.
  • the size ⁇ F is shown, which indicates the distance of the last turn WD23 from the flange FL1. If this distance ⁇ F is smaller than the diameter or the width of the material to be wound, an ascent can occur in the next turn, but this does not constitute an error, because the flange FL1 is reached anyway.
  • the quantities ⁇ y and ⁇ F are continuously determined and correlated with one another, ie it is examined in each case whether there is a permissible or impermissible change within the outer layer. It is based on the peak value of the light strips or height profile lines, because this enables a simple and particularly exact position determination.
  • an adjustment signal is generated by the central control device CU, which is advantageous is proportional to the height difference of the vertices and to the cable diameter D in order to counteract the measured deviation as quickly as possible.
  • an adjustment signal is advantageously generated by the central control device CU , which is advantageously proportional to the measured deviation from the nominal value and to the diameter D in order to counteract the deviation as quickly as possible.
  • a camera image of a video camera directed towards a cable position in accordance with FIGS. 2 and 3 is indicated by a dashed outline and is designated by KB.
  • a smaller evaluation window AF which is indicated by dots, is expediently provided to reduce the image evaluation time.
  • This evaluation window AF should have at least 2 turns of the outer layer and advantageously at least one, better at least two turns of the inner layer Layer include, ie preferably a total of 4 turns from two different turns layers.
  • 3 or 4 turns per layer can also be detected, whereby the effort increases somewhat but the accuracy can also be improved.
  • at least two turns of the lower layer should be sensed in the flange area.
  • FIG. 5 three image sheets BD21, BD22 and BD23 of three illuminated windings WD21 to WD23 of an outer layer are shown analogously to FIG.
  • a further bright image sheet BD15 and part of an image sheet BD14 of the windings WD15 and WD14 of the layer below can be seen.
  • the ordinate of the diagram shown corresponds to the radial direction y with respect to the axis AX of the cable drum, while the x-direction runs parallel to the cable drum axis, i. H. in the direction in which the individual turns are strung together.
  • a fault ST3 occurs in the area of the winding WD23, e.g.
  • the height hO is assumed to be the inner (smaller) radial distance, while the outer region of the partial section captured by the evaluation window AF is designated hM.
  • the point at which the fault ST3 occurs is denoted by hS, while the distance value A (peak value) corresponding to the maximum distance of the light reflection of the winding WD23 is denoted by h3.
  • the intensity profile i of the pixels in the y direction that is to say as a function of the height h, which is obtained from the sampled values of the video chamber, is shown in FIG. 6 for the position x3 corresponding to the line in the maximum region (apex region) P23 of the winding WD23 .
  • a certain distance hS from hO results in intensity values HPS of the disturbance ST3 according to FIG. 5.
  • the distribution of the intensity values HP23 occurs at a greater height or distance h3. That is, for the evaluation, a column-wise observation of the intensity values obtained from the x-scan is carried out in the y-direction.
  • the lines of the video camera correspond to the y direction according to FIG. 5, the columns correspond to the x direction. This simplifies the line-by-line scanning of the cable turns and the column-by-line evaluation of the intensity values according to FIG. 5.
  • the two intensity distributions HPS and HP23 differ significantly in their amplitudes because the disturbance ST3 is not illuminated by the light band but by the ambient light and is therefore weaker than the actual light reflections BD21 to BD23 corresponding to the cable contour according to FIG. 5.
  • a threshold iS it can be ensured that interference corresponding to HPS is suppressed, while the amplitude values caused by the reflecting cable surfaces are available for further evaluation in accordance with HP23.
  • Figure 7 shows the adjusted (i.e. without disturbances) only to the maxi a e.g. HP23M of the respective image points of the arc path, the height h here, as in FIG. 5, represents the ordinate and the abscissa the respective distance values transverse to the longitudinal axis of the cable.
  • the point P23 with the height h3 has the distance x3 and was obtained as described above by analyzing the column P23 at the apex of BD23.
  • FIGS. 5 and 7 thus show overall how interference can be suppressed and how a more precise, corrected one from FIG. 5 (indicated by the thinner contour lines in FIG. 7).
  • the image or brightness sheets BD21 to BD23 in FIG. 5 are not distributed uniformly over the course of the respective sheet, but rather point at certain points, e.g. also as a result of printing or the like a stronger reflection behavior and thus give brighter light reflections. These are indicated by the widening at the right end of the picture sheet. This undesirable in itself
  • Image components can advantageously be largely eliminated by using a high-pass filter, specifically before the further evaluation of the recorded height profile lines is carried out.
  • This pre-filtering results in an approximately even image progression, i.e. the widenings in FIG. 5 disappear, is shown, d. H. the additional disruptive portions such. B. BD23R are largely eliminated.
  • This pre-filtering of the intensity values in particular by means of a linear high-pass filter, can thus reinforce the edge transitions of the contour sought and largely eliminate fluctuations in brightness in the image recorded in each case.
  • z. B. the intensity distribution HP23 in Figure 6 has significantly steeper flanks and thus enables a more precise determination of the height values e.g. h3.
  • Methods for determining maximum values are used, such as. B. Differentiation, difference value determination of successive measuring points, etc. This determination of the maximum value is described below using histograms.
  • the relative height of the respective successive contour points shown in FIG. 7 is entered in a list of the contour profile, that is to say the continuous curve shown in FIG. 7 is actually a succession of discrete individual values in a height table, in each case correlated with the associated x value.
  • Figure 8 shows the same distribution as Figure 7, i.e. H. the height h is plotted on the ordinate and the distance x is plotted on the abscissa. Any faults still present, i. H. those which could not yet be completely eliminated by the measures according to FIG. 6 are schematically designated ST81 and ST82. It is assumed that the scanning window, which is moved continuously or step by step over the contour according to FIG. 8, currently lies on the contour KT21 of the winding WD21.
  • the evaluation window AF1 is narrower (preferably approx. 0.3-0.7 D, advantageously 0.5 D) than the cable diameter D, in order to ensure an evaluation based on the individual turn in the course of the contour.
  • a height histogram is obtained, which is shown in FIG. 9, the ordinate representing the number n of points with the same height and the height h being plotted on the abscissa.
  • the histogram distribution shown for the winding WD21 which is denoted by HD21.
  • the maxima of this distribution of the height values in accordance with HD21M are written into a table in accordance with FIG. 10.
  • three maximum values indicated by crosses are drawn, of which the middle (by averaging) is marked as PD21M and corresponds to the position xl of the maximum (apex of the winding WD21).
  • This value xl is entered in the diagram corresponding to FIG. 10 or written into a table, the number of hits being shown on the ordinate, while the corresponding values xl to x3 of corresponding maxima are entered on the x-axis, that is to say the vertices of adjacent turns.
  • the histogram HD15 is entered in FIG. 9 for the winding WD15 (scanning window in the position AF1 *), but this has a lower value of h because it can be assigned to the layer WL1 underneath.
  • the peak value x5 of the winding WD15 is determined from this.
  • the smaller value of PD14 is not relevant as the rest of the contour KT14 of the winding WD14.
  • the values of the lower layer WL1 can be clearly distinguished from those of the layer WL2 by the different height values h1 and h2 (cf. FIG. 13).
  • the new histogram in accordance with FIG. 9 is determined from the last calculated histogram. For this purpose, the new height value of the pixel at the end of the window is entered in the histogram and the height value of the pixel at the beginning of the window is removed from the histogram.
  • the amplitude values according to FIG. 9 are stored in a maximum list, ie the respective sum value n ⁇ x and the associated height value h are stored together with the x values xl to x5 or are written into a register.
  • the positions of the individual turns can be separated from one another and precisely determined by comparing the maximum profile with an adjustable threshold nS in FIG.
  • the influence of the disturbances ST81 and ST82 (FIG. 8) or the resulting distributions ST82 * and ST81 * (FIG. 9) are suppressed, for example, by a threshold, since their sum values r ax are significantly smaller than that of the turns.
  • FIG. 11 shows the adjusted contour profile corresponding to FIG. 8, the height h being plotted on the ordinate and the distance x plotted on the abscissa. 5H G -d ⁇ ⁇ ⁇
  • the flange position xF is thus continuously determined again and used for the further control of the reeling process.
  • Embodiments were always assumed to run from left to right, now from right to left, i.e. the traversing direction must be changed. This can be done depending on the respective laying or traversing method.
  • the "discontinuity” marks the beginning of a new turn, during which the next "discontinuity” indicates the end of a turn.
  • the time period for applying a turn can be used with particular advantage when reversing the traversing direction, because here the "ascent" is permitted and the traversing process is simply stopped for a certain time. This time, which varies from location to location according to the
  • Layer circumference changes is determined from the above winding time per layer and as long as the traversing process is stopped.
  • FIG 19 shows a schematic representation of the basic structure of a cable laying device according to the invention.
  • the cable drum SP can be moved between two stops AS1 and AS2 for traversing, while rotating around the axis AX at the same time (the corresponding drive and adjustment means and the control are not shown here).
  • commercially available winding devices are used in production, which can also be upgraded subsequently in accordance with the invention.
  • This type of laying has the advantage that it is possible to work with a run-up point of the respective cable that is largely fixed in space.
  • the control of the transverse displacement of the cable drum SP is carried out by a central control device CU.
  • the mechanical pre-tensioning of the incoming cable, not shown here, is set by means of a dancer DSC, the tension of which can also be influenced by the central control device CU.
  • the respective point of impact is illuminated by the light of a laser LSA, the alignment of which is also controlled by the central control unit CU. Furthermore, a central power supply PSU is provided, which supplies the individual parts with the necessary supply voltage, it being possible to control the various processes from a control panel STP.
  • One or more video cameras VC are controlled via control electronics CTE and they deliver their video signal to the central control unit CU, in which the evaluation according to the figures from 5 to 19 is carried out.
  • the control unit CU continues to control the various servo drives, e.g. B. for focusing the SH a co X! CD -.
  • the guide device FE would be moved in the direction of the arrow PE1 and the ascent would thereby be eliminated.
  • the guide device FE thus works very quickly, so that only small rotation angles are traversed in the direction of the winding circumference before the guide device FE intervenes.
  • the winding material WM runs in via different deflection rollers URI to UR3 and finally reaches the winding drum or spool SP via the guide device FE.
  • the various guide rollers URI to UR3 are attached to a support SUP, which runs essentially in the vertical direction.
  • the guide arm FAR is provided, at the lower end of which the guide device FE is held via an extension arm AFE and a transverse arm FEA.
  • This guide device FE effects the fine adjustment described in connection with FIG. 20, as indicated by the double arrow.
  • the boom AFE is held on the guide arm FAR by a guide sleeve HLS2 and can thus be moved upwards along its axis with increasing winding height so that the guide correction can be carried out as quickly and precisely as possible.
  • a boom ALA is provided on the guide arm FAR, which is arranged at a greater distance from the spool SP.
  • This cantilever arm ALA is also slidably held in the longitudinal direction of the guide FAR by a guide sleeve HLS1 and carries the light source LS (laser light), which directs its beam onto the outer winding position.
  • the video camera VC is attached to the end of this cantilever arm ALA, the detection area of which is directed towards the reflex zones of the light band which is not visible here.

Abstract

Strangförmiges Wickelgut (WM) wird fortlaufend einer Spule (SP) zugeführt, wobei durch mindestens eine Fernsehkamera (VC) die Lage des Wickelgutes (WM) beobachtet wird, wobei die so erhaltenen Daten über die Bewicklung einer Recheneinheit (CU) zugeleitet werden, die eine entsprechende Nachstellung veranlaßt. Bezogen auf die Spulenachse (AX) wird in radialer Richtung gesehen jeweils für mindestens zwei Windungen (WD22, WD23) der neuen Wickellage (WL2) die Lage der Scheitelpunkte dieser Windungen bestimmt und bei einer Abweichung dieser Scheitelpunkte von einem Sollwert wird eine Nachstellung bei der Zuführung des Wickelgutes durchgeführt.

Description

Be s ehre ibung
Verfahren und Einrichtung zum Aufwickeln von strangför igen Wickelgut auf eine Spule
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-Bl 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 Auflaufwinkeis erreicht haben müssen. Eine
Steuereinrichtung dient der Aufrechterhaltung eines konstanten Auflaufwinkeis 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:
Figur 1 in schematischer Darstellung eine Einrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 2 einen Teil der Einrichtung nach Figur 1 in perspektivischer Darstellung
Figur 3 die Helligkeitsverteilung welche mit einer
Einrichtung nach Figuren 1 und 2 für eine bestimmte
Kabelverteilung erhalten wird, Figur 4 die Darstellung von Störungen oder Unregelmäßigkeiten innerhalb der Kabellagen,
Figur 5 ein aufgenommenes Kamerabild - Auswertefenster mit einer bestimmten Verteilung der Kabellagen, Figur 6 den zu Figur 5 gehörenden Intensitätsverlauf, Figur 7 den daraus erhaltenen, gefilterten Konturverlauf, Figur 8 den Konturverlauf nach Figur 7 mit einem
Auswertefenster, Figur 9 ein aus Figur 8 erhaltenes Höhen-Histogramm, Figur 10 den Verlauf maximaler Pixelwerte in Abhängigkeit von der Lage der Windungen, Figur 11 den Konturverlauf für verschiedene Windungen, Figur 12 ein Höhen-Histogramm für unterschiedliche
Windungslagen nach Figur 11, Figur 13 die für die verschiedenen Windungslagen gefundenen
Höhenniveaus , Figur 14 einen Konturverlauf bei Annäherung an den Flansch, Figur 15 einen transformierten Konturverlauf abgeleitet aus
Figur 14, Figur 16 ein Positionshistogramm welches aus Figur 15 erhalten wird, Figur 17 einen Konturverlauf bei weiterer Annäherung an den
Flansch, Figur 18 ein Positionshistogram welches aus Figur 17 abgeleitet wird und Figur 19 in schematischer Darstellung die Elemente einer
Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 20 in Draufsicht das Auflaufen eines Kabels auf die
Kabeltrommel mit einer Führungseinrichtung und Figur 21 in perspektivischer Darstellung die Anordnung der Kamera, der Beleuchtungseinrichtung und der Führungseinrichtung bei der KabelZuführung von der
Seite her gesehen.
In Figur 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 Im und 2m, 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 Umfangsriehtung 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 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 Figur 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 feststehend 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 ß 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 ß nicht gleich groß gewählt werden, weil dann die Auswertung optisch günstiger wird. Es ist zweckmäßig, den Summenwinkel (α + ß) 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 Figur 2 Bezug genommen, wo in perspektivischer Darstellung die Verhältnisse im Bereich des Auflaufpunktes AP vergrößert 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 WDll 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 Figur 1 ausgewertet werden und läßt sich für eine exakte Erfassung des Wickelzustandes und die Erzeugung einer entsprechenden Regelgröße in einfacher Weise heranziehen. Die in Figur 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 Figur 3 ist das zugehörige Grauwertbild und zwar für die xy-Ebene von Figur 1 dargestellt, welches bei der Auswertung der zellenförmigen Abtastung der Videokamera VC erhalten wird. Die zellenförmige Abtastung der Videokamera selbst erfolgt zweckmäßig in der x-Richtung und es werden für das Beispiel nach Figur 2 aus den hellen Höhenprofillinien LP21, LP22 und LP23 der obersten Lage WL2 die Bildsignale BD21,
BD22 und BD23 nach Figur 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 Figur 2 zurückgeht. Figur 4 zeigt in der Darstellungsart von Figur 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 Figur 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 Figur 5 ist ein entsprechend den Figuren 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 Figur 5 sind analog zu Figur 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 Bildbogenε 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 hO 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 AScheitelwert) 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 Videokammera erhalten wird, ist in Figur 6 dargestellt und zwar für die Position x3 entsprechend der Linie im Maximalbereich (Scheitelbereich) P23 der Windung WD23. In einer bestimmten Entfernung hS von hO ergeben sich Intensitätswerte HPS der Störung ST3 nach Figur 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 Figur 5, die Spalten entsprechen der x-Richtung. Dadurch vereinfacht sich das zeilenweise Abtasten der Kabelwindungen und die spaltenweise Auswertung der Intensitätswerte nach Figur 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 Figur 5. Durch Einsatz einer Schwelle iS kann sichergestellt werden, daß Störungen entsprechend HPS ausgeblendet werden, während die durch die reflektierenden Kabeloberflächen hervorgerufen Amplitudenwerte entprechend HP23 für die weitere Auswertung zur Verfügung stehen.
Figur 7 zeigt den bereinigten (d.h. ohne Störungen) nur auf die Maxi a z.B. HP23M der jeweiligen Bildpunkte der Lichtbogen abgestellten Konturverlauf, wobei die Höhe h hier analog Figur 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 Figuren 5 mit 7 zeigen somit insgesamt, wie Störungen unterdrückt werden können und wie aus Figur 5 ein bereinigter, exakterer (angedeutet durch die dünneren Konturlinien in Figur 7)
Kontur-Kurvenverlauf entsprechend Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 6 deutlich steilere Flanken und ermöglicht somit eine exaktere Bestimmung der Höhenwerte z.B. h3.
Aus dem (bereinigten) Konturverlauf nach Figur 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 u.s.w. Nachfolgend wird diese Bestimmung des Maximalwertes unter Einsatz von Histogrammen beschrieben. Die in Figur 7 dargestellte relative Höhe der jeweiligen aufeinanderfolgenden Konturpunkte wird in eine Liste des Konturverlaufs eingetragen, d. h. die in Figur 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 Figur 7 erzeugt worden ist, wird ein kleineres Auswertefenster AF1 entsprechend Figur 8 über diesen Konturverlauf geschoben.
Figur 8 zeigt die gleiche Verteilung wie Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 Figur 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 xl des Maximuns (Scheitelpunkt der Windung WD21) entspricht. Dieser Wert xl wird in das Diagramm entsprechend Figur 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 xl bis x3 entsprechender Maxima eingetragen sind, also die Scheitelpunkte benachbarter Windungen .
Zusätzlich ist in Figur 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^x, bereinigter Kurvenverlauf, wie er in Figur 10 dargestellt ist, wobei auf der Ordinate die n,^-Werte aus Figur 9 aufgetragen sind, während die Abszisse die zugehörigen x-Werte wiedergibt. Das Maximum der Windung WD21 ist mit PD21M bezeichnet und korrespondiert mit Figur 8, welche die gleiche Abszisse (xl) aufweist. Gleiches gilt für die Windungen WD22 und WD23, wobei erkennbar ist, daß die Abstände Δxl2 zwischen xl 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. Δxl2 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 kan .
Die darunterliegende Windungslage welche durch die Kontur KT15 (=windung WD15) angedeutet ist, liefert zwar einen ähnlichen Wert für n^x, 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 Δxl2 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 hl und h2 (vgl. Figur 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 Figur 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 Figur 9 erfolgt in einer Maximum-Liste, d. h. der jeweilige Summenwert n^x und der zugehörige Höhenwert h werden zusammen mit den x-Werten xl 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 Figur 10 die Positionen der einzelnen Windungen (xl bis x4) voneinander getrennt und genau bestimmt werden. Der Einfluß der Störungen ST81 und ST82 (Figur 8) bzw. der daraus resultierenden Verteilungen ST82* und ST81* (Figur 9) werden z.B. durch eine Schwelle unterdrückt, da ihre Summenwerte r ax deutlich kleiner sind als die
Figure imgf000022_0001
der Windungen.
In Figur 11 ist der bereinigte Konturverlauf entsprechend Figur 8 nochmals dargestellt, wobei auf der Ordinate die Höhe h und auf der Abszisse die Entfernung x aufgetragen ist. 5H G -d Φ φ Φ
Φ Φ G X! -rl r rl 4-1 N
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CD /} O
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darstellt, wobei diese durch das Maximum des Histogramms HF1* entsprechend der transformierten Linie FLl* nach Figur 15 erhalten wird.
Bei allmählich erfolgender Annäherung an den Flansch FLl wird somit fortlaufend erneut die Flanschposition xF bestimmt und für die weitere Steuerung des AuftrommelVorganges herangezogen.
Wie sich aus Figur 14 und Figur 15 ergibt, ist der Abstand
ΔxF zwischen x4 (Scheitelpunkt einer letzten Windung WD24 von WL2 mit der Kontur KT24*) und dem Flansch Fll* 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 FLl. 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 Figur 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. •d o 03 CQ XI φ zz φ rH G o rH Φ
Φ cα -d
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jeweilige Abstand d vom Flansch FLl aufgetragen, d.h. bei der fortlaufenden Annäherung ergeben sich im Positionshistogramm die Verteilungen HP4 (=Aufbringen der Windung WD24) , HP5 (=Auf ringen 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
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000028_0002
aufgelegt. Gleichzeitig verändern sich die Werte von h in entsprechender Weise und der vorstehend beschriebene Prozeß entsprechend den Figuren 5 bis 18 wird erneut durchlaufen.
Figur 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 Figuren von 5 bis 19 durchgeführt wird. Die Steuereinheit CU steuert weiterhin die verschiedenen Servoantriebe, z. B. für die Fokussierung der SH a co X! CD -.
ω 5 H
U
C
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o
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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. Figur 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 Figur 21 läuft das Wickelgut WM über verschiedene Umlenkrollen URl bis UR3 zu und gelangt schließlich über die Führungseinrichtung FE zur Aufwiekeltrommel bzw. -spule SP. Die verschiedenen Umlenkrollen URl 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 Figur 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

Patentansprüche
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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Nachstellung mittels einer das Wickelgut erfassenden Führungseinrichtung (FE) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Störungen im Oberflächenbereich der Windungen durch Filter und/oder Schwellen bei der Signalauswertung ausgeblendet werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, auch der Scheitelpunkt mindestens einer Windungen der darunterliegenden Lage (WL2) bestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Beobachtung auch im Flanschbereich (FL) durchgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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.
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