DE102008038316A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen eines Abstandsmaßes an aufgewickelten Materialien - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen eines Abstandsmaßes an aufgewickelten Materialien Download PDF

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Abstract

Ein Abstandsmaß zwischen einem Anfang und einem Ende eines in einer tangentialen Richtung (6) auf einen Körper gewickelten Materialstreifens (4) kann bestimmt werden, indem in der tangentialen Richtung (6) ein den Anfang (20) und das Ende des gewickelten Materialstreifens (4) überdeckendes Höhenprofil (60) einer Oberfläche des Materialstreifens (4) erstellt wird. Wenn in dem erstellten Höhenprofil (60) ein Positionswert des Anfangs (20) des Materialstreifens (4) bestimmt wird, kann das Abstandsmaß unter Verwendung dieses Positionswertes und des das Ende des Materialstreifens (4) überdeckende Höhenprofils (60) bestimmt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Bestimmung der Überlapplänge von aufgewickelten Materialien und dabei insbesondere damit, wie die Überlappungen, die sich am Ende des Aufwickelns eines Materialstreifens auf einem Trägerkörper ergeben können, zuverlässig und mit hoher Präzision bestimmt werden können.
  • Vorrichtungen bzw. Verfahren, bei denen die Überlappungslänge bzw. die Überlapplänge von schichtweise aufgewickelten bzw. auf einen Träger aufgebrachten Materialien bestimmt werden sollen, sind in vielen Anwendungen erforderlich.
  • So werden beispielsweise beim Laminieren von Glasfaser- oder Kohlefasermatten die Matten schichtweise aufgebracht, wobei zur Erzielung einer maximalen Stabilität die einzelnen Matten nicht stumpf aufeinander stoßen dürfen, sondern vielmehr einen spezifizierten Überlapp aufweisen sollen. Das heißt, die neue auf eine bereits aufgetragene Matte folgende Matte soll an dessen Kontaktbereich die aufgetragene Matte eine vorbestimmte Länge überdecken.
  • Eine ähnliche Problematik kann sich auch beim Aufwickeln eines band- oder streifenförmigen Materials auf einem Träger oder eine Trommel bzw. einem Grundkörper ergeben. Bei einigen solchen Anwendungsfällen, wie beispielsweise dem Aufwickeln eines Kabels bzw. einer Wicklung einer Spule oder dergleichen kann es ebenfalls erforderlich sein, den Überlapp des Endes des gewickelten Kabels mit den darunter liegenden Lagen zu bestimmen, um so beispielsweise eine Spule mit besonders homogenem Magnetfeld zu erhalten, bei der der Überlapp der letzten Wicklung näherungsweise Null beträgt. Dies kann besonders bei Spulen mit wenigen einzelnen Wicklungen relevant sein.
  • Ein weites Anwendungsgebiet ist beispielsweise auch der Herstellungsprozess von Autoreifen, bei dem einzelne streifen- oder bandförmige Gummilagen auf einen Grundkörper, beispielsweise auf die bereits aufgelegte Karkasse gewickelt werden. Dabei kann beispielsweise der Grundkörper eine Trommel zylindrischer Geometrie oder ein anderer rotationssymmetrischer Körper sein, der aus einzelnen geraden Segmenten besteht, deren Umfang eine kreisförmige bzw. zylindrische Einhüllende besitzt. Erzielt werden soll hierbei als ein Endprodukt ein Reifen, der senkrecht zu seinem Umfang eine möglichst konstante Dicke aufweist, dessen Wandstärke also möglichst gleichmäßig ist, um beim fertigen Produkt beispielsweise einen Höhenschlag zu vermeiden. Dabei werden typischerweise unterschiedlichste Materialien miteinander kombiniert, so dass bei einigen Herstellungsverfahren band- bzw. streifenförmige Gummistreifen vorbestimmter Länge auf einen sich rotierenden Träger gewickelt werden, wobei sich das Ende des streifenförmigen gewickelten Materials mit dem Anfang desselben Materialstreifens überlappen kann. Diese Überlappung kann gewollt sein, jedoch muss deren Überlapplänge, also verallgemeinert gesprochen, derjenige Bereich, indem sich der Anfang und das Ende desselben Materialstreifens gegenseitig überlappen, genau vorgegebene geometrische Randbedingungen erfüllen.
  • Als Überlapplänge kann dabei zum einen die Länge in tangentialer Richtung, also entlang der ausgedehnten Dimension bzw. der Wickelrichtung des Materialstreifens gesehen werden. Alternativ kann als Überlapplänge auch derjenige Versatz gesehen werden, der eventuell dadurch entsteht, dass der Materialstreifen am Anfang und am Ende quer zu seiner Wickelrichtung (in der Breitenrichtung), also in der axialen Richtung parallel zur Achse des rotierenden Körpers, nicht deckungsgleich übereinander liegt.
  • Allgemein gesprochen ist es oft erforderlich, geometrische Eigenschaften des gewickelten Materials bzw. der Oberfläche des gewickelten Materials zu bestimmen. Dabei können unter anderem auch negative Überlapplängen, also Spalten in der Oberfläche, die entstehen, wenn das gewickelte Material zu kurz ist, von Interesse sein. Auch ein Versatz eines gewickelten Materials zwischen Anfang und Ende der Wicklung muss oft kontrolliert werden. Allgemein ist es also oftmals erforderlich, ein Abstandsmaß zwischen bestimmten charakteristischen Punkten eines aufgewickelten Materialstreifens zu bestimmen sowie beispielsweise das Abstandsmaß zwischen dem Beginn (Anfangskante) und dem Ende (Endkante) des Materialstreifens.
  • Anders gesagt, werden beispielsweise bei der Produktion von Fahrzeugreifen verschiedene Materiallagen sukzessive auf eine Reifenaufbautrommel gewickelt. Dabei kann es zu fehlerhaften Überlapplängen der verschiedenen Materialien kommen, die die mechanischen Eigenschaften und dadurch die Stabilität des Reifens signifikant beeinträchtigen können. Eine Detektion solcher Fehlzustände, insbesondere von offenem Spleiß (dem Spalt beziehungsweise Überlapp zwischen Anfang und Ende), und eine Korrektur bzw. Aussonderung solcher gewickelter Materialien ist somit wünschenswert. Als offener Spleiß ist dabei derjenige Zustand zu verstehen, indem der Materialstreifen mit seinem Ende überhaupt nicht mit dem Anfang des Materialstreifens überlappt, so dass eine nicht von gewickelten Material überdeckte Stelle entsteht.
  • Eine Schwierigkeit bei der Vermessung der Überlapplänge von überlappenden Materialien besteht darin, dass nach dem Wickelvorgang nur noch die Materialendkante äußerlich sichtbar ist, da die Anfangkante vom Material im End- bzw. Überlappbereich selbst abgedeckt wird. Dies hat zur Folge, dass es nicht möglich ist, nur aufgrund der Vermessung des Über lappbereichs selbst eine exakte Messung der Überlapplänge durchzuführen.
  • Bislang wurden zur Überprüfung der Überlapplänge während der industriellen Fertigung beispielsweise oft menschliche Prüfer eingesetzt, die nach der fertigen Wicklung eine subjektive Beurteilung der Überlapplänge durchführen. Zum anderen wurde versucht, punktweise arbeitende Messverfahren zu verwenden bzw. Sensoren einzusetzen, die ein binäres Ausgangssignal erzeugen, bei denen also der Sensor selbst das Vorhandensein einer Kante unmittelbar detektiert.
  • Dies kann beispielsweise durch optische Sensoren erreicht werden, die auf die Helligkeitsänderung reagieren, die reflektiertes Licht an einem Sensor hervorruft. Wird eine neue Lage aufgebracht bzw. überlappt sich eine Lage, nähert sich der Punkt, an dem eingestrahltes Licht reflektiert wird, dem feststehenden Sensor, so dass dieser eine insgesamt erhöhte Strahlungsintensität nachweist. Beim Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes, zeigt der Detektor dann das Vorhandensein einer Kante an. Abgesehen davon, dass ein solcher Sensor entweder punktweise arbeitet oder es bei Materialien, die eine gewisse Breite aufweisen, lediglich möglich ist, einige wenige Messpunkte so zu bestimmen, sind diese binär arbeitenden Verfahren unter anderem bei der Kontrolle von einem häufig auftretenden Szenario, der Vermessung der Überlapplänge von sog. „Stumpfspleißen”, das heißt, von gewickelten Materialien mit einer Soll-Überlapplänge von 0, nicht ohne erweiterte Kontrolllogik einsetzbar. Im Normalfall des gewünschten nahtlosen Übergangs kann ein solcher Sensor eine Kante nicht nachweisen, so dass die darauffolgende Auswertelogik ein ungültiges Eingangssignal erhält.
  • Selbst wenn die Logik ein solches fehlendes Eingangssignal richtig interpretieren könnte, können mit solchen Sensoren Anwendungen, in denen das gewickelte Material keine abrupte Anfangs- oder Endkante aufweist, beispielsweise weil dies angeschrägt ist, nicht zufriedenstellend kontrollieren. Bei einigen Anwendungen wird ein solcher, die Kanten detektierender Sensor, verwendet, um während eines Wickelprozesses zunächst die Anfangskante des aufzuwickelnden Materialstreifens zu detektieren, wobei gleichzeitig die zugehörige Winkelstellung der Trommel mittels einer Winkelmesseinrichtung erfasst wird. Nach dem Aufwickeln des Materials bzw. während des Aufwickelns wird nach (näherungsweise einer einzigen Trommelumdrehung) die Endkante des Materialstreifens detektiert und gleichzeitig die zugehörige Winkelstellung der Trommel erfasst. Aus der Differenz der beiden absoluten Winkelpositionen der Trommel und dem zwingend vorbekannten Trommelradius wird die Länge des Materialstreifens bestimmt und anschließend bei Kenntnis des Trommelumfangs die resultierende Überlapplänge des Materials berechnet.
  • Bei einigen, teilweise im Vorhergehenden bereits andiskutierten Anwendungsszenarien, kann ein solches Verfahren bzw. ein solches Verfahren implementierende Vorrichtung zu keinem positiven Ergebnis führen. Wenn das Material bzw. der Materialanfang beispielsweise nicht abrupt mit einer senkrechten Kante beginnt, sondern flach angeschnitten ist (das heißt mit einem Schnittwinkel in tangentialer Richtung, beispielsweise < 45° beginnt) kann eine eindeutige Bestimmung eines Positionswertes der Anfangskante nicht vorgenommen werden. Häufig verwendete Winkeltrommeln bzw. Grundkörper, die derart strukturiert sind, dass sich entlang des Umfangs einzelne axial-parallele Segmente mit dazwischenliegenden offenen Spalten abwechseln, weisen per se eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Kanten-Strukturen auf, so dass die Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens hier nicht möglich ist. Dies ist selbst bei kontinuierlicher, das heißt, beispielsweise runder Oberfläche der Wickeltrommel der Fall, wenn bereits im Vorhergehenden gewickelte Materialstreifen einen Überlapp aufweisen und somit zu einer Endkante führen.
  • Im Anwendungsfall „Stumpfspleiß” und schräg angeschnittenem Material ist eine Erkennung der Materialendkante und daher eine Vermessung des Materialüberlappens so ebenfalls nicht möglich, da sich im fehlerfreien Fall die Anfangs- und Endkanten praktisch nahtlos aneinanderfügen und es somit keine detektierbare Kante gibt. Bei schrägem Anschnitt kann auch eine leichte Überlappung, die zu einem lediglich minimalen, möglicherweise jedoch bereits störendem Höhenunterschied führt, nicht nachgewiesen werden, wenn der Höhenunterschied unterhalb der Schwellwertgrenze des auf die Kanten sensitiven Verfahrens liegt.
  • Grundsätzlich können bei diesen konventionellen Verfahren Strukturen durch Materialüberlappung aus der Materialvorbereitung, von den unterliegenden Lagen und aufgrund sonstiger Störeffekte, wie beispielsweise Faltenbildung, Materialstrukturierung, Trommelstrukturierung usw., die Endkanten oftmals nicht bestimmt bzw. nicht eindeutig zugeordnet werden. Auch ist die Detektion von Materialeigenschaften in axialer Richtung bei diesen Verfahren nicht möglich.
  • Es besteht daher die Notwendigkeit, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die eine zuverlässigere Vermessung von aufgewickelten Materialstreifen hinsichtlich geometrischer Merkmale wie beispielsweise Abstandsmaßen ermöglicht.
  • Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird dies ermöglicht, indem während des Wickelns eines Materialstreifens, der in einer tangentialen Richtung auf einen Körper gewickelt wird, ein Höhenprofil der Oberfläche des Materialstreifens erstellt wird, das in der tangentialen Richtung sowohl den Anfang als auch das Ende des gewickelten Materialstreifens überdeckt.
  • In dem Höhenprofil wird dann die Position des Anfangs bzw. ein Positionswert für den Anfang des Materialstreifens bestimmt, sodass dann ein Abstandsmaß zwischen dem Anfang und dem Ende des Materialstreifens unter Verwendung dieser Position und des das Ende überdeckenden Höhenprofils präzise bestimmt werden kann.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass in der folgenden Diskussion als Abstandsmaß überwiegend ein Überlapp des gewickelten Materialstreifens bestimmt wird. Dies ist aus Gründen der Einfachheit der Darstellung der Fall. Nichtsdestotrotz ist unter dem Begriff „Abstandsmaß” selbstverständlich jedwedes Abstandsmaß auf der Oberfläche des gewickelten Materialstreifens zu verstehen, beispielsweise der Abstand des Anfangs und des Endes des Materialstreifens, wenn sich keine Überlappung ergibt, wenn also zwischen Anfang und Ende des Materialstreifens ein Spalt in der Oberfläche entsteht. Allgemein kann das Abstandsmaß bzw. der damit assoziierte Wert in beliebigen Einheiten oder in SI-Einheiten, positiv, negativ und auch Null werden. Wenn ein Abstandsmaß von Null ermittelt wird, bedeutet dies einen perfekten Stumpfspleiß, also ein nahtlos aneinander gewickeltes Material. Dies stellt in vielen Einsatzbereichen das Ideal dar. Selbstverständlich ist der Begriff „Abstandsmaß” nicht ausschließlich auf Abstände in tangentialer Richtung zu beschränken, sondern vielmehr können auch beliebige Abstandsmaße in jedweder Orientierung ermittelt werden und der Qualitätskontrolle dienen. Beispielsweise kann ein Versatz des Materialstreifens in axialer Richtung, also in der Richtung senkrecht zur tangentialen Richtung, mit einigen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. erfindungsgemäßer Vorrichtungen nachgewiesen werden.
  • Durch die Verwendung eines in tangentialer Richtung erstellten Höhenprofils ist es möglich, nicht nur auf abrupte Kanten sensitiv zu sein, sondern auf jedwede Form des Anfangs des gewickelten Materialstreifens, wie beispielsweise auf einen flachen Anstieg eines angeschnittenen Materials. Auch wird es durch das Erstellen eines Höhenprofils ermöglicht, beliebige (Kanten-)Formen am Ende des Materials nachzuweisen, und insbesondere auch das Vorhandensein eines Stumpfspleißes positiv nachzuweisen. Dies ist nämlich dann der Fall, wenn sich in der Nähe der Position des Anfangs des Materialstreifens nach einer vollständigen Wicklung keine Erhöhung oder Vertiefung im Höhenprofil zeigt, die Oberfläche des gewickelten Materialstreifens, also keine Vertiefung oder Überhöhung aufweist.
  • Selbstverständlich kann in Anwendungen, in denen ein Überlapp besteht, auch die Position des Endes des Materialstreifens bzw. einer Endkante des Materialstreifens in dem Höhenprofil mit höchster Genauigkeit ermittelt werden.
  • Das bestimmte Höhenprofil zeichnet sich, anders gesagt, dadurch aus, dass es in der tangentialen Richtung zumindest 2, bei einigen Ausführungsbeispielen jedoch eine Vielzahl von Höhenwerten aufweist, welche in tangentialer Richtung jeweils Messpositionen (Positionswerten) bzw. Messorten oder Pixeln zugeordnet sind. Im einfachsten Fall kann ein ein-dimensionales Höhenprofil also dadurch visualisiert werden, dass die Höhenmesswerte über den auf der X-Achse eines Koordinatensystems dargestellten Messpositionen aufgetragen werden. Selbstverständlich ist eine Auswertung des Höhenprofils auch ohne eine solche Visualisierung möglich.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird ein zweidimensionales Höhenprofil erstellt, das konzeptionell als eine Mehrzahl von ein-dimensionalen Höhenprofilen aufgefasst werden kann, die sich über die gesamte Breite (in Breitenrichtung) des zu vermessenden Materialstreifens erstrecken, also in axialer Richtung (Breitenrichtung) zueinander benachbart sind. Dies kann beispielsweise mit einem zeilenweise arbeitenden Höhensensor erreicht werden, der über die gesamte Breite eine Mehrzahl von Messpunkten erzeugt.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird das Höhenprofil durch berührungslose Messung erzeugt. Dies hat beispielsweise den Vorteil einer schnellen und verschleißfreien Mes sung. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird dafür ein Lichtschnittmessverfahren verwendet, bei anderen Ausführungsbeispielen können ortsaufgelöste Ultraschall-Abstandsverfahren bzw. Pulsechoverfahren verwendet werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können taktile Verfahren verwendet werden, bei denen beispielsweise eine Mehrzahl benachbart zueinander angeordneter Messfühler auf der Oberfläche des Materialstreifens angeordnet sind, um so ein Höhenprofil aufzuzeichnen. Bei den Verfahren wird im Allgemeinen eine Änderung der Höhe des aufgewickelten Materials detektiert, sei es durch eine Variation des Abstands der Oberfläche des Materialstreifens zum beobachteten Detektor bzw. direkt durch Abtasten oder dergleichen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können auch Druckluftsensoren verwendet werden, die eine Abstandsänderung zu einer Oberfläche über eine Luftdruckänderung einer Strömung zwischen Materialstreifen und dem Sensor bestimmen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird zu Gründen der Rechenersparnis lediglich in dem Bereich des Anfangs- bzw. des Endes ein Höhenprofil erstellt, wobei in dem dazwischenliegenden Bereich kein Höhenprofil erstellt wird. Die ungefähre Position des Anfangs- bzw. des Endes kann dem Messsystem dabei beispielsweise durch externe Triggersignale mitgeteilt werden. So kann beispielsweise der Beginn des Zuführens des Materialsteifens auf die Trommel dazu verwendet werden, einen den Anfang des Materialstreifens umfassenden Messvorgang zu starten, wobei wiederum die Kenntnis der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel dazu verwendet werden kann, bei begonnenem Wickelvorgang das Ende bzw. den Endzeitpunkt vorherzusagen, um das Erzeugen eines Höhenprofils im Endbereich, der in jedem Fall das Ende des Materialstreifens umfasst, zu triggern.
  • Das Detektieren des Anfangs- oder einer Anfangskante sowie das Detektieren bzw. Bestimmen eines Endes oder einer Endkante kann dabei auf unterschiedlichste Art und Weise erfolgen, da durch das Erzeugen des Höhenprofils sämtliche relevanten Informationen vorhanden sind und ausgewertet werden können. Eine einfache und rechenunintensive Methode wäre dabei, einen Schwellwert zu definieren, der das Vorhandensein einer Kante anzeigt, wenn dieser überschritten wird. Wird also beispielsweise zwischen zwei benachbarten Messpositionen ein Höhenunterschied festgestellt, der den Schwellwert überschreitet, kann eine Kante angezeigt bzw. nachgewiesen werden.
  • Bei alternativen, auf diffizilere Anfangsformen des Materialstreifen sensitiven Verfahren kann eine Parametrisierung bzw. eine die Kante oder einen Anfangsverlauf beschreibende Funktion an das Höhenprofil angepasst werden, um aus den während der Anpassung bestimmten optimalen Parametern auf die exakte Position rückzuschließen. Beispielsweise kann eine Treppenfunktion mit verschmiertem Rand an das Höhenprofil angepasst werden, wobei die Position der Hälfte des Anstiegs der Treppenfunktion mit der Position der Kante assoziiert werden könnte. Dies hat den Vorteil, dass auch die Höhenwerte in der unmittelbaren Umgebung der Position des Anfangs- oder des Endes zur Bestimmung dieser Position beitragen und die Genauigkeit der Positionsbestimmung dadurch erheblich erhöht wird. Allgemein gesprochen kann dadurch, dass zunächst ein Höhenprofil erzeugt wird, welches einen interessierenden Objektbereich wie den Anfangs- oder den Endbereich enthält, mehr Information zum Auffinden des Anfangs oder des Endes des Materialstreifens verwendet werden, als dies bei den bisher verwendeten Verfahren der Fall ist. Demzufolge können sowohl Anfang als auch Ende mit höherer Genauigkeit bzw. überhaupt erst aufgefunden werden.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird ein zwei-dimensionales Höhenprofil der Oberfläche des Materialstreifens während eines Wickelprozesses aufgenommen, beispielsweise mit Hilfe eines Lichtschnittmessverfahrens. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass ein zweidimensionales Höhenprofil erzeugt wird, das mehrere Messspuren aufweist, wobei jede Messspur ein ein-dimensionales Höhenprofil entlang der tangentialen Richtung enthält. Die erzeugten Messspuren sind also in einer Richtung, die senkrecht zur tangentialen Richtung verläuft, parallel und nebeneinander angeordnet. Das heißt, die gesamte Breite des aufzuwickelnden Materialstreifens wird mit einer Mehrzahl von Messspuren simultan erfasst, so dass in der Rekonstruktion die Information über den Verlauf des Anfangs des Materialstreifens über die gesamte Breite desselben gewonnen werden kann.
  • In dem so erzeugten 2-dimensionalen Höhenprofil kann prinzipiell jedwede beliebige Oberflächenstruktur aufgefunden bzw. bestimmt werden. Das erzeugte Höhenprofil ermöglicht somit eine Vielzahl von Maßnahmen zur Qualitätskontrolle.
  • Dabei kann auf verschiedene Art und Weise die Detektionsgenauigkeit noch erhöht werden, beispielsweise indem für jede der Messspuren zunächst ein-dimensional separat eine Position des Anfangs- und des Endes des Materialstreifens bestimmt wird. Durch eine Korrelation zwischen den verschiedenen Messspuren kann eine verbesserte Detektionssicherheit des gesuchten Materialkantenverlaufs bzw. des Verlaufs des Anfangs und des Endes des Materialstreifens erreicht werden. Ein Beispiel dafür wäre die Glättung des Kantenverlaufs, indem die dem aktuell betrachteten Pixel bzw. für die aktuell betrachtete Messspur die Position bzw. der gefundene Positionswert des Anfangs oder des Endes mit den Positionswerten benachbarter Messspuren gewichtet wird. Alternativ können auch einfache Konsistenztests erfolgen, in denen beispielsweise überprüft wird, ob der in der benachbarten Messspur gefundenen Positionswert innerhalb eines sinnvollen Intervalls um den Positionswert der aktuell betrachteten Messspur liegt. Ferner wird es durch Erzeugung eines 2-dimensionalen Höhenprofils möglich, den Verlauf des Anfangs oder des Endes über die gesamte axiale Breite des Materialstreifens zu detektieren. Somit können Überlapplängen ortsaufgelöst bestimmt werden, also die über die Breite des Materialstreifens teilweise stark variierenden Überlapplängen genau gemessen werden.
  • Ferner ist es bei Erzeugen eines 2-dimensionalen Höhenprofils möglich, weitere Messwerte in axialer- bzw. Breitenrichtung, wie beispielsweise die Gesamtbreite des Materialstreifens, den Materialversatz oder eine Azentrizität zu bestimmen. Ferner ist es so auch möglich, die Orientierung des Spleiß-Winkels, also die Orientierung der Spleiß-Kante bzgl. der tangentialen oder axialen Richtung zu bestimmen. Dies ist, besonders bei der Reifenproduktion, oftmals wünschenswert, da hier Materialstreifen aufgelegt werden können, die spitz zugeschnitten sind, also bezüglich der tangentialen Richtung einen Winkel aufweisen, der bis zu 80° oder sogar größer sein kann. Selbst im Fall eines den gesamten Umfang überdeckenden Spleißes ist bei dem Erzeugen eines 2-dimensionalen Höhenprofils der Spleiß in seiner gesamten Länge zuverlässig detektierbar.
  • Ferner ist es möglich, in dem aufgezeichneten Höhenprofil auch andere Fehlerarten zu erkennen. Beispiele dafür können umgeklappte Materialecken, Falten, offener Spleiß am Materialrand und sonstige Unregelmäßigkeiten sein.
  • Ferner ist es durch Aufzeichnen des Höhenprofils nicht zwingend erforderlich, eine von der Vorrichtung zu Erzeugung des Höhenprofils ausgehende Steuerung der Wickelvorrichtung bzw. umgekehrt, eine Steuerung der Vorrichtung zur Erzeugung des Höhenprofils durch die Wickelvorrichtung vorzusehen. Dies rührt daher, dass zu keinem Zeitpunkt eine direkte Beziehung zwischen dem Wickelfortschritt, beispielsweise also der absoluten Winkelposition einer Wickeltrommel, und dem Zustand des Datenaufnahmedetektors bzw. Sensors, der das Höhenprofil erstellt, bestehen muss. Um eine Umrechnung der zunächst dimensionslosen Positionswerte der Höhenprofile in Längenwerte zu ermöglichen, ist es zunächst nur erforderlich, dass die einzelnen Höhenwerte im Höhenprofil in – in tangentialer Richtung – bekannten Ab schnitten aufgenommen werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Wickeleinrichtung mit konstanter Rotationsfrequenz arbeitet, während, völlig autark von der Wickeleinrichtung, Höhenwerte für das Höhenprofil in konstanten Zeitabschnitten erzeugt werden. Bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit der Wickelvorrichtung kann die Taktung der einzelnen Aufnahmeschritte zur Erzeugung eines Höhenwerts frei bestimmt werden. Dann kann die Längeskala in dem Höhenprofil durch einen einzigen Geometriefaktor erzeugt werden, so dass es ohne direkte Verbindung zwischen der Wickelvorrichtung und einer Kontrollvorrichtung zum Bestimmen der Überlapplänge möglich ist, aus dem Höhenprofil mit hoher Präzision die Überlapplänge in absoluten Längeneinheiten zu bestimmen.
  • Zusammengefasst ermöglichen einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine sichere Detektion von Anfangs- und Endkanten bzw. des Anfangs und des Endes von gewickelten Materialstreifen, auch bei schräg angeschnittenen Materialkanten und Stumpfspleiß. Das Erzeugen eines Höhenprofils dient dabei auch dem Vermeiden einer Fehlmessung. Bei 2-dimensionalen Höhenprofilen werden auch Eigenschaften in nicht-tangentialer Richtung bestimmt (z. B. Materialbreite, Versatz, Messung des Spleißwinkels bzw. axialer Richtung) sowie die Detektion sonstiger Wickelfehler (Umklappung der Materialecken, Faltenbildung, fehlerhafte Vorbereitungsspleiße, etc.) ermöglicht. Einige der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren, detaillierter beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines Systems zum Wickeln eines Materialstreifens auf einen Körper;
  • 2 ein Ausführungsbeispiel einer Sensorvorrichtung zum Erzeugen eines Höhenprofils;
  • 3 Beispiele eines mittels der Sensorvorrichtung von 2 ermittelten Höhenprofils;
  • 4a ein Beispiel mit negativem Abstandsmaß;
  • 4b ein weiteres Beispiel eines Höhenprofils;
  • 5 ein alternatives Beispiel einer Rotationseinrichtung zum Wickeln eines Materialstreifens; und
  • 6 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Bestimmen eines Abstandsmaßes.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Systems, das das Wickeln eines Materialstreifens auf einen Körper erlaubt, wobei das System eine Kontrollvorrichtung zum Bestimmen der Überlapplänge des auf den Körper gewickelten Materialstreifens umfasst.
  • 1 zeigt ein Beispiel einer Rotationseinrichtung 2, die geeignet ist, einen Materialstreifen 4 in einer tangentialen Richtung 6 auf einen Körper zu wickeln. Im in 1 gezeigten einfachen Beispiel besteht die Rotationseinrichtung 2 aus einer um eine zentrale Achse 8 drehbar gelagerten zylindrischen Trommel, auf deren Oberfläche der Materialstreifen 4 aufgewickelt wird. Der Körper, auf den der Materialstreifen 4 aufgewickelt wird, wird also durch die Rotationseinrichtung 2 selbst gebildet. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann der Körper jedoch selbstverständlich getrennt von der die Rotation verursachenden Vorrichtung ausgebildet sein.
  • Das System weist ferner eine Kontrollvorrichtung 10 zum Bestimmen einer Überlapplänge des in der tangentialen Richtung 6 auf den Körper gewickelten Materialstreifens 4 auf. Die Kontrollvorrichtung 10 weist eine Sensorvorrichtung 12 auf, die geeignet ist, ein in der tangentialen Richtung 6 einen Anfang 20 und ein Ende 22 des gewickelten Material streifens 4 überdeckendes Höhenprofil der Oberfläche des Materialsstreifens zu erstellen. Im in 1 gezeigten Beispiel ist die Sensorvorrichtung 12 als Lichtschnittmesseinrichtung implementiert, die einen mittels eines Lasers bzw. einer sonstigen Lichtquelle 24 auf die Oberfläche des Materialstreifens 4 projizierte Messlichtlinie 26 aufzeichnet und daraus ein Höhenprofil der Oberfläche des Materialstreifens 4 erstellt, wie es in den nachfolgenden Figuren noch detaillierter erläutert werden wird. Diese Erläuterung kurz vorwegnehmend, besteht das Höhenprofil aus einer Mehrzahl von in tangentialer Richtung bekannten Messpositionen und ihnen jeweils zugeordneten Höhenwerten.
  • Bekannte Messpositionen im Sinne des vorhergehenden Abschnitts können dabei beispielsweise äquidistante Messpositionen sein, also eine Folge von Messpositionen, die in tangentialer Richtung einen vorbekannten, konstanten Abstand aufweisen. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Messpositionen zwar bekannt, jedoch nicht notwendigerweise äquidistant sein. So kann beispielsweise der Abstand benachbarter Messpositionen in den Bereichen von besonderem Interesse, in denen ein Überlapp- bzw. der Anfang und das Ende des Materialstreifens erwartet werden, besonders klein gewählt werden, um an diesen Stellen eine hohe Ortsauflösung zu erzielen. In den dazwischenliegenden Bereichen wird bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die Ortsauflösung in tangentialer Richtung reduziert, indem der Abstand zwischen benachbarten Messpositionen vergrößert wird. Dies ermöglicht es, bei reduziertem Rechenaufwand die gesamte Oberfläche zu beobachten, um beispielsweise gröbere Fehler zu entdecken, während lediglich in den Bereichen des zu bestimmenden Abstandsmaßes die höchste Ortsauflösung verwendet wird.
  • Die Kontrollvorrichtung 10 umfasst ferner eine Auswerteeinrichtung 30, um das Höhenprofil zu analysieren und einen Positionswert des Anfangs des Materialstreifens in dem Höhenprofil zu bestimmen. Im in 1 gezeigten Ausführungs beispiel umfasst die Auswerteeinrichtung 30 ferner eine (nicht dargestellte) Evaluationseinrichtung, um unter Verwendung des Positionswerts des Anfangs sowie des das Ende des Materialstreifens überdeckenden Höhenprofils die Überlapplänge zu bestimmen, wenn der Materialstreifen 4 vollständig auf den Körper gewickelt ist.
  • Im in 1 gezeigten Fall ist die Auswerteeinrichtung und die Evaluationseinrichtung also in einem Gehäuse vereint, wobei beide beispielsweise in Software oder in dedizierter Computer-Hardware implementiert sein können, um, wie beispielsweise in den folgenden Figuren beschrieben, die Überlapplänge des Materialstreifens zu bestimmen.
  • Im in 1 gezeigten Fall ist die Sensorvorrichtung 12 ferner mit der Rotationseinrichtung 2 gekoppelt, um eine Synchronisation zu ermöglichen. Diese Kopplung ist jedoch optional, da durch Aufzeichnen des Höhenprofils eine direkte Kopplung der Rotationseinrichtung 2 und der Sensorvorrichtung 12 nicht erforderlich ist, sofern beide stationär betrieben werden.
  • Ferner ist in 1 angenommen, dass die Lichtschnittprojektion bzw. die Projektion der Messlinie 26 von einem in radialer Richtung auf die Rotationseinrichtung 32 strahlenden Laser 24 erzeugt wird. Bei alternativen Ausführungsbeispielen ist es selbstverständlich auch möglich, die Richtung, aus der die Messlichtprojektion erzeugt wird, zu variieren, um beispielsweise die Höhenauflösung der Lichtschnittmesseinrichtung zu erhöhen.
  • Die 2 bis 5 illustrieren anhand des in 1 schematisch gezeigten Systems, wie Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zum Bestimmen einer Überlapplänge implementiert sein können, um mit hoher Präzision die Überlapplänge eines in der tangentialen Richtung 4 auf den Körper 2 gewickelten Materialstreifen 4 zu erkennen. Dabei ist aus Gründen der Allgemeinheit ein Lichtschnittmessverfahren darge stellt, das es ermöglicht, ein zwei-dimensionales Höhenprofil der Oberfläche des Materialstreifens 4 zu erzeugen. In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, dass sich die erfindungsgemäßen Vorteile auch bei einer ein-dimensionalen Implementierung ergeben, so dass bei der Diskussion der gestellten Höhenprofile ohne Beschränkung der Allgemeinheit lediglich ein-dimensionale Höhenprofile diskutiert werden, um das der Erfindung zugrundeliegende Konzept klar darstellen zu können, ohne durch zusätzliche technische Komplikationen das grundlegende Verständnis zu erschweren.
  • Die 2, 4a, 4b und 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele. In den Figuren ist eine zwei-dimensionale Schnittansicht der in der 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigten Vorrichtung gezeigt. Der Schnitt der in 1 gezeigten Vorrichtung kann an einer beliebigen Position entlang einer Breitenrichtung 40 erfolgen, die parallel zur Rotationsachse 8 der Rotationseinrichtung 2, also senkrecht zur tangentialen Richtung 6 verläuft.
  • 2 zeigt dabei in dieser zwei-dimensionalen Schnittansicht von oben nach unten drei unterschiedliche Stadien des Wickelprozesses und die Ihnen jeweils zugeordneten einzelnen Aufnahmen, die zu einem in tangentialer Richtung verlaufenden Höhenprofil zusammengesetzt werden. Dabei wird noch einmal kurz das Konzept der Lichtschnittmessung erläutert, mittels dessen in diesem spezifischen Ausführungsbeispiel das Höhenprofil erzeugt wird.
  • Die den einzelnen Positionen I, II und III der verschiedenen Teilabbildungen von 2 zugeordneten Positionen in den ein-dimensionalen Höhlenprofilen sind auch in den in 3 schematisch dargestellten Höhenprofilen angegeben. Dabei wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen, dass der Laser 24 in radialer Richtung auf die zylindrische Trommel 2 projiziert. Diese Projektion, insbesondere der eine Reflexion des Laserlichts auf der Oberfläche der Trommel 2 bzw. des Materialstreifens 4 erzeugende Lichtpunkt bzw. die Lichtlinie wird mittels der Sensorvorrichtung 12, also mit einer Lichtschnittkamera, aufgezeichnet. Die Lichtschnittkamera 12 zeichnet dabei ein zwei-dimensionales Bild auf, das sich dadurch auszeichnet, dass an einer bestimmten Position auf dem 2-dimensionalen Sensor (beispielsweise CCD oder CMOS) die beobachtete Lichtlinie abgebildet wird. Dabei ist die relative Ausrichtung zwischen Sensor und Lichtprojektion typischerweise so gewählt, dass eine Richtung (die X-Achse) der Breitenrichtung 40 entspricht, wo hingegen die Y-Achse auf dem Sensor einem vorläufigen Höhenwert 42 entspricht. Bei der in der oberen Teilabbildung von 2 gezeigten Darstellung ist vereinfachend angenommen, die Trommel 2 sei perfekt plan, das Bild in der Sensorvorrichtung 12 also eine gerade Linie 44. Die mittlere Teilabbildung zeigt eine Konfiguration, in der die Anfangskante bzw. der Anfang des Materialstreifens 4 bis zur Position 2 aufgewickelt wurde. Aufgrund der gegebenen Geometrie wird, bei ansonsten perfekt ebener Oberfläche, die Projektion des Lichtmessstreifens auf dem 2-dimensionalen Sensor nunmehr einen Linie 46 ergeben, die einem größeren (vorläufigen) Höhenwert entspricht.
  • Zur Verdeutlichung des Prinzips ist in der mittleren Darstellung von 2 der der oberen Konfiguration zugeordnete Abbildungsort 44 auf dem 2-dimensionalen Sensor erneut gestrichelt dargestellt.
  • Die obere Darstellung von 3 zeigt die zur mittleren Darstellung von 2 korrespondierende Illustration eines ein-dimensionalen Höhenprofils, das hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit als zu dem dritten Pixel des 2-dimensionalen Sensors, also zu x-Werten zwischen zwei und drei, korrespondierend angenommen werden soll.
  • Mit anderen Worten korrespondiert die in 3 oben gezeigte Darstellung des Höhenprofils zu der Vielzahl von Höhenwerten, die an den äquidistanten Positionen beim Erzeugens der Lichtschnittaufnahme gemessen wurden. Diese Posi tionswerte sind, in willkürlichen Einheiten, auf der X-Achse des Höhenprofils 60 aufgetragen. Die auf der Y-Achse aufgetragenen Höhenwerte können dabei beispielsweise unmittelbar den auf dem 2-dimensionalen Sensor in Höhenrichtung 42 bestimmten (vorläufigen) Höhenwerten bzw. Pixelwerten entsprechen. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist es ferner möglich, dass bereits eine, von der Geometrie der Anordnung in 2 abhängige Umrechnung der auf dem Sensor beobachteten Höhenwerte h' in radiale Höhenänderungen vorgenommen wurde, bevor das Höhenprofil erstellt wird. Ob dies der Fall ist, wird für die weitere Diskussion vernachlässigt, da alle Ausführungsbeispiele basierend auf beiden Alternativen implementiert werden können.
  • Wie es der oberen Darstellung von 3 zu entnehmen ist, ist in Position 1 der Höhenwert, entsprechend der 2-dimensionalen Darstellung der gemessenen Linie 44, gering, während dieser bis zur Position 2 auf einen wiederum näherungsweise konstanten Level ansteigt, wobei bei dem in 2 dargestellten Fall einer scharfen Kante des Materialstreifens 4 der Anstieg, wie in 3 gezeigt, abrupt erfolgt, so dass sich insgesamt das in 3 oben gezeigte Höhenprofil ergibt.
  • Aus diesem Höhenverlauf lässt sich nunmehr unmittelbar mit hoher Präzision, beispielsweise durch Anwendung eines Schwellwertkriteriums oder des Anpassens einer geeigneten Funktion bzw. Parametrisierung ein Positionswert des Anfangs des Materialstreifens 4 bestimmen. Der Positionswert kann dabei zunächst in beliebigen, dimensionslosen Einheiten bestimmt werden, wobei eine Umrechnung in einen Längenwert in Si-Einheiten anhand eines Geometriefaktors, beispielsweise vor Erstellen des Höhenprofils oder auch erst nach Bestimmen der Überlapplänge erfolgen kann. Wird beispielsweise eine konstante Bildaufnahmefrequenz bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit der Rotationseinrichtung 2 gearbeitet, ergibt sich dieser Geometriefaktor aus der Anzahl der Aufnahmen pro Umdrehung und dem Radius der Rotati onsvorrichtung, ggf. korrigiert um die Änderung des Radius, die durch bereits auf die Rotationsvorrichtung bzw. den Körper aufgewickelte Materialstreifen verursacht wird.
  • Ein weiteres Beispiel dafür, wie die Position einer Kante bzw. eines Kantenverlaufs bestimmt werden kann, ist, den Gradienten des Höhenprofils zu bestimmen und auszuwerten. Wenn der Betrag des Gradienten einen Maximal- oder Schwellwert überschreitet, kann darauf geschlossen werden, dass ein Höhensprung vorliegt, beispielsweise also eine Kante. (Das Vorzeichen des Gradienten kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Art der Kante zu bestimmen.) Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann darüber hinaus für den Betrag des Gradienten ein Fenster gesetzt werden, wobei als Kriterium für das Vorhandensein einer Kante bzw. eines Anfangs oder eines Endes ein Fenster festgelegt wird, innerhalb dessen sich der Betrag des Gradienten befinden soll. Dadurch wird es ermöglicht, andere Artefakte von dem Beginn bzw. dem Ende eines Materialstreifens zu trennen. Beispielsweise können bestimmte Materialien steil von dem Umfang des gewickelten Materials abstehen, so dass die Ableitung an dieser Stelle weit oberhalb der Schwelle für eine „normale” Kante liegt. Durch Setzen eines Fensters können solche Artefakte berücksichtigt werden, indem diese dann nicht mehr zum Nachweis einer Kante führen. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsbeispielen die Orientierung des Gradientenvektors verwendet werden, um die Genauigkeit der Kantendetektion noch zu erhöhen.
  • Bei Ausführungsbeispielen mit ein-dimensionalen Höhenprofilen kann eine Ableitung des Höhenprofils in tangentialer Richtung durchgeführt werden, so dass, wenn die Ableitung des Höhenprofils an einer bestimmten Stelle einen Maximalwert überschreitet, daraus geschlossen werden kann, dass ein Höhensprung vorliegt, mithin also eine Kante.
  • Diesen Geometriefaktor könnte man folglich auch als tangentiale Messauflösung bezeichnen.
  • Sollte, anders als im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Lichtschnittmesseinrichtung bzw. Lichtquelle 24 verwendet werden, die nicht in radialer Richtung auf die Oberfläche des Materialstreifens 4 projiziert, kann zur Erhöhung der Messgenauigkeit die tangentiale Verschiebung aufgrund der nicht-radialen Einstrahlung des Lasers berücksichtigt werden. Diese ergibt sich daraus, dass der Durchmesser des gewickelten Materials von Lage zu Lage wächst. Wird beispielsweise für den der Anfangskante zuordneten Pixel P1 bzw. den Positionswert P1 ein dem Positionswert zugeordneter Höhenwert H1(P1) und für den der Endkante bzw. dem Ende zugeordneten Pixel P2 ein Höhenwert H2(P2) angenommen, beträgt also die Höhendifferenz ΔH = H1(P1) – H2(P2) führen einfache geometrische Überlegungen zu einem Korrekturwert K = ΔH × TAN(α).
  • Die untere Darstellung von 2 zeigt exemplarisch eine Situation, wie sie sich nach dem vollständigen Aufwickeln eines Materialstreifens 4 darstellt, wobei die untere Darstellung von 3 das zu der vollständigen Wicklung korrespondierente Höhenprofil zeigt. Wie es 3 zu entnehmen ist, ist am Ende der Messung, also nachdem ein Höhenprofil erstellt wurde, welches das Ende des gewickelten Materialsstreifens überdeckt, das Höhenprofil wieder auf einem Niveau, welches niedriger ist als das maximal beobachtete Niveau, das von dem beobachteten Überlappbereich herrührt. Das heißt also, an Position 66, an der der Materialstreifen mit sich selbst überlappt, macht das Höhenprofil einen den Überlapp bzw. den Beginn des Überlapps markierenden Sprung, wobei nach Ende des Wickelvorgangs bzw. mit Ende des Materialstreifens das Höhenprofil wieder auf das Niveau vor Beginn des Überlapps abfällt, da das Laserlicht nunmehr nur noch von der Oberfläche des einfach gewickelten Materialstreifens gestreut wird. Als Abstandsmaß 68 kann somit mit hoher Präzision der Überlapp bzw. die Überlapplänge bestimmt werden. Als Abstandsmaß wird dabei sowohl das Maß im Höhenprofil als auch auf der Oberfläche des Materials verstanden.
  • In der unteren Darstellung von 2 ist dieser Sachverhalt dadurch skizziert, dass in der 2-dimensionalen Sensoraufnahme der unteren Darstellung der vor dem Ende der Aufnahme maximal erreichte Höhenwert gestrichelt dargestellt ist.
  • Wie es der Beschreibung in den 1 bis 3 zu entnehmen ist, wird bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung also ein System zur Erzeugung von Messdaten eingesetzt, das die Erzeugung eines Höhenprofils während des Wickelvorgangs ermöglicht. Das Messsystem arbeitet mit einer intern (freilaufend) oder extern getriggerten Messkamera, wobei die einzelnen Messungen in äquidistanten oder bekannten Schrittweiten auf dem Material bzw. auf der Trommelmantelfläche oder der Oberfläche des gewickelten Materialssteifens stattfinden. Dabei kann der Sensor bzw. das Messsystem mit konstanter Messfrequenz, also ohne externen Triggerimpuls betrieben werden oder die Messung kann extern getriggert werden, beispielsweise indem ein Rädchen auf dem Umfang der Rotationseinrichtung bzw. der Trommel 2 mitläuft, so dass die aufgenommenen Daten einen bekannten tangentialen Messabstand auf den zu untersuchenden Material besitzen. Alternativ kann ein in der Trommel 2 verbauter Drehgeber benutzt werden, der die einzelnen Aufnahmen auslöst. Bei alternativen Ausführungsbeispielen wird ein zeilenweise messendes Geometriemesssystem, wie beispielsweise ein Laser-Lichtschnitt-Meßsystem verwendet, das nicht lediglich die ein-dimensionale Anzeige bzw. die ein-dimensionale Erzeugung eines Höhen-Profils ermöglicht, sondern eine vollständige 2D-Erfassung der Wickeltrommel und des Materials während des Wickelvorgangs erlaubt. Auch dieses Messsystem kann mit einer intern (freilaufend) oder extern getriggerten Messkamera arbeiten, so dass sichergestellt ist, dass die zeilenweisen Messungen äquidistant sind bzw. zu bekann ten Orten korrespondieren, also bekannten Schrittweiten auf dem Material bzw. auf der Trommelmantelfläche entsprechen.
  • Die sichere Detektion der Materialkante bzw. des Anfangs und des Endes des Materialsstreifens beruht darauf, dass die vollständige Information in Form eines Höhenprofils vorhanden ist und dass eine spezielle Auswertealgorithmik verwendet werden kann, die eine Kante bzw. eine Materialstufe oder Anfang und Ende detektieren kann. Diese Auswertealgorithmik arbeitet nicht punktweise anhand eines einzelnen Messpunktes, sondern wird auf zusammengesetzte „Höhendaten”, also auf Höhenprofile angewendet, die in einer oder in zwei Dimensionen erzeugt werden können. Somit wird die Auswertung asynchron nach der Datenaufnahme durchgeführt.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann bereits mit Beginn des Wickelvorgangs, bzw. sobald ein Höhenprofil, das den Anfang des Materialstreifens überdeckt, erzeugt wurde, mit der Auswertung des Höhenprofils begonnen werden. Die vollständige Auswertung findet jedoch erst nach Abschluss des gesamten Wickelvorgangs statt, bzw. dann, wenn das Ende des Materialstreifens im Höhenprofil enthalten ist.
  • Bei auf Stoß gewickelten Materialstreifen bzw. sich mit angeschrägten Kanten überlappenden Materialstreifen ist eine Endkante idealerweise nicht detektierbar, da es ja gerade das Ziel dieser Art des Wickelns des Materialstreifens ist, das Auftreten einer solchen Kante zu verhindern. Entgegen herkömmlichen, punktweise bzw. auf Schwellwertvergleichend basierenden Messverfahren kann bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung hier eine Positiv-Bestätigung des Wickelprozesses dahingehend vorgenommen werden, dass beobachtet wird, dass in dem Bereich, in dem das Ende des Materialstreifens erwartet wird, eine homogene und glatte Oberfläche existiert. Dies kann verifiziert werden, da die vollständige Höheninformation bzw. ein vollständiges Höhenprofil des Materialstreifens zur Verfügung steht.
  • Somit lässt sich die Detektionsgenauigkeit bzw. die Präzision der Kontrolle des Wickelfortgangs deutlich gegenüber solchen Verfahren erhöhen, die auf die Detektion einer Kante ausgerichtet sind und die lediglich bei der Nicht-Detektion einer solchen den Umkehrschluss ziehen, dass die Wicklung nahtlos erfolgt ist. Da das Detektieren einer Kante, auf das solche Systeme fokussieren, ein Überschreiten eines Schwellwerts voraussetzt, sind diese Systeme bei nahtlos gewickelten bzw. schräg überlappenden Anfangs- und Endbereichen deutlich weniger sensitiv. Das heißt, kleine Höhensprünge, die bei nicht-perfekter Wicklung auftreten können, bleiben bei den konventionellen Systemen unentdeckt.
  • Mit anderen Worten wird für einige Beispiele der hier beschriebenen automatischen Erkennung des Endes des Materialstreifens bzw. der Materialendkante die Erkenntnis benutzt, dass die gesuchte Materialendkante nur für einen bestimmten tolerierbaren Bereich nahe der Anfangskante zuzüglich einer exakten Trommelumdrehung lokalisiert sein kann, so dass zwischen der gesuchten Material-Endkante bzw. dem Ende des Materials und sonstigen Artefakt-Strukturen (sofern diese auftreten) logisch unterschieden werden kann. Bei Verwendung eines 2-dimensionalen Geometriemessverfahrens kann eine weitere Verbesserung der Kanten-Detektionssicherheit durch eine zusätzliche Korrelation der Messpunkte verschiedener, benachbarter Messspuren erzielt werden, wie es in den vorhergehenden Abschnitten schon beschrieben wurde.
  • Zusammengefasst kann der zur Auswertung der Messdaten verwendete Algorithmus kurz wie folgt zusammengefasst werden. Zunächst wird in dem Höhenprofil ein Positionswert bzw. eine Pixelkoordinate für den Anfang oder die Anfangskante P1(n) in dem Höhenprofil bestimmt. Dabei kann, zur Verringerung der Rechensensitivität, die Suche dieser Kante auf einen Bereich eingeschränkt werden, innerhalb dessen der An fang des Materialstreifens aufgrund der geometrischen Rahmenbedingungen liegen muss.
  • Dann kann bei einigen Ausführungsbeispielen die erwartete Pixelposition bzw. der erwartete Positionswert des Endes bzw. der Endkante aus dem Positionswert P1(n) durch Addition einer vollständigen Umdrehung zu einem Positionswert P1'(n) extrapoliert werden.
  • Danach wird eine Analyse der Positionswerte in der Umgebung des extrapolierten Positionswerts P1'(n) vorgenommen, um das Ende bzw., sofern vorhanden, eine Endkante P2(n) bzw. einen diesem zugeordneten Endwert zu bestimmen.
  • Aus diesen beiden Positionswerten kann der tangentiale Abstand T(n), entweder direkt in metrischen Einheiten, oder in Einheiten von Positionswerten bestimmt werden. Im einen Fall ist die Differenz T(n) der Positionswerte direkt zu bestimmen, im Fall metrischer Einheiten kann diese Differenz noch mit der tangentialen Messauflösung A multipliziert werden.
  • Sofern die Laserlichtprojektion nicht in radialer Richtung erfolgt, kann die Überlapplänge noch um den Korrekturwert K(n) korrigiert werden, der von der tangentialen Verschiebung der bestimmten Kanten-Positionen herrührt.
  • 4a zeigt einen Anwendungsfall, in dem ein negatives Abstandsmaß 68 bestimmt wird, da der Materialstreifen an seinem Ende nicht mit sich selbst überlappt, sondern zwischen Anfangskante und Endkante bzw. zwischen Anfang und Ende des Materialstreifens ein Spalt verbleibt. Wie in dem in 4a dargestellten Höhenprofil ersichtlich, fällt in diesem Fall in dem Höhenprofil das Höhenniveau im dem Abstandsmaß 68 zugeordneten Bereich wieder auf den Anfangswert zurück, da sich hier kein zusätzlich gewickeltes Material befindet. Durch die oben beschriebene Auswertung der vollständigen Information in dem Höhenprofil ist es ohne Weiteres möglich, auch im Fall eines Spaltes ein Abstandsmaß zu ermitteln. Ob dieses mit positiven oder negativen Vorzeichen von dem Fall des Überlapps unterschieden wird, ist Konvention. Beide Alternativen sind möglich.
  • Ferner zeigt 4a, dass der Laser nicht zwingend radial auf die Oberfläche des Materials strahlen muss. Vielmehr kann es bei einigen Ausführungsbeispielen vorteilhaft sein, dass Laser- bzw. die Messlichtprojektionen nicht in radialer Richtung erzeugt werden, um die Höhenauflösung zu verbessern. Aus demselben Grund ist es ferner möglich, die Kamera, mittels derer die Lichtprojektion beobachtet wird, in beliebigen Winkeln relativ zur radialen Richtung anzuordnen. Ferner kann bei einigen Ausführungsbeispielen der Lichtmessstreifen auf der Oberfläche des gewickelten Materialstreifens nicht, wie in den vorhergehenden Figuren angedeutet, axial, also parallel zur Breitenrichtung verlaufen. Vielmehr ist ein beliebiger Winkel dieses Lichtmessstreifens zur Breiten- bzw. axialen Richtung möglich. Dadurch kann bei einigen Ausführungsbeispielen in der Auswertung die Höhenauflösung weiter verbessert werden, da selbst bei einer Kante, die parallel zur Breitenrichtung gewickelt ist, durch den „verkippten” Lichtmessstrahl die Projektion des Lichtmessstrahls auf einem 2-dimensionalen Sensor in unterschiedlichen Pixelzeilen für jeweils zueinander benachbarte Messspuren abgebildet wird. Dadurch kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine zusätzliche Interpolation zwischen den Pixelpositionen auf dem Sensor dazu verwendet werden, die Höhenauflösung noch zu vergrößern, wenn der Laserstrahl verkippt ist.
  • Die 4b und 5 zeigen noch zwei weitere Mess-Szenarien, bei denen der Kantenverlauf lediglich durch Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. durch Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zuverlässig bestimmt werden kann, da die Geometrie verkomplizierende Randbedingungen vorhanden sind. Im in 4b gezeigten Beispiel ist noch einmal das in den vorhergehenden Abschnitten teilweise be reits diskutierte Beispiel eines Materialsstreifens 4, dessen vordere, und ggf. auch hintere, Kante angeschrägt ist, dargestellt. Im in 4b gezeigten Fall ist in der oberen Abbildung der Beginn der Aufwicklung eines Materialstreifens 4 mit angeschrägter Kante dargestellt, wobei die untere Darstellung das dazu korrespondierende, ein-dimensionale Höhenprofil zeigt. Wie der Illustration zu entnehmen ist, ist in dem Anfangsbereich 70, indem der Materialstreifen angeschrägt ist, die relative Höhenänderung bzw. die relative Änderung der Höhenwerte im Höhenprofil vergleichsweise gering, so dass hier eine Kantendetektion, die auf die Änderung benachbarter Höhenmesspunkte bzw. Höhensprünge abzielt, Schwierigkeiten haben wird, die exakte Position der Kante festzustellen.
  • Durch die Auswertung des Höhenprofils wird es möglich, die vollständige Information der Analyse zugrunde zu legen, um so ein Kriterium zu definieren, das auf die Anwendung angepasst ist. So kann beispielsweise bei Anpassen einer Parametrisierung an das Höhenprofil der Anfang als tatsächlicher Beginn des Streifens definiert werden, oder auch, wenn dies für die zu erzielenden Zwecke geeigneter ist, als Hälfte des Anstiegs im Höhenprofils.
  • 5 zeigt eine in der Praxis häufig auftretende Konfiguration, in der ein Materialstreifen aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, auf eine Oberfläche gewickelt wird, die nicht perfekt zylindrisch ist. Vielmehr werden in 5 acht (wobei diese Anzahl beliebig variieren kann) lineare Segmente 80a bis 80d verwendet, deren Abstand d zu einem Rotationszentrum variiert werden kann, um den Durchmesser des Körpers, auf den der Materialstreifen gewickelt wird, zu verändern. Dabei wird, nach erfolgter Wicklung, die zylindrische Geometrie durch die Eigenelastizität des verwendeten Materials selbst hergestellt.
  • In einem solchen Anwendungsszenario ist die Verwendung herkömmlicher Verfahren, die darauf abzielen, lediglich eine Kante zu detektieren, unmöglich. Dies rührt daher, dass der zur Wicklung verwendete Körper selbst bereits eine Mehrzahl von Kanten, beispielsweise zwischen den Segmenten 80a und 80b aufweist, die von den kanten-basierten Verfahren jeweils gefunden werden würden. Aufgrund der Vielzahl solcher Kanten ist keine sinnvolle Aussage über das gewickelte Material selbst mehr möglich. Selbst wenn die Kanten bereits von einer Lage gewickelten Materials überdeckt wurden, ist mit diesen herkömmlichen Verfahren eine sinnvolle Auswertung nicht möglich, da durch die abschnittsweise linearen Segmente an den Segmentgrenzen jeweils Kanten im gewickelten Materialstreifen hervorgerufen werden, die wiederum fälschlicherweise zum Interpretieren dieser Kante als Endkante des Materialstreifens führen könnten. Bei Kenntnis des Höhenprofils können die einzelnen Beiträge jedoch zuverlässig unterschieden werden.
  • Zusammengefasst kann ein System zum Wickeln eines Materialstreifens auf einem Körper in einer tangentialen Richtung also beispielsweise wie folgt charakterisiert werden:
    • – Beispiel für apparative Voraussetzung des Gesamtssystems: – Zuführeinrichtung – Wickeltrommel – Sensor zur zeilenweisen Messung der radialen Höhenänderung auf der Trommel (3D-Geoemtriemesssystem) – Der Sensor ist intern (freilaufend mit konstanter Messfrequenz) oder extern (z. B. mit Streckengeber auf der Trommel) getriggert, sodass die aufgenommenen Daten einen bekannten tangentialen Messabstand auf dem zu untersuchenden Material besitzen. (Ein externer Triggerimpuls der Aufnahme kann z. B. durch ein auf der Trommeloberfläche mitlaufendes Rädchen erzeugt werden. Alternativ kann ein direkt mit der Wickeltrommel verbundener Drehgeber verwendet werden. Die tangentiale Messauflösung kann beispielsweise vor der eigentlichen Messung mittels geeigneter Vorrichtungen und Verfahren kalibriert werden).
    • – Start des Wickelvorgangs und Start der zeilenweise Aufzeichnung der 3D-Höhendaten eines Messsensors.
    • – Übertragung der Messdaten entweder abschnittsweise oder komplett nach der Aufnahme auf eine Auswerteeinheit und Zusammensetzung der Messdaten zu einer Gesamtdarstellung.
    • – Detektion der Pixel-Koordinaten der Anfangskante P1(n) in allen Messspuren n der Gesamtdarstellung oder in den Teildarstellungen durch 1- oder 2-dimensionale Kantendetektions-Algorithmen auf der Auswerteeinheit, eventuell unter Zuhilfenahme von a-priori-Informationen über die erwartete Pixel-Position der Anfangskante und dessen Winkelorientierung bzgl. der axialen Richtung.
    • – Extrapolation der Pixel-Koordinaten P1(n) der Anfangskante auf die Pixelposition der Anfangskante nach einer Trommelumdrehung P1'(n);
    • – Detektion der Pixel-Koordinaten der Endkante P2(n) in der direkten Umgebung der Pixelpositionen P1'(n);
    • – Bestimmung der Differenzwerte D(n) der Koordinaten P1'(n) und P2(n);
    • – Bestimmung der tangentialen Abstände T(n) in metrischen Einheiten, die den Differenzwerten D(n) entsprechen, durch Multiplikation der Differenzwerte D(n) mit der tangentialen Messauflösung A;
    • – Gegebenenfalls Korrektur K(n) von T(n) aufgrund von tangentialer Verschiebung der bestimmten Kanten-Positionen im Falle eines Winkels ungleich Null zwischen Oberflächennormale und Lasereinfallswinkel (nur für Laser-Lichtschnitt).
    • – Berechnung der Überlapplängenwerte in tangentialer Richtung Ü(n) = T(n) + K(n).
    • – Berechnung der Überlapplänge senkrecht zur Materialkante durch Projektion der Überlapplänge in die Kantenrichtung mit Hilfe von cos(α); α ist der Winkel zwischen axialer Richtung und der Materialkante.
  • Ein der apparativen Umsetzung zugrunde liegendes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Bestimmen einer Überlapplänge eines in einer tangentialen Richtung auf einen Körper gewickelten Materialstreifen kann, wie auch anhand von 6 illustriert, wie folgt charakterisiert werden.
  • In einem Profilschritt 100 wird zunächst ein in der tangentialen Richtung den Anfang und das Ende des gewickelten Materialsstreifens überdeckendes Höhenprofil einer Oberfläche des Materialstreifens erstellt.
  • In einem Detektionsschritt 102 wird in dem Höhenprofil ein Positionswert des Anfangs des Materialstreifens bestimmt.
  • In einem Auswerteschritt 104 wird, basierend auf dem bestimmten Positionswert des Anfangs und des das Ende des Materialstreifens überdeckenden Höhenprofils, die Überlapplänge des Materialstreifens bestimmt.
  • Obwohl anhand der vorhergehenden Ausführungsbeispiele einige wenige Möglichkeiten der Kantendetektion diskutiert wurden, ist es selbstverständlich möglich, weitere Kriterien innerhalb des Höhenprofils anzuwenden, um eine Kante bzw. den Anfang eines Materialstreifens zu detektieren. Beispielsweise kann die Umgebung aller aufgenommenen Messpunkte untersucht und bezüglich einer Änderung der Steigung ausgewertet werden. Kanten wären dann beispielsweise dadurch bestimmt, dass diese Änderung der Steigung einen relativen Maximalwert besitzt.
  • Bei 2-dimensionalen Höhenprofilen kann bei einem zeilenweise aufnehmenden Sensor die Korrelation zwischen axial (das heißt in der Breitenrichtung) benachbarten Kanten-Detektionsergebnissen vorgesehen werden. Dadurch können etwaige Falschwerte, das heißt falsch detektierte Kantenpositionswerte, logisch ausgeblendet werden (beispielsweise lose Fäden). Weiterhin kann die Punkteschar der detektierten Kantenpositionswerte zu einer gemeinsamen Kurve zusammengefasst werden, die als Ganzes mittels weiterer Auswerteoperationen geglättet werden kann. Die Glättung reduziert das verbleibende Rauschen, das heißt u. a. etwaige Messungenauigkeiten. Ferner kann, obwohl dies in den vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen nicht ausdrücklich gezeigt ist, eine spezielle Lichtschnittmesskamera verwendet werden, welche eine Vorauswertung des 2-dimensionalen Bildes der Sensorelementmatrix vornimmt, um beispielsweise je Messspur (Spalte des Detektors) nur denjenigen Pixelwert bzw. Höhenwert auszugeben, die der Position des Lichtmessstreifens in der Sensorelementmatrix entsprechen.
  • Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen können auch die Ergebniswerte der Überlapplängen zu einer Gesamtkurve zusammengefasst werden, welche einer weiteren logischen oder qualitativen Überprüfung zugeführt werden kann, zum Beispiel zur Auswertung von Toleranzüberschreitungen innerhalb eines bestimmten Auswerteintervalls.
  • Bei Verwendung von Materialien bzw. Materialstreifen, die keine „senkrechten” sondern abgeschrägte Schnittkanten im Spleißbereich besitzen, kann mittels der Auswertealgorithmik die Position bzw. der Positionswert, der zu dem „oberen” Übergang zwischen schräger Schnittfläche und „flacher” Streifenoberfläche korrespondiert, bestimmt werden. Solche Materialien werden oftmals mit einem „Stumpfspleiß”, das heißt mit eine Spleißüberlappung der Länge Null gewickelt.
  • Für einen solchen Fall des beabsichtigten Stumpfspleißes kann idealerweise keine Materialendkante detektiert werden, da sich das Material praktisch nahtlos aneinander fügt. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann daher die Materialendkante in einem gewissen Toleranzfenster um die erwartete Position herum gesucht werden und im Falle einer fehlgeschlagenen Kantendetektion bzw. im Fall eines stetigen, glatten Oberflächenbereichs bzw. Höhenprofils in diesem Bereich darauf geschlossen werden, dass der Stumpfspleiß wie gewünscht gewickelt wurde. Bei Einsatz eines Sensors mit einer Vielzahl vom Messspuren über die axiale Breite kann der Materialstreifen über die gesamte axiale Breite erfasst werden. In diesem Fall ist nicht nur die Messung der Überlapplänge, sondern auch z. B. die Detektion der seitlichen Kanten des Materialstreifens möglich, was zur Bestimmung der Materialbreite, des axialen Versatzes des Materials, von umgeschlagene Materialecken, von teilweise offenem Spleiß und Spleißwinkeln relativ zur axialen Richtung, genutzt werden kann.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann anhand des 2-dimensionalen Höhenprofils das Abstandsmaß bzw. der Überlapp allein bei Kenntnis des den Anfang und das Ende des gewickelten Materialstreifens überdeckenden Teils des Höhenprofils bestimmt werden, indem beispielsweise eine geeignete Parametrisierung eines 2-dimensionalen Höhenprofils an diesen Bereich angefittet wird. Aus den durch fitten bestimmten Parametern kann das Abstandsmaß oder der Überlapp bestimmt werden, ohne dass das Auflegen des Materialstreifens (das Erzeugen eines Anfangs bzw. einer Anfangskante) direkt im Höhenprofil beobachtet wird. Lediglich der den Anfang überdeckenden Teil der nächsten Lage wird im Höhenprofil erfasst, wobei mit einer geeigneten Parametrisierung der darunter liegende Anfang bzw. dessen Positionswert bestimmt werden kann.
  • Bei geeigneter Wahl der Geometrie kann durch Ausführungsbeispiele das erfindungsgemäße Verfahren bzw. bei Verwen dung von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Vorrichtungen eine Ortsauflösung in tangentialer Richtung erzeugt werden, die besser als 0,5 mm, gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sogar besser als 0,25 mm ist. Je nach Anzahl der Messspuren, also abhängig von den verwendeten Sensor bzw. Lichtschnittsensor oder taktilen Messverfahren kann die Auflösung in Breitenrichtung beliebig variierend an die Erfordernisse angepasst werden, indem entweder ein anderer Abbildungsmaßstab, Sensoren mit höherer Auflösung bzw. eine größere Anzahl taktiler Sensoren verwendet wird. So sind beispielsweise Ortsauflösungen, die besser als 0,5 mm oder gar besser als 0,25 mm sind, mit einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung erzielbar.
  • Ebenso kann durch geeignete Wahl des Sensors bzw. der Geometrie des Lichtschnittmessverfahrens eine Höhenauflösung erzielt werden, die besser als 0,5 mm oder sogar besser als 0,1 mm beträgt. wenn die Dicke der zu untersuchenden Materialstreifen zwischen 1 mm und 10 mm variiert. Allgemein gesprochen kann eine Höhenauflösung erreicht werden, die mindestens 5mal oder 10mal größer ist als die Dicke eines untersuchten Materials.
  • Abhängig von den Gegebenheiten können Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Bestimmen einer Überlapplänge eines in einer tangentialen Richtung auf einen Körper gewickelten Materialstreifens in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementation kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das Ausführungsbeispiele des Verfahren zum Bestimmen einer Überlapplänge eines in einer tangentialen Richtung auf einen Körper gewickelten Materialstreifens ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Computer-Programm- Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computer-Programm auf einem Computer abläuft.

Claims (21)

  1. Verfahren zum Bestimmen eines Abstandsmaßes zwischen einem Anfang und einem Ende eines in einer tangentialen Richtung (6) auf einen Körper gewickelten Materialstreifens (4), umfassend: Erstellen eines in der tangentialen Richtung (6) den Anfang (20) und das Ende (22) des gewickelten Materialstreifens (4) überdeckenden Höhenprofils (60) einer Oberfläche des Materialstreifens (4); Bestimmen eines Positionswerts des Anfangs (20) des Materialstreifens (4) in dem erstellten Höhenprofil (60); und Bestimmen des Abstandsmaßes unter Verwendung des Positionswertes des Anfangs (20) und des das Ende (22) des Materialstreifens (4) überdeckenden Höhenprofils (60).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem ein Höhenprofil (60) erstellt wird, das für eine Mehrzahl in tangentialer Richtung in bekanntem Abstand zueinander benachbarte Positionswerte Höhenwerte und die ihnen zugeordneten Positionswerte umfasst.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem in einem in tangentialer Richtung zwischen dem Anfang (20) und dem Ende (22) des Materialstreifens (4) liegenden Zwischenbereich kein Höhenprofil (60) erstellt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Höhenprofil (60) während eines Wickelvorgangs erzeugt wird, wobei für eine Mehrzahl von in tangentialer Richtung bekannten oder äquidistanten Positionswerten eine den jeweiligen Positionswerten zugeordnete Höheninformation bestimmt und gespeichert wird.
  5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem erstellten Höhenprofil (60) ein Positionswert für das Ende (22) des Materialstreifens (4) bestimmt wird und das Abstandsmaß unter Verwendung des Positionswertes des Endes (22) bestimmt wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Anfang (20) des Materialstreifens (4) eine Anfangskante und als Ende (22) des Materialstreifens (4) eine Endkante in dem Höhenprofil (60) bestimmt wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem ein Positionswert einer Anfangs- oder Endkante in dem Höhenprofil (60) bestimmt wird, wenn der Absolutwert einer Differenz der Höhenwerte zweier in dem Höhenprofil (60) in tangentialer Richtung benachbarter Positionswerte einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem das Bestimmen eines Positionswerts einer Anfangs- oder einer Endkante ein Bilden einer Ableitung des Höhenprofils umfasst.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem ein Positionswert für eine Anfangs- oder Endkante bestimmt wird, wenn der Wert der Ableitung des Höhenprofils ein Schwellwertkriterium erfüllt oder innerhalb eines vorbestimmten Intervalls liegt.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem beim Bestimmen der Positionswerte der Anfangs- oder der Endkante eine einen Kantenverlauf beschreibende Parametrisierung an das Höhenprofil (60) angepasst wird.
  11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beim Bestimmen des Abstandsmaßes aus den Posi tionswerten des Anfangs (20) und des Endes (22) unter Berücksichtigung eines Geometriekorrekturwerts ein Längenwert erzeugt wird.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem beim Bestimmen des Abstandsmaßes die Differenz der Positionswerte des Anfangs (20) und des Endes (22) mit dem Korrekturwert kombiniert wird.
  13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Höhenprofil (60) mittels eines berührungslosen oder taktilen Messverfahrens erstellt wird.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem das Messverfahren ein Lichtschnittmessverfahren ist.
  15. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein zwei-dimensionales Höhenprofil (60) erstellt wird, das Höhenwerte für eine Mehrzahl Messspuren aufweist, wobei die Mehrzahl von Messspuren in einer senkrecht zur tangentialen Richtung (6) verlaufenden Breitenrichtung benachbart zueinander angeordnet sind.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem zur Bestimmung eines einer Messspur an einem vorbestimmten Positionswert zugeordneten Höhenwertes zusätzliche dem vorbestimmten tangentialen Positionswert zugeordnete Höheninformationen einer in der Breitenrichtung benachbarten Messspur berücksichtigt werden.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, bei dem zur Bestimmung des Positionswertes des Anfangs (20) oder des Endes (22) eine eine Linie oder Fläche beschreibende Parametrisierung an das zwei-dimensionale Höhenprofil (60) angepasst wird.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, bei dem das Bestimmen der Positionswertes des Anfangs (20) bzw. des Endes (22) umfasst: Bestimmen eines vorläufigen Positionswertes des Anfangs (20) bzw. des Endes (22) für jede der Messspuren des 2-dimensionalen Höhenprofils (60); und Bestimmen des Positionswertes des Anfangs (20) bzw. des Endes (22) durch Kombination des vorläufigen Positionswertes mit dem vorläufigen Positionswert zumindest einer der in der Breitenrichtung unmittelbar benachbarten Messspuren.
  19. Vorrichtung zum Bestimmen eines Abstandsmaßes zwischen einem Anfang und einem Ende eines in einer tangentialen Richtung (6) auf einen Körper gewickelten Materialstreifens (4), mit folgenden Merkmalen: einer Sensorvorrichtung, die ausgebildet ist, um ein in einer tangentialer Richtung den Anfang (20) und das Ende (22) des gewickelten Materialstreifens (4) überdeckendes Höhenprofil (60) einer Oberfläche des Materialstreifens (4) zu erstellen; einer Auswerteeinrichtung, die ausgebildet ist, das Höhenprofil (60) zu analysieren, um einen Positionswert des Anfangs (20) des Materialstreifens (4) in dem Höhenprofil (60) zu bestimmen; und einer Evaluationseinrichtung, die ausgebildet ist, unter Verwendung des Positionswertes des Anfangs (20) und des das Ende (22) des Materialstreifens (4) überdeckenden Höhenprofils (60) das Abstandsmaß zu bestimmen.
  20. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 18, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.
  21. System zum Wickeln eines Materialstreifens (4) auf einen Körper in einer tangentialen Richtung (6), mit folgenden Merkmalen: eine mit dem Körper gekoppelte Rotationseinrichtung (2), die ausgebildet ist, um den Körper in tangentialer Richtung (6) in Rotation zu versetzen und den Materialstreifen (4) aufzuwickeln; und einer Kontrollvorrichtung (10) zum Bestimmen eines Abstandsmaßes zwischen einem Anfang und einem Ende eines des in der tangentialen Richtung (6) auf den Körper gewickelten Materialstreifens (4), mit folgenden Merkmalen: einer Sensorvorrichtung (12), die ausgebildet ist, um ein in der tangentialen Richtung (6) den Anfang (20) und das Ende (22) des gewickelten Materialstreifens (4) überdeckendes Höhenprofil (60) einer Oberfläche des Materialstreifens (4) zu erstellen; einer Auswerteeinrichtung, die ausgebildet ist, das Höhenprofil (60) zu analysieren, um einen Positionswert des Anfangs (20) des Materialstreifens (4) in dem Höhenprofil (60) zu bestimmen; und einer Evaluationseinrichtung, die ausgebildet ist, unter Verwendung des Positionswertes des Anfangs (20) und des das Ende (22) des Materialstreifens (4) überdeckenden Höhenprofils (60) das Abstandsmaß zu bestimmen.
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