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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Überwachungssystem zur Überwachung eines Herstellungsprozesses für ein Reifenaufbauteil, sowie eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen des Reifenaufbauteils.
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Zur Herstellung eines Reifens, insbesondere eines Radialgürtels, werden zunächst Reifenaufbauteile, insbesondere eine Karkasseneinlage und eine Gürteleinlage, jeweils separat auf einer Aufbautrommel aufgewickelt. Die Reifenaufbauteile werden dann nachfolgend in weiteren Herstellungsschritten miteinander verbunden.
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Die Karkasseneinlage wird durch Auflegung und Aufwickeln mehrerer Materiallagen, z. B. eines Inner-Liners und ein oder mehrerer Gewebebänder hergestellt. Die Materiallagen werden hierbei sukzessive aufeinandergelegt und aufgewickelt, wobei z. B. nach dem Inner-Liner und einem oder zwei Gewebebändern auch ein Zwischenschritt des Umlegens oder Umbugens erfolgen kann, woraufhin ggf. weitere Materiallagen aufgelegt werden, z. B. weitere Gewebebänder, ein Wulstverstärker und Seitenwände.
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Die Gürteleinlage wird im Allgemeinen sukzessive in zwei Stationen hergestellt, wobei z. B. in einer ersten Station ein Gürtelpaket bzw. Breaker Package ausgebildet wird und in einer zweiten Station sukzessive mindestens eine weitere Materiallage, z. B. eine JCP oder Bandage, aufgebracht wird.
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Bei diesen Herstellungsprozessen der Reifenaufbauteile können Fehler auftreten. So kann z. B. eine Materiallage bei fehlerhafter oder fehlender Zuführung der Materiallage ausgelassen werden. Weiterhin kann eine Materiallage zugeführt, aber nicht ordnungsgemäß, z. B. versetzt oder unsymmetrisch, aufgewickelt werden.
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Hierfür sind Überwachungsverfahren und Überwachungssysteme bekannt, die Fehlstellen oder andere Fehler indirekt erfassen. Ein Operator oder Bedienpersonal überprüft dann die Reihenfolge vor Beginn eines nächsten Prozessschrittes bzw. vor Auflegen einer nächsten Materialschicht, und gibt ein Freigabesignal aus, dass nachfolgend gemäß Materiallage aufgelegt wird.
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Auch derartige Verfahren sind jedoch grundsätzlich fehlerträchtig und erfordern weiterhin einen hohen apparativen und personellen Aufwand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Überwachungssystem zur Überwachung eines Herstellungsprozesses für ein Reifenaufbauteil zu schaffen, das eine sichere Überwachung bei relativ geringem Aufwand ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren zum Überwachen eines Herstellungsprozesses für ein Reifenaufbauteil gelöst (Anspruch 1) mit den Schritten:
- a) Beleuchten mindestens einer auf einer Aufbautrommel aufgebrachten Materiallage vor und/oder während eines Schrittes des Auflegens einer Materiallage, wobei die Materiallage von beiden Seiten jeweils unter nicht-senkrechten Beleuchtungswinkeln beleuchtet wird,
- b) Erfassen der mindestens einen beleuchteten Materiallage (6a, 6b, 6c) auf der Aufbautrommel mit mindestens einer Kamera unter einem von den Beleuchtungswinkeln verschiedenen Kamerawinkel und Erzeugung von Kamerasignalen,
- c) Auswertung der Kamerasignale, mit den Auswertungsschritten:
– c1) Ermitteln von Strukturen in einem Kamerabild, das aus den Kamerasignalen gebildet wird,
– c2) Ermitteln mindestens einer Ist-Position der mindestens einen Materiallage aus dem Kamerabild,
– c3) Vergleich der ermittelten Ist-Position mit mindestens einer Soll-Position,
- d) Ausgabe mindestens eines Prozess-Steuersignals in Abhängigkeit der Auswertung zur Unterbrechung und/oder Weiterführung des Herstellungsprozesses für das Reifenaufbauteil.
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Somit wird die mindestens eine auf die Aufbautrommel aufgebrachte Materiallage zum einen seitlich, z. B. schräg seitlich oder auch horizontal seitlich, beleuchtet und zum anderen mit mindestens einer Kamera aus einem anderen Winkel erfasst, so dass Kamerasignale der beleuchteten Materiallagen, bzw. des Stapels aus beleuchteten Materiallagen, erfasst und nachfolgend mittels einer Bildauswertung ausgewertet werden können. Hierbei können relevante Strukturen insbesondere als helle Strukturen vor dunklem Hintergrund oder in einem Dunkelfeld ermittelt werden. Derartige Bildauswertungsalgorithmen Bildauswerte-Algorithmen und Bildauswerte-Verfahren bzw. Programme zur Bildauswertung stehen als mit hoher Genauigkeit zur Verfügung, um aus einem Kamerabild die relevanten Strukturen zu erfassen und relative Positionen der Strukturen zueinander zu ermitteln.
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Erfindungsgemäß wird somit der Vorteil erreicht, dass ein automatisiertes Verfahren zur Überwachung und ein automatisiertes Überwachungssystem geschaffen werden, die selbsttätig durch Ausleuchtung und Kamera-Erfassung die Materiallagen detektieren und auswerten können.
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Indem in Abhängigkeit der Ermittlung bzw. Bildauswertung ein Prozess-Steuersignal ausgegeben wird, kann somit das gesamte Verfahren zur Herstellung bzw. der Herstellungsprozess automatisiert ablaufen, so dass prinzipiell der zusätzliche Eingriff eines Operators oder von Bedienpersonal nicht mehr erforderlich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung ist vorgesehen, dass in dem Schritt (c1), d.h. dem Ermitteln der Strukturen, Kantenabbildungen seitlicher Kanten der mindestens einen Materiallage als helle Strukturen ermittelt werden. So kann insbesondere der Stapel aus Materiallagen durch die Kantenabbildungen genau erfasst werden und jede Materiallage einzeln erkannt und zugeordnet werden.
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Dieser Ausbildung liegt der Gedanke zugrunde, dass bei seitlicher Beleuchtung die seitlichen Kanten der Materiallagen stärker beleuchtet werden, und somit im Kamerabild als helle Strukturen vorliegen. Somit kann insbesondere eine Dunkelfeldaufnahme oder ein Dunkelfeld-Bild ermittelt werden, bei dem die relevanten Strukturen sich hell abzeichnen, vor einem dunkleren Hintergrund oder anderen Bereichen, die dunkler sind. Somit kann insbesondere in der Bildauswertung ein Kamerabild untersucht werden, bei dem die Kantenabbildungen der Kanten der Materiallagen als helle Linien einfach und sicher erfasst werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung wird bei dem Ermitteln und Vergleich der mindestens einen Ist-Position in dem Kamerabild mindestens eine der folgenden Größen ermittelt oder überprüft:
- – Breite einer Materiallage als Abstand oder lateraler Abstand zwischen zwei Kantenabbildungen zur Identifizierung einer Materiallage,
- – Abstände von Kantenabbildungen verschiedener Materiallagen zur Überprüfung einer Reihenfolge der übereinander liegenden Materiallagen,
- – Abstände von Kantenabbildungen verschiedener Materiallagen zur Überprüfung einer symmetrischen Anordnung der Materiallagen,
- – Vorhandensein oder Fehlen von Kantenabbildungen.
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Somit kann alleine aus der Auswertung der Kamerabilder jede Materiallage einzeln und im Vergleich zu den anderen nachgewiesen werden. Es kann das Vorhandensein (Existenz) oder Fehlen einer Materiallage und/oder eine falsche, z. B. unsymmetrische Lage erfasste werden. Weiterhin können auch Oberflächenstrukturen, z. B. das Profil einer Lauffläche oder schräge Wicklungen usw als helle Strukturen erfasst und bewertet, z. B. mit Soll-Positionen verglichen werden.
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Dem liegt die erfindungsgemäße Überlegung zugrunde, dass bei dem Stapel von Materiallagen im Wesentlichen nachfolgende Materiallagen auch schmaler sind, so dass ihre Positionen zu der Position der vorhergehenden Materiallagen gut ermittelt werden können, indem die jeweiligen Kanten durch Beleuchtung stärker hervorgehoben werden und somit im Kamerabild deutlich hervortreten.
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Es zeigt sich, dass eine derartige Beleuchtung, Kameraerfassung und Bildauswertung eine hinreichende Sicherheit ermöglicht, so dass aus einer automatisierten Bildauswertung mit der automatisierten Erzeugung von Prozess-Steuersignalen selbsttätig und automatisiert in Prozessschritte bzw. den Herstellungsprozess eingegriffen werden kann.
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Ein besonderer Vorteil liegt auch darin, dass mit einem einheitlichen Kamerasystem ein Detektions-Modus und ein Mess-Modus durchgeführt werden können.
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In dem Detektions-Modus werden vor Auflegen der nächsten Materiallage die auf der Aufbautrommel aufgebrachten Materiallagen überprüft, insbesondere auf das Vorliegen einer ordnungsgemäßen obersten bwz vorherigen Materiallage, und es kann bei Ermitteln einer ordnungsgemäßen obersten Materiallage und/oder einer ordnungsgemäßen Reihenfolge von Materiallagen als Prozess-Steuersignal ein Freigabesignal ausgegeben werden zur selbsttätigen Freigabe des nächsten Prozessschrittes, insbesondere des Auflegens der nächsten Materiallage. Somit ist ein automatisierter Prozess mit sukzessiven Auflegeschritten ohne Eingriff eines Operators möglich.
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Durch den Detektions-Modus kann insbesondere auch überwacht werden, dass nicht eine Materiallage ausgelassen wird, oder Materiallagen vertauscht wurden. Erst wenn sicher detektiert ist, dass aufgrund der Kameraauswertung, insbesondere durch sicheres Erfassen der Kantenabbildungen, die vorherige Materiallage ordnungsgemäß verlegt ist, wird als Prozess-Steuersignal ein Freigabesignal an die Prozess-Steuereinrichtung ausgegeben, die nachfolgend automatisiert eine Zuführeinrichtung ansteuert, so dass diese die nachfolgende Materiallage zuführt, so dass diese aufgelegt und aufgewickelt wird. Der Detektions-Modus wird vorteilhafterweise mit mindestens einer, insbesondere mehreren Drehungen der Aufbautrommel überprüft, so dass vollumfänglich sichergestellt ist, dass die mindestens eine zugrunde liegende Materiallage verlegt ist.
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In dem Mess-Modus wird während des Auflegens oder Aufwickelns einer Materiallage eine ordnungsgemäße Position oder relative Position zu unteren Materiallagen, z. B. zu der obersten bzw. vorherigen Materiallage überwacht und bei Nicht-Vorliegen einer ordnungsgemäßen Position als Prozess-Steuersignal ein selbsttätig ein Unterbrechungs-Signal ausgegeben zur Unterbrechung des Prozessschrittes.
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In dem Mess-Modus kann z. B. ermittelt werden, ob z. B. die Kanten eine ordnungsgemäße Breite haben und somit die Materiallage ohne Beschädigungen, Falten usw. verlegt wird, und vorteilhafterweise auch Abstände zu der mindestens einen darunterliegenden Materiallage ordnungsgemäß sind, d. h. eine symmetrische und genaue Position der aktuell zu verlegenden Materiallage. Der Mess-Modus ermöglicht den Vorteil, dass eine sichere Herstellung, auch z. B. bei mehreren Wicklungen einer Gewebebahn, sichergestellt wird.
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Insbesondere die Kombination von Detektions-Modus und Mess-Modus ermöglicht eine Sicherstellung, dass sowohl die Reihenfolge eingehalten wurde und sämtliche Materiallagen aufgebracht wurden, als auch die ordnungsgemäße Verlegung der Materiallagen selbst. Somit wird sichergestellt, dass das Reifenaufbauteil als Ganzes sicher verlegt ist und fehlerfrei ist. Somit ist ein sicherer und genauer Auflege- bzw. Aufwickelprozess möglich.
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Ergänzend zu den Prozess-Steuersignalen kann jeweils ein Anzeigesignal, z. B. Warnsignal, z. B. akustisch und/oder optisch ausgegeben werden, damit eine Störung des Ablaufs, z. B. das Fehlen einer Materiallage und/oder Probleme beim Auflegen bzw. Aufwickeln, gemeldet werden.
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Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Überwachungssystem zur Überwachung eines Herstellungsprozesses für ein Reifenaufbauteil, das mindestens aufweist:
eine Beleuchtungseinrichtung zur seitlichen Beleuchtung von auf eine Aufbautrommel aufgebrachten Materiallagen,
eine Kamera zur Erfassung der beleuchteten Materiallagen und zur Ausgabe von Kamerasignalen,
eine Überwachungs-Steuereinrichtung zur Aufnahme der Kamerasignale und Ausgabe mindestens eines Prozess-Steuersignals,
wobei die Überwachungs-Steuereinrichtung ausgebildet ist zur Auswertung der Kamerasignale mit den oben genannten Auswertungsschritten c1) bis c3),
wobei die Überwachungs-Steuereinrichtung eine Schnittstelle zur Ausgabe des Prozess-Steuersignals an eine Prozess-Steuereinrichtung zur selbsttätigen Unterbrechung und/oder selbsttätigen Weiterführung des Herstellungsprozesses aufweist.
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Die mindestens eine Kamera oder mehreren Kameras sind vorteilhafterweise im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse, vorzugsweise genau senkrecht zur Rotationsachse, ausgerichtet. Indem die optischen Achsen der Kameras verschieden sind von den optischen Achsen der Beleuchtungseinrichtungen, insbesondere im Wesentlichen senkrecht auf die Rotationsachse gerichtet sind, können somit die seitlich beleuchteten Materiallagen vertikal erfasst werden, so dass ihre Positionen genau und reproduzierbar detektier werden können.
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Bei einem breiteren Reifenaufbauteil, insbesondere der Karkasseneinlage, können auch zwei Kameras vorgesehen sein, die lateral bzw. in Richtung der Rotationsachse beabstandet jeweils einen Erfassungsbereich, z. B. 600 mm, auf der Aufbautrommel erfassen. Hierbei weisen die Erfassungsbereiche der Kameras vorteilhafterweise einen Überlappungsbereich auf, so dass die Kamerabilder bzw. Kamerasignale zu einem gemeinsamen Kamerabild ergänzt werden können.
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Als Beleuchtungseinrichtung sind vorteilhafterweise LED-Einheiten vorgesehen, die bei hoher Leistung genau definierte Beleuchtungswinkel, insbesondere auch z. B. eine linienförmige Beleuchtung ermöglichen. Die Beleuchtungseinheiten strahlen von der Seite her, so dass sie auch die Kameras nicht abdecken oder beeinträchtigen. Indem die optische Beleuchtungsachse schräg, d.h. nicht genau parallel zur Rotationsachse verläuft, kann auch die Oberfläche oder Oberseite der Materiallagen beleuchtet werden, so dass z. B. auch Strukturen auf der obersten Materiallage, z. B. Profilstrukturen der Lauffläche, mit beleuchtet und detektiert oder überprüft werden können.
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Gemäß weiterer Aspekte der Erfindung wird auch das Verfahren zum Herstellen des Reifenaufbauteils, insbesondere einer Karkasseneinlage oder einer Gürteleinlage, geschaffen, das den Herstellungsprozess für das Reifenaufbauteil und das Verfahren zur Überwachung aufweist.
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Weiterhin wird gemäß einem Aspekte der Erfindung wird auch die Vorrichtung zum Herstellen des Reifenaufbauteils geschaffen, die eine Antriebseinheit, eine Prozess-Steuereinrichtung, eine Aufbautrommel, eine Zuführeinrichtung zum Zuführen und Abtrennen der Materiallagen und das erfindungsgemäße Überwachungssystem aufweist.
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Bei einer Vorrichtung zur Herstellung einer Gürtel-Einlage mit z. B. zwei Stationen, die sukzessive über eine Wechselvorrichtung oder Schwenkvorrichtung angesteuert werden, kann vor jeder Station ein derartiges Überwachungssystem bzw. ein kombiniertes Überwachungssystem mit jeweils einer Kamera und Beleuchtungseinrichtungen an jeder Station vorgesehen sein. Hierbei erfolgt die Ansteuerung des Wechseltisches oder der Wechselvorrichtung von der Prozess-Steuereinrichtung, wenn ein ordnungsgemäßer Abschluss der vorherigen Prozessschritte durch ein Prozess-Steuersignal des Überwachungssystem angezeigt wird.
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Anhand einiger Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine Vorrichtung zur Herstellung einer Karkasseneinlage mit einem Überwachungssystem;
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2: eine Vorrichtung zur Herstellung einet Reifengürteleinlage mit einem Überwachungssystem;
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3: eine Detailvergrößerung aus 1 mit der Materiallage auf der Trommeloberfläche mit dem Bild einer der Kameras;
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4: ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung eines Herstellungsprozesses für ein Reifenaufbauteil;
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5 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eine Reifenaufbauteils mit dem Verfahren zur Überwachung.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung einer Karkasseneinlage 2, die eine Aufbautrommel 3, eine Antriebseinheit 4 zum Drehen der Aufbautrommel 3 um eine Rotationsachse A und weiterhin eine Zuführeinrichtung 5 zum Zuführen von Materiallagen 6a, 6b, 6c aufweist. In der schematisierten Zeichnung der 1 ist die Zuführeinrichtung 5 unterhalb bzw. vor der Aufbautrommel 3 angeordnet; im Allgemeinen erfolgt diese Zuführung von oben, wobei ergänzend z. B. eine Anpressvorrichtung oder Anpressrolle zum Anpressen der Materiallagen 6a, 6b, 6c und weitere, dem Fachmann bekannte Einrichtungen vorgesehen sind. Weiterhin ist z. B. eine Entnahmeeinrichtung 7 zum Entnehmen der fertiggestellten Karkasseneinlage 2, bzw. der gesamten Aufbautrommel 3 mit der fertig ausgebildeten Karkasseneinlage 2 vorgesehen.
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Die Zuführeinrichtung 5 dient der Zuführung der unterschiedlichen Materiallagen 6a, 6b, 6c, die sukzessive auf die jeweils vorhergehende Materiallage aufgelegt und nachfolgend durch Drehen der Aufbautrommel aufgewickelt werden. So kommt insbesondere zunächst ein inner liner 6a als untere Materiallage auf die Aufbautrommel 3, dann nachfolgend ein erstes Gewebeband (ply) 6b, dann optional ein zweites Gewebeband 6c. Nachfolgend wird im Allgemeinen dieser Stapel der Materiallagen 6a, 6b, 6c umgebugt bzw. umgelegt, d. h. im seitlichen Bereich umgelegt oder in radialer Richtung gelegt oder gefaltet. Nachfolgend können weitere Materiallagen 6, z. B. zwei weitere Gewebebänder (Plies), und ein Wulstverstärker (Cheaper), sowie Seitenwände (SSR, Self Supporting Run Flat Tire) als Materiallagen zugeführt werden. Die Zuführeinrichtung 5 kann somit insbesondere durch mehrere einzelne Teile ausgebildet sein, die jeweils für sich spezielle Materiallagen 6a, 6b, 6c zuführen.
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Die Vorrichtung 1 zur Herstellung der Karkasseneinlage 2 weist hierbei in an sich bekannter Weise eine Prozess-Steuereinrichtung 8 auf, die als Steuergerät oder in einer der Vorrichtungen integrierter Mikroprozessor ausgebildet sein kann. Die Prozess-Steuereinrichtung 8 gibt hierbei ein Antriebs-Steuersignal S1 an die Antriebseinheit 4, weiterhin ein Zuführ-Steuersignal S2 an die Zuführeinrichtung 5 und z. B. ein Entnahme-Steuersignal S3 an die Entnahmeeinrichtung 7 aus.
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Das Abtrennen der zugeführten Materiallagen 6a, 6b, 6c kann hierbei durch die Zuführeinrichtung 5 oder eine mit dieser zusammenarbeitenden Trenneinrichtung erfolgen. Vereinfacht dargestellt wird das Trennen hier z. B. direkt durch die Zuführeinrichtung 5 durchgeführt.
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Der durch die Vorrichtung 1 zur Herstellung der Karkasseneinlage 2 durchgeführte Karkassen-Herstellungsprozess bzw. Karkassenprozess wird durch ein Überwachungssystem 10 überwacht. Das Überwachungssystem 10 weist eine erste Kamera 11, eine zweite Kamera 12, eine Beleuchtungseinrichtung 14 mit z. B. zwei LED-Einheiten 14a und 14b mit Lichtkegeln 17a, 17b, die in 1 wiederum vereinfacht dargestellt sind, sowie eine Überwachungs-Steuereinrichtung 16 auf. Die Überwachungs-Steuereinrichtung 16 nimmt hier erste Kamerasignale S4 und zweite Kamerasignale S5 der beiden Kameras 11, 12 auf und gibt ein Beleuchtungs-Steuersignal S6 an die Beleuchtungseinrichtung 14 aus.
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Die Beleuchtungseinrichtung 14 beleuchtet mit ihren beiden LED-Einheiten 14a, 14b die auf die Aufbautrommel 3 aufgebrachten Materiallagen, gemäß 3 z. B. die drei Materiallagen 6a, 6b, 6c, von der Seite oder seitlich von oben; gemäß 1 und 3 können die LED-Einheiten 14a und 14b z. B. jeweils schräg von der Seite, d.h. gegenüber der Rotationsachse A mit einem Beleuchtungswinkel α kleiner 90°, z. B. zwischen 0 und 60°, insbesondere 0° bis 45°, auf die Materiallagen 6a, 6b, 6c einstrahlen. Die beiden Kameras 11 und 12 sind hingegen vertikal oberhalb der Materiallagen 6a, 6b, 6c und der Aufbautrommel 3 angeordnet, insbesondere mit optischen Kameraachsen A11 und A12, die mit einem Kamerawinkel beta = 90°, d.h. vertikal auf die Oberfläche der Aufbautrommel 3 und entsprechend die Materiallagen 6a, 6b, 6c gerichtet. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Kameras 11 und 12 vorgesehen, da die Breite der Materiallagen bzw. der auszubildenden Karkasseneinlage 2 eine größere laterale Breite annimmt. So können die Kameras 11 und 12 auf der Aufbautrommel 3 z. B. jeweils einen Erfassungsbereich b1, b2 mit Breiten von b1, b2 = 600 mm, z. B. mit einem Überlappungsbereich ov = 100 mm in lateraler Richtung bzw. axialer Richtung entlang der Achse A aufweisen.
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Durch die schräg von der Seite erfolgende Beleuchtung werden Strukturen, insbesondere Strukturen mit vertikalen bzw. nicht horizontalen Flächen, stärker beleuchtet als z. B. eine plane, horizontale Oberfläche. Diese stärker beleuchteten Strukturen sind insbesondere die seitlichen Kanten 60a, 60b, 60c der Materiallagen 6a, 6b, 6c, die jeweils die linke und rechte Kante, sowie z. B. Profil-Strukturen auf der Oberfläche.
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Die beiden Kameras 11 und 12 erfassen somit ein Bild, bei dem die beleuchteten Bereiche, d. h. insbesondere die Kanten 60a, 60b, 60c der Materiallagen 6a, 6b, 6c, als helle Linien bzw. helle Bereiche in einem dunklen Umfeld erfasst werden können. Somit kann insbesondere eine Dunkelfeld-Aufnahme mit hellen Strukturen gewonnen werden.
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In 3 ist zur Veranschaulichung ein von den beiden Kameras 11 und 12 erfasstes und über die Kamerasignale S4, S5 in der Überwachungs-Steuereinrichtung 16 zusammengesetztes Kamerabild 20 dargestellt, in dem helle Strukturen (die in 3 invers, d.h. dunkel auf hellem Untergrund gezeichnet sind) hervortreten, insbesondere die Kanten-Abbildungen 160a, 160b, 160c der drei Kanten 60a, 60b, 60c. Weiterhin können auch Abbildungen 150 von Profilierungen der Oberfläche 6b erfasst werden, wie weiter unten mit Bezug zu der Ausführungsform der 2 erläutert.
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Die Überwachungs-Steuereinrichtung 16 ist mit Bildauswertungs-Algorithmen und somit einer Bilderfassungs-Software ausgestattet, die aus den Kamerasignalen S4, S5 die Abbildungen 160a, 160b, 160c und ggf. weitere Abbildungen 150 erkennt, und das Bild 20 z. B. mit einem Muster-Bild des jeweiligen Prozessschrittes vergleicht oder auch quantitativ Positionen in dem Bild 20 ermittelt und mit Soll-Positionen der Materiallagen 6a, 6b, 6c auf der Aufbautrommel 3 vergleicht.
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Die LED-Einheiten 14a, 14b weisen z. B. einen Öffnungswinkel von jeweils 8° auf und können z. B. im Infrarot-Bereich, aber auch z. B. im sichtbaren Bereich, ggf. auch im UV-Bereich ausstrahlen; die Kameras 11, 12 sind mit ihrer Sensitivität auf diesen Wellenlängenbereich eingestellt. Die LED-Einheiten 14a, 14b können insbesondere mehrere, in Reihe angeordnete einzelne LEDs aufweisen, um den entsprechend kleinen Öffnungswinkel zu erreichen.
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Gemäß 1 kommuniziert die erste Steuereinrichtung 8 mit der Überwachungs-Steuereinrichtung 16. Somit kann insbesondere die Überwachungs-Steuereinrichtung 16 Prozess-Steuersignale S7, d. h. Prozess-Befehle zum Starten oder auch Unterbrechen eines Prozessschrittes an die erste Steuereinrichtung 8 ausgeben.
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2 zeigt eine Vorrichtung 101 zur Herstellung eines Reifengürtels 102. Zwei Aufbautrommeln 103 und 203 werden an zwei Stationen, einer rechts gezeigten Gürtelstation und einer links gezeigten JCP(Jointless Cap Ply)-Station, gleichzeitig betrieben. In diesen beiden Stationen wird die Reifengürtel-Einlage 102 ausgebildet, wobei beide Aufbautrommeln 103 und 203 parallel beschickt werden, um sukzessive Materiallagen aufzulegen. Die Aufbautrommeln 103 und 203 sind an einer Wechselvorrichtung 119 aufgenommen, die durch Drehung um 180° jeweils die nächste Station ansteuern kann.
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Von Zuführ-Stationen 105 und 205 werden die jeweiligen Materiallagen den Aufbautrommeln 103 bzw. 203 zugeführt und jeweils aufgewickelt werden. Hierbei sind Beleuchtungseinrichtungen 114 und 214 mit jeweils zwei LED-Einheiten 114a, 114b und 214a, 214b angeordnet, sowie an jeder Station eine Kamera 111, 211, die entsprechend Kamerasignale S104 und S204 an die Überwachungs-Steuereinrichtung 116 ausgeben, wobei die Überwachungs-Steuereinrichtung 116 entsprechend wiederum Beleuchtungs-Steuersignale S106 und S206 an die Beleuchtungseinrichtungen 114 und 214 ausgibt. Da die auszubildende Reifengürtel-Einlage 102 schmaler ist als die Karkasseneinlage 2 der 1, reicht hier jeweils eine oberhalb der Aufbautrommel 103 bzw. 203 angeordnete Kamera 111 bzw. 211. Ansonsten sind die Ausführungen zu 1 entsprechend zu übernehmen, wobei in dem Kamerabild 20 hier Oberflächenprofilierungen 150 auch z. B. der Lauffläche (Thread) erfasst werden können, da die Oberflächen der Materiallagen-Stapel beleuchtet werden.
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Nachfolgend wird der Prozess der Herstellung des jeweiligen Reifenaufbauteils 2 bzw. 102, d. h. der Karkasseneinlage 2 oder der Reifengürtel-Einlage 102, beschrieben, insbesondere mit Bezug zu der Ausbildung der Karkasseneinlage 2 der 1:
Zunächst wird die erste Materiallage 6a von der Zuführeinrichtung 5 der Aufbautrommel 3 zugeführt und auf der Aufbautrommel 3 aufgewickelt. Die Materiallagen liegen prinzipiell als Endlos-Bänder bzw. endlose Materialstreifen vor und werden z. B. von der Zuführeinrichtung 5 zugeführt und abgetrennt (bzw. in einer separaten Abtrenneinrichtung abgetrennt).
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Bereits vor dem Zuführen der jeweiligen Materiallage, hier der Materiallage 6a, wird überprüft, ob auf der Aufbautrommel 3 die gewünschte Anzahl und insbesondere die jeweils vorherige Materiallage aufgelegt ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass sämtliche Prozessschritte und auch somit die Aufbringung sämtlicher Materiallagen erreicht wird, und weiterhin auch die Reihenfolge der Materiallagen nicht vertauscht wird.
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Somit sind zwei Betriebsarten bzw. Modi vorgesehen:
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1. Detektions-Modus vor Auflegen der nächsten Materiallage:
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Feststellung, dass die Reihenfolge der Materiallagen eingehalten wird und jeweils die erforderliche oberste Materiallage vorliegt
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Nachdem die vorherige Materiallage aufgebracht worden ist, bzw. vor Aufliegen der ersten Materiallage 6a, erfolgt ein Automatik-Stopp. Nun erfasst das Überwachungssystem 10 mit seinen Kameras 11 und 12 die Position der Materiallagen auf der Aufbautrommel 3, d.h. die Überwachungs-Steuereinrichtung 16 wertet das Kamerabild 20 aus und gibt in Abhängigkeit dieser Auswertung ein Prozess-Steuersignal S7 an die Prozess-Steuereinrichtung 8 aus. Falls über das Prozess-Steuersignal S7 ein ordnungsgemäßer Zustand und somit eine Freigabe für den nächsten Prozesssschritt ausgegeben wird, d. h. S7 stellt hier ein Freigabe-Prozesssignal S7a dar, kann nachfolgend die Prozess-Steuereinrichtung 8 über Steuersignal S1, S2 das Zuführen und Aufwickeln der nachfolgenden Materiallage, z. B. der zweiten Materiallage 6b, veranlassen.
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2. Mess-Modus während des Auflegens oder Aufwickelns:
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Während des Auflegens und Aufwickelns bzw. eines Auflage-Prozess-Schrittes wird überprüft, ob die jeweilige Kante, z. B. die Kante 60b der zweiten Materiallage 6b, in einer richtigen Position relativ zu der Trommelachse, ist. Somit kann z. B. eine seitliche Abweichung oder eine Beschädigung, z. B. ein Falten oder Reißen der Materiallage als falsche oder fehlende Position der Kantenabbildungen 160a, 160b im Kamerabild 20 erfasst werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung kann somit gemäß dem Flussdiagramm der 4 dargestellt werden, so dass nach dem Start in Schritt St0 nachfolgend folgende Schritte durchgeführt werden:
- – Schritt a) Beleuchten mindestens einer auf einer Aufbautrommel 3, 103, 203 aufgebrachten Materiallage 6a, 6b, 6c vor und/oder während eines Schrittes des Auflegens einer Materiallage 6b, 6c, wobei die Materiallage 6a, 6b, 6c von beiden Seiten jeweils unter nicht-senkrechten Beleuchtungswinkeln α beleuchtet wird,
- – Schritt b) Erfassen der mindestens einen beleuchteten Materiallage 6a, 6b, 6c auf der Aufbautrommel 3, 103, 203 mit mindestens einer Kamera 11, 12, 111, 211 unter einem von den Beleuchtungswinkel α verschiedenen Kamerawinkel β und Erzeugung von Kamerasignalen S4, S5; S104, S204,
- – Schritt c) Auswertung der Kamerasignale S4, S5, S104, S204, mit den Auswertungsschritten c1, c2, c3:
– c1) Ermitteln von Strukturen 160a, 160b, 160c, 150 in dem Kamerabild 20, das aus den Kamerasignalen S4, S5, S204, S104 gebildet wird,
– c2) Ermitteln mindestens einer Ist-Position der mindestens einen Materiallage aus dem Kamerabild 20,
– c3) Vergleich der ermittelten Ist-Position mit mindestens einer Soll-Position,
- d) Ausgabe mindestens eines Prozess-Steuersignals S7 in Abhängigkeit der Auswertung zur Unterbrechung und/oder Weiterführung des Herstellungsprozesses für das Reifenaufbauteil 2, 102.
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Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Reifenaufbauteils 2 oder 102 kann gemäß 5 in einer Ausführungsform derartig dargestellt werden, dass nach dem Start in Schritt t0
- – in einem Schritt St1 das Verfahren zur Überwachung im Detektions-Modus durchgeführt wird,
- – in dem Entscheidungsschritt St2 bei Vorliegen des Freigabesignals S7a, d.h. der Verzweigung y, nachfolgend der nächste Prozessschritt St3 des Auflegens und Aufwickelns der nachfolgenden Materiallage 6a, 6b, 6c durchgeführt wird, unter gleichzeitiger Durchführung des Verfahrens zur Überwachung im Mess-Modus,
hingegen bei der Verzweigung y des Entscheidungsschrittes St2 das Verfahren in Schritt St4 beendet wird, mit Anzeige eines Warnsignals S8.
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Während oder nach dem Prozessschritt St3 wird gegebenenfalls ein Unterbrechungssignal S7b ausgegeben, in dessen Abhängigkeit gemäß Entscheidungsschritt St5 entweder in der Verzweigung y das Verfahren in Schritt St4 beendet wird mit Ausgabe eines Warnsignals S8, oder gemäß Verzweigung n das Verfahren vor den Schritt St1 zurückgesetzt wird. Die Schritte St3 und St5 können somit insbesondere überlagert bzw. gleichzeitig durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zur Herstellung einer Karkasseneinlage
- 2
- Karkasseneinlage
- 3, 103, 203
- Aufbautrommel
- 4
- Antriebseinheit
- 5, 5a, 105, 205
- Zuführeinrichtung
- 6, 6a, 6b, 6c
- Materiallage
- 7
- Entnahmeeinrichtung
- 8
- Prozess-Steuereinrichtung
- 10
- Überwachungssystem
- 11
- erste Kamera
- 12
- zweite Kamera
- 14
- Beleuchtungseinrichtung
- 14a
- erste LED-Einheit
- 14b
- zweite LED-Einheit
- 16
- Überwachungs-Steuereinrichtung
- 17a
- erste Beleuchtungskegel der ersten LED-Einheit 14a
- 17b
- zweiter Beleuchtungskegel der zweiten LED-Einheit 14b
- 20
- Kamerabild
- 60a
- erste Materiallage
- 60b
- zweite Materiallage
- 60c
- dritte Materiallage
- 101
- Vorrichtung zur Herstellung einer Gürteleinlage
- 102
- Reifengürtel-Einlage
- 108
- Prozess-Steuereinrichtung
- 111, 211
- Kamera
- 114, 214
- Beleuchtungseinrichtung
- 114a, 214a
- erste LED-Einheit
- 114b, 214b
- zweite LED-Einheit
- 116
- Überwachungs-Steuereinrichtung
- 119
- Wechselvorrichtung
- 150
- Abbildung einer Profilstruktur
- 160a
- erste Kantenabbildung
- 160b
- zweite Kantenabbildung
- 160c
- dritte Kantenabbildung
- S1
- Antriebs-Steuersignal
- S2
- Zuführ-Steuersignal
- S3
- Entnahme-Steuersignal
- S4
- erstes Kamerasignal
- S5
- zweites Kamerasignal
- S6
- Beleuchtungs-Steuersignal
- S7
- Prozess-Steuersignal
- S7a
- Freigabesignal
- S7b
- Unterbrechungs-Signal
- S8
- Anzeigesignal, z. B. Warnsignal
- α
- Beleuchtungswinkel
- β
- Kamerawinkel
- b1
- Breite des von der ersten Kamera 11 beleuchteten Bereiches
- b2
- Breite des von der zweiten Kamera 12 beleuchteten Bereiches
- ov
- Überlappbereich zwischen b1 und b2
- A
- Rotationsachse
- A11
- erste Kameraachse
- A12
- zweite Kameraachse
- St0, St1, St2, St3, St4, St5
- Verfahrenssschritte
