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Die Erfindung betrifft eine Faserlegeanlage zum Ablegen von Fasermaterial zur Herstellung einer Faserpreform, aus der durch Aushärten eines das Fasermaterial der Faserpreform einbettenden Matrixmaterials ein Faserverbundbauteil herstellbar ist. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren hierzu.
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Bauteile aus einem Faserverbundwerkstoff, sogenannte Faserverbundbauteile, sind aus der Luft- und Raumfahrt heute nicht mehr wegzudenken. Aber auch in anderen Bereichen findet die Verwendung derartiger Werkstoffe immer mehr Zuspruch. Insbesondere kritische Strukturelemente werden aufgrund der hohen gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit bei minimalem Gewicht aus faserverstärkten Kunststoffen gefertigt. Durch die aus der Faserorientierung resultierenden anisotropen Eigenschaften der Faserverbundwerkstoffe können Bauteile exakt an lokale Belastungen angepasst werden und ermöglichen so eine optimale Materialausnutzung im Sinne des Leichtbaus.
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Im Fertigungsprozess kommen neben trockenen Faserhalbzeugen wie Gelegen, Gewebe oder auch meist vorbebinderte trockene Rovings auch sogenannte Prepregs zum Einsatz, die ein mit einem Matrixmaterial vorimprägniertes Fasermaterial darstellen. Durch die immer höheren Stückzahlen bei der Produktion von faserverstärkten Bauteilen, insbesondere in der Serienproduktion, stehen große Bestrebungen, den Herstellungsprozess weitgehend zu automatisieren, ohne dabei die Qualität des Herstellungsprozesses bzw. der herzustellenden Bauteile negativ zu beeinflussen.
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Damit die spätere Bauteilform aus den Faserhalbzeugen entstehen kann, werden die Faserhalbzeuge in der Regel in oder auf ein Formwerkzeug abgelegt, beispielsweise unter Aufwendung einer Kraft, wobei deren Werkzeugoberfläche eine der späteren Bauteilform entsprechende Geometrie oder eine Vorstufe davon aufweist. Insbesondere im automatisierten Herstellungsprozess wird dieser Ablegeprozess (auch häufig Preforming genannt) mithilfe von Faserlegevorrichtungen bzw. Faserlegeanlagen durchgeführt, bei denen die Endeffektoren Faserlegeköpfe sind. Derartige Faserlegeanlagen können beispielsweise Portalanlagen oder robotergestützte Anlagen sein, bei denen die Faserlegeköpfe an industriellen Knickarmrobotern angeordnet sind.
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Den Faserlegeköpfen werden Faserhalbzeuge, insbesondere flächige Faserhalbzeuge wie Tapes, Slittapes oder Rovings, mittels einer Materialbereitstellungseinrichtung zugeführt, so dass sie in oder auf dem Formwerkzeug durch eine relative Bewegung zwischen Legekopf und Werkzeugoberfläche abgelegt werden können.
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Aus der
DE 10 2013 107 103 A1 ist beispielsweise ein Faserhalbzeug-Ablegekopf bekannt, der an einem Roboter zur Bildung einer Faserlegeanlage angeordnet werden kann. Der Faserlegekopf ist dabei so ausgebildet, dass er mithilfe einer Faserlegeeinheit, beispielsweise einer Legerolle, das ihm zugeführte flächige Faserhalbzeug auf die Formwerkzeugoberfläche ablegt, wobei der Faserlegekopf eine Mehrzahl von elektrischen Elektroden und/oder Gegenelektroden hat, um durch Anlegen einer elektrischen Spannung einen Stromfluss in dem Faserhalbzeug zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode bewirken zu können. Hierdurch können beispielsweise bestimmte Materialien oder Werkstoffe innerhalb der Faserhalbzeuge aktiviert werden, wie beispielsweise ein Bindermaterial, um das Faserhalbzeug auf der Oberfläche zu fixieren. Denkbar ist aber auch, dass bei der Verwendung von vorimprägnierten Faserhalbzeugen (Prepregs) durch das Bestromen des abzulegenden Faserhalbzeuges dieses erwärmt wird, um so durch eine Erhöhung der Klebrigkeit eine bessere Fixierung des Faserhalbzeuges auf der Oberfläche zu erreichen.
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Da der Abstand zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode in der Regel fix ist, weist auch die Bestromungsstrecke im Faserhalbzeug eine abgezogene Länge auf. Der thermische Energieeintrag aufgrund des Bestromens ist demzufolge nicht nur Abhängig von der Länge des Bestromungsabschnittes, sondern auch abhängig von der Ablegegeschwindigkeit, mit der das Fasermaterial auf das Faserhalbzeug abgelegt wird. Denn durch die Ablegegeschwindigkeit wird auch der Zeitraum definiert, innerhalb dessen sich eine bestimmte Faserhalbzeugposition innerhalb des Bestromungsabschnittes zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode befindet.
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Um nun den Energieeintrag besser überwachen und ggf. steuern zu können, ist es wünschenswert, die Ablegegeschwindigkeit genau zu ermitteln, und zwar während des Ablegens des Fasermaterials. Aus der Praxis ist es dabei bekannt, die Ablegegeschwindigkeit über die tatsächliche TCP-Geschwindigkeit (TCP: Tool Center Point) zu ermitteln. Die Genauigkeit hierbei hängt jedoch von den Sensoren zum Erfassen der TCP-Geschwindigkeit ab sowie von der Trägheit und Ungenauigkeit des Gesamtsystems aufgrund der Masse und des Schwingverhaltens. Auch komplexe Ablegepfade und Multitow-Einheiten haben Einfluss auf die Genauigkeit.
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Aus der
DE 10 2009 017 217 A1 ist eine Vorrichtung zum Ablegen eines bandförmigen Faserhalbzeuges und ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung bekannt, wobei der hier verwendete Faserlegekopf eine Schneidvorrichtung hat, um das bandförmige Faserhalbzeug in eine vorgegebene Länge zuzuschneiden. Hierbei wird mithilfe einer Messvorrichtung die abgezogene Länge ermittelt, um so rechtzeitig die Schneidvorrichtung anzusteuern und das Faserhalbzeug zu schneiden. Die Messvorrichtung umfasst dabei einen lasergestützten Sensor, der das Ende eines abgeschnittenen Faserhalbzeuges erfasst, wobei dann anhand der Transportgeschwindigkeit des Förder- bzw. Transportbandes, welches den Vorschub des Fasermaterials erzeugt, die abgerollte Länge des Faserhalbzeuges ermittelt werden.
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Bei derartigen Systemen, bei denen letztlich die abgerollte Weglänge durch einen Drehgeber an Förderbandsystemen bzw. Umlenkrollen ermittelt wird, besteht der Nachteil jedoch darin, dass diese aufgrund eines vorhandenen Schlupfes ungenau sein können. Insbesondere die Tatsache, dass ein Schlupf abhängig ist von der Fördergeschwindigkeit, macht die Kalibrierung eines solchen Messsensors schwierig und die gesamte Anlage diesbezüglich ungenau. Daher sind derartige Messsysteme für die Bereitstellung von zurückgelegten Materiallängen oder Materialgeschwindigkeiten nicht geeignet, um darauf basierend Prozessparameter des Ablegeprozesses zu steuern und zu regeln.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Faserlegeanlage und ein verbessertes Verfahren zum Ablegen von Fasermaterial zur Herstellung einer Faserpreform anzugeben, bei der sich hochgenau der zurückgelegte Materialweg bzw. die Materialgeschwindigkeit, insbesondere innerhalb des Faserlegekopfes, erfassen lässt, und zwar mit einer Genauigkeit, die zur Steuerung und Regelung von Prozessparametern des Ablegeprozesses geeignet ist.
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Die Aufgabe wird mit der Faserlegeanlage gemäß Anspruch 1 sowie dem Verfahren gemäß Anspruch 9 erfindungsgemäß gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 wird eine Faserlegeanlage zum Ablegen von Fasermaterial zur Herstellung einer Faserpreform gattungsgemäß beansprucht, wobei aus der Faserpreform durch Aushärten eines das Fasermaterial der Faserpreform einbettenden Matrixmaterials ein Faserverbundbauteil herstellbar ist bzw. hergestellt werden soll. Demzufolge ist die Faserlegeanlage ausgebildet, aus einem Faserverbundwerkstoff, der wenigstens die beiden Hauptbestandteile Fasermaterial und Matrixmaterial enthält, eine Faserpreform wenigstens aus dem Fasermaterial des Faserverbundwerkstoffes durch Ablegen des Fasermaterials herzustellen, so dass aus dieser Faserpreform dann das Faserverbundbauteil durch Aushärten des Matrixmaterials hergestellt werden kann. Die Faserpreform ist dabei eine Bauteilvorform, die teilweise oder vollständig die spätere Bauteilgeometrie haben kann.
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Die Faserlegeanlage weist gattungsgemäß einen Faserlegekopf auf, der zum Ablegen von Fasermaterial auf einem Werkzeug ausgebildet ist. Des Weiteren weist die Faserlegeanlage gattungsgemäß eine Fasertransporteinrichtung auf, die zum Transportieren des Fasermaterials von einem Fasermaterialspeicher zu dem Faserlegekopf der Faserlegeanlage ausgebildet ist. Der Faserlegekopf kann dabei an einem Bewegungsautomaten angeordnet sein, damit der Faserlegekopf im Raum bewegbar ist. Ein solcher Bewegungsautomat kann beispielsweise eine Portalanlage oder ein Roboter sein. Mithilfe der Fasertransporteinrichtung kann dabei das Fasermaterial aus dem Fasermaterialspeicher, der in der Regel gegenüber dem Faserlegekopf feststehend angeordnet ist, so dass zwischen Faserlegekopf und Fasermaterialspeicher eine Relativbewegung und ein Bewegen des Faserlegekopfes stattfindet, zum Faserlegekopf transportiert und diesem zugeführt werden, so dass der Faserlegekopf das hinzugeführte Fasermaterial ablegen kann.
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Des Weiteren weist der Faserlegekopf gattungsgemäß eine Messeinrichtung auf, die zum Messen der Materialgeschwindigkeit und/oder des zurückgelegten Materialweges des transportierten Fasermaterials eingerichtet ist, wenn das Fasermaterial durch den Faserlegekopf auf dem Werkzeug abgelegt wird und somit das Fasermaterial durch den Faserlegekopf hindurchgezogen wird.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Messeinrichtung mindestens einen optischen Sensor aufweist, der zum Aufnehmen einer Fasermaterialoberfläche des transportierten Fasermaterials und zum Messen der Materialgeschwindigkeit und/oder des zurückgelegten Materialweges des transportierten Fasermaterials in Abhängigkeit von der aufgenommenen Fasermaterialoberfläche ausgebildet ist.
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Die Erfinder haben dabei erkannt, dass mithilfe eines optischen Sensors sehr einfach, schnell und effizient die Materialgeschwindigkeit bzw. der zurückgelegte Materialweg des Fasermaterials ermittelbar ist, wobei die Genauigkeit bei der Ermittlung der Materialgeschwindigkeit bzw. des zurückgelegten Materialweges durch einen derartigen optischen Sensor eine Qualität hat, die dazu geeignet ist, entsprechende Prozessparameter des Ablegeprozesses hochgenau zu steuern und zu regeln.
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Der optische Sensor ist dabei insbesondere ein digitaler optischer Sensor, mit dem kontinuierlich die Fasermaterialoberfläche des sich bewegenden Fasermaterials digital aufgenommen wird. Kontinuierliches Aufnehmen der Fasermaterialoberfläche meint hierbei, dass zu diskreten Zeitschritten eine einzelne Aufnahme der Fasermaterialoberfläche gemacht wird, wobei sich aus dem Zusammenhang der zeitlichen Abstände der einzelnen Aufnahmezeitpunkt und den einzelnen Aufnahmen zu diesen Zeitpunkten dann die Materialgeschwindigkeit bzw. der zurückgelegte Materialweg ableiten lässt.
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Dabei kann der optische Sensor so ausgebildet sein, dass er die Fasermaterialoberfläche mit einer Frequenz von mindestens 500 Hz, bevorzugter Weise mehr als 500 Hz, aufnimmt. In einer vorteilhaften Ausführungsform hierzu wird die Fasermaterialoberfläche mit einer Frequenz von mehr als 1000 Hz durch den optischen Sensor aufgenommen bzw. abgetastet. Generell kann gelten, dass je höher die Abtastrate ist, desto genauer und besser auch die Erfassung ist.
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Bei einer derartigen Abtastrate des optischen Sensors kann erreicht werden, dass auch hohe Geschwindigkeiten bzw. Geschwindigkeitsänderungen prozesssicher und genau erfasst werden können.
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Der optische Sensor ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass er die Materialgeschwindigkeit und/oder den zurückgelegten Materialweg kontaktlos erfasst, so dass die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme bei kontaktbehafteten Sensoren wie Drehsensoren nicht auftreten.
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Der optische Sensor kann dabei einen bildgebenden Sensorchip haben, der zum Aufnehmen von digitalen Bildern der Fasermaterialoberfläche während des Transports des Fasermaterials ausgebildet ist, wobei der optische Sensor weiterhin eine digitale Recheneinheit hat, die zum Vergleichen der aufgenommenen Bilder und zum Ermitteln der Materialgeschwindigkeit und/oder des zurückgelegten Materialweges des transportierten Fasermaterials in Abhängigkeit von dem Vergleich eingerichtet ist. Durch den Vergleich zweier hintereinander aufgenommener digitaler Bilder der Fasermaterialoberfläche kann der Versatz des Fasermaterials zwischen der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme festgestellt werden, wobei hierdurch zum einen der zurückgelegte Materialweg feststellbar ist und zum anderen auch die Materialgeschwindigkeit unter Kenntnis der Zeitspanne zwischen der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme ableitbar ist.
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Demzufolge ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn der optische Sensor ausgebildet ist, mittels eines bildgebenden Sensorchips zu einem ersten Zeitpunkt ein erstes Bild der Fasermaterialoberfläche und zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt ein zweites Bild der Fasermaterialoberfläche aufzunehmen und mittels einer Recheneinheit eine Verschiebung des Fasermaterials durch Vergleich des ersten Bildes zum ersten Zeitpunkt mit dem zweiten Bild zum zweiten Zeitpunkt zu erkennen und in Abhängigkeit von der erkannten Verschiebung des Fasermaterials den zurückgelegten Materialweg und/oder unter Kenntnis der Zeitspanne zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt die Materialgeschwindigkeit des Fasermaterials zu ermitteln.
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Dem Erkennen einer Verschiebung zwischen der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme liegt dabei die Kenntnis zugrunde, dass zum zweiten Zeitpunkt die Aufnahme der Fasermaterialoberfläche anders auf dem bildgebenden Sensorchip abgebildet wird, als zum ersten Zeitpunkt. Dieser Unterschied kann durch Vergleich der beiden Aufnahmen ermittelt werden, um so zunächst eine Pixelverschiebung der beiden Aufnahmen zu ermitteln. Unter Kenntnis der Auflösung des bildgebenden Sensorchips sowie dem Abstand zur Fasermaterialoberfläche lässt sich so der zurückgelegte Materialweg zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt ermitteln. Unter Kenntnis der Abtastfrequenz bzw. dem zeitlichen Abstand zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt lässt sich aus dieser Erkenntnis dann auch die Materialgeschwindigkeit erfassen.
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Der optische Sensor kann mindestens eine Lichtquelle zum Beleuchten der Fasermaterialoberfläche des Fasermaterials haben, wobei der optische Sensor zum Aufnehmen des von der Fasermaterialoberfläche reflektierenden Lichtes aufgrund der Beleuchtung eingerichtet ist. Eine solche Beleuchtung kann insbesondere im sichtbaren Spektrum des Lichtes als auch im nicht sichtbaren Spektrum des Lichtes vorliegen. So ist es denkbar, dass die Beleuchtungseinheit beispielsweise die Fasermaterialoberfläche mit Infrarotlicht beleuchtet. Denkbar ist auch, dass hier rote oder blaue LEDs zum Einsatz kommen, die ein Licht im roten oder blauen Spektrum imitieren. Denkbar ist schließlich auch, dass hier ein Laserlicht ausgesendet wird, das von der Fasermaterialoberfläche reflektiert und dann durch den optischen Sensor aufgenommen wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der optische Sensor der Messeinrichtung in einem Führungselement der Faserlegeanlage integriert, an der das Fasermaterial beim Transportieren insbesondere kontaktbehaftet (oder kontaktlos mit geringem Abstand) entlanggeführt wird. Das Führungselement weist hierbei eine Öffnung auf, hinter der der optische Sensor angeordnet ist, so dass der optische Sensor selber gerade nicht in direktem Kontakt mit der Fasermaterialoberfläche steht. So ist es denkbar, dass der optische Sensor insbesondere im Faserlegekopf, bevorzugter Weise kurz vor der Ablegerolle oder der Ablegeeinheit, vorgesehen ist, um die Materialgeschwindigkeit bzw. die zurückgelegte Wegstrecke ermitteln zu können.
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Hierdurch wird es möglich, die Materialgeschwindigkeit und die zurückgelegte Wegstrecke durch einen kleinen optischen Sensor innerhalb des Faserlegekopfes zu realisieren, ohne dabei signifikant die Masse des Faserlegekopfes zu erhöhen, was hinsichtlich der Bewegung des Faserlegekopfes problematisch ist. Vielmehr reicht im einfachsten Fall ein bildgebender Sensor, ggf. eine Beleuchtungseinheit sowie eine kleine Recheneinheit (DSP: Digital Signal Processor) aus, um präzise und prozesssicher die Materialgeschwindigkeit bzw. die zurückgelegte Wegstrecke ermitteln zu können. Auch der benötigte Bauraum und das Gewicht sind sehr klein. Ein moderner Sensor hat beispielsweise eine Fläche von 2 × 1 cm, so dass mit Beleuchtungseinheit und Recheneinheit ein sehr kleiner Sensor entsteht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Faserlegeanlage zum Ablegen von aus einer Mehrzahl von Einzelsträngen bestehenden Fasermaterial ausgebildet, wobei die Messeinrichtung für jeden Einzelstrang mindestens einen optischen Sensor hat, so dass für jeden Einzelstrang individuell die Materialgeschwindigkeit und/oder der zurückgelegte Materialweg messbar ist. Bei derartigen Faserlegeanlagen werden Rovings in Form von Fasermaterial abgelegt, wobei die Rovings einzelne Faserstränge darstellen, die zusammen nebeneinander abgelegt werden sollen. Bei Kurvenfahrten des Faserlegekopfes oder bei Formwerkzeugen mit stark gekrümmter Oberfläche kann es jedoch passieren, dass die Materialgeschwindigkeit bzw. die zurückgelegte Wegstrecke zwischen den einzelnen Faserrovings unterschiedlich ist. Da der optische Sensor sehr leicht und klein ist, kann für jeden einzelnen Faserstrang innerhalb des Faserlegekopfes oder innerhalb der Transportvorrichtung ein solcher optischer Sensor vorgesehen sein, so dass jeder einzelne Faserstrang mithilfe eines dem Faserstrang zugeordneten optischen Sensor vermessen wird. Demzufolge kann für jeden einzelnen Faserstrang individuell die jeweilige Materialgeschwindigkeit bzw. der zurückgelegte Materialweg gemessen werden, was dann ggf. als Grundlage für die Steuerung des Ablegeprozesses genutzt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Faserlegeanlage eine Schneidvorrichtung zum Durchtrennen des Fasermaterials auf, wobei die Schneideinrichtung bevorzugter Weise innerhalb des Faserlegekopfes angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein optischer Sensor der Messeinrichtung in Transportrichtung vor der Schneidvorrichtung und/oder ein optischer Sensor der Messeinrichtung in Transportrichtung nach der Schneidvorrichtung angeordnet ist. Somit lässt sich nicht nur die Materialgeschwindigkeit bzw. der zurückgelegte Materialweg vor dem Schneidvorgang ermitteln, sondern auch nachdem das Fasermaterial geschnitten wurde.
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Wie bereits angesprochen, weist die Faserlegeanlage bevorzugter Weise eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, ein oder mehrere Prozessparameter des Ablegeprozesses in Abhängigkeit von der durch die Messeinrichtung gemessene Materialgeschwindigkeit und/oder von dem zurückgelegten Materialweg zu steuern bzw. zu regeln.
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Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Verfahren gemäß Anspruch 9 zum Ablegen von Fasermaterial auf einem Werkzeug zur Herstellung einer Faserpreform erfindungsgemäß gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- • Transportieren von Fasermaterial von einem Fasermaterialspeicher zu einem Faserlegekopf mittels einer Fasertransporteinrichtung einer Faserlegeanlage,
- • Ablegen des transportierten Fasermaterials mittels des Faserlegekopfes auf das Werkzeug,
- • Messen der Materialgeschwindigkeit und/oder des zurückgelegten Materialweges des Fasermaterials mittels einer Messeinrichtung während des kontinuierlichen Transportierens des Fasermaterials,
- • wobei mittels mindestens eines optischen Sensors der Messeinrichtung die Fasermaterialoberfläche des Fasermaterials während des Transportierens kontinuierlich aufgenommen und die Materialgeschwindigkeit und/oder der zurückgelegte Materialweg des transportierten Fasermaterials in Abhängigkeit von den Aufnahmen der aufgenommenen Fasermaterialoberfläche gemessen wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
- 1 - Schematische Darstellung eines inneren Aufbaus eines Faserlegekopfes.
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1 zeigt stark vereinfacht den inneren Aufbau eines Faserlegekopfes 1 in einer schematischen Darstellung. Dem Faserlegekopf 1 wird dabei ein Fasermaterial 2 zugeführt, das dann mithilfe einer Andruckrolle 3 des Faserlegekopfes auf einem Werkzeug 100 abgelegt werden soll. Hierfür wird das Fasermaterial 2 durch den Faserlegekopf 1 so geführt, dass es schließlich an der Andruckrolle 3 ankommt und auf diese so geführt ist, dass die Andruckrolle 3 das Fasermaterial auf das Werkzeug 100 drücken kann. Das Fasermaterial 2 verläuft demzufolge zwischen der Andruckrolle 3 und dem Werkzeug 100. Hierfür weist der Faserlegekopf 1 mehrere Führungselemente 4 auf, die im Ausführungsbeispiel der 1 in Form von Walz- oder Rollenpaaren ausgebildet sind.
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Der Faserlegekopf 1 weist des Weiteren eine Schneidvorrichtung 5 auf, mit der Fasermaterial vor der Andruckrolle 3 durchtrennt werden kann. Hierdurch kann das in Form von quasiendlosen Bändern zugeführte Fasermaterial 2 auf eine gewünschte Länge geschnitten bzw. am Ende des Werkzeuges 100 gekappt werden.
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Der Faserlegekopf 1 weist des Weiteren eine Heizvorrichtung 6 auf, um das Fasermaterial 2 kurz vor dem Ablegen auf dem Werkzeug 100 mittels der Andruckrolle 3 erwärmen zu können.
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Sowohl für die Ansteuerung der Schneidvorrichtung 5 als auch zur Steuerung der Heizvorrichtung 6 ist es notwendig, die exakte Materialgeschwindigkeit bzw. den exakten zurückgelegten Materialweg zu kennen. Denn bei einer höheren Materialgeschwindigkeit muss auch die Heizeinrichtung einen höheren thermischen Energieeintrag pro Zeit realisieren, wenn das Fasermaterial 2 auf die gewünschte Temperatur gebracht werden soll.
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Hierfür sind nun im Ausführungsbeispiel der 1 zwei optische Sensoren 11 und 12 einer Messeinrichtung 10 vorgesehen, die kontaktlos die Materialgeschwindigkeit bzw. den zurückgelegten Materialweg optisch erfassen. Jeder optische Sensor weist hierfür einen bildgebenden Sensorchip auf, der beispielsweise aus einem Pixelarray eines digitalen Bildsensors aufgebaut sein kann. Hiermit wird die Materialoberfläche des Fasermaterials 2 erfasst, und zwar kontinuierlich mit einer vorgegebenen Frequenz von beispielsweise 1000 Hz (+/- 10 %) oder mehr, wobei dann mithilfe einer in den optischen Sensoren vorgesehenen Recheneinheit (DSP) die Bilder zweier Aufnahmen miteinander verglichen werden. Anhand des Vergleiches wird dann eine Materialverschiebung des Fasermaterials bzw. der Fasermaterialoberfläche erkannt, aus der sich dann die Materialgeschwindigkeit bzw. die zurückgelegte Wegstrecke des Materials ermitteln lässt.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 ist dabei ein optischer Sensor sowohl vor der Schneidvorrichtung 5 als auch hinter der Schneidvorrichtung 5 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Faserlegekopf
- 2 -
- Fasermaterial
- 3 -
- Andruckrolle
- 4 -
- Führungselement
- 5 -
- Schneidvorrichtung
- 6 -
- Heizvorrichtung
- 10 -
- Messeinrichtung
- 11 -
- erster optischer Sensor
- 12 -
- zweiter optischer Sensor
- 100 -
- Formwerkzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013107103 A1 [0006]
- DE 102009017217 A1 [0009]
