DE102020120737A1

DE102020120737A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines, bevorzugt mehrlagigen, Wicklungsprozesses mit einem optischen Kontrollsystem

Info

Publication number: DE102020120737A1
Application number: DE102020120737.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Fritz; Frank Schäfer; Michael Bach
Original assignee: CST GmbH
Current assignee: CST GmbH
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2022-02-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines, bevorzugt mehrlagigen, Wicklungsprozesses, insbesondere eines Reifenherstellungsprozesses, mit einem optischen Kontrollsystem, welches zumindest eine Beleuchtungseinheit (11) zur Beleuchtung einer Wickeltrommel (01) und/oder eines auf der Wickeltrommel (01) befindlichen Wickelobjekts (03), insbesondere Reifenrohling, und einem Abbildungssystem (12) zur Abbildung der beleuchteten Wickeltrommel (01) und/oder des beleuchteten Wickelobjekts (03) umfasst, und wobei das Verfahren die Verfahrensschritte der die Beleuchtung der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) vor und/oder während des Wicklungsprozesses, die Erzeugung von flächigen zweidimensionalen Abbildungen der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) und die optische Auswertung der Abbildungen, insbesondere zur Bestimmung einer Splice- oder Überlappungslänge, einer Wicklungslage umfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Beleuchtungseinheit (11) eine LED-Lichtquelle und ein Beleuchtungsgitter umfasst, die derart ausgestaltet sind, dass ein, bevorzugt polychromatisches, Beleuchtungsmuster (05) umfassend Streifen (08) auf der Oberfläche (09.1, 09.2) der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) erzeugt werden, welche auf der Oberfläche (09.1, 09.2)) des Wickelobjekts (03) und/oder der Wickeltrommel (01) eine Breite von 2mm bis 5mm, bevorzugt von 2,5mm bis 3,5mm, aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Überwachen eines, bevorzugt mehrlagigen, Wicklungsprozesses, insbesondere eines Reifenherstellungsprozesses oder von Teilen eines Reifenherstellungsprozesses, mit einem optischen Kontrollsystem umfassend eine Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung einer Wickeltrommel und/oder eines auf der Wickeltrommel befindlichen Wickelobjekts, insbesondere eines Reifenrohlings, und einem Abbildungssystem zur Abbildung der beleuchteten Wickeltrommel und/oder des beleuchteten Wickelobjekts, wobei mit der Vorrichtung oder dem Verfahren eine optische Auswertung der mit dem Abbildungssystem gewonnenen Abbildungen, insbesondere zur Bestimmung eines Splice- oder Überlappungslänge, einer Wicklungslage umfasst.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren und Vorrichtungen bekannt, mit denen im Rahmen einer trigonometrischen Rückberechnung einer optischen Abbildung der Wicklungsprozess, insbesondere ein Höhenverlauf, einer Wicklungslage durchgeführt wird, um Ausgestaltung oder den Verlauf, insbesondere das Ende und den Anfang, einer entsprechenden Wicklungslage zu analysieren.
In der Regel kommen dabei als Beleuchtungseinheiten Laserprojektoren zum Einsatz, welche eine Laserlinie als Lichtlinie in einen Abbildungsbereich, also auf die Wickeltrommel und/oder ein auf der Wickeltrommel befindliches Wickelobjekt projizieren. Aus der Position der Linie in der Abbildung und unter Berücksichtigung von Abbildungssystem, samt Abbildungseigenschaften und Beleuchtungseinheit kann dann eine Höhenlinie berechnet werden. Die dabei eingesetzten Laserlinien sind jedoch in unterschiedlicher Hinsicht nachteilig. Zum einen emittieren Laserprojektoren keine Linien sondern eine langgestreckte Punktwolke, geformt aus sogenannten Laser-Speckels. Diese einzelnen Punkte müssen nach deren Erfassung, beispielsweise durch ein Abbildungssystem, zunächst zu einer Linie verrechnet werden. Außerdem muss zur entsprechenden Erfassung der Laserpunkte eine entsprechende Filterung aufseiten des Abbildungssystems vorgenommen werden, um die Laserpunkte sicher und zuverlässig zu erfassen, andere Strahlung jedoch zu eliminieren.
Zudem weisen die Laserpunkte nur eine verschwindend geringe Ausdehnung in Richtung der Breite des Wickelobjekts, also in axialer Richtung des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel auf. Dementsprechend kann bei einer Fehlmessung, insbesondere bei der oben bereits genannten zwangsläufigen Interpolation von einzelnen Laserpunkten zu einer vermeintlichen Laserlinie, dieser Fehlmessung ein überproportional großes Gewicht sowie gleichzeitig eine vermeintlich hohe Genauigkeit zugeordnet werden. Dies bedeutet, dass dem laserbasierten System des Stands der Technik teilweise eine Genauigkeit zuerkannt wird, die nicht gegeben ist und gerade im Gegensatz zur tatsächlichen Genauigkeit steht, da nur eine verschwindend geringe Breite des Wickelobjekts optisch kontrolliert und trigonometrisch auf einen Höhenverlauf rückberechnet wird und dabei auch noch zwischen einzelnen Laser-Punkten interpoliert wird.
Außerdem sind die bekannten Systeme auf Basis von Laserprojektoren teuer in der Anschaffung, im Unterhalt und im Betrieb. Nicht zuletzt die zu treffenden Arbeitsschutzmaßnahmen bei der Verwendung von Laserlicht sind ein entsprechender Nachteil der bekannten Systeme. Auch die benötigte Rechenleistung oder die benötigten Rechenressourcen sind bei den bekannten Systemen vergleichsweise groß. Denn zunächst muss, wie bereits beschrieben, eine Erfassung der Laserpunkte, eine trigonometrische Auswertung der erfassten Laserpunkte und eine Rückrechnung zu einem vermeintlichen Höhenverlauf des Wickelobjekts oder der Wicklungslage durchgeführt werden. All diese Schritte sind vergleichsweise rechenintensiv und benötigen dementsprechend viele Ressourcen.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines, bevorzugt mehrlagigen, Wicklungsprozesses vorzuschlagen, mit denen in einfacher und besonders vorteilhafterweise Informationen aus den Abbildungen eines Abbildungssystems gewonnen und weiterverarbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte der Beleuchtung der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts vor und/oder während des Wicklungsprozesses mit der Beleuchtungseinheit, die Erzeugung von flächigen, zweidimensionalen Abbildungen der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts mit dem Abbildungssystem und die optische Auswertung der Abbildungen, insbesondere zur Bestimmung einer Splice- oder Überlappungslänge, einer Wicklungslage umfasst und sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass die Beleuchtungseinheit eine Flächen-Lichtquelle, insbesondere eine LED-Lichtquelle, und ein Beleuchtungsgitter umfasst, die derart ausgestaltet sind, dass ein, bevorzugt polychromatisches, Beleuchtungsmuster umfassend Streifen auf der Oberfläche der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts erzeugt wird, wobei die Streifen auf der Oberfläche des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel eine Breite von 2mm bis 5mm, bevorzugt von 2,5mm bis 3,5mm, aufweisen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden unterschiedliche Vorteile realisiert. Zunächst ist es möglich aufgrund der breiten Ausgestaltung der Streifen eine Erkennung eines Endes oder eines Beginns einer Materiallage oder Wicklungslage, also insbesondere eine verhältnismäßig abrupte Höhenänderung des Wickelobjekts, ohne jegliche trigonometrische Rückberechnung aus den flächigen zweidimensionalen Abbildungen sondern nur anhand der Erkennungen von Unstetigkeiten der Streifen oder deren Ränder in den Abbildungen zu erkennen. Dadurch kann bereits aus den zweidimensionalen flächigen Abbildungen, die während der Aufbringung einer Wicklungslage, insbesondere im Bereich des Lagenbeginns und des Lagenendes erzeugt werden eine Splice- oder Überlappungslänge bestimmt werden, ohne dass überhaupt eine Erstellung einer Topografie oder eine trigonometrische Berechnung eines Höhenverlaufs der Wicklungslage benötigt wird. Stattdessen kann ausschließlich anhand von Unstetigkeitsstellen der sehr klar begrenzten Ränder der in den Abbildungen enthaltenen oder abgebildeten Streifen des Beleuchtungsmusters der Beleuchtungseinheit eine Detektion des Lagenbeginns oder des Lagenendes durchgeführt und dadurch die Splice- oder Überlappungslänge bestimmt werden. Gleiches gilt selbstredend auch für andere Eigenschaften des Wickelobjekts oder der Wickeltrommel, die sich durch Höhenunterschiede manifestieren oder solche Höhenunterschiede umfassen. Dabei gilt, dass je abrupter der Höhenunterschied stattfindet, desto einfacher kann dieses Merkmal oder diese Eigenschaft bereits anhand der zweidimensionalen flächigen Abbildungen erkannt und bestimmt werden. Bei Merkmalen oder Eigenschaften, die eher mit einem stetigen oder gleichmäßigen Höhenunterschied einhergehen kann immer noch eine rein optische Identifizierung oder Bestimmung anhand der Abbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen, wobei dann aber nicht die Unstetigkeit der Streifen oder deren Ränder sondern eine Krümmung oder Verzerrung der Streifen analysiert wird.
Darüber hinaus ist die Verwendung von Flächen-Lichquellen, insbeondere LED-Lichtquellen, um ein Vielfaches einfacher und günstiger als die Verwendung einer Laser-Lichtquelle. Als Flächenlichtquelle soll dabei eine Lichtquelle verstanden werden die in einen gewissen Raumbereich oder Raumwinkel Strahlung im Westnlichen kontinuierlich und weitgehend homogen abstrahlt. Damit sollen gerade keine Laserlichtquellen als Flächen-Lichtquellen verstanden werden, da diese nur Punkte oder quasi kontinuierliche Punkt-Linien erzeugen. Der Raumwinkel und die Homogenität muss derart ausgestaltet sein, dass bei einer Beleuchtung des Beleuchtungsgitters über das gesamte Gitter oder dessen Ausnehmungen oder Spalte eine gleichmäßiges und kontinuierliches Beleuchtungsmuster erreicht werden kann. In der nachfolgenden Beschreibung wird ohne Limitierung der technischen Lehre auf die Verwendung von LED-Lichtquellen als beispelhafte Ausführungsformeiner Flächenlichtquelle eingegangen werden.
Zudem ermöglicht die Breite der Streifen des Beleuchtungsmusters eine Mittelwertbildung oder eine Ausmittlung, für den Fall, dass für die Bestimmung der Splice- oder Überlappungslänge oder zur Bestimmung anderer Informationen aus den Abbildungen des Abbildungssystems die Abbildungen trigonometrisch analysiert oder in 2,5D- oder 3D-Daten umgewandelt werden. Damit können die breiten Lichtstreifen oder Streifen des Beleuchtungsmusters mit einer Breite von 2mm bis 5mm auf der beleuchteten Oberfläche durch die Möglichkeit zur Mittelwertbildung über eine entsprechende Breite eine insgesamt genauere und zuverlässigere Auswertung der Abbildungen des Abbildungssystems ermöglichen. Auch in der Möglichkeit zusätzlich zu einer rein optischen Analyse der Abbildungen eine trigonometrie-basierte Auswertung durchzuführen und dabei sogar die Genauigkeit und Verlässlichkeit noch zu erhöhen, liegt ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Auch wenn die Beschreibung der Erfindung im nachfolgenden hauptsächlich auf die Answendung in einem Reifenherstellungsprozess fokussiert ist, so kann die Erfindung jedoch grundsätzlich bei sehr unterschiedlichen Wickelprozessen zum Einsatz kommen. Auch die Wickeltrommel kann beispielsweise durch eine Spindel, eine Pinole oder einen anderen rotierenden und bevorzugt rotationssysmmetrischen Körper gebildet oder ersetzt werden. Anwendungsgebiete der Erfindung können bei der Herstellung von Batterien oder bei der Wicklung von Kunststofffolien oder bei der Metallwicklung vermutet werden.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass mit dem Abbildungssystem eine Linienbreite des Beleuchtungsmusters in einer Abbildung über mindestens 20 Bildpunkte, insbesondere über 30 bis 120 Bildpunkte, bevorzugt über 50 bis 100 Bildpunkte abgebildet wird. Dies ermöglicht die vorangehend bereits beschriebene, besonders vorteilhafte Mittelwertbildung, für den Fall, dass die besagten Abbildungen aus dem ursprünglichen Zustand als flächige, zweidimensionale Abbildungen in einen Zustand als 2,5-dimensionale oder dreidimensionale Abbildungen überführt werden. Auch ermöglicht die entsprechende Anzahl von Bildpunkten eines, bevorzugt digitalen Abbildes, dass die insbesondere an den Streifen randseitig erkennbaren Unstetigkeiten, welche ohne trigonometrische Rückrechnung oder Analyse zur Bestimmung eines Lagenbeginns oder Lagenendes oder allgemein eines Höhenunterschiedes verwendet werden können, eine selbst bei kleinen Höhenunterschieden auf der jeweiligen Oberfläche, beispielsweise lediglich 5µm - 15µm, eine Höhe oder Ausdehnung von mehreren Pixeln oder Bildpunkten aufweisen und damit sicher und zuverlässig, insbesondere auch automatisch im Rahmen bekannter Bildanalyseverfahren, erkannt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass mit dem Abbildungssystem Abbildungen erzeugt werden, die bevorzugt als Graustufen, das Beleuchtungsmuster und die verbleibende Oberfläche des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel abbilden. In dieser Ausgestaltung besteht zunächst der besondere Vorteil, dass aufseiten des Abbildungssystems keinerlei Filter oder sonstige Vorrichtungen oder Verfahrensschritte vorgesehen werden müssen, um die Abbildungen erzeugen oder weiterzuverarbeiten. Ein weiterer Vorteil liegt jedoch auch darin, dass die erzeugten Abbildungen neben dem Beleuchtungsmuster auch eine Vielzahl von weiteren Informationen enthalten, die ggf. verwendet oder ausgewertet werden können. Auf diese möglichen Verwendungen wird nachfolgend noch genauer eingegangen werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Streifen des Beleuchtungsmusters, insbesondere wenn sich durch ein polychromatisches, bevorzugt weißes Licht einer LED-Lichtquelle erzeugt wurden, einen ausreichenden Kontrast in den zweidimensionalen Graustufen-Abbildungen erzeugen, so dass die Streifen und die Streifenränder sicher erkannt und ausgewertet werden können, auch wenn in den an die Streifen angrenzenden Bereichen der Abbildungen mehr als ein Farbwert oder mehr als ein Grauwert abgebildet ist.
In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, dass im Rahmen der vorliegenden Offenbarung unter einem beleuchteten Teil des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel nicht zu verstehen ist, dass der sonstige Bereich oder die sonstigen Bereiche abgedunkelt oder seitens des Abbildungssystems ausgefiltert oder herausgerechnet werden. Vielmehr ist im Rahmen der vorliegenden Beschreibung in der Regel die gesamte Wickeltrommel und/oder das gesamte Wickelobjekt mit einem entsprechenden Umgebungslicht beleuchtet und die Wickeltrommel und/oder das Wickelobjekt wird zusätzlich zum Umgebungslicht mit dem seitens der Beleuchtungseinheit erzeugten Beleuchtungsmuster versehen oder beleuchtet.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass mit der Beleuchtungseinheit Streifen des Beleuchtungsmusters auf der Oberfläche der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts erzeugt werden, die einen Abstand von 15mm bis 40mm, bevorzugt von 20mm bis 35mm, zueinander aufweisen. Durch die entsprechende Anordnung von Streifen des Beleuchtungsmusters kann eine über die gesamte Breite der Wickeltrommel und/oder über die gesamte Breite des Wickelobjekts zuverlässige Bestimmung von Informationen, insbesondere Höheninformationen, beispielsweise der Splice- oder Überlappungslänge, erfolgen. Auch andere Informationen, welche entweder unmittelbar aus den flächigen, zweidimensionalen Abbildungen entnommen werden können oder aber nach einer entsprechenden trigonometrischen Rückrechnung der Abbildungen in ein 2,5-dimensionales oder dreidimensionales Profil erkennbar werden, können besonders einfach und verlässig identifiziert werden, wenn mehrere Streifen des Beleuchtungsmusters vorgesehen sind, die in einem Abstand zwischen 15mm und 100mm zueinander auf der Oberfläche der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts erzeugt werden.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist zudem vorgesehen, dass mit der Beleuchtungseinheit Streifen des Beleuchtungsmusters erzeugt werden, die über die gesamte Breite eines Wickelbereichs der Wickeltrommel verlaufen.
Dabei ist nicht zwangsläufig vorgesehen, dass die Erstreckungsrichtung oder die Verlaufsrichtung der Streifen in Richtung der Breite der Wickeltrommel oder des Wickelbereichs der Wickeltrommel, also axial verlaufen. Vielmehr kann auch in einer Ausführungsform in der mehrere, bevorzugt parallel zueinander verlaufende Streifen vorgesehen sind, welche rechtwinklig zur axialen Ausrichtung der Wickeltrommel verlaufen aber in einem entsprechenden Abstand, bevorzugt einem gleichmäßigen Abstand, zueinander angeordnet sind eine Anordnung von Streifen erzeugt werden, in der die Streifen des Beleuchtungsmusters über die gesamte Breite des Wickelbereichs verlaufen oder die gesamte Breite des Wickelbereichs der Wickeltrommel abdecken. Dadurch wird ermöglicht, dass der Wickelbereich und die entsprechend im Wickelbereich angeordneten Lagen des Wickelobjekts gleichmäßig über die gesamte Breite hinweg abgebildet und dementsprechend analysiert oder vermessen werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass mit der Beleuchtungseinheit ein Beleuchtungsmuster erzeugt wird, das zwei Gruppen von Streifen umfasst, wobei die Streifen der ersten Gruppe keine Schnitt- und/oder Überlappungspunkte mit den Streifen der zweiten Gruppe aufweisen und wobei die Streifen der ersten Gruppe und die Streifen der zweiten Gruppe miteinander jeweils einen Winkel zwischen 60° und 130°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, einschließen. Durch die Erzeugung und Projektion von zwei Gruppen von Streifen, die einerseits kreuzungsfrei verlaufen und andererseits in einem Winkelbereich zwischen 60° und 130° zueinander angeordnet sind, kann erreicht werden, dass durch die Beleuchtungsmuster, insbesondere durch die unterschiedlichen Gruppen von Streifen des Beleuchtungsmusters, Strukturen oder Eigenschaften im Wickelobjekt und/oder auf der Wickeltrommel, insbesondere solche, die mit einem Höhenunterschied einhergehen, erkannt werden, welche im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen oder eine im Wesentlichen rechtwinklige Ausdehnungsrichtung zueinander aufweisen. Beispielsweise kann mit einer ersten Gruppe von Streifen, die bevorzugt entlang der Umfangsrichtung der Wickeltrommel oder auf der Oberfläche der Wickeltrommel geradlinige Streifen ausbilden, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Rotationsachse der Wickeltrommel verlaufen, eine Bestimmung von Splice- oder Überlappungslängen besonders vorteilhaft durchgeführt werden, da die entsprechenden Splice- oder Überlappungslängen und deren Höhenunterschiede eine Ausdehnung oder Ausrichtung im Wesentlichen parallel zur Achse der Wickeltrommel aufweisen. Andere Eigenschaften des Wickelobjekts oder der Wickeltrommel, bevorzugt mit Höhenbezug, wie beispielsweise die Breite des Wickelobjekts oder die Breite einer Lage oder Wicklungslage kann bevorzugt mit einer zweiten Gruppe von Streifen identifiziert werden, wobei die zweite Gruppe von Streifen dann beispielsweise auf der Oberfläche der Wickeltrommel mit einem kleinen Winkel, bevorzugt 3° bis 30°, zur Achse der Wickeltrommel projiziert werden. Es wird also darauf geachtet, dass die zweite Gruppe vpn Streifen gerade nicht parallel zur Achse der Wickeltrommel projiziert wird, um ein Maximum an Eigenschaft und Informationen abbilden und gewinnen zu können. Durch die Vermeidung von Kreuzungen, Schnitten oder Überlappungen zwischen den Streifen der unterschiedlichen Gruppen, wie auch durch die Vermeidung von entsprechenden Schnitten, Kreuzungen oder Überlappungen der Streifen der jeweiligen Gruppe unter sich, kann das ansonsten auftretende Korrespondenzproblem vermieden werden, sodass eine sichere und zuverlässige Bestimmung oder Entnahme von Informationen aus den Abbildungen ermöglicht wird.
Bei einem derartigen Beleuchtungsmuster mit zwei Gruppen von Streifen oder Linien zeigt sich besonders deutlich die vorteilhafte Wirkung oder die vorteilhafte Synergie bei der Ausgestaltung der Beleuchtungseinheit als LED-Lichtquelle in Verbindung mit einem Beleuchtungsgitter. Denn durch eine leistungsstarke LED-Lichtquelle und das dazugehörige Beleuchtungsgitter können auch komplexere Beleuchtungsmuster ohne weiteres und ohne Qualitätsverlust sowohl hinsichtlich des Beleuchtungsmusters als auch hinsichtlich der Abbildungen vorgesehen oder erzeugt werden, was bei laserbasierten Systemen keinesfalls oder nur unter erheblichem Aufwand möglich ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des Verfahrens sieht vor oder kann vorsehen, dass mit der Beleuchtungseinheit Streifen auf der Oberfläche des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel erzeugt werden, die geradlinig verlaufen. Durch diese Ausgestaltung der Streifen mit geraden, bevorzugt parallelen Rändern auf der entsprechenden Oberfläche lassen sich die Diskontinuitäten oder die Unstetigkeiten in den Abbildungen, welche durch Höhenunterschiede auf dem Wickelobjekt oder der Wickeltrommel erzeugt werden, besonders leicht identifizieren und bestimmen. In diesem Zusammenhang bedeutet also geradliniger Verlauf der Streifen insbesondere einen geradlinigen Verlauf der Streifen auf einer entsprechend ebenen oder gleichmäßigen Oberfläche des Wickelobjekts oder der Wickeltrommel. Im Bereich einer Höhenstufe, beispielsweise an den Randseiten des Wickelobjekts oder im Bereich eines Endes einer Wickelungslage, ist es hingegen gerade gewünscht, dass von dem ansonsten geradlinigen Linien- oder Streifenverlauf des Beleuchtungsmusters abgewichen wird und der Höhenunterschied somit sichtbar und erkennbar gemacht wird.
Eine ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens kann vorsehen, dass das Abbildungssystem zumindest zwei Abbildungseinheiten umfasst, welche so angeordnet und ausgerichtet sind, dass überlappende Abbildungsbereiche von den Abbildungseinheiten abgebildet werden. Dies kann einerseits dazu dienen ein entsprechend breites Wickelobjekt sowie die entsprechende Wickeltrommel abzubilden. Andererseits kann die überlappende Anordnung der Abbildungsbereiche der Abbildungseinheiten des Abbildungssystems auch dazu genutzt werden die Kalibrierung des Systems zu verifizieren oder zu bestätigen. Denn beispielsweise bei der Abbildung eines Referenzwickelobjekts, kann im Überlappungsbereich der Abbildungsbereiche der unterschiedlichen Abbildungseinheiten verifiziert werden, ob eine einwandfreie Abbildung mit der jeweiligen Abbildungseinheit gemäß einer ursprünglichen Kalibrierung noch erfolgt. Sollte dies nicht gegeben sein, so kann zwar insgesamt noch nicht auf die Fehlerquelle zurückgeschlossen werden, es kann jedoch zumindest festgehalten werden, dass die Kalibrierung überprüft und eine Suche nach Fehlerquellen durchgeführt werden muss.
Gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform kann zudem vorgesehen sein, dass in einem Abbildungsspeicher jede Abbildung eines Wickelobjekts mit einem Identifizierungsmittel zur Zuordnung zu genau einem Wickelobjekt gespeichert wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn gerade die zweidimensionale flächige Abbildung des Wickelobjekts ohne weitere Vorverarbeitung, ggf. jedoch unter Komprimierung, gespeichert wird. Diese Speicherung ermöglicht eine Vielzahl von besonders vorteilhaften Möglichkeiten. Im Nachfolgenden soll nur verhältnismäßig kurz auf einige dieser vorteilhaften Möglichkeiten zur Weiterverarbeitung und Weiterverwendung der ursprünglichen flächigen, zweidimensionalen Abbildungen eingegangen werden.
Einerseits ermöglicht die Speicherung der ursprünglichen Abbildungen zusammen mit einem Identifizierungsmittel zur Identifizierung des Wickelobjekts, das auch zu einem Zeitpunkt, der dem Herstellungsverfahren des Wickelobjekts deutlich nachgelagert ist, lückenlos und bis ins Detail der Herstellungsprozess nachverfolgt und überprüft werden kann. Dies bietet ein besonders großes Potential im Rahmen der Qualitätssicherung der besagten Herstellungs- und Wickelungsprozesse.
Dabei ist die Menge an möglichen Auswertungs- oder Weiterverarbeitungsmöglichkeiten schier endlos. Beispielsweise kann durch die genaue Superposition der Abbildungen ein nachträgliches „optisches Röntgen“ durch die jeweiligen Wicklungslagen hindurch ermöglicht werden, bei dem beispielsweise mit einer teiltransparenten Übereinander- oder Aufeinander-Anordnung der Abbildungen eine Ansicht durch die unterschiedlichen Lagen „hindurch“ erzeugt werden kann.
Durch die Verknüpfung der entsprechenden Abbildungen zu genau einem Wickelobjekt kann einerseits eine Vielzahl von Informationen über das Wickelobjekt, ggf. auch nachträglich, gewonnen werden. Über eine entsprechende Verknüpfung mit anderen Wickelobjekten und deren Abbildungen, beispielsweise die Objekte einer abgeschlossenen Produktionsphase oder Produktionscharge, können die Abbildungen jedoch auch zur Analyse oder zur Informationsgewinnung herangezogen werden, wobei Informationen gewonnen werden, die Umstände betreffen, welche nicht nur auf ein einzelnes Wickelobjekt bezogen sind.
Ferner ist es möglich die Abbildungen und die dazugehörigen Daten auch Dritten zur Verfügung zu stellen. Im Beispiel eines Herstellungsprozesses eines Fahrzeugreifens kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die ggf. weiterverarbeiteten Daten dem Fahrzeug, beispielsweise im Rahmen der Fahrzeugherstellung oder aber nachträglich im Rahmen der Fahrzeugwartung zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann ebenfalls das gesamte Qualitätsmanagement im Hinblick auf den sicherheitsrelevanten Faktor Fahrzeugreifen deutlich verbessert werden. Darüber hinaus gibt es noch viele andere Möglichkeiten, wie die Daten der ursprünglich erzeugten flächigen, zweidimensionalen Abbildungen des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel verwendet werden können, insbesondere wenn die entsprechenden Daten genau einem Wickelobjekt und/oder einer Projektionscharge zugeordnet werden können. Es kann zusätzlich auch vorgesehen sein, dass auch die Herstellungsvorrichtung, beispielsweise die benutze Wickeltrommel und/oder weitere Herstellungskomponenten, mit den Abbildungen eines Wickelobjekts verknüpft und gespeichert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass mit zumindest einem Sensor die Umgebungs- und/oder Umweltbedingungen während der Herstellung eines Wickelobjekts erfasst werden. Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass die mit dem zumindest einen Sensor erfassten Umgebungs- und/oder Umweltbedingungen während der Herstellung eines Wickelobjekts zusammen mit den Daten der Abbildungseinheiten oder der Abbildungseinheit des Abbildungssystems in einer Speichereinrichtung, insbesondere dem Wickelobjekt zugeordnet, gespeichert werden. Die Umwelt- und/oder Umgebungsbedingungen können dabei grundsätzlich alle ermittelbaren oder erfassbaren Parameter in der Umgebung oder Umwelt der Vorrichtung zur Ausführung des Wicklungsprozesses umfassen. Beispielsweise kann die Umgebungshelligkeit, die Umgebungstemperatur, die Umgebungsluftfeuchtigkeit sowie entsprechende Änderungsraten erfasst und ggf. aufgezeichnet werden. Diese Informationen können dann in besonders vorteilhafter Weise in einem nachgelagerten Analyse- oder Auswertungsverfahren herangezogen werden, um eine Ursachenforschung für Qualitätsunterschiede oder Abweichungen zwischen Soll-Parametern und Ist-Parametern zu ermitteln.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass mit einem Auslösemechanismus eine Auslösung des Abbildungssystems in Abhängigkeit der Rotationsposition der Wickeltrommel ausgeführt wird. Dadurch wird ermöglicht, dass der Wicklungsprozess der jeweiligen Wicklungslage an wichtigen Absolutpositionen der Wickeltrommel und/oder gleichmäßig über eine Vielzahl von Rotationspositionen der Wickeltrommel erfasst und abgebildet wird. Dabei kommen grundsätzlich verschiedene Auslösemechanismen in Betracht, wobei grundsätzlich diejenigen Auslösemechanismen zu bevorzugen sind, die eine einfache, schnelle und kostengünstige Nachrüstung an bestehenden Vorrichtungen zur Durchführung eines Wickelprozesses, insbesondere zur Durchführung eines Reifenherstellungsprozesses, ermöglichen. Auf die möglichen Auslösemechanismen wird nachfolgend noch eingegangen. Als Auslösevorgang soll dabei nicht nur die tatsächliche Auslösung des Abbildungssystems, beispielsweise das Betätigen eines Verschlusses einer Abbildungskamera, verstanden werden, sondern auch eine Auslösung einer Speicherung entsprechender Bilddaten eines Abbildungssystems oder einer Abbildungseinheit. Dies bedeutet, dass als Auslöseereignis oder als Auslösung auch verstanden werden kann, wenn das Abbildungssystem kontinuierlich oder fortlaufend mit einer entsprechenden Abbildungsrate Abbildungen des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel erzeugt und ggf. auch zeitweise in einem Speicher ablegt, dass jedoch nur im Fall einer Auslösung oder eines Auslöseereignisses die besagten Abbildungen oder Bilddateien langfristig in einem Abbildungsspeicher oder andernorts gespeichert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Auslösemechanismus eine Bildauswertungseinheit umfasst, in der eine Rotation der Wickeltrommel anhand der Veränderung der Abbildung der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts mittels des Abbildungssystems erkannt wird und der Auslösemechanismus in Abhängigkeit von der erkannten Rotation betätigt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, handelt es sich dabei um eine rein digitale Auslösung, die zudem keine weiteren, beispielsweise an der Wickeltrommel verbauten Auslösevorrichtungen oder Auslösekomponenten benötigt. Vielmehr wird während des gesamten Wicklungsprozesses von dem Abbildungssystem mit einer entsprechenden Rate eine Abfolge von Abbildungen erzeugt. In diesen Abbildungen kann dann der Versatz von charakteristischen Strukturen bestimmt und auf Grundlage dieser Strukturen oder deren Veränderungen in den Abbildungen auf eine Rotation oder Rotationsposition der Wickeltrommel geschlossen werden. Je nach festgestellter oder identifizierter Rotationsposition der Wickeltrommel kann dann vorgesehen sein, dass die entsprechenden Abbildungen oder Ausschnitte davon, welche ohnehin erzeugt und zwischengespeichert werden, in einen langfristigen Speicher, beispielsweise einen Abbildungsspeicher übertragen werden.
Auch die additive oder zusätzliche Verwendung von Messsignalen oder über die Rotation oder den Rotationswinkel der Wickeltrommel können zum Einsatz kommen und vorteilhaft mit der vorangehend beschriebenen digitalen Auslösung verknüpft werden.
Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Nachrüstung bestehender Vorrichtungen zur Durchführung eines Wickelprozesses, insbesondere eines Reifenherstellungsprozesses, ermöglicht, da keinerlei oder nur geringste Umrüstung an der Wickeltrommel oder der Antriebseinheit selbst erforderlich ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass mit dem Auslösemechanismus und/oder dem Abbildungssystem zwischen 15 und 40 Abbildungen der Oberfläche des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel pro Umdrehung der Wickeltrommel erzeugt werden. Dadurch wird ermöglicht, dass neben den Endbereichen einer Lage, die selbstredend hinsichtlich der Bestimmung der Splicelänge oder der Überlappungslänge von besonderem Interesse ist, auch andere Bereiche des Wickelobjekts, insbesondere einer Wicklungslage des Wickelobjekts, abgebildet werden. Insbesondere wird dadurch sichergestellt, dass eine Abbildung der gesamten Lage, einschließlich Lagenbeginn und Lagenende abgebildet wird. Dies bedeutet auch, dass durch die Erzeugung zweidimensionaler flächiger Abbildungen über die, bevorzugt gesamte Breite des Wickelobjekts oder des Wickelbereichs der Wickeltrommel eine vollständige Abbildung des Wickelobjekts oder der Wicklungslage gegeben ist. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass die jeweiligen Abbildungen über den Wicklungsprozess in entsprechender Aneinanderreihung eine komplette Abwicklung des Wickelobjekts, insbesondere eine lückenlose Abwicklung, ermöglichen.
Im Hinblick auf die Vorrichtung zur Überwachung eines, bevorzugten mehrlagigen, Wicklungsprozesses, insbesondere eines Reifenherstellungsprozesses, mit einem optischen Kontrollsystem, welches zumindest eine Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung einer Wickeltrommel und/oder eines auf der Wickeltrommel befindlichen Wickelobjekts, insbesondere eines Reifenrohlings, und ein Abbildungssystem zur Abbildung der beleuchteten Wickeltrommel und/oder des beleuchteten Wickelobjekts umfasst, um die Beleuchtung der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts vor und/oder während des Wicklungsprozesses, die Erzeugung von flächigen zweidimensionalen Abbildungen der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts und die optische Auswertung der Abbildungen, insbesondere zur Bestimmung einer Splice- oder Überlappungslänge, einer Wicklungslage zu ermöglichen wird die eingangs formulierte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Beleuchtungseinheit eine LED-Lichtquelle und ein Beleuchtungsgitter umfasst, die derart ausgestaltet sind, dass ein, bevorzugt polychromatisches, Beleuchtungsmuster umfassend Streifen auf der Oberfläche der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts erzeugt wird, welche auf der Oberfläche des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel eine Breite von 2mm bis 5mm, bevorzugt von 2,5mm bis 3,5mm, aufweisen.
Durch die besagte Vorrichtung, insbesondere die LED-Lichtquelle und das dazugehörige Beleuchtungsgitter zur Erzeugung des Beleuchtungsmusters auf der entsprechenden Oberfläche werden, wie oben bereits beschrieben verschiedene vorteilhafte Wirkungen erzeugt. Nicht zuletzt wird ohne trigonometrische Rückrechnung aus den flächigen, zweidimensionalen Abbildungen heraus bereits eine Ermittlung eines mit einem jewieligen Höhenunterschied verbundenen Lagenanfangs und eines Lagenendes durch die Identifikation von Unstetigkeiten in den projizierten Streifen ermöglicht, wobei gerade die Breite der besagten Streifen und die über eine LED-Lichtquelle und ein Beleuchtungsgitter erreichbaren besonders klar definierten Grenzen des Beleuchtungsmusters vorteilhaft dazu beitragen, dass auch bereits kleinere oder kleinste Höhenunterschiede im Höhenprofil der Oberfläche der Wickeltrommel oder des Wickelobjekts als entsprechende Unstetigkeit oder Diskontinuität eines Streifens des Beleuchtungsmuster erkennbar gemacht werden können. Besagtes Höhenprofil soll Höhenlinien oder Flächen umfassen, die einen konstanten Abstand von einer Rotationsachse der Wickeltrommel aufweisen.
Hinsichtlich der weiteren Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll aufgrund der entsprechenden Verfahrensmerkmale, auf die vorangehende Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen werden. Gleiches gilt auch für die Vorteile und vorteilhaften Wirkungen der nachfolgend beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Vorrichtungsmäßig offenbarte Merkmale und Wirkungen sollen dementsprechend auch verfahrensmäßig offenbart sein oder verstanden werden und umgekehrt.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Abbildungssystem derart ausgebildet und im Bezug auf die Oberfläche des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel und/oder die Beleuchtungseinheit angeordnet ist, dass eine Linienbreite des Beleuchtungsmusters oder eine Linienbreite eines Streifens des Beleuchtungsmusters in einer Abbildung des Abbildungssystems durch mindestens 20 Bildpunkte, insbesondere durch 30 bis 120 Bildpunkte, bevorzugt durch 50 bis 100 Bildpunkte abgebildet wird. Durch eine handelsübliche Digitalkamera, beispielsweise eine Systemkamera oder eine Digitalspiegelreflexkamera können mit heute gängigen Auflösungen auch aus einer Entfernung von einigen Metern Abbildungen erzeugt werden, in denen eine Breite von 2mm bis 5mm, bevorzugt 2,5mm bis 3,5mm noch durch mindestens 20 Bildpunkte, bevorzugt durch 40 bis 80 Bildpunkte, abgebildet wird, ohne dass hierbei die Bildpunkte lediglich durch Interpolation gefüllt oder beschrieben werden sondern tatsächlich eine entsprechende Auflösung wiedergeben oder abbilden. Mit anderen Worten ausgedrückt kann das Abbildungssystem derart ausgebildet und angeordnet sein, dass ein Bildpunkt in etwa eine Fläche von 400µm² bis 5000µm², bevorzugt von 900µm² bis 3000µm², auf der Oberfläche der Wickeltrommel oder des Wickelobjekts abbildet.
Damit kann gewährleistet werden, dass ein Beginn einer Wicklungslage oder das Ende einer Wicklungslage bei entsprechender Anordnung von Beleuchtungseinheit einerseits und Abbildungssystem andererseits durch einen entsprechenden Versatz in der Linie oder im Streifen des Beleuchtungsmusters erkennbar gemacht wird und dementsprechend bereits in den zweidimensionalen, flächigen Abbildungen erkennbar ist und zur Bestimmung oder Berechnung einer Splice- oder Überlappungslänge herangezogen werden kann, da insbesondere die Diskontinuität oder die Unstetigkeit des Streifens oder der Linie, hervorgerufen von einem Höhenunterschied des Wickelobjekts bezogen auf die Rotationsachse der Wickeltrommel einen Versatz von mehreren Bildpunkten umfasst oder ein Versatz von mehreren Bildpunkten erzeugt. Durch Vorgehensweisen und Verfahren wie das allgemein bekannte „Subpixeling“ kann die erzielte Auflösung noch weiter gesteigert werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Abbildungssystem derart ausgebildet ist, dass Abbildungen erzeugt werden, die bevorzugt als Graustufenabbildungen, die Streifen des Beleuchtungsmusters und die verbleibende Oberfläche des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel abbilden. Eine entsprechende Erzeugung von Graustufenabbildungen oder aber auch Vollfarbenabbildungen, ggf. auch in Form von HDR-Abbildungen (High Dynamic Range-Abbildungen) ist mit bekannten Kamerasystemen ohne weiteres möglich. Der besondere Vorzug der Ausführungsform liegt jedoch darin, dass nicht nur die Linie oder der Streifen des Beleuchtungsmusters abgebildet oder aufgenommen wird und, soweit nötig, mittels trigonometrischer Rückberechnungen in einen Höhenverlauf der Oberfläche zurückberechnet wird, sondern dass insgesamt die gesamte Wickeltrommel und/oder das darauf befindliche Wickelobjekt aufgenommen und dokumentiert wird, bevorzugt lückenlos über die gesamte Rotation der Wickeltrommel hinweg, und diese Abbildungen nicht nur zur Bestimmung der Splicelänge sondern auch zu anderen Echtzeit-Analyseverfahren, wie auch zu weiteren nachgelagerten Analysemöglichkeiten oder Auswertungsverfahren zur Verfügung stehen.
Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinheit derart ausgestaltet ist, dass die Streifen auf der Oberfläche der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts einen Abstand zueinander aufweisen, der zwischen 15mm und 100mm, bevorzugt zwischen 20mm und 35mm beträgt.
Ebenfalls kann, unabhängig von der Ausrichtung der Streifen des Beleuchtungsmusters vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinheit, insbesondere das Beleuchtungsgitter, derart ausgestaltet ist, dass die Streifen des Beleuchtungsmusters über die gesamte Breite eines Wickelbereichs der Wickeltrommel verlaufen. Dies bedeutet, dass das Beleuchtungsgitter derart ausgestaltet ist, dass in, bevorzugt regelmäßigen Abständen, über die gesamte Breite Streifen des Beleuchtungsmusters angeordnet sind, selbst wenn diese ansatzweise oder im Wesentlichen rechtwinklig zur Breite, also zur Rotationsachse, des Wickelbereichs, verlaufen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Beleuchtungseinheit, insbesondere das Beleuchtungsgitter derart ausgestaltet ist, dass das Beleuchtungsmuster zwei Gruppen von Streifen umfasst, wobei die Streifen der ersten Gruppe keine Schnitt- und/oder Überlappungspunkte mit den Streifen der zweiten Gruppe aufweisen und wobei die Streifen der ersten Gruppe und die Streifen der zweiten Gruppe miteinander jeweils einen Winkel zwischen 60° und 120°, bevorzugt zwischen 80° und 100° miteinander einschließen.
Wie oben bereits diskutiert, kann dadurch ermöglicht werden unterschiedliche Eigenschaften des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel, bevorzugt Eigenschaften mit unterschiedlicher Ausdehnung oder Erstreckung, zu erkennen, insbesondere ohne die flächigen, zweidimensionalen Abbildungen des Abbildungssystems in 2,5-dimensionale oder dreidimensionale Abbildungen umrechnen zu müssen, besonders dann, wenn die Eigenschaften mit einem Höhenunterschied der Wickeltrommel oder des Wickelobjekts in Bezug auf den Radius oder den Abstand zur Rotationsachse der Wickeltrommel einhergehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinheit, insbesondere das Beleuchtungsgitter derart ausgestaltet ist, dass die Streifen der ersten und/oder zweiten Gruppe auf der Oberfläche des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel, bei einer ebenen oder gleichmäßig gekrümmten Oberfläche, geradlinig verlaufen. Durch die zylindrische Oberfläche der Trommel und/oder des Wickelobjekts muss zur Erzeugung geradliniger oder gerader Streifen des Beleuchtungsmusters aufseiten des Beleuchtungsgitters eine entsprechend gekrümmte Form der Beleuchtungsspalten oder Beleuchtungsausnehmungen vorgesehen sein, sodass im Rahmen der Projektion auf die gekrümmte Oberfläche gerade oder geradlinige Streifen entstehen. Eine entsprechende Anfertigung des Beleuchtungsgitters ist jedoch in hoher Qualität ohne besondere Schwierigkeiten möglich.
Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Abbildungssystem zumindest zwei Abbildungseinheiten, bevorzugt zumindest zwei Kameras, umfasst, welche so angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Abbildungsbereiche der jeweiligen Abbildungseinheiten überlappend ausgebildet sind. Dadurch kann eine Kontrolle eines Kalibrierungszustandes der Vorrichtung vorgenommen werden. Außerdem können dadurch entsprechend breite Wickeltrommeln oder Wickelobjekte abgebildet werden. In diesem Fall kann ebenfalls vorgesehen sein, dass das Abbildungssystem über mehrere Beleuchtungseinheiten umfasst, bevorzugt gleich viele Beleuchtungseinheiten, wie Abbildungseinheiten, wobei dann eine jede Beleuchtungseinheit ein entsprechendes Beleuchtungsmuster verursacht oder projieziert. Bevorzugt können die Beleuchtungsmuster ebenfalls überlappend angeordnet oder projieziert werden. In einer bevorzugt Ausgestaltungsform kann dann jedoch auch von einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens gebrauch gemacht werden, bei der die Beleuchtungseinheiten jeweils abwechselnd nacheinander aktiviert werden, um dann nach einem Auslösevorgang der zugeordneten Abbildungseinheit oder Erzeugung einer Abbildung wiederum deaktiviert zu werden, wobei während der Deaktivierung eine Aktivierung einer anderen Beleuchtungseinheit und die Erzeugung einer Abbildung mit einer weiteren, dieser Beleuchtungeinheit zugeordneten Abbildungseinheit erfolgt. Es kann also eine alternierende Beleuchtung und Abbildung mit Paaren von Beleuchtungseinheiten und Abbildungseinheiten stattfinden. Es kann dabei beispielsweise eine Aktivierung einer Beleuchtungseinheit für einen Zeitraum von 50µs vorgesehen werden. Worauf sich nach einer Pause/Umschaltphase von etwa 10µs eine Aktivierung einer anderen oder nächsten Beleuchtungseineheit anschließt.
Ebenfalls kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Abbildungssystem derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Abbildungen erzeugt werden, welche die gesamte Breite eines Wickelbereichs der Wickeltrommel abbilden. Damit kann erreicht werden, dass das Wickelobjekt vollständig über den gesamten Wicklungsprozess im Rahmen der zweidimensionalen, flächigen Abbildungen dokumentiert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann ein Abbildungsspeicher vorgesehen sein, in dem jede Abbildung eines Wickelobjekts mit einem Identifizierungsmittel zur Zuordnung zu genau einem Wickelobjekt gespeichert wird. Auf die entsprechenden Vorteile und die weitreichenden Möglichkeiten zur Nutzung der im Abbildungsspeicher gespeicherten Abbildungen wurde bereits im Hinblick auf das Verfahren ausführlich eingegangen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung kann zumindest einen Sensor zur Erfassung der Umgebungs- und/oder Umweltbedingungen während der Herstellung eines Wickelobjekts umfassen. Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die mit dem Sensor erfassten Informationen, insbesondere Daten, mit einem entsprechenden Zeitstempel und/oder mit einer entsprechenden Zuordnung zum jeweiligen Wickelobjekt gespeichert werden. Dadurch lässt sich eine weitreichende Verbesserung der Qualitätskontrolle etablieren.
Ebenfalls kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung vorgesehen sein, dass mittels eines Auslösemechanismusses die Auslösung des Abbildungssystems in Abhängigkeit der Rotationsposition der Wickeltrommel erreicht wird.
Besonders bevorzugt kann in diesem Zusammenhang eine an der Wickeltrommel angebrachte Nockenscheibe oder ein mit der Welle der Wickeltrommel zusammenwirkender Initiator verwendet werden, um mit dem Auslösemechanismus zusammenzuwirken. Sowohl die bekannten Initiatoren , wie beispielsweise von der Firma Balluff GmbH hergestellt und vertrieben, als auch mechanische Mittel, wie beispielsweise eine Nockenscheibe, ermöglichen eine ausreichende Präzision, insbesondere im Hinblick auf die Wiederholsicherheit, des Auslösemechanismus. Dadurch wird insbesondere die Installation von hochauflösenden Rotationsencodern vermieden, die entsprechend aufwendig ist.
Bei der Verwendung einer Nockenscheibe und einem dazugehörigen Sensor, beispielsweise einem Magnetsensor, kann bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Wickeltrommel ein primär systematischer Versatz in den Abbildungen erzeugt werden. Dies führt zu verschobenen Abbildungen bei Lagenanfang und Lagenende. Dieser Versatz kann über einen Kalibrationsprozess und / oder über Bildverarbeitungsmaßnahmen ausgeglichen werden. In diesem Zusammenhang wir auf die unveröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2018 123 966.1 der Anmelderin verwiesen, in der die Kalibrationsprozesse und/oder über Bildverarbeitungsmaßnahmen zum Ausgleichen der systematischen Fehler der Auslösemechanismen beschrieben sind. Der diesbezügliche Inhalt der genannten Patentanmeldung wird durch Verweis in die vorliegende Offenbarung miteinbezogen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Auslösemechanismus eine Bildauswerteeinheit umfasst, in der eine Rotation der Wickeltrommel anhand der Veränderung der Abbildung der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts mittels des Abbildungssystems erkannt wird. Die Bildauswertungseinheit kann dabei mit an sich bekannten Verfahren zur Bilderkennung und Bildverarbeitung die Identifikation von charakteristischen Bildinhalten vornehmen und den Versatz der entsprechenden charakteristischen Bildinhalte berechnen, woraus anschließend auf die Rotation oder einen Rotationswinkel der Wickeltrommel geschlossen werden kann, sodass diese Rotation dem Auslösemechanismus zugrunde gelegt wird.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Variante der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Auslösemechanismus und/oder das Abbildungssystem dazu eingerichtet sind zwischen 15 und 40 Abbildungen der Oberfläche des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel pro Umdrehung der Wickeltrommel zu erzeugen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Abbildungssystem, insbesondere dessen Abbildungseinheit oder Abbildungseinheiten, und/oder die Beleuchtungseinheit mit einem Abstand von 100cm bis 200cm, bevorzugt 130cm bis 150cm zur Oberfläche der Wickeltrommel angeordnet sind. Dadurch wird einerseits ein Nachrüsten der Vorrichtung deutlich erleichtert. Gleichermaßen wird jedoch die ursprüngliche und normale Bedienung des Wicklungssystems oder der Wicklungsvorrichtung nicht beeinträchtigt.
Einzelheiten, vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend mit Bezug zu den lediglich rein schematischen Zeichnungen beschrieben.
Darin zeigen:

1 ein beispielhafter Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens samt möglicher Weiterbildungen;
2 eine schematische Darstellung eines auf eine Wickeltrommel und ein Wickelobjekt projizierten Beleuchtungsmusters;
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform, wobei die Darstellung der 1 sich auf die Herstellung eines Wickelobjekts, insbesondere eines Reifenrohlings für einen Fahrzeugreifen, mit mehreren Lagen bezieht.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird mit dem Abbildungssystem, insbesondere mit einer Abbildungseinheit oder mit Abbildungseinheiten des Abbildungssystems für verschiedene Rotations- oder Wickelpositionen einer Wickeltrommel eine Vielzahl von, bevorzugt zwischen 15 und 40, flächigen, zweidimensionalen Aufnahmen der Wickeltrommel und/oder des Wickelobjekts erzeugt, wobei während der Aufnahme der Abbildungen ein von einer Beleuchtungseinheit erzeugtes Beleuchtungsmuster mit Streifen mit einer Streifenbreite von 2mm bis 5mm, bevorzugt 2,5mm bis 3,5mm auf die Oberfläche des Wickelobjekts und/oder die Wickeltrommel projiziert wird, wozu eine LED-Lichtquelle und ein Beleuchtungsgitter der Beleuchtungseinheit verwendet wird.
Während der Aufnahme der Abbildungen im Verfahrensschritt S1 wird parallel in einem Verfahrensschritt S2 die Umgebung oder die Umwelt des Wicklungsprozesses dokumentiert, indem mit zumindest einem Sensor die Umgebungs- und/oder Umweltbedingungen erfasst werden. Sowohl die, bevorzugt als Graustufenabbildungen erzeugten, flächigen, zweidimensionalen Abbildungen des Verfahrensschritt S2, die neben dem Beleuchtungsmuster auch die sonstige Oberfläche des Wickelobjekts und/oder der Wickeltrommel umfassen, wie auch die im Verfahrensschritt S2 gewonnenen Sensordaten werden in einer Speichereinrichtung gespeichert, die beispielsweise einen Abbildungsspeicher umfasst.
In einem dem Verfahrensschritt S1 nachgeordneten Verfahrensschritt S1.1 kann bevorzugt anhand der bloßen Auswertung der erzeugten Abbildungen, insbesondere anhand der Identifikation von Unstetigkeiten der Streifen des Beleuchtungsmusters auf dem Wickelobjekt, eine Lage mit ihrem Anfang und ihrem Ende identifiziert und basierend darauf im Verfahrensschritt S1.1 eine Splicelänge oder Überlappungslänge der besagten Lage bestimmt werden. Das Ergebnis, also die bestimmte Splicelänge oder Überlappungslänge kann ebenfalls in der Speichereinrichtung gespeichert werden.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt S3 kann beispielsweise eine Kalibrierung der im Verfahrensschritt S1 erzeugten Abbildungen erfolgen, beispielsweise um intrinsische Abbildungseigenschaften des Abbildungssystems zu kompensieren oder sonstige optische Fehler, beispielsweise Verzeichnungs-Artefakte zu kompensieren.
Auch diese im Verfahrensschritt S3 erzeugten Zwischenergebnisse oder teilweise verarbeiteten Abbildungen können in der Speichereinrichtung gespeichert werden. Gleichermaßen kann in dem Verfahrensschritt S3 vorgesehen sein, dass verschiedene Einzelbilder oder einzelne Abbildungen so übereinander angeordnet oder so miteinander verbunden (gestitcht) werden, dass anstatt einer Vielzahl von in Rotations- oder Wicklungsrichtung teilweise überlappenden Abbildungen eine einzige ununterbrochene Abbildung der gewickelten Lage entsteht, wobei dann gerade in dem Anfangsbereich und im Endbereich eine Überlappung vorliegt.
Im nachfolgenden Verfahrensschritt S4 kann dann eine Rückrechnung der zweidimensionalen, flächigen Abbildungen in eine 2,5-dimensionale oder dreidimensionale Oberfläche oder Topografie erfolgen, wobei durch an sich bekannte Verfahren zur Rekonstruktion von dreidimensionalen Oberflächen aus zweidimensionalen Abbildungen samt Kenntnis über die Abbildungsparameter oder intrinsischen Parameter des Abbildungssystems eine 2,5-dimensionale Oberfläche generiert werden kann, bei dem jeweils einem X- und einem Y-Wert ein Höhenwert zugeordnet wird. Alternativ kann auch eine echt dreidimensionale Oberflächentopografie in Form einer Punktewolke erstellt oder berechnet werden. Auch die so gewonnenen Topografiedaten oder Oberflächeninformationen können in der entsprechenden Speichereinrichtung abgespeichert werden.
Im nachfolgenden Verfahrensschritt S5 kann die Interpretation der bisher gewonnenen und in der Speichereinrichtung abgelegten Informationen erfolgen, wobei im Verfahrensschritt S5 nicht nur die Bestimmung einer Splicelänge oder Überlappungslänge erfolgen oder verifiziert werden kann. Auch eine Vielzahl anderer Eigenschaften des Wickelobjekts oder der Wicklungslage des Wickelobjekts kann im Verfahrensschritt S5 anhand der zwischenzeitlich gewonnenen Daten überprüft werden, wobei hierbei eine Vorgabe des Anwenders in Form eines Lastenhefts L Berücksichtigung finden kann.
Im nachfolgenden Verfahrensschritt S6 kann anschließend die Entscheidung getroffen werden, ob die Wicklungslage den Anforderungen entspricht. Soweit dies der Fall ist, kann der Herstellungsprozess mit einer weiteren Wicklungslage fortgesetzt werden. Falls die Anforderungen nicht eingehalten werden kann eine entsprechende Ausgabe erzeugt werden, die den Abbruch des Wicklungsprozesses einfordert. Alternativ kann auch ein automatischer Abbruch des Wicklungsprozesses stattfinden.
In einem weiteren Verfahrensschritt S7 kann zudem auf der Grundlage der zwischenzeitlich im Speicher oder in der Speichereinrichtung befindlichen Daten eine Beeinflussung der Steuerung der Wicklungsvorrichtung generiert werden. Die Beeinflussung der Steuerung kann ebenfalls in der Speichereinrichtung hinterlegt werden.
Im nachfolgenden Verfahrensschritt S8 kann überprüft werden, ob für den besagten Wicklungsprozess die letzte Wicklungslage aufgetragen wurde. Soweit dies der Fall ist endet das Verfahren mit dem Verfahrensschritt S9. Andernfalls springt das Verfahren zurück zum Beginn und den Verfahrensschritten S1 und/oder S2.
In nachgelagerten Verfahrensschritten, die im Beispiel der 1 anhand des beispielhaften Verfahrensschritt S10 angedeutet werden sollen, können nachgelagert zu dem Herstellungsprozess oder zu dem Wicklungsprozess eine Vielzahl von Analysen oder Auswertungen der Daten der Speichereinrichtung ausgeführt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Wickeltrommel 01 in der in einem Wickelbereich 02 eine oder mehrere Wicklungslagen eines Wickelobjekts 03 aufgetragen oder aufgewickelt sind. Ebenfalls in der 2 angedeutet (durch strichlinierte Ränder) sind die Abbildungsbereiche 04 zweier Abbildungseinheiten eines in der 2 nicht dargestellten Abbildungssystems. Es ist erkennbar, dass die Abbildungsbereiche 04.1 und 04.2 in einem axial mittleren Bereich überlappen, was zur Kontrolle der Kalibrierung des erfindungsgemäßen Systems oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient. Ebenfalls in der 2 dargestellt ist ein auf die Wickeltrommel 01 und das Wickelobjekt 03 projiziertes Beleuchtungsmuster 05, welches aus zwei Gruppen 06 und 07 von Streifen 08 besteht, die jeweils auf der Oberfläche 09.1, 09.2 der Wickeltrommel 01 und des Wickelobjekts 03, eine entsprechend ebene oder gleichmäßig gekrümmte Oberfläche vorausgesetzt, geradlinig verlaufen und für sich genommenen jeweils eine Breite von 2mm bis 5mm, bevorzugt von 2,5mm bis 3,5mm aufweisen. Die jeweiligen Streifen 08 des Beleuchtungsmusters schneiden sich, berühren sich oder queren sich weder innerhalb der jeweiligen Gruppe 06, 07, noch zwischen den unterschiedlichen Gruppen 06, 07.
Die Streifen der Gruppe 06 und die Streifen der Gruppe 07 werden von der Beleuchtungseinheit derart erzeugt, dass sie auf der gekrümmten Oberfläche 9.1 der Wickeltrommel und auf der gekrümmten Oberfläche 09.2 des Wickelobjekts ohne das Vorliegen eines auf die Rotationsachse A bezogenen Höhenunterschieds geradlinig verlaufen. Die Form der Projektion auf der Trommel kann alternativ auch konvex oder konkav geformt sein. Dies hängt von der Form der Ausschnitte des Beleuchtungsgitters und des Trommelradius ab. Aus der Form der Linien in den Abbildungen kann der Trommeldurchmesser ermittelt werden.
Mittels der ersten Gruppen 06 und den entsprechenden Streifen 08 können Eigenschaften und Merkmale des Wickelobjekts 03 sowie der Wickeltrommel 01 identifiziert werden, die im Wesentlichen entlang der Achse A oder parallel zur Achse A der Wickeltrommel verlaufen, wobei bereits aus den Abbildungen als solches Eigenschaften erkennbar und ggf. bestimmbar sind die einen Höhenunterschied aufweisen und damit eine Unstetigkeit in der Linienform der Streifen bewirken. Beispielsweise können mit den Streifen 08 der Gruppe 06 Höhenunterschiede durch Überlappungen der Lagenanfänge mit den Lagenenden gut und einfach erkannt werden. Dementsprechend ist in der 2 skizziert, dass die Streifen 08 im Bereich des Wickelobjekts eine Unstetigkeit aufweisen, die durch einen Höhenunterschied 15, beispielsweise eine Überlappung eines Lagenanfangs und eines Lagenendes erzeugt wird. Mit den Streifen 08 der Gruppe 07 des Beleuchtungsmusters 05 können hingegen Eigenschaften oder Merkmale der Wickeltrommel 01 oder des Wickelobjekts 03 erkannt werden, die im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Wickeltrommel 01 verlaufen. Beispielsweise können mit den Streifen 08 der Gruppe 07 die axialen Ränder 10 des Wickelobjekts 03 sicher erkannt und damit die lokale und gesamte oder globale Breite des Wickelobjekts bestimmt werden. Im Beispiel der 2 sind die auch zwischen den Gruppen 06 und 07 kreuzungsfrei verlaufenden Streifen 08 des Beleuchtungsmusters 05 in einem Winkel von etwa 80° respektive 100° zueinander angeordnet. Dabei kann vorgesehen sein, dass keine der Gruppen 06, 07 Streifen 08 umfasst, welche exakt senkrecht oder parallel zur Achse A der Wickeltrommel 01 verlaufen.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese umfasst neben einer Beleuchtungseinheit 11 ein Abbildungssystem 12. Die Beleuchtungseinheit 11 umfasst ihrerseits eine LED-Lichtquelle 13 sowie ein in der 3 nicht näher gezeigtes Beleuchtungsgitter, welches jedoch bevorzugt derart ausgestaltet sein kann, dass es ein Beleuchtungsmuster auf der Oberfläche einer Wickeltrommel 01 oder eines Wickelobjekts 03 erzeugt, wie es in der 2 skizziert ist. Das Abbildungssystem 12 kann beispielsweise eine Abbildungseinheit 14, bevorzugt eine digitale Kamera, umfassen, die so angeordnet und ausgerichtet ist, dass sie die von der Beleuchtungseinheit 11 beleuchtete Oberfläche der Wickeltrommel 01 und des Wickelobjekts 03 abbilden kann. Weiter umfasst die Wicketrommel seitlich eine Nockenscheibe 16 und einen Magnetsensor 17, mit dem eine Magnetfeldänderung durch die Nocken der Nockenscheibe 16 erkannt wird. Die Kombination aus Nockenscheibe 16 und Magnetsensor 17 kann also Auslösemechanismus dienen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018123966 [0050]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines, bevorzugt mehrlagigen, Wicklungsprozesses, insbesondere eines Reifenherstellungsprozesses, mit einem optischen Kontrollsystem, welches zumindest eine Beleuchtungseinheit (11) zur Beleuchtung einer Wickeltrommel (01) und/oder eines auf der Wickeltrommel (01) befindlichen Wickelobjekts (03), insbesondere Reifenrohling, und einem Abbildungssystem (12) zur Abbildung der beleuchteten Wickeltrommel (01) und/oder des beleuchteten Wickelobjekts (03) umfasst, und wobei das Verfahren die Verfahrensschritte der die Beleuchtung der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) vor und/oder während des Wicklungsprozesses, die Erzeugung von flächigen zweidimensionalen Abbildungen der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) und die optische Auswertung der Abbildungen, insbesondere zur Bestimmung einer Splice- oder Überlappungslänge, einer Wicklungslage umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (11) eine Flächen-Lichtquelle, insbesondere eine LED-Lichtquelle, und ein Beleuchtungsgitter umfasst, die derart ausgestaltet sind, dass ein, bevorzugt polychromatisches, Beleuchtungsmuster (05) umfassend Streifen (08) auf der Oberfläche (09.1, 09.2) der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) erzeugt werden, welche auf der Oberfläche (09.1, 09.2) des Wickelobjekts (03) und/oder der Wickeltrommel (01) eine Breite von 2mm bis 5mm, bevorzugt von 2,5mm bis 3,5mm, aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Abbildungssystem (12) eine Linienbreite des Beleuchtungsmusters (05) in einer Abbildung über mindestens 20 Bildpunkte, insbesondere über 30 bis 120 Bildpunkte, bevorzugt über 50 bis 100 Bildpunkte abgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Abbildungssystem (12) Abbildungen erzeugt werden, die bevorzugt als Graustufenabbildung, das Beleuchtungsmuster (05) und die verbleibende Oberfläche (09.1, 09.2) des Wickelobjekts (03) und/oder der Wickeltrommel (01) abbilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Beleuchtungseinheit (11) Streifen (08) des Beleuchtungsmusters (05) auf der Oberfläche (09.1, 09.2) der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) erzeugt werden, die einen Abstand von 15mm bis 100mm, bevorzugt von 20mm bis 35mm, zueinander aufweisen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Beleuchtungseinheit (11) Streifen (08) des Beleuchtungsmusters (05) erzeugt werden, die über die gesamte Breite eines Wickelbereichs (02) der Wickeltrommel (01) verlaufen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Beleuchtungseinheit (11) ein Beleuchtungsmuster (05) erzeugt wird, das zwei Gruppen (06, 07) von Streifen (08) umfasst, wobei die Streifen (08) der ersten Gruppe (06) keine Schnitt- und/oder Überlappungspunkte mit den Streifen (08) der zweiten Gruppe (07) aufweisen und wobei die Streifen (08) der ersten Gruppe (06) und die Streifen (08) der zweiten Gruppe (07) miteinander jeweils einen Winkel zwischen 60° und 120°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, einschließen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Beleuchtungseinheit (11), Streifen (08) auf der Oberfläche (9.1, 09.2) des Wickelobjekts (03) und/oder der Wickeltrommel (1) erzeugt werden, die geradlinig verlaufen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem (12) zumindest zwei Abbildungseinheiten (14) umfasst, welche so angeordnet und ausgerichtet sind, dass überlappende Abbildungsbereiche (04.1, 04.2) von der Abbildungseinheit (14) abgebildet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem (12) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Abbildungen erzeugt werden, welche die gesamte Breite eines Wickelbereichs (02) der Wickeltrommel (01) abbilden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abbildungsspeicher jede Abbildung eines Wickelobjekts (03) mit einem Identifizierungsmittel zur Zuordnung zu genau einem Wickelobjekt (03) gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit zumindest einem Sensor die Umgebungs- und/oder Umweltbedingungen während der Herstellung eines Wickelobjekts (03) erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Auslösemechanismus eine Auslösung des Abbildungssystems (12) in Abhängigkeit der Rotationsposition der Wickeltrommel (01) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösemechanismus eine Bildauswertungseinheit umfasst, in der eine Rotation der Wickeltrommel (01) anhand der Veränderung der Abbildung der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) mittels des Abbildungssystems (12) erkannt wird und der Auslösemechanismus in Abhängigkeit von der erkannten Rotation betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Auslösemechanismus und/oder dem Abbildungssystem (12) zwischen 15 und 20 Abbildungen der Oberfläche (9.1, 09.2) des Wickelobjekts (03) und/oder der Wickeltrommel (01) pro Umdrehung der Wickeltrommel (01) erzeugt werden.
Vorrichtung zur Überwachung eines, bevorzugt mehrlagigen, Wicklungsprozesses, insbesondere eines Reifenherstellungsprozesses, mit einem optischen Kontrollsystem, welches zumindest eine Beleuchtungseinheit (11) zur Beleuchtung einer Wickeltrommel (01) und/oder eines auf der Wickeltrommel (01) befindlichen Wickelobjekts (03), insbesondere Reifenrohling, und ein Abbildungssystem (12) zur Abbildung der beleuchteten Wickeltrommel (01) und/oder des beleuchteten Wickelobjekts (03) umfasst, um die Beleuchtung der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) vor und/oder während des Wicklungsprozesses, die Erzeugung von flächigen, zweidimensionalen Abbildungen der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) und die optische Auswertung der Abbildungen, insbesondere zur Bestimmung einer Splice- oder Überlappungslänge einer Wicklungslage, zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (11) eine Flächen-Lichtquelle, insbesondere eine LED-Lichtquelle, und ein Beleuchtungsgitter umfasst, die derart ausgestaltet sind, dass ein, bevorzugt polychromatisches, Beleuchtungsmuster (05) umfassend Streifen (08) auf der Oberfläche (09.1, 09.2) der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) erzeugt wird, welche auf der Oberfläche (09.1, 09.2) des Wickelobjekts (03) und/oder der Wickeltrommel (01) eine Breite von 2mm bis 5mm, bevorzugt von 2,5mm bis 3,5mm, aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem (12) derart ausgebildet und im Bezug auf die Oberfläche (9.1, 09.2) des Wickelobjekts (03) und/oder der Wickeltrommel (01) und/oder die Beleuchtungseinheit (11) angeordnet ist, dass eine Linienbreite des Beleuchtungsmusters (05) in einer Abbildung des Abbildungssystems (12) durch mindestens 20 Bildpunkte, insbesondere durch 30 bis 120 Bildpunkte, bevorzugt durch 50 bis 100 Bildpunkte abgebildet wird/werden.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem (12) derart ausgebildet ist, dass Abbildungen erzeugt werden, die bevorzugt als Graustufenabbildung, die Streifen (08) des Beleuchtungsmusters und die verbleibende Oberfläche (9.1, 09.2) des Wickelobjekts (03) und/oder der Wickeltrommel (01) abbilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass die Streifen (08) auf der Oberfläche (09.1, 09.2) der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) einen Abstand von 15mm bis 100mm, bevorzugt von 20mm bis 35mm, aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (11), insbesondere das Beleuchtungsgitter, derart ausgestaltet ist, dass die Streifen (08) über die gesamte Breite eines Wickelbereichs (02) der Wickeltrommel (01) verlaufen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass das Beleuchtungsmuster (05) zwei Gruppen (06, 07) von Streifen (08) umfasst, wobei die Streifen (08) der ersten Gruppe (06) keine Schnitt- und/oder Überlappungspunkte mit den Streifen (08) der zweiten Gruppe (07) aufweisen und wobei die Streifen (08) der ersten Gruppe (06) und die Streifen (08) der zweiten Gruppe (07) miteinander jeweils einen Winkel zwischen 60° und 120°, bevorzugt zwischen 80° und 100°, einschließen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (11), insbesondere das Beleuchtungsgitter, derart ausgestaltet ist, dass die Streifen (08) der ersten (6) und/oder zweiten Gruppe (07) auf der Oberfläche (09.1, 09.2) des Wickelobjekts (03) und/oder der Wickeltrommel (01) geradlinig verlaufen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem (12) zumindest zwei Abbildungseinheiten (14) umfasst, welche so angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Abbildungsbereiche (04.1, 04.2) überlappend ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem (12) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Abbildungen erzeugt werden, welche die gesamte Breite eines Wickelbereichs (02) der Wickeltrommel (01) abbilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, gekennzeichnet durch einen Abbildungsspeicher in dem jede Abbildung eines Wickelobjekts (01) mit einem Identifizierungsmittel zur Zuordnung zu genau einem Wickelobjekt (03) gespeichert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, gekennzeichnet durch zumindest einen Sensor zur Erfassung der Umgebungs- und/oder Umweltbedingungen während der Herstellung eines Wickelobjekts (03).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, gekennzeichnet durch einen Auslösemechanismus zur Auslösung des Abbildungssystems (12)in Abhängigkeit der Rotationsposition der Wickeltrommel (01).
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösemechanismus an der Wickeltrommel (01) angebrachte Nockenscheiben oder einen mit der Welle der Wickeltrommel (01) zusammenwirkenden Initiator umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösemechanismus eine Bildauswertungseinheit umfasst, in der eine Rotation der Wickeltrommel (01) anhand der Veränderung der der Abbildung der Wickeltrommel (01) und/oder des Wickelobjekts (03) mittels des Abbildungssystems (12) erkannt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28,, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösemechanismus und/oder das Abbildungssystem (12) dazu eingerichtet sind zwischen 15 und 20 Abbildungen der Oberfläche (09.1, 09.2) des Wickelobjekts (03) und/oder der Wickeltrommel (01) pro Umdrehung der Wickeltrommel (01) zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem (12), insbesondere dessen Abbildungseinheiten (14), und/oder die Beleuchtungseinheit (11) mit einem Abstand von 120cm bis 160cm, bevorzugt 130cm bis 150cm, zur Oberfläche (9.1, 09.2) der Wickeltrommel (01) angeordnet sind.