DE19811573C1

DE19811573C1 - Messung der Schlaglänge an Kabeln

Info

Publication number: DE19811573C1
Application number: DE1998111573
Authority: DE
Inventors: Thomas Kuebel; Guenter Dipl Ing Wuensch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2018-03-18

Description

Bei der Fertigung eines Kabels stellt die Schlaglänge und de ren präzise Einhaltung im Fertigungsprozeß ein wichtiges Qua litätsmerkmal dar. Die Schlaglänge ist dabei diejenige Länge in Richtung der Längsachse des Kabels, bei der sich miteinan der verdrillte Adern eines Kabels einmal vollständig um die Längsachse des Kabel gedreht haben. Die Gesamtheit der mit einander verdrillten Adern eines Kabels wird Seele genannt. Bei Beginn einer Kabelfertigung ist die Schlaglänge nicht mit der erforderlichen Genauigkeit feststellbar, so daß die tat sächlich vorliegende Schlaglänge überprüft und ggf. korri giert werden muß. Dazu wird die Schlaglänge in der Regel manuell mit Hilfe eines Maßbandes ausgemessen. Dies ist aber in der Produktion bei sich bewegenden Kabeln nur stichproben artig und sehr ungenau durchführbar. Hinzu kommt, daß eine Variation von Produktionsparametern während einer laufenden Produktion die Schlaglänge in nicht vorhersehbarer Weise än dern kann. Auch in diesem Fall muß die Schlaglänge korrigiert werden.

Bei einem Kabel mit verdrillten Adern kann sich die Drehrich tung der Adern in bezug auf die Längsachse des Kabels ändern. Die Stellen der Änderung der Drehrichtung werden Schlagum kehrpunkte genannt. Die Markierung der Schlagumkehrpunkte auf dem Mantel des Kabel wird von Kunden wegen der verbesserten Auftrennbarkeit der Kabel an diesen Stellen gefordert.

Bisher ist die berührungslose Erfassung der Schlaglänge und der Schlagumkehrpunkte mit Hilfe eines Verfahrens zur Farb bildauswerte möglich. Dabei wird mittels einer digitalen Farbbildkamera und eines Auswerteverfahrens die Schlaglänge einer bestimmten farbig codierten Ader gemessen. Nachteile dieses Verfahrens sind die Einschränkung auf farblich codierte Adern und der hohe Aufwand der Kalibrierung nach ei nem Seelenwechsel.

Aus DE 36 41 816 A1 ist eine optische Schlaglängenmessung von Drahtseilen bekannt. Die dort erfolgende Auswertung eines Ka merabildes basiert auf einer Helligkeits- oder Farbverteilung und ist von mehreren Faktoren wie den Beleuchtungsparametern oder der Farbverteilung auf der Oberfläche abhängig.

Die Aufgabe der Erfindung ist die berührungslose Feststellung der Schlaglänge sich bewegender Kabel mit Adern beliebiger Farbe.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. 16 gelöst.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird die Tatsache ausge nutzt, daß die Kontur der Oberfläche eines Kabels durch die Anordnung der einzelnen Adern bestimmt ist, und die Ober flächenkontur dadurch ein regelmäßiges Muster besitzt. Beispielsweise durch Messung und Abzählung der regelmäßig wiederkehrenden Muster ist dann die Bestimmung der Schlaglänge möglich.

Es kann sowohl die Schlaglänge als auch, falls vorhanden, ein Schlagumkehrpunkt im laufenden Betrieb bei sich bewegenden Kabeln kontinuierlich mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Es ist somit möglich, die Einstellung der Schlaglänge konti nuierlich zu überprüfen und eine Änderung der Schlaglänge in einfacher Weise zu überwachen. Dadurch wird beispielsweise auch die automatische Regelung der Schlaglänge möglich.

Darüber hinaus kann das Verfahren bei verschiedenen Kabel typen, beispielsweise einem Lichtwellenleiter (LWL) oder ei nem Kupferkabel, beliebiger Dicke eingesetzt werden. Das Verfahren kann sowohl bei einfach verseilten Kabeln, als auch bei Kabeln mit Schlagumkehr benutzt werden.

Zusätzlich kann das Verfahren auch bei Kabeln angewendet wer den, bei denen die Seele schon mit einer Umhüllung überzogen worden ist, beispielsweise einer dünnen Kunststoffumhüllung. Es muß dabei nur gewährleistet sein, daß die Umhüllung die Oberflächenkontur der Seele meßbar wiedergibt.

Die beschriebene Vorrichtung besitzt den Vorteil, daß sie sich ohne großen Aufwand in bestehende Produktionslinien, beispielsweise an Verseilanlagen, einbauen läßt.

Die Oberflächenkontur der Seele kann beispielsweise mittels berührungsloser Abstandsmessung ermittelt werden, wobei die aus dem Meßverfahren gewonnen Signale der Vertiefung der Oberfläche des Kabels entsprechen. Beispielsweise kann die Messung dergestalt durchgeführt werden, daß eine Vorrichtung zur Abstandsmessung raumfest auf das Kabel fokussiert wird, während sich gleichzeitig das Kabel in Richtung seiner Längs achse bewegt, beispielsweise hinter einer Verseilanlage. Aus einer solchen Meßanordnung erhält man die Oberflächenkontur der Seele entlang einer Linie parallel zur Bewegungsrichtung der Seele. Zur Messung der Vertiefung der Oberfläche der Seele eignen sich beispielsweise Verfahren auf der Basis von Laserlicht, Infrarotlicht oder Ultraschall.

Die Erfindung wird im folgenden durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kabel mit verdrillten Adern,

Fig. 2 zeigt schematisch die Messung der Oberflächenkontur eines Kabels,

Fig. 3 zeigt schematisch ein typisches Meßsignal.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht schematisch ein Kabel 1 mit verdrillten Adern, bei dem zur besseren Darstellung eine Ader 11 farbcodiert ist. Die Schlaglänge L ist diejenige Länge, bei der die verdrillten Adern sich einmal vollständig um die Längsachse A des Kabels 1 gedreht haben.

Fig. 2 zeigt in Seitenansicht eine Messung der Oberflächen kontur eines Kabels 1, wobei das Kabel 1 mit einer Schlagum kehr versehen ist. Die Meßanordnung 2 zur Bestimmung der Oberflächenkontur ist ein Laserabstandsmesser. Der Laserab standsmesser 2 ist hier raumfest angebracht, und mißt, eben falls raumfest, den Abstand der Oberfläche des Kabels 1 von der Meßanordnung 2, beispielsweise mittels eines Laserstrahls 21. Raumfest bedeutet, daß Meßanordnung 2 nicht bewegt wird bzw. daß die Abstandsmessung fest fokussiert ist, beispiels weise dadurch, daß ein Laserstrahl 21 entlang nur einer be stimmten Linie ausgesendet wird. Eine Abstandsmessung mittels Laserstrahl 21 kann beispielsweise mit Hilfe eines Triangula tionsprinzips durchgeführt werden. In diesem Ausführungsbei spiel trifft der Laserstrahl 21 auf einen Schlagumkehrpunkt, welcher an der sich ändernden Drehrichtung der Adern um die Längsachse A des Kabels zu erkennen ist.

Das Kabel 1 wird gleichzeitig entlang seiner Längsachse A mit der Geschwindigkeit v in Pfeilrichtung bewegt.

Es ist vorteilhaft, wenn die Abstandsmessung im Bereich der Mitte des Kabels 1 durchgeführt wird, weil dort die Auswir kung von unerwünschten Schwingungen des Kabels 1 seitlich zur Längsachse A auf die Bestimmung der Oberflächenkontur ver gleichsweise gering ist. Zudem ist in diesem Fall die Größe des ausgemessenen Bereichs minimal, so daß die Ortsauflösung der Oberflächenkontur maximal wird.

Es ist bei der Fertigung des Kabels 1 vorteilhaft, im Betrieb auftretende Schwingungen des Kabels 1 seitlich zu seiner Längsachse A möglichst zu reduzieren. Dies kann beispiels weise dadurch geschehen, daß die Meßanordnung 2 zur Abstands messung an einer Umlenkrolle, über das das Kabel 1 gleitet, befestigt ist. An dieser Stelle wird die Schwingung des Ka bels durch die Auflage unterdrückt. Ein weiteres Beispiel, die Schwingungen des Kabels 1 in den Meßsignalen 3 zu mini mieren, ist die Möglichkeit, die Meßanordnung 2 zur Abstands messung auf einer beweglichen Rolle anzubringen, über die das Kabel 1 läuft, wobei die Rolle im gleichen Maße wie das Kabel 1 schwingt. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, das durch die Schwingung des Kabels 1 verursachte Rau schen eines Meßsignals 3 elektronisch zu unterdrücken.

Fig. 3 zeigt schematisch ein durch die Meßanordnung 2 aus gegebenes Meßsignal 3, das repräsentativ für die Oberflächen kontur eines Kabels 1 mit N Adern ist. Aufgetragen ist hier der Abstand d der Oberfläche des Kabels 1 von der Meßanord nung 2 in Abhängigkeit von einer Zeit t. Da die Geschwindig keit v des Kabels 1 entlang seiner Längsachse A fest einge stellt ist, entspricht eine festes Zeitintervall einer be stimmten Länge des Kabels 1.

Die zur Auswertung des Meßsignals 3 vorteilhafter Weise ver wendeten wiederkehrenden Muster, bzw. Punkte des Musters sind lokale Minima oder Maxima.

Im hier beschriebenen Anwendungsbeispiel werden die lokalen Maxima des Meßsignals 3 zur Auswertung und Bestimmung der Schlaglänge L verwendet. Die Auswertung des Meßsignals 3 ge schieht so, daß das Zeitintervall Δt zwischen zwei benach barten Maxima bestimmt wird und die Schlaglänge L mit Hilfe der festen Geschwindigkeit v des Kabels 1 über die Beziehung

L = N Δt v

direkt in umgerechnet wird.

Alternativ kann auch das Zeitintervall zur Messung von N Maxima bestimmt werden, das durch Multiplikation mit der Geschwindigkeit v des Kabels 1 die Schlaglänge L ergibt. Natürlich können zur Bestimmung der Schlaglänge L auch alle anderen im Meßsignal 3 auftretenden signifikanten und regel mäßigen Punkte bzw. Bereiche des Meßsignals 3 verwendet wer den, beispielsweise Minima oder Bereiche extremaler Steigung.

Ein Schlagumkehrpunkt zeichnet sich unter anderem dadurch aus, daß das Zeitintervall Δt^* zwischen zwei Minima signifi kant größer ist als bei Adern, die nicht am Schlagumkehrpunkt angeordnet sind.

Zur Bestimmung eines Schlagumkehrpunktes aus dem Meßsignal 3 wird beispielsweise zunächst ein Zeitbereich Δt' festgelegt. Falls beispielsweise das Zeitintervall Δt^* zwischen zwei Minima größer oder gleich dem vorgewählten Zeitbereich Δt' ist, so wird dem Zeitintervall Δt^* ein Schlagumkehrpunkt zu geordnet. Diese Vorgehensweise ist sinnvoll, weil die Länge eines Schlagumkehrpunkts entlang der Längsachse A in der Re gel größer ist diejenige als zwischen zwei normal verdrillten Adern (siehe auch Fig. 2). Gilt Δt^* < Δt', so liegt kein Schlagumkehrpunkt vor, sondern es wurden normal verdrillte Adern ausgemessen.

Die Bestimmung eines Schlagumkehrpunkts kann auch auf andere Weise erfolgen, wie beispielsweise aus der Dauer zwischen Be reichen extremer Steigung des Meßsignals 3, beispielsweise bei einer großen Steigung des Meßsignals 3.

Claims

1. Verfahren zur Messung der Schlaglänge an Kabeln, bei dem

1. ein Kabel (1) mit mehreren miteinander verdrillten Adern sich in Richtung seiner Längsachse A bewegt,
2. wenigstens eine Kontur der Oberfläche des Kabels (1) vermessen wird,
3. aus der Kontur der Oberfläche des Kabels (1) die Schlaglänge (L) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine raumfeste Abstandsmessung zur Oberfläche des Kabels (1) durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Abstandsmessung im Bereich der Mitte des Kabels (1) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Kontur der Oberfläche des Kabels (1) mit optischen Mitteln gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die wenigstens eine Kontur der Oberfläche des Kabels (1) mittels Laserlicht gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das an der Oberfläche des Kabels (1) reflektierte Laserlicht mit Hilfe eines Triangulationsverfahrens ausgewertet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die wenigstens eine Kontur der Oberfläche des Kabels (1) mittels Ultraschall gemessen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die wenigstens eine Kontur der Oberfläche des Kabels (1) mittels Infrarotstrahlung gemessen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Kontur der Oberfläche des Kabels (1) in einem Bereich gemessen wird, in dem das Kabel (1) über eine fest angebrachte Rolle geführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Meßanordnung (2) an einer durch das Kabel (1) geführten beweglichen Rolle angebracht ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Schwingung des Kabels (1) senkrecht zu seiner Längsachse (A) elektronisch unterdrückt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontur der Oberfläche des Kabels (1) entlang einer zur Längsachse (A) des Kabels (1) parallelen Linie gemessen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Schlaglänge (L) durch Auswertung eines von der Meßanordnung (2) ausgegebenen Meßsignals (3) entlang einer zur Längsachse (A) des Kabels (1) parallelen Linie durch Bestimmung der Maxima des Meßsignals (3) mit Hilfe der Beziehung
L = N Δt v
bestimmt wird, wobei N die Zahl der verdrillten Adern eines Kabels (1), Δt das Zeitintervall zur Messung zweier benachbarter Maxima und v die Geschwindigkeit des Kabels (1) entlang seiner Längsachse (A) ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Schlaglänge (L) durch Auswertung eines von der Meßanordnung (2) ausgegebenen Meßsignals (3) entlang einer zur Längsachse (A) des Kabels (1) parallelen Linie durch Bestimmung der Maxima des Meßsignals (3) mit Hilfe der Beziehung
L = Δt v
bestimmt wird, wobei Δt das Zeitintervall zur Messung von N Maxima und v die Geschwindigkeit des Kabels (1) entlang seiner Längsachse (A) ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem ein Zeitintervall Δt^* zwischen zwei Minima eines von der Meßanordnung (2) ausgegebenen Meßsignals (3) gemessen wird, wobei dem Zeitintervall Δt^* ein Schlagumkehrpunkt zugeordnet wird, falls Δt^* ≧ Δt' gilt.

16. Vorrichtung zur Bestimmung der Schlaglänge eines Kabels, bestehend aus

1. einer Vorrichtung zum Transport eines Kabels (1) entlang seiner Längsachse (A),
2. einer Meßanordnung (2), mit der wenigstens eine Kontur der Oberfläche des Kabels (1) vermessbar ist,
3. einer Auswerteeinheit, mittels der die Schlaglänge (L) aus einem von der Meßanordnung (2) ausgegebenen Meßsignal (3) bestimmbar ist.