DE3805248C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Folienbeobachtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist in der DE 30 13 244 A1 gezeigt. Dort ist eine elektronische Beobachtungseinrichtung zur automatischen Kontrolle der Oberfläche von sich bewegenden Materialschichten, Blechen oder Folien beschrieben, die mit einer elektronischen Kamera ausgestattet ist, deren Ausgangssignale durch eine Auswerteeinrichtung zur Erfassung von Fehlstellen ausgewertet werden.

Aus der DE 33 41 539 A1 ist eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung und Steuerung von Bahnen in Verpackungsmaschinen bekannt, die mit mehreren fotoelektrischen Sensoren arbeitet. Über diese fotoelektrischen Sensoren kann die Abweichung eines überwachten Materialstreifens von seiner Normallage erfaßt werden.

In der DE-OS 22 20 592 ist eine Abtastvorrichtung zum Abtasten eines bewegten Bahnmaterials auf Fehler beschrieben, die mit mehreren fotoempfindlichen Abtastern arbeitet. Mit den fotoempfindlichen Abtastern sind getrennte Vorverstärker verbunden, deren Verstärkungsgrad automatisch so geregelt wird, daß der mittlere Ausgangssignalpegel jedes Vorverstärkers einen vorgegebenen Wert besitzt. Hierdurch sollen aufwendige Abgleichmaßnahmen für die einzelnen fotoempfindlichen Abtaster vermieden werden.

Die DE 27 44 241 A1 offenbart eine Überwachungseinrichtung zur Erkennung optisch erfaßbarer linienförmiger Fertigungsfehler auf bahnförmigem Material, bei der eine Fernsehkamera derart auf das bahnförmige Material gerichtet ist, daß die Fernsehbild-Zeilenrichtung mit der Laufrichtung des bahnförmigen Materials und damit mit der Richtung möglicher Fertigungsfehler übereinstimmt. Es findet eine Integration des Zeilensignals mindestens einer Bildzeile statt, wobei das resultierende Integrationssignal mit dem Integrationssignal mindestens einer benachbarten Bildzeile verglichen wird. Linienförmige, in Zeilenrichtung verlaufende Fehler führen dazu, daß das Integrationssignal in diesem Bereich sich gegenüber dem von anderen Bereichen erzielten Integrationssignal unterscheidet, so daß aus der Ungleichheit der Integrationssignale auf vorhandene Fehler geschlossen werden kann.

In der DE-PS 4 92 540 ist eine Steuervorrichtung zum seitlichen Steuern bewegter Papierbahnen beschrieben, die auf eine Rolle aufgewickelt oder aber von einer Rolle abgewickelt werden. Zur Erfassung der Papierbahn ist an einer auf der Papierbahnrolle aufliegenden Laufrolle eine fotoelektrische Detektorvorrichtung angeordnet, deren Ausgangssignale zur Lagesteuerung herangezogen werden.

Die DE-AS 10 56 842 offenbart eine berührungslose Breitenmeßvorrichtung, bei der das hinsichtlich seiner Breite zu messende Material an seinen Seiten mittels zweier Fernsehaufnahmekameras abgetastet wird, deren Ausgangssignale derart auf einen Monitor projiziert werden, daß sie bei Sollbreite an derselben Schirmposition abgebildet werden, während bei Breitenabweichungen ein dementsprechender Versatz der Darstellungsorte der beiden Ausgangssignale der beiden Fernsehkameras resultiert.

Aus der GB-PS 5 58 687 ist es bekannt, elektrische Kondensatoren durch Übereinanderwickeln zweier metallisierter Folienbahnen mit jeweils unterschiedlich liegenden Freirändern herzustellen. Eine fotoelektrische Lageüberwachung der Folienbahnen findet allerdings nicht statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Folienbeobachtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestalten, daß eine Kontrolle der Folie in einfacher und zuverlässiger Weise erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer elektronischen Folienbeobachtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen dieses Patentanspruchs gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen elektronischen Folienbeobachtungseinrichtung wird somit das Ausgangssignal des oder der Bildsensoren zunächst differenziert und dann die bei der Differenzierung erhaltenen Impulse hinsichtlich ihrer Größe klassifiziert, so daß präzise Aussage über die Folienparameter gewonnen werden können. Hierdurch ist eine einfache und zuverlässige Folienüberwachung gewährleistet, die weder durch die Drifterscheinungen noch durch Offset-Erscheinungen merklich beeinflußt wird.

Eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen elektronischen Folienbeobachtungseinrichtung ist im Patentanspruch 17 angegeben und zwar bei der Kondensatorherstellung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Radwickelmaschine für die Kondensatorherstellung, bei der die elektronische Folienbeobachtungseinrichtung eingesetzt ist,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Radwickelmaschine gemäß Fig. 1, wobei je Folie jeweils eine Kamera eingesetzt ist,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine Folie für die Kondensatorherstellung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anordnung der Kamera der Folienbeobachtungseinrichtung relativ zur zu beobachtenden Folie,

Fig. 5 eine detaillierte Darstellung des Aufbaus der Kamera und der zugehörigen Beleuchtungs­ einrichtung sowie ihrer Anordnung bezüglich der Folienumlenkrollen,

Fig. 6 ein Schaltbild der die Bildsensorsignale erfassenden Auswerteeinrichtung der Folien­ beobachtungseinrichtung einschl. der mit der Auswerteeinrichtung verbundenen Komponenten und

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Bedienungstafel mit Sicht­ anzeigeschirm.

In Fig. 1 ist eine Radwickelmaschine 1 gezeigt, die zur Kondensatorherstellung dient und zwei Vorratsspulen 2 aufweist, auf denen jeweils eine Folie 3 aufgewickelt ist.

Jede Folie 3 weist, wie in Fig. 3 näher dargestellt ist, eine durchsichtige isolierende Trägerfolie 11 und eine auf der Trägerfolie 11 aufgebrachte Metallisierung 10 auf. Die Metallisierung 10 überdeckt die Trägerfolie 11 nicht vollständig, sondern läßt, wie in Fig. 3 gezeigt, an einer Trägerfolienseite einen Freirand 12 unbedeckt, während sie am anderen Rand bündig mit der Trägerfolie 11 abschließt. Der Freirand 12 kann beispielsweise eine Breite von beispielsweise ca. 0,5 bis 0,8 mm besitzen, während die gesamte Breite der Trägerfolie 11 von der gewünschten Breite des mit dieser Folie herzustellenden Kondensators abhängt und z.B. 3 bis 8 mm betragen kann. Wesentlich ist, daß der Freirand bei den beiden mittels der Radwickelmaschine 1 aufzuwickelnden Folien 3 jeweils an unterschiedlichen Seiten sitzt, d.h. sich bei der einen Folie am linken und bei der anderen Folie am rechten Rand befindet. Beim Aufwickeln der Folien unter mehrfacher Umdrehung des Wickelrads 4 ergibt sich somit eine Schicht­ folge, bei der jede zweite Lage der Metallisierung 10 linksbündig abschließt und am rechten Rand den Freirand 12 besitzt, während die Metallisierung der jeweils anderen Lagen rechtsbündig abschließt und den Freirand an der linken Seite aufweist. Diese Schichtung wird in einem anschließenden Schneidschritt mit gewünschtem Schnittab­ stand zerschnitten und dann die Seitenränder jeweils mit Anschlußdrähten derart verlötet, daß jeweils nur die bündig mit der jeweiligen Seite abschließenden Metallisierungen kontaktiert werden, während die dazwischen liegenden Frei­ ränder eine Isolation zu den mit dem gegenüberliegenden Anschluß verbundenen Metallisierungen der Zwischenlagen bewirken. Der Schneid- und der Anschlußverdrahtungsschritt können auch in umgekehrter Reihenfolge stattfinden.

Die Wickelgeschwindigkeit der Folien kann bei 10 m/sec liegen.

Ggf. können auch noch weitere, beispielsweise isolierende Folien vorgesehen sein, die von weiteren Vorratsspulen 5 getragen und gemeinsam mit den Folien 3 aufgewickelt werden können.

Zur Beobachtung der Folien 3 ist jeder Folie 3 eine elektro­ nische Kamera 6 zugeordnet, aus deren Ausgangssignal Kenn­ größen für die Folienparameter wie etwa die Lage der Folie bezüglich einer Bezugsebene, die Folienbreite, die Breite des Freirands usw. erfaßt werden können.

Die elektronische Kamera 6 sitzt, wie in Fig. 2 näher gezeigt ist, an einer beweglichen Schwinge 7 in der Nähe einer Umlenkrolle 8, die von derselben Schwinge 7 getragen ist. Die Umlenkrolle 8 befindet sich in der Nähe oder in Anlage mit dem Wickelrad 4 und bestimmt den Auflaufpunkt der Folie 3 auf dem Wickelrad 4.

Die Anordnung der elektronischen Kamera 6 nahe an der Umlenkrolle 8 und auf derselben Schwinge 7 wie diese stellt sicher, daß die elektronische Kamera sich möglichst nahe am Auflaufpunkt der Folie 3 auf das Wickelrad 4 befindet und die Schwenkbewegungen der Schwinge 7 mitmacht, so daß ihr Ausgangssignal eine zuverlässige Aussage über die seitliche Orientierung der Folie auf dem Wickelrad und damit innerhalb der nachfolgend aus den aufgewickelten Folien hergestellten Kondensatoren liefern und einen even­ tuellen seitlichen Versatz gegenüber einer Bezugslage darstellen kann.

An jeder Schwinge 7 befinden sich noch weitere Umlenkrollen 9 stromauf der elektronischen Kamera 6, über die die gewünschte präzise Folienführung und -spannung erreicht werden kann.

In Fig. 4 ist schematisch der Aufbau der elektronischen Kamera 6 und ihre Anordnung bezüglich der Folie 3 dargestellt, während Fig. 5 eine detalliertere Darstellung der gleichen Kompo­ nenten wiedergibt.

Auf der Rückseite der Folie 3 ist eine Lichtquelle 13 angeordnet, deren Licht durch einen Kondensor 18 (Fig. 5) vergleichmäßigt wird. Die elektronische Kamera 6 weist ein Objektiv 14 auf, das das empfangene Licht der Lichtquelle bündelt und auf einen Bildsensor 16 richtet, der an der Rückseite eines frontseitig das Objektiv 14 tragenden Kameragehäuses 17 angebracht ist. Der Bildsensor ist beispielsweise als CCD-Bildsensor ausgebildet, kann aber auch als BBD-Bild­ sensor oder dergleichen ausgeführt sein.

Das Objektiv 14 ist derart fokussiert, daß die Folienebene auf dem Bildsensor 16 scharf abgebildet wird. Das Gesichts­ feld des Bildsensors ist breiter als die Folienbreite gewählt, so daß nicht nur die Folie, sondern auch die Umgebungsbereiche und damit das ungedämpfte Licht der Lichtquelle 13 auf dem Bildsensor 16 abgebildet wird. Hierdurch erhalten die randseitigen Bildelemente des Bild­ sensors 16 sehr hohe Beleuchtung, während diejenigen Bild­ elemente, die auf die Metallisierung 10 der Folie 3 ge­ richtet sind, kein oder zumindest nahezu kein Licht emp­ fangen. Die Beleuchtung derjenigen Bildelemente des Bild­ sensors 16, die mit dem Freirand 12 der Folie 3 ausgerichtet sind, ist etwas geringer als diejenige der benachbarten randseitigen Bildelemente, da die durchsichtige Träger­ folie 11 einen Anteil des Lichts der Lichtquelle 13 schluckt, liegt aber deutlich oberhalb der Belichtung der durch die Metallisierung 10 abgeschirmten Bildelemente.

Zwischen dem Objektiv 14 und dem Bildsensor 16 kann ein Infrarot-Filter 15 angeordnet sein, so daß der Bildsensor 16 lediglich durch Infrarot-Strahlen belichtet wird. Die Lichtquelle 13 ist in diesem Fall eine Infra­ rot-Lichtquelle.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, weist die Schwinge 7 einen auskragenden Abschnitt 19 auf, an dem die elektronische Kamera 6 ange­ bracht ist. Der auskragende Abschnitt 19 stellt genügenden Montageplatz für die Befestigung der elektronischen Kamera 6 bereit, so daß die Halterung der Kamera stabil und schwingungsfrei erfolgen kann.

Die Lichtquelle 13 und der zugehörige Kondensor sind über einen Tubus 20 mit dem Gehäuse 17 der elektronischen Kamera 6 verbunden, so daß die räumliche Zuordnung von Lichtquelle 13, Objektiv 14 und Bildsensor 16 in einstellbarer Weise dauerhaft stabilisiert gehalten werden kann. Der Tubus 20 weist zumindest eine Durchtrittsöffnung für die Folie 3 auf oder kann auch als auskragender Arm gestaltet sein, der seitlich an der Folie 3 vorbeigeführt ist und das Gehäuse 17 und die Halterung für die Lichtquelle 13 und den Kon­ densor 18 verbindet.

Die weiteren in den Fig. 4 und 5 gezeigten Komponenten entsprechen den in den vorhergehenden Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Elementen und werden daher nicht nochmals beschrieben.

In Fig. 6 ist ein Schaltbild der mit den beiden, jeweils die zugeordnete der beiden Folien 3 beobachtenden Kameras verbundenen Auswerteeinrichtung 21 in Form eines Bildelement- Signalprozessors dargestellt.

Ein Differenzierglied 22 empfängt im Wechseltakt die Aus­ gangssignale der Bildsensoren 16 der beiden Kameras 6 und unterzieht diese Signale sowohl einer Differenziation als auch einer Analog-Digital-Umwandlung. Beispielsweise findet die Differenziation vor der Analog-Digital-Umsetzung statt, so daß die analogen Signale differenziert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Differenziation im An­ schluß an die Analog-Digital-Umsetzung durchzuführen. Die Differenziation kann auch durch eine Differenzbildung angenähert werden, bei der die Differenz zwischen dem unverzögerten Ausgangssignal und demselben, jedoch gering­ fügig, z.B. um ein Bildelement verzögerten Ausgangssignal erzeugt wird.

Mit dem Differenzierglied 22 ist ein Analog-Oszilloskop 23 verbunden, das von dem Differenzierglied 22 zeitlich aufeinanderfolgend über dieselbe Leitung übertragene digi­ tale Signale erhält, nämlich einerseits die beiden un­ differenzierten, jedoch digital umgesetzten Ausgangssignale der beiden Kameras 6 sowie die beiden differenzierten Signale der beiden Kameras.

Der Ausgang des Analog-Oszilloskops 23 ist mit einer Ka­ thodenstrahlröhre 31 eines Bedien- und Anzeigefelds 32 (siehe auch Fig. 1 und 7) verbunden, auf der die undif­ ferenzierten, digital umgesetzten Ausgangssignale der beiden Kameras 6 dargestellt werden können.

Zur Taktsteuerung des Bildelement-Signalprozessors ist ein zentraler Taktgenerator 25 vorgesehen, der über einen Taktausgang mit den Bildsensoren 16 der beiden Ka­ meras 6 verbunden ist und den Auslesetakt für das Auslesen der Bildsensoren 16 vorgibt. Der Taktgenerator 25 enthält weiterhin einen Zähler, der als 16-Bit-Zähler ausgelegt ist und die Taktsignale zählt. Der Zählstand des Zählers verändert sich daher stufenweise zyklisch zwischen dem Zählstand "0" und dem Vollzählstand, so daß das Zählerausgangssignal ein digitales Sägezahnsignal darstellt. Dieses digitale Sägezahnsignal ist an einen Eingang des Analog-Oszilloskops 23 angelegt und wird in diesem analog umgewandelt. Das analoge Sägezahnsignal dient zur Zeitsteuerung der Kathodenstrahlröhre.

Der Taktgenerator 25 erzeugt weiterhin Umschalt-Impulse, deren Frequenz geringer ist als die Frequenz der Auslese- Taktimpulse und die einer nachstehend noch näher beschrie­ benen Auswerteschaltung 27 zugeführt werden. Diese Umschalt­ impulse dienen zur Umschaltung zwischen unterschiedlichen Arbeitsphasen, in denen die differenzierten Ausgangssignale der beiden Kanäle, d.h. beiden Bildsensoren 16 jeweils gespeichert bzw. ausgewertet werden. Die Auswertung der Signale des einen Kanals kann dabei auch gleichzeitig mit der Speicherung der Ausgangssignale des anderen Kanals erfolgen.

Zur zusätzlichen Einblendung von zwei Marken 34′, 35′ (Fig. 7) auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 31 ist ein Signalgenerator 24 vorhanden, der entsprechende Steuersignale an das Analog-Oszilloskop 23 abgibt. Die Lage der Marken 34′, 35′ kann über ein Potentiometer 33 des Bedien- und Anzeigefelds 32 eingestellt werden, wobei zur Betätigung des Potentiometers 33 ein in Fig. 7 gezeigter Einstellknopf 42 dient.

Weiterhin ist eine Schnittstelle 26 vorhanden, die bei Ermittlung von Toleranzüberschreitungen der Folie, z.B. zu großer oder zu geringer Folienbreite oder Freirandbreite oder des sonstigen zu überwachenden Folienparameters, ein Abschaltsignal erzeugt, das der Steuerung des Folien­ bearbeitungsgeräts, im vorliegenden Beispiel einer Steuerung 48 der Radwickelmaschine 1 zugeführt wird und die weitere Folienbearbeitung beendet, d.h. im vorliegenden Beispiel eine Stillsetzung des Wickelrads 4 bewirkt.

Die Funktion der Schnittstelle 26 kann auch manuell ab­ schaltbar ausgelegt sein, so daß nur dann, wenn es gewünscht wird, ein Anhaltebefehl für das Folienbearbeitungsgerät bei Toleranzüberschreitungen der Folie durchgeführt wird. Diese Aktivierung und Inaktivierung der Schnittstelle 26 oder der diese steuernden Komponenten kann über einen entsprechenden Bedienknopf am Bedien- und Anzeigefeld 32 gesteuert werden. Zudem kann einer Alarmanzeige (Fig. 7), die z.B. mit einer Anzeigelampe versehen sein kann, ein Signal zur optischen und/oder akustischen Warn­ signalerzeugung bei festgestellten Toleranzüberschreitungen der zu beobachtenden Folie bzw. Folien zugeführt werden.

Im folgenden soll die Funktion der Auswerteschaltung 27 näher erläutert werden. Die Auswerteschaltung 27 empfängt die differenzierten Ausgangssignale der Bildsensoren 16. Das Ausgangssignal jedes Bildsensors bildet im vorliegend betrachteten Beispielsfall der Überwachung von Folien mit Metallisierung und im wesentlichen durchsichtigem Freirand einen Verlauf, wie er mit Kurvenzügen 34 und 35 (Fig. 7) auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 31 dargestellt ist. Der obere Kurvenzug 34 entspricht dabei dem Ausgangssignal des die obere Folie, bezogen auf den Wickelvorgang, be­ trachtenden Bildsensors 16, während der untere Kurven­ zug 35 die andere Folie repräsentiert. Das gesamte Ge­ sichtsfeld jedes Bildsensors 16 reicht von der ersten ansteigenden bis zur letzten abfallenden Kante. Im Bereich unmittelbar nach der ersten ansteigenden Flanke und vor der letzten abfallenden Flanke wird der Bildsensor 16 mit dem ungedämpften Licht der Lichtquelle 13 bestrahlt, so daß die randseitigen Bildelemente des Bildsensors 16 maximales Ausgangssignal zeigen.

Im mittleren Bereich der Kurvenzüge 34 und 35 besitzt das Ausgangssignal niederen Pegel, da die diesem Bereich entsprechenden Bildelemente des jeweiligen Bildsensors 16 durch die Metallisierung 10 der Folie 3 abgeschirmt sind, d.h. kein Licht empfangen und daher kein Ausgangs­ signal abgeben.

Der im oberen Kurvenzug 34 links und im unteren Kurven­ zug 35 rechts vom mittleren "dunklen" Abschnitt darge­ stellte Schulterbereich mit gegenüber der maximalen Ampli­ tude geringfügig verringerter Amplitude korrespondiert zum Freirand 12 der Folie 3, da der Freirand 12 einen gewissen Lichtanteil der Lichtquelle 13 sperrt.

Die Differenziation der Kurvenzüge 34 und 35 führt zu Impulssignalen, deren Impulse mit den Flanken des Ausgangs­ signals der Bildsensoren 16 korrespondieren, wobei die Größe und Polarität der Impulse abhängt von der Größe und der Richtung der jeweiligen sprunghaften Ver­ änderung des Bildsignals.

Die Auswerteschaltung 27 führt zunächst eine Maximumdetek­ tion der bei der Differenziation erhaltenen Impulse durch, um exakt den Zeitpunkt der Flankenübergänge des jeweils zu bearbeitenden Ausgangssignals des zugehörigen Bildsen­ sors 16 zu ermitteln. Weiterhin klassifiziert die Auswerte­ schaltung 27 die Impulse der differenzierten Signale hin­ sichtlich ihrer Größe, um zu ermitteln, ob es sich um die Impulse am Anfang und am Ende des Gesichtsfelds oder um die Impulse entsprechend den beiden Folienrändern oder aber um den mit dem Übergang zwischen dem Freirand 12 und der Metallisierung 10 korrespondierenden Impuls handelt. Bei dieser Impulsklassifikation wird auch die Amplitude der die Impulse jeweils umgebenden Signalabschnitte bewer­ tet, um Störimpulse, die aufgrund von Unreinheiten (z.B. Staubteilchen) oder dergleichen herrühren und die sich nur gering in ihrem Pegel von den umgebenden Signalabschnit­ ten unterscheiden, unterdrücken zu können. Die Auswerte­ schaltung 27 arbeitet folglich als Intelligenz-Filter.

Um die Genauigkeit der Erfassung der gewünschten Folien­ parameter, im vorliegenden Anwendungsfall insbesondere der Folienbreite und der Freirandbreite, zu erhöhen, wird jeweils ein Mittelwert aus mehreren, beispielsweise 32 Abtastzyklen gebildet. Als Mittelwert kann dabei der ein­ fache arithmetische Mittelwert berechnet werden oder es können die Meßwerte auch nach einer e-Funktion gewichtet werden, bei der den zeitlich länger zurückliegenden Messun­ gen geringere Gewichtsfaktoren zugeordnet werden, als den jüngeren und aktuellen Meßwerten. Auch andere Methoden der Mittelwertbildung sind möglich.

Um eine ausreichend hohe Beobachtungsgenauigkeit zu er­ reichen, können die Abtastzyklen mehrmals, z.B. 500mal/ Sekunde durchgeführt werden.

Ein weiteres Merkmal der Arbeitsweise der Auswerteschaltung 27 besteht darin, daß sie die Größe des Sprungs des Aus­ gangssignals des jeweiligen Bildsensors am Beginn und/oder am Ende des Gesichtsfelds direkt oder aber die Höhe des zugehörigen differenzierten Impulses ermittelt und hieraus ein Steuersignal erzeugt, mit dem Übersteuerungen des Systems vermieden werden können. Das Steuersignal kann z.B. zur Einstellung der internen Verstärkung oder aber vorzugsweise zur Regelung der Intensität der Lichtquelle 13 derart dienen, daß das Ausgangssignal des oder der Bildsensoren 16 im auswertbaren Bereich gehalten wird.

Aus den klassifizierten Impulsen der differenzierten Aus­ gangssignale der Bildsensoren 16 ermittelt die Auswerte­ schaltung 27, wie ausgeführt, die gewünschten Folienpara­ meter, wie etwa die Folienbreite und die Breite des Frei­ rands 12 sowie, falls erforderlich, das Absolut-Maß von einer Bezugsebene. Zusätzlich ermittelt die Auswerteschal­ tung 27 bei Beobachtung von zwei oder mehr Folien auch deren gegenseitige Lage, d.h. den gegenseitigen Versatz. Ein solcher ggf. auftretender Folienversatz kann durch entsprechende Steuersignale der Auswerteschaltung 27, die diese über eine Daten- und Steuer-Sammelleitung 44 an eine Motorregelschaltung 45 abgibt, ausgeregelt werden. Die Motorregelschaltung 45 arbeitet insbesondere mit PID- Reglern und ist über eine Verstärker- und Anpassungsschal­ tung 46 mit Motoren 47 verbunden, über die die seitliche Lage der jeweils zugeordneten Folie verändert und folglich ein unerwünschter gegenseitiger seitlicher Folienversatz ausgeregelt werden kann.

Die von der Auswerteschaltung 27 ermittelten Folienparameter können weiterhin auf einem Anzeigefeld 36 (Fig. 7) dar­ gestellt werden. Dies wird im folgenden bei näherer Dis­ kussion der Fig. 7 noch näher erläutert werden.

Für die Steuerung des Anzeigefelds 36 weist die Auswerte­ einrichtung 21 eine Anzeigesteuerung 28 auf, über die die alphanumerische Anzeige sowie die 7-Segment-Anzeige steuerbar ist.

Ferner umfaßt die Auswerteeinrichtung 21 eine Schnittstelle 29, die die Kopplung mit einer externen Datenverarbeitungs­ anlage 49 erlaubt. Die Datenverarbeitungsanlage kann als Host-Computer, als Personal-Computer, als Interface-Com­ puter und dergleichen ausgebildet sein und erlaubt eine Protokollierung der Foliendaten und auch eine statistische Auswertung, um die Charakteristiken der beobachteten Folie bzw. Folien dauerhaft zu registrieren. Wird die Folien­ beobachtungseinrichtung z.B. bei der Folienfabrikation eingesetzt, so können die registrierten Foliendaten auch in den Fabrikationsprozeß rückgespeist werden, um diesen derart zu beeinflussen, daß hohe Folienqualität erzielt wird.

Ferner ist ein Netzteil 30 vorgesehen, das die notwendigen Versorgungsspannungen für die Auswerteeinrichtung und die weiteren Komponenten des Systems bereitstellt und entweder Bestandteil der Auswerteeinrichtung oder aber auch von dieser getrennt sein kann.

Im folgenden wird das in Fig. 7 gezeigte Bedien- und An­ zeigefeld 32 näher erläutert. Wie bereits ausgeführt, können die beiden Marken 34′ und 35′ auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 31 verschoben werden, und zwar unabhängig voneinander. Die Verschiebung der ersten Marke 34′ erfolgt durch Drücken einer Taste 37 und Drehen des Einstellknopfes 42, während die Marke 35′ durch Drücken der zweiten Taste 38 und Drehen des Einstellknopfs 42 verschiebbar ist. Über den Abstand der beiden Marken 34′, 35′ ist eine visuelle Ausmessung der gewünschten Größen, beispielsweise der gesamten Folienbreite oder der Breite des Freirands 12 möglich.

Weiterhin sind zwei Tasten 39 und 40 vorhanden, über die eine elektrische Bezugspunkteinstellung der Signale der beiden Kameras 6 zueinander möglich ist, und zwar unab­ hängig von ihrer tatsächlichen mechanischen Orientierung. Dies hat den Vorteil, daß bei der Montage der Kameras 6 auftretende, nicht gänzlich zu vermeidende Abweichungen von der eigentlich gewünschten mechanischen Ausrichtung elektrisch korrigiert werden können, so daß das Gesichts­ feld der beiden Kameras trotz gewisser mechanischer Fehl­ orientierungen dennoch in vollständige Übereinstimmung gebracht werden kann. Die Anzahl der diese elektrische Eichfunktion ermöglichenden Tasten entspricht der Anzahl der eingesetzten Kameras, so daß für jede Kamera eine elektrische Kalibrierung unabhängig von den anderen Kameras, sofern solche vorhanden sind, möglich ist. Die Bezugspunkt­ einstellung wird über die Auswerteschaltung 27 realisiert, die eine Zentraleinheit CPU aufweist oder durch diese gebildet ist, und kann durch gegenseitige Verzögerung der Taktsignale einer Kamera zur anderen oder durch Addition eines Offsets in der Auswertung realisiert werden. Hierbei sind die Kameras gleichzeitig oder aufeinan­ derfolgend auf ein Kalibriernormal zur Definierung einer Bezugs­ kante gerichtet.

Über die Tasten eines Tastenfelds 43 können gewünschte Anzeigebefehle oder numerische Werte eingegeben werden. Beispielsweise ermöglicht die Taste "F" die Darstellung der ermittelten Werte für die Freiränder der beobachteten Folien auf dem Anzeigefeld 36. Bei Betätigung der Taste "B" werden auf dem Anzeigefeld 36 die ermittelten Folien­ breiten dargestellt. Die Taste "M" ermöglicht den Abruf der Anzeige des Maßes der Überdeckung, während über die Taste "K" das Absolut-Maß der Abweichung der beobachteten Folien von einer Bezugsebene abrufbar darstellbar ist. Über die Taste 41 und die numerischen Tasten des Tasten­ felds 43 sind gewünschte Alarm-Grenzen in das Gerät ein­ gebbar.

Um zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Funktionen und Parametern auch einen Schräglauf der beobachteten Folie erfassen zu können, kann jede Kamera 6 auch mit zwei Bildsensoren 16 ausgestattet sein, die vorzugsweise parallel zueinander mit gewissem Abstand orientiert sind. Ein schräger Verlauf der Folie kann dann über Abweichung der Bildelementorte der Folienkanten und/oder der Metalli­ sierungsgrenze zum Freirand auf den beiden Bildsensoren erfaßt werden. Ein solcher Versatz kann dann, falls er­ forderlich, über den jeweils zugehörigen Motor 47 oder eine separate Ausrichteinrichtung ausgeregelt werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Anwendungsfall der Folien­ beobachtungseinrichtung bei einer Radwickelmaschine sind zwei elektronische Kameras 6 vorhanden, um die beiden aufzuwickelnden Folien beobachten zu können. Je nach je­ weiligem Einsatzgebiet richtet sich die Anzahl der Kameras nach der Anzahl der zu beobachtenden Folien, so daß bei­ spielsweise bei Beobachtung einer Einzelfolie, z.B. unmit­ telbar nach der Folienfabrikation, eine einzelne Kamera ausreicht. Alternativ können auch bei entsprechend großem Gesichtsfeld des Bildsensors oder entsprechend schmalen Folien mehrere Folien mittels einer einzigen Kamera beo­ bachtet werden.

Die Art der beobachtbaren Folien ist nicht nur für die beim beschriebenen Ausführungsbeispiel vorausgesetzte Folie mit Metallisierung und Freirand geeignet, sondern es können auch Folien beobachtet werden, die jeweils mehrere Metallisierungen und zwischenliegende Freibereiche auf­ weisen. Ebenso können Folien beobachtet werden, die in regelmäßigen oder in unregelmäßigen Abständen Markierungen beliebiger Art wie etwa Perforationen tragen.

Die beschriebene Folienbeobachtungseinrichtung ist ferner nicht nur für den Einsatz bei Radwickelmaschinen verwendbar, sondern sie kann z.B. auch zur Regelung des Messersatzes in Folien- Schneideautomaten, bei denen eine ca. 1 m breite Stammfolie verteilt wird, eingesetzt werden.

Claims (19)

1. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung zur Beobachtung einer Folie (3), insbesondere einer Folie, die zumindest eine Metallisierung (10) und zumindest einen nicht von der Metallisierung abgedeckten Bereich (12) aufweist, mit mindestens einer in der Nähe der Folie (3) angebrachten elektronischen Kamera (6) mit mindestens einem Bildsensor (16), dessen Ausgangssignal durch eine Auswerteeinrichtung (21) auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (21) das Ausgangssignal des oder der Bildsensoren (16) differenziert, um Veränderungen des Ausgangssignals des oder der Bildsensoren zu erfassen, und die bei der Differenzierung des Ausgangssignals des oder der Bildsensoren (16) erhaltenen Impulse hinsichtlich ihrer Größe klassifiziert und hieraus Aussagen über die Lage der Folienränder, die Folienbreite, die Größe des Freirands und/oder das Ausmaß der Absolut-Versetzung der Folie (3) von einer Bezugsebene sowie bei gleichzeitiger Beobachtung von mehreren Folien eine Aussage über deren gegenseitige relative Lage gewinnt.

2. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Kamera (6) zur Erfassung eines Schräglaufs der Folie (3) einen weiteren Bildsensor umfaßt, der vorzugsweise parallel zu einem ersten Bildsensor (16) angeordnet ist, wobei die Auswerteeinrichtung (21) einen Schräglauf der Folie (3) durch Ermittlung der Abbildungslage der Folie auf den beiden Bildsensoren erfaßt.

3. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle (13) vorgesehen ist, deren Beleuchtungsfeld größer als die Folienbreite ist.

4. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (13) auf der dem oder den Bildsensoren (16) abgewandten Folienseite angeordnet ist und der oder die Bildsensoren (16) die Folie (3) im Durchlichtverfahren erfaßt bzw. erfassen.

5. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (21) Störimpulse, die in dem differenzierten Ausgangssignal des oder der Bildsensoren (16) enthalten sind, durch Erfassung des Pegels der den jeweiligen Impuls umgebenden Signalabschnitte oder durch Betrachtung der die zugehörige Flanke des undifferenzierten Ausgangssignals des oder der Bildsensoren umgebenden Signalabschnitte ermittelt und unterdrückt.

6. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (21) die Größe der dem Beginn und/oder dem Ende des Gesichtsfelds entsprechenden Impulse des differenzierten Ausgangssignals des oder der Bildsensoren (16) erfaßt und hieraus ein Steuersignal erzeugt, das zur Vermeidung von Übersteuerungen des oder der Bildsensoren (16) oder der nachgeschalteten Auswertekomponenten dient.

7. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal zur Regelung der Helligkeit der Lichtquelle (13) dient.

8. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (21) zur Erhöhung der Beobachtungsgenauigkeit das Ausgangssignal des oder der Bildsensoren (16) jeweils mehrfach ausliest und aus den mehrfachen Auslesungen einen arithmetischen oder gewichteten Mittelwert bildet.

9. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (21) Regelsignale erzeugt, über die seitliche Abweichungen der kontinuierlich transportierten beobachteten Folie über einen entsprechenden Stellmechanismus (47) ausregelbar sind.

10. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einer Datenverarbeitungseinrichtung (49) enthaltener Speicher zur dauerhaften Protokollierung der ermittelten Foliendaten vorgesehen ist.

11. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu Kalibrierzwecken das Ausgangssignal der Kamera oder Kameras (6) zeitlich verschiebbar ist oder ein Offsetwert addierbar ist.

12. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bedien- und Anzeigefeld (32) mit einem Bildschirm, vorzugsweise in Form einer Kathodenstrahlröhre (31), auf dem das Ausgangssignal des oder der Bildsensoren (16) darstellbar ist, vorgesehen ist.

13. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beobachtung zweier Folien (3) die Ausgangssignale der beiden jeweils eine der Folien (3) überwachenden elektronischen Kameras (6) übereinander mit gleicher Zeitbasis darstellbar sind.

14. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung einen Signalgenerator (24) zur Erzeugung von Steuersignalen für die Darstellung von Marken (34′, 35′), insbesondere von zwei Marken, auf dem Bildschirm aufweist.

15. Elektronische Folienbeobachtungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Marken (34′, 35′) über einen am Bedien- und Anzeigefeld (32) vorhandenen Einstellknopf (42) einstellbar ist, um eine visuelle Ausmessung zu ermöglichen.

16. Folienbeobachtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedien- und Anzeigefeld (32) für jede elektronische Kamera (6) ein zusätzliches Einstellelement (39, 40) zur gegenseitigen elektrischen Bezugspunkteinstellung für die Kameras aufweist.

17. Verwendung der elektronischen Folienbeobachtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Folienbeobachtung bei der Aufwicklung der Folie auf eine Trommel, insbesondere auf das Wickelrad einer Radwickelmaschine, die zwei Folien mit jeweils an entgegengesetzten Rändern liegenden Freirändern gemeinsam zur Kondensatorfabrikation aufwickelt, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Folie (3) eine eigene Kamera (6) vorgesehen ist, deren Ausgangssignale über die gemeinsame Auswerteeinrichtung (21) auswertbar sind.

18. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kamera (6) jeweils möglichst nahe am Auflaufpunkt der von ihr jeweils beobachteten Folie (3) auf die Trommel, vorzugsweise auf das Wickelrad (4) der Radwickelmaschine (1), angebracht ist.

19. Verwendung nach Anspruch 18, wobei auf der Trommel, vorzugsweise dem Wickelrad, eine Umlenkrolle (8) zur Definierung des Auflaufpunkts der Folie (3) auf die Trommel, vorzugsweise das Wickelrad, beweglich aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kamera (6) jeweils an der die Umlenkrolle (8) tragenden Schwinge (7) und nahe der Umlenkrolle (8) angeordnet ist.