DE60009516T2

DE60009516T2 - Vorrichtung und verfahren zur ermittlung und steuerung von verseilungen in mehradrigen kabeln

Info

Publication number: DE60009516T2
Application number: DE60009516T
Authority: DE
Inventors: Patrick Fleming; Giray Halil HASSAN
Original assignee: Beta Lasermike Ltd
Current assignee: Beta Lasermike Ltd
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: AU6853600A; EP1208387B1; ATE263379T1; GB2353857A; EP1208387A2; DE60009516D1; GB2353857B; WO2001016608A2; WO2001016608A3; GB9920588D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Detektieren und Beeinflussen von Verdrillungen bei mehradrigen Kabeln.
Kabel, die für die Telekommunikation und andere Hochtechnologieanwendungen verwendet werden, müssen gemäß strenger Spezifikationen hergestellt werden, da die Art und Weise, wie zwei oder mehr Leiter miteinander verdrillt sind, die Dämpfung und das Übersprechen beeinflussen kann.
Im allgemeinen ist die Grundlage für Kabel, die zwei oder mehr miteinander verdrillte Leiter aufweisen, die das Verdrillen erzeugende Vorrichtung, um sicherzustellen, dass das Verdrillen in einer ordnungsgemäßen und gleichförmigen Art und Weise erfolgt. In der Praxis jedoch wird das durchgeführte Verdrillen variieren, und dies wiederum verändert die Dämpfung in den Leitern und das Übersprechen zwischen ihnen.
Das US-Patent Nr. 4,648,054 offenbart eine Garnverdrillungsmessvorrichtung mit einer frei drehbaren Scheibe, deren Achse parallel zu der Achse des laufenden Garnes ist. Durch Messen des umfänglichen Versatzes der Scheibe und der zugeordneten linearen Bewegung des Garnes kann der Verdrillungsgrad des Garnes berechnet werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Verdrillung bei einem verdrillten Kabel bei dessen Herstellung zu messen, so dass mit Hilfe einer Rückkopplung der Verdrillungsvorgang verändert werden kann, um die Ungleichmäßigkeiten in Richtung Null zu verringern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 geschaffen.
Wie weiter unten näher beschrieben ist, wird auch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 2 vorgeschlagen.
Nachfolgend werden beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen Vorrichtungen und Verfahren zum Detektieren und Beeinflussen der Verdrillungen bei mehradrigen Kabeln beschrieben, bei denen
1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung ist,
2 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß 1 ist,
3 eine Ansicht des optischen Detektionssystems der Vorrichtung gemäß 1 und 2 von der Seite ist und
4 eine Vorderansicht einer die Erfindung umsetzenden Vorrichtung ist.
1 zeigt einen Teil der Produktionslinie für das verdrillte Kabel. Einzelne Stränge oder Leiter werden von einzelnen Zuführspulen (nicht dargestellt) genommen und durch eine Verdrillungsanordnung 2 geführt, bei der Bahndrehkomponenten (nicht dargestellt) in dem Kabel eine Verdrillung erzeugen. Das aus der Anordnung 2 austretende verdrillte Kabel 4 läuft über ein Paar von voneinander beabstandeten Stützrädern 6 und 8. Beim Durchlauf zwischen den Rädern 6 und 8 wird das Kabel durch eine Detektionsanordnung 10 erfasst.
Die Welle des Rades 6 ist mit einem Wandler 12 gekoppelt, der ein Ausgangssignal bereitstellt, das proportional der Geschwindigkeit des Rades ist, die wiederum von der Durchlaufgeschwindigkeit des Kabels 4 abhängt.
Das Ausgangssignal des Wandlers 12 wird einer Kalibriereinheit 14 zugeführt. Die Kalibriereinheit verfügt über einen einstellbaren Eingang 16, der auf die nominelle Anzahl von 360°-Verdrillungen eingestellt werden kann, die die Verdrillungseinheit pro Längeneinheit des Kabels erzeugt. Die Frequenz f_ref des Ausgangssignales der Kalibriereinheit ist somit so eingerichtet, dass es der nominalen Rate oder Frequenz entspricht, mit der sich die Leiter umeinander drehen (die Verdrillungsfrequenz), wenn sie über das Rad 6 laufen.
Eine in Laufrichtung nach dem Rad 6 angeordnete Detektionsanordnung 10 misst die Variationen in der seitlichen Abmessung des Kabels, wenn die Leiter gegeneinander verdrillt sind, und das erzeugte, sich ergebende Signal umfasst eine Anzahl von Frequenzkomponenten einschließlich der tatsächlichen Verdrillungsfrequenz des Kabels. Das Ausgangssignal der Detektionsanordnung 10 wird einem Analysierer 18 eingespeist, der das Eingangsignal einer Fourier-Analyse unterzieht. Der Analysierer 18 erhält auch die Referenzfrequenz f_ref, die dazu verwendet wird, eine Bandbreite zu erzeugen, um lediglich die tatsächliche Verdrillungsfrequenzkomponente f_t aus der sich aus der Fourier-Analyse ergebenden Vielzahl von verschiedenen Frequenzkomponenten auszuwählen.
Es können auch andere Arten von Analysen, beispielsweise eine Zeitanalyse, verwendet werden.
Die Verdrillungsfrequenzkomponente f_t wird zusammen mit der Referenzfrequenz f_ref einem Komparator 20 eingespeist, der ein Differenzsignal f_d erzeugt. Das Differenzsignal mit der Frequenz f_d wird zu der Verdrillungsanordnung rückgeführt, die durch Einstellen des Verdrillungsvorganges in einer den Unterschied gegen Null verringernden Art und Weise reagiert.
3 zeigt detaillierter die Detektionsanordnung 10. Wie dargestellt ist ein auf einer Seite des Kabels 4 angeordneter Lichtsender 22 auf einen auf der gegenüberliegenden Seite des Kabels angeordneten Lichtempfänger 24 gerichtet. Eine zwischen dem Sender 22 und dem Kabel angeordnete erste Linse 26 erzeugt parallele Lichtstrahlen, von denen einige durch das Kabel 4 unterbrochen werden. Eine weitere zwischen dem Kabel 4 und dem Empfänger 24 angeordnete Linse 28 empfängt das nicht abgeschattete Licht und fokussiert die Strahlen auf den Empfänger 24.
Es ist ersichtlich, dass sich bei fortschreitender Verdrillung der Anteil des durch das Kabel abgeschatteten Lichtes und damit auch der durch das Licht auf den Empfänger 24 geworfene Schatten verändert. Somit hat das Ausgangssignal des Empfängers eine Frequenzkomponente, die gleich der Verdrillungsfrequenz ist.
Die in 4 dargestellte Vorrichtung ist dazu eingerichtet, ein erstes Ausgangssignal, das für die Verdrillungsrate des aus doppelt verdrillten Strängen oder Leitern gebildeten Kabels charakteristisch ist, und ein zweites Ausgangssignal, das für die Geschwindigkeit des Kabels charakteristisch ist, zu liefern. Beide Parameter können in Rückkopplungssystemen verwendet werden, um die Produktion des Kabels zu beeinflussen.
Wie dargestellt wird das aus der Verdrillungsanordnung 30 austretende verdrillte Kabel 36 durch eine in Laufrichtung abwärts angeordnete Rolle 32 gehalten. Ein sich über dem Kabel 36 erstreckender Lichtvorhang wird mit zwei Schlitzen 34A und 34B geschaffen, die in Längsrichtung des Kabel 36 voneinander beabstandet sind und sich tangential zu dem Kabel erstrecken.
Auch unterhalb des Kabel 36 wird durch zwei Schlitze 38A und 38B, die in Längsrichtung des Kabels voneinander beabstandet sind und sich tangential zu dem Kabel erstrecken, ein Lichtvorhang geschaffen. Die Schlitze 34A und 34B liegen in unmittelbarer Ausrichtung mit den zugeordneten Schlitzen 38A und 38B.
Eine Lichtquelle 40 wirft einen Lichtstrahl durch die Schlitze 34A und 38A, und ein Fotodetektor 42 empfängt das aus dem Schlitz 38A austretende Licht. Entsprechend wirft eine Lichtquelle 46 einen Lichtstrahl durch die Schlitze 34B und 38B, und ein Fotodetektor 48 empfängt das aus dem Schlitz 38B austretende Licht.
Es ist ein Filter 50 angeschlossen, um das Ausgangssignal des Detektors 42 aufzunehmen und ein Signal mit einer in einem bestimmten Bereich liegenden Frequenz durchzulassen.
Ähnlich dem Filter 50 ist ein Filter 52 angeschlossen, um das Ausgangssignal des Detektors 48 aufzunehmen. An den Ausgängen der beiden Filter 50 und 52 ist ein Phasenkomparator 54 angeschlossen und liefert an einem Ausgangsanschluss 56 ein Phasendifferenz- oder Fehlersignal.
Ein Prozessor 58 empfängt das Ausgangssignal des Filters 50, um an dem Ausgangsanschluss 60 ein Geschwindigkeits- oder Geschwindigkeitsfehlersignal bereitzustellen.
Wenn das verdrillte Kabel im Betrieb zwischen den einander zugeordneten Paaren von Schlitzen 34A, 38A und 34B sowie 38B durchläuft, weist es ein variierendes Profil auf, und somit wird der von diesem auf die jeweiligen Fotodetektoren 42 und 48 geworfene Schatten in einer im wesentlichen sinusartigen Art und Weise variieren. Das Ausgangssignal der Detektoren wird somit unter der Annahme einer gleichbleibenden Verdrillungsrate eine der Geschwindigkeit des Kabels zugeordnete ausgewählte Frequenzkomponente aufweisen. Irgendeine Variation in der Verdrillungsrate wird sich in den Ausgangssignalen der beiden Detektoren 42 und 48 in einer Phasenänderung bei den ausgewählten Frequenzkomponenten zeigen.
Die beiden Filter 50 und 52 sind so eingerichtet, dass sie einen verhältnismäßig engen Bandpass mit einer der nominalen Verdrillungsfrequenz des mit Nominalgeschwindigkeit laufenden Kabels entsprechenden Mittenfrequenz aufweisen. Der Prozessor 58 wandelt mit Empfang des Ausgangssignales aus dem Filter 50 dieses in ein Geschwindigkeitssignal um, das dann dem Ausgang 60 zugeführt wird. Alternativ kann der Prozessor 58 das Ausgangssignal aus dem Filter 50 mit einem Nominalwert vergleichen und dann dem Ausgang 60 ein Fehlersignal einspeisen.
Der Phasenkomparator 54 vergleicht die Phasen der beiden Ausgangssignale der Filter 50 und 52 und liefert an dem Ausgang 56 ein Differenzsignal. Alternativ kann der Komparator die Phasendifferenz mit einer nominalen Phasendifferenz vergleichen und dem Anschluss 56 ein Fehlersignal einspeisen.
Die Signale an den Ausgängen 60 und 56 können dann der Anordnung 30 rückgeführt werden, um die Geschwindigkeit und Verdrillungsrate des Kabels im wesentlichen konstant zu halten.
Es versteht sich, dass, auch wenn die Detektionsanordnung mit einem optischen Sensor beschrieben worden ist, andere Sensoren wie beispielsweise ein kapazitives System oder ein Ultraschalldetektionssystem verwendet werden können, um eine Änderung in der Verdrillung des Kabels zu detektieren.
Bei einigen Ausführungen ist es nicht erforderlich, die nominale Verdrillungsfrequenz und Verdrillungsrate für ein Kabel zu bestimmen.

Claims

Vorrichtung zum Feststellen von Geschwindigkeits- und Verdrillungsratenvariationen bei einem Kabel (36), das wenigstens zwei verdrillte längliche Elemente aufweist und sich entlang eines vorbestimmten Weges bewegt, wobei die Vorrichtung einen ersten Sensor mit einer Lichtquelle (40) und mit einem ersten Detektormittel (42), das um den Weg herum positioniert ist, so dass das Kabel (36) den Lichtweg von der Quelle (40) zu dem ersten Detektormittel (42) unterbricht, um einen variierenden Schatten auf das erste Detektormittel (42) zu werfen, wenn sich das Kabel (36) entlang des vorbestimmten Weges bewegt, einen zweiten Sensor, der entlang des Weges in einem Abstand vom dem ersten Sensor angeordnet ist, wobei der zweite Sensor eine Lichtquelle (46) und ein zweites Detektormittel (48) aufweist, das so um den Weg herum positioniert ist, dass das Kabel (36) den Lichtweg von der Quelle (46) zu dem zweiten Detektormittel (48) unterbricht, um einen variierenden Schatten auf das zweite Detektormittel (48) zu werfen, wenn sich das Kabel (36) entlang des vorbestimmten Weges bewegt, und Mittel (58, 54) umfasst, um jeweils die Ausgangssignale der beiden Detektormittel (42, 48) zu verarbeiten, die in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind, und die an einem ersten Ausgang (60) ein Signal, das für die Geschwindigkeit des Kabels charakteristisch ist, die an einem zweiten Ausgang (56) ein Signal bereitstellen, das einer Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der beiden Detektormittel entspricht und für Variationen in der Verdrillungsrate des Kabels charakteristisch ist.
Verfahren zum Detektieren der Geschwindigkeits- und Verdrillungsratenvariationen bei einem Kabel, das wenigstens zwei verdrillte längliche Elemente aufweist und sich entlang eines vorbestimmten Weges bewegt, wobei das Verfahren den Schritt des Überwachens der Profilvariation des Kabels (36), wenn es eine erste Position entlang des Weges passiert, um ein erstes Messsignal bereitzustellen, den Schritt des Überwachens der Profilvariation des Kabels (36), wenn es eine zweite Position entlang des Weges passiert, um ein zweites Messsignal bereitzustellen, und das Anordnen der zweiten Position in einem vorbestimmten Abstand von der ersten Position umfasst, so dass die ersten und zweiten Messsignale dann in einem weiteren Schritt verarbeitet werden können, um daraus das Signal, das für die tatsächliche Geschwindigkeit des Kabels charakteristisch ist, und ein Signal zu erzeugen, das einer Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten Messsignalen entspricht, und das für Variationen in der tatsächlichen Verdrillungsrate des Kabels charakteristisch ist.