DE3936614A1

DE3936614A1 - Speed control of movement of sensitive, elongated material - contactlessly marking material with ink and evaluating electronic camera signals by computer

Info

Publication number: DE3936614A1
Application number: DE19893936614
Authority: DE
Inventors: Guenter Schaefer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-03
Filing date: 1989-11-03
Publication date: 1991-05-08

Abstract

Pulses produced by the marking stimulating pixels in an electronic camera are evaluated by a computer which determines the material speed from the constant known pixel separation and the pulse time interval. The corresp. programmed computer controls the contactless application of ink to form subsequent markings on the material in precisely predefined distances. USE/ADVANTAGE - For contactless measurement of speed of very sensitive elongated material, e.g. fibres and tapes, with very high reproduction accuray.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Meßvorrichtung zur Erfassung und Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit von empfindlichem, langgestrecktem Material, wie z. B. Bändern, Fäden, Fasern u. dgl.The invention relates to a method and a Measuring device for recording and controlling the Speed of movement of sensitive, elongated Material such as B. ribbons, threads, fibers and. the like

Bei der Herstellung von verhältnismäßig starren langgestreckten Gütern kann die Bewegungsgeschwindigkeit durch tastende Meßeinrichtungen, d. h. durch Berührungsmessung, ermittelt werden. Bei empfindlichen, mechanisch nicht belastbaren Produkten ist eine solche Berührungsmessung nicht möglich, da sie zu einer Beschädigung oder Deformierung des Materials führen würde.When making relatively rigid elongated goods can reduce the speed of movement by probing measuring devices, d. H. by touch measurement, be determined. With sensitive, mechanically not resilient products is such a touch measurement not possible because it will damage or deform of the material would lead.

Bei verschiedenen Produkten ist, bedingt durch das Herstellungsverfahren, die genaue Materialgeschwindigkeit nicht bekannt, so daß bei der Weiterverarbeitung oder Behandlung, z. B. bei einer "in line"-Produktion, Schwierigkeiten auftreten.For various products, due to the Manufacturing process, the exact material speed is not known so that during further processing or treatment, e.g. B. in "in line" production, difficulties arise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Meßvorrichtung anzugeben, die eine berührungslose Erfassung der Bewegungsgeschwindigkeit auch von sehr empfindlichen langgestreckten Produkten mit höchster Wiederholgenauigkeit ermöglichen.The invention has for its object a method and to provide a measuring device which is a non-contact Detection of the speed of movement also from very delicate elongated products with the highest Enable repeatability.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zum einen durch die Verfahrensschritte a) bis e) gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 und zum anderen durch eine Meßvorrichtung gelöst, wie sie im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 4 angegeben ist. Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der dazu verwendeten Meßvorrichtung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet. This object is achieved on the one hand by the Process steps a) to e) according to the labeling part of claim 1 and the other by a measuring device solved as specified in the characterizing part of claim 4 is. Appropriate developments of the method according to the invention or the measuring device used for this are in the respective Subclaims marked.

Durch die Erfindung ist es möglich, bei empfindlichen band-, faden- oder faserartigen Werkstoffen aufgrund der mit hoher Wiederholgenauigkeit aufgebrachten Markierungen eine exakte Messung bzw. Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit durchzuführen, ohne daß eine Beschädigung des Materials zu befürchten ist. Schon bei der Herstellung des langgestreckten Materials können geschwindigkeitsabhängige Parameter gesteuert werden, was natürlich auch bei der Weiterverarbeitung bzw. weiteren Bearbeitung gilt. Die Geschwindigkeitsmessung schließt natürlich eine Längenmessung mit ein, so daß über den Rechner und den Monitor auch die jeweilige Länge des Materials ablesbar ist. Die gleiche Meßvorrichtung kann ohne Markierungsvorrichtung bei einer späteren Weiterverarbeitung des markierten Materials zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit eingesetzt werden.The invention makes it possible for sensitive band, thread or fiber-like materials due to the Markings applied with high repeatability an exact measurement or control of the speed of movement perform without damaging the material fear. Already in the manufacture of the elongated Materials can have speed-dependent parameters can be controlled, which of course also applies to further processing or further processing applies. The speed measurement includes of course a length measurement, so that over the Calculator and the monitor also the respective length of the material is readable. The same measuring device can without Marking device for later processing of the marked material to control the Movement speed can be used.

Die Erfindung soll nunmehr am Beispiel einer Glasfaser und anhand der Zeichnung erläutert werden. Dabei zeigtThe invention will now be based on the example of a glass fiber and will be explained with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der Meßvorrichtung und Fig. 1 is a schematic block diagram of the measuring device and

Fig. 2 schematisch eine Variante. Fig. 2 schematically shows a variant.

Es sei angenommen, daß eine Glasfaser 1 mit einem Durchmesser von 0,5 mm mit einer Fertigungsgeschwindigkeit zwischen 0,5 und 4 m/sec kontinuierlich aus einem induktiv erhitzten Glasblock (nicht dargestellt) hergestellt wird. Die Glasfaser 1 durchläuft eine Meßvorrichtung 2. Diese weist unmittelbar hinter einem Einlauf 3 für die Glasfaser 1 ein Markierungsgerät 4, vorzugsweise mit einer Tintenstrahl- Printkopfdüse, auf. In Bewegungsrichtung (in der Zeichnung von oben nach unten) hinter dem Markierungsgerät 4 befinden sich eine erste Kamera 5 und im Abstand dahinter eine zweite Kamera 6. Beide Kameras 5 und 6 sind mit einem entsprechend programmierten Rechner 7 verbunden, dem ein Monitor 8 zugeordnet ist, auf dem die Meßergebnisse angezeigt werden können.It is assumed that a glass fiber 1 with a diameter of 0.5 mm is continuously produced from an inductively heated glass block (not shown) at a production speed between 0.5 and 4 m / sec. The glass fiber 1 passes through a measuring device 2 . This has a marking device 4 , preferably with an ink jet print head nozzle, directly behind an inlet 3 for the glass fiber 1 . In the direction of movement (in the drawing from top to bottom) there is a first camera 5 behind the marking device 4 and a second camera 6 at a distance behind it. Both cameras 5 and 6 are connected to a correspondingly programmed computer 7 , to which a monitor 8 is assigned, on which the measurement results can be displayed.

Die Glasfaser 1 tritt aus der nicht dargestellten Fertigungseinrichtung aus und wird zu einem beliebigen Punkt zur Weiterverarbeitung geleitet. Da zur Weiterverarbeitung die exakte Fasergeschwindigkeit bekannt sein muß, wird diese durch die Meßvorrichtung 2 mit hoher Genauigkeit kontinuierlich erfaßt. Die Glasfaser 1 gelangt in den Einlauf 3 der Meßvorrichtung 2. Durch das Markierungsgerät 4 wird berührungslos, z. B. durch einen Tintenpunkt oder Strich (quer oder längs zur Laufrichtung) , eine Markierung 9 auf die Glasfaser 1 aufgebracht. Diese Markierung 9 gelangt bei der Weiterbewegung der Glasfaser 1 in das Sichtfeld 10 der ersten Kamera 5. Die Pixel oder Bildzeilen der Kamera 5 werden durch die Markierung 9 erregt und geben nacheinander ihre Impulse an den Rechner 7 ab. Da der Abstand der Pixel bekannt ist und eine Konstante darstellt, kann unter Berücksichtigung des Zeitabstandes zwischen den einzelnen Impulsen mit dem Rechner 7 die Fasergeschwindigkeit ermittelt werden. Der Rechner 7 steuert das Markierungsgerät 4, welches die nachfolgenden Markierungen 9 auf die Glasfaser 1 in einem vorbestimmten präzisen Abstand aufbringt. Diese Markierung 9 gelangt wieder in das Sichtfeld der Kamera 5, und der Vorgang der Messung wiederholt sich bei jeder Markierung. Damit werden in genauem Abstand und mit hoher Wiederholgenauigkeit kontinuierlich Markierungen 9 auf die sich bewegende Glasfaser 1 aufgebracht.The glass fiber 1 emerges from the production device (not shown) and is routed to any point for further processing. Since the exact fiber speed must be known for further processing, this is continuously measured by the measuring device 2 with high accuracy. The glass fiber 1 enters the inlet 3 of the measuring device 2 . The marking device 4 is non-contact, for. B. by an ink dot or line (transversely or longitudinally to the running direction), a mark 9 on the glass fiber 1 . When the optical fiber 1 moves further, this marking 9 comes into the field of view 10 of the first camera 5 . The pixels or image lines of the camera 5 are excited by the marking 9 and emit their pulses one after the other to the computer 7 . Since the distance between the pixels is known and represents a constant, the fiber speed can be determined with the computer 7 , taking into account the time interval between the individual pulses. The computer 7 controls the marking device 4 , which applies the following markings 9 to the glass fiber 1 at a predetermined precise distance. This marking 9 comes back into the field of view of the camera 5 , and the measurement process is repeated for each marking. Markings 9 are thus continuously applied to the moving glass fiber 1 at a precise distance and with high repeatability.

Die Glasfaser 1 verläßt mit den Markierungen 9 die Meßvorrichtung 2, und eine weitere Meßstation, diesmal ohne Markierungsgerät 4, kann zur Anwendung gebracht werden. Nach dem gleichen Prinzip können die Markierungen 9 gelesen und die von diesen erzeugten Impulse über einen Rechner zur Weiterverarbeitung an andere Produktionseinrichtungen zu Steuerungszwecken übermittelt werden. The optical fiber 1 leaves the measuring device 2 with the markings 9 , and a further measuring station, this time without a marking device 4 , can be used. According to the same principle, the markings 9 can be read and the pulses generated by them can be transmitted to other production facilities for control purposes via a computer for further processing.

Die zweite Kamera 6 nimmt eine Referenzmessung vor und kann für hochgenaue Markierungsauflösung auf der Glasfaser 1 verwendet werden.The second camera 6 takes a reference measurement and can be used for high-precision marking resolution on the glass fiber 1 .

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Glasfaser 1. Der Querschnitt ist hier rund; bei anderen Materialien kann der Querschnitt auch unrund sein. Da bei solchen Querschnitten eine Verdrehung des Materials in sich auftreten kann, werden mehrere Kameras 5′, vorzugsweise drei, in gleichen Winkelabständen um die Glasfaser 1 herum in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Glasfaser 1 angeordnet, um eine Rundumsicht zu ermöglichen. Fig. 2 shows a cross section through the optical fiber 1. The cross section is round here; for other materials, the cross section can also be out of round. Since such cross-sections can cause the material to twist in itself, a plurality of cameras 5 ', preferably three, are arranged at equal angular intervals around the glass fiber 1 in a common plane perpendicular to the glass fiber 1 in order to allow an all-round view.

Die Anwendungsmöglichkeiten der Meßvorrichtung 2 sind sehr vielseitig. Beispielsweise kann bei der Herstellung der Glasfaser 1 die induktive Beheizung des Glasblockes aufgrund der Messungen geregelt werden, um auf diese Weise die Bewegungsgeschwindigkeit der Glasfaser 1 konstant zu halten. Die Drehgeschwindigkeit einer Auf- oder Abwickelhaspel für die Glasfaser 1 oder für ein anderes langgestrecktes Produkt kann entsprechend dem Aufwickelradius gesteuert werden. Es besteht auch die Möglichkeit, daß zusätzliche Markierungen als Information über die Art des Materials aufgebracht werden. Zum Beispiel kann auch bei der gleichzeitigen Parallelproduktion mehrerer Glasfasern 1 die Bewegungsgeschwindigkeit aller Fasern durch Anwendung der Meßvorrichtung 2 synchronisiert werden, wenn die Fasern beispielsweise zu einem Kabel oder Bündel zusammengefügt werden sollen. Wichtig ist bei allen Meßvorgängen die Feststellung der Bewegungsgeschwindigkeit mit Hilfe der berührungslos aufgebrachten Markierungen zur Weitergabe an andere Steuergeräte.The applications of the measuring device 2 are very versatile. For example, the inductive heating of the glass block can be regulated on the basis of the measurements during the production of the glass fiber 1 in order in this way to keep the movement speed of the glass fiber 1 constant. The rotational speed of a winding or unwinding reel for the glass fiber 1 or for another elongated product can be controlled in accordance with the winding radius. There is also the possibility that additional markings can be applied as information about the type of material. For example, even when several glass fibers 1 are produced in parallel at the same time, the movement speed of all fibers can be synchronized by using the measuring device 2 if the fibers are to be combined, for example, into a cable or bundle. It is important in all measuring processes to determine the speed of movement with the help of the non-contact markings for transmission to other control units.

Anstelle von Kameras können auch entsprechende Scanner eingesetzt werden.Corresponding scanners can also be used instead of cameras be used.

Claims

1. A method for detecting and controlling the speed of movement of sensitive, elongated material, such as. B. ribbons, threads, fibers and. Like., characterized by the following process steps:

a) a marking is applied without contact to the material moving or moving continuously in the longitudinal direction;
b) the marking is passed through the field of view of an electronic camera in which the pixels or lines of the camera or a scanner are excited one after the other by the marking;
c) the pulses generated are fed to a computer;
d) the computer determines the material speed on the basis of the constant and known distance between the pixels and the time interval between the pulses;
e) the appropriately programmed computer controls the contactless application of subsequent markings on the material at predetermined precise intervals.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the markings with an inkjet print head be applied.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the measurement results on a computer assigned monitor are displayed.

4. Measuring device for carrying out the method according to claims 1 to 3, marked by a marking device ( 4 ) at the inlet ( 3 ) of the measuring device ( 2 ), by at least one camera ( 5 ) in the direction of movement behind the marking device ( 4 ) and by a Computer ( 7 ) for determining the speed of movement of the material ( 1 ).

5. Measuring device according to claim 4, characterized in that a second camera ( 6 ) is provided for carrying out a reference measurement in the direction of movement of the material ( 1 ) behind the first camera ( 5 ).

6. Measuring device according to claim 4 or 5, characterized in that the computer ( 7 ) is assigned a monitor ( 8 ).

7. Measuring device according to one of claims 4 to 6, characterized by several, preferably three, array or line and matrix cameras ( 5 ') or scanner in a common plane perpendicular to the elongated material.