DE102005025121B3

DE102005025121B3 - Verfahren zum Herstellen eines Bandes mit mehreren parallel verlaufenden Lichtleitern

Info

Publication number: DE102005025121B3
Application number: DE102005025121A
Authority: DE
Inventors: Martin Franke; Tobias Happel; André Kwiatek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2025-05-28
Also published as: US8075809B2; US20090230578A1; CA2609448A1; EP1886097A2; CA2609448C; WO2006125773A3; JP4637954B2; WO2006125773A2; JP2008546008A

Abstract

Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches zum Herstellen von optischen Bändern (11) mit mehreren parallel verlaufenden Lichtleitern (12) geeignet ist. Bei diesen Bändern soll die Oberfläche der Lichtleiter so behandelt werden, dass sich abschnittsweise die optische Dämpfung in den Lichtleitern erhöht. Um die erzeugte Dämpfung zuverlässig einestellen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bevorzugt während des Behandelns der Oberfläche (oder danach) Messlicht in die Lichtleiter (12) eingekoppelt wird und das ausgekoppelte Messlicht am anderen Ende des Bandes mittels eines Sensors wie einer CCD-Kamera (17) ausgelesen wird. Eventuelle auftretende Fertigungsfehler können dann noch während des Fertigungsprozesses beispielsweise durch eine verlängerte Behandlungsdauer der Lichtleiter (12) korrigiert werden. Mit dem erfindungsgemäßgen Verfahren lassen sich beispielsweise optische Sensorbänder herstellen, die in den Stoßstangen von Kfz als Erkennungssensor für den Aufprall eines Fußgängers Verwendung finden. Andere Anwendungsfälle, in denen die Krümmung eines Sensorbandes auf optischem Wege bestimmt werden soll, sind ebenso denkbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bandes mit mehreren parallel verlaufenden Lichtleitern, bei dem die Oberfläche der Lichtleiter abschnittsweise derart behandelt wird, dass sich die optische Dämpfung der Lichtleiter in den behandelten Abschnitten erhöht.

Ein derartiges Verfahren kann beispielsweise der US 5,321,257 entnommen werden. Die Oberfläche der im Band zum Einsatz kommenden Lichtleiter kann beispielsweise durch Heißprägen verändert werden, wobei beispielsweise drei dieser Lichtleiter zu einem Band zusammengeschlossen werden können. Befinden sich die oberflächenbehandelten Abschnitte der Lichtleiter bezüglich des jeweiligen Querschnittes der Lichtleiter in unterschiedlicher Ausrichtung zueinander, so kann bei einer Biegung des Bandes aufgrund der biegungsabhängig sich verändernden Dämpfung in den Lichtleitern die Krümmung des Bandes im dreidimensionalen Raum ermittelt werden. Hierzu werden die oberflächenbehandelten Bereiche der jeweiligen Lichtleiter genutzt, da hier die biegungsabhängige Veränderung der Dämpfung besonders stark auftritt. Die Veränderung der Intensität von durch die Lichtleiter geschickten Lichtsignalen kann ermittelt werden und hinsichtlich einer Dämpfungsveränderung der Lichtleiter ausgewertet werden.

Gemäß der US 2002/0057859 A1 ist ein Verfahren angegeben, bei dem ein Lichtleiter über eine Rolle einem bestimmten Prozess zugeführt werden kann. Bei dem Prozess kann es sich um einen Herstellungsprozess zur Weiterverarbeitung des Lichtleiters handeln oder beispielsweise um einen Prozess, bei dem der Lichtleiter am Einsatzort verlegt wird. Um den Prozess optisch überwachen zu können, wird vor dem Abrollen des Lichtleiters ein Sensorabschnitt in den Lichtleiter eingefügt und ein Messlicht in den im Abrollen befindlichen Lichtleiter eingespeist. Die vom Sensorabschnitt des Lichtleiters reflektierte optische Antwort wird an der Einspeisungsstelle des Messlichtes wieder ausgelesen und hinsichtlich der interessierenden Aussagen einer Qualitätssicherung ausgewertet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Bandes mit mehreren parallel verlaufenden Lichtleitern anzugeben, bei denen eine Oberflächenbehandlung auf einfache Weise derart durchführbar ist, dass ein ver gleichsweise gleichförmiges optisches Verhalten der hergestellten Bänder erzeugbar ist.

Diese Aufgabe wird mit dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren gelöst. Durch die Durchführung des Messvorganges während des Verfahrens wird sichergestellt, dass bereits während des Fertigungsprozesses die durch die Behandlung der Oberfläche erreichte Erhöhung der Dämpfung in den Lichtleitern quantitativ überprüft werden kann. Hierdurch wird es möglich, im Falle von Fertigungsungenauigkeiten eine geeignete Korrektur des Dämpfungsverhaltens durch einen weiteren Behandlungsschritt zu korrigieren. Die räumliche Vorgabe des Verlaufes des Bandes ist bei der optischen Überprüfung der Dämpfung von vorrangiger Bedeutung, da das Dämpfungsverhalten der Lichtleiter in Abhängigkeit von Ihrer Krümmung stark variiert (zu diesem Zweck wird die Oberfläche nämlich abschnittsweise behandelt). Durch die Festlegung des räumlichen Verlaufes während der optischen Überprüfung des Dämpfungsverhaltens werden damit reproduzierbare Messbedingungen hergestellt. Bevorzugt kann das Band auf eine ebene Unterlage befestigt werden, so dass während der optischen Überprüfung das Band krümmungsfrei vorliegt. Alternativ kann das Band während der optischen Überprüfung auch über eine Rolle geführt werden, so dass das Band während der Überprüfung mit einem konstanten Krümmungsradius vorliegt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also eine Qualitätskontrolle der Oberflächenbehandlung von Lichtleitern in einem Band vorteilhaft zeitnah mit der Herstellung durchgeführt werden. Eventuelle Fehler können damit früh erkannt werden und gegebenenfalls korrigiert werden. Außerdem ist eine Aussonderung von Ausschuss möglich, so dass in diesem Fall weitere Verfahrensschritte zur weiteren Bearbeitung des Lichtleiters unterbleiben und der damit verbundene Fertigungsaufwand eingespart werden kann.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Messschritt während des Behandelns der Oberfläche der Lichtleiter erfolgt. Hierbei ist es möglich, Fertigungsfehler während ihrer Entstehung zu ermitteln und damit vorteilhaft zum frühest möglichen Zeitpunkt eine Korrektur vorzunehmen. Insbesondere ist es auch möglich, während der Oberflächenbehandlung eines Lichtleiters eine eventuelle Beschädigung benachbarter Lichtleiter festzustellen, da in diesem Fall auch die Dämpfung von gerade nicht bearbeiteten Lichtleitern steigen würde. Das fehlerhafte Bauteil könnte in diesem Fall ausgesondert werden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Band vor dem Behandeln auf produktspezifische Längen abgelängt. Hier besteht vorteilhaft die Möglichkeit durch eine optische Untersuchung bereits das Dämpfungsverhalten der unbehandelten Lichtleiter in dem Band mit der produktspezifischen Länge zu ermitteln, um eventuelle Materialfehler in den Lichtleitern zu erkennen. Bei der anschließenden Oberflächenbehandlung der Lichtleiter kann in der bereits beschriebenen Vorgehensweise verfahren werden.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Band für die Oberflächenbehandlung mit einem Ende von einer Rolle abgerollt wird, wobei das auf der Rolle befindliche andere Ende des Bandes für eine Einkopplung oder Auskopplung von Messlicht frei zugänglich ist. Dies kann bei spielsweise dadurch erreicht werden, dass das auf der Rolle befindliche Bandende in einen zentralen Hohlraum der Rolle hineingeführt wird und in diesem Hohlraum auch der optische Sender zum Einkoppeln bzw. der optische Empfänger zum Auskoppeln des Messlichtes untergebracht ist. Bei der Herstellung des Bandes kann der Lichtleiter dann von der Vorratsrolle abgezogen werden, wobei die unbehandelten Lichtleiter in dem Band eine im Verhältnis zu den durch die Oberflächenbehandlung eingebrachten Abschnitten eine geringe optische Dämpfung aufweist. Daher kann die Änderung des Dämpfungsverhaltens aufgrund der Oberflächenbehandlung auch ermittelt werden, wenn ein Ablängen des Bandes auf produktspezifische Längen erst nach der Oberflächenbehandlung der in dem Band befindlichen Lichtleiter erfolgt.

Um bei der letztgenannten Verfahrensvariante die Genauigkeit der Messergebnisse bei der optischen Untersuchung des auf der Rolle befindlichen Bandes zu verbessern, kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass bei der Auswertung des aufgenommenen Messlichtes ein von der Länge des auf der Rolle befindlichen Bandes abhängiger Korrekturfaktor berücksichtigt wird. Der Korrekturfaktor kann den Dämpfungsgrad des sich auf der Rolle befindenden Bandes berücksichtigen und ist daher von der auf der Rolle noch verfügbaren Länge abhängig. Um diesen Faktor wird das Messergebnis korrigiert, was den Vorteil hat, dass die Messergebnisse unabhängig von dem noch auf der Rolle befindlichen Band bei der Herstellung der abzulängenden produktspezifischen Bandteile untereinander direkt vergleichbar sind.

Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die optischen Endflächen der Lichtleiter vor dem Messschritt bearbeitet werden. Hierdurch kann die Übertragungsgüte an den Enden des Bandes verbessert werden. Weiterhin werden vorteilhaft die Messergebnisse für die Bänder untereinander vergleichbar, da die Streuung der Messwerte aufgrund von unterschiedlich hohen Verlusten an den Enden der Lichtleiter verringert wird. Die Verbesserung der Übertragungseigenschaften der optischen Endflächen wird weiterhin vorteilhaft im Allgemeinen auch der Anwendung zugute kommen, für die die Bänder vorgesehen sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um optische Sensorbänder handeln, wie sie bei Fußgängerschutzsystemen in die Stoßstangen von Kfz eingebaut werden.

Zuletzt ist es vorteilhaft, für das Aufnehmen des Messlichtes eine Sensorfläche zu verwenden, die groß genug ist, um das Messlicht aller Lichtleiter gleichzeitig abzubilden. Diese Sensorfläche kann beispielsweise ein CCD-Sensor oder ein vergleichbarer optischer Flächensensor sein, welcher bevorzugt als Teil einer Digitalkamera ausgeführt sein kann. Durch die Verwendung der Sensorfläche ist sichergestellt, dass das aus den Lichtleitern ausgekoppelte Messlicht gleichzeitig und damit direkt vergleichbar aufgenommen werden kann. Insbesondere lässt sich durch eine geeignete Auswertung des auf dem Sensor erzeugten Messbildes eine Intensitätsverteilung des Messlichtes darstellen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. In den einzelnen Figuren sind Zeichnungselemente mit gleicher oder sich entsprechender Bedeutung jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Abweichungen zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen

1 einen Aufbau für die Durchführung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Band vor der Behandlung abgelängt wird,

2 exemplarisch die Intensitätsverteilung des Messlichtes, aufgenommen mit einer Kamera gemäß 1 und

3 einen Aufbau zur Durchführung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Band von einer Rolle abgerollt wird.

Gemäß 1 ist ein Band 11 teilweise aufgebrochen dargestellt, welches im Bezug auf die geplante Verwendung bereits abgelängt wurde und vier Lichtleiter 12 enthält, die in das Material des Bandes 11 eingegossen sind. Das Band liegt in einem Trägerkörper 13, wodurch dessen Verlauf festgelegt ist. Der Trägerkörper 13 ist so gestaltet, dass das Band 11 genau in eine hierfür vorgesehene Nut passt und dadurch ungekrümmt vorliegt. Eine Oberflächenbehandlung der Lichtleiter 12 wird jeweils in Abschnitten 14 durch einen nicht dargestellten Laser vorgenommen, der die Oberfläche der Lichtleiter 12 derart verändert, dass die Dämpfung der Lichtleiter als solche bzw. eine Dämpfungsabhängigkeit von der Biegung des Lichtleiters in den Abschnitten 14 erhöht wird. Dabei wird das Material des Bandes 11 von dem Laser durchdrungen und je nach Beschaffenheit zerstört, so dass die Verletzungen des Bandes anschließend durch ein Füllmaterial (nicht dargestellt) verschlossen werden müssen.
Bevorzugt während der Oberflächenbehandlung (oder danach) wird mittels einer Lichtquelle 15, beispielsweise einer Leuchtdiode oder einer Laserdiode, über eine refraktive Optik 16 Messlicht in die Lichtleiter 12 eingekoppelt und das am gegenüberliegende Ende des Bandes ausgekoppelte Licht mittels einer CCD-Kamera 17 ausgelesen. Das Messlicht durchtritt dabei jeweils die polierten Endflächen 18 (zu erkennen sind nur die an der Ausgangsseite) der Lichtleiter, welche zur Verbesserung der Übertragung poliert sind. Zwischen den dargestellten Endflächen 18 und der CCD-Kamera 17 kann zusätzlich ein Filter (nicht dargestellt) vorgesehen werden, welcher das Messlicht von ungewünschten Lichtanteilen (beispielsweise Umgebungslicht) trennt.
2 stellt schematisch eine Auswertung des mit der CCD-Kamera 17 gemäß 1 aufgenommenen Bildes des aus dem Band 11 ausgekoppelten Lichtes dar (Verteilung der Lichtintensität I über einer Ortsvariablen x). Zu erkennen sind die vier Intensitätsmaxima 19, welche die Lichtintensität des durch die Lichtleiter 12 übertragenen Lichtes charakterisieren. Diese befinden sich in einem Intensitätsband b, welches für einen bestimmten Anwendungsfall definiert wurde, so dass ein Korrigieren des durch die Oberflächenbehandlung der Lichtleiter 12 erzeugten Dämpfungsverhalten erst notwendig wird, wenn die Intensitäsmaxima 19 außerhalb des durch das Band b definierten Intensitätsbereiches liegen. Eine Darstellung gemäß 2 wird erhalten, wenn das mit der CCD-Kamera 17 gemäß 1 erzeugte Bild softwaretechnisch ausgewertet wird.
In der 3 ist das Halbzeug des Bandes 11 auf eine Vorratsrolle 20 aufgewickelt. Das auf der Rolle befindliche Ende 21a des Bandes liegt nicht dem Rollenzylinder auf, sondern ist in einen zylindrischen Innenraum 22 der Rolle hineingeführt. Hier ist auch die Lichtquelle 15 angebracht, so dass unabhängig von der Winkelstellung der Vorratsrolle 20 eine Einkopplung des Lichtes in die Lichtleiter (nicht näher dargestellt) erfolgen kann.
Zur Durchführung des Verfahrens wird das Band 11 mit dem freien Ende 21b von der Vorratsrolle 20 abgewickelt und über eine Produktionsrolle 23 geführt. Mittels eines Lasers 24 werden die Lichtleiter beispielsweise im Abschnitt 14 (exemplarisch in 3 dargestellt) behandelt. Der Verlauf des Behandlungsverfahrens kann zeitgleich überprüft werden, indem mittels der Lichtquelle 15 Messlicht in das Band 11 eingespeist wird und mittels einer ortsfest auf der Produktionsrolle gelagerten CCD-Kamera 17 das aus dem Band 11 ausgekoppelte Licht aufgenommen wird. Bei Vorliegen des geforderten Dämpfungsverhaltens und bei Erreichen der produktspezifischen Bandlänge kann der produzierte Bandteil mittels einer geeigneten Vorrichtung 25 abgelängt werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bandes (11) mit mehreren parallel verlaufenden Lichtleitern (12), bei dem die Oberfläche der Lichtleiter (12) abschnittsweise derart behandelt wird, dass sich die optische Dämpfung der Lichtleiter (12) in den behandelten Abschnitten (14) erhöht, dadurch gekennzeichnet, dass während des Behandelns der Oberfläche der Lichtleiter (12) ein Messvorgang durchgeführt wird, bei dem der räumliche Verlauf des Bandes (11) zumindest in den behandelten Abschnitten (14) vorgegeben wird, am einen Ende des Bandes (11) in die behandelten Lichtleiter (12) Messlicht in jeweils gleicher Intensität eingekoppelt wird und das ausgekoppelte Messlicht am anderen Ende des Bandes (11) aufgenommen wird, wobei für die Intensitätsmaxima des aus den Lichtleitern (12) ausgekoppelten Messlichtes ein Intensitätsband (b) definiert wird und für den Fall, dass die Intensitätsmaxima außerhalb des Intensitätsbandes (b) liegen, die Behandlung fortgesetzt wird bis die Intensitätsmaxima im Intensitätsband (b) liegen, oder die Behandlung abgebrochen und das Band (11) verworfen wird, wenn sich die Intensitätsmaxima im Intensitätsband (b) nicht herstellen lassen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (11) vor dem Behandeln auf produktspezifische Längen abgelängt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (11) für die Oberflächenbehandlung mit einem Ende von einer Rolle (20) abgerollt wird, wobei das auf der Rolle (20) befindliche andere Ende des Bandes (11) für eine Einkopplung oder Auskopplung von Messlicht frei zugänglich ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung des aufgenommenen Messlichtes ein von der Länge des auf der Rolle (20) befindlichen Bandes (11) abhängiger Korrekturfaktor berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Endflächen der Lichtleiter (12) vor dem Messschritt bearbeitet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Aufnehmen des Messlichtes eine Sensorfläche verwendet wird, die groß genug ist, um das Messlicht aller Lichtleiter (12) gleichzeitig abzubilden.