DE10114575A1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Restdicke wenigstens eines rundlichen Fahrdrahts - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Bestimmung der Restdicke wenigstens eines rundlichen Fahrdrahts (4) ist eine Lagebestimmungseinheit (2) zur Bestimmung der Lage des oder jedes Fahrdrahts (4) vorgesehen, die mit einer Restdickenbestimmungseinheit (7) gekoppelt ist. Mit der Lage des oder jedes Fahrdrahts (4) entsprechenden Ausgangssignalen sind Nachführmittel der Restdickenbestimmungseinheit (7) beaufschlagt. Mit den Nachführmitteln ist ein Bildaufnahmegesichtsfeld (8) der Restdickenbestimmungseinheit (7) auf die aktuelle Position des oder jedes Fahrdrahts (4) nachführbar, so dass die Breite eines durch Abnutzung an der Unterseite des oder jedes Fahrdrahts (4) erzeugten Schleifspiegels und bei Kenntnis der Geometrie des jeweiligen Fahrdrahts (4) die sich daraus ergebende Restdicke bestimmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Restdicke wenigstens eines rundlichen Fahrdrahts gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus dem auf den 10. Oktober 1999 datierten Abschlußbericht "Automatische optische Überwachung des Fahrdrahtes bei Eisenbahnen", Abschlußbericht zum BMBF- Verbundprojekt PROFIL, Förderkennzeichen 16SV703/0, be­ kannt. Bei der vorbekannten Vorrichtung ist eine Beleuchtungs­ einheit vorhanden, mit der der oder jeder Fahrdraht mit zu einer Lichtlinie aufgeweitetem Laserlicht als Beleuchtungsstrahlung beaufschlagbar ist. Zur Ermittlung des Querschnittprofiles eines Fahrdrahts sind Bildaufnahmemittel und Bildverarbeitungsmittel einer Restdickenbestimmungseinheit vorgesehen, mit denen Lichtschnitte von jeder Seite des jeweiligen Fahrdrahts aufnehm­ bar und zur Bestimmung der Restdicke verarbeitbar sind. Um einem Auswandern des jeweiligen Fahrdrahts aus dem Ge­ sichtsfeld der Bildaufnahmemittel entgegenzuwirken, sind von den Bildverarbeitungsmitteln Stellsignale generierbar, mit denen über Nachführmiftel gesteuert das Gesichtsfeld kontinuierlich auf den jeweiligen Fahrdraht gerichtet bleibt. Nachteilig bei dieser vorbekannten Vorrichtung ist jedoch, dass aufgrund fehlender Anfangsinformationen über die Lage des Fahrdrahts im Still­ stand ein Suchvorgang durchgeführt werden muß, um das Gesichtsfeld der Bildaufnahmemittel auf den zu erfassenden Fahrdraht auszurichten. Weiterhin ergeben sich erhebliche Probleme bei Einlaufen eines weiteren Fahrdrahts beispiels­ weise im Bereich von Weichen. Schließlich ist die Genauigkeit bei sich verändernder Höhenlage des Fahrdrahts mangels Korrekturmöglichkeit eingeschränkt.

Aus dem Artikel "Fahrdrahtlagemessung auf Hochgeschwindig­ keitsstrecken" von H. Höfler, N. Dimopoulos und B. Metzger, erschienen in eb 3/98 (Elektrische Bahnen 96 (1998) 3), Seiten 61 bis 64 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung sowohl der Höhenlage als auch der Seitenlage von bis zu vier Fahrdrähten bekannt. Diese Vorrichtung verfügt über eine als Laser aus­ gebildete, intensitätsmodulierbare Abtaststrahlungsquelle, mit der ein gerichteter Abtaststrahl über einen schwenkbaren Spiegel in einer winklig zu der Längsrichtung des oder jedes Fahrdrahts ausgerichteten Ebene aussendbar ist. Über eine Messung der Stellung des Spiegels wird die Richtung des Ab­ taststrahls und über eine Laufzeitmessung der Abstand zu dem jeweiligen Fahrdraht bestimmt, so dass bei einer Kombination der hierbei gewonnenen Daten die Höhenlage und Seitenlage des jeweiligen Fahrdrahts auch bei hohen Geschwindigkeiten berührungsfrei bestimmbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der eine Bestimmung der Restdicke wenigstens eines rundlichen Fahrdrahts sowohl im Stillstand als auch bei hohen Geschwindigkeiten mit hoher Genauigkeit durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.

Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine mit den Nachführmitteln gekoppelte Lagebestimmungseinheit vor­ handen ist, mit der die Lage des oder jedes Fahrdrahts bestimm­ bar ist und mit entsprechenden Korrektursignalen das Gesichts­ feld der Bildaufnahmemittel auf die jeweils aktuelle Position des jeweiligen Fahrdrahts ausgerichtet gehalten werden kann, ist zum einen eine Entlastung der bei hohen Geschwindigkeiten zeitkritischen Bilddatenverarbeitung von der Aufgabe der Aus­ richtung des Gesichtsfelds der Bildaufnahmemittel auf den jeweiligen Fahrdraht und zum anderen ein Einfangen des Fahr­ drahts auch bei Stillstand erzielt. Durch das Konstanthalten der Abbildungsverhältnisse sowie die Erfassung der Breite des Schleifspiegels schließlich ist zur Bestimmung der Restdicke des jeweiligen Fahrdrahts bei Kenntnis des Querschnitts eines abnutzungsfreien Fahrdrahts eine verhältnismässig schnelle und damit sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Geschwindig­ keiten mit hoher Präzision durchführbare Überprüfung des Zustandes der Fahrdrähte geschaffen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Er­ findung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren der Zeich­ nung.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Lagebestim­ mungseinheit, eine Beleuchtungseinheit und eine Restdickenbestimmungseinheit eines Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf einem Wagendach eines Eisenbahnwaggons ange­ bracht und zur Bestimmung der Restdicke eines ein­ zelnen Fahrdrahts eingerichtet sind,

Fig. 2 schematisch einen beispielhaften Aufbau einer Lagebestimmungseinheit und einer Restdickenbestim­ mungseinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 schematisch einen weiteren beispielhaften Aufbau einer Restdickenbestimmungseinheit für eine erfin­ dungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht eine Lagebestim­ mungseinheit, eine Beleuchtungseinheit und einer Restdickenbestimmungseinheit eines weiteren Aus­ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung, die auf einem Wagendach eines Eisenbahn­ waggons angebracht und zur Bestimmung der Rest­ dicke von zwei benachbarten Fahrdrähten eingerichtet sind,

Fig. 5 in einer schematischen Ansicht die Wirkung von Nach­ führmitteln der Lagebestimmungseinheit,

Fig. 6 in einem Blockschaubild den Aufbau von Bildauf­ nahmemitteln und Bildverarbeitungsmitteln der Rest­ dickenbestimmungseinheit und

Fig. 7 in einer schematischen Darstellung im Schnitt einen teilweise abgenutzten Fahrdraht mit einem zugehöri­ gen, durch Bildaufnahmemittel und Bildverarbeitungs­ mittel der Restdickenbestimmungseinheit generierten Bild.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Wagendach 1 eines in Fig. 1 nicht im Detail dargestellten, zur Überprüfung von Fahrstrecken eingerichteten Eisenbahnwaggons. Auf dem Wagendach 1 ist zumindest mit ihren weiter unten näher erläu­ terten optischen Bauelementen eine Lagebestimmungseinheit 2 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht. Mit der Lagebestimmungseinheit 2 ist in einer weiter unten näher erläu­ terten Art und Weise ein gerichteter Abtaststrahl 3 als Abtast­ strahlung in einer winklig, vorzugsweise rechtwinklig zu der Längsrichtung eines oberhalb des Wagendachs 1 verlaufenden Fahrdrahts 4 ausgerichteten Ebene schwenkbar. Der auf seiner bei bestimmungsgemäßer Anordnung im nach unten weisenden Bereich mit einem rundlichen Querschnitt ausgebildete Fahrdraht 4 dient der Versorgung insbesondere von Eisenbahn­ triebwagen mit elektrischer Energie, wobei er durch die Ein­ wirkung der Andruckkraft der hierzu verwendeten Stromab­ nehmer an der Unterseite einem gewissen Verschleiß unterliegt.

Weiterhin ist auf dem Wagendach 1 eine Beleuchtungseinheit 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht, mit der Be­ leuchtungsstrahlung in einem länglichen, vorzugsweise recht­ winklig zu der Längsrichtung des Fahrdrahts 4 ausgerichteten Beleuchtungsfeld 6 in Richtung des Fahrdrahts 4 aussendbar ist. Das Lage des Beleuchtungsfeldes 6 ist dabei vorzugsweise stationär. Die Erstreckung des Beleuchtungsfeldes 6 quer zu dem Fahrdraht 4 ist so eingerichtet, dass auch extreme seitliche Randlagen des Fahrdrahts 4 noch innerhalb des Beleuchtungs­ feldes 6 liegen. Dadurch ist eine ständige Ausleuchtung des Aufenthaltsbereichs des Fahrdrahts 4 mit Beleuchtungsstrahlung sichergestellt. Die Beleuchtungseinheit 5 verfügt beispielsweise über eine längliche strahlungsintensive Leuchtstofflampe, deren Beleuchtungsstrahlung über eine Spiegeloptik und eine Zylinder­ linsenoptik zu dem vorzugsweise in Querrichtung verhältnis­ mäßig schmalen Beleuchtungsfeld 6 gebündelt wird.

Weiterhin verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine Restdickenbestimmungseinheit 7, die zumindest mit ihren weiter unten näher erläuterten optischen Bauelementen ebenfalls auf dem Wagendach 1 angebracht ist. Mit der Restdickenbestim­ mungseinheit 7 sind aus dem Beleuchtungsfeld 6 in einem Bildaufnahmegesichtsfeld 8 rückgeworfene Anteile der Beleuch­ tungsstrahlung empfangbar und in einer weiter unten näher erläuterten Art und Weise verarbeitbar.

Fig. 2 zeigt schematisch einen beispielhaften Aufbau einer Lagebestimmungseinheit 2 und einer Restdickenbestimmungs­ einheit 7 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Lage­ bestimmungseinheit 2 verfügt über einen Modulator 9, der mit einer strahlungsintensiven, beispielsweise als im nahen infra­ roten Spektralbereich emittierenden Laser ausgebildeten Abtast­ strahlungsquelle 10 verbunden ist. Mit der durch den Modulator 9 angesteuerten Abtaststrahlungsquelle 10 ist der Abtaststrahl 3 aussendbar, der periodisch, beispielsweise sinusförmig oder rechteckförmig, intensitätsmoduliert ist. Der Abtaststrahl 3 beauf­ schlagt einen Abtastreflektor 11, der von einem Abtastreflektor­ stellmodul 12 angesteuert schwenkbar gelagert ist. Dadurch ist wie in Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert der aus der Lage­ bestimmungseinheit 2 austretende Abtaststrahl 3 entsprechend schwenkbar. Das Abtastreflektorstellmodul 12 verfügt über einen Drehencoder, mit dem ein der Drehstellung des Abtastreflektors 11 entsprechendes Winkelsignal ausgebbar ist.

Die Lagebestimmungseinheit 2 gemäß Fig. 2 weist weiterhin über ein Abtaststrahlungsdetektionsmodul 13 auf, mit dem bei Auftreffen des Abtaststrahls 3 auf den in Fig. 1 dargestellten Fahrdraht 4 ein in Richtung der Lagebestimmungseinheit 2 rückgeworfener Reflexanteil 14 als Anteil des Abtaststrahls 3 mit einem Intensitätsdetektor erfassbar ist. Das Ausgangsignal des Abtaststrahlungsdetektionsmoduls 13 ist einem Laufzeitbestim­ mungsmodul 15 einspeisbar. Das Laufzeitbestimmungsmodul 15 ist weiterhin von einem der Phasenlage des ausgesendeten Abtaststrahls 3 entsprechenden Ausgangsignal des Modulators 9 gespeist. Mit dem Laufzeitbestimmungsmodul 15 ist aus der Phasendifferenz zwischen dem Ausgangsignal des Modulators 9 und dem Ausgangsignal des Abtaststrahlungsdetektionsmoduls 13 die gesamte Laufzeit des Abtaststrahls 3 zwischen der Lagebestimmungseinheit 2 und dem Fahrdraht 4 bestimmbar und als Laufzeitsignal ausgebbar.

Die Restdickenbestimmungseinheit 7 gemäß Fig. 2 verfügt über einen ersten Umlenkreflektor 16, einen zweiten Umlenkreflektor 17 und einen dritten Umlenkreflektor 18, über die von dem Fahrdraht 4 in Richtung der Restdickenbestimmungseinheit 7 rückgeworfene Beleuchtungsstrahlungsanteile 19 der Beleuch­ tungsstrahlung über einen gefalteten Strahlengang einem Bild­ aufnahmereflektor 20 von Nachführmitteln 21 zuführbar ist. Mit dem Bildaufnahmereflektor 20 sind die Beleuchtungsstrahlungs­ anteile 19 aus der Ebene ablenkbar, in der die Umlenkreflek­ toren 16, 17, 18 liegen. Der Bildaufnahmereflektor 20 ist über ein Bildaufnahmeflektorstellmodul 22 der Nachführmittel 21 ange­ steuert schwenkbar ausgebildet.

Bildaufnahmemittel 23 der Restdickenbestimmungseinheit 7 verfügen in der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 über ein mittels eines Brennweitenstellmoduls 24 in der Brennweite und damit in der Vergrößerung einstellbares Objektiv 25, das bauartbedingt auch als Zoom-Objektiv bezeichnet wird. Ein zweidimensionaler Flächendetektor 26 der Bildaufnahmemittel 23 mit einer Anzahl von für die Beleuchtungsstrahlungsanteile 19 empfindlichen, flächig angeordneten Detektorelementen ist dem Objektiv 25 nachgeordnet und an Bildverarbeitungsmittel 27 angeschlossen.

Das Bildaufnahmereflektorstellmodul 22 ist an das Abtastreflektorstellmodul 12 angeschlossen und mit dem von dem Drehencoder des Abtastreflektorstellmoduls 12 generierten Winkelsignal beaufschlagbar. Weiterhin ist das Brennweitenstell­ modul 24 mit dem Laufzeitbestimmungsmodul 15 zur Einspei­ sung des Abstandssignals verbunden. Das Abtastreflektorstell­ modul 12, das Laufzeitbestimmungsmodul 15, das Bildauf­ nahmereflektorstellmodul 22 und das Brennweitenstellmoduls 24 wirken so zusammen, dass durch Nachführen des Bildaufnah­ mereflektors 20 und der Brennweite des Objektivs 25 zu jeder Zeit aufgrund Korrektur der Abbildungsverhältnisse das Bild des Fahrdrahts 4 in gleicher Größe auf dem Flächendetektor 26 liegt.

Fig. 3 zeigt schematisch einen weiteren beispielhaften Aufbau einer Restdickenbestimmungseinheit 7 für eine erfindungs­ gemäße Vorrichtung, wobei für sich bei der Restdickenbestimmungseinheit 7 gemäß Fig. 2 und der in Fig. 3 dargestellten Restdickenbestimmungseinheit 7 entsprechende Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und im weiteren nicht näher erläutert sind. Bei der Restdickenbestimmungseinheit 7 ist der dritte Umlenkreflektor 18 von einem Umlenkreflektorstell­ modul 28 angesteuert schwenkbar ausgebildet. Die Bildauf­ nahmemittel 23 der Restdickenbestimmungseinheit 7 gemäß Fig. 3 sind mit einem eindimensionalen Zeilendetektor 29 ausge­ stattet, der eine Anzahl von in einer Reihe angeordneten, für die Beleuchtungsstrahlungsanteile 19 empfindliche Detektorele­ mente aufweist. Bei Schwenken des dritten Umlenkreflektors 18 ist somit das eindimensionale Bild des Fahrdrahts 4 über den Zeilendetektor 29 verschiebbar, so dass auch bei einer sehr langsamen Bewegung oder im Stillstand der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung über Schwenken des dritten Umlenkreflek­ tors 18 in aufeinanderfolgende Stellungen über Auslesen des Zeilendetektors 29 in jeder Stellung sowie anschließender flä­ chenhafter Zuordnung der eindimensionalen Bilder ein zwei­ dimensionales Bild des Fahrdrahts 4 generierbar ist.

Fig. 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Lagebestim­ mungseinheit 2, eine Beleuchtungseinheit 5 und eine Rest­ dickenbestimmungseinheit 7 eines weiteren Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf einem Wagendach 1 eines in Fig. 4 nicht weiter im Detail dargestellten Eisenbahnwaggons angebracht und zur Bestimmung der Rest­ dicke von zwei benachbarten Fahrdrähten 4 mit einer der mit Bezug auf Fig. 1 erläuterten Bauart eingerichtet sind. Die Lagebestimmungseinheit 2 ist im wesentlichen wie die bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 erläuterten Lagebestimmungseinheit 2 ausgestaltet und dazu eingerichtet, von beiden Fahrdrähten 4 rückgeworfene Reflexanteile 14 des Abtaststrahls 3 voneinander diskriminiert zu erfassen und ent­ sprechend jeweils einem Fahrdraht 4 zugeordnete Paare von Winkelsignalen und Laufzeitsignalen zu generieren. Die Beleuchtungseinheit 5 ist dazu eingerichtet, ein stationäres Be­ leuchtungsfeld 6 zu erzeugen, innerhalb dem sich auch bei extremen Randlagen die beiden Fahrdrähte 4 befinden. Die Restdickenbestimmungseinheit 7 gemäß dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 4 umfaßt bis auf gemeinsame Bildverarbei­ tungsmittel 27 im wesentlichen eine entsprechende Verdopplung des anhand Fig. 2 beziehungsweise Fig. 3 erläuterten Aufbaus der Restdickenbestimmungseinheit 7 gemäß dem erstgenannten Ausführungsbeispiel, um für jeden Fahrdraht 4 getrennte Bilder aufzunehmen.

Fig. 5 zeigt in einer schematischen Ansicht die Wirkung von Nachführmitteln 21 der voranstehend erläuterten Lagebestim­ mungseinheiten 7. In Fig. 5 ist veranschaulicht, dass durch Schwenken des Bildaufnahmereflektors 20 ein seitliches Aus­ wandern des Fahrdrahts 4 und durch Veränderung der Brenn­ weite des Objektivs 25 durch Anpassung der Brennweite und damit des Abbildungsmaßstabes auf gleichbleibende Abbil­ dungsverhältnisse ein Auswandern in der Höhe so kompensier­ bar sind, dass beispielsweise auf den Flächendetektor 26 stän­ dig ein gleichgroßes Bild des jeweiligen Fahrdrahts 4 fällt.

Fig. 6 zeigt in einem Blockschaubild den Aufbau der Bildauf­ nahmemittel 23 und der Bildverarbeitungsmittel 27 der Rest­ dickenbestimmungseinheit 7. Wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 erläutert, beaufschlagen die Beleuch­ tungsstrahlungsanteile 19 das als Zoom-Objektiv ausgebildete Objektiv 25, das wie in Fig. 6 dargestellt beispielsweise dem Flächendetektor 26 vorgelagert ist. In Abhängigkeit des Typs des Flächendetektors 26 ist es unter der Annahme, dass eine Abnutzung eines Fahrdrahts 4 durch Stromabnehmer quasi kontinuierlich, jedenfalls ohne scharfe Stufen erfolgt, im Hinblick auf die anfallende Datenmenge zweckmäßig, lediglich eine Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Zeilen mit winklig zu der Längsrichtung des Fahrdrahts 4 ausgerichteten Reihen von Detektorelementen auszulesen.

Das Ausgangsignal des Flächendetektors 26 ist einem vorzugs­ weise als sogenanntes field programmable gate array (FPGA) ausgeführtes Rauschfilter 30 einspeisbar, mit dem Rausch­ anteile auf der Grundlage eines entsprechend der Funktions­ weise von FPGA's hardwarenah in dem Rauschfilter 30 ein­ programmierten Rauschunterdrückungsalgorithmus eliminierbar sind. Das Ausgangsignal des Rauschfilters 30 ist einem eben­ falls vorzugsweise als FPGA ausgeführten Kantenfilter 31 ein­ speisbar. Mit dem Kantenfilter 31 sind auf der Grundlage einer ebenfalls hardwarenah einprogrammierten Filterfunktion in dem von dem Flächendetektor 26 aufgenommenen Bild enthaltene Kanten, das heißt Linien von Bildpunkten mit einheitlicher Cha­ rakteristik, herausfilterbar.

Das Ausgangsignal des Kantenfilters 31 ist einem schnellen Bildspeicher 32 einspeicherbar, in dem die den Kantenverläufen entsprechenden Bildpunkte in Abhängigkeit der entsprechenden Position auf dem Fahrdraht 4 abspeicherbar sind. Auf den Bild­ speicher 32 ist mit äußerst kurzen Lese- und Schreibzeiten zugreifbar. Zur Generierung der Positionsdaten ist ein Positions­ geber 33 vorhanden, der beispielsweise mit einer Radachse des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Eisen­ bahnwaggons gekoppelt ist. Der Bildspeicher 32 steht mit einem beispielsweise als Einzelplatzrechner ausgeführten Rechen­ modul 34 in Verbindung, an das weiterhin als Peripheriegeräte ein beispielsweise als Tastatur ausgebildetes Eingabemodul 35, ein beispielsweise als sogenannte Festplatte ausgeführter Massendatenspeicher 36 sowie ein als Bildschirm und/oder Drucker ausgebildetes Ausgabemodul 37 angeschlossen sind.

Mit dem Rechenmodul 34 sind die aus dem als Zwischen­ speicher fungierenden Bildspeicher 32 ausgelesenen, doppelt gefilterten Bilddaten wie weiter unten in Zusammenhang mit Fig. 7 beispielhaft näher erläutert hinsichtlich des Abstands von für den Abnutzungsgrad des jeweiligen Fahrdrahts 4 charakteristi­ schen Kanten bestimmbar und aufgrund der Kenntnis der geo­ metrischen Querschnittverhältnisse bei einem entsprechend ausgebildeten, abnutzungsfreien Fahrdrahts 4 die Restdicke des untersuchten Fahrdrahts 4 in Abhängigkeit der Position be­ stimmbar.

Fig. 7 zeigt in einer schematischen Darstellung im Schnitt einen durch die Einwirkung der Stromabnehmer im Fahrbetrieb teil­ weise abgenutzten Fahrdraht 4 mit einem zugehörigen, durch die Bildaufnahmemittel 23 und Bildverarbeitungsmittel 27 der Restdickenbestimmungseinheit 7 generierten und über das Ausgabemodul 37 wiedergegebenen Bild. In dem Bild sind in der Regel eine äußere erste Kante 38 und eine äußere zweite Kante 39 enthalten, die bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Fahrdrahts 4 im unteren Bereich aufgrund des rundlichen Quer­ schnitts jeweils dem äußersten Rand einer gekrümmten ersten Flanke 40 beziehungsweise einer zweiten Flanke 41 des Fahr­ drahts 4 entsprechen.

Weiterhin sind in dem Bild eine innere dritte Kante 42 sowie eine innere vierte Kante 43 enthalten, die jeweils dem inneren Rand der ersten Flanke 40 beziehungsweise der zweiten Flanke 41 zugeordnet sind. Die innere dritte Kante 42 und die innere vierte Kante 43 begrenzen den sich bei bestimmungsgemäßer An­ ordnung des Fahrdrahts 4 unten zwischen der ersten Flanke 40 und der zweiten Flanke 41 erstreckenden, durch Abnutzung plan geschliffenen und als Schleifspiegel 44 bezeichneten Bereich des Fahrdrahts 4.

In ungünstigen Fällen wie bei extremen seitlichen Randlagen des jeweiligen Fahrdrahts 4 ist unter Umständen eine der äußeren Kanten 38, 39 für die Bildaufnahmemittel 23 verdeckt und demnach nicht in dem Bild enthalten. In diesen Fällen ist jedoch weiterhin durch Erkennung der inneren Kanten 42, 43 als Begrenzungen des Schleifspiegels 44 die Breite des Schleif­ spiegels 44 bestimmbar.

Bei Kenntnis der geometrischen Querschnittverhältnisse bei einem entsprechend ausgebildeten, nicht abgenutzten Fahrdraht 4 läßt sich aus der nunmehr bekannten positionsabhängigen Breite des Schleifspiegel 24 auf die Restdicke des Fahrdrahts 4 und den Abnutzungsgrad zurückrechnen. Weiterhin sind aus dem Bild bei entsprechender Auslegung des Kantenfilters 31 sowie bei im wesentlichen vollständiger Ausnutzung der von dem Flächendetektor 26 beziehungsweise dem Zeilendetektor 29 bereitgestellten Bilddaten auch singuläre Ereignisse wie beispielsweise Einbrennstellen über entsprechende Bildver­ arbeitungsalgorithmen automatisiert erkennbar, die unter Um­ ständen ebenfalls auf einen akuten Austauschbedarf hindeuten.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Restdicke wenigstens eines rundlichen Fahrdrahts (4) mit einer Beleuchtungs­ einheit, mit der der oder jeder Fahrdraht (4) mit Beleuch­ tungsstrahlung beaufschlagbar ist, und mit einer über Bildaufnahmemittel und Bildverarbeitungsmittel verfügen­ den Restdickenbestimmungseinheit, mit der aus einem Anteil der von dem oder jedem Fahrdraht (4) rückgewor­ fenen Beleuchtungsstrahlung die Restdicke des jeweili­ gen Fahrdrahts (4) bestimmbar ist, wobei Nachführmittel vorhanden sind, mit denen der oder jeder Fahrdraht (4) im Gesichtsfeld der Bildaufnahmemittel haltbar ist, da­ durch gekennzeichnet, dass eine Lagebestimmungs­ einheit (2) vorhanden ist, mit der die Lage des oder jedes Fahrdrahts (4) bestimmbar ist, dass die Nachführmittel (21) mit der Lagebestimmungseinheit (2) gekoppelt sind, wobei mit den Nachführmitteln (21) die Abbildungsver­ hältnisse konstant haltbar sind, und dass die Bildauf­ nahmemittel (23) und die Bildverarbeitungsmittel (27) zur Erfassung des jeweiligen Schleifspiegels (44) eines Fahrdrahts (4) eingerichtet sind, wobei bei Kenntnis des Querschnitts eines abnutzungsfreien Fahrdrahts (4) über die Breite des Schleifspiegels (44) die Restdicke des jeweiligen Fahrdrahts (4) bestimmbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Beleuchtungseinheit (5) ein längliches, winklig zu der Längsrichtung des oder jedes Fahrdrahts (4) ausgerichtetes Beleuchtungsfeld (6) erzeugbar ist, wobei die Erstreckung des Beleuchtungsfelds (6) quer zu der Längsrichtung des jeweiligen Fahrdrahts (4) wenig­ stens so groß wie der größtmögliche zu erwartende Abstand seitlicher Randlagen des oder jedes Fahrdrahts (4) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachführmittel (21) ein Objek­ tiv (25) mit über ein Brennweitenstellmodul (24) einstell­ barer Brennweite verfügen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachführmittel (21) über einen von einem Bild­ aufnahmereflektorstellmodul (22) angesteuert winklig zu der Längsrichtung des oder jedes Fahrdrahts (4) wirken­ den schwenkbaren Bildaufnahmereflektor (20) verfügen, über rückgeworfene Beleuchtungsstrahlungsanteile (19) aus einem sich seitlich der Längsrichtung des oder jedes Fahrdrahts (4) erstreckenden Winkelbereich dem Objek­ tiv (25) einspeisbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagebestimmungseinheit (2) einen Modulator (9), mit dem eine Abtaststrahlungsquelle (10) zum Aussenden von intensitätsmodulierter Abtast­ strahlung (3) ansteuerbar ist, ein Abtaststrahlungsdetek­ tionsmodul (13), mit dem rückgeworfene Anteile (14) von Abtaststrahlung (3) detektierbar sind, und ein mit dem Modulator (9) und dem Abtaststrahlungsdetektionsmodul (13) gekoppeltes Laufzeitbestimmungsmodul (15) auf­ weist, mit dem aus der Phasendifferenz zwischen der ausgesendeten Abtaststrahlung (3) und dem rückgewor­ fenen Anteil (14) der Abtaststrahlung (3) der Abstand zu dem oder jedem Fahrdraht (4) bestimmbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagebestimmungseinheit (2) einen schwenk­ baren Abtastreflektor (11) aufweist, mit dem die Abtaststrahlung (3) über einen winklig zu der Längsrichtung des oder jedes Fahrdrahts (4) ausgerichteten Winkelbereich schwenkbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagebestimmungseinheit (2) einen Drehencoder aufweist, mit dem eine der Winkelstellung des Abtast­ reflektors (11) entsprechendes Winkelsignal generierbar ist, wobei das Winkelsignal dem Bildaufnahmereflektor­ stellmodul (22) zur Nachführung des Bildaufnahmereflek­ tors (20) einspeisbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Abstand des oder jedes Fahrdrahts (4) entsprechendes Abstandssignal aus dem Laufzeitbestim­ mungsmodul (15) dem Brennweitenstellmodul (24) zur Nachführung der Brennweite des Objektivs (25) einspeis­ bar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmemittel (23) einen zweidimensiona­ len Flächendetektor (26) mit einer Anzahl von in einer Fläche angeordneten Detektorelementen aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungsmittel (27) dazu eingerichtet sind, dass eine Auswahl von in einer Reihe angeordne­ ten Zeilen von Detektorelementen verarbeitbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmemittel (23) einen eindimensionalen Zeilendetektor (29) mit in einer Reihe angeordneten Detektorelementen aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachführmittel (21) über einen schwenkbaren Umlenkreflektor (18) verfügen, mit dem das Gesichtsfeld des Zeilendetektors (29) in Längsrichtung des oder jedes Fahrdrahts (4) versetzbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkreflektor (18) periodisch schwenkbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungsmittel (27) über anwendungsangepaßt programmierbare Filter, insbesondere einen Rauschfilter (30) zur Unterdrückung von Rauschanteilen und einen Kantenfilter (31) zur Er­ kennung von Linien einheitlicher Charakteristik, verfügen.