Procedimiento y aparato de monitorización el trenzado de cables.

Un procedimiento de monitorización de una superficie externa de un cable (20),

estando definida la citada superficiepor elementos de trenzado (7a, 7b, 7c), que se caracteriza porque comprende:

adquirir telemétricamente un perfil (59, 510) de la superficie externa del cable por medio de una técnica detriangulación óptica por láser,

en el que la citada adquisición telemétricamente del perfil de la superficie externa del cable incluye:

obtener (59) una señal en el dominio del tiempo (d) que es representativa del perfil adquirido telemétricamente,impartiendo un movimiento axial al cable y una rotación relativa del cable con respectoa un telémetro (22) en un sentido opuesto al sentido del enrollado de los elementos de trenzado, y

eliminar (510) de los citados componentes de ruido la señal en el dominio del tiempo (70) no relacionadacon una geometría de la superficie externa del cable por medio de la obtención de una señalfiltrada en el dominio del tiempo, en la que se eliminan los componentes de baja frecuencia dela señal en el dominio del tiempo, y

analizar (511, 512) el perfil adquirido para detectar defectos de trenzado,en el que analizar el perfil adquirido comprende realizar un análisis espectral de la señal representativaen el dominio del tiempo del perfil adquirido de la superficie externa del cable,y en el que la citada realización de un análisis espectral incluye:

obtener un espectro (511) de la señal filtrada en el dominio del tiempo;

comparar (512) el espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo con un espectro de referencia;

deducir una presencia de defectos de trenzado en el cable por las diferencias en el espectro de la señal filtradaen el dominio del tiempo con respecto al espectro de referencia.

Procedimiento y aparato de monitorización el trenzado de cables La presente invención se refiere, en general, al campo de la fabricación de cables. Más específicamente, la invención se refiere a un procedimiento y a un aparato relacionado para monitorizar y, en particular, para detectar defectos en los cables trenzados, tales como, por ejemplo, cables submarinos para telecomunicaciones ópticas o cables de energía eléctrica, ya sean submarinos o no.

Los cables trenzados comprenden, en general, un núcleo central y una o más capas de hebras arrolladas helicoidalmente alrededor del núcleo.

Los cables submarinos de telecomunicaciones ópticas (en lo que sigue también denominados como cables ópticos, en aras de la concisión) comprenden, por ejemplo, un núcleo óptico central en el que, dentro de una vaina delgada, por ejemplo, de un polímero termoplástico, una pluralidad de fibras ópticas son incrustadas en una capa de polímero formado alrededor de un elemento central de refuerzo. Elementos de refuerzo enelementos similares a hebras fabricados de acero son enrollados helicoidalmente alrededor del núcleo óptico. Loselementos similares a hebras pueden tener diferentes diámetros y estar dispuestos para formar una o más capas de refuerzo.

Es conocido que los cables ópticos tienen tres grupos de elementos de refuerzo enelementos similares a hebras, que forman dos capas de refuerzo concéntricas. Loselementos similares a hebras del primer grupo, que forman la capa de refuerzo interior, tienen un primer diámetro y están dispuestos en una sucesión circunferencial alrededor de la vaina, en contacto mutuo unos con los otros. Loselementos similares a hebras del segundo grupo tienen un segundo diámetro menor que el primer diámetro y están dispuestos circunferencialmente alrededor de los elementos enelementos similares a hebras del primer grupo. Loselementos similares a hebras del tercer grupo tienen un tercer diámetro menor que el segundo diámetro y están dispuestos circunferencialmente alrededor de los elementos enelementos similares a hebras del primer grupo, alternados con loselementos similares a hebras del segundo grupo, para formar junto con estos últimos, una capa de refuerzo exterior. Loselementos similares a hebras del tercer grupo están dispuestos en posiciones angulares correspondientes a las de loselementos similares a hebras subyacentes del primer grupo, de manera que la capa de refuerzo exterior tiene una cubierta externa sustancialmente cilíndrica tangencial a loselementos similares a hebras de ambos grupos segundo y tercero.

Gracias al arrollamiento helicoidal de loselementos similares a hebras en cada capa de refuerzo, el cable mantiene una flexibilidad suficiente, que es una característica importante para el tendido del cable.

El proceso de enrollado de loselementos similares a hebras alrededor del núcleo del cable, o proceso de trenzado, se lleva a cabo por medio de máquinas de trenzar, en las que bobinas que llevan loselementos similares a hebras individuales están montadas en un bastidor o carro rotativo. Al rotar el carro, al mismo tiempo que se extrae simultáneamente el núcleo del cable, loselementos similares a hebras se enrollan alrededor del núcleo para formar las capas de refuerzo.

El proceso de trenzado es uno de los aspectos críticos en la fabricación de los cables. Durante un proceso de este tipo, los defectos en el cable afectan negativamente la calidad del cable o incluso afectan la funcionalidad completa de los mismos.

Por ejemplo, haciendo referencia de nuevo al cable óptico que se ha descrito más arriba, los posibles defectos son: la falta de uno o máselementos similares a hebras en la capa de refuerzo interior; la falta de uno o máselementos similares a hebras en la capa de refuerzo exterior; una alternancia errónea de loselementos similares a hebras en la capa de refuerzo exterior; la presencia de uno o máselementos similares a hebras de diámetro erróneo en las capas de refuerzo interior y / o exterior; la presencia de uno o máselementos similares a hebras sueltos en las capas de refuerzo interior y / o exterior, y la presencia deelementos similares a hebras dislocados, por ejemplo, de uno de loselementos similares a hebras de la capa de refuerzo interior, que pueden causar una deformación en el núcleo óptico.

Los defectos mencionados en lo que antecede pueden ser producidos, por ejemplo, por el agotamiento de una o más bobinas en la máquina de trenzado o por la rotura de unelemento similar a hebra; una inversión en el orden prescrito de las bobinas que llevan loselementos similares a hebras de diferente diámetro; una disposición errónea de las bobinas en la máquina de trenzado, por ejemplo, la disposición de una bobina que lleva unelemento similar a hebra de la capa de refuerzo interior en lugar de una bobina que lleva unelemento similar a hebra de la capa de refuerzo exterior; una contratensión incorrecta, es decir, demasiado alta o demasiado baja, de loselementos similares a hebras.

Con el fin de asegurar que los cables producidos mantienen la funcionalidad completa y un nivel prescrito de calidad, es importante monitorizar los cables justamente después del proceso de trenzado. La importancia de la detección de la presencia de defectos de trenzado justamente después del proceso de trenzado es aún mayor cuando más capas

protectoras, de refuerzo y / o aislantes adicionales deben ser aplicadas al cable trenzado en etapas de fabricación posteriores, lo que haría que un defecto de trenzado fuese extremadamente difícil ser detectado.

El documento US 4, 591, 995 describe un procedimiento y un dispositivo correspondiente para la monitorización de hebras individuales en cuerdas o cables en los procesos de trenzado, en el que los filamentos implicados en el trenzado de una cuerda o cable se investigan en lo que se refiere a la secuencia correcta, la calidad superficial correcta, la rotura o los agotamientos.

De acuerdo con las enseñanzas proporcionadas en dicho documento, el dispositivo comprueba la cuerda o el cable después del trenzado para la uniformidad de la superficie de la cuerda o del cable. Con este propósito, se utiliza un transmisor para la transmisión de energía de ondas de un tipo especificado, por ejemplo electromagnético, ondas ópticas o acústicas, en la cuerda o cable. Por ejemplo, una fuente de luz dirige un haz de luz sobre la superficie de la cuerda o cable.

El documento DE 198 11 573 C1 desvela un procedimiento de medición de la longitud del cable. El procedimiento consiste en la medición del contorno de la superficie del cable y la determinación de la longitud del cable a partir del contorno medido. El procedimiento consiste en mover el cable con varios alambres trenzados en la dirección de su eje longitudinal (A) . El contorno de la superficie del cable es medido. La longitud del cable se determina a partir del contorno medido. El contorno es medido a lo largo de una línea paralela al eje longitudinal del cable. Se puede realizar una medición de la distancia fijada espacialmente en la superficie del cable. Esto se realiza en el centro del cable. El contorno del cable se puede medir usando un dispositivo óptico, por ejemplo, utilizando luz láser.

El documento US 5 030 841 A desvela un procedimiento y un dispositivo para medir la torsión de un cuerpo alargado de prueba en funcionamiento. Un cuerpo de prueba es iluminado por medio de al menos una fuente de luz oblicuamente a su dirección de desplazamiento, y la luz reflejada se forma como imagen en un diafragma y se alimenta a un receptor fotoeléctrico. Su señal es investigada, en una unidad de evaluación, en lo que se refiere a periodicidades que son producidas por irregularidades incluidas en el cuerpo de prueba como resultado de la torsión y cuya longitud de onda representa una medida de la torsión. Una medición rápida y precisa de la torsión de los hilos se hace posible de esta manera.

El documento US 4 887 155 A desvela un procedimiento y una disposición para medir y / o monitorizar las propiedades de hilos o cuerdas. Para medir y / o monitorizar las propiedades de hilos o cuerdas con la ayuda de un sensor de imagen se adquiere una imagen de dos dimensiones de una porción del hilo o cuerda y se convierte en señales de imágenes eléctricas. Las señales de imágenes son digitalizadas y almacenadas en una memoria de señales de imagen. Las propiedades que se pueden medir y / o monitorizar de esta manera son, en particular, el diámetro del hilo o cuerda, los valores estadísticos de las proyecciones de fibras, filamentos o alambres y la torsión del hilo o cuerda y del cable en un punto en el curso del proceso de trenzado en el que la cuerda o cable ya tiene su forma externa. Un sensor recibe la amplitud... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de monitorización de una superficie externa de un cable (20) , estando definida la citada superficie por elementos de trenzado (7a, 7b, 7c) , que se caracteriza porque comprende:

adquirir telemétricamente un perfil (59, 510) de la superficie externa del cable por medio de una técnica de 5 triangulación óptica por láser,

en el que la citada adquisición telemétricamente del perfil de la superficie externa del cable incluye:

obtener (59) una señal en el dominio del tiempo (d) que es representativa del perfil adquirido telemétricamente, impartiendo un movimiento axial al cable y una rotación relativa del cable con respecto a un telémetro (22) en un sentido opuesto al sentido del enrollado de los elementos de tren

zado, y

eliminar (510) de los citados componentes de ruido la señal en el dominio del tiempo (70) no relacionada con una geometría de la superficie externa del cable por medio de la obtención de una señal filtrada en el dominio del tiempo, en la que se eliminan los componentes de baja frecuencia de la señal en el dominio del tiempo, y

analizar (511, 512) el perfil adquirido para detectar defectos de trenzado,

en el que analizar el perfil adquirido comprende realizar un análisis espectral de la señal representativa en el dominio del tiempo del perfil adquirido de la superficie externa del cable,

y en el que la citada realización de un análisis espectral incluye:

obtener un espectro (511) de la señal filtrada en el dominio del tiempo;

comparar (512) el espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo con un espectro de referencia;

deducir una presencia de defectos de trenzado en el cable por las diferencias en el espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo con respecto al espectro de referencia.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la citada obtención del espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo incluye operar una transformada de Fourier de la señal filtrada en el dominio del tiempo.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el citado espectro de referencia es obtenido (50 -56) de un perfil adquirido telemétricamente de la superficie externa de un cable libre de defectos de trenzado.

4. El procedimiento de la reivindicación 2 o 3, en el que la citada comparación del espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo con el espectro de referencia incluye:

calcular (54) una integral del espectro de referencia en un rango de frecuencia prescrito;

calcular (519) una integral del espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo en el rango de frecuencias prescrito;

comparar (520 -525) la integral calculada del espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo con la integral calculada del espectro de referencia.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el citado cálculo de la integral del espectro de referencia y del

espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo incluye la normalización de las integrales calculadas en el rango de frecuencia prescrito para obtener valores independientes de una velocidad axial del cable y / o de una velocidad de rotación relativa del cable con respecto al telémetro.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que la citada comparación de la integral del espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo con la integral del espectro de referencia incluye:

establecer al menos un valor de umbral (TH1, TH2) en base a la integral calculada del espectro de referencia;

asignar (521) un primer valor de ponderación a una situación en la que la integral calculada del espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo no excede el valor de umbral;

asignar (523, 524) un segundo valor de ponderación a una situación en la que la integral calculada del es45 pectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo excede el valor de umbral.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, que comprende:

establecer un primer valor de umbral (TH1) y un segundo valor de umbral (TH2) mayor que el primer valor de umbral;

asignar (521) un primer valor de ponderación a una situación en la que la integral calculada del espectro de 5 la señal filtrada en el dominio del tiempo no excede el primer valor de umbral;

asignar (523) un segundo valor de ponderación a una situación en la que la integral calculada del espectro de la señal filtrada en el dominio del tiempo excede el primer valor de umbral, pero no el segundo valor de umbral;

asignar (524) un tercer valor de ponderación a una situación en la que la integral calculada del espectro de 10 la señal filtrada en el dominio del tiempo excede el segundo valor de umbral.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el citados valores primero, segundo y tercero afectan a un valor de tiempo de ejecución de un factor de calidad del cable, que proporciona una medida de un grado de deficiencia del cable.

9. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el cable es un cable subma15 rino de telecomunicaciones ópticas o un cable de energía eléctrica.

10. Un proceso de fabricación de cables trenzados, incluyendo una fase de aplicación de elementos de trenzado sobre un núcleo de cable (2) , y una fase de monitorización de una superficie externa del cable después de la fase de trenzado, que se caracteriza porque la citada fase de monitorización incluye activar el procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Un aparato para monitorizar una superficie externa de un cable, estando definida la citada superficie por elementos de trenzado, que se caracteriza porque comprende:

un telémetro (22) de triangulación óptica por láser para adquirir telemétricamente un perfil de la superficie externa del cable y para obtener una señal en el dominio del tiempo (d) representativa del perfil adquirido, en el que el citado telémetro está montado sobre una plataforma rotativa (23) adaptada para determinar una rotación relativa del telémetro con respecto al cable, estando fabricado el cable para que se mueva axialmente bajo el telémetro y estando fabricado el telémetro para rotar en un sentido opuesto a un sentido de enrollado de los elementos de trenzado en el cable, y

una unidad de procesador (29) para analizar (510, 511, 512) el perfil adquirido con el fin de detectar defectos de trenzado,

en el que la citada unidad de procesador realiza un análisis espectral de la señal representativa en el dominio del tiempo del perfil adquirido de la superficie externa del cable.

12. El aparato de la reivindicación 11, que comprende un motor (25) conectado operativamente a la plataforma para impartir a la misma un movimiento de rotación, y una unidad de control (28) del motor para el control del motor de manera que la velocidad de rotación de la plataforma varía de acuerdo con una velocidad axial del cable.

13. El aparato de la reivindicación 12, en el que el telémetro está montado en la plataforma de manera que un eje óptico del láser del telémetro es sustancialmente ortogonal a una trayectoria de los elementos de trenzado.

14. Un aparato para producir cables trenzados, en particular cables submarinos ópticos y cables de energía eléctrica, que incluye una máquina de trenzado y, aguas abajo de la misma, un aparato de monitorización de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13.