-
Die
Erfindung betrifft ein Bildaufnahme- und Farbmesssystem, insbesondere
ein Bildaufnahme- und Farbmesssystem, das als Druckbildkontrollsystem
zur Kontrolle von Druckbildern geeignet ist.
-
STAND DER TECHNIK
-
Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, um
das äußere Erscheinungsbild eines Objektes aufzunehmen.
Zweidimensionale Wiedergaben werden durch Bildkameras geschaffen,
die das Objekt subjektiv genau abbilden. Eine Vielzahl von Abbildungen
erlaubt unter Anwendung von Computertechnologie auch eine dreidimensionale
Darstellung. Andere Vorrichtungen wiederum ermöglichen
die Abbildung weiterer Parameter zur Charakterisierung eines Gegenstandes,
hierzu gehören Durchleuchtungstechnologien oder andere
Technologien, die auf der Verwendung von elektromagnetischen und
Schallwellen basieren, um die Merkmale der Struktur eines Objekts
zu analysieren. So ist es möglich, über die Verwendung
mehrerer verschiedener Technologien, die die Verwendung verschiedener Vorrichtungen
erfordern, gewünschte zu ermittelnde charakterisierende
Parameter eines Gegenstandes aufnehmen zu können, etwa
Informationen über die Erdoberfläche bzw. über
deren Struktur, Formen und Färbung oder etwa Informationen über
eine Materialbeschaffenheit.
-
Eine
Aufgabenstellung, die ebenfalls die Ermittelung verschiedener Parameter
eines Gegenstandes erfordert, ist die Druckbildkontrolle, um Drucksachen,
die von einer Druckmaschine produziert werden, hinsichtlich ihrer
Qualität zu kontrollieren. Solche Drucksachen können
zweidimensionale Drucksachen wie, Zeitschriften oder Bücher,
aber auch dreidimensionale Objekte wie Dosen oder Tonnen sein. Die
Qualität des Druckbildes wird wesentlich gegeben durch
ihre Klarheit, respektive Abgrenzung von Konturen, Farbreinheit,
Schärfe und exaktes Übereinanderliegen der nacheinander
gedruckten Farben. Im Vierfarbdruck handelt es sich üblicherweise
um Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, bei Mehrfarbdrucken kommen weitere
Farben hinzu. Diese Farben müssen exakt in der gewünschten
Weise übereinander zu liegen kommen, damit das Druckbild
die vorgenannten Qualitätsparameter erfüllt. Der Passer
bestimmt das aufeinander Passen dieser genannten verschiedenen Druckfarben.
Er ist nicht nur beim Druck der Vierfarbdrucktechniken zur Kontrolle wichtig,
er stellt auch ein Qualitätsmerkmal bei der Herstellung
von aus Sonderfarben gefertigten Druckprodukten dar.
-
Um
die Qualität einer Drucksache zu bestimmen, ist es insofern
erforderlich, eine Echtfarbenmessung durchzuführen, also
die gleich bleibende Qualität der Farbgebung selbst über
einen Druckprozess hinweg zu kontrollieren, indem eine Vielzahl
von Druckprodukten produziert werden, während gewisse Einstellungen
und Größen in einem engen, für die Druckqualität
aber erheblichen Maße dynamisch sind. Gleichzeitig ist
die Passerdifferenz, also das Abweichen hinsichtlich des aufeinander
Passens der Farben zu ermitteln.
-
Bekannte
Druckmaschinen wie so genannte Rollendruckmaschine verwenden heutzutage
eine automatische Passersteuerung, wobei auf den Druckplatten außerhalb
des Endformats kleine Marken mitgedruckt und beispielsweise von
einer Hochleistungskamera mit Blitz kontinuierlich aufgenommen werden.
Eine entsprechende Software, die das enorme Datenaufkommen der Hochleistungskamera verarbeitet,
erkennt die durch die Marken hervorgerufenen Signale und bewirkt,
dass die Marken entsprechend zueinander gefahren werden, so dass durch
eine Justierung der Druckplatten im Druck möglich ist,
wenn sich Verschiebungen der Marker ergeben. Der Abgleich der Kamerabilder
erfordert auch auf Grund der großen zu verarbeitenden Datenmenge
eine gewisse Zeit, so dass bis zum Erkennen einer Druckqualitätsverschlechterung
und der entsprechenden Justierung der Druckmaschine nachteilig bereits
eine Vielzahl von Drucken entstanden sein kann. Ferner wird die
Hochleistungskamera bereits ihrer Größe entsprechend
von dem zu prüfenden Produkt beabstandet sein, und es besteht
die Gefahr, dass daher nicht alle Aspekte des Prüfguts
aus gleichem Winkel optimal aufgenommen werden können, was
zu Verzerrungen oder Unschärfe der aufgenommenen Abbildung
führen kann.
-
Ein
System zur Beurteilung einer Qualität von einer aus einer
Druckmaschine produzierten Drucksache ist aus der
DE 20 2004 020 463 U1 bekannt,
das auf einfache Weise an einer Druckmaschine angeordnet werden
kann und mittels dem ein im System durchgeführtes komplexes
Verfahren zur Beurteilung der Qualität der Drucksache in
Echtzeit im laufenden Druckprozess der Druckmaschine ausgeführt
werden kann. Das System soll insbesondere Probleme bekannter Kamerasysteme überkommen, die
bei der Prüfung von farbigem Material mittels elektronischer
Bildsensoren, insbesondere Farbkameras, Bilddaten aufnehmen, die
nicht dem Farbempfinden des menschlichen Auges entsprechen. Es wird
insofern für erforderlich erachtet, die spektrale Empfindlichkeitsverteilung
der eingesetzten Farbkameras mit der Empfindlichkeitsverteilung
des menschlichen Auges in Einklang zu bringen, so dass ein durch
eine sol che Kamera aufgenommenes auf einem Farbmonitor angezeigtes
Druckbild nicht zu einem verfälschten Seheindruck führt.
-
Weiter
beschreibt die
DE
10 2004 029 140 A1 ein Verfahren zu Identifikation eines
so genannten einzelnen Nutzens „mit einem Druckbild von
fehlerhafter Qualität auf einem Bedruckstoff mit mehreren Nutzen
Hierbei wird ein Bild von zumindest einem Teil des Bedruckstoffs
fotografisch aufgenommen und mit dem aufgenommenen Bild korrelierende
Daten werden dahingehend geprüft, ob auf dem Bedruckstoff ein
die Qualität des Druckbildes mindernder Fehler vorliegt.
Es wird aus den mit dem aufgenommenen Bild korrelierenden Daten
mit Bezug auf den Bedruckstoff eine Information zum Ort des die
Qualität des Druckbilds mindernden Fehlers ermittelt, so
dass die Information zum Ort des die Qualität des Druckbilds
mindernden Fehlers mit einer Information zur Position und Größe
der einzelnen auf dem Bedruckstoff angeordneten Nutzen abgeglichen
wird, wobei die Informationen der vorgenannte Parameter einem elektronisch
generierten Datensatz entnommen werden. Hierdurch soll vermieden
werden, dass die Qualitätsüberprüfung
des Druckbilds ohne Zuhilfenahme eines gedruckten Referenzbedruckstoffes
erfolgen kann.
-
Außerdem
offenbart die
DE
10 2006 025 324 A1 eine Sensoreinrichtung, die geeignet
ist, streifenförmige Druckflächen entlang einer
Druckstoffbahn bewegter Bedruckstoffe zu erfassen. Mit verringertem
apparativem Aufwand soll der streifenförmige Erfassungsbereich
hinsichtlich einer spektralen Dichtemessung und Farbregelung auf
der Basis von Druckkontrollstreifen sensorisch erfasst werden, wobei durch
optische Mittel Abschnitte der Druckfläche, die in Richtung
der Hauptausdehnung der Druckfläche aufeinander folgen,
benachbart zueinander auf den Matrixsensor projiziert werden.
-
Weiter
offenbart die Patentschrift
DE
41 36 461 C2 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur großflächigen
Bildinspektion, wobei die Vorrichtung eine optische Abtasteinrichtung
mit einer Lichtquelle und einem Aufnahmeelement umfasst. Das Aufnahmeelement
ist so angeordnet, dass es mit einer Ansteuer- und Messelektronikeinheit
und einer Rechner- und Auswerteeinheit zusammen arbeitet, wobei
die Ansteuer- und Messelektronik mittels eines Winkel-Encoders mit
der Laufgeschwindigkeit des Druckerzeugnisses synchronisierbar ist,
so dass die Zeitenfolge der Aufnahmezyklen in Abhängigkeit
der Bahngeschwindigkeit steuerbar ist und die Rechen- und Auswerteeinheit
in Abhängigkeit eines Ist-Sollwert-Vergleichs eine Stelleinrichtung
für die Farbführung der Druckmaschine steuern
kann. Dies wird realisiert, indem das Aufnahme element aus mehreren parallel
betriebenen Flächensensoren des CCD-Typs mit jeweils einem
matrixförmig adressierbaren Bildaufnahme-Speicherbereich
mit Zeileneinrichtung quer zur Druckrichtung aufgebaut ist. Bei
jedem Flächensensor sind die Informationen takt- und zeilenmäßig
verschiebbar und seriell auslesbar und kann vor Aufnahmezyklus zumindest
ein Zeilentransferimpuls erfolgen.
-
Der
vorliegende Stand der Technik verdeutlicht, dass die parallele Aufnahme
verschiedener ein äußeres Erscheinungsbild eines
Objektes bestimmender Parameter, wie etwa die Druckbildkontrolle bestimmter
Drucksachen mit den gegebenen Druckbildkontrollsystemen bis dato
trotz enormen apparativen Aufwandes noch unbefriedigend gelöst
wird.
-
OFFENBARUNG
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Bildaufnahme- und Farbmessvorrichtung
und ein verbessertes Verfahren zur gleichzeitigen Aufnahme von Bild-
und Farbdaten zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 15 gelöst.
-
Eine
weitere Aufgabe ist die Schaffung eines verbesserten Bildaufnahme-
und Farbmesssystems und ein entsprechendes verbessertes Verfahren. Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
13 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele werden durch die Unteransprüche
beschrieben.
-
Ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Bildaufnahme- und Farbmessvorrichtung zur Aufnahme von Bilddaten
und Farbdaten einer Oberfläche eines Objektes umfasst ein
Kameramodul und vorteilhaft getrennt davon einen oder mehrere Farbsensoren
mit entsprechenden Optiken, die es ermöglichen, dass von
jeweils einem Punkt der Oberfläche des Objektes, zeitgleich
Bilddaten und Farbmessdaten aufnehmbar sind. Viele Bilddaten und
Farbdaten, die paarweise von jedem Punkt erfasst werden, stellen
eine Bild- und Farbdatengesamtheit bereit, die es ermöglicht,
vorteilhaft etwa eine Aussage über die Qualität
des aufgenommenen- bzw. gemessenen Objekts zu treffen. Diese Aussage
kann etwa die Farbgebung selbst oder auch die Materialbeschaffenheit
des Objekts betreffen, wenn bei zu erwartender gleich bleiben der
Färbung eines Objekts etwa Farbänderungen auf
Oberflächenveränderungen des Objekts hindeuten.
Durch die getrennte Verarbeitung der Bilddaten und der Farbdaten
ist die Verwendung hoch spezialisierter Farbsensoren bzw. Bildaufnahmemodule
möglich, die vorteilhaft mit hoher Geschwindigkeit und
Genauigkeit arbeiten. Damit wird eine Verbesserte Datenaufnahme
bereitgestellt, was etwa bei der Anwendung in der Druckbildkontrolle
zu einer erhöhten Zuverlässigkeit und schneller
Fehlererkennung führt.
-
Ein
weiters Ausführungsbeispiel bezieht sich darauf, dass ein
Gehäuse die Bildaufnahme- und Farbmessvorrichtung vorteilhaft
schützend umgibt.
-
Ein
Ausführungsbeispiel, das das erfindungsgemäße
Bildaufnahme- und Farbmesssystem beschreibt, weist vorteilhaft eine
Mehrzahl von erfindungsgemäßen Bildaufnahme- und
Farbmessvorrichtungen auf, so dass große Flächen
wie etwa eine breite Druckbahn oder andere Objekte mit Längs- und/oder
Querausdehnungen von mehreren Meter der synchronen Bildaufnahme
und Farbmessung unterzogen werden können, so dass vorteilhaft
die Qualität der Oberfläche dieser Objekte untersucht
und bewertet werden kann.
-
Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich auf die
Verwendung des erfindungsgemäßen Bildaufnahme-
und Farbmesssystems als eine Druckbildkontrollvorrichtung, die dazu
geeignet ist, auf ein Objektaufgedruckte Bilder während
der des laufenden Prozesses der Druckerstellung beziehungsweise
unmittelbar danach auf ihre Qualität hin zu überprüfen.
Die Bildaufnahme- und Farbmessvorrichtung weist dazu vorteilhaft
getrennte Module zur Aufnahme von Bilddaten und zur Farbmessung
auf. Hochempfindliche Farbsensoren werden parallel zu einer temperaturunabhängigen
Bildaufnahmevorrichtung, wie einem Zeilensensor, der von einem Kameramodul
umfasst ist, eingesetzt und können zeitgleich entsprechende
Bilddaten und Farbmessdaten von einem Punkt des Druckbilds aufnehmen.
Eine Vielzahl dieser jeweils einem einzelnen Punkt zuordenbaren
Bild und Farbmessdaten ergibt Zeilen zugeordnete Datensätze
und sodann einen Gesamtdatensatz, der es vorteilhaft erlaubt, die
Qualität des Druckbildes zu überprüfen.
-
Ein
nächstes Ausführungsbeispiel bezieht sich darauf,
dass in dem Gehäuse, welches das Kameramodul und die Farbsensoren
umfasst, oder alternativ an dem Gehäuse eine Lichtquelle
zur zumindest teilweisen Beleuchtung des Objektes angeordnet ist.
Somit ist es vorteilhaft möglich, eine Lichtquelle getrennt
von den Modulen zur Aufnahme der Farb- und Bilddaten anzuordnen
und die Lichtquelle näher an das Objekt heran zu bringen,
so dass eine präzise Ausleuchtung vorgenommen werden kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass durch separate Anordnung der Lichtquelle
vom Kameramodul und dem Farbmodul die durch die Lichtquelle entstehende
Wärme weniger direkt auf die genannten Module einwirkt.
-
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich darauf, dass
der Zeilensensor, der in dem Kameramodul angeordnet ist, ein lediglich
monochromer Zeilensensor sein kann, der vorteilhaft nur Grauwerte misst
und insofern einen reduzierten Datensatz im Vergleich zu Farbzeilensensoren
aufnimmt, die ein mehrfach höheres Datenvolumen erzeugen.
Damit ergibt sich vorteilhaft, dass ein geringeres Speichervolumen
zur Speicherung der aufgenommenen Bilddaten bereitgestellt werden
kann.
-
Ein
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Bildaufnahme- und Farbmessung von Bilddaten und Farbdaten
einer Oberfläche eines Objektes, das unter Verwendung einer
erfindungsgemäßen Bildaufnahme- und Farbmessvorrichtung
ausgeführt wird, bezieht sich auf die Schrittabfolge der
Aufnahme von Bilddaten mit dem Kameramodul und von Farbmessdaten
durch Farbsensoren zur Bereitstellung einer Bild- und Farbdatengesamtheit
aus einer Vielzahl von Bilddaten und Farbdaten von Punkten und entsprechend
von Zeilen, die sich aus einer Vielzahl von Punkten zusammensetzen.
-
Ein
weiteres Verfahren bezieht sich auf die Verwendung des erfindungsgemäßen
Bildaufnahme- und Farbmesssystems, um mittels der erlangten Daten über
Objekte mit einer Ausdehnung von bis zu mehreren Metern in Längs-
oder Querrichtung Qualitätsaussagen oder andere Informationen über
deren Oberflächenfärbung oder Beschaffenheit zu
bekommen.
-
Weiter
bezieht sich eine Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens auf die Verwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtungen als Druckbildkontrollvorrichtung zur lnline-Druckbildkontrolle,
eines auf einem Objekt aufgedruckten Druckbilds. Vorteilhaft werden
in dem Verfahren zeitgleich von einem Punkt des Druckbilds, das
aus einer Vielzahl von Punkten besteht, Bilddaten durch das den
Zeilensensor umfassende Kameramodul und Farbmessdaten durch einen
oder mehrere Farbsensoren aufgenommen. Sobald die Daten dieses Punktes
aufgenommen sind, wird der vorgenannte Schritt mit dem nächsten
Punkt wiederholt, so dass vorteilhaft eine Vielzahl von Bild- und
Farbdaten zu jedem einzelnen Punkt aufgenommen wird, die eine Bild-
und Farbdatengesamtheit bereitstellt, die es vorteilhaft ermöglicht,
die Qualität des Druckbildes zu überprüfen.
-
Diese
und weitere Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung offensichtlich.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Der
Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung
der Beschreibung. Gegenstände oder Teile von Gegenständen,
die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können
mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich
schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der
Erfindung.
-
Es
zeigt:
-
1 einen
Längsschnitt durch die Druckbildkontrollvorrichtung und
ein davor angeordnetes Objekt,
-
2 eine
schematische perspektivische Ansicht der Druckbildkontrollvorrichtung.
-
3a ein
mit dem Bildaufnahmemodul aufgenommenes Bild und Figur bb die zugehörigen
Daten, die von demselben Druckbild aus 3a mittels Farbsensoren
erhalten wurden.
-
BESCHREIBUNG
-
Zur
Verdeutlichung der Bedeutung einiger der hierin verwendeten Begriffe
wird dargelegt, wie diese verstanden werden sollen. Eine Bildaufnahme- und
Farbmessvorrichtung wie vorliegend beschrieben, meint eine Vorrichtung,
die zwei getrennte Technologien zur Messung von Farben und zur Aufnahme von
Bildern, die lediglich als Grauwerte wiedergegeben zu brauchen.
Ein solches System unterscheidet sich in wesentlichen Punkten von
einer Farbkamera, da es eine getrennte Messung der genannten völlig unterschiedlichen
Parameter durchführt, und die synchron aufgenommenen Daten
bezüglich Farbe und Bild miteinander koppelt, um ein Datensatzpaar
bereitzustellen. Bildaufnahme bedeutet vorliegend die Aufnahme von
Konturen und Kontrasten, und kann auch – muss aber nicht
Farben umfassen, aber ohne eine Aussage über die Qualität
der Farbe wie deren Intensität bereitzustellen.
-
Wenn
ein Punkt, der ein Durchmesser oder eine Ausdehnung von wenigen μm,
bzw. μm2 vorzugsweise von wenigen
mm, bzw. wenigen mm2 haben wird, aber dessen
Ausdehnung oder Durchmesser auch im cm bzw. cm2-Bereich
liegen kann, gemessen wird, so können zum einen dessen
Bilddaten erfasst und zum anderen über unterschiedliche
Farbsensoren dessen Farbdaten gemessen werden. Bild- und Farbmessdaten
werden vorliegend als Datenpaar eines Punktes angesehen.
-
Ein
Zeilensensor wie vorliegend beschrieben ist ein licht- bzw. strahlungsempfindliche
Detektor aus einer zweidimensionalen Anordnung aus Foto- oder anderen
Detektoren. Zeilensensoren können einfache monochrom arbeitende
Detektoren sein.
-
Der
Begriff Optik, wie vorliegend gebraucht, meint eine Vorrichtung
zum Bündeln oder Leiten von Licht.
-
Weiter
kann die erfindungsgemäße Bildaufnahme- und Farbmessvorrichtung
sehr vorteilhaft Platz sparend und günstig als „Druckbildkontrollvorrichtung” verwendet
werden: Hierunter wird grundsätzlich eine Vorrichtung verstanden,
die in Druckvorrichtungen wie Rotationsdruckmaschinen, Bogendruckmaschinen
und anderen Druckmaschinen, die zum Offset-Druck, zum Sieb- oder
Flexo-, oder auch Tiefdruck geeignet sind, nur um einige Drucktechniken
zu nennen, zur Kontrolle des Druckbilds zumindest hinsichtlich der
Passer- und Farbidentität eingesetzt werden.
-
Unter
Passerkontrolle wird verstanden, dass das exakte übereinander
Passen von Formen, die im Mehrfarbdruck nacheinander auf die Bedruckfläche gebracht
werden, geprüft wird; unter Farbkontrolle wird die Kontrolle
dessen verstanden, in wie weit die ergebende Endfarbe einer aus
mehreren Farben gedruckten farbigen Fläche der vorbestimmten
Endfarbe entspricht. Dabei kann die Endfarbe etwa über
genormte Farbcodes festgelegt sein. Passerprobleme können
etwa durch veränderte Laufgeschwindigkeiten von Druckzylindern
hervorgerufen werden; je rascher eine solche Laufgeschwindigkeitsänderung
erkannt wird, desto schneller kann ein Druckzylinder durch eine
entsprechende Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung korrigiert
werden. Analog können bei rechtzeitiger Detektion des Druckfehlers Änderungen
des Verhaltens des Druckpapiers, der Papierrollenwicklung, Papierlagerbedingungen
und ähnliches erkannt und behoben und somit eine Reduktion der
Erzeugung von Fehldrucken bewirkt werden.
-
Diejenigen
Ausführungsformen der Erfindung, in denen das Farbmess-
und Bildaufnahmesystem als Druckbildkontrollvorrichtung eingesetzt wird,
beziehen sich auf die Durchführung einer Inline-Kontrolle
eines Druckbilds, das auf ein Objekt aufgedruckt wird. Unter Inline-Kontrolle
wird vorliegend verstanden, dass die Qualität des Druckbilds
während des Druckprozesses hinsichtlich des Passers und
der Farbgebung in der Druckmaschine kontrolliert wird. Vorteilhaft
können dabei Druckbildkontrollvorrichtungen gemäß der
vorliegenden Erfindung in der Druckmaschine selbst angeordnet wenden.
Unter dem Objekt, auf welches das Bild aufgedruckt wird, wird vorliegend
eine Unterlage wie Papier, Metall oder ähnliches verstanden,
um beispielsweise Zeitschriften, Zeitungen aber auch bedruckte Dosen und ähnliches
zu fertigen.
-
Die
erfindungsgemäße Bildaufnahme- und Farbmessvorrichtung
kann als Druckbildkontrollvorrichtung eingesetzt werden, wie die 1 und 2 zeigen. 1 zeigt
die Druckbildkontrollvorrichtung 1 mit einem Kameramodul 3 in
einer Kamera 2 auf, das einen Zeilensensor umfasst. Dem
Zeilensensor ist eine erste Optik 3' zur Bündelung
des Lichts zugeordnet, wie durch den Strahlengang 14 angedeutet.
Weiter umfasst die Druckbildkontrollvorrichtung 1 mehrere
Farbsensoren 4 mit einer entsprechenden zugehörigen
zweiten Optik 5.
-
Diese
Optik 5 ist vorteilhaft so aufgebaut, dass die Glasfasern 9 zur
Lichtleitung durch als Querschnittswandler 9' wirkende
Metallplatten geführt werden. Eine Anordnung vieler Farbsensoren 4 neben
und/oder übereinander mit den entsprechenden Glasfasern 9 kann
daher in Verbindung mit der Längslinse 5', eine
Lichteintritts- bzw. Austrittsfläche an der zu dem Objekt 20 weisenden
Ende der Glasfasern 9 aufweisen, dass entsprechende quadratische
oder runde Querschnitte der Fasern 9 zur Farbdatenaufnahme
bereitgestellt werden, wodurch eine definierte Fläche mit
einem Durchmesser von wenigen Millimetern oder mit einer rechteckigen
Grundfläche bereitgestellt wird, so dass die auf den Parameter „Farbe” zu
untersuchende Fläche einer Objektoberfläche exakt
bestimmt werden kann.
-
Das
Kameramodul 3, das mit seiner Optik 3' die Kamera
bereitstellt, die in einem Kameragehäuse 16 angeordnet
ist, und die Farbsensoren 4 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 10 derart
angeordnet, dass sie ein und denselben Punkt oder bereich des zu
kontrollierenden Druckbilds fokussieren. Entsprechend werden die
Strahlengänge 13, 14 und die durch die
Glasfasern 9 geführten Lichtwellen durch die Optiken 3', 5 und 7 so
geführt, dass sie einen Punkt bzw. eine Linie eines Objekts 20 fokussieren. Eine
Lichtsteuerung 13 zur Steuerung der Beleuchtung mittels
der Lichtquelle 11 hilft, eine optimale Objektausleuchtung – zumindest
des Teils des Objektoberfläche, die zum entsprechenden
Zeitpunkt der Bildaufnahme und Farbmessung unterzogen werden soll.
-
Die
Farbsensoren 4 und das Kameramodul 3 können
durch die erfindungsgemäße Anordnung zeitgleich
Bilddaten – mittels des Kameramoduls 3 – und
Farbmessdaten – mittels des entsprechenden Farbsensors 4 – aufnehmen.
So werden eine Vielzahl von Punkten nacheinander als Bild- und Farbdaten abgebildet
und von den entsprechenden Aufnahmemodulen aufgenommen, die detektierten
elektromagnetischen Wellen beziehungsweise Signale werden mittels
einer entsprechenden Datenübertragungsleitung an eine Elektronikkomponente 12 weitergegeben.
-
Wie
insbesondere 2 zeigt, ermöglicht der
Strahlengang der Kamera 2 und eine als Zeile angeordnete
Vielzahl von Farbsensoren 4, die somit eine Farbmesszeile 18 bereitstellt,
sowie eine ebenfalls Beleuchtungszeile 17 gestaltete Lichtquellenanordnung,
die etwa aus Leuchtdioden platz- und energiesparend bereit gestellt
sein kann, die jedoch ebenfalls aus anderen geeigneten Leuchtmitteln
beschaffen sein kann, eine Bildabfrage in Zeilenform, gezeigt durch
die Pfeile b, und eine Farbabfrage in Zeilenform, gezeigt durch
die Pfeile a, so dass zeilenweises Scannen der Objektoberfläche
durchgeführt werden kann.
-
Wie
in 1 gezeigt, können die Farbsensoren 4 und
das Kameramodul 3 auf einer Platine 19 angeordnet
sein, entsprechende Ausgänge der Farbsensoren 4 und
des Kameramoduls 3 sind auf der Platine angeordnet und
die Ausgänge sind über Signalleitungen mit der
Elektronikkomponente 12 kommunikativ verbunden. Der Fachmann
kennt die Technologien zur Bestückung einer solchen Platine.
Natürlich ist es ebenfalls möglich, eine kabel-
oder leitungslose Kommunikationstechnologie zwischen den Modulen
und der Elektronikkomponente 12 zur Signalübertragung
zu wählen.
-
Vorliegend
ist innerhalb des Gehäuses 10 eine Lichtquelle 6 zur
Beleuchtung des Objekts 20 gezeigt. Die Lichtquelle 6 ist
vorteilhaft so ausgerichtet, dass sie den zu kontrollierenden Punkt
oder Bereich des Druckbilds ideal beleuchtet. Selbstverständlich
wird der Fachmann wissen, dass er bei der vorliegenden Konstruktion
der Druckbildkontrollvorrichtung 1 die Lichtquelle 6 grundsätzlich
auch außerhalb des Gehäuses 10 oder an
dem Gehäuse 10 anordnen kann. Eine Optik 7 fokussiert
den Lichtstrahl, der aus der Lichtquelle kommt, auf die gewünschte Objektstelle.
Natürlich kann statt einer größeren Lichtquelle,
die von einer Halterung 8 gehalten und von der Steuerung 13 gesteuert
wird, auch eine Vielzahl kleiner Lichtquellen etwa als Zeile angeord net zum
Einsatz kommen.
-
Durch
die getrennte Aufnahme von Bild- und Farbdaten, die jeweils absolut
synchron in Bezug auf einen Punkt erfolgt, und damit dass getrennte
Durchführen zweier Messverfahren, ist es möglich,
die entsprechende Vorrichtung zur Durchführung eines Messverfahrens
für sich getrennt zu optimieren und in kleinstmöglicher
Bauform in dem Gehäuse 10 anzuordnen.
-
Dies
bedeutet, dass die gesamte Druckbildkontrollvorrichtung 1 bezüglich
des Volumens, das sie einnimmt, optimiert werden kann. Es kann beispielsweise
eine Reihe von Farbsensoren 4, wie gezeigt in 2,
in einer Reihe nebeneinander angeordnet werden. Es ist damit möglich,
als Kameramodul 3 außer einem Farbkamerarmodul
einen Zeilensensor zu verwenden, der lediglich ein monochromer Zeilensensor
ist und insofern nur Grauwerte aufnimmt. Dabei ist grundsätzlich
gemeint, dass ein Zeilensensor eingesetzt werden kann, dessen Temperaturempfindlichkeit
geringer ist als etwa die eines CEMOS, NMOS oder CCD-Halbleiters,
wie sie in Farbkameras eingesetzt wenden. Diese liefern bei unterschiedlichen
Temperaturen unterschiedliche Farbdaten. Wird hingegen eine Monochrom-Kamera,
wie im vorliegenden Fall, verwendet, so bringt diese den Vorteil,
dass sie mit hoher Geschwindigkeit und in Bezug auf die oben genannten
mittels der Halbleiter aufgebauten Kameras eine wesentlich höhere
Auflösung aufweist. Hiermit wird vorteilhaft eine schnelle und
präzise Bildauflösung erreicht. Vorteilhaft werden
die notwendigen Farbinformationen über eine Vielzahl von
Farbsensoren erhalten, die etwa durch kommerzielle erwerbbare Farbsensoren
geleistet werden kann. Beispielhafte Farbsensoren, ohne die Erfindung
jedoch begrenzen zu wollen, können einen YXZ-Tri-Stimulusausgang
aufweisen, so dass mittels dieses Ausgangs die aufgenommenen Daten
unmittelbar einer spektralen Auswertung, etwa mittels CIELAB weiterverarbeitet
werden können. Insofern ist ein so genannter RGB-Ausgang,
wie er bei Kameras verwendet wird, die Bild- und Farbdaten gleichzeitig
aufnehmen, der eine entsprechende spektrale Auswertung erschwert,
nicht erforderlich.
-
Selbstverständlich
können so genannte RGB-Farbsensoren verwendet werden, genauso
wie spektrale Sensoren oder andere für die vorliegende Verwendung
geeignete Sensoren.
-
Die
aufgenommenen Daten werden in eine Elektronikkomponente 12 übertragen,
die vorteilhaft die Bilddaten und Farbmessdaten speichern und/oder
weiter ver arbeiten kann. Damit die Vorrichtung nicht überhitzt,
kann das Gehäuse 10 Lüftungsschlitze 11 aufweisen,
die, wie gezeigt in 1, vorteilhaft nahe der Lichtquelle 6 angeordnet
sind. Selbstverständlich können die entsprechenden
Lüftungsschlitze 11 auch an anderer Stelle angeordnet sein,
wobei die Lüftungsschlitze 11 vorteilhaft so gestaltet
sein werden, dass kein Fremdlicht die Aufnahme der Bilddaten durch
die Kamera 2 beziehungsweise die Farbsensoren 4 beeinträchtigt.
Besonders vorteilhaft ist, dass das gesamte System in einem kleinen
und länglichen Gehäuse 10 angeordnet
werden kann, dass so beschaffen ist, dass es geeignet ist, auch
in bereits auf dem Markt befindliche Druckvorrichtungen eingebaut
zu werden. Durch die geringe Tiefe der Druckbildkontrollvorrichtung 1,
wobei unter Tiefe der Weg des Signaleingangs in das Gehäuse 10 bis
zu einer Haltevorrichtung für das Kameramodul 3 und
die Farbsensoren 4 gemeint ist, kann die erfindungsgemäße
Druckbildkontrollvorrichtung 1 in einer Druckmaschine derart
angeordnet werden, dass sie – und damit die entsprechenden
Messsensoren – sehr nah an das zu kontrollierende Objekt 20 herangeführt
werden kann. Damit ist es möglich, eine sehr präzise
Kontrolle durchzuführen.
-
3 zeigt beispielhaft die Daten, die bei
alternativer Anwwneung eines Bildmoduls bzw. eines Farbmessmoduls
aufgenommen werden: In 3 ist ein mit
dem Bildaufnahmemodul aufgenommenes Bild gezeigt, während 3b die
zugehörigen Daten, die von demselben Druckbild aus 3a mittels Farbsensoren
erhalten wurden, zeigt. Es ist gut zu sehen, wie bei intensiver
Färbung die Signalpeaks, die der Farbsensor detektiert
hat, anwachsen.
-
Wenn
eine Vielzahl der erfindungsgemäßen Bildaufnahme-
und Farbmessvorrichtungen benachbart zueinander angeordnet werden,
wobei sie vorteilhaft in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht
werden, wird die Möglichkeit geschaffen, Objekte mit einer
großen Breite – wie etwa Druckpapierbahnen von
bis zu mehreren Metern – oder Objekte mit großem
Umfang, wie etwa Tonnen, während der Bedruckung Inline
einer Farbmess- und Bildaufnahme zu Qualitätszwecken zu
untersuchen. Dem so geschaffenen erfindungsgemäßen
System sind auf Grund der geringen Größe viele
Messanwendungen möglich: Die erfindungsgemäßen
Bildaufnahme- und Farbmessvorrichtungen können in verschiedensten Gehäusen
untergebracht werden, in denen zwei oder mehrere der Vorrichtungen
sich gegenüber liegen um ein Objekt von zwei einander abgewandten
Seiten oder auch in allen drei Dimensionen untersuchen.
-
Von
der beidseitigen Druckbildkontrolle von Kronkorkenbedruckungen bis
hin zu Scheckkarten oder anderen, wesentlich größeren
bedruckten oder naturgemäß farbigen Objekten sind
kaum Grenzen gesetzt. Eine wichtige Anwendung ergibt sich auch bei
der Qualitätskontrolle der Materialbeschaffenheit von Objekten
mit farbiger Oberfläche. Solarpannels etwa, durch Kratzer
oder Fehlstellen die beschädigt sind, weisen an den fehlerbehafteten
Stellen eine andere Färbung auf, die mit dem erfindungsgemäßen System
auffindbar ist. Es ergibt sich eine breite Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten
für das System.
-
Die
erfindungsgemäßen Verfahren dienen der zur Bildaufnahme-
und Farbmessung von Bilddaten und Farbdaten einer Oberfläche
eines Objektes. Hierzu werden die erfindungsgemäßen
Bildaufnahme- und Farbmessvorrichtungen eingesetzt. Es wird der
Schritt des zeitgleichen Aufnehmens von Bilddaten durch das einen
Zeilensensor umfassende Kameramodul mit der zugehörigen
Optik und von Farbmessdaten durch zumindest einen oder mehrere Farbsensoren,
mit einer zugehörigen zweiten Optik eines Punktes der Oberfläche
eines Objektes die aus einer Vielzahl von Punkten besteht, solange
wiederholt bis ein hinreichender Datensatz, der eine Bild- und Farbdatengesamtheit
aus einer Vielzahl von Bilddaten und Farbdaten einzelner Punkte
ist, entsprechend dem Anwendungszweck erlangt ist. Zeilenweises
Aufnehmen der Daten ist vorteilhaft.
-
Natürlich
kann das Verfahren zur Bildaufnahme- und Farbmessung von Bilddaten
und Farbdaten einer Oberfläche eines Objektes auch unter
Verwendung eines Bildaufnahme- und Farbmesssystems erfolgen, das
eine Mehrzahl oder Vielzahl von Bildaufnahme- und Farbmessvorrichtungen
enthalten kann. Gleichzeitig können dann mit mehreren Bildaufnahme-
und Farbmessvorrichtungen Bilddaten und Farbmessdaten aufgenommen
werden. Bei der Anwendung des Verfahren in einer Druckvorrichtung
zur Inline-Druckbildkontrolle eines auf einem Objekt aufgedruckten
Druckbildes kann das bedruckte Gut an der erfindungsgemäßen
Vorrichtung oder an dem System vorbeigeführt werden, etwa
durch sich drehende Druckzylinder.
-
- 1
- Druckbildkontrollvorrichtung
- 2
- Kamera
- 3
- Kameramodul
- 3'
- erste
Optik
- 4
- Farbsensor
- 5
- zweite
Optik
- 5'
- Längslinse
- 6
- Lichtquelle
- 7
- dritte
Optik
- 8
- Halterung
für Lichtquelle
- 9
- Glasfasern
- 9'
- Querschnittswandler
- 10
- Gehäuse
- 11
- Lüftungsschlitz
- 12
- Elektronikkomponente
- 13
- Lichtsteuerung
- 14
- Strahlengang
- 15
- Strahlengang
- 16
- Kameragehäuse
- 17
- Beleuchtungszeile
- 18
- Farbmesszeile
- 19
- Platine
- 20
- Objekt
- a
- Farbabfrage
- b
- Bildabfrage
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 202004020463
U1 [0006]
- - DE 102004029140 A1 [0007]
- - DE 102006025324 A1 [0008]
- - DE 4136461 C2 [0009]