DE10303282B4 - Verfahren zur Inline-Qualitätsprüfung und zum Authentizitätsnachweis von bedruckten und/oder geprägten bahnförmigen Materialien - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Inline-Qualitätsprüfung und zum Authentizitätsnachweis von geprägten und/oder bedruckten Materialbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Inline-Qualitätsprüfung während eines Produktionsprozesses durchgeführt wird, wobei
– strukturierte oder geprägte Merkmale mit einem Laserstrahl durchstrahlt werden, transmittiertes Licht mittels einer Milchglasscheibe als Beugungsbild sichtbar gemacht, ein reflektiertes oder transmittiertes Beugungsbild mit einer Kamera aufgenommen und durch eine Ermittlung eines Auftrittswinkels des Laserstrahls auf dem strukturierten oder geprägten Merkmal ausgewertet wird,
– in einem definierten Bereich vorhandene magnetische Eigenschaften mit einem magnetoresistiven Sensoren oder Induktionssensoren abgetastet und die Signale des magnetischen oder elektrischen Widerstands des Sensors digital in ein Computersystem eingelesen und ausgewertet werden,
– optische Merkmale über eine gesamte Breite der Materialbahn als Einzelbilder mit einer mit einem Makroobjektiv ausgestatteten Kamera erfaßt und an vorher festgelegten Positionen digital vermessen, getriggert und ausgewertet werden,
– Dimensionen von Zeichen und/oder Mustern mit einer mit einem Makroobjektiv ausgestatteten Kamera als Einzelbilder...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inline-Qualitätsprüfung und zum Authentizitätsnachweis von bedruckten und/oder geprägten bahnförmigen Materialien, das es ermöglicht, verschiedene unterschiedliche Parameter, Strukturen bzw. Eigenschaften der bedruckten und/oder geprägten Materialbahn zu erfassen und auszuwerten, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Insbesondere bei der Herstellung bedruckter und/oder strukturierter bahnförmiger Materialien, die beispielsweise als Sicherheitselemente oder in der Elektro- und Elektronikindustrie Verwendung finden sollen, ist eine hohe Präzision der aufgedruckten Merkmale erforderlich. Das erfordert eine exakte Kontrolle der einzelnen Merkmale, um auch bei mehrschichtigen Aufbauten, die einzelnen Merkmale mit verschiedenen Eigenschaften exakt zu kontrollieren. Ferner sollte eine Kontrolle möglichst während des Produktionsprozesses erfolgen, um etwaige Abweichungen oder Überschreitungen der vorgegebenen Toleranzen sofort zu erkennen und gegebenenfalls Anpassungen im Produktionsprozess vornehmen zu können und so fehlerhaft produziertes Material zu minimieren und zu kennzeichnen. Ferner sollen Fehler im Rohmaterial, d. h. beispielsweise im Trägersubstrat erkannt werden.
  • Aus der DE 43 21 179 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei denen aus Bildinformationen, die auf einer Oberfläche eines Druckerzeugnisses vorhanden sind, Koordinaten optisch ermittelt werden, die digital ausgewertet werden und so die Qualität und Einheitlichkeit von Druckerzeugnissen sicherstellen sollen. Dieses Qualitätsprüfungsverfahrens wird im Anschluß an den Produktionsprozeß, also an der fertigen Ware, durchgeführt.
  • Die DE 37 13 279 A1 betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Dimensionsfehlern von mit Wasserzeichen versehenen Papieren, wie Formalpapieren, insbesondere Wertpapieren, wobei bei der Herstellung in der Nasspartie der Papiermaschine zusätzliche Meßmerkmale als Wasserzeichen eingebracht werden. Zur Überprüfung der Genauigkeit wird die fertige Bahn abgetastet und das reflektierte und durchgelassene Licht erfaßt und ausgewertet. Die Prüfung erfolgt im Anschluß an den Produktionsprozeß und deshalb können Fehler in der Herstellung nicht mehr korrigiert werden.
  • Die DE 195 21 048 A1 offenbart ein Sicherheitsdokument, weiches mit einem Sicherheitselement versehen ist, wobei dieses Sicherheitselement aus einer Trägerfolie besteht, auf die ein magnetisches Material aufgetragen ist. Als Sicherheitselement wird ein Träger verwendet, der mit einer definierten, niedrigkoerzitiven magnetischen Schicht beschichtet wurde, wobei die niedrige und definierte Koerzitivität des magnetischen Materials ausschließlich mit Spezialsensoren nachgewiesen werden kann. Ein Datenträger kann zunächst auf magnetische Eigenschaften überprüft werden und anschließend wird die Koerzitivität ermittelt. Eine Fälschung oder Nachahmung wird dadurch nahezu unmöglich. Die Überprüfung dieser magnetischen Eigenschaften findet nach dem Herstellungsverfahren statt.
  • Gemäß der GB 2 316 521 A wird ein Lesegerät für Sicherheitsfäden beschrieben, wobei das Lesegerät über den Sicherheitsfaden geführt wird, um magnetische Eigenschaften zu überprüfen. Diese Überprüfung erfolgt am fertigen Produkt. Die hier beschriebene Anordnung der Vorrichtung zu dieser Überprüfung ist nicht geeignet, eine schnell laufende Materialbahn während des Produktionsprozesses zu prüfen.
  • Auch die EP 0 633 553 A1 und die EP 0 810 092 A1 betreffen die Überprüfung von aufgedruckten Materialien am nicht bewegten Erzeugnis, die nach dem Herstellungsverfahren durchgeführt wird. Zu diesem Zweck werden die Dimensionen von Zeichen oder Mustern am fertigen, nicht bewegten Produkt geprüft.
  • Mit keinem dieser Verfahren ist es möglich, während des Herstellungsverfahren die Genauigkeit der aufgedruckten oder geprägten Merkmale zu überprüfen. Aufgrund der hohen Geschwindigkeiten der Produktionsprozesse, der erforderlichen hohen Messgenauigkeiten und der oft nur geringfügigen erlaubten Toleranzen ist eine solche Qualitätskontrolle bisher nicht mit der geforderten Präzision realisiert worden. Die Prüfung des Materials erfolgt nach der Produktion, was oft zu hohen Anteilen an fehlerhafter Ware führt, da die Erkennung der Abweichungen erst sehr spät und außerdem nur unvollständig erfolgt, da bei den üblichen Verfahren nur stichprobenartig kontrolliert wird und die Kontrollen im Vergleich zur Gesamtdruckmenge nur einen sehr geringen Teil des gedruckten Materials überprüfen können. Zudem ist es bisher nicht möglich gewesen, während des Produktionsprozesses verschiedene Merkmale und Eigenschaften neben oder hintereinander zu prüfen.
  • Aufgabe der Erfindung war es daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Inline-Qualitätsprüfung bereitzustellen, dass es erlaubt, während des Produktionsprozesses unterschiedliche Merkmale wie Druckfehler, optische Merkmale, magnetische Merkmale, elektrische Merkmale oder Dimensionen zu erkennen und auszuwerten, um rechtzeitig entsprechende Korrekturen und/oder Anpassungen im Fertigungsprozess durchführen zu können.
  • Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Inline-Qualitätsprüfung und zum Authentizitätsnachweis von geprägten und/oder bedruckten Materialbahnen während des Produktionsprozesses, wobei
    die strukturierten oder geprägten Merkmale mit einem Laserstrahl durchstrahlt werden, das transmittierte Licht mittels einer Milchglasscheibe als Beugungsbild sichtbar gemacht, das reflektierte oder transmittierte Beugungsbild mit einer Kamera aufgenommen und durch die Ermittlung des Auftrittswinkels des Laserstrahls auf dem strukturierten oder geprägten Material ausgewertet wird,
    die in einem definierten Bereich vorhandenen magnetischen Eigenschaften mit magnetoresistenten Sensoren oder Induktionssensoren abgetastet und die Signale des magnetischen oder elektrischen Widerstands des Sensors digital in ein Computersystem eingelesen und ausgewertet werden,
    die optischen Merkmale über die gesamte Breite der Materialbahn als Einzelbilder mit einer mit einem Makroobjektiv ausgestatteten Kamera erfaßt und an vorher festgelegten Positionen digital vermessen, getriggert und ausgewertet werden,
    die Dimensionen von Zeichen und/oder Mustern mit einer mit einem Makroobjektiv ausgestatteten Kamera als Einzelbilder erfaßt, digital vermessen und ausgewertet werden.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung der Qualitätsprüfung und des Authentizitätsnachweises strukturierten bzw. geprägten Merkmalen bestehend aus einer Vorrichtung zur Inline-Messung von magnetischen Eigenschaften, wie Remanenz, magnetischem Fluss, Koerzitivfeldstärke, sowie magnetischen oder elektrischen Codierungen, einem Kamerasystem mit Beleuchtungseinrichtungen und einer Triggereinrichtung zur Erfassung und Überprüfung von optischen Eigenschaften funktioneller oder dekorativer Schichten, und einem Kamerasystem zur Vermessung der absoluten Dimensionen von Zeichen, Mustern, Schriften und dergleichen jeweils über die gesamte Breite der Materialbahn, wobei die einzelnen Komponenten des Qualitätskontrollsystems je nach Aufgabenstellung einzeln oder in variablen Kombinationen verwendet werden.
  • Die einzelnen Komponenten des Qualitätskontrollsystems werden jeweils nach dem entsprechenden Verfahrensschritt, dessen Ergebnis zu überprüfen ist, montiert. Die einzelnen Komponenten können je nach Aufgabenstellung einzeln oder in variablen aufeinanderfolgenden Kombinationen verwendet werden.
  • Die Vorrichtung zur Qualitätsprüfung strukturierter bzw. geprägter Merkmale, dient insbesondere zur Prüfung von Beugungsstrukturen wie Hologrammen und dergleichen.
  • Dabei basiert das Messprinzip auf der Beugung von Licht an einem Gitter. Dazu werden Testfelder, die aus einer großen Anzahl dicht aneinander geprägter Linien bestehen, auf eine Materialbahn aufgebracht. Diese Felder werden von einem Laserstrahl beleuchtet und je nach Substrat das entstehende reflektierte oder transmittierte Beugungsbild auf einen Schirm projeziert und mit einer Kamera aufgezeichnet. Aus dem Verhältnis zwischen der Helligkeit des Hauptmaximums und der Helligkeit der Nebenmaxima 1. Ordnung wird die Qualität der Prägung bzw. Strukturierung beurteilt. Die Testfelder bestehen je nach eingesetztem Laser aus Linienmustern mit 900–1800 parallelen Linien/mm. Bei Verwendung eines roten Lasers werden beispielsweise 1200–1400 parallele Linien/mm, vorzugsweise 1300 etwa parallele Linien/mm verwendet.
  • Zur Durchführung des Verfahrens wird beispielsweise die geprägte Folie mittels eines Laserstrahls, beispielsweise eine Halbleiterlasers durchstrahlt. Das transmittierte Licht fällt auf eine Milchglasscheibe, auf der das Beugungsbild sichtbar wird. Hinter dieser Milchglasscheibe befindet sich eine CCD Kamera, vorzugsweise mit einem Rotfilter, die dieses Beugungsbild aufzeichnet und digitalisiert. Das aufgezeichnete digitalisierte Bild wird zu einer Framegrabberkarte weitergeleitet. Ein Computersystem wertet anschließend das Bild mittels einer geeigneten Bildverarbeitungssoftware aus.
  • Bei der Auswertung des transmittierten Beugungsbildes kann der Winkel in dem der Laserstrahl auf das strukturierte bzw. geprägte Material auftrifft bzw. das geprägte Material durchdringt, variiert werden.
  • Geeignet sind Winkel von 60 bis 120° relativ zur Ebene der Folie. Die Detektionseinrichtung muss jeweils in einem entsprechenden Winkel angeordnet sein, um das Beugungsbild präzise und vollständig erfassen zu können. Bei einem Auftrittswinkel von 90° ist die Detektionseinrichtung daher vorzugsweise unter der Folie in einem 90° +/– 15° Winkelbereich zur Durchlaufrichtung der Folie angeordnet.
  • Bei der Detektion und Auswertung eines reflektierten Beugungsbildes trifft der Laserstrahl vorzugsweise in einem Winkel von 60 bis 120° auf das Material auf, die Detektionseinrichtung ist dann die Richtung des reflektierten Strahls mit einem kegelförmigen Raumwinkelbereich von +/–15°.
  • Der Laserstrahl ist vorzugsweise ein Halbleiterlaser. Die Wellenlänge des Laserstrahls kann variabel sein. Vorzugsweise beträgt die Wellenlänge des Laserstrahls 670 nm.
  • Wellenlänge und Leistung des Laserstrahls werden so gewählt, dass das zu untersuchende Trägersubstrat durch die Einwirkung des Laserstrahls nicht beschädigt oder zerstört wird. Der Laserstrahl kann vorzugsweise eine Leistung von 1 μW–10 mW, vorzugsweise 2 μW–1 mW, besonders bevorzugt 3–20 μW aufweisen.
  • Der Laser und die Kamera sind auf einer Linearachse montiert, die quer zur Materialbahn bewegt werden kann. Um den richtigen Aufnahmezeitpunkt zu bestimmen, werden Triggerfelder verwendet, wobei durch schrittweises Verzögern der Bildaufnahme das Druckbild in Längsrichtung gescannt wird und jene Position gesucht wird, auf der sich ein Testbild befindet. Damit ist der Start des Druckbildes festgelegt und ausgehend von dieser Position können alle anderen Testfelder lokalisiert werden.
  • Zur Sicherstellung einer exakten Aufzeichnung und Auswertung des Beugungsbildes weist die CCD-Kamera eine Auflösung, die in Relation zum Testfeld variabel ist, vorzugsweise von mindestens 640×480 Pixel, vorzugsweise beispielsweise mindestens 768×582 Pixel, wobei auch höhere Auflösungen verwendet werden können. Allgemein sind höhere Auflösungen insbesondere bei geforderter höherer Präzision der Auswertung vorteilhaft. Die Shutterzeit beträgt in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit des zu prüfenden Materials maximal etwa 5 ms, vorzugsweise etwa 1 ms oder bei hohen Bahngeschwindigkeiten auch weniger.
  • Die Seitenlänge der Testfelder kann vorzugsweise 1–10 mm betragen, vorzugsweise 4–6 mm. Vorzugsweise sind die Testfelder viereckig, besonders bevorzugt quadratisch. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können geprägte Strukturen bei einer Mterialbahndurchlaufgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der einstellbaren Shutterzeit von bis zu 100 m/min und höher vermessen werden.
  • In 1 ist eine entsprechende Vorrichtung zur Prüfung geprägter bzw. strukturierter Merkmale für ein transmittiertes Beugungsbild dargestellt, in 2 eine entsprechende Vorrichtung für ein transmittiertes oder reflektiertes Beugungsbild. In den Figuren bedeuten 1 den Laser, 2 den Laserstrahl, 3 das zu prüfende Material, 4 das transmittierte Beugungsbild, 4a das reflektierte Beugungsbild, 5 die Kamera zur Aufnahme des Beugungsbildes und 6 die Auswerteeinheit.
  • Zur Überwachung, Kontrolle und Bestimmung der magnetischen Eigenschaften, z. B. insbesondere der Remanenz, des magnetischen Flusses oder der Koerzitivkraft magnetischer Schichten, die entlang einer Materialbahn einen im allgemeinen definierten Verlauf aufweisen, werden magnetoresistive Sensoren bzw. Induktionssensoren verwendet.
  • Die Materialbahn, die in einem definierten Bereich magnetische Eigenschaften aufweist, wird vorerst mit einem Elektro- oder Permanentmagneten, der in der Nähe des Messkopfes des Sensors untergebracht ist, magnetisiert, vorzugsweise bis zur Sättigung magnetisiert. Anschließend wird die Materialbahn vom magnetoresestiven Sensor bzw. Induktionssensor vermessen.
  • Das Gesamtsystem ist beispielsweise auf einem Traversierrahmen bzw. einer Linearachse aufgebaut, wobei der Sensor dadurch quer zur Materialbahn bewegt werden kann. Vorzugsweise ist der Sensor auf eine Mikrometerschraube montiert, um ein präzises Justieren des Abstandes des Sensors zur Folie zu ermöglichen.
  • Im allgemeinen besteht der Messkopf selbst aus zwei Teilen. In der oberen bzw. vorderen Hälfte ist der Elektro- oder Permanentmagnet untergebracht, mit dem die Materialbahn in dem Bereich in dem die magnetische Schicht vorhanden ist, magnetisiert wird. Es werden in dem zwischen Magnet und Materialbahn entstehenden Luftspalt hohe Feldstärken erzeugt. Vorteilhafterweise sollte der Luftspalt nicht größer sein als die Dicke der zu vermessenden Schicht.
  • Im unteren bzw. hinteren Teil des Messkopfes ist dann der eigentliche Sensor untergebracht, wobei der Abstand zwischen Sensor und Elektro- oder Permanentmagnet so bemessen ist, das hier keine Störungen beispielsweise durch Einstreuungen entstehen. Vorzugsweise wird ein magnetoresistiver Sensor verwendet, der relativ unempfindlich gegen magnetische oder elektrische Einstreuungen Ist, es ist aber auch die Verwendung eines Induktionssensors möglich.
  • Der magnetoresistive Sensor oder der Induktionssensor wird in einem vorher bestimmten definierten Abstand über den entsprechenden Bereich der Materialbahn geführt. Vorzugsweise beträgt dieser Abstand 0,1 bis 1 mm, besonders bevorzugt 0,15 bis 0,3 mm.
  • Der Sensor weist einen abhängig von der Stärke des Magnetfeldes veränderlichen Widerstand auf. Über die Änderung des Widerstands kann dann der jeweilige magnetische Fluss bestimmt werden.
  • Die Signale des über die Materialbahn geführten Sensors werden digital in ein Computersystem eingelesen und der Verlauf dieser Signale wird mit den vorgegebenen Sollwerten verglichen.
  • Es ist aber auch eine direkte Messung des magnetischen Flusses möglich. Dazu wird der Sensor vorerst an Standards kalibriert, wobei ein geeichtes Kalibrationsmuster vorher auf eine Umlenkrolle aufgebracht wird, mit dem anschließend die ermittelten Messwerte verglichen werden. Ferner muss der Abstand zwischen Materialbahn und Sensor beachtet bzw. kompensiert werden. Dazu kann ein Triangulationssensor zur Bestimmung des Abstandes zwischen Messkopf und Folie eingesetzt werden, dessen Messwerte zusätzlich zu den Messwerten des magnetoresistiven Sensors oder des Induktionssensors in das Computersystem eingelesen werden. Anschließend kann der magnetische Fluss mit Hilfe der vorher gespeicherten Kalibrierungswerte des auf der Umlenkrolle aufgebrachten geeichten Kalibrationsmusters mit einer speziellen Software direkt berechnet werden.
  • Der Triangulationssensor ist vorzugsweise ebenso wie der Sensor auf einer Mikrometerschraube zur Sicherstellung einer exakten Justierung des Abstandes zwischen Sensor und Folie montiert.
  • Je nach Art der magnetischen Schicht können verschiedene Signalbearbeitungsstrategien und Algorithmen zur Vermessung und Auswertung der magnetischen Schichten verwendet werden, wobei die entsprechende Software nach diesen Erfordernissen gewählt werden kann.
  • Temperatureinflüsse werden mittels eines Temperatursensors im Bereich des Messkopfs erfasst und ebenfalls elektronisch kompensiert.
  • Dies ermöglicht eine Kontrolle von gedruckten magnetischen Schichten, die vollflächig, in Streifen oder in Form einer Kodierung vorhanden sein können, in Schichten mit einer Schichtdicke von bis zu 0,1–100 μm.
  • Die magnetische Kodierung kann beispielsweise als Barcode sowohl mit return to zero als auch non return to zero-Funktion vorliegen.
  • Zur Kontrolle von optischen Merkmalen, insbesondere von Druckfehlern, Farbfehlern, Fehlern in der Materialbahn, aber auch Zeichen, Mustern und dergleichen ist an der entsprechenden Position des Arbeitsprozesses ein optisches Überwachungs- und Inspektionssystem mit Kameras und Beleuchtungseinheiten über die gesamte Bahnbreite montiert.
  • Die Kameras, vorzugsweise Zeilenkameras sind mit einer entsprechenden Beleuchtungseinheit über die gesamte Bahnbreite aufgebaut. Die Zahl der Kameras und Beleuchtungseinrichtungen hängt ab von der geforderten Auflösung und von der Bahnbreite. Die Beleuchtungseinheiten können unterschiedlich situiert sein und je nach Erfordernis im Auflicht oder Durchlicht betrieben werden und jeweils verschiedene Farben im gesamten Spektralbereich vom IR- bis zum UV-Bereich aufweisen.
  • Dadurch ist eine kontrastreiche Darstellung der einzelnen Zeichen und Muster und dergleichen möglich und damit eine genaue Kontrolle.
  • Zur Überprüfung auf Druckfehler besteht das System je nach Bahnbreite und Informationsdichte aus mindestens einer oder mehreren hochauflösenden Monochrom- oder RGB-Zeilenkameras zur Bildaufnahme. Vorzugsweise weisen diese Kameras eine Auflösung von etwa 2048 Pixel oder höher auf. Diese ermöglichen hohe Kamerageschwindigkeiten von bis zu 16.000 Zeilen oder mehr pro Sekunde. Bei einer geforderten Auflösung ≤ 0,1 mm über eine Breite von etwa 1000 mm sind im allgemeinen 4 Kameras samt Beleuchtungseinrichtungen ausreichend. Damit können Materialbahnen mit einer Bahngeschwindigkeit von 100 m/min und höher überwacht werden.
  • Die mit den beschriebenen Kameras aufgenommenen Bilder werden mit einer geeigneten Taktfrequenz beispielsweise von etwa 20–60 MHz an eine Auswertestation übertragen.
  • Um eine Erfassung und Auswertung unabhängig von der aktuellen Produktionsgeschwindigkeit zu ermöglichen, muss die Aufnahme jeder Zeile entsprechend getriggert werden. Dazu wird eine spezielle Triggereinrichtung (Encoder) verwendet, die sehr präzise Triggersignale mit einer definierten Frequenz erzeugt. Geeignet sind Frequenzen von beispielsweise etwa 10–25 kHz, beispielsweise etwa 16 kHz. Zu beachten ist dabei, dass die Abstände der einzelnen Zellen auf der Materialbahn räumlich konstant sind. Dadurch bleiben auch bei veränderlichen Produktionsgeschwindigkeiten die hohen Auflösungen konstant.
  • Dazu muss sichergestellt werden, daß die Geschwindigkeit der Folie exakt wiedergegeben wird und mechanische Unzulänglichkeiten, wie Folienschlupf und dergleichen vermieden bzw. kompensiert werden. Das wird durch den Einsatz eines optischen Sensors erreicht.
  • Bei jedem Triggerimpuls wird eine Zeile aus dem von der Kamera aufgenommen Bild ausgelesen und an die Verarbeitungssoftware übertragen. Die Daten werden aufgrund der hohen notwendigen Verarbeitungsgeschwindigkeit auf mehrere Prozessoren verteilt, wobei jeder Prozessor z. B. einer oder zwei Kameras zugeordnet ist und die aktuell aufgenommene Zeile mit einer vorher definierten Sollzeile vergleicht.
  • Entsteht bei diesem Vergleich ein Differenzbild, so können anhand dieses Bildes potentielle Fehler festgestellt und gegebenenfalls durch geeignete Maßnahmen im Produktionsprozess korrigiert werden. Beispielsweise können durch Rückkopplung an ein Viskositätsregelsystem oder durch Rückkopplung an einen Registerregler, der beispielsweise Differenzen in der Registerlänge durch Ansteuerung von Zuggruppen oder Registerwalzen und dergleichen ausgleicht, derartige potentielle Fehler korrigiert werden
  • Soll auch die absolute Dimension der Muster oder Zeichen überprüft werden, so wird unabhängig vom oben beschriebenen System vorzugsweise eine Kamera verwendet, die dem Betrachter die Orientierung im Druckbild erlaubt, also eine Übersichtsaufnahme liefert. Diese Kamera wird mit einer Detailkamera, die mit einem Makroobjektiv ausgestattet sein kann, kombiniert. Durch das Makroobjektiv wird aus dem Gesamtbild der ersten Kamera ein Sichtfeld definierter Größe, beispielsweise etwa 3 × 4 mm inspiziert und somit eine ausreichende Auflösung und Messgenauigkeit erreicht.
  • Allerdings werden durch das kleine Sichtfeld und hohe Produktionsgeschwindigkeiten Unschärfen in der Aufnahme verursacht, die aber durch Stroboskopblitze (im Auf- oder Durchlicht, im Bereich des gesamten Spektrums vom IR- bis zum UV-Bereich) mit einer entsprechenden Blitzzeit, die von der Produktionsgeschwindigkeit abhängig ist, kompensiert werden. Bei Produktionsgeschwindigkeiten von etwa 2 m/s beträgt beispielsweise die Blitzzeit etwa 5 μs.
  • Die Kameras sind auf einem Traversierrahmen so aufgebaut, dass sie quer zur Folie bewegt werden können.
  • Das Bild wird dann über ein digitales Bildverarbeitungsprogramm erfasst und die Dimension der Zeichen oder Muster an zuvor bestimmten Positionen vermessen.
  • Auf diese Weise können im Produktionsprozess inline Mikroschriften und Makroschriften exakt vermessen werden. In Abhängigkeit von der Auflösung des Makroobjektivs können Mikroschriften ab einer Größe von etwa 3 μm bis etwa 40 μm und Makroschriften ab einer Größe von 40 μm und größer vermessen werden.
  • Die einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen Qualitätskontrollsystems werden im Verfahren an geeigneten Stellen meist direkt nach dem zu kontrollierenden Prozessschritt montiert.
  • Die einzelnen Einrichtungen erlauben eine exakte Inline-Überwachung des Produktionsprozesses.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Inline-Qualitätsprüfung und zum Authentizitätsnachweis von geprägten und/oder bedruckten Materialbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Inline-Qualitätsprüfung während eines Produktionsprozesses durchgeführt wird, wobei – strukturierte oder geprägte Merkmale mit einem Laserstrahl durchstrahlt werden, transmittiertes Licht mittels einer Milchglasscheibe als Beugungsbild sichtbar gemacht, ein reflektiertes oder transmittiertes Beugungsbild mit einer Kamera aufgenommen und durch eine Ermittlung eines Auftrittswinkels des Laserstrahls auf dem strukturierten oder geprägten Merkmal ausgewertet wird, – in einem definierten Bereich vorhandene magnetische Eigenschaften mit einem magnetoresistiven Sensoren oder Induktionssensoren abgetastet und die Signale des magnetischen oder elektrischen Widerstands des Sensors digital in ein Computersystem eingelesen und ausgewertet werden, – optische Merkmale über eine gesamte Breite der Materialbahn als Einzelbilder mit einer mit einem Makroobjektiv ausgestatteten Kamera erfaßt und an vorher festgelegten Positionen digital vermessen, getriggert und ausgewertet werden, – Dimensionen von Zeichen und/oder Mustern mit einer mit einem Makroobjektiv ausgestatteten Kamera als Einzelbilder erfaßt, digital vermessen und ausgewertet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inline-Qualitätsprüfung und der Authentizitätsnachweis während des Produktionsprozesses an dafür vorgesehenen Stellen direkt nach jeweiligen zu kontrollierenden Verfahrensschritten durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Inline-Qualitätsprüfung und der Authentizitätsnachweis bei einer Bahngeschwindigkeit von bis zu 100 m/min und mehr erfolgt.
  4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – eine Einrichtung zur Prüfung von geprägten und/oder strukturierten Merkmalen mit einem Laser, einer Milchglasscheibe zur Sichtbarmachung des reflektierten bzw. transmittierten Bildes, einer Kamera zur Aufnahme eines Beugungsbildes und einer Auswerteeinheit, – eine Einrichtung zur Kontrolle der magnetischen Eigenschaften mit einem Elektro- oder Permanentmagneten, einem Sensor und einer digitalen Auswerteeinheit, – eine Vorrichtung zur Kontrolle der optischen Merkmale mit einem Kamerasystem mit Beleuchtungseinheiten, wobei die gesamte Bahnbreite durch das Kamerasystem überwacht wird, einer Triggereinrichtung und einer digitalen Auswerteeinheit, und – eine Einrichtung zur Kontrolle der Dimensionen von Zeichen, Mustern und dergleichen mit der mit dem Makroobjektiv ausgerüsteten Kamera, einem Stoboskop und einer digitalen Auswerteeinheit.
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