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Technisches Gebiet
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Diese Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Messung eines Defekts, der die Transparenz in einem Substrat verringert. Insbesondere dient das Substrat für ein Sicherheitsdokument, und im Besonderen kann der Defekt in einer transparenten Fensterregion des Sicherheitsdokuments gemessen werden, und es ist praktisch, ihn auf diese Weise zu beschreiben. Es wird jedoch angemerkt, dass die Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt ist.
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Definitionen
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So, wie er hierin verwendet wird, umfasst der Begriff Sicherheitsdokument alle Typen von Wertpapieren und Identifikationsdokumenten, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Währungseinheiten wie Banknoten, Kreditkarten, Schecks; Reisepässe; Identitätskarten; Wertpapiere und Aktien; Führerscheine; Besitzurkunden; Reisedokumente wie Flug- und Bahntickets; Eintrittskarten und Tickets; Geburts-, Sterbe- und Heiratsurkunden; und akademische Protokolle.
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Der Begriff Substrat bezieht sich so, wie er hierin verwendet wird, auf das Basismaterial, aus dem ein Sicherheitsdokument gebildet wird.
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So, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck Fenster auf einen transparenten oder durchscheinenden Bereich in dem Sicherheitsdokument, verglichen mit der im Wesentlichen opaken Region, auf welcher gedruckt wird. Das Fenster kann vollständig transparent sein, so dass es den Durchgang von Licht im Wesentlichen ohne Einschränkung zulässt, oder es kann teilweise transparent oder durchscheinend sein, was den teilweisen Durchgang von Licht zulässt, ohne jedoch Gegenstände klar durch den Fensterbereich sichtbar zu machen.
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Hintergrund der Erfindung
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Sicherheitsdokumente, die Polymerfolie einsetzen, bieten viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Sicherheitsdokumenten aus Papier, darunter eine längere Lebensdauer und verbesserte Sicherheit. Einer der Hauptgründe für die verbesserte Sicherheit von Polymer-Sicherheitsdokumenten ist die Verwendung eines transparenten Bereichs oder Fensters in dem Dokument.
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Die Verwendung von transparenten Fenstern in Sicherheitsdokumenten kann jedoch Probleme für Verarbeitungseinrichtungen von Sicherheitsdokumenten, etwa Geldautomaten (ATMs), Banknotenzählmaschinen und dergleichen verursachen, wenn das Fenster keine ausreichende Lichtmenge durchscheinen lässt. Zusätzlich könnten die Sicherheitsdokumente als nicht akzeptabel betrachtet werden, wenn ein Problem besteht, das zu einer verringerten Transparenz in dem Fenster führt.
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Defekte, die die Transparenz in einem Substrat wie etwa einem Fenster reduzieren, können viele Formen annehmen. Eine Form dieser Defekte ist ein Fehler in dem Substrat, der manchmal als ‚Trübung‘ bezeichnet wird, da der Defekt als ein ‚Schleier‘ in dem Substrat erscheint. Eine weitere, verbreitetere Form von Defekt tritt auf, wenn eine Druckfarbe auf dem Substrat in Bereichen aufgebracht wird, die nicht für Druckfarben im Allgemeinen oder für die konkrete Druckfarbe geeignet sind. In der Druckindustrie wird dies oftmals als ‚Tonen‘ bezeichnet. Der Defekt wird jedoch auch mit anderen Ausdrücken wie ‚Verschmutzen‘ bezeichnet. Defekte, die die Klarheit eines Substrats beeinträchtigen, können zum Beispiel eine schwache Verunreinigung mit Druckfarbe sein, die in Streifen (oder Bändern) oder wolkig (in verschiedenen Gestalten) erscheint. Ein bestimmtes Maß dieser Defekte kann akzeptabel sein, doch wenn die Transparenz zu stark verringert ist, werden die Defekte inakzeptabel. Ferner variiert das zulässige Maß eines Defekts in Abhängigkeit von dem verwendeten Substrat und der vorgesehenen Anwendung.
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Das derzeit einzig zuverlässige Verfahren zur Bewertung dieser Typen von Defekten ist ein manueller Qualitätsprüfungsprozess, der im Allgemeinen in 1 dargestellt ist. Das manuelle Prüfverfahren zur Identifikation von Defekten in Fenstern eines Sicherheitsdokuments umfasst, dass eine Person 1 eine Probe eines Sicherheitsdokumenten-Substrats 2 in Armlänge entfernt hochhält und durch jedes Fenster 3 hindurchsieht, während die Probe 2 in einer darüber hängenden Lichtquelle 4 oder vor einem schwarzen Hintergrund (nicht gezeigt) gekippt wird. Die das Substrat bewertende Person identifiziert den Grad und die Größe des Defekts und bestimmt damit die Schwere des Defekts, und ob der Defekt die Qualität des Substrats inakzeptabel macht. Durch die händische Natur des Inspektionsprozesses gibt es aber ein bestimmtes Maß an Subjektivität in Abhängigkeit von der Person, die den Prozess ausführt.
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Ein halbautomatisches Verfahren zur Bewertung dieser Typen von Defekten besteht in der Verwendung eines ‚Trübungs-Messgeräts‘. Ein Trübungs-Messgerät misst die Transparenz, Trübung, Durchsichtqualität und die gesamte Durchlässigkeit eines Materials auf Grundlage dessen, wieviel sichtbares Licht diffundiert oder gestreut wird, wenn es durch das Material verläuft. Eine größere Streuung von dem Trübungs-Messgerät bedeutet, dass ein höherer Grad des ‚Tonens‘ oder eines stärkeren, problematischeren Defekts in der Probe vorliegt. Ein großer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass Trübungs-Messgeräte im Allgemeinen nur kleine Proben analysieren. Dies kann dazu führen, dass Defekte nicht identifiziert werden oder Defekte übertrieben werden, da Teile des Substrats vielleicht nicht getestet werden. Ungenaue Ablesungen können auch daraus resultieren, dass kleine Regionen analysiert werden, die nicht repräsentativ für das größere Substrat sind. Außerdem zeigen die Ergebnisse, die durch dieses Verfahren erzeugt werden, eine sehr schlechte Korrelation mit der Bewertung in dem manuellen Qualitätsprüfungsprozess, der derzeit als das genaueste verfügbare Verfahren gilt.
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Ein weiteres halbautomatisches Verfahren, das zur Bewertung der Transparenz eines Substrats und zur Identifikation von Defekten verwendet wird, die die Transparenz innerhalb eines Substrats verringern, setzt ein Opazitätsmessgerät ein. Ein Opazitätsmessgerät ist ein photoelektrischer Detektor, der die Opazität durch einen einzelnen Lichtstrahl durch einen Prüfbereich anzeigt. Dieses Verfahren umfasst die Farbanalyse etwa im RGB-Farbbereich (rot, grün, blau) und verwendet die Interferenz von Licht, während es durch das Substrat verläuft, zur Identifikation von Defekten. Dieses Verfahren hat ähnliche Nachteile wie das Verfahren mit dem Trübungs-Messgerät und zeigt ebenfalls eine schlechte Korrelation mit dem manuellen Qualitätsprüfungsverfahren, das oben beschrieben wurde.
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Es ist wünschenswert, ein verbessertes Verfahren zur Identifizierung eines Defekts, der die Transparenz in einem Substrat für ein Sicherheitsdokument verringert, bereitzustellen.
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Es ist auch wünschenswert, ein verbessertes Verfahren zur Messung eines die Transparenz verringernden Defekts in einem Fenstermerkmal des Substrats für ein Sicherheitsdokument bereitzustellen.
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Jegliche Diskussion von Dokumenten, Vorrichtungen, Handlungen oder Wissen in dieser Beschreibung dient rein dazu, den Kontext der Erfindung zu erläutern. Dies sollte nicht als Anerkennung ausgelegt werden, dass irgendeines dieser Materialien an oder vor dem Prioritätsdatum der beigefügten Patentansprüche Teil des Standes der Technik oder des Allgemeinwissens in Australien gewesen ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Messung eines Defektgrads einer Region eines Substrats für ein Sicherheitsdokument bereitgestellt, wobei der Defektgrad mit der verringerten Transparenz der Region des Substrats in Zusammenhang steht, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: digitale Bilderfassung der Region, um ein digitales Bild zu erzeugen, wobei das digitale Bild Lichtintensitätsdaten enthält; und Analysieren des digitalen Bildes, umfassend: Berechnen eines statistischen Maßes der Lichtintensitätsdaten in der Region; und Zuweisen einer Defektkennzahl an die Region auf Grundlage des statistischen Maßes der Lichtintensitätsdaten in der Region.
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Vorzugsweise ist das statistische Maß die Standardabweichung.
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Das Verfahren zur Messung eines Defektgrads einer Region eines Substrats kann ferner folgenden Schritt umfassen: Vergleichen der Defektkennzahl einer jeden Region mit einem vordefinierten Defektkennzahlbereich. Das Verfahren kann auch den Schritt des Bestimmens, ob die Defektkennzahl einer jeden Region innerhalb des vordefinierten Defektkennzahlbereichs liegt, auf Grundlage des Vergleichs umfassen. Das Verfahren kann auch den Schritt des Übertragens eines Defektgradsignals an eine Ausgabevorrichtung auf Grundlage des Vergleichs umfassen. Diese Schritte sind vorteilhaft, da sie die Identifizierung einer Akzeptabilität des Defektgrads unterstützen. Die Übertragung des Defektgradsignals stellt einen Mechanismus zur Benachrichtigung über die Akzeptabilität des Defektgrads dar.
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Das Verfahren kann den zusätzlichen Schritt des Speicherns des digitalen Bilds in einer Datenbank umfassen. Es kann ferner den Schritt der Aufzeichnung der Defektkennzahl der Region in der Datenbank umfassen. Wieder sind diese Schritte vorteilhaft, da das erfasste Bild gespeichert und analysiert werden kann. Es ermöglicht auch, Aufzeichnungen über die Defekte zu führen und zu einem späteren Zeitpunkt auf die Bilder und Defekte zuzugreifen.
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Das erzeugte digitale Bild kann ein Graustufenbild sein, und die Lichtintensitätsdaten können in Graustufen vorliegen, die von schwarz bis weiß reichen.
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Alternativ kann das erzeugte digitale Bild ein Farbbild sein. In diesem Fall können die Lichtintensitätsdaten in mehreren Farbräumen vorliegen. Die mehreren Farbräume können einer von RGB (rot, grau, blau); HSV-Farbraum (für engl. hue, saturation, value oder Farbwert, Farbsättigung und Hellwert); oder CMYK-Farbraum (für engl. cyan, magenta, yellow, key black) sein. Wenn mehrere Farbräume verwendet werden, kann das statistische Maß der Lichtintensitätsdaten in jedem Farbraum berechnet werden
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Korrektur eines Defektgrads in einer Druckpresse zum Drucken eines Sicherheitsdokuments bereitgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Messen eines Defektgrads einer Region eines Substrats für das Sicherheitsdokument unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens; und Vergleichen der Defektkennzahl der Region mit einem vordefinierten Defektkennzahlbereich, wobei, wenn die Defektkennzahl der Region außerhalb des vordefinierten Defektkennzahlbereichs liegt, der Defektgrad in der Druckpresse so korrigiert wird, dass er innerhalb des vordefinierten Defektkennzahlbereichs liegt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Authentifizierung eines Sicherheitsmerkmals in einem Sicherheitsdokuments bereitgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Messen eines Defektgrads einer Region eines Substrats für das Sicherheitsdokument gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren; Bestimmen einer Defektkennzahl der Region; Vergleichen der Defektkennzahl der Region mit einem vordefinierten Defektkennzahlbereich, der auf ein authentisches Sicherheitsmerkmal hinweist; und Bestimmen, ob das Sicherheitsdokument, das die Region umfasst, authentisch ist oder nicht, auf Grundlage des Vergleichs.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Messung eines Defektgrads einer Region eines Substrats für ein Sicherheitsdokument bereitgestellt, wobei der Defektgrad mit einer verringerten Transparenz der Region des Substrats in Zusammenhang steht, und Bereitstellen von Informationen über die Qualität des Substrats des Sicherheitsdokuments, wobei das System umfasst: eine Bilderfassungsvorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Bildes eines Bereichs des Substrats, der die Region enthält, wobei das digitale Bild Lichtintensitätsdaten enthält; und eine Bildanalyseeinrichtung zum: Berechnen eines statistischen Maßes der Lichtintensitätsdaten in der Region; und Zuweisen einer Defektkennzahl an die Region auf Grundlage des statistischen Maßes der Lichtintensitätsdaten in der Region.
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Die Bildanalyseeinrichtung kann ferner die folgenden Schritte ausführen: Vergleichen der Defektkennzahl der Region mit einem vordefinierten Defektkennzahlbereich; Bestimmen, ob die Defektkennzahl einer jeden Region innerhalb des vordefinierten Defektkennzahlbereichs liegt, auf Grundlage des Vergleichs; und Übertragen eines Defektgradsignals an eine Ausgabevorrichtung, auf Grundlage des Vergleichs.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Region des Substrats, in welcher der Defektgrad gemessen wird, ein Sicherheitsmerkmal, zum Beispiel zur Einbeziehung in ein Sicherheitsdokument. In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform ist das Sicherheitsdokument eine Banknote.
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Darüber hinaus hat dieser Prozess den Vorteil, dass er in Echtzeit verwendet werden kann, um dem Bediener einer Presse die Identifikation zu ermöglichen, ob der Defekt Qualitätsnormen erfüllt. Das Verfahren kann auf einer Druckpresse implementiert werden, und die Presse kann dann konstant auf verschiedene Weise eingestellt werden, um Defekte, die identifiziert werden, zu minimieren. Dies minimiert auf vorteilhafte Weise die Menge an Ausschuss, die ansonsten erzeugt werden würde.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun auf praktische Weise in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Natürlich sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich, und daher sind die Zeichnungen nicht dafür vorgesehen, um die Allgemeinheit der vorhergehenden Beschreibung der Erfindung irgendwie einzuschränken.
- 1 zeigt ein manuelles Verfahren nach dem Stand der Technik zum Überprüfen eines Substrats auf Defekte, die die Transparenz des Substrats beeinträchtigen.
- 2 zeigt ein Verfahren zum Identifizieren eines Defekts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt ein System gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das in dem in 2 gezeigten Verfahren verwendet wird.
- 4 zeigt ein Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 zeigt ein System gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das in dem in 4 gezeigten Verfahren verwendet wird.
- 6 zeigt variierende Stärken von Defekten, die unter Verwendung eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung analysiert wurden.
- 7 zeigt ein resultierendes statistisches Maß, das unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
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Detaillierte Beschreibung
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Obwohl der manuelle Prüfprozess, der in 1 gezeigt wird, derzeit das zuverlässigste Verfahren zur Identifizierung und Messung eines Defekts in einer Region eines Substrats und zur Zuweisung eines Schweregrads an den Defekt ist, hat dieses Verfahren beträchtliche Nachteile. Diese Nachteile schließen ein, dass die Schweregrade sich potenziell in Abhängigkeit von der jeweiligen Person, die die Bögen überprüft, ändern können. Ferner sind die durch dieses Verfahren erhaltenen Ergebnisse subjektiv und es ist daher nicht möglich, Defekte von unterschiedlichen Substraten zu vergleichen, oder einfach Defekte, die von unterschiedlichen Personen identifiziert wurden.
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Um diese Nachteile anzugehen wurde ein verbessertes Verfahren zur Identifizierung und Messung der Schwere der Defekte entwickelt. Im Folgenden wird ein automatisiertes Verfahren beschrieben, das effektiv Defekte identifiziert, die die Transparenz einer Region eines Substrats identifizieren und einen Defektgrad der Region messen.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Identifizieren von Defekten, das in 2 gezeigt wird, kann unter Verwendung eines Systems ausgeführt werden, das in 3 gezeigt wird. Ein Substrat für ein Sicherheitsdokument 304 wird begutachtet und Regionen des Substrats zur Defektanalyse identifiziert 202. Eine Bilderfassungsvorrichtung 300 wird verwendet, um Region 306 des Substrats, die analysiert werden soll, digital als Bild zu erfassen 204. Die Bilderfassungsvorrichtung 300 kann zum Beispiel ein Scanner, eine Digitalkamera oder auch ein Mobiltelefon sein. Alternativ kann die Bilderfassungsvorrichtung eine Kombination aus spezialisierter Bilderfassungsausrüstung sein, zum Beispiel eine spezialisierte Kameraausrüstung und/oder Scannerausrüstung. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform, ist die Bilderfassungsvorrichtung eine Inline-Prüfungs-Bilderfassungsvorrichtung an einer Druckpresse.
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Eine Bildanalyseeinrichtung 310 analysiert das digitale Bild 206. Das digitale Bild 305, das durch die Bilderfassungsvorrichtung 300 erzeugt wird, enthält Lichtintensitätsdaten. Die Lichtintensitätsdaten umfassen die Lichtintensität für jedes Pixel innerhalb der Region des Substrats, die auf Defekte analysiert wird. Ein statistisches Maß wird verwendet, um die Lichtintensitätsdaten zu analysieren. Aus diesen weist die Bildanalyseeinrichtung 310 dem Bild 305, und somit der in dem Bild dargestellten Region 306, eine Defektkennzahl zu 208. Das heißt, eine Defektkennzahl wird der Region 306 auf Grundlage des statistischen Maßes der Lichtintensitätsdaten in der Region zugewiesen. Auch wenn mit bloßem Auge kein Defekt in dem Substrat zu identifizieren ist, wird durch Verwendung des beschriebenen Verfahrens sogar der kleinste Defekt identifiziert.
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Das statistische Maß der Lichtintensitätsdaten kann zum Beispiel die Standardabweichung, das Mittel oder der Modalwert sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das statistische Maß der Lichtintensitätsdaten jedoch die Standardabweichung. Andere statistische Maße oder eine Kombination von statistischen Maßen kann ebenfalls verwendet werden.
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In einer Ausführungsform kann das Verfahren auch verwendet werden, um zu identifizieren, ob die Region des Substrats einen akzeptablen Defektgrad aufweist, das heißt, ob die Region des Substrats eine akzeptable Qualität aufweist. In einer solchen Ausführungsform umfasst das vorstehend beschriebene Verfahren, das die Schritte 202, 204, 206 und 208 umfasst (und in 2 gezeigt wird), einen beliebigen oder mehrere von weiteren Schritten (ebenfalls in 2 gezeigt). Ein zusätzlicher Schritt bestimmt, ob jede Region einen akzeptablen Defektgrad 212 aufweist. Diese Bestimmung kann aus einem Vergleich der Defektkennzahl einer jeden Region mit einem vordefinierten Defektkennzahlbereich resultieren, der auf einen akzeptablen Defektgrad 210 hinweist. Optional kann ein Defektgradsignal an eine Ausgabevorrichtung übertragen werden, um einen Benutzer zu informieren, ob die Probe als außerhalb oder innerhalb des Defektkennzahlbereichs 214 liegend gilt. Dieses Signal kann durch die Bildanalyseeinrichtung 310 übertragen werden.
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Akzeptable oder nicht akzeptable Defektgrade variieren in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung oder den konkreten Anforderungen. Für Sicherheitsdokumente wird der Defektgrad entsprechend einer Fensterregion des Substrats mit einem Defekt, der die Transparenz des Fensters verringert, aber immer noch als akzeptabel gilt (also nicht als Ausschuss gilt), von einer Anzahl von Faktoren abhängig sein, die ohne Einschränkung die folgenden umfassen: den Typ des Sicherheitsdokuments; die Fläche der Fensterregion; den Typ des Fenstermerkmals; ob das Fenstermerkmal transparent oder nur teilweise transparent sein soll; Farben, die ggf. in dem Fenstermerkmal verwendet werden sollen; oder ob auf das Fenstermerkmal etwas aufgebracht werden soll, etwa eine Folie.
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In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Messung eines Defektgrads einer Region eines Substrats für ein Sicherheitsdokument auch einen Schritt umfassen, der mit dem Speichern des digitalen Bildes 216, zum Beispiel in einer Datenbank, in Zusammenhang steht. Ein weiterer oder alternativer Schritt, der erfolgen kann, besteht im Aufzeichnen der Defektkennzahl in der Datenbank 216. Die Schritte zum Speichern des Bildes der Region, die den Defekt enthält, und zum Aufzeichnen der zugewiesenen Defektkennzahl sind vorteilhaft und erlauben den Vergleich von Defekten von unterschiedlichen Chargen des produzierten Substrats sowie die Analyse der Typen von Defekten, die auftreten und identifiziert werden.
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Defekte, die die Transparenz eines Substrats verringern, können stark variieren. 6 zeigt drei Substratproben (6A, 6B und 6C), die jeweils eine Region 10A, 10B, 10C aufweisen, die auf Defekte begutachtet werden. Die Begutachtungsregion wird durch eine hell gefärbte Fläche veranschaulicht. Jede der drei Proben zeigt einen Defekt unterschiedlicher Stärke auf. Der Defekt in 6A ist klein, in 6B weist der Defekt eine mittlere Stärke auf, während in 6C der Defekt sehr ausgeprägt ist und der stärkste Defekt der drei Proben ist. Der Defekt in 6C ist deutlich als grauer Fleck 11 in dem hellen Probebereich 10C zu sehen.
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7 zeigt die Proben von 6 nach der Verarbeitung durch das vorstehend beschriebene Verfahren, in dem das verwendete statistische Maß die Standardabweichung ist. Die von der Bilderfassungsvorrichtung erzeugten Bilder können Graustufen- oder Farbbilder sein. In 6 und 7 waren die analysierten Bilder Graustufenbilder. Ein digitales Graustufenbild ist ein Bild, in dem der Wert eines jeden Pixels eine Stufe auf einer „Grauskala“ darstellt, das heißt nur Intensitätsinformationen trägt. Bilder dieser Art sind ausschließlich aus Grauschattierungen aufgebaut, die von schwarz bei der schwächsten Intensität bis weiß bei der stärksten variieren. Zum Beispiel ist ein ‚8-Bit‘-Graustufenbild ein Bild, in dem jedes Pixel eine von 256 (28) unterschiedlichen Graustufen zwischen schwarz und weiß haben kann. Die Verwendung der Standardabweichung als das statistische Maß stellt ein Maß der Spreizung der Werte der Pixel in der Region bereit. Da die gewünschten Werte der Pixel weiß sind, was auf keine Defekte hinweist, stellt die Spreizung von diesem Wert ein Maß für den Defektgrad dar.
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Die resultierende Standardabweichung einer jeden Probe erlaubt es, einer jeden Probe eine Defektkennzahl zuzuweisen. 7A zeigt nur einen kleinen Defekt und die Spreizung der Pixelwerte 21 hat eine brauchbar kleine Breite und somit einen niedrigen Wert für die Standardabweichung. In 7B ist der Defekt ausgeprägter und in der Folge ist die Spreizung der Pixelwerte 22 breiter als jene von 7A, und auch der Wert für die Standardabweichung ist daher größer als jener von 7A. Der Defekt in 7C ist sehr groß und die Spreizung der Pixelwerte 23 ist viel weiter als jene der 7A und 7B, und somit ist die Standardabweichung der Lichtintensitätsdaten in 7C viel größer als jene der 7A und 7B. Dies geschieht deshalb, da mit stärker werdendem Defekt mehr Pixelwerte verschiedene Graustufen haben, was zu einer weiteren Spreizung der Grauwerte führt, was wiederum zu einer höheren Standardabweichung führt. Daher ist klar, dass sich, wenn der Defekt in der Region des Substrats ausgeprägter wird, eine höherer Wert für die Standardabweichung des digitalen Bilds ergibt. Somit ermöglicht das Verfahren eine objektive Messung von Defekten, die die Transparenz des Substrats verringern, in Fenstern oder anderen Sicherheitsmerkmalen.
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Es ist auch möglich, das vorstehende Verfahren so zu modifizieren, dass es Farbbilder umfasst, wobei das statistische Maß für jeden Farbraum berechnet wird. Die Farbräume können ein beliebiger aus RGB-Farbraum (rot, grau, blau), HSV-Farbraum (für engl. hue, saturation, value oder Farbwert, Farbsättigung und Hellwert), CMYK (cyan, magenta, yellow, key black) oder beliebigen anderen gängigen Farbräumen aus.
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Es wurden Experimente durchgeführt, um das oben beschriebene Defektbewertungsverfahren mittels statistischer Maße mit dem manuellen Defektbewertungsprozess zu vergleichen. Dabei wurde eine Reihe von statistischen Maßen evaluiert, darunter die Standardabweichung, das Mittel, der Modalwert und der Median. Die Ergebnisse der Experimente unter Verwendung des Verfahrens mit jedem dieser statistischen Maße sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt, und zwar relativ zu Bewertungen, die von fähigen Technikern im manuellen Prozess geliefert wurden. In den Experimenten wurde eine Reihe von Regionen verschiedener Substrate zur Analyse identifiziert. Ein Bild einer jeden Region wurde erzeugt und gekennzeichnet (Spalte ‚Bild‘) und auch die Fläche einer jeden Region, die analysiert werden soll, wurde aufgezeichnet (Spalte 'Fläche). Die Defektkennzahl, die von einem fähigen Techniker unter Verwendung des manuellen Defektbewertungsprozesses für jede Region geliefert wurde, ist in der Spalte mit dem Titel ‚Manuelle Bewertung‘ in Tabelle 1 angegeben. Die statistischen Maße des Mittels, der Standardabweichung, des Modalwerts und des Medians der Lichtintensität der analysierten Regionen sind jeweils in den Spalten mit den Kennzeichnungen ‚Mittel‘, ‚StdAbw‘, ‚Modus‘ und ‚Median‘.
Tabelle 1
| Bild | Manuelle Bewertung | Bereic h | Mittel | StdAbw | Modus | Min | Max | IntDen | Median | RohIntDen |
| D038160-6A.tif | 1 | 1,1 1 | 62307,3 75 | 3612,6 87 | 654 99 | 115 16 | 655 35 | 69136,0 69 | 6143 9 | 7079533450 54 |
| D038160-6E.tif | 1 | 1,1 01 | 61515,4 51 | 3691,2 52 | 616 01 | 130 62 | 655 35 | 67723,9 22 | 6160 1 | 6934929591 89 |
| D061355-6G.tif | 1 | 1,1 04 | 60981,3 75 | 3863,4 5 | 616 13 | 920 4 | 655 35 | 67310,3 01 | 6161 3 | 6892574844 76 |
| D016368-6B.tif | 2 | 1,1 06 | 62918,4 2 | 3455,8 03 | 654 99 | 140 46 | 655 35 | 69568,7 62 | 6549 9 | 7123841196 72 |
| D066999-3C.tif | 2 | 1,1 02 | 62854,3 51 | 3597,3 41 | 654 99 | 125 54 | 655 35 | 69268,6 62 | 6549 9 | 7093110962 05 |
| D016368-6C.tif | 2 | 1,1 03 | 62352,5 47 | 3661,8 84 | 654 99 | 140 68 | 655 35 | 68756,7 45 | 6145 1 | 7040690638 19 |
| D035878-6C.tif | 3 | 1,1 | 61821,4 18 | 3947,8 63 | 654 99 | 140 58 | 655 35 | 68001,3 56 | 6143 9 | 6963338830 15 |
| D035435-6C.tif | 3 | 1,1 | 61976,9 42 | 4241,2 11 | 655 35 | 140 80 | 655 35 | 68188,8 84 | 6161 3 3 | 6982541701 33 |
| D016733-6E.tif | 3 | 1,0 94 | 59912,7 82 | 4315,2 01 | 616 17 | 106 40 | 655 35 | 65574,0 37 | 6161 7 | 6714781357 12 |
| D058550-1F.tif | 4 | 1,1 04 | 62829,4 3 | 3609,1 81 | 654 99 | 139 68 | 655 35 | 69376,9 13 | 6549 9 | 7104195908 49 |
| D034701-6A.tif | 4 | 1,1 08 | 60391,7 13 | 4182,3 12 | 616 13 | 877 4 | 655 35 | 66933,7 99 | 6161 3 | 6854020974 94 |
| D035435-6H.tif | 4 | 1,1 02 | 60046,5 91 | 4518,6 9 | 616 13 | 139 00 | 655 35 | 66198,1 64 | 6161 3 | 6778692028 80 |
| D063280-1H.tif | 4 | 1,1 | 60073,2 62 | 4980,4 92 | 616 13 | 982 8 | 655 35 | 66096,9 09 | 6161 3 | 6768323452 22 |
| D021164-5G.tif | 5 | 1,1 1 | 61808,5 08 | 4012,1 99 | 654 99 | 140 42 | 655 35 | 68638,1 3 | 6145 7 | 7028544545 16 |
| D016733-6F.tif | 5 | 1,1 1 | 61838,7 69 | 4281,8 11 | 654 99 | 109 34 | 655 35 | 68651,0 22 | 6145 7 | 7029864638 36 |
| D061187-3C.tif | 5 | 1,1 02 | 61012,7 71 | 4360,9 6 | 614 51 | 137 28 | 655 35 | 67252,7 21 | 6145 1 | 6886678608 58 |
| D035435-6E.tif | 5 | 1,1 06 | 61166,1 54 | 4410,3 37 | 654 99 | 951 0 | 655 35 | 67674,4 24 | 6145 1 | 6929861063 21 |
| D020964-5F.tif | 6 | 1,0 97 | 61128,7 27 | 4329,8 72 | 655 35 | 128 40 | 655 35 | 67055,1 45 | 6162 9 | 6866446847 61 |
| D060201-6C.tif | 6 | 1,1 | 61624,4 32 | 4403,8 01 | 654 99 | 117 50 | 655 35 | 67812,7 89 | 6145 1 | 6944029616 49 |
| D061737-6A.tif | 6 | 1,1 05 | 61661,1 11 | 4508,5 77 | 654 99 | 120 88 | 655 35 | 68108,1 47 | 6145 7 | 6974274294 86 |
| D061187-3D.tif | 7 | 1,1 01 | 61442,3 66 | 4378,4 51 | 654 99 | 120 88 | 655 35 | 67625,3 4 | 6145 7 | 6924834798 99 |
| D036274-6C.tif | 7 | 1,1 07 | 58143,1 | 5412,6 42 | 576 69 | 127 24 | 655 35 | 64347,7 07 | 5766 9 | 6589205207 65 |
| D036274-6G.tif | 7 | 1,1 07 | 59872,5 34 | 5708,4 7 | 654 99 | 139 18 | 655 35 | 66292,4 08 | 6145 1 | 6788342533 37 |
| D037043-4E.tif | 8 | 1,0 93 | 61782,0 23 | 4809,7 16 | 654 99 | 112 50 | 655 35 | 67556,9 53 | 6145 1 | 6917831976 18 |
| D038538-1D.tif | 8 | 1,1 04 | 62097,6 49 | 4950,4 81 | 654 99 | 670 8 | 655 35 | 68585,4 16 | 6549 9 | 7023146645 00 |
| D034701-2D.tif | 8 | 1,1 01 | 60139,3 15 | 5878,2 29 | 614 57 | 715 8 | 655 35 | 66224,1 22 | 6145 7 | 6781350084 34 |
| D034701-1F.tif | 8 | 1,1 03 | 58622,2 1 | 5996,3 42 | 614 57 | 139 68 | 655 35 | 64679,6 48 | 6145 7 | 6623195908 16 |
| D055325-2G.tif | 8 | 1,0 95 | 60723,4 81 | 6183,5 85 | 654 99 | 686 4 | 655 35 | 66513,5 96 | 6145 1 | 6810992179 64 |
| D038528-1H.tif | 9 | 1,1 02 | 59932,9 75 | 5816,4 98 | 654 99 | 123 14 | 655 35 | 66035,3 92 | 6147 5 | 6762024153 13 |
| D036274-6F.tif | 9 | 1,1 05 | 58384,1 54 | 7007,8 09 | 654 05 | 124 42 | 655 35 | 64520,2 94 | 6131 3 | 6606878147 71 |
| D036274-6E.tif | 9 | 1,1 05 | 57279,6 72 | 7265,8 53 | 613 07 | 118 32 | 655 35 | 63287,1 18 | 5751 3 | 6480600917 91 |
| D039329-1D.tif | 9 | 1,1 04 | 58509,8 89 | 7570,3 75 | 614 57 | 123 68 | 655 35 | 64589,8 03 | 6145 7 | 6613995846 96 |
| Bild | Manuelle Bewertung | Bereic h | Mittel | StdAbw | Modus | Min | Max | IntDen | Median | RohIntDen |
| D038538-5D.tif | 10 | 1,1 03 | 60443,0 6 | 6631,3 52 | 654 99 | 136 76 | 655 35 | 66674,1 13 | 6145 1 | 6827429199 78 |
| D067384-3B.tif | 10 | 1,0 99 | 60770,4 95 | 7466,0 06 | 654 99 | 140 26 | 655 35 | 66812,3 28 | 6143 9 | 6841582435 28 |
| D067384-3C.tif | 10 | 1,0 97 | 57898,6 9 | 8738,4 72 | 614 51 | 130 54 | 655 35 | 63538,3 27 | 6145 1 | 6506324711 05 |
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Wie in Tabelle 1 gezeigt haben die Defektbewertungen, die sich aus dem manuellen Prozess der Identifikation und Bewertung von Defekten ergaben, der von einem hochqualifizierten Qualitätssicherungstechniker durchgeführt wurde, am genauesten mit der Standardabweichung der Lichtintensitätsdaten korreliert. Doch könnten auch die anderen statistischen Maße, oder eine Kombination dieser statistischen Maße, in dem Defektmessungs- und -bewertungsverfahren verwendet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Defektidentifikations- und -messprozess an einer Druckpresse als Teil des Druckprozesses ausgeführt werden. Die Defektidentifikation kann im Zuge und als Teil des Druckprozesses durch digitale Bilderfassung relevanter Regionen an dem Substrat und Durchführen der statistischen Analysen der entstandenen Bilder erfolgen. 5 zeigt ein allgemeines Druckpressensystem 504, welches das in 4 veranschaulichte Verfahren zum Identifizieren und Messen von Defekten 400 in einer Region eines Substrats ausführt. Anstatt eine Charge von Substraten zu drucken und anschließend die Defekte unter Verwendung des vorhin beschriebenen Verfahrens zu identifizieren und zu messen, das heißt, separat von der Druckmaschine und nachdem der Druckprozess abgeschlossen wurde, kann das Defektidentifikationsverfahren in den Druckprozess integriert werden. Das Verfahren kann durch ein System 504 ausgeführt werden, das eine Bilderfassungsvorrichtung 502 und eine Bildanalyseeinrichtung 503 innerhalb der Druckpresse 501 oder auf andere Weise in den Druckprozess integriert hat, etwa ein System extern von der Druckpresse, jedoch mit der Druckpresse verbunden. Auf diese Weise können Defekte schneller identifiziert werden, und die Gründe dafür, dass die Defekte auftreten, können korrigiert werden, bevor zuviel Ausschuss entsteht. Dieser Prozess ist effizienter als bestehende Verfahren, die derzeit verwendet werden, und weist eine Reihe von Vorteilen auf.
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Während des Druckprozesses werden, während jedes Substrat 505 bedruckt wird, Regionen des Substrats auf Defekte 507 analysiert. Dies kann geschehen, nachdem jeweils eine Lage bedruckt wurde, oder sobald das gesamte Substrat vollständig ist. Defekte, die eine Minimierung oder Korrektur erfordern, umfassen zum Beispiel jene Defekte, die die Transparenz des Substrats auf inakzeptable Niveaus verringern. Wie in dem oben beschriebenen Verfahren werden Regionen zur Analyse an dem Substrat identifiziert 402. Die Regionen 507 von Interesse des Substrats werden digital bildlich erfasst 404, wodurch digitale Bilder 506 erzeugt werden. Die digitalen Bilder enthalten Lichtintensitätsdaten. Diese Regionen von Interesse können auf Grundlage des bedruckten Substrats vorbestimmt werden und in das Bilderfassungs- und Analysesystem 502, 503 eingegeben werden, wodurch die Funktionen der Bilderfassung 404 und Analyse 406 automatisiert werden. Die resultierenden digitalen Bilder werden dann analysiert 406 und ein statistisches Maß der Lichtintensitätsdaten des Bildes wird berechnet. Eine Reihe von statistischen Maßen könnte verwendet werden, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Standardabweichung; Mittelwert; Modus; Median; oder eine beliebige Kombination dieser statistischen Maße. Der Region 507 wird dann auf Grundlage des statistischen Maßes eine Defektkennzahl zugewiesen 408. Diese Defektidentifikation und Analyse erfolgt im Zuge und als Teil des Druckprozesses. Die Druckpresse muss nicht angehalten werden, um die Analyse durchzuführen.
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Die der Region des Substrats zugewiesene Defektkennzahl wird dann mit einem vordefinierten Defektkennzahlbereich verglichen 410. Der vordefinierte Defektkennzahlbereich wird auf Grundlage der Anforderungen für eine konkrete Anwendung oder ein zu druckendes Produkt eingestellt. Wenn die Defektkennzahl einer der Regionen außerhalb des vordefinierten Defektkennzahlbereichs liegt, das heißt, eine inakzeptable Defektkennzahl für die Region ist, wird dies durch ein Defektgradsignal 412 identifiziert, und ein Prozess wird in Gang gesetzt, um die Quelle des Defekts 414 zu beseitigen und damit den inakzeptablen Defektgrad der Region zu korrigieren. Die Druckpresse oder der Bediener der Druckpresse kann in der Lage sein, zu identifizieren, welches Problem den Defekt verursacht, und die Quelle des Defekts einstellen oder korrigieren. Probleme, die Defekte verursachen können, können falsche Parameter in der Druckpresse, fehlausgerichtete oder verschlissene Merkmale der Druckmaschine oder Probleme mit dem Substrat umfassen.
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Die Analyse des bedruckten Substrats kann erfolgen, während die Druckpresse weiterarbeitet. In Abhängigkeit von dem oder den Problemen, die den inakzeptablen Defektgrad verursachen kann es jedoch erforderlich sein, den Druckprozess zu stoppen und das den Defekt verursachende Problem zu korrigieren. Eine Reihe von Problemen kann aber korrigiert werden, während die Druckpresse weiterarbeitet oder nur kurz gestoppt wird. Dies verringert die Stehzeit der Druckpresse und verbessert somit die Effizienz des Druckprozesses.
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Das Korrigieren der Quelle des Defekts kann durch verschiedene Verfahren erfolgen, darunter Erhöhen des Rakeldrucks an der Druckpresse, Verwendung eines unterschiedlichen Rakelwinkels, Einsatz einer neuen Rakel, Verringerung der Viskosität der verwendeten Druckfarbe, oder Verwendung eines anderen Lösungsmittels.
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Dieser Prozess ist besonders vorteilhaft, da Defekte, die die Transparenz der Region des Substrats verringern, identifiziert und korrigiert werden, während sie auftreten, was zu weniger Produkten, die inakzeptable Defektniveaus aufweisen, und somit zu weniger Ausschuss führt (oder verschwendetem Produkt). Ferner bedeutet die Inline-Identifikation von Defekten, dass die Druckpresse unmittelbar eingestellt werden kann, um die Defekte zu entfernen. Da die manuelle Defektprüfung nur an Substrat außerhalb des Herstellungsprozesses oder offline erfolgen kann, kann ggf. eine gesamte Druckcharge Defekte aufweisen, die nicht entdeckt wurden, bevor die Prüfung erfolgt ist (sobald die Druckpresse offline war). Dies würde dann bedeuten, dass die gesamte Druckcharge erneut gedruckt werden muss. Das vorliegende Verfahren überwindet diesen Nachteil, da es inline an der Druckpresse funktionieren kann. Ferner können in dem hier beschriebenen Verfahren Einstellungen vorgenommen werden, um Defekte zu korrigieren, ohne die Druckpresse zu stoppen, was den Ausschuss weiter reduziert.
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Während die Region von Interesse, die digital bildlich erfasst und auf Defekte analysiert wird, kleine Regionen verschiedener Sicherheitsmerkmale an dem Substrat sein kann, kann es auch der gesamte Substratbogen sein. Auf diese Weise kann das statistische Maß der bedruckten Substratbögen mit dem statistischen Maß eines oder mehrerer Schablonen oder ‚Referenz‘-Substratbögen verglichen werden, die als solche gelten, die eine Defektkennzahl innerhalb des akzeptablen Defektkennzahlbereichs aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform können die oben beschriebenen Verfahren zum Identifizieren und Messen von Defekten in einem Verfahren zur Authentifizierung eines Sicherheitsmerkmals in einem Sicherheitsdokument verwendet werden. Dieses Verfahren umfasst den Schritt des Messens eines Defektgrads einer Region eines Substrats, die das Sicherheitsmerkmal wie oben beschrieben enthält. Dann wird eine Defektkennzahl für die Region, die das Sicherheitsmerkmal enthält, bestimmt. Diese Defektkennzahl wird dann mit einem vordefinierten Defektkennzahlbereich verglichen, der auf ein authentisches Sicherheitsmerkmal hinweist. Dann kann auf Grundlage des Vergleichs bestimmt werden, ob das Sicherheitsdokument authentisch ist oder nicht.
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Zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen, die für den Fachmann offensichtlich sind, fallen ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt ist.
