DE3873144T2

DE3873144T2 - Verfahren und vorrichtung zum erkennen der registerpassmarken.

Info

Publication number: DE3873144T2
Application number: DE8888303575T
Authority: DE
Inventors: Martin Philip Gouch
Original assignee: Harland Crosfield Ltd
Current assignee: Presstech Controls Ltd
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1992-12-03
Anticipated expiration: 2008-04-21
Also published as: EP0289206B1; JP2778694B2; JPS6434741A; GB8710021D0; DE3873144D1; US4857745A; EP0289206A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von Registerpaßmarken.
Es ist bekannt, daß in der Druckindustrie und insbesondere beim Farbdruck eine Bahn, auf diß ein Bild gedruckt werden soll, durch eine Anzahl von Druckstationen geführt wird. An jeder Druckstation wird eine der Farbkomponenten des Bildes auf die Bahn gedruckt. Es ist wichtig, daß jede Farbkomponente mit jeder der anderen Farbkomponenten registriert wird. Die Registrierung wird durch eine Steuerung der Bahnposition an jeder Druckstation erreicht. Um das Register zu erkennen oder zu steuern, wird bekannterweise eine Zahl von Registermarken, wenigstens eine für jede Farbkomponente, auf die Bahn entlang einer Spur gedruckt, die sich entlang der Bahnlänge erstreckt. Diese Marken haben typischerweise eine präzise und vorbestimmte Form und werden an einer Detektorstation erkannt. Der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Marken, die den verschiedenen Farbkomponenten entsprechen, stellen ein Kennzeichen dar, ob die Farbkomponenten in der Bewegungsrichtung der Bahn registriert sind, während die relativen Seitenpositionen zwischen den Marken den Grad der Registrierung der Farbkomponenten in der Seitenrichtung anzeigen.
Im Falle des Tiefdrucks ist eine Detektorstation nach jeder Druckstation vorgesehen, und der Ausgang der Detektorvorrichtung an jeder Detektorstation wird verwendet, um die Position der Bahn für ihren nachfolgenden Durchgang durch die Druckstation zu steuern zur Erzielung einer Realzeitkorrektur. Beim Offsetdruck ist es gebräuchlicher, alle Farbkompanenten eines Bildes zu drucken und anschließend die Registermarken van allen Druckstationen zu erfassen. In Abhängigkeit von diesem Erfassungsschritt wird die nachfolgende Bahnbewegung justiert, um jegliche Registerfehler zu kompensieren.
Ein Beispiel für ein Verfahren zur Registersteuerung einer Bahn ist in der GB-A-1 253 426 beschrieben.
Die US-A-4 485 982 beschreibt eine Anzahl von verschiedenen Spursystemen einer Bahn, wobei Detektorvorrichtungen, die von Detektoranordnungen gebildet sind, verwendet werden. Diese sind relativ komplex und erfordern im Betrieb die Messung von Spannungen u.ä., um den Durchgang von Registermarken zu erfassen. Die US-A-4 518 856 offenbart auch ein Bahnspursystem, das Detektorvorrichtungen verwendet, die in diesem Fall zwei Detektoren und eine Lichtquelle aufweisen, welche relativ zu der Position der Registermarken nebeneinander aufgestellt sind. In diesem Fall sind die Typen der Registermarken, die erfaßt werden können, begrenzt.
Ein weiteres Problem bei den bekannten Registersteuersystemen ist die Notwendigkeit, daß jede Registermarke die gleiche geschlossen ausgebildete Form hat. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Marke benutzt wird, um eine Information bezüglich der seitlichen Abweichung (oder Seitenlage) zu erhalten, wobei die Seitenposition durch die Form der Registriermarke kodiert ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Erkennen von Paßmarken auf einer Bahn, daß eine Bahn durch eine Detektorstation bewegt wird und wenigstens der Bahnabschnitt,der die Marke aufweist, beleuchtet wird; ein Bild der Marke auf eine Anordnung von Detektorelementen an der Detektorstation projiziert wird, wobei die Anordnung um wenigstens zwei Achsen, die schräg zur Bewegungsrichtung der Bahn ausgerichtet sind, symmetrisch ist; und die Zeiten (t&sub1;, t&sub2;) bestimmt werden, bei denen im wesentlichen gleiche Bereiche einer Marke auf beide Seiten der Achsen projiziert werden.
Die Erfindung bezieht sich auf das oben beschriebene Problem, wobei das Problem der Markenform von der Marke auf den Detektor übertragen wird.
Ein Beispiel für eine geeignete Anordnung stellt eine Quadrantenanordnung dar, die gut bekannt ist bei der Erkennung der Form eines Strahlenbündels, zum Beispiel eines Laserstrahls, wobei ein Beispiel in der EP-A-0 057 339 beschrieben ist. Jedoch ist bei all diesen Verwendungen das "Bild" des Strahls und der Anordnung stationär.
Die Anordnung weist typischerweise gerade vier Detektorelemente auf, die im wesentlichen die gleiche Form und Größe haben. Jedoch sind Variationen in der Form der Anordnungen möglich, wobei auch zum Beispiel andere Zahlen von Elementen wie sechs oder acht verwendet werden können.
Die Elemente der Anordnungen können symmetrisch entlang einer ersten, in Bahnrichtung schräg verlaufenden, vorzugsweise orthogonalen Linie angeordnet sein, und das Verfahren kann ferner beinhalten, daß eine Zeit bestimmt wird, die für den Durchgang der Marke durch diese Linie repräsentativ ist.
Vorzugsweise sind die Elemente auch symmetrisch einer zweiten, zu der ersten Linie orthogonalen Linie angeordnet.
Bei dem Verfahren kann ferner eine Zeit (t&sub3;) bestimmt werden, bei der die Marke eine zur Bewegungsrichtung der Bahn orthogonale Linie passiert, und worin t&sub3; = (t&sub1; + t&sub2;)/2 ist.
Die Erfindung ist insbesondere auf ein Verfahren zum Erkennen des Registers einer Bahn anwendbar, wobei die Bahn eine Anzahl von in Richtung der Bahnbewegung regelmäßig beabstandeter Registermarken aufweist, bei dem ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bei jeder Marke durchgeführt wird, und in dem die Elemente der Anordnung symmetrisch entlang einer zu der Bewegungsrichtung der Bahn orthogonalen Linie angeordnet sind, wobei bei dem Verfahren eine Zeit bestimmt wird, die repräsentativ ist für den Durchgang jeder Marke durch diese Linie. Der Unterschied zwischen den jeweils bestimmten Zeiten zeigt dann den Grad der Fehlregistrierung in der Richtung der Bahnbewegung an.
Das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist auch auf ein Verfahren zum Erkennen des Registers einer Bahn anwendbar, wobei die Bahn wenigstens eine Registermarke trägt, und das Verfahren beinhaltet, daß die Differenz zwischen den Zeiten t&sub1;, t&sub2; bestimmt wird, um einen seitlichen Abweichungsfaktor zu erzeugen. Dieser seitliche Abweichungsfaktor ist ein Kennzeichen für die seitliche Position der Bahn (oder einer Seitenlage) relativ zu einer vorbestimmten, normalen Position.
In der Praxis wird der seitliche Abweichungsfaktor aus der Differenz zwischen den Zeiten t&sub1;, t&sub2; und der Bahngeschwindigkeit bestimmt, die zum Beispiel bestimmt werden könnte durch das Erfassen der Zeit zwischen den durch die Detektorstation hindurchtretenden Registermarken für die gleiche Farbkomponente.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Registersteuerung einer Bahn, daß auf eine Bahn zwei oder mehr Registermarken hintereinander auf eine Spur gedruckt werden, welche sich in Bewegungsrichtung der Bahn erstreckt, die Passage der Marken mittels einer Detektorstation und einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erfaßt wird, und die nachfolgende Bahnbewegung in Abhängigkeit von den bestimmten Zeiten so gesteuert wird, daß die bestimmten Zeiten die Registerbedingung erfüllen.
Zum Beispiel könnte die Geschwindigkeit der Bahn gesteuert werden, um die Zeitintervalle zwischen den die Detektorstation passierenden Marken im wesentlichen konstant zu halten (dies könnte gemäß der oben beschriebenen Weise bestimmt werden); und/oder Einstellung der seitlichen Position der Bahn in Abhängigkeit zu einem seitlichen Abweichungsfaktor entsprechend der Differenz zwischen den Zeiten t&sub1;, t&sub2;.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Erkennen der Passage einer Marke auf einer Bahn ein Führungsmittel auf zur Führung der Bahn durch die Detektorstation; eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Bahnabschnitts an der Detektorstation, der die Marke trägt; eine Anordnung von Detektorelementen, auf die ein Bild der Marke in der Detektorstation projiziert wird, wobei die Anordnung um wenigstens zwei, schräg zur Bewegungsrichtung der Bahn verlaufende Achsen symmetrisch ist; und einem Verarbeitungsmittel zur Bestimmung der Zeiten t&sub1;, t&sub2;, bei denen im wesentlichen gleiche Bereiche einer Marke auf beide Seiten der Achsen projiziert wird.
Wie oben erläutert, könnte solch eine Erkennungsvorrichtung in eine bekannte Druckvorrichtung, zum Beispiel eine Tiefdruck- oder Offsetdruck-Vorrichtung eingesetzt werden, um eine Registersteuerung zu erzielen.
Die Detektorelemente können Fotodetektoren aufweisen.
Ein Offsetdrucksystem, welches eine Registersteuervorrichtung nach der Erfindung für eine Bahn aufweist, wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielhaft erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht der Druckvorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Detektorstation nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt ein Schaltdiagramm einer Logikschaltung sowie die Quadrantenanordnung, die in dem Detektorkopf der Detektorstation nach Fig. 2 enthalten ist.
Eine Druckvorrichtung nach Fig. 1 hat eine bekannte Gestalt und weist vier serielle Offsetdruck-Einheiten 1 bis 4 auf, die auf eine Bahn 5 entsprechende Farbkomponenten eines Bildes drucken. Diese Farbkomponenten sind typischerweise Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz. Die Position und die Geschwindigkeit der Bahn 5 wird, wenn sie die Druckeinheiten 1 bis 4 passiert, durch jede der Druckeinheiten in Abhängigkeit von Signalen von einem Steuergerät 6, das einen Mikrocomputer beinhaltet, gesteuert.
Hinter den Druckeinheiten 1 bis 4 wird die Bahn 5 mittels angetriebener Rollen 7A-7C durch eine Detektorstation 7 für eine Registermarke geführt. Die Detektorstation 7 weist eine Lichtquelle 8 auf, die einen Bahnabschnitt 9 innerhalb der Detektorstation 7 beleuchtet. Das von einem Seitenabschnitt der Bahn reflektierte Licht trifft auf einen Detektorkopf 10. Wie weiter unten beschrieben, hat der Detektorkopf 10 eine Logikschaltung 40, die zwei Signale P, Q erzeugt, welche über entsprechende Leitungen 11, 12 zu dem Steuergerät 6 geführt werden. Auf eine Spur entlang des auf die Bahn gedruckten Bildes druckt jede Druckeinheit 1 bis 4 eine Registermarke 13 bis 16 (Fig. 2). Im Normalbetrieb werden diese Registermarken 13 bis 16 mit einem vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sein (der gleiche Abstand zwischen jeweils einem Paar von Marken) und ihre seitlichen Positionen relativ zu dem Führungssysstem werden auch im wesentlichen die gleichen sein. Aus weiter unten erklärten Gründen druckt die erste Druckeinheit 1 eine Codemarke 17 vor die Registermarken 13 bis 16.
Der Detektorkopf 10 hat eine linear aufgeladene gekoppelte Vorrichtungs (CCD)-Anordnung 18 an seinem unteren Ende, die über einen Mikroprozessor 19 mit einer Quadrantenanordnung 20 verbunden ist. Die Quadrantenanordnung hat eine bekannte Form und weist vier Fotodetektoren 21 bis 24 auf, die innerhalb der entsprechenden Quadranten angeordnet sind, wobei die Quadranten zwei orthogonale Achsen 25, 26 bilden. Gemäß Fig. 2 sind die Achsen 25, 26 schräg zur Bewegungsrichtung der Bahn, die mit einem Pfeil 38 angezeigt ist, angeordnet. Jeder der Fotodetektoren 21 bis 24 ist über einen Schalter 39, der durch den Mikroprozessor 19 gesteuert wird, mit entsprechenden Leitungen 27 bis 30 verbunden, die im Detail in Fig. 3 gezeigt sind.
Die Fotodetektoren 21 bis 24 erzeugen mit A, B, C, D gekennzeichnete Signale. Die Leitungen 27 bis 30 sind mit der Logikschaltung 40 (Fig. 3) verbunden, welche vier Additionsschaltungen 31 bis 34 und zwei Subtraktionsschaltungen 35, 36 aufweist. Die Ausgangssignale der Subtraktionsschaltungen 35, 36 werden den entsprechenden Leitungen 11, 12 zugeführt. Das Signal A wird den Additionsschaltungen 31, 33, das Signal B den Additionsschaltungen 31, 34, das Signal C den Additionsschaltungen 32, 34, und das Signal D wird den Additionsschaltungen 32, 33 zugeführt. Die Ausgangssignale aus den Additionsschaltungen 31, 33, die A+B und C+D darstellen, werden der Subtraktionsschaltung 35 zugeführt, während die Ausgangssignale aus den Additionsschaltungen 33, 34, die A+D und B+C darstellen, der Subtraktionsschaltung 36 zugeführt werden.
Im Betrieb erkennt der Mikroprozessor 19 die Ausgangssignale aus der CCD-Anordnung 18, auf die Licht, welches von dem Bahnabschnitt 9 in der Detektorstation 7 reflektiert wird, trifft. Anfänglich ist der Schalter 39 offen, so daß keine Signale der Logikschaltung 40 zugeführt werden, die somit auf keine Falschmarken, die auf der Bahn auftreten, reagiert. Sobald die Codemarke 17 von der CCD-Anordnung 18 erkannt wird,reagiert der Mikroprozessor 19 mit Schließung des Schalters 39 infolge dieser Erkennung. In diesem Stadium sollte jeder Fotodetektor 21 bis 24 in der Quadrantenanordnung im wesentlichen die gleiche Lichtintensität empfangen, wodurch die Signale A bis D identisch sind. Somit werden die Ausgangssignale P, Q Null sein. Wenn die erste Registermarke 13 die Detektorstation 7 erreicht, wird ein Bild dieser Marke auf die Quadrantenanordnung 20 reflektiert. Das Bild wird die Anordnung 20 durchkreuzen, wenn die Bahn sich bewegt, und somit wird die von jedem Fotodetektor 21 bis 24 aufgenommene Lichtintensität während dieser Bewegung variieren.
Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, entspricht das Ausgangssignal P dem Effekt des Bildes der Registermarke auf die Fotodetektoren 21, 22 verglichen mit dem Bild auf den Fotodetektoren 23, 24. Dieses Signal P wird somit von einem Nullwert an zu einem ersten Peak ansteigen, eine Nullposition durchqueren und zu einem zweiten Peak (oder durch) ansteigen und dann zu der Nullposition zurückkehren. Die intermediäre Nullposition wird auftreten, wenn die Marke um die Achse 26 zentriert ist, wobei die Zeit angezeigt wird, bei der gleiche Bereiche der Marke auf beiden Seiten der Achse 26 angeordnet sind. In ähnlicher Weise wird das Signal Q durch eine intermediäre Nullposition gehen, wenn die Marke um die Achse 25 zentriert ist.
Das Steuergerät 6 erkennt die Ausgangssignale P, Q und mißt die Zeiten t&sub1;, t&sub2;, bei denen die Signale P, Q die intermediären Nullwerte passieren. Aus diesen Zeiten t&sub1;, t&sub2; kann eine Zeit t&sub3; berechnet werden, die einer Zeit entspricht, bei der die Registermarke eine imaginäre, zu der Bahnrichtung 38 orthogonale Linie 37 kreuzt. Diese Zeit t&sub3; wird durch folgende Gleichung berechnet:
t&sub3; = (t&sub1; + t&sub2;)/2
Diese Berechnung wird von dem Steuergerät 6 für jede der Registermarken 13 bis 16 wiederholt, und die Differenz zwischen den Zeiten t&sub3; wird berechnet. Diese Differenzen sollten, wenn das Register korrekt ist, für entsprechende Paare von Registermarken gleich sein, und falls Variationen bei diesen Differenzen auftreten, können diese Variationen in bekannter Weise dann benutzt werden, um die Korrekturen zu bestimmen, welche notwendig sind, um die Variationen durch nachfolgende Geschwindigkeitsbahnsteuerung zu minimieren.
Es ist auch notwendig, die Seitenlage (n) der Bahn zu erkennen - dies ist die seitliche Abweichung der Bahn von einer vorherbestimmten Position. Die Seitenlage wird gemessen durch die Bestimmung der Differenz zwischen den Zeiten, welche die Registermarke benötigt, um die Achsen 25, 26 zu kreuzen, d.h. t&sub1;-t&sub2;. Nach Kompensierung der Bahngeschwindigkeit ergibt der Unterschied zwischen den Zeiten t&sub1;, t&sub2; ein Kennzeichen für das Ausmaß der Seitenabweichung. Dies ist:
s = k(t&sub1;-t&sub2;)v,
wobei k eine Konstante und v die Bahngeschwindigkeit ist.
Zum Beispiel ist t&sub1; = t&sub2; und s = 0, wenn die Marke exakt durch die Mitte der Quadrantenanordnung 20 tritt. Je größer die Seitenabweichung zu dem Quadranten 24 zum Beispiel ist, desto kleiner wird s sein, und je größer die Seitenabweichung zu dem Quadranten 22 ist, desto größer wird s sein.
Das Steuergerät 6 reagiert auf den Wert s, um die mit den entsprechenden Druckeinheiten 1 bis 4 assoziierte Zuführung einzustellen, so daß die seitliche Abweichung in einem nachfolgenden Drucklauf korrigiert ist.
Es sei angemerkt, daß zur Erzielung der Bahngeschwindigkeit eine der Druckeinheiten 1 bis 4 zwei Registermarken in einem vorbestimmten Abstand niederlegen kann, wobei das Steuergerät 6 auf die für jede Marke berechneten Zeiten t&sub3; gemäß obiger Beschreibung reagiert, um aus dem Unterschied zwischen diesen Zeiten und dem Abstand zwischen den Marken die Bahngeschwindigkeit zu bestimmen.

Claims

1. Verfahren zum Erkennen von Registerpaßmarken (13 bis 16) auf einer Bahn, bei dem die Bahn (5) durch eine Detektorstation (7) bewegt und wenigstens der Bahnabschnitt beleuchtet wird, der die Marke trägt; ein Bild der Marke auf eine Anordnung (20) von Detektorelementen an der Sensorstation (7) projiziert wird, wobei die Anordnung um wenigstens zwei Achsen (25, 26), die schräg zur Bewegungsrichtung der Bahn ausgerichtet sind, symmetrisch ist; und die Zeiten (t&sub1;, t&sub2;) bestimmt werden, bei denen im wesentlichen gleiche Bereiche einer Marke auf beiden Seiten der Achsen projiziert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Anordnung (20) der Detektorelemente eine Quadrantenanordnung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Elemente (21 bis 24) der Anordnung entlang einer ersten Linie (37), die orthogonal zur Bahnrichtung ist, symmetrisch angeordnet sind, und das Verfahren ferner beinhaltet, daß eine Zeit bestimmt wird, wenn die Marke die erste Linie (37) passiert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Elemente auch symmetrisch entlang einer zweiten, zur ersten Linie (37) orthogonalen Linie angeordnet sind.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin ferner eine Zeit (t&sub3;) bestimmt wird, bei der die Marke eine zur Bewegungsrichtung der Bahn orthogonal verlaufende Linie passiert, und worin

t&sub3; = (t&sub1; + t&sub2;)/2 ist.

6. Verfahren zum Erkennen des Registers einer Bahn (5),die eine Anzahl von in Richtung der Bahnbewegung regelmäßig beabstandeter Registermarken (13 bis 16 aufweist, bei dem ein Verfahren wenigstens nach Anspruch 3 bei jeder Marke durchgeführt wird, und ferner eine Zeit bestimmt wird, wenn jede Marke die erste Linie (37) passiert.

7. Verfahren zum Erkennen des Registers einer Bahn (5), die wenigstens eine Registermarke (13 bis 16) aufweist, bei dem ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchgeführt wird, und die Differenz zwischen den Zeiten (t&sub1;, t&sub2;) zur Erzeugung eines seitlichen Abweichungsfaktors bestimmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin der seitliche Abweichungsfaktor (S) wie folgt definiert ist:

S = k(t&sub1;-t&sub2;)V,

wobei k eine Konstante und V die Bahngeschwindigkeit ist.

9. Verfahren zur Registersteuerung einer Bahn, bei dem auf eine Bahn zwei oder mehr Registermarken (13 bis 16) hintereinander auf eine sich in Bewegungsrichtung der Bahn erstreckende Spur gedruckt werden, der Durchgang der Marken durch eine Detektorstation (7) durch die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 erkannt wird, und bei dem die nachfolgende Bahnbewegung in Abhängigkeit von den bestimmten Zeiten so gesteuert wird,daß die bestimmten Zeiten die Registerbedingung erfüllen.

10. Vorrichtung zum Erkennen einer Registrierpaßmarke (13 bis 16) auf einer Bahn (5), mit einem Führungsmittel (7A bis 7C) zur Führung der Bahn (5) durch eine Detektorstation (7); einer Lichtquelle (8) zur Beleuchtung des Bahnabschnitts an der Detektorstation (7), der die Marke trägt; einer Anordnung (20) von Detektorelementen, auf die ein Bild der Marke in der Detektorstation projiziert wird, wobei die Anordnung um wenigstens zwei, schräg zur Bewegungsrichtung der Bahn verlaufende Achsen (25, 26) symmetrisch ist; und einem Verarbeitungsmittel (40, 6) zur Bestimmung der Zeiten (t&sub1;, t&sub2;), bei denen im wesentlichen gleiche Bereiche einer Marke auf beide Seiten der Achsen projiziert werden.

11. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin die Detektorelemente (21 bis 26) Fotodetektoren aufweisen.