EP1663653A2 - Verfahren und vorrichtung zur prozesskontrolle beim drucken - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur prozesskontrolle beim druckenInfo
- Publication number
- EP1663653A2 EP1663653A2 EP04764181A EP04764181A EP1663653A2 EP 1663653 A2 EP1663653 A2 EP 1663653A2 EP 04764181 A EP04764181 A EP 04764181A EP 04764181 A EP04764181 A EP 04764181A EP 1663653 A2 EP1663653 A2 EP 1663653A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- value
- substrate
- image
- halftone
- gray
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
- B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
- B41F33/0027—Devices for scanning originals, printing formes or the like for determining or presetting the ink supply
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
- B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
- B41F33/0036—Devices for scanning or checking the printed matter for quality control
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F3/00—Colour separation; Correction of tonal value
- G03F3/10—Checking the colour or tonal value of separation negatives or positives
- G03F3/101—Colour or tonal value checking by non-photographic means or by means other than using non-impact printing methods or duplicating or marking methods covered by B41M5/00
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/40—Picture signal circuits
- H04N1/40075—Descreening, i.e. converting a halftone signal into a corresponding continuous-tone signal; Rescreening, i.e. combined descreening and halftoning
Definitions
- the invention relates to a method for process control in printing according to the preamble of claim 1 and to a device designed for carrying out this method for image capture on a printing substrate according to the preamble of claim 10.
- the object of the invention is to provide a method which, for process control during printing, measures the measurement of halftone values on various printing substrates, such as printed paper, all types of printing plates, films and in particular also on smooth printing forms such as those used in digital printing in the press, with a high degree of accuracy.
- Another object of the invention is to provide an image capturing device with which suitable images for carrying out such a method of various printing substrates, in particular also smooth printing forms with reflecting surfaces, can be recorded.
- the method according to the invention makes it possible to automatically determine the halftone value of a section of a printing substrate with high accuracy on the basis of a recorded digital image.
- the method can be used with all types of substrates, in particular also with those with difficult contrast ratios, which lead to a gray value distribution with a blurred transition from covered to free surface in a digital image. It enables meaningful comparisons between different substrates.
- the method also provides, in the form of the halftone value variance, an integral quantitative statement about the homogeneity of the halftone value in a section of a substrate under consideration and in the form of a gray scale image a spatially resolved graphic representation of the fluctuations in the halftone value, which enables conclusions to be drawn about the causes of the fluctuations.
- the invention further provides an image capture device, the lighting device of which comprises a separately activatable and adjustable bright and dark field illumination.
- light-emitting diodes are used as light sources, the light of which is directed to the substrate surface via plastic rods functioning as light guides and via deflection and scattering elements.
- plastic rods functioning as light guides and via deflection and scattering elements.
- FIG. 1 shows a frequency distribution of the gray value measured on a section of a printing substrate.
- Fig. 2 is a - enlarged detail • - the central region of the frequency distribution of Figure 2.
- Fig. 4 is a diagram showing a halftone value variance as a gray value image
- FIG. 5 shows a schematic illustration of an image capturing device according to the invention
- Fig. 6 embodiments of light sources for use in the device of Fig. 5, and
- Fig. 7 digital images of sections of various printing r substrates.
- the starting point of the method according to the invention is a digital image of a section of a printing substrate, the quality of which provides information about the quality of the printing process to be monitored.
- These can be substrates such as film or paper that can already be measured satisfactorily with conventional densitometers, but also substrates that cannot be measured with sufficient accuracy using conventional measuring devices, such as printing plates and, in particular, smooth printing forms.
- An example of the second aspect of the invention, namely a device for capturing such a digital image on any printing substrates, will be explained later.
- a digital image of the type of interest here consists of a rectangular matrix of pixels, also called pixels, each of which is at the Image acquisition in a camera module has been assigned a gray value in the form of a digital number. For example, this exists.
- a known parameter for characterizing a printed image is the so-called halftone value R, also called area coverage. It specifies the proportion of the area of a print image that is covered when printing ink.
- the halftone tone value R of a print image present on a printing substrate cannot easily be determined from a digital image captured by the substrate with a camera module, since there are always numerous pixels that cover the edges of halftone dots and therefore have a gray value that differs from the particular one Extent of coverage depends. Furthermore, due to imperfections in the lighting and the substrate surface, even pixels that are completely in halftone dots do not appear to be completely covered and pixels that are completely outside of halftone dots do not appear to be completely free, i.e. the contrast between covered and free space is always limited.
- the raster tone value R is determined by evaluating the frequency distribution of the gray values of the captured digital image.
- An example of such a frequency distribution is shown in FIG. 1.
- This is actually a discrete frequency distribution, i.e. a histogram of the gray value, which in this case is between 0 and 255 according to a resolution of 8 bits, with the value 0 corresponding to a purely black and the value 255 to a purely white pixel.
- the height of the curve shows the number of pixels with this gray value above each gray value. The curve shown results from connecting the individual points with straight lines.
- the distribution has two distinct maxima, one in the lower half of the gray value range, the other in whose upper half is. These two maxima correspond to the covered or free area of the picture. They can always be expected in the gray-scale histogram of a digitally recorded print image and the more pronounced the higher the contrast between the covered and free area.
- the middle area between the two aforementioned maxima is evaluated by means of a compensation curve, which is shown in FIG. 2 which shows the central region of FIG. 1 enlarged.
- FIG. 2 shows the frequency distribution of the gray value is actually discrete and in the area in question is not monotonous with a considerable scatter of the individual points around the compensation curve entered.
- the use of the gray value with the absolutely lowest frequency as a limit value for distinguishing between pixels that are to be considered covered and those that are to be viewed freely would therefore not be a sensible procedure because it is too imprecise.
- a compensation curve is to determine a low-order polynomial, in particular a parabola, using the method of least squares, whereby it must always be ensured that the curve in the area of interest should rise monotonically on both sides of its minimum.
- Methods for determining compensation curves with constraints are well known as such in mathematics.
- a parabola is preferably used as the compensation curve.
- the curve shown in Fig. 2 is a parabola.
- the invention preferably provides for the two previously mentioned absolute frequency maxima to be searched first and then the gray value lying between them with the absolute minimum of Determine the frequency as the middle of the range in which the distribution is to be approximated by the compensation curve.
- a first criterion that seems reasonable for determining the width of the range of validity of the compensation curve is half the distance between the two maxima. This criterion was used in the example shown in FIGS. 1 and 2. It provides a compensation curve with a satisfactory course, however, only if the minimum is approximately in the middle between the two maxima.
- the width of the validity range is greatest when the minimum is exactly in the center between the two maxima and is then half the distance between the two maxima. However, it gets smaller the closer the minimum moves to one of the two maxima, i.e. the more asymmetrical the distribution is.
- the minimum G G of the compensation parabola is at a gray value of 91. All pixels below this value G G are now counted as covered, while all pixels above it are counted as free. The frequencies of all gray values below the minimum GG ZU are therefore added up to a number Ni.
- a further evaluation can begin with the integral area coverage R obtained in this way, ie related to the entire substrate section, namely the determination of the screen tone variance ⁇ R 2 as a measure of the homogeneity of the area coverage.
- a square unit cell is used, the side length of which is preferably as large as the smallest line spacing of the halftone dots on the substrate in the coordinate directions of the digital image, or can be an integral multiple. If the directions of the halftone dot lines on the substrate match the coordinate directions of the pixels of the digital image, the side length of such a unit cell thus corresponds exactly to the line halftone spacing of the halftone dots on the substrate.
- the unit cell is determined from the periodicity of the gray value curve of the pixels in the coordinate system of the digital image.
- Each pixel at least half a side length of a unit cell from the edge of the image is now circumscribed with a unit cell of the type mentioned, as is illustrated for a pixel in the top left of FIG. 3.
- the unit cell is identified by the drawn-in square spanned by the arrow cross and the circumscribed pixel by the small cross in the middle of the square.
- Fig. 3 the previously explained relationship between the side length of the unit cell and the line spacing of the halftone dots at a position of the line grid at 45 ° to the coordinate system of the digital image can be seen immediately.
- ⁇ (ni 1 N ⁇ ) -100 for the gray values of the pixels located within the respective unit cell.
- nn is the number of pixels within the respective unit cell with a gray value below G G and NE the total number of pixels of a 'unit cell.
- a local halftone value ⁇ and its deviation ⁇ -R from the integral halftone value R is determined for each such pixel, the calculation expediently being carried out incrementally when the entire image is processed, ie each time the unit cell under consideration is shifted from one pixel to the next, those below G G subtracted gray values of the falling out pixels and added those of the added pixels.
- a grid tone variance ⁇ R 2 is now assigned to the entire substrate section as an integral homogeneity parameter, which is calculated according to the rules of mathematical statistics as follows:
- n is the number of pixels for which a local screen value n has been calculated and i is a running index.
- ⁇ 2 the greater the fluctuations in the halftone tone value within the considered substrate section.
- the local deviation of the halftone tone value from its value R averaged over the substrate section under consideration can be converted into a gray-scale image for each pixel that can be rewritten with a unit cell, which gives location-resolved information about inhomogeneities, such as trends in the exposure width of the imagesetter or local exposure fluctuations.
- G M is a medium gray value and ⁇ a scaling factor.
- FIG. 4 An example of such a conversion of the local fluctuations of the halftone value into a gray value image is shown in FIG. 4.
- This shows on the left the digital image of a substrate section and on the right the associated gray value image of the deviation of the local halftone value n from its mean value R.
- Three different unit cells are entered in the left image and the assignment of these unit cells to the corresponding points in the right image is made clear by arrows.
- the dimensions of the right image in both coordinate directions are each smaller by the side length of a unit cell than those of the left one, i.e. for an edge region of the left image the width of half a unit cell, there is no implementation for the reason explained above.
- the unit cell could also be chosen to be larger than was previously proposed, but this would mean averaging over a larger area when calculating the local screen tone values ⁇ and thus reducing the local resolution.
- the unit cell could be transformed by a suitable transformation, i.e. by using an appropriately rotated unit cell, its dimensions are reduced and the local resolution is thereby increased somewhat.
- a universally applicable image capture device is provided according to a second aspect of the invention.
- This initially includes a camera module 1 with a CCD image sensor and a frame grabber or a USB or Firewire interface.
- the camera module 1 is intended for connection to a computer which is programmed for evaluating the recorded image and on whose screen the image can be viewed.
- a low-noise measuring camera with at least 300,000 pixels (eg as a 640X480 matrix) and 8-bit gray value resolution is preferably used.
- pixel-wise averaging is carried out over a large number, ie preferably over 20 to 100, of digitized images and only the noiseless image generated in this way is used for evaluation.
- a microscope objective 2 with a large working distance is selected for the imaging.
- the magnification is selected such that an area of a few square millimeters, for example 2.5 mm ⁇ 2 mm, is imaged. This minimizes the measurement error in the later evaluation, since a sufficient image resolution is combined with a sufficiently large image section (depending on the raster, an average of 100 raster points). Too small a resolution would mean that halftone dots would only be partially captured and the measurement accuracy would be reduced.
- the illumination device 3 combines a plane glass illuminator 4, 5 with a directly illuminating dark field light source 6.
- the plane glass illuminator consists of a light source 4 which emits transversely to the beam path running from the substrate 7 to the objective 2, and a partially transparent mirror 5 arranged in this beam path at an angle of 45 °, which deflects the light from the light source 4 onto the substrate 7 , where it is partially reflected and falls through the mirror 5 into the lens 2.
- the dark field light source 6 illuminates the substrate 7 at an angle of 45 ° to said beam path, so that light originating from this light source 6 can only enter the objective 2 by scattering on the substrate 7.
- the light sources can be switched on individually or together and their intensity adjusted to optimize the contrast of the captured image.
- the light sources 4 and 6 schematically shows a bright field light source 4 emitting straight ahead at the top and a dark field light source 6 emitting obliquely at approximately 45 ° below.
- the light sources 4 and 6 have a modular structure, in that light-emitting diodes 8 and 9 are respectively fitted and / or glued into a rod or bar 10 or 11 made of transparent plastic, as is available, for example, under the name "Plexiglas" 10 and 11 also acts as a holder for the light-emitting diodes 8 and 9 and as an optical waveguide, in that a large part of the coupled-in light is held in bars 10 and 11 by total reflection and only leaves it at the desired location, as is shown in FIG is indicated.
- a plurality of light-emitting diodes 8 and 9 can be arranged next to one another in one or also in both cross-sectional directions of the bars 10 and 11 in order to achieve a sufficiently high and evenly distributed light intensity.
- Another reason for the arrangement of several light emitting diodes 8 and 9 is. the combination of different emission colors to vary the spectral composition of the incident light, which is of particular interest in the case of at least partially colored substrates in order to optimize the contrast.
- the differently colored light-emitting diodes In order to be able to vary the spectral composition, the differently colored light-emitting diodes must be switched on separately and their intensity must be separately adjustable.
- the use of blue-emitting light-emitting diodes has proven to be advantageous for measuring black halftone dots on a reflective metal surface, as it has a smooth printing form.
- a diffuser '12 and 13 in the form of a film is attached to each of the exit surfaces of the plastic bars 10 and 11 to the most uniform possible illumination of the captured by the camera module 1 cut to reach the substrate. 7 Alternatively, the light can be scattered at the exit surface by roughening the surface in this area.
- the bar 11 of the dark field light source 6 has one taking into account the Refractive index, ie the additional deflection when exiting due to the refraction, beveled surface section 14.
- the width of the ingot 10 . and 11 are only limited by the available space. ,
- annular light source By means of a transparent plastic tube, an annular light source can also be realized, which can be arranged in a space-saving manner coaxial with the objective 2.
- the one end face of the tube is provided with a plurality of bores into which light-emitting diodes are fitted.
- the other end surface is chamfered axially symmetrically in such a way that the light which propagates in the longitudinal direction inside the tube is deflected towards the central axis upon exit and is focused on the region of the substrate 7 to be illuminated.
- Such a tubular light source is particularly suitable as a dark field light source.
- the lighting device 3 is mounted together with the camera module 1 and the lens 2 and an intensity control device (not shown) for the light sources 4, 6 in a housing 15 which is in the passage area 16 of the
- FIG. 1 Examples of digital images of various substrates, which were recorded with an image capturing device according to the invention, are shown in FIG.
- the substrates at the top left are a printing form digitally created in the printing press, known as "DicoForm", at the top right an aluminum printing plate, at the bottom left a film, and at the bottom right paper bright field illumination was used for the two left photographs, and dark field illumination was used for the two right photographs, as can be seen in FIG Device according to the invention from a wide variety of substrates obtain images of sufficient quality for automatic evaluation.
- DicoForm a printing form digitally created in the printing press
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Accessory Devices And Overall Control Thereof (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Manufacture Or Reproduction Of Printing Formes (AREA)
Abstract
Bei einem Verfahren zur Prozesskontrolle beim Drucken wird zur Bestimmung des Rastertonwertes (R) eines Ausschnitts eines drucktechnischen Substrates ein digitales Bild des Substratausschnitts aufgenommen, aus diesem Bild eine Häufigkeitsverteilung der Grauwerte der Bildpunkte ermittelt, aus dieser Häufigkeitsverteilung in deren mittlerem Bereich des Grauwertes ein Minimum der Häufigkeit als Grenzwert (GG) des Grauwertes bestimmt, und es werden zur Berechnung des Rastertonwertes (R) des Substrates die auf einer Seite dieses Grenzwertes liegenden Bildpunkte als gedeckt und die auf der anderen Seite liegenden Bildpunkte als frei gezählt. Zur Aufnahme von Bildern verschiedener drucktechnischer Substrate, an denen dieses Verfahren durchgeführt werden kann, dient eine Vorrichtung zur Bilderfassung mit einem elektronischen Kameramodul, einem vor diesem angeordneten Abbildungsobjektiv und einer Beleuchtungseinrichtung (3) zur Beleuchtung des Substrates, wobei die Beleuchtungseinrichtung (3) sowohl eine Hellfeld-Lichtquelle (4), als auch eine Dunkelfeld-Lichtquelle (6) umfasst, die unabhängig voneinander aktivierbar und jeweils in ihrer Lichtintensität einstellbar sind.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Prozesskontrolle beim Drucken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozesskontrolle beim Drucken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine für die Durchführung dieses Verfahrens konzipierte Vorrichtung zur Bilderfassung an einem drucktechnischen Substrat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Konventionelle Offset-Druckplatten werden mittels eines Films hergestellt. Der Film kann mit einem handelsüblichen Durchlichtdensitometer genau vermessen werden. Bei der Plattenkopie und bei der Entwicklung tritt eine Tonwertänderung auf der Druckform ein, die aber konstant gehalten werden kann. Somit ist die Messung auf dem Film in Verbindung mit der Konstanz von Material, Belichtung und Entwicklung für die Prozesskontrolle ausreichend.
Bei laserbelichtbaren oder prozesslosen Druckplatten (Computer to Plate) oder digitaler Formerstellung in der Druckmaschine (Computer to Press) existiert hingegen kein Film. Der Tonwert auf der Druckform kann densitometrisch meist nicht mit einem für Papier geeigneten Densitometer in ausreichender Präzision erfasst werden. Das Hauptproblem sind dabei die Kontrastverhältnisse, und zwar insbesondere bei Druckformen mit glatten, d.h. spiegelnden Oberflächen. Eine planimetrische Untersuchung mittels eines Mikroskops ist zwar grundsätzlich möglich, aber apparativ und zeitlich aufwendig. Problematisch ist auch die Vergleichbarkeit von Messergebnissen, die mit verschiedenen Messgeräten gewonnen wurden. Ferner sind keine weiterreichenderen Qualitätsparameter erfassbar.
Angesichts dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren aufzuzeigen, das zur Prozesskontrolle beim Drucken die Messung von Rastertonwerten auf verschiedenen drucktechnischen Substraten, wie bedrucktem Papier, allen- Arten von Druckplatten, Filmen sowie insbesondere auch auf glatten Druckformen, wie sie bei der digitalen Formerstellung in der Druckmaschine zum Einsatz kommen, mit einer hohen Genauigkeit ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Bilderfassungsvorrichtung, mit der zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Bilder verschiedener drucktechnischer Substrate, insbesondere auch glatter Druckformen mit spiegelnden Oberflächen, aufgenommen werden können.
Diese Aufgaben werden er indungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen 2 bis 9 bzw. 1 1 bis 18 angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, den Rastertonwert eines Ausschnitts eines drucktechnischen Substrates mit hoher Genauigkeit anhand eines aufgenommenen digitalen Bildes automatisch zu ermitteln. Das Verfahren ist bei allen Arten von Substraten anwendbar, insbesondere auch bei solchen mit schwierigen Kontrastverhältnissen, die in einem digitalen Bild zu einer Grauwertverteilung mit unscharfem Übergang von gedeckter zu freier Fläche führen. Es ermöglicht dadurch aussagekräftige Vergleiche zwischen verschiedenartigen Substraten.
In vorteilhaften Weiterbildungen liefert das Verfahren ferner in Form der Rastertonwertvarianz eine integrale quantitative Aussage über die Homogenität des Rasterton wertes in einem betrachteten Ausschnitt eines Substrates sowie in Form eines Grauwertbildes eine ortsaufgelöste graphische Darstellung der Schwankungen des Rastertonwertes, die Rückschlüsse auf die Schwankungsursachen ermöglicht.
Um bei Substraten mit schwierigen Kontrastverhältnissen .digitale Bilder vonausreichender. Qualität für. die automatische Auswertung aufnehmen zu. können, sieht die Erfindung ferner eine Bilderfassungsvorrichtung vor, deren Beleuchtungseinrichtung eine jeweils separat aktivierbare und einstellbare Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung umfasst.
Während auflichtbeleuchtete Densitometer üblicherweise mit
Dunkelfeldbelechtung arbeiten, ist für Messungen an spiegelnden Substraten wie glatten Druckformen zur Erzielung eines ausreichenden Kontrastes eine Hellfeldbeleuchtung zu bevorzugen. Mit einer solchen allein kann aber nicht an nichtspiegelnden Substraten gemessen werden. Durch die Kombination beider Beleuchtungsarten wird erreicht, dass mit derselben Messvorrichtung sowohl spiegelnde Substrate, als auch zu Vergleichs- und Kalibrierzwecken nichtspiegelnde Substrate wie insbesondere Referenzsubstrate vermessen werden können. Ferner ist auch eine gemischte Beleuchtung zur Optimierung des Kontrasts möglich.
Vorteilhafterweise werden als Lichtquellen Leuchtdioden eingesetzt, deren Licht über als Lichtleiter fungierende Kunststoffstäbe und über Ablenk- und Streuelemente zur Substratoberfläche geleitet wird. Durch die Bereitstellung mehrerer verschiedenfarbig emittierender und separat einstellbarer Leuchtdioden kann die spektrale Zusammensetzung des eingestrahlten Lichtes zur Optimierung des Kontrasts variiert werden, was insbesondere im Hinblick auf Messungen an farbigen Substraten von Vorteil ist. Die Zusammenfassung aller Komponenten der Vorrichtung in einem kompakten Gehäuse erlaubt sowohl die stationäre Anordnung in einer Druckmaschine, als auch den mobilen Einsatz bei Inbetriebnahme- und Wartungsarbeiten.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt
Fig. 1 eine an einem Ausschnitt eines drucktechnischen Substrates gemessene Häufigkeitsverteilung des Grauwertes, .
Fig. 2 einen - vergrößerten Ausschnitt • - des mittleren Bereiches der Häufigkeitsverteilung von Fig. 2,
Fig. 3 ein digitales Bild eines drucktechnischen Substratausschnitts,
Fig. 4 ein Schema der Darstellung einer Rastertonwertvarianz als Grauwertbild
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bilderfassungsvorrichtung,
Fig. 6 Ausführungsformen von Lichtquellen zur Verwendung in der Vorrichtung von Fig. 5, und
Fig. 7 digitale Bilder von Ausschnitten verschiedener drucktechnische r Substrate.
Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein digitales Bild eines Ausschnitts eines drucktechnischen Substrates, dessen Qualität Aufschluss über die Qualität des zu überwachenden Druckprozesses gibt. Dabei kann es sich sowohl um Substrate wie Film oder Papier handeln, die bereits mit herkömmlichen Densitometem zufriedenstellend vermessen werden können, aber auch um solche Substrate, an denen mit herkömmlichen Messgeräten nicht ausreichend genau gemessen werden kann, wie Druckplatten und insbesondere glatte Druckformen. Ein Beispiel für den zweiten Aspekt der Erfindung, nämlich eine Vorrichtung zur Erfassung eines solchen digitalen Bildes an beliebigen drucktechnischen Substraten, wird später erläutert werden.
Ein digitales Bild der hier interessierenden Art besteht aus einer rechteckigen Matrix von Bildpunkten, auch Pixel genannt, von denen jedem bei der
Bildaufnahme in einem Kameramodul ein Grauwert in Form einer Digitalzahl zugeordnet wurde. Beispielsweise besteht dieser. Grauwert bei einer,, Auflösung von 8 Bit in einer zwischen 0 und 255 liegenden ganzen Zahl, wobei •beispielsweise der Grauwert 0 für einen vollkommen schwarzen und der Grauwert 255 für einen vollkommen weißen Bildpunkt stehen kann, oder umgekehrt.
Eine an sich bekannte Kenngröße zur Charakterisierung eines Druckbildes ist der sogenannte Rastertonwert R, auch Flächendeckung genannt. Er gibt an, welcher Anteil der Fläche eines Druckbildes beim Drucken von Druckfarbe bedeckt wird. Der Rastertonwert R eines auf einem drucktechnischen Substrat vorhandenen Druckbildes kann aus einem von dem Substrat mit einem Kameramodul erfassten digitalen Bild nicht ohne weiteres ermittelt werden, da es stets zahlreiche Pixel gibt, die Ränder von Rasterpunkten überdecken und daher einen Grauwert aufweisen, der von dem jeweiligen Ausmaß der Überdeckung abhängt. Ferner erscheinen bereits aufgrund von Unvollkommenheiten der Beleuchtung und der Substratoberfläche selbst vollkommen in Rasterpunkten liegende Pixel nicht als vollkommen gedeckt und vollkommen außerhalb von Rasterpunkten liegende Pixel nicht als vollkommen frei, d.h. der Kontrast zwischen gedeckter und freier Fläche ist stets begrenzt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Bestimmung des Rastertonwertes R über die Auswertung der Häufigkeitsverteilung der Grauwerte des erfassten, digitalen Bildes. Ein Beispiel für eine solche Häufigkeitsverteilung ist in Fig. 1 dargestellt. Dabei handelt es sich eigentlich um eine diskrete Häufigkeitsverteilung, also um ein Histogramm des Grauwertes, der in diesem Fall entsprechend einer Auflösung von 8 Bit zwischen 0 und 255 liegt, wobei der Wert 0 einem rein schwarzen und der Wert 255 einem rein weißen Pixel entspricht. Die Höhe der Kurve gibt über jedem Grauwert die Anzahl der Pixel mit diesem Grauwert an. Die dargestellte Kurve ergibt sich durch Verbindung der einzelnen Punkte mit geraden Linien.
Wie in Fig. 1 erkennbar ist, weist die Verteilung zwei ausgeprägte Maxima auf, von denen eines in der unteren Hälfte des Grauwertbereiches, das andere in
dessen oberer Hälfte liegt. Diese beiden Maxima entsprechen der gedeckten, bzw. der freien Fläche des Bildes. Sie sind im Grauwerthistogramm eines digital erfassten Druckbildes stets zu erwarten und um so ausgeprägter, je höher der Kontrast zwischen gedeckter und freier Fläche ist.
Um nun innerhalb des Grauwerthistogramms mit seinem quasi kontinuierlichen Übergang zwischen den eigentlich binären Eigenschaften „gedeckt" und „frei" eine Grenze zwischen diesen Eigenschaften zu definieren, wird der Mittenbereich zwischen den beiden zuvor erwähnten Maxima mittels einer Ausgleichskurve ausgewertet, was in Fig. 2 dargestellt ist, die den Mittenbereich von Fig. 1 vergrößert wiedergibt. Wie Fig. 2 deutlich zeigt, ist die Häufigkeitsverteilung des Grauwertes eigentlich diskret und in dem fraglichen Bereich nicht monoton mit einer beträchtlichen Streuung der einzelnen Punkte um die eingetragene Ausgleichskurve herum. Die Verwendung des Grauwertes mit der absolut geringsten Häufigkeit als Grenzwert zur Unterscheidung zwischen als gedeckt und als frei zu betrachtenden Bildpunkten wäre deshalb keine sinnvolle, weil zu ungenaue Vorgehensweise.
Eine mögliche Art der Ermittlung einer Ausgleichskurve ist die Bestimmung eines Polynoms geringer Ordnung, insbesondere einer Parabel, nach der Methode des kleinsten Fehlerquadrates, wobei in jedem Fall darauf zu achten ist, dass die Kurve im interessierenden Bereich zu beiden Seiten ihres Minimums monoton ansteigen soll. Methoden zur Bestimmung von Ausgleichskurven mit Nebenbedingungen sind in der Mathematik als solche hinreichend bekannt. Bevorzugt wird als Ausgleichskurve der Einfachheit halber eine Parabel verwendet. Die in Fig. 2 eingetragene Kurve ist eine Parabel.
Bei der Berechnung der Ausgleichskurve stellt sich die Frage, über welchen Bereich des Grauwertes sich die Kurve erstrecken soll, d.h. welcher Bereich in die Berechnung der Kurve eingehen soll. Hierzu sieht die Erfindung vorzugsweise vor, zunächst die beiden zuvor erwähnen absoluten Häufigkeitsmaxima zu suchen und dann den zwischen diesen liegenden Grauwert mit dem absoluten Minimum der
Häufigkeit als Mitte des Bereiches festzulegen, in dem die Verteilung durch die Ausgleichskurve angenähert werden soll.
Ein erstes sinnvoll erscheinendes Kriterium zur Festlegung der Breite' des Gültigkeitsbereiches der Ausgleichskurve ist der halbe Abstand der beiden Maxima. Dieses Kriterium wurde bei dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Beispiel angewendet. Es liefert eine Ausgleichskurve mit- zufriedenstellendem Verlauf jedoch nur bei einer ungefähr mittigen Lage des Minimums zwischen den beiden Maxima.
Um eine eventuell deutlich unsymmetrische Lage des Minimums zwischen den beiden Maxima ausreichend zu berücksichtigen, ist es besser, den Abstand des Minimums vom näherliegenden der beiden Maxima zu bestimmen und als Breite des Gültigkeitsbereiches der Ausgleichskurve zu wählen. Bei diesem verfeinerten Kriterium ist die Breite des Gültigkeitsbereiches bei exakt mittiger Lage des Minimums zwischen den beiden Maxima am größten und beträgt dann den halben Abstand der beiden Maxima. Sie wird aber um so kleiner, je näher das Minimum zu einem der beiden Maxima rückt, d.h. je unsymmetrischer die Verteilung verläuft.
Im gezeigten Beispiel (Fig. 2) liegt das Minimum GG der Ausgleichsparabel bei einem Grauwert von 91. Alle Pixel unterhalb dieses Wertes GG werden nun als gedeckt gezählt, während alle Pixel oberhalb davon als frei gezählt werden. Es werden also die Häufigkeiten aller Grauwerte unterhalb des Minimums GG ZU einer Anzahl Ni aufaddiert. Der Rastertonwert R ergibt sich als prozentuales Verhältnis der Anzahl der als gedeckt gezählten Pixel zur Gesamtzahl der Pixel, d.h. nach der Formel R = (Nι/Ngβ8)-1 OO = [Nι/(N1+N2)]-1 OO. Dabei braucht die Anzahl N2 der Summe der Häufigkeiten der Grauwerte oberhalb des Minimums nicht eigens durch Addition ermittelt zu werden, da die Gesamtzahl Nges = Nι+N2 der Pixel als bekannt vorausgesetzt werden kann.
Mit der so gewonnenen integralen, d.h. auf den gesamten Substratausschnitt bezogenen Flächendeckung R kann eine weitere Auswertung beginnen, nämlich die Bestimmung der Rastertonvarianz σR 2 als Maßzahl für die Homogenität der Flächendeckung. Hierzu wird eine quadratische Einheitszelle verwendet, deren Seitenlänge vorzugsweise so groß ist wie der kleinste Linienrasterabstand der Rasterpunkte auf dem Substrat in den Koordinatenrichtungen des digitalen Bildes, oder auch ein ganzzahliges Vielfaches betragen kann. Bei einer Übereinstimmung der Richtungen der Rasterpunktlinien auf dem Substrat mit den Koordinatenrichtungen der Pixel des digitalen Bildes entspricht die Seitenlänge einer solchen Einheitszelle somit genau dem Linienrasterabstand der Rasterpunkte auf dem Substrat.
Bei einer Drehung des Linienrasters des Substrates gegenüber den
Koordinatenrichtungen des digitalen Bildes um 45°, wie sie bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel vorliegt, erhöht sich die Seitenlänge der Einheitszelle gegenüber dem Linienrasterabstand der Rasterpunkte auf dem Substrat um den
Faktor 2 . Der Grund hierfür liegt darin, dass die Einheitszelle der Einfachheit halber aus der Periodizität des Grauwertverlaufes der Pixel im Koordinatensystem des digitalen Bildes bestimmt wird.
Jeder vom Rand des Bildes mindestens eine halbe Seitenlänge einer Einheitszelle entfernte Bildpunkt wird nun mit einer Einheitszelle besagter Art umschrieben, wie es in Fig. 3 links oben für einen Bildpunkt veranschaulicht ist. Dabei ist die Einheitszelle durch das eingezeichnete, von dem Pfeilkreuz aufgespannte Quadrat und der umschriebene Bildpunkt durch das kleine Kreuz in der Mitte des Quadrates gekennzeichnet. In Fig. 3 ist der zuvor erläuterte Zusammenhang zwischen der Seitenlänge der Einheitszelle und dem Linienabstand der Rasterpunke bei einer Lage des Linienrasters unter 45° zum Koordinatensystem des digitalen Bildes auf Anhieb erkennbar.
Für jeden ausreichend von Rand beabstandeten Bildpunkt wird unter Verwendung des zur Berechnung des Rastertonwertes R ermittelten Grenzwertes GG und der
Grauwerte der innerhalb der jeweiligen Einheitszelle liegenden Bildpunkte ein lokaler Rastertonwert η nach der Formel η = (ni1 Nε)-100 berechnet. Darin ist nn die Anzahl der Bildpunkte innerhalb der jeweiligen Einheitszelle mit einem Grauwert unterhalb von GG und NE die Gesamtzahl der Bildpunkte einer' Einheitszelle. Es versteht sich von selbst, dass eine solche Berechnung nur für Bildpunkte durchgeführt werden kann, die den zuvor genannten Mindestabstand vom Bildrand haben, da sonst die Umschreibung mit einer Einheitszelle besagter Art nicht möglich ist.
Für jeden solchen Bildpunkt wird ein lokaler Rastertonwert η und dessen Abweichung η-R vom integralen Rastertonwert R ermittelt, wobei die Berechnung beim Abarbeiten des gesamten Bildes zweckmäßigerweise inkrementell erfolgt, d.h. bei jeder Verschiebung der betrachteten Einheitszelle von einem Bildpunkt zum nächsten werden die unterhalb von GG liegenden Grauwerte der herausfallenden Bildpunkte subtrahiert und diejenigen der hinzukommenden Bildpunkte addiert. Dem gesamten Substratausschnitt wird nun als integraler Homogenitätsparameter eine Rastertonwertvarianz σR 2 zugewiesen, die sich nach den Regeln der mathematischen Statistik folgendermaßen errechnet:
Darin ist n die Anzahl der Bildpunkte, für die ein lokaler Rastertonwert n berechnet wurde, und i ein Laufindex. Je größer der Wert von σ 2 ist, um so größer sind die Schwankungen des Rastertonwertes innerhalb des betrachteten Substratausschnittes.
Darüber hinaus kann die lokale Abweichung des Rastertonwertes von seinem über den betrachteten Substratausschnitt gemittelten Wert R für jeden mit einer Einheitszelle umschreibbaren Bildpunkt in ein Grauwertbild umgesetzt werden, das ortsaufgelöst Aufschluss über Inhomogenitäten, wie z.B. Trends in der Schreibspurbreite des Belichters oder lokale Belichtungsschwankungen gibt.
Hierzu wird für.jeden umschreibbaren Bildpunkt ein Grauwert Gj folgendermaßen berechnet: G, = GM- ξ-(rrR)
Dabei ist GM ein mittlerer Grauwert und ξ ein Skalierungsfaktor. Beispielsweise wäre bei einer Grauwertauflösung von 8 Bit der mittlere Grauwert GM = 128 und ein typischer Wert für den Skalierungsfaktor wäre ξ = 50/R. Der mittlere Grauwert GM = 128 würde in diesem Fall einem Bildpunkt zugeordnet, dessen lokaler Rastertonwert π genau mit dem integralen Rastertonwert R übereinstimmt. Ein Bildpunkt, dessen lokaler Rastertonwert η um 1 % größer ist als R, erhielte dann einen Grauwert von 128-50 = 78.
Ein Beispiel für eine solche Umsetzung der lokalen Schwankungen des Rastertonwertes in ein Grauwertbild gibt Fig. 4. Darin ist links das digitale Bild eines Substratausschnitts und rechts das zugehörige Grauwertbild der Abweichung des lokalen Rastertonwertes n von seinem Mittelwert R zu sehen. In dem linken Bild sind drei verschiedene Einheitszellen eingetragen und es ist jeweils durch Pfeile die Zuordnung dieser Einheitszellen zu den zugehörigen Punkten des rechten Bildes deutlich gemacht. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, sind die Abmessungen des rechten Bildes in beiden Koordinatenrichtungen jeweils um die Seitenlänge einer Einheitszelle geringer als diejenigen des linken, d.h. für einen Randbereich des linken Bildes von der Breite einer halben Einheitszelle findet aus dem zuvor erläuterten Grund keine Umsetzung statt.
Je gleichförmiger die Rasterpunkte sind, desto homogener ist die resultierende Graufläche. Örtliche Schwankungen des Rasterton wertes sind, obwohl sie typischerweise nur im Bereich von 1 % bis 2% liegen, für das menschliche Auge aus hinreichender Entfernung, d.h. im normalen Betrachtungsabstand eines Druckproduktes sehr deutlich erkennbar und werden als störend empfunden. Eine Problemlokalisation mittels eines Mikroskops ist hierbei nicht möglich, da sich die örtliche Frequenz der Schwankung bei Vergrößerung aus dem empfindlichen Bereich des Auges heraus verschiebt. Mittels der
erfindungsgemäßen Darstellung in Form eines Grauwertbildes werden die Schwankungen dem -Auge erstmals ortsaufgelöst zugänglich gemacht bzw. über, den integralen Homogenitätsparameter σR 2 quantifiziert. Dass Homogenitätsuntersuchungen der hier in Rede stehenden Art einen homogenen Sollverlauf des auf dem Substrat betrachteten Testmusters voraussetzen, versteht sich von selbst.
Die Einheitszelle könnte grundsätzlich auch größer gewählt werden als vorausgehend vorgeschlagen wurde, was aber eine Mittelung über eine größere Fläche bei der Berechnung der lokalen Rastertonwerte η und somit eine Verringerung der örtlichen Auflösung bedeuten würde. Andererseits könnte die Einheitszelle bei einer Drehung des Linienrasters des Substrates gegenüber dem Koordinatensystem des digitalen Bildes durch eine geeignete Transformation, d.h. durch Verwendung einer entsprechend gedrehten Einheitszelle, noch in ihren Abmessungen verringert und dadurch die örtliche Auflösung etwas gesteigert werden.
Um zur Durchführung des vorausgehend beschriebenen Verfahrens geeignete digitale Bilder von Ausschnitten verschiedenartiger drucktechnischer Substrate aufzunehmen, ist nach einem zweiten Aspekt der Erfindung eine universell einsetzbare Bilderfassungsvorrichtung vorgesehen. Zu dieser gehört zunächst ein Kameramodul 1 mit einem CCD-Bildsensor und einem Framegrabber oder einer USB- oder Firewire-Schnittstelle. Das Kameramodul 1 ist zum Anschluss an einen Computer bestimmt, der zur Auswertung des aufgenommenen Bildes programmiert ist und an dessen Bildschirm das Bild betrachtet werden kann. Vorzugsweise wird eine rauscharme Messkamera mit mindestens 300 000 Pixeln (z.B. als 640X480-Matrix) und 8 Bit Grauwertauflösung verwendet. Zur weiteren Reduzierung des Kamerarauschens und einer entsprechenden Erhöhung der Messgenauigkeit wird über eine Vielzahl, d.h. vorzugsweise über 20 bis 100 digitalisierte Bilder pixelweise gemittelt und erst das auf diese Weise erzeugte, entrauschte Bild zur Auswertung herangezogen.
Für die Abbildung wird ein Mikroskopobjektiv 2 mit großem Arbeitsabstand gewählt. Die Vergrößerung wird je nach Größe des CCD-Bildsensors so gewählt, dass ein Bereich von einigen Quadratmillimetern, beispielsweise 2,5mm x 2mm, abgebildet wird. Dies minimiert den Messfehler bei der späteren Auswertung, da eine ausreichende Bildauflösung mit einem hinreichend großen Bildausschnitt (je nach Raster im Mittel 100 Rasterpunkte) kombiniert wird. Eine zu kleine Auflösung würde bedeuten, dass Rasterpunkte nur teilweise erfasst würden und die Messgenauigkeit reduziert würde.
Das wichtigste Merkmal dieses Aspektes der Erfindung ist die optimale Anpassung der Beleuchtung an die Messsituation. Man unterscheidet in der Mikroskopie zwischen Hellfeldbeleuchtung, bei der vom Substrat direkt reflektiertes Licht in das Objektiv gelangt, und Dunkelbeleuchtung, bei der nur am Substrat gestreutes Licht in das Objektiv gelangt. Im Hinblick auf eine flexible Ausleuchtung der verschiedenartigen Substrate und auf die verwendete Kameraanordnung kombiniert die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 3 einen Planglasilluminator 4, 5 mit einer direkt beleuchtenden Dunkelfeldlichtquelle 6.
Der Planglasilluminator besteht aus einer Lichtquelle 4, die quer zu dem vom Substrat 7 zum Objektiv 2 verlaufenden Strahlengang emittiert, und einem in diesem Strahlengang unter einem Winkel von 45° angeordneten, teildurchlässigen Spiegel 5, der das Licht der Lichtquelle 4 auf das Substrat 7 umlenkt, wo es teilweise reflektiert wird und durch den Spiegel 5 in das Objektiv 2 einfällt. Die Dunkelfeld-Lichtquelle 6 beleuchtet das Substrat 7 unter einem Winkel von 45° zu besagtem Strahlengang, so dass von dieser Lichtquelle 6 stammendes Licht nur durch Streuung am Substrat 7 in das Objektiv 2 einfallen kann. Je nach gewünschter Beleuchtungssituation können die Lichtquellen einzeln oder gemeinsam eingeschaltet und in ihrer Intensität eingestellt werden, um den Kontrast des aufgenommenen Bildes zu optimieren.
In Fig. 6 ist oben eine, geradeaus emittierende Hellfeld-Lichtquelle 4 und unten eine schräg unter ca. 45° emittierende Dunkelfeld-Lichtquelle 6 schematisch dargestellt. Die Lichtquellen 4 und 6 sind modular aufgebaut, indem Leuchtdioden 8 bzw. 9 jeweils in einen Stab oder Barren 10 bzw. 11 aus transparentem Kunststoff, wie er z.B. unter dem Namen „Plexiglas" erhältlich ist, eingepasst und/oder eingeklebt sind. Der Kunststoffbarren 10 bzw. 11 fungiert zugleich als Halter für die Leuchtdioden 8 bzw. 9 und als Lichtwellenleiter, indem ein Großteil des eingekoppelten Lichts durch Totalreflexion im Barren 10 bzw. 11 gehalten wird und ihn erst an der gewünschten Stelle veriässt, wie es in Fig. 6 angedeutet ist.
Bei entsprechenden Querschnittsabmessungen des Barrens 10 bzw. 11 können jeweils mehrere Leuchtdioden 8 bzw. 9 nebeneinander in einer oder auch in beiden Querschnittsrichtungen des Barrens 10 bzw. 11 angeordnet sein, um eine sowohl ausreichend hohe, als auch gleichmäßig verteilte Lichtintensität zu erzielen. Ein anderer Grund für die Anordnung mehrerer Leuchtdioden 8 bzw. 9 ist . die Kombination verschiedener Emissionsfarben zur Variation der spektralen Zusammensetzung des eingestrahlten Lichtes, was insbesondere bei zumindest teilweise farbigen Substraten zur Optimierung des Kontrastes von Interesse ist. Um die spektrale Zusammensetzung variieren zu können, müssen die verschiedenfarbigen Leuchtdioden separat einschaltbar und in ihrer Intensität separat einstellbar sein. Zur Messung schwarzer Rasterpunkte auf einer spiegelnden Metalloberfläche, wie sie eine glatte Druckform aufweist, hat sich der Einsatz blau emittierender Leuchtdioden als vorteilhaft erwiesen.
An den Austrittsflächen der Kunststoffbarren 10 und 11 ist jeweils ein Diffusor'12 bzw. 13 in Form einer Folie angebracht, um eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung des von dem Kameramodul 1 erfassten Ausschnitts des Substrates 7 zu erreichen. Alternativ hierzu kann eine Streuung des Lichtes an der Austrittsfläche auch durch eine Aufrauhung der Oberfläche in diesem Bereich bewirkt werden. Um einen bestimmten Austrittswinkel zu erzielen, weist der Barren 11 der Dunkelfeld-Lichtquelle 6 einen unter Berücksichtigung des
Brechungsindex, d.h. der zusätzlichen Ablenkung beim Austritt infolge der Brechung, angeschrägten Oberfächenabschnitt 14 auf. Der Breite der Barren 10. und 11 sind nur durch den verfügbaren Bauraum Grenzen gesetzt. .
Um die Emission von störendem Streulicht aus den Lichtquellen 4 und 6 in Richtung des Objektivs 2 so weit als möglich zu unterbinden, ist es zweckmäßig, die Oberflächen der Kunststoffbarren 10 und 11 mit Ausnahme der Lichtaustrittsflächen mit Metallfolie zu bedecken.
Mittels eines transparenten Kunststoffrohres ist auch eine ringförmige Lichtquelle realisierbar, die platzsparend koaxial zum Objektiv 2 angeordnet werden kann. Hierzu ist die eine Endfläche des Rohres mit mehreren Bohrungen versehen, in die jeweils Leuchtdioden eingepasst sind. Die andere Endfläche ist axialsymmetrisch so angeschrägt, dass das sich innerhalb des Rohres in Längsrichtung ausbreitende Licht beim Austritt zur Mittelachse hin abgelenkt und auf den auszuleuchtenden Bereich des Substrates 7 gebündelt wird. Eine solche rohrförmige Lichtquelle ist vor allem als Dunkelfeld-Lichtquelle geeignet.
Die Beleuchtungseinrichtung 3 ist mit dem Kameramodul 1 und dem Objektiv 2 sowie einer nicht dargestellten Intensitätsregeleinrichtung für die Lichtquellen 4, 6 zusammen in einem Gehäuse 15 montiert, das im Durchtrittsbereich 16 des
Strahlengangs vom Substrat 7 zum Objektiv sowie von der Dunkelfeld-Lichtquelle
6 zum Substrat offen oder transparent ist.
Beispiele digitaler Bilder verschiedener Substrate, die mit einer erfindungsgemäßen Bilderfassungsvorrichtung aufgenommen wurden, sind in Fig.
7 zu sehen. Bei den Substraten handelt es sich links oben um eine digital in der Druckmaschine erstellte Druckform, wie sie unter dem Namen „DicoForm" bekannt ist, rechts oben um eine Aluminium-Druckplatte, links unten um einen Film, und rechts unten um Papier. Für die beiden linken Aufnahmen wurde die Hellfeldbeleuchtung verwendet, bei den beiden rechten wurde auf Dunkelfeldbeleuchtung umgeschaltet. Wie Fig. 7 zeigt, lassen sich mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung von unterschiedlichsten Substraten Bilder von für die automatische Auswertung ausreichender Qualität gewinnen.
Claims
1. Verfahren zur Prozesskontrolle beim Drucken, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Rastertonwertes R eines Ausschnitts eines drucktechnischen Substrats ein digitales Bild des Substratausschnitts aufgenommen wird, dass aus diesem Bild eine Häufigkeitsverteilung der Grauwerte der Bildpunkte ermittelt wird, dass aus dieser Häufigkeitsverteilung in deren mittlerem Bereich des Grauwertes ein Minimum der Häufigkeit als Grenzwert GG des Grauwertes bestimmt wird, und dass zur Berechnung des Rastertonwertes R des Substratausschnitts die auf einer Seite dieses Grenzwertes GQ liegenden Bildpunkte als gedeckt und die auf der anderen Seite liegenden Bildpunkte als frei gezählt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rastertonwert R nach der Formel R = (Nι/Nges)*100 berechnet wird, wobei Ni die Anzahl der als gedeckt gezählten Bildpunkte und Nges die Gesamtzahl der Bildpunkte ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Minimums anhand einer an die diskrete Häufigkeitsverteilung in einem mittlerem Bereich des Grauwertes angepassten Ausgleichskurve vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als mittlerer Bereich des Grauwertes ein Bereich ausgewählt wird, dessen Mitte das zwischen den jeweiligen absoluten Maxima der Häufigkeit in der unteren Hälfte und in der oberen Hälfte des Grauwertbereiches liegende absolute Minimum der Häufigkeit bildet, und dessen Breite der Grauwertdifferenz zwischen dem Minimum und dem diesem näherliegenden der beiden Maxima entspricht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung einer . Einheitszelle, deren Seitenlange ein ganzzahliges Vielfaches des kleinsten Linienrasterabstands der Rasterpunkte des Substrates in den Koordinatenrichtungen des digitalen Bildes beträgt, jeder vom Rand des Bildes mindestens eine halbe Seitenlänge einer Einheitszelle entfernte Bildpunkt mit einer Einheitszelle besagter Art umschrieben wird, dass für jeden solchen Bildpunkt unter Verwendung des zur Berechnung des Rastertonwertes R ermittelten Grenzwertes GG und der Grauwerte der innerhalb der jeweiligen Einheitszeile liegenden Bildpunkte ein lokaler Rastertonwert η berechnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus den lokalen Rastertonwerten η und dem Rastertonwert R des Substratausschnitts eine Rastertonwertvarianz σ des Substratausschnitts nach der Formel berechnet wird, worin n die Anzahl der Bildpunkte ist, für die ein lokaler Rastertonwert η berechnet wurde.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur graphischen Darstellung der örtlichen Schwankung des Rastertonwertes aus den lokalen Rastertonwerten n der Bildpunkte und dem Rastertonwert R des gesamten Substratausschnitts ein Grauwertbild erzeugt wird, bei dem der Grauwert G| an jedem Bildpunkt ein Maß für die Abweichung des Grauwertes des jeweiligen Bildpunktes vom Rastertonwert R des Substratausschnitts ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grauwert Gj nach der Formel Gi = GM - ξ-(rι-R) berechnet wird, worin G der mittlere Grauwert des zu erzeugenden Grauwertbildes und ξ ein Skalierungsfaktor ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Auswertung verwendete Bild aus einer Vielzahl von Einzelbildern des Substratausschnitts erzeugt wird, indem deren Grauwerte für jeden Bildpunkt gemittelt werden.
10. Vorrichtung zur Bilderfassung an einem drucktechnischen Substrat mit einem elektronischen Kameramodul, einem vor diesem angeordneten Abbildungsobjektiv und einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Substrates, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (3) sowohl eine Hellfeld-Lichtquelle (4), als auch eine Dunkelfeld-Lichtquelle (6) umfasst, die unabhängig voneinander aktivierbar und jeweils in ihrer Lichtintensität einstellbar sind.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (4 und 6) jeweils mindestens eine Leuchtdiode (8 bzw. 9) und mindestens einen Lichtleiter (10 bzw. 1 1) aufweisen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lichtquellen (4 und 6) mehrere verschiedenfarbige Leuchtdioden (8 bzw. 9) aufweist, die unabhängig voneinander aktivierbar und jeweils in ihrer Lichtintensität einstellbar sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtleiter (10, 1 1 ) an seiner Lichtaustrittsfläche mit einem Diffusor (12 bzw. 13) versehen ist, oder dort eine aufgerauhte Oberfläche aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleiter (10, 11) ein Stab oder Barren aus lichtdurchlässigem Kunststoff ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dunkelfeld-Lichtquelle einen Lichtleiter in Form eines Rohres aus lichtdurchlässigem Kunststoff aufweist, der koaxial zum Abbildungsobjektiv (2) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dunkelfeld-Lichtquelle (6) einen Lichtleiter (11) mit einem abgeschrägten Oberflächenabschnitt (14) aufweist, an dem das Licht zur Austrittsfläche hin abgelenkt wird.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einkopplung des Lichtes der Hellfeld-Lichtquelle (4) im Strahlengang zwischen dem Substrat (7) und dem Objektiv (2) ein teildurchlässiger Spiegel (5) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kameramodul (1), das Abbildungsobjektiv (2) und die Beleuchtungseinrichtung (3) zusammen in einem Gehäuse (15) angeordnet sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10339651A DE10339651B3 (de) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Rastertonwerten durch direkte Aufnahme von verschiedenen drucktechnischen Substraten |
PCT/EP2004/009189 WO2005028197A2 (de) | 2003-08-28 | 2004-08-17 | Verfahren und vorrichtung zur prozesskontrolle beim drucken |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1663653A2 true EP1663653A2 (de) | 2006-06-07 |
Family
ID=34202151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP04764181A Withdrawn EP1663653A2 (de) | 2003-08-28 | 2004-08-17 | Verfahren und vorrichtung zur prozesskontrolle beim drucken |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20060219120A1 (de) |
EP (1) | EP1663653A2 (de) |
JP (1) | JP2007504964A (de) |
CN (1) | CN1842417A (de) |
DE (1) | DE10339651B3 (de) |
WO (1) | WO2005028197A2 (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010007421B3 (de) * | 2010-02-10 | 2011-07-07 | LPCon GmbH, 12489 | Anordnung zur Erfassung von Marken auf spiegelndem Material für die Registerregelung an Druckmaschinen |
EP2748004B1 (de) * | 2011-08-22 | 2017-01-04 | Windmöller & Hölscher KG | Maschine und verfahren zum bedrucken von materialbahnen |
CN103308530B (zh) * | 2012-03-09 | 2015-04-01 | 致茂电子(苏州)有限公司 | 表面花纹的检测方法 |
CN104614384B (zh) * | 2015-02-06 | 2017-05-03 | 北京印刷学院 | 一种印品文字的质量检测方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2931098C2 (de) * | 1979-07-31 | 1983-01-05 | Dr.-Ing. Rudolf Hell Gmbh, 2300 Kiel | Verfahren zur Druckformherstellung |
EP0356680A1 (de) * | 1988-08-11 | 1990-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Optische Aufnahmeeinrichtung für Bildverarbeitungssysteme |
US5058982A (en) * | 1989-06-21 | 1991-10-22 | Orbot Systems Ltd. | Illumination system and inspection apparatus including same |
IL94368A (en) * | 1990-05-11 | 1993-07-08 | Orbot Systems Ltd | Optic inspection apparatus and illumination system particularly useful therein |
US5144566A (en) * | 1990-06-14 | 1992-09-01 | Comar, Inc. | Method for determining the quality of print using pixel intensity level frequency distributions |
DE4038057C2 (de) * | 1990-11-29 | 1997-05-15 | Hell Ag Linotype | Verfahren zur Generierung und Speicherung von digitalisierten Dichteschwellwerten zur Rasterung einer Halbtonbildvorlage |
US5737090A (en) * | 1993-02-25 | 1998-04-07 | Ohio Electronic Engravers, Inc. | System and method for focusing, imaging and measuring areas on a workpiece engraved by an engraver |
IL106406A (en) * | 1993-07-20 | 1997-03-18 | Scitex Corp Ltd And Advanced V | Automatic inspection of printing plates or cylinders |
US5724259A (en) * | 1995-05-04 | 1998-03-03 | Quad/Tech, Inc. | System and method for monitoring color in a printing press |
US20020054291A1 (en) * | 1997-06-27 | 2002-05-09 | Tsai Bin-Ming Benjamin | Inspection system simultaneously utilizing monochromatic darkfield and broadband brightfield illumination sources |
US5848189A (en) * | 1996-03-25 | 1998-12-08 | Focus Automation Systems Inc. | Method, apparatus and system for verification of patterns |
DE19617009C2 (de) * | 1996-04-27 | 1999-05-20 | Roland Man Druckmasch | Photoelektrische Meßeinrichtung |
DE10239548A1 (de) * | 2002-08-23 | 2004-03-04 | Leica Microsystems Semiconductor Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Inspektion eines Objekts |
-
2003
- 2003-08-28 DE DE10339651A patent/DE10339651B3/de not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-08-17 EP EP04764181A patent/EP1663653A2/de not_active Withdrawn
- 2004-08-17 US US10/569,748 patent/US20060219120A1/en not_active Abandoned
- 2004-08-17 CN CNA2004800248092A patent/CN1842417A/zh active Pending
- 2004-08-17 JP JP2006524287A patent/JP2007504964A/ja active Pending
- 2004-08-17 WO PCT/EP2004/009189 patent/WO2005028197A2/de active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See references of WO2005028197A2 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060219120A1 (en) | 2006-10-05 |
WO2005028197A2 (de) | 2005-03-31 |
JP2007504964A (ja) | 2007-03-08 |
WO2005028197A3 (de) | 2005-07-07 |
DE10339651B3 (de) | 2005-03-24 |
CN1842417A (zh) | 2006-10-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1386141B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur berührungsfreien untersuchung eines gegenstandes, insbesondere hinsichtlich dessen oberflächengestalt | |
DE3875714T2 (de) | Vorrichtung zur beleuchtung von dokumenten. | |
DE2354141C2 (de) | Optisches Meßverfahren zum Untersuchen von Oberflächen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
EP1607738A1 (de) | Verfahren und System zur Inspektion eines Wafers | |
DE102007013321A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Partikelgröße und/oder Partikelform eines Partikelgemisches | |
DE102007025304B4 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit einer Koordinaten-Messmaschine und deren Genauigkeit | |
DE69320418T2 (de) | Verfahren und Gerät zur Knochen-Messung | |
DE102009044151A1 (de) | Vorrichtung zur optischen Waferinspektion | |
EP0971204A2 (de) | Verfahren zur berührungslosen Messung von strangförmigem Fasergut | |
EP1639312A2 (de) | VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM VERMESSEN DER DIMENSION EINES KÖRPERS | |
DE10000030A1 (de) | Kamerasystem für die Bearbeitung von Dokumenten | |
DE10118463A1 (de) | Verfahren und Anordnung zur tiefenaufgelösten optischen Erfassung einer Probe | |
EP0031155B1 (de) | Anordnung zur punkt- und zeilenweisen Aufzeichnung von Bildinformationen | |
DE19951146A1 (de) | Verfahren zum Reduzieren des Rauschens in einem durch Abbildung erhaltenen Signal | |
DE69421649T2 (de) | Optische Prüfvorrichtung für die Füllung von Zigaretten | |
DE102007025910A1 (de) | Hintergrundbeleuchtung | |
DE10339651B3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Rastertonwerten durch direkte Aufnahme von verschiedenen drucktechnischen Substraten | |
DE112017001734T5 (de) | Bilderfassungsvorrichtung und Bilderfassungsverfahren | |
DE102019001498A1 (de) | Vorrichtung zur optischen Vermessung und Abbildung eines Messobjekts sowie Verfahren | |
DE102020127071B3 (de) | Verfahren und Mikroskop mit einer Einrichtung zum Erfassen von Verlagerungen einer Probe gegenüber einem Objektiv | |
EP0955538A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Feststellung und/oder Visualisierung von Fehlern auf der Oberfläche von Gegenständen | |
DE60311451T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur kontrolle der trockenlinie bei der langsiebpapiermaschine und zur darauf beruhenden steuer- und regelung | |
DE102020129997A1 (de) | Strichcodeleser mit kalibrierung der scanner-bildhelligkeit mit mehreren sichtfeldern von einem einzelnen sensor | |
DE102010009957A1 (de) | Vorrichtung zur Abbildung eines flächigen Objekts | |
DE3532690A1 (de) | Verfahren zur messung der oberflaechenrauheit von werkstuecken sowie geraet zu seiner durchfuehrung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20060328 |
|
DAX | Request for extension of the european patent (deleted) | ||
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20070305 |
|
RAP1 | Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred) |
Owner name: MANROLAND AG |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20100302 |