JP2019215348A - 画像検査ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】計算機（３）を用いた、被印刷材料を処理する機械（４）における、印刷生成物（８）の画像検査方法である。【解決手段】画像検査システムによる印刷ジョブの画像検査の範囲において、製造された印刷生成物（８）が、画像センサ（５）によって検出され、デジタル化され、検出されたデジタルの印刷画像（１１）は、計算機（３）によって、デジタルの基準画像と比較され、基準画像から印刷画像（１１）が偏差している場合、欠陥があると識別された印刷生成物が廃棄される。画像センサ（５）が、製造された印刷生成物を、少なくとも２つの異なる観察角度（９，１０）および／または観察距離（１６）から検出し、計算機（３）が、このように検出された少なくとも２つのデジタルの印刷画像（１１）を、少なくとも２つの異なる観察角度（９，１０）および／または観察距離（１６）に関連して評価し、偏差に関して判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットアームを用いた、印刷機における印刷生産物の画像検査方法のための装置および方法に関する。

本発明は、印刷の質のコントロールの技術領域に属する。

今日の印刷産業では、特に大型印刷機において、品質コントロールがいわゆるインライン検査システム（以降では画像検出システムと称される）を介して自動的に行われる。インラインとは、この場合には、画像検出システム、詳細には画像検出システムのカメラが、印刷機内に取り付けられていることを意味している。カメラはここでは、通常、最後の印刷機構の後段に、またはコーティング機構等のさらなる後処理ステーションが存在する場合には、さらなる後処理ステーションの後段に取り付けられ、印刷機によって作成された印刷製品を検出する。ここで、カメラは、１つのカメラであっても、複数のカメラを備えたカメラシステムであってもよい。他の画像センサを使用することも可能であるが、以降では簡略化して、「カメラ」とする。このように、カメラによって作成されたデジタルの印刷画像は、次に、画像処理計算機において、印刷主題の相応する良好な画像と比較される。このような良好な画像は、ここでは、前段階データから作成されても、記憶されてもよい。記憶はこの場合には、作成されるべき印刷主題を備えた一連の印刷製品が印刷され、画像検出システムのカメラによって検出されることを意味している。このような印刷手本はできるだけ、欠陥がないようにされているべきであり、したがって、画像検出システムによって検出された後に、デジタルの基準として画像処理計算機内に、良好な画像として格納される。次に、本刷りプロセスにおいて、画像検出システムのカメラによって、作成された印刷画像または作成された印刷画像の一部が検出され、記憶されたデジタルの良好な画像の基準または前段階データから作成された良好な画像の基準と比較される。ここで本刷りにおいて作成された印刷製品とデジタルの基準との間に偏差が確認されると、この偏差が、印刷工に示され、印刷工はその後、この偏差が容認可能なものであるか否か、またはこのように作成された印刷製品が刷り損じとして排除されるべきであるか否かを判断することができる。刷り損じとして識別された印刷枚葉紙は刷り損じポイントを介して外に出される。ここで、良好な画像の基準に欠陥がないということと、実際の印刷物および画像検出システムによって検出された印刷画像が、実際に印刷された印刷画像に実際にも相応するということと、の両方が極めて重要である。画像撮影によって生じる欠陥、例えば照明不足、カメラのレンズの汚れまたはその他の影響源によって生じる欠陥が検査プロセスに悪影響を与えることがあってはならない。

しかし、このような自動化された検査システムが考慮することができないのは、エンドユーザーによる、作成された印刷製品の人間による観察の異なる観点である。ここで、このようなエンドユーザーが、作成された印刷製品の質を容認することができるか否かが問題である。これは一方では、印刷ジョブの種類に関連する。したがって、輝度が高いパンフレットは、ちらしまたはフライヤーよりも格段に高い質の要求を確実に満たさなければならない。他方では、これは、明らかに相違していることがある、各エンドユーザーの個々の期待およびイメージに関連している。エンドユーザーは、印刷の質の検査時に、作成された印刷製品を手に取り、種々の角度および眼からの種々の距離から観察することによって、作成された印刷製品を観察する。従来技術から知られているように、自動化された検査システムによってこのような個々の質の要求を満たすのは困難である。

デジタル印刷、特にインクジェット印刷から、特別に、いわゆる空白行を判定するために、印刷の質の判定の標準化の試みが知られている。これによって、専門家および素人による、グレースケール値分析および判定評点からのデータを用いたモデル形成が試みられ、個々の質の要求が少なくとも部分的に考慮される。しかしこのようなアプローチは、インクジェット印刷における空白行の特有の判定に対してのみ有効である。これによっては、異なる観察角度および距離による、作成された印刷製品の検査を用いた、エンドユーザーによる個々の質の検査およびチェックならびに印刷ジョブおよびその背景に関する異なる質の要求は反映されない。

従来技術から、撮影しているカメラの、偏差を伴う観察角度によって生じる、検出された印刷画像における歪みを相応に考慮することが公知であるが、ここでは、エンドユーザーによる上述した個々の質の判定をシミュレートするために、このような異なる観察角度が補償されて用いられ、所期のようには用いられない。

さらに、欧州特許出願公開第２７５２６３８号明細書（ＥＰ２７５２６３８Ａ２）から、異なる波長で、かつ異なる観察角度および異なる距離から、検査されるべき対象物を露光する種々の光源を、検査システムが使用する方法および装置が既知である。検査されるべき対象物は次に、カメラもしくは常に同じ観察角度および距離を有している画像センサによって鑑定される。しかしこの開示では、検査の質を改良するために、被検査物を最適かつ可変に照明することが重要である。このような開示によっても、上述した、エンドユーザーによる主観的な質の判定を実行することはできない。

したがって、本発明の課題は、エンドユーザーによる、作成された印刷製品の個々の鑑定をできるだけ現実に忠実にシミュレートすることができる検査システムおよび検査システムの使用方法を開示することである。

上述の課題は、計算機、ロボットアームおよび画像センサから成る、被印刷材料を処理する機械において印刷生成物を画像検査する装置によって解決される。ここで画像センサはロボットアームに固定されており、この装置は、ロボットアームが可動に構成されており、かつ画像センサが、被印刷材料を処理する機械において製造された印刷生成物を、画像検査の範囲で、種々の観察角度および距離から検出するように、ロボットアームが計算機によって駆動制御可能であるという特徴と、ロボットアームによって、画像センサの、０°〜１８０°の範囲にある、印刷生成物の観察角度が可能になるようにロボットアームが構成されているという特徴を有している。ロボットアームはここで次のように設計および構成されている。すなわち、ロボットアームが、ロボットアームに固定されている画像センサを、製造された印刷生成物上の複数の種々の位置に操縦することができるように設計および構成されている。これによって、画像センサは、製造された印刷生成物を、異なる観察角度および異なる距離から検出することができる。ロボットアームはここで、印刷機におけるインライン検査システムの範囲（通常は最後の印刷機構の後）に取り付けられていても、印刷機外の外部画像検査の場合には、印刷機外に取り付けられていてもよい。例えば種々の継ぎ手、ボールベアリング等を用いたロボットアームの正確な構築は、ここでは下位の重要性を有しており、ロボットアームが観察角度および距離を様々に変えることができるということだけが重要である。製造された印刷生成物は、印刷機におけるインライン画像検査の場合、極めて速い速度で、画像センサ下を通過するので、これに対して、観察角度および距離を、生成された個々の印刷製品毎に変えることはできず、ｘ個の生成された全印刷製品毎にしか変えることができない。ここでｘは、ロボットアームの運動速度に関連している。このような場合には当然、作成された複数の印刷製品上の画像内容が変わってはいけない。印刷機外の外部画像検査の場合には、このような問題は生じない。作成された印刷製品が対象であり、したがって２次元の描写が対象であるので、０°〜１８０°の相応する観察角度が有効であり、ロボットアームによって実現されなくてはならない。当然、このような領域の最も端の値、すなわち０°と１８０°は、むしろ理論的な値である。なぜなら、このような値では、画像センサは水平に、すなわち作成されたオリジナルの印刷製品に対して平行に、印刷製品の印刷画像を検出するからである。この記述で重要なのは、極端な鈍角もしくは鋭角からの画像検出も可能であるべきだ、ということである。

上述した課題の別の解決方法は、計算機を用いた、被印刷材料を処理する機械における、印刷生成物の画像検査方法の特徴を有している。ここでは、画像検査システムによる印刷ジョブの画像検査の範囲において、製造された印刷生成物が、少なくとも１つの画像センサによって検出され、デジタル化される。ここで、このように生じた、検出されたデジタルの印刷画像は、計算機によって、デジタルの基準画像と比較される。ここで、デジタルの基準画像から、検出された、デジタルの印刷画像が偏差している場合には、欠陥があると識別された印刷生成物が廃棄される。この方法は、画像センサが、製造された印刷生成物を、少なくとも２つの異なる観察角度および／または観察距離から検出し、計算機が、このように検出された少なくとも２つのデジタルの印刷画像を、少なくとも２つの異なる観察角度および／または観察距離に関連して評価し、偏差に関して判定することを特徴とする。エンドユーザーによる個々の判定のできるだけ正確なシミュレーションを可能にするために、少なくとも２つの異なる観察角度および距離からの検出が必要である。通常、２つの異なる観察角度からの撮影は、２つの異なる距離からの撮影も含んでいるが、これは、本発明の方法の基本的な前提条件ではない。このようにして相応に検出されたデジタルの印刷画像は、次に、デジタルの基準画像と比較され、これによって、作成された印刷製品の印刷の質が評価される。このためには、２つの印刷画像のうちのいずれが、デジタルの基準画像と比較されるのかを判断する目的で、異なる観察角度および／または距離から検出された２つのデジタルの印刷画像をまずは一度評価することが必要である。例えば２つの印刷画像を重畳する形で、検出された２つのデジタルの印刷画像を組み合わせることも１つの可能な選択肢である。

この方法の有利な発展形態は、属する従属請求項ならびに属する図面を伴う説明に記載されている。

本発明の方法の有利な発展形態では、少なくとも２つの異なる観察角度は、０°〜１８０°にわたって、高度に関して垂直方向にも、方位に関して水平方向にも考慮される。エンドユーザーによる個々の鑑定を最適にシミュレートするために、ここで、水平角、すなわち方位に関しても、高度角、すなわち高度に関しても、角度が考慮されるべきである。これによって、エンドユーザーが実際においても、作成された印刷製品の鑑定時に実行するであろう、作成された印刷製品の理想的な３次元の観察が可能になる。

本発明の方法の別の有利な発展形態では、検出された、少なくとも２つのデジタルの印刷画像を評価するために、計算機がそれぞれ、質に関する指数を算出する。この質に関する指数は、高度、方位および距離の関数を表しており、このような質に関する指数に基づいて、少なくとも２つのデジタルの印刷画像を、偏差に関して判定する。観察角度および距離に関連する、このように作成されたデジタルの印刷画像の評価のためには、いわゆる質に関する指数を算出することが有効であり、詳細には、作成された各デジタルの印刷画像に対して、それぞれ、質に関する指数を算出することが有効である。次に、このような質に関する指数は相互に比較され、このような比較に基づいて、作成されたデジタルの印刷画像のうちのどれが、デジタルの基準画像と比較されるべきなのかが求められる。質に関する指数はここで、直接的に、２つの異なる観察角度、高度、方位ならびに観察距離に関連している。これによっていわば、このような３つの異なる関数値を有する４次元の関数が得られる。

本発明の方法の別の有利な発展形態では、算出された質に関する指数は、印刷ジョブの質の要求に関連している評価判断基準を用いて判定される。デジタルに作成された印刷画像のうちのどれがデジタルの基準画像と比較されるべきであるのかを特定するために、デジタルで検出された印刷画像毎に算出された、質に関する指数を、相互に比較するだけでなく、評価判断基準に関しても比較することが必要である。このような評価判断基準は、相応に算出された、質に関する指数のうちのどれが、ひいてはデジタルの印刷画像のうちどれが、デジタルの基準画像との比較のために評価されるのかを定める。

本発明の方法の別の有利な発展形態では、質に関する最も悪い指数、質に関する最も良い指数、またはユーザーによって設定された、質に関する指数のそれぞれが使用されることが評価判断基準として定められる。評価判断基準として、種々の判断基準が使用可能である。どれが選択されるかは、相応に、印刷ジョブの質の要求に関連している。質の要求が極めて高い場合、例えば輝度が高いパンフレットの場合には、できるだけ厳しい検査を実行するために、使用可能な質に関する指数のうち、質に関する最も悪い指数、ひいては相応に検出されたデジタルの印刷画像が使用されるのは極めて有意義である。これに対して、むしろ、印刷ジョブの質の要求が低い場合、例えばちらしまたはフライヤーの場合には、質に関する最も良い指数が使用される。これによって検査は、それほど厳しいものではなくなる。しかし、例えばユーザーによって設定された別の判断基準も使用可能である。

本発明の方法の別の有利な発展形態では、画像センサを備えたロボットアームは計算機によって次のように駆動制御される。すなわち、鑑定時の印刷生成物の揺り動かし過程をシミュレートするために、ロボットアームが画像検出中、前後に動くように駆動制御される。エンドユーザーによる、作成された印刷製品の鑑定時に、エンドユーザーは、極めて頻繁に、いわゆる揺り動かしを行う。ここでは、種々の観察角度および距離の下で、作成された印刷製品の質をそれぞれ直接的に相互に比較することを可能にするために、エンドユーザーは、作成された印刷製品を自身の手において前後に動かす。画像センサを備えたロボットアームが、画像検出の間、前後に動くように駆動制御されることによって、本発明ではこのような行動をシミュレートすることができる。ここで作成されたデジタルの印刷画像は次に、直接的に、または自身の、算出された質に関する指数に基づいて、実際に忠実に検査される。

本発明自体ならびに構造的かつ／または機能的に有利な本発明の発展形態を以降で、属する図面を参照して、少なくとも１つの有利な実施例に基づいて詳細に説明する。図面では、相応する要素に、それぞれ同じ参照符号が付けられている。

枚葉紙オフセット印刷機における画像検査システムの例 ロボットアームによって実現される、画像センサの配置の概略図 本発明の方法のフローの概略図

図１は、本発明の方法を使用する、画像検出システム２の例を示している。画像検出システム２は、通常は枚葉紙印刷機４内に統合されているカメラ５である、少なくとも１つの画像センサ５から成る。少なくとも１つのカメラ５は、印刷機４によって作成された印刷画像を撮影し、データを、評価のために計算機３、６に送信する。このような計算機３、６は、固有の別個の計算機６、例えば１つまたは複数の特化された画像処理計算機６であっても、印刷機４の制御計算機３と同一であってもよい。少なくとも、印刷機４の制御計算機３はディスプレイ７を有しており、このディスプレイ７上に、画像検査の結果が表示される。有利な実施例では、枚葉紙オフセット印刷機４が使用されるが、本発明の方法を、インクジェット印刷機においても同じように良好に使用することができる。

図２は、本発明の装置を、有利な実施形態で概略的に示している。カメラ５がどのように、計算機３によって駆動制御されるロボットアーム１７によって、鑑定されるべき印刷製品８、この場合には印刷枚葉紙８上の種々の位置を取ることができるのかをよく見て取ることができる。これらの位置は、検査枚葉紙８を検査することができる種々の観察角度および観察距離を可能にする。高度１０の２つの観察角度、すなわち高度角および方位９、すなわち水平角、ならびにカメラ５と検査枚葉紙８との間の間隔ｄ１６をよく見て取ることができる。

図３には、図２に示された本発明の装置を用いた本発明の方法のフローが概略的に示されている。第１のステップでは、カメラ５および本発明の装置によって、検査枚葉紙８を、その上に作成された印刷画像とともに種々の観察角度から、０°〜１８０°の方位９、高度１０ならびに種々の観察距離１６から検出し、デジタル化する。計算機３上で、ソフトウェアによって実行されるアルゴリズムは、次に、個々の画像データ１１から、観察角度９、１０および観察距離ｄ１６に関連して、質に関する指数１２を導出する。指数は、観察角度９、１０および観察距離１６の関数：Ｋ（φ, θ, ｄ）であってよく、さらに、印刷ジョブの質の要求、ならびに例えば年齢、性別等に関する潜在的な個々の鑑定員１の質の要求に関連していてよい。ここから、印刷されるべき主題に対する、典型的なエンドユーザーの個々の要求が得られる。検査枚葉紙８の最終的な判定のために、次に、評価判断基準１３として、質に関する最も悪い指数１２を有する値または質に関する最も良い指数１２を有する値およびユーザーによって設定された典型的な指数１２を有する値が、評価の基礎１４として選択され、提示される。本発明の方法が、印刷プロセスにおいて、画像検査の範囲内で、継続的な監視に使用される場合、この範囲において当然、所定の境界値が定められるべきであり、この境界値を上回ると、検査されるべき印刷枚葉紙は、判定結果１５に応じて、刷り損じとなる。

別の有利な実施形態では、ロボットアーム１７によるカメラ５の前進、後退もしくは往復運動によって、印刷熟練工１にとって通常の検査方法、実際には揺り動かし過程がシミュレートされる。

これによって、本発明の装置もしくは本発明の方法は、印刷手本を種々の観察角度９、１０および観察距離１６からスキャンする。印刷の質のこれに続く自動的な判定は、再現可能であり、標準化の際に役立ち、熟練工による判定から独立することによって、時間を節約する。さらに、上述した方法は、エンドユーザー１による判定の考慮を可能にする。

１ ユーザー
２ 画像検出システム
３ 制御計算機
４ 印刷機
５ 画像センサ／カメラ
６ 画像処理計算機
７ ディスプレイ
８ 検査枚葉紙
９ 方位
１０ 高度
１１ 種々の角度から撮影されたデジタルの印刷画像
１２ 算出された指数
１３ 選択判断基準
１４ 選択された指数
１５ 判定結果
１６ 検査枚葉紙とカメラの距離
１７ ロボットアーム

Claims (7)

1. 計算機（３）を用いた、被印刷材料を処理する機械（４）における、印刷生成物（８）の画像検査方法であって、
   画像検査システムによる印刷ジョブの画像検査の範囲において、製造された前記印刷生成物（８）が、少なくとも１つの画像センサ（５）によって検出され、デジタル化され、
   このように生じた、検出された、デジタルの印刷画像（１１）は、前記計算機（３）によって、デジタルの基準画像と比較され、
   前記デジタルの基準画像から、検出された、前記デジタルの印刷画像（１１）が偏差している場合、欠陥があると識別された前記印刷生成物が廃棄され、
   前記画像センサ（５）が、前記製造された印刷生成物を、少なくとも２つの異なる観察角度（９，１０）および／または観察距離（１６）から検出し、
   前記計算機（３）が、このように検出された、前記少なくとも２つのデジタルの印刷画像（１１）を、前記少なくとも２つの異なる観察角度（９，１０）および／または観察距離（１６）に関連して評価し、偏差に関して判定する、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記少なくとも２つの異なる観察角度（９，１０）は、０°〜１８０°にわたって、高度（１０）に関して垂直方向にも、方位（９）に関して水平方向にも考慮される、
   請求項１記載の方法。
3. 検出された、前記少なくとも２つのデジタルの印刷画像（１１）を評価するために、前記計算機（３）がそれぞれ、質に関する指数（１２）を算出し、前記質に関する指数は、高度（１０）、方位（９）および距離（１６）の関数を表しており、前記質に関する指数（１２）に基づいて、前記少なくとも２つのデジタルの印刷画像（１１）を、偏差に関して判定する、
   請求項２記載の方法。
4. 算出された、前記質に関する指数（１２）は、前記印刷ジョブの質の要求に関連している評価判断基準（１３）を用いて判定される、
   請求項３記載の方法。
5. 質に関する最も悪い指数（１４）、質に関する最も良い指数（１４）、または、ユーザーによって設定された、質に関する指数（１４）のそれぞれが使用されることが評価判断基準（１３）として定められる、
   請求項４記載の方法。
6. 前記画像センサ（５）を備えたロボットアーム（１７）は、前記計算機（３）によって、鑑定時の前記印刷生成物（８）の揺り動かし過程をシミュレートするために、前記ロボットアームが画像検出中、前後に動くように、駆動制御される、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 被印刷材料を処理する機械（４）において印刷生成物（８）を画像検査する装置であって、
   前記装置は、計算機（３）、ロボットアーム（１７）および画像センサ（５）から成り、前記画像センサ（５）は、前記ロボットアーム（１７）に固定されており、前記ロボットアーム（１７）は、可動に構成されており、前記画像センサ（５）が、前記被印刷材料を処理する機械（４）において製造された印刷生成物（８）を、前記画像検査の範囲で、種々の観察角度（９，１０）および／または観察距離（１６）から検出するように、前記ロボットアーム（１７）は、前記計算機（３）によって駆動制御可能である装置において、
   前記ロボットアーム（１７）によって、前記画像センサ（５）の、０°〜１８０°の範囲にある、前記印刷生成物（８）の観察角度（９，１０）が可能になるように、前記ロボットアーム（１７）が構成されている、
   ことを特徴とする装置。