DE102007007828A1

DE102007007828A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beleuchten eines Druckbildes auf einer Materialbahn

Info

Publication number: DE102007007828A1
Application number: DE102007007828A
Authority: DE
Inventors: Michael Wiebe
Original assignee: BST International GmbH
Current assignee: BST GmbH
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2027-02-17
Also published as: DE102007007828B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufnehmen eines Druckbildes auf einer laufenden Materialbahn mittels einer Kamera, wobei das Druckbild durch eine erste Beleuchtungseinrichtung mit Hellfeld-Beleuchtung und durch eine zweite Beleuchtungseinrichtung mit Dunkelfeld-Beleuchtung beleuchtet wird, sodass die beiden Beleuchtungseinrichtungen durch selektiv ansteuerbare Leuchteinheiten ausgebildet sind und die Leuchteinheiten durch eine Steuereinrichtung selektiv aktiviert und deaktiviert werden in Abhängigkeit von den von einem Sensor abgegebenen Signalen, durch die die Position von Bereichen des Druckbildes feststellbar ist.

Description

Bei der Überprüfung eines Druckbildes bzw. eines auf einer laufenden Materialbahn aufgedruckten Motivs ist es zur Beleuchtung des Druckbildes für die Aufnahme durch eine Kamera bekannt, das Druckbild durch verschiedene in einem Winkel zueinander angeordnete Beleuchtungseinrichtungen zu beleuchten, wobei die eine Beleuchtungseinrichtung eine Hellfeld-Beleuchtung erzeugt, bei der stark reflektierende Bereiche des Druckbildes voll in die Kamera reflektiert werden, während durch die in einem anderen Winkel angeordnete Beleuchtungseinrichtung eine Dunkelfeld-Beleuchtung erzeugt wird, durch die diffus reflektierende Bereiche des Druckbildes durch die Kamera aufgenommen werden. Die Verwendung von Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung nacheinander bringt Nachteile hinsichtlich der genauen Wiedergabe des Druckbildes mit sich und auch die gleichzeitige Verwendung der beiden Beleuchtungsarten ist mit Nachteilen behaftet. Die mit den Druckbildern bedruckte Bahn kann Verwerfungen aufweisen oder schwingen, sodass Störungen in dem von der Kamera abgetasteten Druckbild auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druckbild auf einer laufenden Materialbahn so durch eine Kamera zu Überprüfungszwecken aufzunehmen, dass eine möglichst präzise Wiedergabe des Druckbildes durch die Kamera möglich ist.
Erfindungsgemäß wird dies im Wesentlichen dadurch erreicht, dass die Beleuchtungseinrichtungen jeweils aus selektiv ansteuerbaren Leuchteinheiten, insbesondere Leuchtdioden, bestehen, sodass unterschiedlich reflektierende Bereiche des Druckbildes durch verschiedene Gruppen von Leuchteinheiten beleuchtet werden können. So kann ein stark reflektierender Bereich mit Hellfeld-Beleuchtung beleuchtet werden, während diffus reflektierende Bereiche durch Dunkelfeld-Beleuchtung beleuchtet werden.
Hierdurch wird für die Kamera eine optimale Beleuchtung des Druckbildes bereitgestellt, weil das aus unterschiedlichen Bereichen aufgebaute Druckbild für jeden Bereich so beleuchtet wird, dass die Kamera das Druckbild für die Überprüfung der Druckqualität präzise aufnehmen und auf einem Monitor wiedergeben kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Schaltungseinrichtung, die die Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtungen selektiv aktiviert und deaktiviert, lernfähig ausgebildet werden.
Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
1 eine schematische Ansicht eines Aufbaus einer Überwachungseinrichtung für ein Druckbild auf einer laufenden Materialbahn,
2 eine schematische Seitenansicht und eine Stirnansicht einer zeilenförmigen Beleuchtungseinrichtung,
3 eine Draufsicht auf ein schematisch wiedergegebenes Druckbild auf einer Materialbahn, und
4 eine schematische Darstellung der Speicherung der selektiven Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung.
In 1 sind mit 1 und 2 Beleuchtungseinrichtungen bezeichnet, die in verschiedenen Winkeln die Oberfläche einer Materialbahn 4 beleuchten, damit ein darauf durch eine nicht dargestellte Druckmaschine aufgedrucktes Druckbild von einer Kamera 3 aufgenommen werden kann. Die Kamera überträgt die aufgenommenen Bilder des Druckbildes an einen nicht dargestellten Monitor, an dem die Qualität des Druckbildes überprüft wird. Mit 4a sind Rollen bezeichnet, über die die Materialbahn 4 in Pfeilrichtung läuft. Mit 6 ist eine weitere Beleuchtungseinrichtung bezeichnet, die unter der Materialbahn 4 angeordnet ist. Diese Beleuchtungseinrichtung 6 kann bei zumindest teilweise transparenten Materialbahnen 4 verwendet, bei denen zur Aufnahme eines Bildes durch die Kamera 3 eine Durchlichtbeleuchtung möglich ist.
Mit 7 ist ein mit einer Rolle 4a verbundener Drehimpulsgeber bezeichnet, der über eine Leitung 7a mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden ist und Signale bezüglich der Bewegung der Materialbahn 4 in Pfeilrichtung bzw. der Bewegung des auf der Materialbahn 4 befindlichen Druckbildes an die Steuereinrichtung 10 liefert. In gleicher Weise sind die Beleuchtungsein richtungen 1, 2 und 6 über entsprechende Signalleitungen 1b, 2b und 6a mit der Steuereinrichtung 10 verbunden.
Die Beleuchtungseinrichtungen 1, 2 und 6 sind durch selektiv ansteuerbare Leuchteinheiten 5 aufgebaut. 2 zeigt als Beispiel aneinander gereihte Leuchtdioden 5 als Beleuchtungseinrichtung. Eine derartige zeilenförmige Beleuchtungseinrichtung erstreckt sich über die gesamte Breite der Materialbahn 4. Die einzelnen Leuchtdioden 5 können gesondert von der Steuereinrichtung 10 angesteuert bzw. ein- und ausgeschaltet werden, sodass beispielsweise ein Bereich ΔH bestehend aus einer vorgegebenen Anzahl von Leuchtdioden 5 ausgeschaltet werden kann, während die übrigen Leuchtdioden eingeschaltet bleiben, und umgekehrt.
3 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Druckbild 8 auf der Materialbahn 4, das einen stark reflektierenden bzw. spiegelnden Bereich 9 aufweist, der beispielsweise durch eine Aluminiumbedampfung oder dergleichen ausgebildet sein kann. Neben diesem stark reflektierenden Bereich 9 sind weitere Motive in Bereichen 11 und 12 auf der Materialbahn aufgedruckt, die diffus reflektieren und ein beliebiges Muster darstellen können. Die Länge L des Druckbildes 8 entspricht im Wesentlichen der Umdrehung eines Druckzylinders an der Druckmaschine bzw. einem Repeat. Die Länge des Druckbildes 8 wird durch den Drehimpulsgeber 7 in durch die Skala 7a dargestellte Zeilen 1 bis n unterteilt, sodass Bereiche des Druckbildes in Längs bzw. Laufrichtung definiert werden können.
In 1 sind durch Pfeile 1a und 2a die von der zeilenförmigen Beleuchtungseinrichtung 1 bzw. 2 abgegebenen Lichtstrahlen schematisch wiedergegeben, wobei die Beleuchtungseinrichtung 1 eine Hellfeld-Beleuchtung dadurch erzeugt, dass der Lichtstrahl 1a von einem stark reflektierenden Bereich im gleichen Winkel wie der Einfallswinkel direkt in die Kamera 3 reflektiert wird, während die Beleuchtungseinrichtung 2 über den in einem kleineren Winkel einfallenden Lichtstrahl 2a eine Dunkelfeldbeleuchtung des Druckbildes erzeugt, wobei sich diffuses Reflexionslicht ergibt.
Die Kamera 3 ist vorzugsweise als Zeilenkamera ausgebildet, wenn sie mit einer zeilenförmigen Beleuchtungseinrichtung (2) zusammenarbeitet. Sie kann auch als Flächenkamera bei einer flächenförmigen Beleuchtungseinrichtung ausgebildet sein, bei der über eine Fläche verteilt selektiv ansteuerbare Leuchteinheiten bzw. Leuchtdioden 5 angeordnet sind, sodass einzelne Flächenbereiche der Beleuchtungseinrichtung ein- und ausgeschaltet werden können.
Beim Aufnehmen eines Bildes von dem Druckbild 8 durch die Zeilenkamera 3 werden durch die Steuereinrichtung 10 in den vom Drehimpulsgeber 7 definierten vorgegebenen Zeilen 1 bis x in 3 alle Leuchtdioden 5 der Beleuchtungseinrichtung 2 angesteuert, sodass alle diffus reflektierenden Bereiche des Druckbildes mit Dunkelfeld-Beleuchtung beleuchtet werden. Für die darauf folgenden Zeilen x bis y, die der Länge des stark reflektierenden Bereiches 9 entsprechen, wird der Bereich der ΔH der Beleuchtungseinrichtung 1 (2) durch die Steuereinrichtung 10 aktiviert, während zur gleichen Zeit die Beleuchtungseinrichtung 2 im Bereich ΔH deaktiviert wird. In dem folgenden Bereich y bis n wird die Beleuchtungseinrichtung 1 wieder deaktiviert und die Beleuchtungseinrichtung 2 voll aktiviert, sodass alle Leuchtdioden 5, die sich über die Breite der Materialbahn 4 erstrecken, Licht abgeben.
Mit anderen Worten kann durch die Auswahl der aktivierten und deaktivierten Leuchtdioden 5 eine zeit- und ortsabhängige Beleuchtung in Längen- und Breitenrichtung des Druckbildes 8 erreicht werden, wodurch sich optimale Aufnahmebedingungen für die Kamera 3 ergeben, weil die diffus reflektierenden Bereiche des Druckbildes mit Dunkelfeld-Beleuchtung beleuchtet werden und der stark reflektierende Bereich 9 durch Hellfeld-Beleuchtung beleuchtet wird.
Wenn die Materialbahn 4 teilweise transparent ist, kann auch die Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6, die ebenfalls aus einer Reihe von Leuchtdioden 5 aufgebaut ist, in der gleichen Weise partiell angesteuert werden, sodass bestimmte Bereiche von Leuchtdioden 5 aktiviert oder deaktiviert werden.
Bei der zuvor beschriebenen Steuerung der zeilenförmigen Beleuchtungseinrichtungen 1 und 2 wird in der Steuereinrichtung 10 der Bereich 11 der Zeilen 1 bis x, der Bereich 9 von x bis y und der Bereich 12 von y bis n vorgegeben bzw. voreingestellt, nachdem die Länge der Bereiche 9, 11 und 12 bekannt ist. Es ist aber auch möglich, die Steuereinrichtung lernfähig auszubilden, sodass sich die Vorrichtung abhängig vom jeweiligen Druckbild selbsttätig so einstellt, dass zwischen Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung in Abhängigkeit vom jeweiligen Druckbild umgeschaltet wird.
Dazu wird beim Einlesen des Druckbildes durch die Kamera 3, das auf der laufenden Materialbahn immer wiederkehrt (repeats), zunächst z. B. ausschließlich Hellfeld-Beleuchtung an der Beleuchtungseinrichtung 1 eingesetzt. Spiegelnde Anteile 9 des Druckbildes 8 erscheinen dabei wesentlich heller als diffus reflektierende Bereiche. Durch Identifizierung der besonders hell reflektierenden Bildanteile in einem Bildspeicher 3a können die Positionen anhand der vom Drehimpulsgeber 7 vorgegebenen Zeilen 1 bis n ermittelt werden, welche anschließend bei der Aufnahme des Druckbildes 8 durch die Kamera durch Hellfeld-Beleuchtung partiell belichtet werden sollen. Alle anderen Bereiche des Druckbildes 8 können mit der Beleuchtungseinrichtung 2 mit Dunkelfeld-Beleuchtung belichtet werden.
Auf diese Weise ist eine Voreinstellung der Steuereinrichtung 10 nicht erforderlich, weil durch Identifikation der besonders hell reflektierenden Bereiche selbsttätig jene Zeilen 1 bis n ermittelt werden können, an denen Hellfeld-Beleuchtung eingesetzt werden soll.
Es kann auch so vorgegangen werden, dass zunächst ausschließlich Dunkelfeld-Beleuchtung an der Beleuchtungseinrichtung 2 eingesetzt wird, um die einzelnen Bereiche des Druckbildes zu identifizieren, damit die Steuereinrichtung selbsttätig die Umschaltung zwischen Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung bei laufendem Betrieb vornimmt.
Je nach Art des Druckbildes 8 können die Leuchtdioden 5 bei Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung auch überlappend aktiviert werden. Wesentlich ist, dass eine Auswahl der Lichtabgebenden Dioden getroffen werden kann, damit Bereiche des Druckbildes selektiv ausgeleuchtet werden können.
Anstelle nur einer Zeile von Leuchtdioden 5 können auch zwei und mehr Zeilen verwendet werden. In Verbindung mit einer Zeilenkamera wird eine lang gestreckte Beleuchtungseinrichtung durch Leuchtdioden ausgebildet.
Anstelle von Leuchtdioden als Leuchteinheiten 5 können beispielsweise auch Glasfaserbündel oder andere Leuchteinheiten Verwendung finden, die selektiv ansteuerbar sind und zusammen mit anderen Leuchteinheiten eine Beleuchtungseinrichtung bilden.
Auch kann anstelle eines Drehimpulsgebers 7 eine andere Einrichtung vorgesehen werden, um das Druckbild für die Steuereinrichtung in einzelne Bereiche bzw. Zeilen zu unterteilen. Beispielsweise können am Druckzylinder Marken abgetastet werden. Bei konstanter Drehzahl des Druckzylinders kann zwischen zwei Marken eine Anzahl von Impulsen errechnet werden, um das Druckbild in einzelne Zeilen zu unterteilen. Auch können andere Sensoren wie Induktivgeber und dergleichen Verwendung finden.
4 zeigt schematisch eine Steuerung bzw. Speicherung der selektiven Ansteuerung der Leuchteinheit bzw. Leuchtdioden 5 einer Beleuchtungseinrichtung aus einem Speicher 30, in dem die einzelnen Zeilen 1 bis n abgespeichert sind, in die das Druckbild 8 auf der Druckbahn 4 durch den Drehimpulsgeber 7 aufgeteilt wird. Mit 20 ist ein Zähler bezeichnet, der über einen Adressbus 20a die der Skala 7a bzw. den Zeilen 1 bis n entsprechenden Zeilen im Speicher 30 eingibt, von dem aus je nach Position der gerade beleuchteten Zeile x die einzelnen Leuchtdioden 5 der Beleuchtungseinrichtung so angesteuert werden, dass in der einzelnen Zeile x bestimmte Leuchtdioden angeschaltet (1) oder ausgeschaltet (0) sind. Das Muster der selektiven Aktivierung (0) und (1) im Speicher 30 kann vorgegeben werden, je nach der Auswahl von Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung oder es kann durch eine selbsttätige Abtastung der entsprechenden Bereiche des Druckbildes ausgebildet werden.
Auf diese Weise kann das in Zeilen 1 bis n unterteilte Druckbild 8 in jeder Zeile selektiv durch die Leuchtdioden 5 ausgeleuchtet werden, je nach Vorgabe in der entsprechenden Zeile im Speicher 30, in dem das Druckbild hinsichtlich Beleuchtung der einzelnen Bereiche mit hoher Variabilität aufgerastet ist, wobei jeder Leuchtdiode 5 eine eigene Speicherzelle im Speicher 30 zugeordnet ist.

Claims

Vorrichtung zum Aufnehmen eines Druckbildes (8) auf einer laufenden Materialbahn (4) mittels einer Kamera (3), wobei das Druckbild durch eine erste Beleuchtungseinrichtung (1) mit Hellfeld-Beleuchtung und durch eine zweite Beleuchtungseinrichtung (2) mit Dunkelfeld-Beleuchtung beleuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Beleuchtungseinrichtungen (1, 2) durch selektiv ansteuerbare Leuchteinheiten (5) ausgebildet sind und die Leuchteinheiten durch eine Steuereinrichtung (10) selektiv aktiviert und deaktiviert werden in Abhängigkeit von den von einem Sensor (7) abgegebenen Signalen, durch die die Position von Bereichen des Druckbildes feststellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinrichtungen (1, 2) durch in Reihe angeordnete Leuchteinheiten (5) ausgebildet sind und die Kamera (3) als Zeilenkamera ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei unter der laufenden Materialbahn (4) eine Beleuchtungseinrichtung (6) angeordnet ist, die aus selektiv ansteuerbaren Leuchteinheiten (5) aufgebaut ist, die durch die Steuereinrichtung (10) selektiv angesteuert werden.
Verfahren zum Aufnehmen eines Bildes von einem auf einer laufenden Materialbahn (4) aufgedruckten Druckbild (8) mittels einer Kamera (3), wobei das Druckbild durch eine erste Beleuchtungseinrichtung (1) mit Hellfeld-Beleuchtung und durch eine zweite Beleuchtungseinrichtung (2) mit Dunkelfeld-Beleuchtung beleuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Beleuchtungseinrichtung (1, 2) eine Anzahl von Leuchteinheiten (5) verwendet wird, die selektiv so aktiviert und deaktiviert werden, dass ausgewählte Bereiche mit Hellfeld-Beleuchtung und andere Bereiche des Druckbildes mit Dunkelfeld-Beleuchtung ausgeleuchtet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei stark reflektierende Bereiche (9) des Druckbildes (8) nur mit Hellfeld-Beleuchtung beleuchtet werden, während diffus reflektierende Bereiche (11, 12) des Druckbildes (8) nur mit Dunkelfeld-Beleuchtung beleuchtet werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung in Abhängigkeit von Signalen eines Sensors, beispielsweise eines Drehimpulsgebers (7) aktiviert bzw. deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der Anspruch 4 bis 6, wobei das Druckbild (8) in einem ersten Schritt nur mit einer Beleuchtungsart beleuchtet und in einem zweiten Schritt stark reflektierende Bereiche (9) oder diffus reflektierende Bereiche (11, 12) des Druckbildes in einem Speicher identifiziert werden, in den die Aufnahme des Druckbilds (8) durch die Kamera (3) abgelegt wird, worauf in einem dritten Schritt die Steuereinrichtung (10) auf der Basis der Identifikation der jeweiligen Bereiche (9, 11, 12) so eingestellt wird, dass stark reflektierende Bereiche (9) nur mit Hellfeld-Beleuchtung und diffus reflektierende Bereiche (11, 12) nur mit oder Dunkelfeld-Beleuchtung beleuchtet werden.