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DE19720877A1 - Method for producing images on glass, stone and other hard materials - Google Patents

Method for producing images on glass, stone and other hard materials

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DE19720877A1
DE19720877A1 DE1997120877 DE19720877A DE19720877A1 DE 19720877 A1 DE19720877 A1 DE 19720877A1 DE 1997120877 DE1997120877 DE 1997120877 DE 19720877 A DE19720877 A DE 19720877A DE 19720877 A1 DE19720877 A1 DE 19720877A1
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Germany
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glass
stone
line
image
hard materials
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Anatolii Dipl Ing Fel
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Abstract

The optical density of the original is measured line by line by means of a scanner (1). The measurement data is logarithmically converted into a frequency modulated signal which varies according to a predetermined scaling characteristic of the image, and serves as input to a work unit (7). By means of a centre punch or a similar tool, this unit destroys the polished surface of glass or a similar material by local points in rows, with a given spacing and a given depth to produce an half tone image.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung hochwertiger, hochauflösender Abbildungen auf polierten Oberflächen aus Glas, Stein und anderen harten Materialien, bei optimaler Ton­ wiedergabe, Originaltreue, Automatisierung und Umweltfreund­ lichkeit des Prozesses.The invention relates to methods for producing high quality, high-resolution images on polished surfaces Glass, stone and other hard materials, with optimal tone reproduction, fidelity, automation and environmental friend the process.

Hintergrund der TechnikTechnology Background

Bekannt sind Methoden zur Herstellung von Abbildungen auf Glas, Stein und anderen harten Materialien, wie zum Beispiel Herausklopfen mit Körner und einer Schlagvorrichtung, oder die Bearbeitung mit einem schleifmittelhaltigen Luftstrahl unter Verwendung einer Schutzmaske und Schablonen, die der Abbil­ dung entsprechen.Methods for producing images are known Glass, stone and other hard materials, such as Knock out with grains and a striker, or die Processing with an air jet containing abrasive Use of a protective mask and stencils that correspond to the fig match.

Bekannt ist die Ultraschallmethode zur Herstellung von Relief­ bildern und Konturdarstellung auf Glas. Die Abbildung wird mit Hilfe eines Werkzeuges und einer flüssigen Schleifsuspension übertragen.The ultrasound method for producing relief is known pictures and outline on glass. The picture comes with Using a tool and a liquid grinding suspension transfer.

Bekannt ist die Methode der Herstellung von Abbildungen auf Glas durch chemisches Ätzen, was die Durchführung einer Reihe arbeitsintensiver technologischer Prozesse erfordert.
The method of producing images on glass by chemical etching is known, which requires the implementation of a number of labor-intensive technological processes.

  • - Entfetten der Glasoberfläche- Degreasing the glass surface
  • - Auftragen einer säurefesten, lichtempfindlichen Emulsion.- Apply an acid-resistant, light-sensitive emulsion.
  • - Trocknen bei hohen Temperaturen bis 300°C- Drying at high temperatures up to 300 ° C
  • - Belichten der Abbildung.- Exposing the picture.
  • - Entwickeln- Develop
  • - Ausspülen - rinse  
  • - Ätzen in Dämpfen oder Lösungen aggressiver, giftiger Fluß­ säure HF.- Etching in vapors or solutions of aggressive, toxic flow acid HF.

Bekannt ist die Methode der Herstellung einer Abbildung auf Glas unter Verwendung eines Laserstrahls mit hoher Energie, der ein Verdampfen der Oberflächenschicht des Glases bewirkt.The method of making an image is well known Glass using a high energy laser beam, which causes the surface layer of the glass to evaporate.

Bekannt ist die Methode der Herstellung einer Abbildung auf Stein nach Patent SU 1 738 686 A1 mit optischer Abtastung des Originals und amplitudenmodulierter Ansteuerung des Körners oder eines anderen Werkzeuges.The method of making an image is well known Stein according to patent SU 1 738 686 A1 with optical scanning of the Originals and amplitude-modulated control of the center or another tool.

Problemproblem

Das Problem der bisherigen Lösungen ist, daß sie nicht sehr produktiv sind und keine Wiedergabe der Tönungsskala des Ori­ ginals erlauben. Es ist damit nicht möglich, eine originalgetreue, hochwertige, hochauflösende Abbildung auf Glas, Stein und anderen harten Materialien zu erhalten. Ein umweltverträg­ licher Prozeß und guter Arbeitsschutz ist bei diesen Methoden nicht gegeben. Bei der Ultraschallmethode ist die Größe der Gravur durch die Werkzeuggröße beschränkt. Das Hauptproblem der Lasermethode sind die physikalischen Eigenschaften von Werkstück und Werkzeug (Sauberkeit, Spiegeleffekte, Farbe des Glases, Winkel zwischen Glas und Laserstrahl, inhomogene chemische Zusammensetzung) und der hohe Energieaufwand. Die punktuelle Einwirkung des Laserstrahls kann infolge hoher Temperaturen zum Platzen des Glases führen. Bis auf die Methode mit Körner und Schlagwerkzeug sind die Methoden wegen der Inhomogenität des zu bearbeitenden Materials für Stein nicht geeignet.The problem with previous solutions is that they are not very are productive and do not reproduce the tint scale of the Ori Allow ginals. It is not possible to use a high-quality, high-resolution image on glass, stone and other hard materials. An environmentally friendly Process and good occupational health and safety are key to these methods not given. With the ultrasound method, the size is the Engraving limited by tool size. The main issue The laser method are the physical properties of Workpiece and tool (cleanliness, mirror effects, color of the Glases, angle between glass and laser beam, inhomogeneous chemical composition) and the high energy consumption. The punctual impact of the laser beam can be due to high Temperatures cause the glass to burst. Except for the Grain method and striking tool are the methods because the inhomogeneity of the material to be processed for stone not suitable.

Lösungsolution

Das Ziel der Erfindung wird durch zeilenweises Messen der optischen Dichte des Originals mittels einer Abtastvorrichtung erreicht. Anschließend wird die erhaltene Information loga­ rithmisch umgewandelt in ein frequenzmoduliertes Signal, welches sich entsprechend der vorgegebenen Abstufungscharak­ teristik der Abbildung ändert. Das so erzeugte Steuersignal wird verstärkt und an den Werkzeugkopf übergeben. Der Werk­ zeugkopf zerstört nun mit Hilfe eines Körners oder eines anderen Werkzeuges mit durch den Abtaster vorgegebener Schrittweite und Tiefe die polierte Oberfläche des Glases, Steins oder anderen Materials in Form örtlicher Punkte. Die Anordnung dieser Punkte entspricht der optischen Dichte der Punkte auf dem Original unter Anwendung des mathematischen Modells eines visuellen Analysators:
The object of the invention is achieved by measuring the optical density of the original line by line using a scanning device. The information obtained is then logarithmically converted into a frequency-modulated signal, which changes in accordance with the predetermined gradation characteristic of the figure. The control signal generated in this way is amplified and transferred to the tool head. The tool head now destroys the polished surface of the glass, stone or other material in the form of local points with the aid of a punch or another tool with a step size and depth specified by the scanner. The arrangement of these points corresponds to the optical density of the points on the original using the mathematical model of a visual analyzer:

W(v) = exp(-0.343v).W (v) = exp (-0.343v).

Wobei v Raumfrequenz mit 1/mm eine hohe Qualität der zu er­ stellenden Abbildung bei hoher Auflösung und optimaler Ton­ wiedergabe gewährleistet.Whereby v spatial frequency with 1 / mm a high quality of he image at high resolution and optimal sound playback guaranteed.

Die Erfindung sollte unter Verwendung eines Gerätes verwirk­ licht werden, welches dreidimensionale Bewegungen ausführen kann (Graviermaschinen, Plotter, Glasschneidemaschinen).The invention should be implemented using a device become light, which three-dimensional movements perform can (engraving machines, plotters, glass cutting machines).

Erreichte VorteileAchieved advantages

Das Verfahren erlaubt eine kostengünstige, umweltfreundliche und flexible Produktion von Abbildungen auf die unterschied­ lichsten Materialien wie Glas, Stein, Kunststoff, Holz, usw. auf der gleichen Maschine ohne aufwendige Umrüst- und Arbeits­ schutzmaßnahmen. Der entstehende minimale Abfall kann mit der normalen Maschinenausrüstung (Absaugung) entfernt werden. Zur Kontrasterhöhung kann die bearbeitete Fläche mit farbigem Füller nachbearbeitet werden.The process allows an inexpensive, environmentally friendly and flexible production of images on the difference materials such as glass, stone, plastic, wood, etc. on the same machine without time-consuming retooling and labor protective measures. The resulting minimal waste can be with the normal machine equipment (suction) must be removed. For Contrast can be increased with colored surfaces Filler can be reworked.

Ausführungexecution

Fig. 1 zeigt die Ausgangscharakteristik der Hauptbaugruppen der Versuchsanlage, auf der das Verfahren zur Herstellung von Ab­ bildungen auf Glas, Stein und anderer harter Materialien ge­ testet wurde, bei der Arbeitsgerät mit Körner und Abtaster eine Einheit bilden. Fig. 1 shows the output characteristics of the main assemblies of the pilot plant, on which the process for the production of images on glass, stone and other hard materials has been tested ge, form a unit in the implement with grains and scanner.

BezugszeichenlisteReference list

V1. .5 Ausgangsspannung der Hauptgruppen
f Modulationsfrequenz
Dop Optische Dichte des Originals
P Leistung des Gravierimpulses
V1. .5 Main group output voltage
f Modulation frequency
Dop Optical density of the original
P power of the engraving pulse

11

photoelektrischer Abtaster
photoelectric scanner

22nd

Logarithmischer Umformer
Logarithmic converter

33rd

Abstufungskorrektur
Gradation correction

44th

Frequenzmodulator
Frequency modulator

55

Steuerteil für die Nutzenergie des Arbeitsgerätes mit Körner und dessen Stellung in Bezug auf die Material­ oberfläche
Control unit for the useful energy of the implement with grains and its position in relation to the material surface

66

Leistungsverstärker für das Steuersignal
Power amplifier for the control signal

77

Arbeitsgerät mit Körner
Tool with grains

88th

Bearbeitungseinheit.
Processing unit.

Der photoelektrische Abtaster (1) gibt ein logarithmisches Signal ab, das im Umformer (2) linearisiert wird. Mit der Abstufungskorrektur (3) ergibt sich die Möglichkeit, die Anzahl der Abstufungen (Grautöne) einzustellen. Der Frequenzumfor­ mer (4) erzeugt daraus eine zur Spannung proportionale Frequenz. Das Steuerteil (5) erzeugt daraus ein Rechtecksignal einstellbarer Amplitude, damit die Leistung des Arbeitsge­ rätes (7) regelbar ist. Der Leistungsverstärker (6) erzeugt aus den Signalen des Steuerteils (5) die benötigte Energie für das Arbeitsgerät mit Körner (7). Bei der Versuchsanlage bestand die Bearbeitungseinheit (8) aus photoelektrischem Abtaster (1) und Arbeitsgerät mit Körner (7).The photoelectric scanner ( 1 ) emits a logarithmic signal, which is linearized in the converter ( 2 ). With the gradation correction ( 3 ) it is possible to set the number of gradations (shades of gray). The frequency converter ( 4 ) generates a frequency proportional to the voltage. The control part ( 5 ) generates a square wave of adjustable amplitude, so that the power of the Arbeitsge device ( 7 ) can be regulated. The power amplifier ( 6 ) generates the required energy for the working device with grains ( 7 ) from the signals of the control part ( 5 ). In the test facility, the processing unit ( 8 ) consisted of a photoelectric scanner ( 1 ) and a working device with grains ( 7 ).

Fig. 2 zeigt eine Ausführung einer Anlage mit Scanner, Computer und CAM-System. Fig. 2 shows an embodiment of a system with scanner, computer and CAM system.

Der photoelektrische Abtaster (1) besteht aus einem Scanner oder einer Videokamera. Die Daten werden von einem PC (11) eingelesen und von einer speziellen Software verarbeitet, die für die logarithmische Wandlung der Helligkeitswerte und die Abstufungskorrektur der Bilddaten zuständig ist. Durch den Einsatz eines Computerprogramms wird eine Skalierung des Bildformates möglich und somit eine Anpassung an die zu bear­ beitende Fläche. Der erzeugte Steuerdatenstrom wird an die Steuerung (12) des CAM-Systems (13) übergeben, die dann das am CAM-System (13) montierte Arbeitsgerät mit Körner (7) positioniert. Die Steuersignale für das Arbeitsgerät mit Körner (7) werden ebenfalls von der CAM-Steuerung (12) erzeugt.The photoelectric scanner ( 1 ) consists of a scanner or a video camera. The data are read in by a PC ( 11 ) and processed by a special software which is responsible for the logarithmic conversion of the brightness values and the gradation correction of the image data. The use of a computer program enables the image format to be scaled and thus adapted to the area to be processed. The generated control data stream is transferred to the controller ( 12 ) of the CAM system ( 13 ), which then positions the implement with the grains ( 7 ) mounted on the CAM system ( 13 ). The control signals for the implement with grains ( 7 ) are also generated by the CAM controller ( 12 ).

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Abbildungen auf Glas, Stein und anderen harten Materialien durch Zerstörung ihrer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Dichte des Originals mittels Abtaster (1) zeilenweise gemessen wird, mit anschließender logarith­ mischer Umformung dieser Meßdaten in ein frequenzmodulier­ tes Signal, welches sich entsprechend der vorgegebenen Ab­ stufungscharakteristik der Abbildung ändert und dieses Signal an das Arbeitsgerät (7) übergeben wird, welches mit einem Körner oder einem anderem Gegenstand zeilenweise mit vorgegebener Schrittweite (Linearität) und vorgegebener Tiefe die polierte Oberfläche von Glas, Stein und anderen harten Materialien zerstört, in Form örtlicher Punkte, die eine Halbtonabbildung erstellen.1. A method for producing images on glass, stone and other hard materials by destroying their surface, characterized in that the optical density of the original is measured line by line using a scanner ( 1 ), with subsequent logarithmic conversion of these measurement data into a frequency-modulated signal , which changes according to the given gradation characteristic of the figure and this signal is passed to the working device ( 7 ), which with a grain or other object line by line with a given step size (linearity) and a given depth the polished surface of glass, stone and others hard materials destroyed in the form of local dots that create a halftone image. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ziel, leuchtende Halbtonabbildungen zu schaffen, in die Stirnseite einer Glasplatte Licht einge­ lassen wird, welches beim Durchdringen zwischen zwei polierten Oberflächen der Glasplatte ein Leuchten der gravierten Punkte hervorruft, die diese Abbildung ergeben. Die leuchtende Abbildung besitzt die nützliche Eigenschaft eines Lichtschirms.2. The method according to claim 1, characterized, that with the aim of creating luminous halftone images create light in the front of a glass plate which, when penetrating between two polished surfaces of the glass plate a glow of causes engraved dots that result in this figure. The glowing image has the useful property of a light screen. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Stapel geschichteten Glasplatten, wenn sie mit Abbildungen versehen sind, die bei normaler Beleuchtung nicht zu erkennen sind, es erlauben, hell leuchtende, bewegliche, sich ändernde Abbildungen zu erhalten, durch Verwendung verschiedenfarbiger Beleuchtungen aus verschie­ denen Richtungen. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the glass plates stacked in the stack, if with Illustrations are provided with normal lighting are not recognizable, allow it to shine brightly, to get moving, changing images by Use of different colored lights from different which directions.   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ziel, eine farbige Abbildung zu erhalten, die Bearbeitung der Oberfläche in drei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen für rot, grün und blau durchgeführt wird, mit anschließendem Füllen der ausgravierten Vertiefungen mit entsprechendem roten, grünen und blauem Füller.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that with the aim of obtaining a colored image, the Machining the surface in three successive Operations for red, green and blue are performed, with subsequent filling of the engraved depressions with the appropriate red, green and blue filler.
DE1997120877 1997-05-17 1997-05-17 Method for producing images on glass, stone and other hard materials Withdrawn DE19720877A1 (en)

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