Die
Erfindung betrifft Inline-Inspektionssysteme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 oder 6.The
The invention relates to in-line inspection systems according to the preamble of the claim
1 or 6.
Die
Anwendung besteht vorrangig in der Beurteilung einer Qualität einer
von einer Druckmaschine produzierten Drucksache, wobei die Druckmaschine
vorzugsweise als eine Rotationsdruckmaschine, insbesondere als eine
in einem Offsetdruckverfahren, in einem Stahlstichverfahren, in
einem Siebdruckverfahren oder in einem Heißprägeverfahren druckende Druckmaschine
ausgebildet ist.The
Application consists primarily in the assessment of a quality of a
printed matter produced by a printing machine, the printing machine
preferably as a rotary printing machine, in particular as a
in an offset printing process, in a steel engraving process, in
a screen printing or hot stamping printing press
is trained.
Durch
die DE 43 21 177 A1 ist
eine Druckmaschine mit einer Inline-Bildinspektionseinrichtung zur Inspektion
eines in der Druckmaschine erstellten Druckproduktes bekannt, wobei
eine Bilddaten vom Druckprodukt an eine Recheneinrichtung liefernde Bilderfassungseinrichtung
vorgesehen ist, wobei die Bilderfassungseinrichtung aus einem Messmodul oder
mehreren jeweils einen definierten Bildbereich des Druckproduktes
abtastenden Messmodulen und aus zumindest einer zugeordneten, die
Bilddaten in elektrischer Form bereitstellenden und vorzugsweise von
den Messmodulen räumlich
getrennten Empfangseinrichtung besteht, wobei die Messmodule und die
mindestens eine Empfangseinrichtung mittels mindestens eines Bildleiters
miteinander verbunden sind, wobei der Bilderfassungseinrichtung
eine aus Präzisionshalogenlampen
bestehende Beleuchtungseinrichtung zugeordnet ist, wobei ein Blasluftrohr
mit Öffnungen
in Richtung des Druckproduktes bei seiner Blasluftbeaufschlagung
das Druckprodukt in einem definierten Abstand zur Beleuchtungseinrichtung
hält und
gleichzeitig mit der Blasluft die Beleuchtungseinrichtung kühlt. Eine
Lampenregelung der Beleuchtungseinrichtung stellt durch eine Normierung
des von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts anhand einer
Normlichtquelle sicher, dass die Beleuchtungseinrichtung im gesamten
relevanten Spektralbereich Strahlung gleicher Intensität aussendet.By the DE 43 21 177 A1 a printing machine with an inline image inspection device for inspecting a printed product created in the printing machine is known, wherein an image data from the printed product to a computing device supplying image capture device is provided, wherein the image capture device of a measuring module or more each a defined image area of the printed product scanning measuring modules and at least an associated, the image data in electrical form providing and preferably spatially separated from the measuring modules receiving device, wherein the measuring modules and the at least one receiving device are interconnected by means of at least one image conductor, wherein the image sensing device is associated with an existing precision halogen lamps lighting device, wherein a blast air pipe with Openings in the direction of the printed product in its Blasluftbeaufschlagung the printed product at a defined distance from the light ungseinrichtung holds and at the same time cools the lighting device with the blowing air. By regulating the light emitted by the illumination device by means of a standard light source, lamp regulation of the illumination device ensures that the illumination device emits radiation of the same intensity in the entire relevant spectral range.
Durch
die DE 100 61 070
A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für eine optische Inspektionseinrichtung
zur Untersuchung von Oberflächen bekannt,
wobei mehrere vorzugsweise gleich lange, elektrisch miteinander
verschaltete Trägerplatinen mit
jeweils mehreren Reihen von Leuchtdioden linienartig in einem gemeinsamen,
entsprechend der mit einer konstanten Lichtabstrahlung abzutastenden Objektfläche langbaren,
steifen Montageprofil eingeschoben sind, wobei zwischen den Trägerplatinen und
dem Montageprofil über
eine mechanische Verbindung eine Wärmekopplung zur Kühlung der Leuchtdioden
und ihrer Ansteuerelektronik erfolgt. Ein Hinweis auf einen Einsatz
dieser Beleuchtungseinrichtung in einer Druckmaschine während einer Inspektion
eines durch die Druckmaschine transportierten Bedruckstoffes ist
nicht gegeben.By the DE 100 61 070 A1 a lighting device for an optical inspection device for the investigation of surfaces is known, wherein a plurality of preferably equally long, electrically interconnected carrier boards with a plurality of rows of light-emitting diodes linearly in a common, according to the scanned with a constant light emission object surface long rigid mounting profile are inserted between the carrier boards and the mounting profile via a mechanical connection, a heat coupling for cooling the LEDs and their control electronics takes place. There is no indication of the use of this illumination device in a printing press during an inspection of a printing material transported by the printing press.
Durch
die DE 203 03 574
U1 ist ein Inline-Bildinspektionssystem für eine Druckmaschine, insbesondere
einer Bogenoffsetdruckmaschine, bekannt, wobei eine als eine Leuchtstofflampe
ausgebildete Beleuchtungseinrichtung unterhalb eines Fußtrittes
nahe an einem einen Bedruckstoff führenden Gegendruckzylinder
und eine als eine Zeilenkamera ausgebildete Bildaufnahmeeinrichtung
in einem im Vergleich zur Beleuchtungseinrichtung weiteren Abstand
vom Gegendruckzylinder in einer Zuordnung zum letzten Druckwerk
der Druckmaschine angeordnet ist. Es findet sich jedoch kein Hinweis
auf Maßnahmen
für eine
konstante Lichtabstrahlung durch die Beleuchtungseinrichtung.By the DE 203 03 574 U1 is an in-line image inspection system for a printing machine, in particular a sheetfed offset press, known, formed as a fluorescent lamp illumination below a Fußtrittes near a printing material leading impression cylinder and trained as a line scan image pickup in a further compared to the illumination device distance from the impression cylinder in an assignment to the last printing unit of the printing press is arranged. However, there is no indication of measures for a constant light emission by the lighting device.
Durch
die DE 202 13 431
U1 ist eine Einrichtung zur Qualitätskontrolle an Drucksachen
bekannt, die gleichfalls ein in einer Druckmaschine angeordnetes
Inline-Bildinspektionssystem
bildet, wobei eine als eine Leuchtstoffröhre ausgebildete Beleuchtungseinrichtung
und eine als eine Zeilenkamera ausgebildete Bildaufnahmeeinrichtung
zum Einsatz gebracht werden. Maßnahmen
für eine
konstante Lichtabstrahlung sind nicht beschrieben.By the DE 202 13 431 U1 a device for quality control of printed matter is known, which likewise forms an in-line image inspection system arranged in a printing machine, wherein a lighting device designed as a fluorescent tube and an image pickup device designed as a line camera are used. Measures for a constant light emission are not described.
Durch
die EP 0 762 174 A2 ist
eine Vorrichtung zur linienförmigen
Beleuchtung von Blattgut, wie z. B. Banknoten oder Wertpapieren,
bekannt, wobei ein zylindrischer Spiegel mit zwei Spiegelsegmenten vorgesehen
ist, wobei die Spiegelsegmente eine elliptische, zwei Fokuslinien
aufweisende Grundfläche ausbilden,
wobei die Breite der Spiegelsegmente größer oder gleich der Breite
des Blattguts gewählt ist,
wobei in der ersten Fokuslinie das von einer Transportvorrichtung
senkrecht zu dieser Fokuslinie transportierte Blattgut und in der
zweiten Fokuslinie eine Kaltlichtquelle, z. B. eine Reihe von Leuchtdioden
(LED's), angeordnet
ist, wobei ein Detektor, z. B. ein CCD-Array oder einzeln oder in
Gruppen angeordnete Photodioden, das vom Blattgut remittierte Licht
erfasst und in Signale zur Bearbeitung in einer Bearbeitungsanlage
umwandelt.By the EP 0 762 174 A2 is a device for linear lighting of sheet material, such. As banknotes or securities known, wherein a cylindrical mirror is provided with two mirror segments, wherein the mirror segments form an elliptical, two focus lines having footprint, wherein the width of the mirror segments is greater than or equal to the width of the sheet material is selected, wherein in the first focus line the transported by a transport device perpendicular to this focus line sheet and in the second focus line a cold light source, for. B. a series of light-emitting diodes (LEDs), is arranged, wherein a detector, for. As a CCD array or individually or in groups arranged photodiodes, which detects light remitted from the sheet material and converted into signals for processing in a processing plant.
Durch
die US 4,972,093 A ist
ein Inspektionssystem bekannt, wobei ein bewegter Prüfling von einer
impulsartig angesteuerten Leuchtdiodenanordnung mit einem zwischen
20 ms und 200 ms dauernden Lichtblitz beaufschlagt wird und eine
Flächenkamera
ein Bild von dem gesamten Prüfling
aufnimmt.By the US 4,972,093 A an inspection system is known, wherein a moving DUT is acted upon by a pulsed light emitting diode array with a between 20 ms and 200 ms lasting flash of light and a surface camera captures an image of the entire DUT.
Durch
die US 2003/0174517
A1 ist ein Inline-Inspektionssystem mit einer in einem
Abstand von einem Bedruckstoff angeordneten Beleuchtungseinrichtung
mit mindestens einer Lichtquelle bekannt, wobei die mindestens eine
Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung durch ein flüssiges oder
ein gasförmiges
Kühlmedium
einer Kühleinrichtung
gekühlt
ist, wobei zur Steuerung der Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung
und der Kühleinrichtung
ein Computer vorgesehen ist.By the US 2003/0174517 A1 an inline inspection system with a arranged at a distance from a substrate lighting device with at least one light source is known, wherein the at least one light source of the lighting device is cooled by a liquid or a gaseous cooling medium of a cooling device, wherein for controlling the light source of Be lighting device and the cooling device, a computer is provided.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Inline-Inspektionssysteme
mit einer Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, wobei die Beleuchtungseinrichtung
zufolge einer Kühlung
ihrer Lichtquelle eine hohe Konstanz ihrer Lichtabstrahlung aufweist.Of the
Invention is based on the object inline inspection systems
to provide with a lighting device, wherein the lighting device
according to a cooling
its light source has a high constancy of their light emission.
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 oder 6 gelöst.The
The object is achieved by the
Characteristics of claim 1 or 6 solved.
Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die Druckmaschine ein Inline-Inspektionssystem mit einer Beleuchtungseinrichtung
aufweist, wobei die Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung ihr
Licht trotz Eigenerwärmung
oder externer Wärmeeinflüsse mit
einer hohen Konstanz abstrahlt. Eine konstante Lichtabstrahlung ist
erforderlich, um eine in ihrem Druckprozess inspizierte Drucksache
hinsichtlich ihrer Qualität
verlässlich
beurteilen zu können,
denn eine Veränderung oder
Schwankung in der Lichtabstrahlung kann zu einer Fehlinterpretation
der von der Drucksache aufgenommenen Bilddaten und damit zu einem
nicht sachgerechten Eingriff in den Druckprozess führen. Die vorgeschlagene
Lösung
hat den Vorteil, dass die thermische Last der Lichtquelle direkt
am Entstehungsort abgeführt
wird, wodurch sich kurze Regelzeiten zur Einhaltung einer konstanten
Lichtabstrahlung erreichen lassen.The
particular advantages of the invention are
that the printing press an inline inspection system with a lighting device
, wherein the light source of the illumination device her
Light despite self-heating
or external heat influences with
radiates a high consistency. A constant light emission is
required to print a document inspected in its printing process
in terms of quality
reliable
to be able to judge
because a change or
Fluctuation in the light emission can lead to a misinterpretation
the image data taken by the printed matter and thus to a
improper intervention in the printing process. The proposed
solution
has the advantage that the thermal load of the light source directly
discharged at the place of origin
which results in short regulation times to maintain a constant
Achieve light emission.
Überdies
bestehen Vorteile darin, dass das Material, auf dessen Oberfläche ein
beleuchtetes Gebilde zu erzeugen ist, nicht in einem im direkten oder
im umgelenkten Strahlengang liegenden Brennpunkt des von den Lichtquellen
emittierten Lichtes angeordnet sein muss, um das Gebilde in einer
ausreichenden Beleuchtungsstärke
erscheinen zu lassen. Eine vom Brennpunkt unabhängige Anordnung des Gebildes
relativ zu seinem optischen System ist vorteilhaft, weil dann auf
eine exakte Maßhaltigkeit bezüglich des
Abstandes zwischen dem Gebilde und der Beleuchtungseinrichtung verzichtet
werden kann. Das beschriebene optische System ist demnach zum beleuchteten
Material abstandstolerant. Außerdem ist
zwischen Bauelementen des optischen Systems, die durch eine Verschmutzung,
z. B. durch Staub und Abrieb, in ihrer Funktion beeinträchtigt werden
können,
und dem Material, insbesondere auch zu einer das Material bewegenden
Transporteinrichtung, ein ausreichender Abstand vorgesehen, der
das optische System und das Material unter den gegebenen Betriebsbedingungen
in einer Druckmaschine dauerhaft und zuverlässig außerhalb eines Berührungskontaktes
belässt
und das optische System vorzugsweise außerhalb der Reichweite der
vom bewegten Material aufgewirbelten Schmutzpartikel anordnet.moreover
There are advantages in having the material on its surface
to produce illuminated structure, not in one in direct or
in the deflected beam path lying focal point of the light sources
emitted light must be arranged to the entity in one
sufficient illuminance
to appear. An independent of the focus arrangement of the structure
relative to its optical system is advantageous because then on
an exact dimensional accuracy with respect to the
Distance between the structure and the lighting device omitted
can be. The described optical system is accordingly to the illuminated
Material distance tolerant. Besides that is
between components of the optical system caused by contamination,
z. B. by dust and abrasion, are impaired in their function
can,
and the material, in particular to a material moving
Transport device, provided a sufficient distance, the
the optical system and the material under the given operating conditions
in a printing machine permanently and reliably outside a touch contact
leaves
and the optical system preferably out of range of the
arranged by the moving material stirred up dirt particles.
Ein
von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteter Beleuchtungsstreifen
mit einer sich auf der Oberfläche
des Materials orthogonal zu seiner Länge erstreckenden Breite, d.
h. ein zweidimensionales, flächiges
Gebilde, hat gegenüber
einem auf einen Brennpunkt fokussierten linienförmigen, d. h. nur eindimensionalen,
beleuchteten Gebilde den Vorteil, dass das beleuchtete Gebilde für eine zur
Oberfläche des
zumindest in Teilen reflektivem Materials unter einem Reflexionswinkel
angeordnete Erfassungseinrichtung zur Erfassung des von der Oberfläche des Materials
remittierten Lichtes auch bei einer reliefartigen Ausgestaltung
der Oberfläche
des Materials zuverlässig
als eine virtuelle zeilenförmige
Beleuchtungseinrichtung erscheint, weil aufgrund der Breite des
Beleuchtungsstreifens sichergestellt ist, dass eine an der Oberfläche des
Materials vorhandene Querschnittsfläche eines Erfassungswinkels
der Erfassungseinrichtung, in welchem die Erfassungseinrichtung
remittiertes Licht zu erfassen vermag, zumindest einen Teil einer
sich über
die Breite des Beleuchtungsstreifens erstreckenden Querschnittsfläche des
von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichtstrahlenbündels erfasst.
Bei einer Vorrichtung, die Material nur linienförmig beleuchtet, besteht die Gefahr,
dass das fokussierte Strahlenbündel
von einer reliefartigen Oberfläche
des Materials außerhalb des
Erfassungswinkels der Erfassungseinrichtung reflektiert wird und
folglich nicht erfasst werden kann. Im Gegensatz dazu ist das beschriebene
optische System auch für
eine Bildaufnahme von Material mit einer diffus reflektierenden
Oberfläche
gut geeignet. Selbst bei einem Material mit einer reliefartigen
Oberfläche
tritt kaum eine Schattenwirkung auf.One
illumination strip illuminated by the illumination device
with one on the surface
of the material orthogonal to its length, d.
H. a two-dimensional, planar
Structure, has opposite
a focused on a focal line-shaped, d. H. only one-dimensional,
illuminated structures have the advantage that the illuminated structure for a for
Surface of the
at least in parts of reflective material at a reflection angle
arranged detection means for detecting the of the surface of the material
remitted light even in a relief-like design
the surface
the material is reliable
as a virtual line-shaped
Lighting device appears because due to the width of the
Lighting strip ensures that one on the surface of the
Material existing cross-sectional area of a detection angle
the detection device in which the detection device
to detect remitted light, at least a part of a
over
the width of the illumination strip extending cross-sectional area of the
detected by the illumination device emitted light beam detected.
In a device that illuminates material only linearly, there is a risk
that the focused beam
from a relief-like surface
of the material outside the
Detection angle of the detection device is reflected and
consequently can not be recorded. In contrast, the described
optical system also for
an image of material with a diffuse reflective
surface
well suited. Even with a material with a relief-like
surface
hardly any shadow effect occurs.
Die
Beleuchtungseinrichtung des Inline-Inspektionssystems ist vorzugsweise
in Modulen, d. h. in eigenständigen
Funktionseinheiten, aufgebaut, was den Vorteil hat, dass eine Zeilenlänge der
zeilenförmigen
Beleuchtungseinrichtung ohne teure Sonderanfertigung durch einfaches
Aneinanderreihen von vorgefertigten, vorzugsweise funktionsgleichen Modulen
in der benötigten
Anzahl an die Breite des zu beleuchtenden Materials oder zumindest
an die Länge
des Beleuchtungsstreifens adaptierbar ist. Gleichfalls können auch
wahlweise zielgerichtet die Lichtquellen nur in denjenigen Modulen
aktiviert werden, die zur Beleuchtung der Breite des zu beleuchtenden
Materials oder zumindest der Länge
des Beleuchtungsstreifens benötigt
werden, was beim Aufbau und beim Betrieb des optischen System für dessen
Wirtschaftlichkeit von Vorteil ist.The
Lighting device of the inline inspection system is preferably
in modules, d. H. in independent
Function units, constructed, which has the advantage that a line length of the
line-shaped
Lighting device without expensive custom-made by simple
Stringing together prefabricated, preferably functionally identical modules
in the needed
Number of the width of the material to be illuminated or at least
to the length
of the illumination strip is adaptable. Likewise, too
Optionally, the light sources only in those modules
be activated, which illuminate the width of the illuminated
Material or at least the length
of the lighting strip needed
what happens when building and operating the optical system for its
Profitability is an advantage.
Die
Verwendung von mehreren Lichtquellen je Modul hat den Vorteil, dass
sich in der Praxis unvermeidbare Unterschiede in dem von den Lichtquellen
abgestrahlten Licht, z. B. in dessen Wellenlänge, durch Mischung der Strahlenbündel von
benachbarten Lichtquellen vergleichmässigen und das von der Beleuchtungseinrichtung
insgesamt abgestrahlte Licht in seinen optischen Eigenschaften homogenisieren.
Wenn in jedem Modul vorzugsweise mehrere Gruppen von Lichtquellen
angeordnet sind, wobei sich die den Gruppen zugeordneten Lichtquellen
in ihren optischen Eigenschaften unterscheiden, z. B. in der Farbe
des von den Lichtquellen einer jeden Gruppe ausgestrahlten Lichtes,
können
die einzelnen Gruppen von Lichtquellen applikationsabhängig, z. B.
nach der Farbe des Lichtes, ausgewählt und angesteuert werden.The use of multiple light sources per module has the advantage that, in practice, unavoidable differences in the light emitted by the light sources, e.g. B. in its wavelength, homogeneous by mixing the beams of adjacent light sources and the total emitted by the illumination device light in its optical properties homogeni Sieren. If in each module preferably a plurality of groups of light sources are arranged, wherein the light sources associated with the groups differ in their optical properties, for. B. in the color of the emitted from the light sources of each group of light, the individual groups of light sources depending on the application, z. B. according to the color of the light, are selected and controlled.
Die
Beleuchtungseinrichtung des Inline-Inspektionssystems hat den Vorteil,
dass sie einen unter Umständen
eine große
Länge von
z. B. über
einen Meter aufweisenden Beleuchtungsstreifen durch eine gleichmäßige, bedarfsgerechte
Lichtverteilung mit einer homogenen, ausreichend großen Beleuchtungsstärke beaufschlagt
und durch seinen modularen, wenig störanfälligen Aufbau auf einfache
Weise an die jeweiligen Erfordernisse in einer Druckmaschine anpassbar
ist. Da das zu beleuchtende Material nicht in einem Brennpunkt der
Beleuchtungseinrichtung anzuordnen ist, entfällt auch die Notwendigkeit für eine exakte
Ausrichtung des senkrechten Abstandes der Lichtquellen zur Oberfläche des
Materials sowie eine Überwachung
dieses Abstandes während des
laufenden Einsatzes des optischen Systems, was die Handhabung des
optischen Systems Vorort in einem Industriebetrieb erheblich vereinfacht.The
Lighting device of the in-line inspection system has the advantage
that they may one
a big
length of
z. B. over
a meter having lighting strips by a uniform, needs-based
Light distribution with a homogeneous, sufficiently large illuminance acted upon
and due to its modular, less susceptible to interference structure to simple
Adaptable to the particular requirements in a printing press
is. Since the material to be illuminated is not in a focal point of the
Lighting device is to be arranged, also eliminates the need for a precise
Orientation of the vertical distance between the light sources and the surface of the light source
Materials as well as a surveillance
this distance during the
ongoing use of the optical system, resulting in the handling of the
optical system suburb in an industrial operation considerably simplified.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden
näher beschrieben.embodiments
The invention is illustrated in the drawings and will be described below
described in more detail.
Es
zeigen:It
demonstrate:
1 ein
Schema einer Fünffarbendruckmaschine
mit einem Lackturm und einer Auslageverlängerung; 1 a schematic of a five-color printing machine with a coating tower and a delivery extension;
2 ein
Blockschaltbild zur Systemstruktur eines Systems zur Beurteilung
einer Qualität
einer von der Druckmaschine produzierten Drucksache; 2 a block diagram of the system structure of a system for assessing a quality of a printed matter produced by the printing press;
3 eine
Anordnung des Inline-Inspektionssystems in der Druckmaschine; 3 an arrangement of the inline inspection system in the printing press;
4 eine
perspektivische Darstellung des Inline-Inspektionssystems in der
Druckmaschine; 4 a perspective view of the in-line inspection system in the printing press;
5 eine
weitere perspektivische Darstellung des Inline-Inspektionssystems
in der Druckmaschine; 5 another perspective view of the in-line inspection system in the printing press;
6 eine
Oberfläche
eines bewegten Materials mit einem Beleuchtungsstreifen in einer
Draufsicht; 6 a surface of a moving material with a lighting strip in a plan view;
7 eine
schematische Darstellung des Inline-Inspektionssystems; 7 a schematic representation of the inline inspection system;
8 eine
einzelne Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung; 8th a single light source of the illumination device;
9 eine
zeilenförmige
Anordnung von Lichtquellen auf einer gemeinsamen Platine; 9 a row-shaped arrangement of light sources on a common board;
10 eine
Strahlenbündelung
mit einem ersten Spiegel; 10 a radiation beam with a first mirror;
11 eine
Strahlenbündelung
mit einem ersten Spiegel längs
zur Länge
des Beleuchtungsstreifens; 11 beamforming with a first mirror along the length of the illumination strip;
12 eine
Umlenkung des Strahlenbündels
aus einem zentralen Bereich der Lichtquelle mit einem zweiten Spiegel; 12 a deflection of the radiation beam from a central region of the light source with a second mirror;
13 eine
Umlenkung des Strahlenbündels
aus einem zentralen Bereich der Lichtquelle mit einem zweiten Spiegel,
wobei die Strahlung längs
zur Länge
des Beleuchtungsstreifens stärker
gebündelt ist
als längs
zu dessen Breite; 13 a deflection of the radiation beam from a central region of the light source with a second mirror, wherein the radiation is bundled more along the length of the illumination strip than along its width;
14 eine
Bündelung
der Strahlung aus einem zentralen Bereich der Lichtquelle mit einer
Konvexlinse; 14 a bundling of the radiation from a central region of the light source with a convex lens;
15 eine
Bündelung
der Strahlung aus einem zentralen Bereich der Lichtquelle mit einer
Konvexlinse, wobei die Strahlung längs zur Länge des Beleuchtungsstreifens
stärker
gebündelt
ist als längs zu
dessen Breite; 15 bundling the radiation from a central region of the light source with a convex lens, wherein the radiation is focused more along the length of the illumination strip than along its width;
16 eine
zumindest teilweise Überlagerung
der Strahlung von zwei benachbarten Lichtquellen; 16 an at least partial superposition of the radiation from two adjacent light sources;
17 eine
Seitenansicht des Inline-Inspektionssystems; 17 a side view of the inline inspection system;
18 eine
mit Lichtquellen bestückte
Platine auf einem von einem Kühlmedium
durchströmten Träger; 18 a board equipped with light sources on a carrier through which a cooling medium flows;
19 einen
in zwei entgegengesetzten Richtungen von einem Kühlmedium durchströmten Träger; 19 a carrier through which a cooling medium flows in two opposite directions;
20 einen
Träger
mit einer Kühlung
mit zwei Peltierelementen. 20 a carrier with a cooling with two Peltier elements.
Nach
dem heutigen Stand der Erkenntnis sind im Offsetdruck im Bereich
der Inline-Begutachtung
zwei wesentliche Aspekte der Qualitätssicherung zu berücksichtigen.
Zum einen muss eine Farbkonstanz im Sinne einer Dichte- und Farbortbestimmung
während
der Produktion gewährleistet
sein, zum anderen müssen
typische Fehler, wie z. B. Butzen oder Tonen, detektiert werden
können.To
The current state of knowledge is in offset printing in the field
the inline review
to consider two essential aspects of quality assurance.
On the one hand, a color consistency in the sense of a density and color determination
while
guaranteed production
have to be to another
typical errors, such. B. slugs or clays are detected
can.
Aus
den in der Praxis gesammelten Erfahrungen hängt eine „Gutproduktion” von einer
großen Anzahl
von Randbedingungen ab, die nicht allein von Qualitätsdefinitionen
eines QS-Managements festgelegt werden können. Aufgrund der in der Praxis
vorkommenden Schwankungsbreiten ist eine Farbbestimmung und Inspektion
gefordert, die die typischen Schwankungen in der Qualität der produzierten Drucksachen
auffängt.
Zu nennen sind hier zulässige Farbschwankungen,
Lageverschiebungen des Motivs oder Verschiebungen von Objekten innerhalb
eines Motivs. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass i. a. bestimmte
Bereiche der Vorlage inspektionswürdig sind, andere hingegen
nicht.Out
The experience gained in practice depends on a "good production" of one
huge number
from boundary conditions that are not just about quality definitions
QS management. Because of in practice
occurring fluctuation ranges is a color determination and inspection
demanded the typical fluctuations in the quality of the printed matter produced
fields.
To mention here are permitted color variations,
Movements of the subject or displacements of objects within
of a motif. Furthermore, it has to be considered that i. a. certain
Areas of the template are inspectable, others, however
Not.
Ein
wichtiger Schritt bei der Berücksichtigung
dieser typischen Schwankungen in der Qualität der produzierten Drucksachen
ist die näherungsweise
technische Umsetzung der menschlichen Farb- und Konturwahrnehmung
in einem Kamera-basierten System. Durch geeignete Farbraumtransformationen mit
nachgeschalteten Analysatoren zur Farbbestimmung und Steuerung ist
es möglich,
die Inspektion und die Farbregelung an einer Druckmaschine, z. B. einer
Bogenoffsetdruckmaschine, praxisgerecht und wahrnehmungsorientiert
durchzuführen.One
important step in the consideration
these typical fluctuations in the quality of the printed matter produced
is the approximate
technical implementation of human color and contour perception
in a camera-based system. By suitable color space transformations with
downstream analyzers for color determination and control is
it is possible
the inspection and color control on a printing press, z. B. one
Sheet-fed offset printing press, practical and perceptive
perform.
Das
hier beschriebene Inline-Inspektionssystem zur Beurteilung einer
Qualität
einer von einer Druckmaschine produzierten Drucksache weist mindestens
eine Kamera, vorzugsweise ein Farbzeilenkamerasystem, auf. Das Farbzeilenkamerasystem verwendet
vorzugsweise eine Farbzeilenkamera mit bis zu 2048 Bildpunkten pro
Bildzeile. Das Inline-Inspektionssystem zur Beurteilung der Qualität der von der
Druckmaschine produzierten Drucksache ist für die Inline-Inspektion und
eine Inline-Farbregelung bei Mittelformatmaschinen (Schöndruck)
ausgelegt. Inline-Inspektion bedeutet, dass ein Bedruckstoff während seines
Transports durch die Druckmaschine inspiziert wird. Das Inline-Inspektionssystem
stellt sicher, dass eine vom Bediener definierte Qualität während des
gesamten Produktionsprozesses gehalten wird.The
here described inline inspection system for the assessment of a
quality
a printed matter produced by a printing press has at least
a camera, preferably a color line camera system on. The color line camera system used
preferably a color line camera with up to 2048 pixels per
Image line. The inline inspection system to assess the quality of the
Printing machine produced printed matter is for inline inspection and
an inline color control for medium format machines (Perfecting)
designed. Inline inspection means that a substrate during its
Transport is inspected by the printing press. The inline inspection system
Ensures that operator-defined quality during the
entire production process.
Das
Inline-Inspektion zur Beurteilung der Qualität der von der Druckmaschine
produzierten Drucksache besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten:
mindestens einer Bildaufnahmeeinheit, einer Kamera- und Beleuchtungselektronikeinheit
und einem Schaltschrank mit einem Bildverarbeitungssystem.The
Inline inspection to assess the quality of the press
produced printed matter consists essentially of three components:
at least one image acquisition unit, a camera and lighting electronics unit
and a control cabinet with an image processing system.
Die
Bildaufnahmeeinheit wird in die Druckmaschine eingebaut. Sie besteht
z. B. aus einer Farbzeilenkamera, einer Konstantlichtbeleuchtung oder
alternativ einer Blitzlichtbeleuchtung, insbesondere einer getriggerten
Linienbeleuchtung, wobei die Beleuchtungseinrichtung jeweils z.
B. mit Wasser gekühlt
ist, und einem Drehgeber, wobei der Drehgeber z. B. eine Auflösung von
10.000 Strichen hat. Wenn die Druckmaschine als eine Widerdruckmaschine ausgelegt
ist und im Schöndruck
und Widerdruck produziert, sind zwei verschiedenen produzierenden Zylindern
dieser Druckmaschine jeweils eine Bildaufnahmeeinheit zugeordnet,
wobei eine Bildaufnahmeeinheit vor einer Wendeeinrichtung für einen
in der Druckmaschine zu bedruckenden Bogen und eine weitere Bildaufnahmeeinheit
nach dieser Wendeeinrichtung hinter dem letzten Druckwerk der Druckmaschine
angeordnet sind. Die Signale der beiden Bildaufnahmeeinheiten werden
z. B. von demselben Bildverarbeitungssystem in einem Duplexmodus
weiterverarbeitet und ausgewertet.The
Image acquisition unit is installed in the printing press. she consists
z. B. from a color line camera, a constant light illumination or
alternatively a flash lighting, in particular a triggered
Line lighting, the lighting device each z.
B. cooled with water
is, and a rotary encoder, wherein the encoder z. B. a resolution of
Has 10,000 strokes. If the printing press designed as an perfecting press
is and in fine print
and counterparts are two different producing cylinders
associated with this printing machine in each case an image recording unit,
wherein an image pickup unit in front of a turning device for a
in the printing machine to be printed sheet and another image recording unit
after this turning device behind the last printing unit of the printing press
are arranged. The signals of the two image acquisition units are
z. From the same image processing system in a duplex mode
further processed and evaluated.
Die
Kamera- und Beleuchtungselektronikeinheit umfasst alle notwendigen
Funktionseinheiten zur Leistungsversorgung der Beleuchtungseinheit
und der Signalaufbereitung der Kamera. Diese Einheit wird in der
Nähe der
Bildaufnahmeeinheit an einem geeigneten Ort untergebracht. Sie stellt
eine homogene Ausleuchtung des durch die Druckmaschine transportierten
Bogens sicher. Mit Hilfe einer Lichtmessfunktion wird während des
Maschinenlaufs z. B. zyklisch geprüft, ob die Leuchtmittel einwandfrei,
d. h. in ihrem vorgesehenen Arbeitsbereich funktionieren.The
Camera and lighting electronics unit includes all necessary
Function units for power supply of the lighting unit
and the signal processing of the camera. This unit will be in the
Near the
Image capture unit housed in a suitable location. She poses
a homogeneous illumination of the transported by the printing press
Bow sure. With the help of a light measuring function is during the
Machine running z. B. checked cyclically, if the bulbs flawless,
d. H. work in their designated workspace.
Der
Schaltschrank mit dem Bildverarbeitungssystem umfasst insbesondere
z. B. eine Stromversorgung des Bildverarbeitungssystems sowie einen
Bildverarbeitungsrechner vorzugsweise inklusive einer Schnittstelle
für die
Bedienung zu einem Leitstandrechner (TCP/IP) sowie der Anschlussmöglichkeit
eines Monitors, z. B. eines Farbmonitors, zur Überwachung der Druckprodukte
und Fehleranzeige im laufenden Betrieb. Bei Widerdruck ist zudem
eine Monitorumschaltung vorgesehen.Of the
Control cabinet with the image processing system includes in particular
z. B. a power supply of the image processing system and a
Image processing computer preferably including an interface
for the
Operation to a control station computer (TCP / IP) as well as the connection possibility
a monitor, z. B. a color monitor, to monitor the printed products
and error display during operation. With perfecting is also
a monitor switch provided.
Für eine Bedienung
des Systems zur Beurteilung der Qualität der von der Druckmaschine
produzierten Drucksache kann eine Bedienoberfläche zunächst vorübergehend auf einem zweiten
PC realisiert sein, bevor die Bediensoftware bei einem Serienprodukt
in einem der Druckmaschine zugeordneten Leitstand integriert wird.For a service
of the system for assessing the quality of the press
One printed user interface may temporarily be printed on a second
PC be realized before the operating software in a series product
is integrated in one of the printing machine associated control station.
Die
Kamera- und Beleuchtungseinheit ist z. B. in einer in der 1 dargestellten
Bogenoffsetdruckmaschine, z. B. einer Fünffarbendruckmaschine mit einem
den Druckwerken nachgeordneten Lackturm und einer Auslageverlängerung,
eingebaut. Eine vorhandene Kettenführung im aufsteigenden Ast
eines Kettenlaufs stabilisiert einen in der Druckmaschine transportierten
Bogen während
eines Lern- und Inspektionsprozesses. Zur Vereinfachung der Darstellung
zeigt die 1 eine Bogenoffsetdruckmaschine
allein für
den Schöndruck.The camera and lighting unit is z. B. in a in the 1 illustrated sheetfed offset printing press, z. As a five-color printing machine with the printing units downstream paint tower and a delivery extension installed. An existing chain guide in the ascending branch of a chain run stabilizes a sheet transported in the printing press during a learning and inspection process. To simplify the illustration shows the 1 a sheetfed offset press alone for the Perfecting.
Die
Inspektion des Bedruckstoffes, insbesondere eines Druckbogens, erfolgt
durch das Inline-Inspektionssystem zur Beurteilung der Qualität einer
von der Druckmaschine produzierten Drucksache z. B. am im Produktionsverlauf
letzten Druckwerk der im Produktionsverlauf vorzugsweise nacheinander
mehrere Druckwerke aufweisenden Druckmaschine oder an dem den Druckwerken
nachgeordneten Lackturm.The inspection of the printing material, in particular a printed sheet, is carried out by the Inli ne-inspection system for the assessment of the quality of a printed matter produced by the press z. B. on in the course of production last printing unit in the course of production, preferably successively more printing units having printing press or on the printing units downstream paint tower.
Gemäß dem in
der 2 dargestellten Blockschaltbild zur Systemstruktur
eines Systems zur Beurteilung der Qualität einer von der Druckmaschine
produzierten Drucksache wird eine Bildaufnahme z. B. mit einer 3-Chip-Farb-CCD-Zeilenkamera
mit z. B. 2048 Bildpunkten durchgeführt. Es ist sichergestellt,
dass der gesamte Bogen während
einer maximalen Maschinengeschwindigkeit von z. B. 18.000 Bogen/h
inspiziert werden kann. Falls die Druckmaschine als eine Rollendruckmaschine
ausgebildet ist, ist eine Materialbahn, z. B. eine Papierbahn, auch
bei einer maximalen Maschinengeschwindigkeit von z. B. 15 m/s verlässlich zu
inspizieren. Die Auflösung
beträgt
z. B. ca. 0,25 mm2 pro Bildpunkt bei einer
Pixelkantenlänge
von z. B. ca. 0,5 mm.According to the in the 2 illustrated block diagram of the system structure of a system for assessing the quality of a printed matter produced by the printing machine is an image capture z. B. with a 3-chip color CCD line scan camera with z. B. 2048 pixels performed. It is ensured that the entire arc during a maximum machine speed of z. B. 18,000 sheets / h can be inspected. If the printing machine is designed as a web-fed printing press, a material web, for. B. a paper web, even at a maximum machine speed of z. For example, to reliably inspect 15 m / s. The resolution is z. B. about 0.25 mm 2 per pixel at a pixel edge length of z. B. about 0.5 mm.
Einzelheiten
zur Anordnung des Inline-Inspektionssystems innerhalb einer beispielhaft
gewählten
Bogendruckmaschine zeigen die 3 bis 5.
Eine vorzugsweise nahe einem Druckwerkszylinder z. B. unterhalb
einem Fußtritt
der Druckmaschine angeordnete Beleuchtungseinrichtung erzeugt vorzugsweise
einen Beleuchtungsstreifen auf einem vom Druckwerkszylinder transportierten
Bogen. Vom Beleuchtungsstreifen remittiertes Licht wird von einer
zum Druckwerkszylinder beabstandet angeordneten Kamera innerhalb
eines bestimmten Erfassungswinkels erfasst.Details of the arrangement of the inline inspection system within an exemplary selected sheetfed press show the 3 to 5 , A preferably close to a printing cylinder z. B. below a tread of the printing machine arranged lighting device preferably generates a lighting strip on a sheet transported by the printing cylinder. Light reflected by the illumination strip is detected by a camera arranged at a distance from the printing cylinder within a certain detection angle.
Im
Folgenden wird weiter auf den Aufbau des Inline-Inspektionssystems
eingegangen. Die vorzugsweise digital arbeitende Bildaufnahmeeinheit umfasst
z. B. eine speziell für
den Bogendruck entwickelte Beleuchtungseinheit und eine Farb-CCD-Zeilenkamera.
Das Objektiv ist speziell an die hochauflösende Kamera angepasst, weist
einen abnehmbarem Filter, z. B. einen UV-Filter als Objektivschutz
auf und kann bedienerfreundlich justiert werden. Im Servicefall
kann die Kamera sowie das Objektiv einfach ausgetauscht werden.
Die Bildaufnahmeeinheit ist gegen mechanische und elektromagnetische
Störungen
geschützt.
Zur Beleuchtung werden z. B. speziell für diesen Anwendungsfall entwickelte
hochfrequenzgetaktete Beleuchtungsquellen verwendet. Die Anordnung
der Leuchtmittel innerhalb der Beleuchtungseinheit ist z. B. speziell
für die
Applikation im Bogendruck angepasst. Die Leuchtmittel können einfach
getauscht werden.in the
Following will be further on the construction of the inline inspection system
received. The preferably digitally working image recording unit comprises
z. B. a specially for
the sheetfed lighting unit developed and a color CCD line scan camera.
The lens is specially adapted to the high-resolution camera, points
a removable filter, z. B. a UV filter as a lens protection
and can be adjusted in a user-friendly way. In case of service
The camera and the lens can be easily replaced.
The image acquisition unit is against mechanical and electromagnetic
disorders
protected.
For lighting z. B. specially developed for this application
used high frequency clocked lighting sources. The order
the light source within the lighting unit is z. Specifically
for the
Application adapted in sheetfed printing. The bulbs can be simple
it will be exchanged.
In
der zuvor beschriebenen Druckmaschine, vorzugsweise in einer Rotationsdruckmaschine,
insbesondere in einer in einem Offsetdruckverfahren druckenden Druckmaschine,
wird ein in der 6 dargestelltes Material 03 mit
einer Oberfläche 02 in einer
durch einen Pfeil angedeuteten Bewegungsrichtung 04 bewegt.
Die Bewegung erfolgt durch eine, z. B. in oder an der Druckmaschine
angeordnete, hier nicht dargestellte Transporteinrichtung, wobei die
Bewegung des Materials 03 während des Betriebes des nachfolgend
noch näher
beschriebenen optischen Inline-Inspektionssystems
vorzugsweise in nur einer einzigen Bewegungsrichtung 04 erfolgt, und
zwar vorzugsweise linear. Das Material 03 ist vorzugsweise
ebenflächig
und flach, z. B. als ein Bogen 03 oder als eine Materialbahn 03,
ausgebildet. Das Material 03 ist insbesondere als ein z.
B. aus Papier bestehender Bedruckstoff 03 ausbildet, z.
B. auch als ein Wertpapier 03 oder als eine Banknote 03.
Die Oberfläche 02 des
Materials 03 kann ein Relief oder eine sonstige aus der
Oberfläche 02 herausragende
oder in die Oberfläche 02 als
eine Vertiefung eingeprägte
Struktur aufweisen, wobei eine Höhe oder
Tiefe des Reliefs bzw. der Struktur im Vergleich zu einer Breite
B03 des Materials 03 sehr klein ist. Zumindest ein Teil
der Oberfläche 02 des
Materials 03 ist z. B. durch Auftragung eines reflektiven
Werkstoffs, z. B. eines Lackes, oder einer Folie, durch Einbringung
eines Fensterfadens oder einer anderen vorzugsweise metallischen
Applikation in das Material 03, reflektiv ausgebildet.In the printing machine described above, preferably in a rotary printing machine, in particular in a printing press printing in an offset printing method, a in the 6 illustrated material 03 with a surface 02 in a direction of movement indicated by an arrow 04 emotional. The movement is done by a, z. B. arranged in or on the printing press, not shown here transport device, wherein the movement of the material 03 during operation of the optical inline inspection system described in more detail below, preferably in only one single direction of movement 04 takes place, preferably linear. The material 03 is preferably planar and flat, z. B. as a bow 03 or as a web of material 03 , educated. The material 03 is especially as a z. B. consisting of paper substrate 03 trains, z. B. as a security 03 or as a banknote 03 , The surface 02 of the material 03 may be a relief or another from the surface 02 outstanding or in the surface 02 having a depression impressed structure, wherein a height or depth of the relief or the structure compared to a width B03 of the material 03 is very small. At least part of the surface 02 of the material 03 is z. B. by application of a reflective material, for. As a paint, or a film, by introducing a window filament or other preferably metallic application in the material 03 , reflective.
Eine
in der 7 nur symbolhaft dargestellte Beleuchtungseinrichtung 06 erzeugt
auf der Oberfläche 02 des
Materials 03 ein beleuchtetes Gebilde 01 in Form
eines Beleuchtungsstreifens 01 mit einer Länge L01
und einer Breite B01 (6), wobei sich die Breite B01
auf der Oberfläche 02 des
Materials 03 orthogonal zur Länge L01 erstreckt. Die Breite
B01 des Beleuchtungsstreifens 01 ist vorzugsweise längs zur
Bewegungsrichtung 04 des Materials 03 gerichtet,
wohingegen die Länge
L01 des Beleuchtungsstreifens 01 vorzugsweise parallel
zur Breite B03 des Materials 03, d. h. quer zur Bewegungsrichtung 04 des
Materials 03, gerichtet ist und sich über Teile der Breite B03 des
Materials 03 oder über
dessen gesamte Breite B03 erstrecken kann. Die Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 beträgt vorzugsweise mindestens
3 mm, insbesondere 8 mm. Die Bewegungsrichtung 04 des Materials 03 ist
somit vorzugsweise zumindest im Wesentlichen parallel zur Breite B01
des Beleuchtungsstreifens 01 gerichtet, wobei die Bewegungsrichtung 04 des
Materials 03 innerhalb der von der Länge L01 und der Breite B01
des Beleuchtungsstreifens 01 aufgespannten Ebene liegt.
Das Material 03 ist vorzugsweise zumindest im Bereich des
Beleuchtungsstreifens 01 nicht gewölbt.One in the 7 only symbolically illustrated illumination device 06 generated on the surface 02 of the material 03 an illuminated entity 01 in the form of a lighting strip 01 with a length L01 and a width B01 ( 6 ), wherein the width B01 on the surface 02 of the material 03 orthogonal to the length L01 extends. The width B01 of the illumination strip 01 is preferably longitudinal to the direction of movement 04 of the material 03 whereas the length L01 of the illumination strip 01 preferably parallel to the width B03 of the material 03 , ie transverse to the direction of movement 04 of the material 03 , is directed and spread over parts of the width B03 of the material 03 or over its entire width B03 can extend. The width B01 of the illumination strip 01 is preferably at least 3 mm, in particular 8 mm. The direction of movement 04 of the material 03 is thus preferably at least substantially parallel to the width B01 of the illumination strip 01 directed, with the direction of movement 04 of the material 03 within the of the length L01 and the width B01 of the illumination strip 01 spanned level lies. The material 03 is preferably at least in the region of the illumination strip 01 not arched.
Die
Beleuchtungseinrichtung 06 weist mehrere zeilenförmig nebeneinander
angeordnete Lichtquellen 07 auf, sodass die gesamte Beleuchtungseinrichtung 06 zeilenförmig ausgebildet
ist. Die zeilenförmig
angeordneten Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 sind
vorzugsweise parallel zur Länge
L01 des Beleuchtungsstreifens 01 angeordnet. Die Lichtquellen 07 haben
zur Oberfläche 02 des Materials 03 jeweils
einen Abstand A07, wobei der Abstand A07 vorzugsweise zwischen 30
mm und 200 mm, insbesondere zwischen 80 mm und 140 mm beträgt. Der
Abstand A07 der Lichtquellen 07 steht vorzugsweise jeweils
lotrecht auf der Oberfläche 02 des Materials 03.
Alle Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 sind
vorzugsweise gleichartig ausgebildet, z. B. als helle, lichtestarke
Leuchtdioden 07 oder als Laserdioden 07. In der
Beleuchtungseinrichtung 06 können auch Gruppen von jeweils
mehreren zeilenförmig
nebeneinander angeordneten Lichtquellen 07 vorgesehen sein,
wobei sich die einzelnen Gruppen von Lichtquellen 07 in
ihren optischen Eigenschaften, z. B. in der Wellenlänge des
von ihnen emittierten Lichtes unterscheiden. So kann z. B. eine Gruppe
von Lichtquellen 07 weißes Licht emittieren, wohingegen
eine andere Gruppe von Lichtquellen 07 monochromes Licht
emittiert. Es kann vorgesehen sein, dass eine mit der Beleuchtungseinrichtung 06 verbundene
Steuereinrichtung 23 die Gruppen von Lichtquellen 07 applikationsabhängig, z.
B. in Abhängigkeit
von der Beschaffenheit der Oberfläche 02 des Materials 03 nach
der Farbe des Lichtes, ausgewählt und
einzeln ansteuert. So kann die Steuereinrichtung 23 eine
Gruppe von Lichtquellen 07 auch unabhängig von mindestens einer anderen
Gruppe von Lichtquellen 07 in ihrer Helligkeit und/oder
Leuchtdauer ansteuern. Der Beleuchtungsstreifen 01 ist
außerhalb eines
im direkten oder im umgelenkten Strahlengang liegenden Brennpunktes
des von den Lichtquellen 07 emittierten Lichtes angeordnet.The lighting device 06 has several line-shaped juxtaposed light sources 07 on, so that the entire lighting device 06 is formed line-shaped. The time lenförmig arranged light sources 07 the lighting device 06 are preferably parallel to the length L01 of the illumination strip 01 arranged. The light sources 07 have to the surface 02 of the material 03 each a distance A07, wherein the distance A07 is preferably between 30 mm and 200 mm, in particular between 80 mm and 140 mm. The distance A07 of the light sources 07 is preferably each perpendicular to the surface 02 of the material 03 , All light sources 07 the lighting device 06 are preferably formed similar, z. B. as bright, strong light emitting diodes 07 or as laser diodes 07 , In the lighting device 06 can also groups of a plurality of line-shaped juxtaposed light sources 07 be provided, wherein the individual groups of light sources 07 in their optical properties, eg. B. differ in the wavelength of the light emitted by them. So z. B. a group of light sources 07 white light, whereas a different group of light sources 07 emitted monochromatic light. It can be provided that one with the illumination device 06 connected control device 23 the groups of light sources 07 application dependent, z. B. depending on the nature of the surface 02 of the material 03 according to the color of the light, selected and individually controlled. So the control device 23 a group of light sources 07 also independent of at least one other group of light sources 07 in their brightness and / or lighting duration. The lighting strip 01 is outside of a direct or in the deflected beam path lying focal point of the light sources 07 emitted light arranged.
Die
Beleuchtungseinrichtung 06 besteht z. B. aus mehreren zeilenförmig aneinander
gereihten Modulen M61 bis M65 (17) jeweils
mit vorzugsweise mehreren zeilenförmig nebeneinander angeordneten
Lichtquellen 07, wobei eine Trennfuge 26 zwischen
zwei benachbarten Modulen M61 bis M65 vorzugsweise schräg zur Länge L01
des Beleuchtungsstreifens 01 angeordnet ist. Die einzelnen
Module M61 bis M65 der Beleuchtungseinrichtung 06 können z.
B. funktionsgleich ausgebildet sein. So kann z. B. eine der Breite
B03 des zu beleuchtenden Materials 03 entsprechende Zeilenlänge der
aus mehreren aneinander gereihten Modulen M61 bis M65 zusammengesetzten
Beleuchtungseinrichtung 06 durch ein Einschalten von den
zeilenförmig
angeordneten Lichtquellen 07 der betroffenen Module M61
bis M65 aktiviert werden oder es kann eine der Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 entsprechende
Zeilenlänge
der aus mehreren aneinander gereihten Modulen M61 bis M65 zusammengesetzten
Beleuchtungseinrichtung 06 durch ein Einschalten von den
zeilenförmig
angeordneten Lichtquellen 07 der betroffenen Module M61
bis M65 aktiviert werden.The lighting device 06 exists z. B. from several rows of modules M61 to M65 ( 17 ) each with preferably a plurality of line-shaped juxtaposed light sources 07 , where a parting line 26 between two adjacent modules M61 to M65 preferably obliquely to the length L01 of the illumination strip 01 is arranged. The individual modules M61 to M65 of the lighting device 06 can z. B. be functionally identical. So z. B. one of the width B03 of the material to be illuminated 03 corresponding line length of the assembled from several juxtaposed modules M61 to M65 lighting device 06 by switching on the line-shaped light sources 07 the affected modules M61 to M65 are activated or it may be one of the length L01 of the illumination strip 01 corresponding line length of the assembled from several juxtaposed modules M61 to M65 lighting device 06 by switching on the line-shaped light sources 07 the affected modules M61 to M65 are activated.
8 zeigt
in einer nur zweidimensionalen Darstellung eine einzelne Lichtquelle 07 der
Beleuchtungseinrichtung 06. Die Lichtquelle 07 emittiert
ihr Licht in einen Raumwinkel ω,
wobei der Raumwinkel ω eine
aus einer Kugel ausgeschnittene Fläche AK, also eine Kugeloberfläche AK,
bis zur Größe einer Halbkugel
aufspannt. 8th shows in a two-dimensional representation, a single light source 07 the lighting device 06 , The light source 07 emits their light in a solid angle ω, wherein the solid angle ω spans a cut out of a sphere surface AK, so a spherical surface AK, up to the size of a hemisphere.
9 zeigt
mehrere, z. B. vier der in der 8 gezeigten
Lichtquellen 07 zeilenförmig
nebeneinander auf einer gemeinsamen Platine 21 angeordnet.
Vorzugsweise ist die zu den jeweiligen Lichtquellen 07 gehörende Stromquelle 22 auf
derselben Platine 21 angeordnet. Die Stromquelle 22 ist
vorzugsweise als eine Konstantstromquelle 22, insbesondere
als eine steuerbare Konstantstromquelle 22, ausgebildet. 9 shows several, z. B. four in the 8th shown light sources 07 line by line on a common board 21 arranged. Preferably, that is to the respective light sources 07 belonging power source 22 on the same board 21 arranged. The power source 22 is preferably as a constant current source 22 , in particular as a controllable constant current source 22 , educated.
Das
optische Inline-Inspektionssystem umfasst – wie es der 7 entnehmbar
ist – auch
eine Erfassungseinrichtung 08 mit mindestens einem in einem
Abstand A09 von der Oberfläche 02 des
Materials 03 angeordneten Detektor 09, wobei der
Detektor 09 von der Oberfläche 02 des Materials 03 remittiertes
Licht erfasst. Der Abstand A09 liegt im Bereich zwischen 10 mm und
1.500 mm, vorzugsweise zwischen 50 mm und 400 mm. Die Erfassungseinrichtung 08 ist
z. B. als eine Kamera 08, vorzugsweise eine Zeilenkamera 08,
insbesondere eine Farbzeilenkamera 08, ausgebildet. Auch
die Erfassungseinrichtung 08 kann zeilenförmig mehrere
nebeneinander angeordnete Detektoren 09 aufweisen, wobei
die zeilenförmig
angeordneten Detektoren 09 vorzugsweise parallel zur Länge L01
des Beleuchtungsstreifens 01 angeordnet sind. Der Detektor 09 der
Erfassungseinrichtung 08 kann z. B. als ein CCD-Array 09 oder
als eine Gruppe von Photodioden 09 ausgebildet sein. Der
Detektor 09 der Erfassungseinrichtung 08 wandelt
das erfasste remittierte Licht in ein elektrisches Signal um und
führt das
elektrische Signal zu seiner Auswertung einer mit der Erfassungseinrichtung 08 verbundenen
Bildverarbeitungseinrichtung 24 zu.The optical inline inspection system includes - like the 7 is removable - also a detection device 08 with at least one at a distance A09 from the surface 02 of the material 03 arranged detector 09 , where the detector 09 from the surface 02 of the material 03 detected remitted light. The distance A09 is in the range between 10 mm and 1,500 mm, preferably between 50 mm and 400 mm. The detection device 08 is z. B. as a camera 08 , preferably a line scan camera 08 , in particular a color line camera 08 , educated. Also the detection device 08 can line-shaped several juxtaposed detectors 09 have, wherein the line-shaped detectors 09 preferably parallel to the length L01 of the illumination strip 01 are arranged. The detector 09 the detection device 08 can z. B. as a CCD array 09 or as a group of photodiodes 09 be educated. The detector 09 the detection device 08 converts the detected remitted light into an electrical signal and carries the electrical signal for its evaluation with the detection device 08 connected image processing device 24 to.
10 zeigt,
dass in dem optischen Inspektionssystem den Lichtquellen 07 der
Beleuchtungseinrichtung 06 mindestens ein erster Spiegel 11 mit mindestens
einer längs
zur Länge
L01 und/oder zur Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 gerichteten Wirkfläche 12 zugeordnet
ist, wobei die Wirkfläche 12 des
ersten Spiegels 11 das in den Raumwinkel ω emittierte
Licht von mindestens einer der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 auf
eine kleinere erste Hüllfläche AH1
als die zu dem Raumwinkel ω gehörende Kugelfläche AK einschränkt. Die
Wirkfläche 12 des
ersten Spiegels 11 kann plan oder konkav ausgebildet sein.
Dabei kann die mindestens eine längs
zur Länge
L01 des Beleuchtungsstreifens 01 gerichtete Wirkfläche 12 des
ersten Spiegels 11 das in den Raumwinkel ω emittierte
Licht von mindestens einer der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 stärker auf
eine kleinere zweite Hüllfläche AH2
einschränken
als die mindestens eine längs
zur Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 gerichtete Wirkfläche 12 dieses
ersten Spiegels 11, wie es die 11 im
Vergleich zur Strahlenbündelung
gemäß der 10 zeigt.
Vorzugsweise weist mindestens eine Lichtquelle 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 einen
ersten Spiegel 11 mit mindestens zwei zu einem von der
Lichtquelle 07 emittierten Zentralstrahl 13 symmetrischen
Wirkflächen 12 auf. 10 shows that in the optical inspection system, the light sources 07 the lighting device 06 at least a first mirror 11 with at least one longitudinal to the length L01 and / or to the width B01 of the illumination strip 01 directed effective surface 12 is assigned, wherein the effective area 12 the first mirror 11 the light emitted by the solid angle ω from at least one of the light sources 07 the lighting device 06 to a smaller first envelope area AH1 than the spherical space AK belonging to the solid angle ω. The effective area 12 the first mirror 11 may be flat or concave. In this case, the at least one longitudinal to the length L01 of the illumination strip 01 directed effective surface 12 the first mirror 11 the light emitted into the solid angle ω of at least one of the light sources 07 the lighting device 06 restrict more to a smaller second envelope area AH2 than the at least one longitudinal to the width B01 of the illumination strip 01 directed effective surface 12 this first mirror 11 like it 11 in comparison to beamforming according to the 10 shows. Preferably, at least one light source 07 the lighting device 06 a first mirror 11 with at least two to one from the light source 07 emitted central ray 13 symmetrical active surfaces 12 on.
Zur
Umlenkung der von mindestens einer der Lichtquellen 07 der
Beleuchtungseinrichtung 06 in einem den Zentralstrahl 13 umgebenden
zentralen Bereich 14 emittierten Strahlung kann, wie in
den 12 und 13 dargestellt,
z. B. ein zweiter Spiegel 16 vorgesehen sein, wobei dessen
mindestens eine Wirkfläche 17 in
dem den Strahlengang des Zentralstrahls 13 umgebenden zentralen
Bereich 14 innerhalb des Raumwinkels ω des von der Lichtquelle 07 emittierten
Lichtes angeordnet ist, wobei die Wirkfläche 17 des zweiten
Spiegels 16 das von mindestens einer der Lichtquellen 07 der
Beleuchtungseinrichtung 06 emittierte Licht gegen mindestens eine
längs zur
Länge L01
und/oder zur Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 gerichtete
Wirkfläche 12 des
ersten Spiegels 11 umlenkt. Dabei kann die von der Lichtquelle 07 emittierte
Strahlung vorzugsweise längs
zur Länge
L01 des Beleuchtungsstreifens 01 stärker gebündelt werden als die Strahlung längs zu dessen
Breite B01. Auch die Wirkfläche 17 des
zweiten Spiegels 16 kann plan oder konkav ausgebildet sein.
Die dem zentralen Bereich 14 zuzuordnende, von den jeweiligen
Lichtquellen 07 emittierte Strahlung ist in den 12 bis 15 jeweils
mit durchgängigen
Pfeillinien angedeutet, wohingegen von den Lichtquellen 07 in
ihrem jeweiligen Raumwinkel ω peripher
emittierte Strahlung mit gestrichelten Pfeillinien angedeutet ist.For deflecting the at least one of the light sources 07 the lighting device 06 in one the central ray 13 surrounding central area 14 emitted radiation can, as in the 12 and 13 represented, z. B. a second mirror 16 be provided, wherein the at least one active surface 17 in which the beam path of the central beam 13 surrounding central area 14 within the solid angle ω of the light source 07 emitted light is arranged, wherein the effective area 17 of the second mirror 16 that of at least one of the light sources 07 the lighting device 06 emitted light against at least one longitudinal to the length L01 and / or to the width B01 of the illumination strip 01 directed effective surface 12 the first mirror 11 deflects. It can be from the light source 07 emitted radiation preferably along the length L01 of the illumination strip 01 more concentrated than the radiation along its width B01. Also the effective area 17 of the second mirror 16 may be flat or concave. The the central area 14 attributable, from the respective light sources 07 emitted radiation is in the 12 to 15 each indicated by continuous arrow lines, whereas by the light sources 07 in their respective solid angle ω radiation emitted peripherally is indicated by dashed arrow lines.
Alternativ
kann gleichfalls zur Umlenkung der von mindestens einer der Lichtquellen 07 der
Beleuchtungseinrichtung 06 in einem den Zentralstrahl 13 umgebenden
zentralen Bereich 14 emittierten Strahlung gemäß den 14 und 15 mindestens
eine Linse 18, insbesondere eine bikonvexe Linse 18,
in dem den Strahlengang des Zentralstrahls 13 umgebenden
zentralen Bereich 14 innerhalb des Raumwinkels ω des von
mindestens einer der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 emittierten
Lichtes angeordnet sein, wobei zwischen der Lichtquelle 07 und
einem Zentrum Z18 der Linse 18 ein Abstand A18 besteht,
wobei der Abstand A18 vorzugsweise geringer als die Hälfte des
Abstandes A07 zwischen der Lichtquelle 07 und der Oberfläche 02 des
Materials 03 ist. Dabei kann die Linse 18 nicht
rotationssymmetrisch ausgebildet sein, um die von der Lichtquelle 07 emittierte
Strahlung vorzugsweise längs
zur Länge
L01 des Beleuchtungsstreifens 01 stärker zu bündeln als längs zu dessen Breite B01.Alternatively, also for the deflection of at least one of the light sources 07 the lighting device 06 in one the central ray 13 surrounding central area 14 emitted radiation according to the 14 and 15 at least one lens 18 , in particular a biconvex lens 18 in which the beam path of the central ray 13 surrounding central area 14 within the solid angle ω of at least one of the light sources 07 the lighting device 06 emitted light, wherein between the light source 07 and a center Z18 of the lens 18 a distance A18, wherein the distance A18 is preferably less than half the distance A07 between the light source 07 and the surface 02 of the material 03 is. This can be the lens 18 not be rotationally symmetrical to that of the light source 07 emitted radiation preferably along the length L01 of the illumination strip 01 to bundle more strongly than along its width B01.
Die 16 zeigt,
dass die Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 vorzugsweise
derart angeordnet sind, dass sich die jeweiligen Raumwinkel ω oder zumindest
die Hüllflächen AH1;
AH2 des von mindestens zwei benachbarten Lichtquellen 07 der
Beleuchtungseinrichtung 06 emittierten Lichtes zumindest
in einem den Beleuchtungsstreifen 01 beleuchtenden Teilbereich 19 überlagern.
Diese Überlagerung
ist insbesondere auch dann vorgesehen, wenn die beteiligten benachbarten
Lichtquellen 07 in zwei benachbarten Modulen M61 bis M65
angeordnet sind. Aus der 16 ist
auch ersichtlich, dass an jeder einzelnen Lichtquelle 07 der
Beleuchtungseinrichtung 06 jeweils ein erster Spiegel 11 mit
mindestens einer Wirkfläche 12,
vorzugsweise mit zwei zueinander symmetrischen Wirkflächen 12,
zumindest längs
zur Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 vorgesehen
sein kann. Des Weiteren kann die Oberfläche 02 des Materials 03 einen
Streukörper,
d. h. einen Licht streuenden Körper,
aufweisen, z. B. ein Lentikular oder eine Prismenfolie, wobei der
Streukörper
das im Beleuchtungsstreifen 01 auf die Oberfläche 02 des
Materials 03 aufgestrahlte Licht vorzugsweise nur oder
zumindest ganz überwiegend längs zur
Länge L01
des Beleuchtungsstreifens 01 remittiert. Alternativ oder
zusätzlich
kann ein weiterer Streukörper
zu einer weiteren Homogenisierung des von der Beleuchtungseinrichtung 06 abgestrahlten Lichtes
an der Lichtaustrittsseite der Beleuchtungseinrichtung 06 angeordnet
sein und sich somit im Lichtweg zwischen den Lichtquellen 07 der
Beleuchtungseinrichtung 06 und der zu beleuchtenden Oberfläche 02 des
Materials 03 befinden. Ein derartiger den Lichtquellen 07 vorgelagerter
Streukörper
verbessert eine Ausleuchtung der Oberfläche 02 des Materials 03 im
Sinne einer möglichst
schattenfreien Ausleuchtung, wenn die Oberfläche 02 des Materials 03 ein
zumindest leichtes Relief aufweist.The 16 shows that the light sources 07 the lighting device 06 are preferably arranged such that the respective solid angles ω or at least the enveloping surfaces AH1; AH2 of at least two adjacent light sources 07 the lighting device 06 emitted light at least in one the illumination strip 01 lighting section 19 overlap. This superposition is also provided, in particular, when the participating neighboring light sources 07 are arranged in two adjacent modules M61 to M65. From the 16 is also apparent that at each individual light source 07 the lighting device 06 each a first mirror 11 with at least one active surface 12 , preferably with two mutually symmetrical active surfaces 12 at least along the width B01 of the illumination strip 01 can be provided. Furthermore, the surface can be 02 of the material 03 a scattering body, ie a light-scattering body, have, for. As a lenticular or prismatic film, wherein the scattering body in the lighting strip 01 on the surface 02 of the material 03 radiated light preferably only or at least predominantly along the length L01 of the illumination strip 01 remitted. Alternatively or additionally, a further scattering body can be used for further homogenization of the illumination device 06 radiated light at the light exit side of the illumination device 06 be arranged and thus in the light path between the light sources 07 the lighting device 06 and the surface to be illuminated 02 of the material 03 are located. Such a light sources 07 Preventive diffuser improves illumination of the surface 02 of the material 03 in the sense of a shadow-free illumination when the surface 02 of the material 03 has an at least slight relief.
17 zeigt
eine Ansicht des optischen Inspektionssystems in einer lotrecht
zur Bewegungsrichtung 04 des Materials 03 stehenden
Ebene. Die Beleuchtungseinrichtung 06 und der auf der Oberfläche 02 des
Materials 03 beleuchtete Beleuchtungsstreifen 01 sind
im Abstand A07 parallel zueinander angeordnet, jedoch kann eine
Erstreckung der Beleuchtungseinrichtung 06, d. h. ihre
Länge B06,
größer sein
als die Länge
L01 des Beleuchtungsstreifens 01 oder als die Breite B03
des Materials 03. Die Beleuchtungseinrichtung 06 ist
in vorzugsweise mehrere Module M61 bis M65 aufgeteilt, d. h. in
diesem Beispiel in fünf
zeilenförmig
nebeneinander angeordnete Module M61 bis M65, wobei die in jedem
Modul M61 bis M65 angeordneten Lichtquellen 07 jeweils Licht
zum Beleuchtungsstreifen 01 emittieren. Das vom Beleuchtungsstreifen 01 remittierte
Licht wird von dem im Abstand A09 von der Oberfläche 02 des Materials 03 angeordneten
Detektor 09 der Erfassungseinrichtung 08 innerhalb
eines sich längs
zur Länge
L01 des Beleuchtungsstreifens 01 öffnenden, räumlichen Erfassungswinkels α erfasst,
wobei der Erfassungswinkel α in
diesem Beispiel derart bemessen ist, das er das vom Beleuchtungsstreifen 01 remittierte
Licht über
die gesamte Länge
L01 des Beleuchtungsstreifens 01 erfasst. Der Erfassungswinkel α bildet an
der Oberfläche 02 des
Materials 03 eine Querschnittsfläche aus, sodass der Erfassungswinkel α zumindest
einen Teil einer sich über
die Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 erstreckenden Querschnittsfläche des
von der Beleuchtungseinrichtung 06 emittierten Lichtestrahlenbündels erfasst. Die
vom Erfassungswinkel α erfasste
Querschnittsfläche
ist vorzugsweise zumindest so groß wie die auf der Oberfläche 02 des
Materials 03 durch die Länge L01 und Breite B01 des
Beleuchtungsstreifens 01 aufgespannte Fläche. 17 shows a view of the optical inspection system in a direction perpendicular to the direction of movement 04 of the material 03 standing level. The lighting device 06 and the one on the surface 02 of the material 03 illuminated lighting strips 01 are arranged at a distance A07 parallel to each other, but may be an extension of the illumination device 06 , ie its length B06, be greater than the length L01 of the illumination strip 01 or as the width B03 of the material 03 , The lighting device 06 is preferably divided into a plurality of modules M61 to M65, that is, in this example, in five line-adjacent modules M61 to M65, wherein arranged in each module M61 to M65 light sources 07 each light to the lighting strip 01 emit. That from the lighting strip 01 Remitted light is emitted from the distance A09 from the surface 02 of the material 03 arranged detector 09 the Erfas sungseinrichtung 08 within a length L01 of the illumination strip 01 opening detected spatial detection angle α, wherein the detection angle α is dimensioned in this example, that of the illumination strip 01 Remitted light over the entire length L01 of the illumination strip 01 detected. The detection angle α forms on the surface 02 of the material 03 a cross-sectional area such that the detection angle α at least a part of a across the width B01 of the illumination strip 01 extending cross-sectional area of the illumination device 06 detected light beam detected. The cross-sectional area detected by the detection angle α is preferably at least as great as that on the surface 02 of the material 03 through the length L01 and width B01 of the illumination strip 01 stretched surface.
Die
Qualität
eines mit der Erfassungseinrichtung 08 durch Erfassung
des vom Beleuchtungsstreifen 01 remittierten Lichtes aufgenommenen
Bildes ist maßgeblich davon
abhängig,
dass die Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 Licht
konstanter Lichtstärke
emittieren. Denn Schwankungen in der Lichtstärke des von den Lichtquellen 07 emittierten Lichtes
führen
in der Erfassungseinrichtung 08 bezüglich des der Bildverarbeitungseinrichtung 24 zugeführten Signals
zu demselben Ergebnis wie Änderungen
in der Beschaffenheit der Oberfläche 02 des angestrahlten
Materials 03, sodass in der Bildverarbeitungseinrichtung 24 die
Ursachen einer Signaländerung
nicht unterschieden werden können.
Unter diesen Umständen
lassen sich aus einer in der Bildverarbeitungseinrichtung 24 vorgenommenen
Bildauswertung keine verlässlichen
Aussagen über
die Beschaffenheit der Oberfläche 02 des
angestrahlten Materials 03 gewinnen.The quality of one with the detection device 08 by detecting the light from the strip 01 reflected light recorded image is largely dependent on the light sources 07 the lighting device 06 Emit light of constant intensity. Because fluctuations in the light intensity of the light sources 07 emitted light lead in the detection device 08 with respect to the image processing device 24 supplied signal to the same result as changes in the nature of the surface 02 of the illuminated material 03 so that in the image processing device 24 the causes of a signal change can not be distinguished. Under these circumstances, one can be in the image processing device 24 Image analysis made no reliable statements about the nature of the surface 02 of the illuminated material 03 win.
Abhilfe
bieten hier Maßnahmen,
die die Lichtstärke
des von den Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 emittierten
Lichtes konstant halten. Die in der Beleuchtungseinrichtung 06 verwendeten
Lichtquellen 07 sind vorzugsweise als lichtstarke Leuchtdioden 07 oder
Laserdioden 07 ausgebildet, deren Lichtstärke temperaturabhängig ist.
Im Folgenden werden zur Erzielung einer konstanten Lichtstärke Maßnahmen
zur Temperaturstabilisierung der auf dem Träger 21 angeordneten
Lichtquellen 07 beschrieben. Der Vorteil dieser Lösung besteht
darin, dass die thermische Last der Lichtquellen 07 direkt
am Entstehungsort abgeführt
wird, wodurch sich kurze Regelzeiten erreichen lassen.Remedy here measures that the light intensity of the light sources 07 the lighting device 06 keep emitted light constant. The in the lighting device 06 used light sources 07 are preferably as high-intensity light-emitting diodes 07 or laser diodes 07 formed, whose light intensity is temperature-dependent. In the following, measures to stabilize the temperature on the support to achieve a constant light intensity 21 arranged light sources 07 described. The advantage of this solution is that the thermal load of the light sources 07 is discharged directly at the point of origin, which can be achieved short rule times.
Die
Lichtquellen 07 sind vorzugsweise auf einer mit weiteren
elektronischen Bauelementen bestückbaren
und mit Leiterbahnen versehenen Platine 21 angeordnet.
Der Halbleiter der Leuchtdioden 07 oder Laserdioden 07 steht
vorzugsweise in direktem Berührungskontakt
mit der Platine 21, die z. B. als MCPCB (metal core printed
circuit board) oder als eine Platine 21 mit einem Kern
aus Aluminium ausgebildet ist und an ihrer die Leuchtdioden 07 oder
Laserdioden 07 tragenden Montageseite 32 zur Ausbildung
eines möglichst
geringen Wärmeübergangswiderstandes
nur eine sehr dünne
Auflage auf ihrem wärmeleitenden
Untergrund aufweist.The light sources 07 are preferably on a can be equipped with further electronic components and provided with conductor tracks board 21 arranged. The semiconductor of the LEDs 07 or laser diodes 07 is preferably in direct physical contact with the circuit board 21 that z. B. as MCPCB (metal core printed circuit board) or as a circuit board 21 is formed with a core of aluminum and at its the light-emitting diodes 07 or laser diodes 07 carrying mounting side 32 To form the lowest possible heat transfer resistance has only a very thin support on its heat-conducting surface.
18 zeigt
eine Platine 21 mit mehreren darauf zeilenförmig angeordneten
Lichtquellen 07, wobei die Platine 21 ihrerseits
auf einem Träger 27 aus
einem wärmeleitfähigen Werkstoff
angeordnet ist, wobei der Träger 27 vorzugsweise
in seinem Inneren vorzugsweise unterhalb der zeilenförmigen Anordnung
der Lichtquellen 07, d. h. in möglichst guter Wärmekopplung
zu den Lichtquellen 07, mindestens einen Kanal 28 aufweist,
wobei ein flüssiges oder
gasförmiges
Kühlmedium,
z. B. Wasser oder Luft, den Kanal 28 durchströmt. Vorzugsweise
stirnseitig am Träger 27 sind
zur Zuführung
und Abführung
des Kühlmediums
eine mit einem Vorlauf verbundene Öffnung 29 und eine
mit einem Rücklauf verbundene Öffnung 31 vorgesehen,
wobei das Kühlmedium
den Träger 27 z.
B. geradlinig durchströmt. 19 zeigt
einen Träger 27,
den das Kühlmedium in
zwei einander entgegengesetzten Richtungen durchströmt, wodurch
im Träger 27 ein
entlang der zeilenförmigen
Anordnung der Lichtquellen 07 ausgeglichenes Temperaturprofil
erreicht wird. Dazu kann der Kanal 28 an einem Ende des
Trägers 27 um 180° umgelenkt
sein. 18 shows a board 21 with a plurality of light sources arranged in rows on it 07 , where the board 21 in turn on a carrier 27 is arranged from a thermally conductive material, wherein the carrier 27 preferably in its interior preferably below the line-shaped arrangement of the light sources 07 , ie in the best possible heat coupling to the light sources 07 , at least one channel 28 having a liquid or gaseous cooling medium, for. As water or air, the channel 28 flows through. Preferably on the front side of the carrier 27 are for supplying and discharging the cooling medium connected to a flow opening 29 and an opening connected to a return 31 provided, wherein the cooling medium the carrier 27 z. B. flows through in a straight line. 19 shows a carrier 27 , which flows through the cooling medium in two opposite directions, whereby in the carrier 27 a along the line-shaped arrangement of the light sources 07 balanced temperature profile is achieved. This can be the channel 28 at one end of the carrier 27 be deflected by 180 °.
Eine
nicht dargestellte Regeleinrichtung kann die Temperatur des Kühlmediums
am Vorlauf und die durch den Kanal 28 strömende Durchflussmenge
konstant halten. Alternativ kann die Regeleinrichtung auch eine
Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmediums am Vorlauf und der
Temperatur des Kühlmediums
am Rücklauf
konstant halten. Dabei ist weniger die absolute Temperatur des Kühlmediums
von Bedeutung, sondern vielmehr, dass eine für die Lichtquellen 07 maximal
zulässige
Temperatur, die sich aus den Wärmeübergangswiderständen der
beteiligten Werkstoffe ergibt, nicht überschritten wird, was von
der Regeleinrichtung durch eine Überwachung
der Temperatur des Kühlmediums
und einen darauf reagierenden Regelungseingriff verhindert wird.
Wenn ein in seiner Temperatur oder Durchflussmenge regelbares Kühlmedium
zur Kühlung
der Lichtquellen 07 nicht ausreicht, kann die Kühlung der Lichtquellen 07 durch
ein externes, nicht mit der Platine 21 verbundenes Kühlgerät (nicht
dargestellt) unterstützt
werden.A control device, not shown, the temperature of the cooling medium at the flow and through the channel 28 keep the flow rate constant. Alternatively, the controller may also keep a difference between the temperature of the cooling medium at the flow and the temperature of the cooling medium at the return constant. It is less the absolute temperature of the cooling medium of importance, but rather that one for the light sources 07 maximum permissible temperature, which results from the heat transfer resistances of the materials involved, is not exceeded, which is prevented by the control device by monitoring the temperature of the cooling medium and a responsive control intervention. If a variable in its temperature or flow rate cooling medium for cooling the light sources 07 is insufficient, the cooling of the light sources 07 through an external, not with the board 21 connected cooling unit (not shown) are supported.
Eine
Alternative zur Verwendung eines strömenden Kühlmediums zeigt die 20.
Die mit den Lichtquellen 07 bestückte Platine 21 ist
auf einem Träger 27 aus
einem wärmeleitfähigen Werkstoff
angeordnet, wobei der Träger 27 seinerseits
auf mindestens einem Peltierelement 33, vorzugsweise aber mehreren
Peltierelementen 33, angeordnet ist, wobei die Peltierelemente 33 vorzugsweise
jeweils mit einem vom Träger 27 thermisch
getrennten Kühlkörper 34 verbunden
sind. Eine notwendige Temperaturmessung zur Regelung des mindestens
einen Peltierelements 33 durch eine nicht dargestellte
elektronische Regeleinrichtung wird vorzugsweise direkt an dem Träger 27 durch
einen an diesem angebrachten Temperatursensor 36 vorgenommen.
Bei schwankender Umgebungstemperatur schwankt dann nur die Temperatur
des Kühlkörpers 34,
nicht aber die Temperatur der auf der Platine 21 angeordneten Lichtquellen 07.
Die elektronische Regeleinrichtung kann in der mit der Beleuchtungseinrichtung 06 verbundenen
Steuereinrichtung 23 integriert sein.An alternative to using a flowing cooling medium shows the 20 , The with the light sources 07 equipped circuit board 21 is on a carrier 27 arranged from a thermally conductive material, wherein the carrier 27 in turn on at least one Peltier element 33 but preferably several Peltier elements 33 , is arranged, wherein the Peltier elements 33 preferably in each case with one of the carrier 27 thermally separated heat sink 34 are connected. A necessary temperature measurement for controlling the at least one Peltier element 33 by an electronic control device, not shown, is preferably directly on the carrier 27 by a temperature sensor attached to it 36 performed. If the ambient temperature fluctuates, then only the temperature of the heat sink will fluctuate 34 but not the temperature of the board 21 arranged light sources 07 , The electronic control device can in the with the lighting device 06 connected control device 23 be integrated.
Da
die Bewegung des bewegten Materials 03 in einer Druckmaschine
oder einer ein Druckerzeugnis weiter verarbeitenden Maschine mit
einer Geschwindigkeit von mehreren Metern pro Sekunde erfolgt, z.
B. 3 m/s oder mehr, wobei z. B. in einer Bogendruckmaschine 18.000
oder auch mehr Bogen 03 pro Stunde bedruckt und durch die
Druckmaschine transportiert werden, ist das optische Inspektionssystem
derart auszulegen, dass von dem bewegten Material 03 eine
brauchbare Bildaufnahme möglich
ist. Dabei ist zu beachten, dass sich bei einer als eine Zeilenkamera 08 ausgebildeten
Erfassungseinrichtung 08 die erfasste Menge des von der
Oberfläche 02 des
bewegten Materials 03 remittierten Lichtes in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit des bewegten Materials 03 ändert. Dadurch ändert sich
auch die Helligkeit der Bildaufnahme. Bei größeren Geschwindigkeitsänderungen,
wie sie in den genannten Maschinen üblicherweise auftreten, kann
die Bildaufnahme unbrauchbar werden.Because the movement of the moving material 03 takes place in a printing machine or a printed product further processing machine at a speed of several meters per second, z. B. 3 m / s or more, where z. B. in a sheetfed press 18,000 or more sheets 03 printed per hour and transported through the printing press, the optical inspection system is designed so that of the moving material 03 a usable image recording is possible. It should be noted that in one as a line scan camera 08 trained detection device 08 the detected amount of the surface 02 of the moving material 03 remitted light depending on the speed of the moving material 03 changes. This also changes the brightness of the image recording. With larger changes in speed, as they usually occur in the mentioned machines, the image acquisition can be unusable.
Statt
die Bildaufnahme der Zeilenkamera 08 mit einem Encoder
mit der Geschwindigkeit des bewegten Materials 03 zu synchronisieren,
wird vorgeschlagen, eine Einschaltdauer t3 einer einzelnen Lichtquelle 07 oder
einer Gruppe von Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06,
die von einer von der Steuereinrichtung 23 gesteuerten
Stromquelle 22, insbesondere einer Konstantstromquelle 22,
angesteuert werden, mit einer Triggerung, d. h. einer Belichtungsdauer
t1 der Zeilenkamera 08 zu synchronisieren, sodass die Oberfläche 02 des
bewegten Materials 03 unabhängig von der Geschwindigkeit
des bewegten Materials 03 immer mit der gleichen Lichtmenge
beleuchtet wird. Dadurch ergibt sich eine konstante Helligkeit für das von
der Zeilenkamera 08 aufgenommene Bild über einen weiten Bereich der
Geschwindigkeit des bewegten Materials 03.Instead of the image capture of the line scan camera 08 with an encoder at the speed of the moving material 03 To synchronize, it is proposed a duty cycle t3 of a single light source 07 or a group of light sources 07 the lighting device 06 taken from one of the control device 23 controlled power source 22 , in particular a constant current source 22 , are triggered, with a triggering, ie an exposure time t1 of the line scan camera 08 to synchronize, so the surface 02 of the moving material 03 regardless of the speed of the moving material 03 always illuminated with the same amount of light. This results in a constant brightness for that of the line scan camera 08 taken picture over a wide range of the speed of the moving material 03 ,
Vorzugsweise
sind – wie
bereits beschrieben – in
der Beleuchtungseinrichtung 06 mehrere Gruppen von Lichtquellen 07 vorgesehen,
denen jeweils mindestens eine Stromquelle 22, insbesondere
eine Konstantstromquelle 22, zugeordnet ist. Die Einschaltzeiten
t3 der Lichtquellen 07 werden von der mit der Beleuchtungseinrichtung 06 verbundenen Steuereinrichtung 23 z.
B. gruppenweise oder auch einzeln unabhängig voneinander von den jeweiligen Stromquellen 22 angesteuert,
sodass sich über
die Länge
der vorzugsweise zeilenförmig
angeordneten Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 ein Lichtmengenprofil
einstellen lässt.
Die Einstellung eines Lichtmengenprofils vorzugsweise längs zur
Länge L01
des Beleuchtungsstreifens 01 hat den Vorteil, dass Transmissionsverluste
durch eine nicht dargestellte Optik der Zeilenkamera 08 ausgeglichen
werden können.Preferably, as already described, in the illumination device 06 several groups of light sources 07 provided, each of which at least one power source 22 , in particular a constant current source 22 , assigned. The switch-on times t3 of the light sources 07 be from the with the lighting device 06 connected control device 23 z. B. groups or individually independently of each other from the respective power sources 22 controlled so that over the length of the preferably row-shaped light sources 07 the lighting device 06 set a light quantity profile. The setting of a light quantity profile preferably along the length L01 of the illumination strip 01 has the advantage that transmission losses due to a not-shown optics of the line scan camera 08 can be compensated.
Darüber hinaus
kann vorgesehen sein, dass ein z. B. mit der Steuereinrichtung 23 verbundener Lichtsensor 37 die
abgestrahlte Lichtmenge der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 misst,
um anhand des Messsignals des Lichtsensors 37 die Einschaltdauer
t3 der von den Stromquellen 22 mit der Steuereinrichtung 23 gesteuerten
Lichtquellen 07 z. B. an ein Degradationsverhalten der Lichtquellen 07 anzupassen
und mit der Ansteuerung der Lichtquellen 07 z. B. eine
mit ihrer Alterung nachlassende Abstrahlung in ihrer Lichtmenge
zu kompensieren. Auch kann die Steuereinrichtung 23 die Einschaltdauer
t3 der Lichtquellen 07 an unterschiedliche optische Eigenschaften
des zu beleuchtenden Materials 03 automatisch anpassen.In addition, it can be provided that a z. B. with the control device 23 connected light sensor 37 the emitted light quantity of the light sources 07 the lighting device 06 measures, based on the measuring signal of the light sensor 37 the duty cycle t3 of the current sources 22 with the control device 23 controlled light sources 07 z. B. to a degradation behavior of the light sources 07 adapt and with the control of the light sources 07 z. B. compensate for their aging decaying radiation in their amount of light. Also, the control device 23 the switch-on duration t3 of the light sources 07 to different optical properties of the material to be illuminated 03 automatically adjust.
-
0101
-
Gebilde,
Beleuchtungsstreifenentity
lighting strips
-
0202
-
Oberflächesurface
-
0303
-
Material,
Bogen, Materialbahn, Bedruckstoff, Wertpapier, BanknoteMaterial,
Sheet, material web, substrate, security, banknote
-
0404
-
Bewegungsrichtungmovement direction
-
0505
-
-
0606
-
Beleuchtungseinrichtunglighting device
-
0707
-
Lichtquelle,
Leuchtdiode, LaserdiodeLight source
LED, laser diode
-
0808
-
Erfassungseinrichtung,
Kamera, Zeilenkamera, FarbzeilenkameraDetector,
Camera, line scan camera, color line camera
-
0909
-
Detektor,
CCD-Array, PhotodiodeDetector,
CCD array, photodiode
-
1010
-
-
1111
-
Spiegel,
ersterMirror,
first
-
1212
-
Wirkflächeeffective area
-
1313
-
Zentralstrahlcentral beam
-
1414
-
zentraler
Bereichcentrally
Area
-
1515
-
-
1616
-
Spiegel,
zweiterMirror,
second
-
1717
-
Wirkflächeeffective area
-
1818
-
Linselens
-
1919
-
Teilbereichsubregion
-
2020
-
-
2121
-
Platinecircuit board
-
2222
-
Stromquelle,
KonstantstromquellePower source
Constant current source
-
2323
-
Steuereinrichtungcontrol device
-
2424
-
BildverarbeitungseinrichtungImage processing means
-
2525
-
-
2626
-
Trennfugeparting line
-
2727
-
Trägercarrier
-
2828
-
Kanalchannel
-
2929
-
Öffnungopening
-
3030
-
-
3131
-
Öffnungopening
-
3232
-
Montageseitemounting side
-
3333
-
PeltierelementPeltier element
-
3434
-
Kühlkörperheatsink
-
3535
-
-
3636
-
Temperatursensortemperature sensor
-
3737
-
Lichtsensorlight sensor
-
A07A07
-
Abstanddistance
-
A09A09
-
Abstanddistance
-
A18A18
-
Abstanddistance
-
B01B01
-
Breitewidth
-
B03B03
-
Breitewidth
-
B06B06
-
Längelength
-
L01L01
-
Längelength
-
Z18Z18
-
Zentrumcenter
-
AH1AH1
-
Hüllfläche, ersteEnvelope, first
-
AH2AH2
-
Hüllfläche, zweiteEnvelope, second
-
AKAK
-
Fläche, KugeloberflächeSurface, spherical surface
-
M61M61
-
Modulmodule
-
M62M62
-
Modulmodule
-
M63M63
-
Modulmodule
-
M64M64
-
Modulmodule
-
M65M65
-
Modulmodule
-
t1t1
-
Belichtungsdauerexposure time
-
t2t2
-
Auszeittime-out
-
t3t3
-
Einschaltdauerduty
-
t4t4
-
VerzögerungszeitDelay Time
-
t5t5
-
Einschaltdauerduty
-
αα
-
Erfassungswinkelangle of coverage
-
ωω
-
Raumwinkelsolid angle
