CN107433780B - 用于识别喷墨印刷机中的印刷喷嘴故障的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的方法的特征在于在故障识别时高的鲁棒性。这通过在待检验的喷墨印刷机(10)中印刷喷嘴试样(14)来实现。试样(14)接着借助于摄像机数字化并且传输到计算机(30)上用于分析。在那里借助于数字图像处理的方法、例如傅里叶分析来检验所记录的试样(14)并且在频率范围内分析确定的会发生的印刷喷嘴故障。特别是根据在频率范围内在信号中的幅度误差(24)、相位误差(22)和方差误差可以识别确定的印刷头故障。此外，借助于相位误差(22)可以通过计算相位误差(22)在两个印刷头(4)的过渡区域(25)中的移动来分析，这两个印刷头(4)是否相对彼此布置在错误的调整位置中。

Description

用于识别喷墨印刷机中的印刷喷嘴故障的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别喷墨印刷机中的印刷喷嘴故障的方法。

本发明处于数字印刷技术领域中。

背景技术

一般，喷墨印刷机包括一个或多个印刷头，并且每个印刷头包括多个印刷喷嘴。喷墨印刷机使用喷嘴用于印刷，其方式是喷射墨水。在各个印刷喷嘴发生故障时产生下述区域，所述区域不能通过故障的喷嘴在单色选取中根据CMYK形成图形。因此形成无色的部位，所述无色的部位可以显示为白线。如果涉及彩色印刷，则在这个部位缺少相应的颜色并且色值变得失真。也应注意的是，单个喷嘴的喷射走向不能理想地延伸而是与其或多或少地偏离，此外要考虑喷墨点的大小。因此故障工作的喷嘴涉及每个印刷文本的印刷质量，故障工作的喷嘴在所述印刷文本中为印刷图做贡献。单个喷嘴的故障原因是不同的，在此可以是暂时的故障或者持久的故障。

为了减少对印刷图的影响，由现有技术公知了多种用于补偿的方案。在所述最常用的方案中的一个方案中，尝试通过相同颜色的其他喷嘴和相同的喷墨单元覆盖错误。也就是说，为了补偿各个故障的喷墨印刷头在确定涉及哪个单个喷嘴之后这样控制相邻的喷嘴，以使得这些喷嘴的点大小增大，使得一同覆盖故障喷嘴的部位。相邻喷嘴由此一同书写故障喷嘴的图。因此可以防止由于单个喷嘴未印刷而产生的白线。

一个另外的公知的方案在于，故障的印刷喷嘴通过在相同部位上分别使用其他的印刷颜色的喷嘴替代。在此尝试通过还可用的颜色的有针对性的并且受控的重叠印刷来尽可能接近故障的印刷颜色。由此既不需要印刷喷嘴或印刷头的备用装置，相邻的印刷喷嘴的故障也不是问题。然而这种补偿方法的主要缺点是，所述方法仅仅可用于彩色印刷。此外，通过印刷机的计算机需要提高的运算和控制需求，以便求取所需的颜色组合。此外根据故障的颜色与其余颜色的还可印刷的色空间的色距可能使所产生的印刷结果完全明显地偏离额定值。

用于补偿故障的印刷喷嘴的另外的方案设置相同颜色的双重的喷嘴单元，以便可以通过备用装置补偿各个喷嘴的故障。或者使用多个可定位的印刷头用于图形印刷。如果印刷喷嘴发生故障，则使印刷头重新定位，以便尽可能好地替代故障的喷嘴。在这两个方案中实际上需要相同颜色的印刷头的备用装置，这随之导致相应地增大了构造费用。

然而所述补偿的前提条件首先是准确地探测故障的印刷喷嘴。也就是说，不仅必须检测出发生了所述故障，而且必须识别准确地涉及哪个印刷喷嘴，因为大多数公知的补偿方法需要准确地得知不能工作的印刷喷嘴。

由现有技术公知了不同的用于探测的解决方案。

一个解决方案在于印刷测试印刷图。所述印刷图接着通过机器操作者来判断、即判定并且将可能故障的喷嘴的信息通过手动输入通知给机器。基于所述信息这样建立新的印刷图，以使得补偿故障的喷嘴。这个过程不能并行实施。印刷图中的错误必须首先被识别，以便接着开始所述的手动过程。需要检验什么导致生产时间的故障。此外不涉及自动识别，这可能会导致产生废页。例如所述试样由专利申请US 2011/227988 A1以及专利US8322814 B2公知。

此外，所述试样也可以用于其他目的，而不知用于识别故障的印刷喷嘴。因此，由欧洲专利文献EP 1 034936 B1公知了一种用于确定喷墨印刷复印装置的印刷头方向故障修正值的喷墨试样。在此，试样包含光学可读的各个隔开间距的试样对象，所述试样对象布置用于在印刷介质上形成多个区域，所述区域包括：用于检测反射比值数据的第一区域，其表示x轴故障修正值；用于检测反射比值数据的第二区域，其表示y轴故障修正值；用于检测反射比值数据的第三区域，其表示在喷嘴组的列与列隔开间距时的故障修正值，所述喷嘴组喷出单个印刷头的不同喷嘴列的相同颜色墨水；用于检测反射比值数据的第四区域，其表示基元与基元的故障修正值；以及用于检测反射比值数据的第五区域，其表示可变的速度的双向印刷的x轴故障修正值。

然而所述试样的使用通常独立于实际印刷任务进行，这导致增多废页，以及导致印刷机的更差的负荷。此外例如出于探测故障的印刷喷嘴的目的和出于印刷头定向的目的，由现有技术公知了用于其应用的不同试样和方法。一种满足所有所述使用目的的共同的方法与此相反与不同的单个方法的使用相比明显更高效。此外，所述的由现有技术公知的用于使用和分析所述试样的方法也还可以在质量上进行改善。

发明内容

因此本发明的任务在于，公开了一种用于探测喷墨印刷机中故障的印刷喷嘴的方法，所述方法克服了公知的方法关于缺少的特性的缺点并且此外也提供用于喷墨印刷机的另外的设置、例如印刷头定向的参量。

该任务的根据本发明的解决方案是一种用于通过计算机识别喷墨印刷机中的印刷喷嘴故障的方法，其包括下述步骤：

-印刷喷嘴试样；

-确定喷嘴试样的各个组成部分的准确位置；

-借助于至少一个摄像机检测和记录喷嘴试样；

-由印刷和检测的喷嘴试样建立实际信号；

-关于建立的实际信号进行傅里叶分析；

-产生具有经傅里叶变换的实际信号的空间频率的参考信号；

-由参考信号和实际信号产生相关信号，其中，所述相关信号对于喷嘴试样的确定位置描述有效的额定位置；

-消除所有在相关信号的边缘上的不相应于额定位置的位置；

-参考信号移动到每个额定位置上，由此得到工作点；

-由实际信号围绕相应工作点的信号变化曲线的评估来计算幅度误差和/或相位误差和/或方差误差；

-由计算出的幅度误差、相位误差和方差误差评估印刷喷嘴质量。

根据本发明的方法的特征在于在故障识别时高的鲁棒性。这通过在待检验的喷墨印刷机中印刷喷嘴试样来实现。试样接着借助于摄像机数字化并且传输到计算机上用于分析。在那里借助于数字图像处理的方法、例如傅里叶分析来检验所记录的试样并且在频率范围内分析确定的会发生的印刷喷嘴故障。特别是根据在频率范围内在信号中的幅度误差、相位误差和方差误差可以识别确定的印刷头故障。

所述方法的有利的并且因此优选的扩展方案由以下面的说明书和所属的附图中得出。

一个优选的扩展方案在此是，喷嘴试样由确定数量的、水平的行的、周期性竖直印刷的相等间距的线的行组成，所述线彼此上下地布置并且通过水平的线限界，并且在每行喷嘴试样中分别仅仅周期地使印刷喷嘴为喷嘴试样做贡献，所述印刷喷嘴相应于确定数量的水平的行。在喷嘴试样的特别适合的变体中所述喷嘴试样由竖直地印刷的相等间距的线组成。此外重要的是，所述线以确定数量的水平布置的行实现。每行在此仅仅使用确定顺序的印刷喷嘴。例如在第一行中仅仅使用第一、第十一、第二十一等等的印刷喷嘴，从而在最终效果上在每一行中仅仅每第十个印刷喷嘴进行印刷。这是必要的，因为至少当前使用的摄像机与所使用的能印刷的喷墨印刷头相比还具有较小的分辨率。而且在较高的摄像机分辨率的情况下所述方法具有的优点是，各个具有相应的彼此较大间距的印刷喷嘴与在一行中利用所有印刷喷嘴进行测试印刷的情况下相比可以被更容易地识别。当然也可以在第一行中每第二个或每第三个印刷喷嘴进行印刷。仅仅对应关系必须是已知的。间距当然也可以改变。因此，例如每第二十个或每第二个喷嘴也可以进行印刷。在第一种情况中，所需的行的数量然而增加到二十，因为当然所有印刷喷嘴必须在试样中进行至少一次印刷。在第二种情况中两行是足够的。

一个另外的优选的扩展方案在此是，各个喷嘴试样的位置通过检测水平的线并且对竖直的线求平均值来确定。为了由印刷的试样产生可分析的信号，在此通过检测限界的水平的线和对竖直的线求平均值来确定各个喷嘴试样的位置。由此根据所述位置的色值实现信号分布，所述信号分布可以被分析用于进行进一步分析。

一个另外的优选的扩展方案在此是，喷嘴试样由具有单调自相关函数的印刷样图的、水平的行组成。试样也可以由印刷样图和单调自相关函数的水平地并且彼此上下地布置的行组成。所述样图可以非常好地适合于准确测量间距并且通过相关性使关于被检测的整个图区域的信息一同进入分析中，由此样图中的局部误差仅仅微小地影响测量结果。在Y(和X)方向上的移动也可以利用特定的样图由雷达技术来检测。所述样图具有的优点是，其自相关函数是单调的。因此，所述样图适用于准确地测量间距。在局部线条上的位置区域中的测量是明显对误差敏感的。

一个另外的优选的扩展方案在此是，样图由分别在水平的行的始端和末端上具有正的终值的巴克码组成。特别适于应用的特定类型的样图是所谓的巴克码。为了作为喷嘴试样使用，所使用的巴克码在此必须分别在水平的行的始端和末端具有正的终值。这是以如下基础，在印刷样图中相应印刷的巴克码的正的终值标记水平的行的始端和末端。如果例如在雷达技术中的应用中在始端或末端上存在巴克码的负的终值，则不能再识别印刷的样图在哪里开始或结束。

一个另外的优选的扩展方案在此是，样图是二维样图，所述二维样图由两个彼此垂直的巴克码构成。当使用两个彼此垂直的巴克码时，由此实现二维样图，所述二维样图可以不仅用于x Stitching(调整修正)而且用于y Stitching。也就是说，在二维巴克码的使用中可以不仅求取发生的印刷喷嘴故障，而且也可以检测印刷头定位时的偏差。在二维巴克码的使用中，除了x和y Stitching以外、即除了在x和y方向上印刷头的偏差之外也可以检测印刷头在假定的z方向上的转动。

一个另外的优选的扩展方案在此是，样图由分别在水平的行的始端和末端上具有正的终值的Neumann-Hoffman序列组成。替代巴克码，样图也可以由Neumann/Hoffmann得出，同样以分别在水平的行的始端和末端上正的终值来使用。

一个另外的优选的扩展方案在此是，分别对于每个参与印刷过程的印刷颜色来印刷一个喷嘴试样，并且所产生的喷嘴试样彼此设置成总试样。在使用的彩色印刷的情况中，当然必须对于每个参与印刷过程的印刷颜色来印刷一个相应的喷嘴试样。这些喷嘴试样接着共同布置并且合并成总试样。

一个另外的优选的扩展方案在此是，实际信号通过对喷嘴试样的所有水平的行求平均值而产生并且接着对实际信号进行插值，所述插值包括借助于亚像素化减少通过几何量化而产生的人为产物(或伪假象)。在通过对喷嘴试样的所有水平的行求平均值来产生实际信号之后进行插值，这对补偿所产生的信息缺口是必要的，所述信息缺口在产生时通过数字化和检测的喷嘴试样的变换而产生。对具有还进一步出现的信息缺口的已产生的实际信号进行的傅里叶分析降低了根据本发明的方法的效率并且可能导致虚假误差。

一个另外的优选的扩展方案在此是，幅度误差由额定信号的最大值与实际信号的最大值的比例关系组成，并且通过分析幅度误差能够识别故障的或差地印刷的印刷喷嘴。通过求取幅度误差可以特别是找出故障的或差地印刷的印刷喷嘴。幅度误差与真正信号的偏差越大，则在相应部位上在信号上对应的印刷喷嘴越差地工作或者完全不再工作。

一个另外的优选的扩展方案在此是，相位误差描述额定信号与实际信号的以相等划分的区域的形式的重心的偏差并且通过评估相位误差能够识别倾斜喷射的印刷喷嘴。利用相位误差又可以求取，印刷喷嘴是否可能倾斜地喷射。相位误差越大，倾斜喷射的印刷喷嘴的偏离通常越远。

一个另外的优选的扩展方案在此是，由相位误差通过计算相位误差在至少两个印刷头的过渡区域中的移动进行至少两个印刷头的定位，从而利用所述定位能够在至少两个印刷头的有误差的调整位置方面评估印刷头位置。借助于相位误差也还可以覆盖一个另外的应用范围。因此，可以通过计算相位误差在两个印刷头的过渡区域、所谓的Stitching区域中的移动来分析，两个印刷头是否相对彼此布置在有误差的调整位置上。因此则可以计算并且由此进行对可能的有误差的调整位置的修正。利用可自由运动的外部的输出图像的测量装置的分析具有的缺点是，测量装置与印刷头之间的几何关系是不确定的。数字印刷机的印刷头必须相对彼此横向于印刷方向(x-Stitching)、在印刷方向上(y-Stitching)和在所述印刷头的角度定向上(z旋转)定向。此外各个颜色选取必须彼此是套准精确的。所有用于调整的信息必须包含在图形中。对于x和y-Stitching，这是来自两个相邻印刷头之间的过渡区域的线条。对于z旋转，这是来自印刷头的核心区域的并行的线条。利用视频放大镜的记录产生仅仅小的图形部分。所需的大量的记录使所述方法变得易受误差影响并且花费高。受限的图形部分需要高分辨率，以便实现用于调节所要求的精度。喷墨数字印刷机、例如JayHawk或Summit由最多七个印刷梁组成，最多25个喷墨印刷头在所述印刷梁梁中并排地布置。每个印刷梁给印刷机提供颜色。印刷头具有1200DPI的高分辨率并且仅仅覆盖几厘米的区域。取决于结构方式地来自相邻的印刷头的喷嘴重叠，然而这对于本发明不重要。前置的调整过程必须通过适合的测量使印刷头首先几何地以机械和电子方式相对彼此定向。只有这样对于随后的印刷确保了，转变为网目的图形在无几何误差的情况下转印到承印材料上。在数字印刷机中可用的(行)摄像机和数字印刷头自身基于电子照相过程制造。所述工艺产生几何上高精度的结构。然而这些结构也可以用作用于布置印刷头的高度精确的比例尺。本发明有针对性地结合数字信号处理的特别适合的方式使用这些精确的几何结构。

一个另外的优选的扩展方案在此是，为了至少两个印刷头的定位，探测所产生的经傅里叶变换的信号中基本信号值在过渡区域中的移动，其中，这两个并排布置的印刷头的调整位置的偏差由所产生的经傅里叶变换的信号中的基本信号值的数字移动得出。印刷头的定位能够通过所产生的经傅里叶变换的信号中的基本信号值在过渡区域中的移动来识别。所述移动在数字上越大，则这两个并排布置的印刷头的调整位置彼此偏差越大。通过在Stitching区域中分析信号移动，则可以相应地调节印刷头。然而在此重要的是，在Stitching区域中对喷嘴试样进行检测和数字化的摄像机的镜组是足够精确的，因为基本信号值的移动仅仅是非常小的。

一个另外的优选的扩展方案在此是，至少两个印刷头的定位通过所产生的经傅里叶变换的信号中的基本信号值在过渡区域中的移动来探测，其中，这两个并排布置的印刷头的调整位置的偏差由相位误差和用于相关信号的滤波来计算。如果摄像机的镜组不足够精确，则信号的移动不能通过比较相邻印刷头的内部区域(Stitching)来确定。不精确的镜组对于大的间距的影响则过大。替换地，所述定位在此通过由相位误差和用于相互关系的滤波进行的计算来提供。

一个另外的优选的扩展方案在此是，所求取的印刷头位置用于横向于印刷方向、相应于假定的x轴和/或在印刷方向上、相应于假定的y轴和/或在角度定向上、相应于假定的z轴调整修正至少两个印刷头。为了横向于印刷方向调整修正印刷头，使用相应于假定的x轴求取的印刷头位置。为了在印刷方向上修正两个印刷头，使用相应于假定的y轴求取的印刷头位置，并且对于角度定向相应地使用在假定的z轴上求取的印刷头位置。

一个另外的优选的扩展方案在此是，横向于印刷方向和在角度定向上对至少两个印刷头的调整修正通过机械地移动所述至少两个印刷头来实现，而在印刷方向上对至少两个印刷头的调整修正以电子方式通过将印刷数据时间延迟地输出到至少两个印刷头上来实现。横向于印刷方向和在角度定向上的调整修正在此通过至少两个印刷头的机械移动来实现。这意味着，在此，印刷头的几何位置在空间中实际通过相应的装置改变。而在印刷方向上的调整修正以电子方式通过时间延迟地输出印刷数据来实现。在此不改变印刷头的几何位置。

一个另外的优选的扩展方案在此是，为了横向于印刷方向和在印刷方向上调整修正至少两个印刷头，评估在两个印刷头之间的过渡区域中的周期性竖直印刷的相等间距的线或者具有单调自相关函数的印刷样图，而在角度定向上调整修正至少两个印刷头时评估相应地在至少两个印刷头的核心区域中的周期性竖直印刷的相等间距的线或者具有单调自相关函数的印刷样图。为了横向于印刷方向和在印刷方向上调整修正至少两个印刷头，在此必须如上所述地分析在两个印刷头之间的过渡区域中的喷嘴试样或者由此相应地产生的和经傅里叶变换的信号。而在角度定向上调整修正时，必须使用在喷嘴试样或由此产生的信号的核心区域中的相应区域。

一个另外的优选的扩展方案在此是，喷嘴试样的检测和记录借助于多个子摄像机进行，由此产生的单个图是用于识别印刷喷嘴故障的方法的基础，其中，对于所述方法必要的参量直接由单个子图确定。喷嘴试样的检测和记录通常通过多个子摄像机进行。在此产生的单个图不必如同现有技术那样部分地需要组合成总图形，这又是附加的误差来源，而是所述单个图能够以对子图单独分析的方式作为用于识别印刷喷嘴故障的方法的基础来使用。对于所述方法必要的参量可以在此直接由各单个子图确定。现有技术的已知的缺点还在于由于子图的子像素准确的插值导致的受限的精度。对于为了调整数字印刷机中的元件而测量间距不必要的是子图的组合并且要求不必要的运算时间。单个子图的处理可以更简单地在与存储器耦合的多处理器或多核计算机上并行地进行。在大型数字印刷机中的图形分析通常利用多个(行)摄像机进行。摄像机具有有限数量的像素。可用的安装空间连同可接收的光学视角则导致在确定的和必要的分辨率下使用多个摄像机。本发明在于，将摄像机的单个图彼此分离地分析，而无需首先建立由子图组成的总图形。

一个另外的优选的扩展方案在此是，各单个子图彼此通过印刷上的参考标记几何耦合，其中，在每个子图中存在至少一个参考标记，并且所述参考标记同时用作用于参考系统的样图，所述参考系统用于几何校准子摄像机。因为所产生的子图在没有单义地要识别的试样末端或试样始端的情况下也可以形成喷嘴试样的部分，所以在试样中印刷参考标记，所述参考标记这样频繁地分布并且这样协调，以使得在每个子图中存在至少一个参考标记。利用所述参考标记可以建立用于摄像机的几何校准的参考系统。此外，各单个子图可以通过参考标记彼此几何耦合，因为由此每个子图可以准确地配置给喷嘴试样中确定的位置。参考标记可以如同测量标记那样印刷在相同的页张上，或者印刷在另外的页张上。参考标记可以集成在测量标记中或者位于测量标记外部。每个摄像机可完全看到参考标记。参考标记可以位于两个摄像机的重叠区域中或者在不重叠的区域中。通过参考标记鲁棒地集成到印刷中，不需要单独地几何校准图形检测装置。如果参考标记和测量标记处于图形中，则可以彼此无关地分析子图。

一个另外的优选的扩展方案在此是，印刷上的参考标记由圆组成，其中，通过所述圆的经探测的边缘像素利用回归方法使所述圆的中心和直径匹配。在此圆已表明为用于印刷上的参考标记的优选的形状。为了参考标记的定位在此使用所谓的圆匹配方法。在此使圆的直径匹配并且通过单个标记的经探测的边缘像素的回归来确定中心。

一个另外的优选的扩展方案在此是，参考标记包含来自多个印刷喷嘴的信息，其中，多个喷嘴属于唯一的印刷头。通过参考标记由多个印刷喷嘴印刷，负责印刷相应参考标记的故障的印刷头对借助于参考标记的定位具有小的影响。通过仅仅各个印刷头的印刷喷嘴用于印刷相应的参考标记，此外印刷头之间的调整误差也不再具有影响。

一个另外的优选的扩展方案在此是，印刷上的参考标记集成到印刷上的用于颜色测量和/或用于套准控制的测量标记中。参考标记集成到印刷上的用于颜色测量或用于套准的标记中具有的优点是，本来必须印刷的标记同样可以一同用于测量几何特征。由此不再需要单独地印刷和检测参考标记。当然必须还进行仅仅对集成的参考标记的分析。

附图说明

下面参考附图根据至少一个优选的实施例详细地说明根据本发明的方法以及所述方法的功能上有利的扩展方案。

在附图中彼此相应的元件设有分别相同的附图标记。附图示出：

图1：喷墨页张印刷机；

图2：由于印刷喷嘴故障引起的误差图；

图3：用于印刷颜色的喷嘴试样；

图4：求平均值的原始信号；

图5：经插值的原始信号；

图6：FT相关信号的始端；

图7：FT实际信号的相位误差图；

图8：FT实际信号的幅度误差图；

图9：通过信号移动的x-Stitching误差的实例；

图10：通过相互关系的滤波的x-Stitching误差的实例；

图11：两个印刷头的经印刷的巴克序列；

图12：两个巴克序列的相互关系的示意图；

图13：正常的和剪切的经印刷的2D巴克序列。

具体实施方式

在优选的实施变体中，应用领域是数字印刷机10，其构造为喷墨页张印刷机10。在图1中示出这种机器10的结构的一个实例。相应的页张11从续料器1在运输方向T上通过印刷装置2运输到收料器3。相应的页张11的运输在此特别是借助于滚筒、即输送滚筒5和印刷滚筒7进行。喷墨印刷头4布置在印刷滚筒7上方，所述喷墨印刷头印刷以小的间距运动通过印刷滚筒7的页张11。印刷滚筒7由此也称为喷墨滚筒。在所示的实施方式中，印刷滚筒7具有三个页张保持区域8，所述页张保持区域分别通过通道9彼此分隔开。

在这个印刷机10的运行中，如同已述地可能导致印刷装置2中的印刷头4中的各个印刷喷嘴发生故障。则结果是白线13，或者在彩色印刷的情况中是印刷图12上失真的色值。在图2中示出所述白线13的一个实例。

根据本发明的方法能够对在以喷墨方法印刷时的偏差进行确定和分类。基于来自制造的公差或墨中的异物通常在所有印刷头4中导致印刷时的偏差。喷嘴可能完全发生故障、倾斜地或不确定地喷射或者以不同强度施加颜色。所以对于高质量的印刷十分重要的是，准确地检测所述故障13并且将所述信息发送到数字印刷机10的控制装置30上。控制装置30则可以在多种情况中通过利用来自相邻喷嘴的颜色进行补偿来修正所述故障13。用于通过反馈到数字控制装置30上来识别喷嘴故障13的自动的方法的集成由此是数字印刷机10的重要部分并且也是公知的。所述方法与来自喷嘴监控的公知的试样相匹配。图3示出用于确定的印刷颜色的所述样图14的一个实例。样图14的特征在于相等间距的竖直的线15，对于每个颜色印刷所述线。在每第10个喷嘴印刷时印刷必须印刷具有竖直的线条的10行，以便以所有喷嘴进行印刷。在第一行中例如个位为一的喷嘴{1,11,21,...}进行印刷，在下一行中所有个位为二的喷嘴{2,12,22,...}进行印刷，等等。

根据本发明的方法与喷嘴样图14的结构相匹配并且由下述步骤组成：

1.样图14的位置在具有作为包围的矩形的小的不确定性的页张11上是已知的。样图14通过水平的线16限界。在每第n个喷嘴进行印刷时需要n个样图14，以便一次使所有喷嘴进行印刷。所有n个样图14不必总是在页张上印刷。多个样图14形成一个组块。在一个组块中，样图14无缝地接连排列。一个组块或一个单个的样图14通过白边缘与主题分离。

2.第一步骤根据水平的线16确定各个试样的准确位置。为此所述方法对不同的竖直的线求平均值。由此在水平的线的部位上明显地显示颜色的灰度值。水平的线之间的部位通过求平均值不极强地饱含纸白度。经求平均值的信号17则可以通过差分滤波鲁棒地被分析，以便识别水平的线16的位置。

3.接着所述方法对于每个试样将所有水平的行求平均值成为实际信号。在总结果中由此导致降低信号噪声。对总信号进行插值，因为摄像机分辨率低于喷墨分辨率并且通过亚像素化减少通过几何量化导致的人为产物。在此，为每个颜色选择一个适合的彩色通道用于分析。因此，例如为黑色采用绿通道。然而两个另外的彩色通道对于黑色、即K也是可能的。与此相反地，对于基色：蓝、红和黄采用相应的混合色的信号。在图3中示出具有竖直的线的单个样图中的已识别的区域。图4示出求平均值的原始信号17。在图5中，对所述原始信号进行插值18。

4.求平均值的信号18经受傅里叶分析。样图中相等间距的竖直的线在频域中产生重要的空间频率。

5.利用所述空间频率可以产生较长的参考信号。参考信号具有奇数数量的极值。参考信号的工作点则是平均的极值。

6.接着，算法使参考信号和实际信号相关。周期的相关信号对于竖直的线描述有效的额定位置。如果参考信号选择得足够长，则局部的喷嘴故障对额定位置不具有大的影响。

7.在相关信号的边缘上消除不相应于额定位置的位置。所述位置基于参考信号的长度以及参考信号和实际信号的周期结构得出。图6示出相关信号19的始端。

8.参考信号接着移动到每个额定位置上。围绕工作点，所述方法评估实际信号中的信号变化曲线并且计算主要三个特性参量：

a)额定信号和实际信号的相等划分的区域的重心的偏差。所述偏差是相位误差22。利用相位误差可以识别倾斜喷射的喷嘴。图7示出相应的相位误差图20中的所述相位误差22。

b)额定信号和实际信号的最大值的关系能够鲁棒地识别故障的或差的喷嘴。该误差称为幅度误差24。在图8中在示例性的幅度误差图23中可以看到幅度误差24。

c)对实际信号的分布的偏差的检验提供用于判断可能的喷嘴故障的一个另外的特性参量。该误差称为方差误差。

9.因为印刷头的分辨率是准确已知的并且在印刷时保持该分辨率，所以利用样图同时也可以确定摄像机系统的放大。由此相位误差22可以换算成米制单位。

10.接着可能的是，使相位误差22、幅度误差24和方差误差经受鲁棒的信号分析，以便确定显著的偏差。具有绝对中位差(Median absolute deviation)的滤波提供对一般的信号偏差的鲁棒的评估。如果测量值明显地超过边界，则这是可能的误差的候选者。

一个另外的第十一步骤还包括求取的值的倾向清除，以便相应地考虑各个偏差和测量误差。

在一个另外的优选的实施变体中，此外不是将竖直地印刷的相等间距的线用于印刷喷嘴样图14，而是将特定的样图用于印刷喷嘴样图，所述特定的样图的自相关函数是单调的。这个样图适用于准确地测量间距，因为相互关系具有的优点是，关于全部图形区域的信息进入到结果中并且局部的故障对测量结果具有仅仅小的影响。而在局部的、竖直地印刷的、相等间距的线上的位置区域中的测量是明显地故障更敏感的。然而当然可以考虑失真的影响，因为相关样图在较大的区域上延伸。

已知样图的类别是所谓的巴克码34。适合的巴克码34必须受限于在端部上以颜色进行的印刷。因此仅仅考虑在这两个端部上具有正值的巴克码34。不同于具有正和负的部分的电子信号，在印刷中仅仅颜色或无颜色可以作为信号载体。下述表格示出对于要使用的巴克码34的可能的实例：

来自雷达技术的具有类似的单调自相关函数的特性的替换码是Neuman-Hoflman-(NH)序列。最后，所有码的特征在于，相关函数具有单义的最大值，这明显简化了信号分析。样图可以匹配到印刷头4的中间区域中。所述中间区域包含1920个喷嘴并且位于印刷头4的侧上的过渡区域旁边。在1920个喷嘴的情况下，长度13的巴克序列34的单元可以由147个像素组成。这在1200DPI的印刷分辨率的情况下相应于3.112(3,112)毫米的长度。不同印刷头4的经印刷的巴克序列34之间的相互关系直接得出印刷头4之间的移动的程度。图11示出匹配到印刷头4的核心区域中的、出自上述图表的长度13的巴克码34。而图12示出所述码划分成图形并且使彼此相关的一个实例。两个巴克序列34的相关信号33中的最大值直接表明所述序列相对彼此在像素单元中的移动。像素可以非常准确地以被印刷的相等间距的线在米制坐标中换算。所述方法可以用于确定Y-Stitching，其方式是，将序列转动90°。图13在左视图中示出二维样图28，所述二维样图由两个彼此垂直的巴克序列组成。利用所述序列28也能够检测印刷头4的转动。转动的印刷头导致在页张11上对样图的剪切29。在图13中在右侧的视图示出剪切29。因为印刷头4中的喷嘴分布在二维面上，所以在印刷头转动时在被剪切的图形29中产生空隙。

多个用于印刷页张监控的行摄像机集成在多个印刷机10中。摄像机通过小的重叠来检测完整的印张。对例如所述线由用于监测喷嘴的样图已知的周期的竖直的线进行的印刷由此能够在一个另外的优选的实施变体中实现印刷头4的彼此调整。

印刷头4的调整在横向于印刷方向的X方向上进行。这个过程也称为X-Stitching。在此，印刷头4的重叠区域应在印刷头分辨率的网格中定向。网格在Y方向上并且由此在印刷方向上的定向不是机械地进行，而是以电子方式进行，其方式是，印刷头4上的输出在时间上被延迟(Y-Stitching)。此外，在一些印刷机中各个印刷头可以垂直于X和Y方向转动。这种调节可能性称为Z转动。

附加地，具有所有印刷头的印刷梁的转动是可能的。在套准调节中还可以使各个颜色选取的X和Y移动相对彼此定向。整个印刷梁的Z转动又对印刷头的X和Y-Stitching具有影响。X-Stitching可以良好地通过测量周期的竖直的相等间距的线调节。在图9中以用于相位误差22的一个另外的图表示出额定位置与实际位置之间的偏差。相位误差22对于一个印刷头由于印刷头和CCD传感器在印刷头4的核心区域中的准确划分而是恒定的。失调的印刷头4在过渡区域中通过与X的偏差21表示。

而在图10中示出用于调整的印刷头4的定位的一个另外的优选的实施方案。如果摄像机的镜组对于图9中所示的方案不是足够准确的，则使用这个实施方案。在第一与第二印刷头31，32的区域之间的过渡区域25中可以在相关信号19中通过由相位误差和用于相互关系的滤波进行的计算来确定与X的偏差。相关信号19的跃变在此通过印刷头的偏差得出，所述印刷头的偏差反映在相等间距地印刷的线的偏差中。在计算相关信号19时分别分析多个相邻的由摄像机检测的相等间距地印刷的线。在分别位置移动的相邻的印刷头的Stitching区域中印刷的线的偏差在此导致相关信号19的跃变。这样发生是因为在分析中逐渐越来越多的相邻的移动的线被考虑，直至信号逆转并且接着又逐渐正常化，则先前印刷头的越少的线被考虑。

印刷头4的分辨率是准确已知的。利用相等间距地印刷的线能够确定非已知的视觉图。因此，相位误差22可以换算成准确的米制长度量度。来自信号分析的适合的方法能够考虑单独的干扰、例如所述干扰例如导致所谓的倾斜喷射。最后对于测量的精度决定性的是，在印刷头4的核心区域内的多次测量也利用比较小的摄像机分辨率实现高的测量精度。因为印刷头4与摄像机相关的过渡区域是已知的，所以可以容易地消除来自这些区域的干扰的影响。Y-Stitching可以利用与X-Stitching相同的原理解决。只是替代图形行中的位置误差，对不同的图形列的位置误差进行相互比较。为了确定Z转动误差而利用下述情况，在印刷方向上印刷的线在Z转动时改变了所述线彼此的间距。线间距的改变可以由已印刷的喷嘴相对于印刷头4或印刷梁的转动点的位置算出。相反地，转动角度可以在给出线样图的情况下由对线间距进行的喷嘴准确的测量来计算。X-Stitching误差对y-Stitching误差和z转动误差几乎没有影响，而Y-Stitching误差和z转动误差强烈地相互影响。印刷梁的Z转动误差例如导致在印刷头宽度上可变的X-Stitching误差。通过Y-Stitching误差关于梁宽度的回归可以求取和补偿印刷梁的Z转动误差。印刷头的Y-Stitching误差则通过印刷梁的Z转动误差的修正来改变。

印刷的分辨率目前在多种喷墨印刷机10中高于用于图形控制的摄像机的图像分辨率。由现有技术公知的解决方案因此在第一步骤中由子图创建总图，所述总图接着被分析。由于较小的图像分辨率，所述图必须亚像素准确地彼此定向。这需要对子图准确的几何校准以及高的运算时间。对于在印刷产品11的视觉检验的意义上的质量控制而言所述方式是可接受的，因为对于用户可感知的视觉分辨率明显低于印刷分辨率。然而如果测量用于修正印刷方法，则高的测量精度是必要的。

在一个另外的优选的实施变体中由此避免了总图的创建的缺点，其方式是，所有必要的参量直接由各单个子图确定。子图的几何耦合通过印刷上的参考标记实现。因此也在由喷嘴样图的平均部分构成的图中能够使线元素准确地对应于具体的喷嘴。这些参考标记以高度分辨率被印刷并且用作用于摄像机的几何校准的参考系统的样图。该方法确定了所有与印刷上的或者以其他方式确定的参考系统相关的几何参量。所述参考系统也可以由印刷机中的承印材料或标记的边界得出。在子图内能够相对于参考系统来像素准确地检测几何样图。测量值在子图相对于总图单独地定向的情况下不由于预先的插值而失真。替换地，利用特定的装置实现摄像机的彼此校准。因为在印刷机10中摄像机的彼此位置不改变，所以也可以持续地存储关于参考系统的信息。

参考标记在此由相应的摄像机仅仅在粗略已知的区域中来检测。因此，参考标记设计为使得单个喷嘴故障对参考标记的定位不具有大的影响。在一个圆的情况下，可以例如形成所有像素的重心。参考标记也可以用于确定定向。

参考标记列表：

T 输送方向

1 续料器

2 印刷装置

3 收料器

4 喷墨头

5 输送滚筒

6 驱动装置

7 印刷滚筒(喷墨滚筒)

8 页张保持区域

9 通道

10 页张印刷机

11 页张

12 印刷图

13 白线

14 用于印刷颜色的喷嘴试样

15 竖直地印刷的相等间距的线

16 水平的线的检测和关于竖直的线求平均值

17 求平均值的原始信号

18 被插值的原始信号

19 经傅里叶变换的相关信号的始端

20 经傅里叶变换的实际信号的相位误差图

21 两个印刷头之间的过渡区域中的补偿偏差

22 相位误差

23 经傅里叶变换的实际信号的幅度误差图

24 幅度误差

25 两个印刷头之间的过渡中的信号区域

28 组合的二维巴克序列

29 组合的二维巴克序列被剪切

30 计算机

31 第一印刷头的区域；

32 第二印刷头的区域；

33 两个巴克序列的相互关系的视图

34 巴克序列

Claims (22)

1.一种用于通过计算机(30)识别喷墨印刷机(10)中的印刷喷嘴故障的方法，其包括下述步骤：

-印刷喷嘴试样(14)；

-确定所述喷嘴试样(14)的各个组成部分的准确位置；

-借助于至少一个摄像机检测和记录所述喷嘴试样(14)；

-由印刷和检测的喷嘴试样(14)建立实际信号；

-关于所建立的实际信号进行傅里叶分析；

-利用经傅里叶变换的实际信号的空间频率产生参考信号；

-由参考信号和实际信号产生相关信号(19)，其中，所述相关信号(19)对于喷嘴试样(14)的确定部位描述有效的额定位置；

-消除相关信号(19)边缘上的所有不相应于额定位置的位置；

-将所述参考信号移动到所述额定位置每一个上，由此得到工作点；

-由实际信号围绕相应的工作点的信号变化曲线的评估来计算幅度误差(24)和/或相位误差(22)和/或方差误差；

-由计算出的幅度误差(24)、相位误差(22)和方差误差评估印刷喷嘴质量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，喷嘴试样(14)由确定数量的、水平的、周期性竖直印刷的相等间距的线(15)的行(16)组成，所述线彼此上下地布置并且通过水平的线限界，并且在每行喷嘴试样(14)中分别仅仅周期地使相应于确定数量的水平的行(16)的印刷喷嘴为喷嘴试样(14)做贡献。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，各个喷嘴试样(14)的位置通过检测水平的线并且对竖直的线求平均值来确定。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述喷嘴试样(14)由具有单调自相关函数的印刷样图的十个水平的行组成。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述样图由分别在水平的行(16)的始端和末端上具有正的终值的巴克码(34)组成。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述样图是二维样图，所述二维样图由两个彼此垂直的巴克码(28，29)构成。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述样图由分别在水平的行(16)的始端和末端上具有正的终值的Neumann-Hoffman序列组成。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，分别对于每个参与印刷过程的印刷颜色来印刷一个喷嘴试样(14)，并且将如此产生的喷嘴试样(14)彼此上下地布置成总试样。

9.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述实际信号(17)通过对喷嘴试样的所有水平的行求平均值而产生，并且接着对所述实际信号进行插值，所述插值包括借助于亚像素化减少通过几何量化而产生的人为产物。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述幅度误差(24)由额定信号的最大值与实际信号的最大值的关系组成，并且通过分析所述幅度误差(24)能够识别故障的或差地印刷的印刷喷嘴。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述相位误差(22)描述额定信号和实际信号的以相等划分的区域形式的重心的偏差，并且通过评估所述相位误差(22)能够识别倾斜喷射的印刷喷嘴。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述相位误差(22)通过计算相位误差(22)在至少两个印刷头(4)的过渡区域(25)中的移动进行所述至少两个印刷头(4)的定位，从而利用所述定位能够在所述至少两个印刷头(4)的有误差的调整位置方面评估印刷头位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，为了所述至少两个印刷头(4)的定位，探测所产生的经傅里叶变换的信号中的基本信号值在所述过渡区域(25)中的移动，其中，这两个并排布置的印刷头(4)的调整位置的偏差(21)由所产生的经傅里叶变换的信号中的基本信号值的数字移动得出。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少两个印刷头(4)的定位通过所产生的经傅里叶变换的信号中的基本信号值在所述过渡区域(25)中的移动来探测，其中，这两个并排布置的印刷头(4)的调整位置的偏差(21)由所述相位误差(22)和用于相关信号(19)的滤波来计算。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所求取的印刷头位置用于横向于印刷方向、即相应于假定的x轴和/或在印刷方向上、即相应于假定的y轴和/或在角度定向上、即相应于假定的z轴调整修正所述至少两个印刷头(4)。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，横向于印刷方向和在角度定向上对所述至少两个印刷头(4)的调整修正通过机械地移动所述至少两个印刷头(4)来实现，而在印刷方向上对所述至少两个印刷头(4)的调整修正以电子方式通过将印刷数据时间延迟地输出到所述至少两个印刷头(4)上来实现。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，为了横向于印刷方向和在印刷方向上调整修正所述至少两个印刷头(4)，评估在两个印刷头(4)之间的过渡区域(25)中的周期性竖直印刷的相等间距的线(15)或者具有单调自相关函数的印刷样图，而在角度定向上调整修正所述至少两个印刷头(4)时评估相应地在所述至少两个印刷头(4)的核心区域(31，32)中的周期性竖直印刷的相等间距的线(15)或者具有单调自相关函数的印刷样图。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，喷嘴试样(14)的检测和记录借助于多个子摄像机进行，由此产生的单个图是用于识别印刷喷嘴故障的方法的基础，其中，对于所述方法必要的参量直接由单个子图确定。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，各单个子图彼此上下地通过印刷上的参考标记几何耦合，其中，在每个子图中存在至少一个参考标记，并且所述参考标记同时用作用于参考系统的样图，所述参考系统用于几何校准子摄像机。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，印刷上的参考标记由圆组成，其中，通过所述圆的经探测的边缘像素利用回归方法使所述圆的中心和直径匹配。

21.根据权利要求19至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述参考标记包含来自多个印刷喷嘴的信息，其中，所述多个印刷喷嘴属于一个唯一的印刷头(4)。

22.根据权利要求19至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述印刷上的参考标记集成到印刷上的用于颜色测量和/或用于套准控制的测量标记中。

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