CN109996680A - 用于传输的材料幅面的功能单元的检验方法 - Google Patents

Abstract

功能单元的检验方法，该功能单元具有用于从传输的材料幅面(14)的至少一部分捕捉光学信号的光学传感系统(28)以及用于分析光学信号的数据处理系统(36)，其特征在于，在传感系统(28)的测量区域(30)内布置显示器(38)，在该显示器上显示材料幅面(14)的状态。

Description

用于传输的材料幅面的功能单元的检验方法

技术领域

本发明涉及一种功能单元的检验方法，该功能单元包括用于从传输的材料幅面的至少一部分捕捉光学信号的光学传感系统以及用于分析光学信号的数据处理系统。

背景技术

功能单元可例如为轮转印刷机中的幅面传输调控设备。

在DE 10 2008 059 584 A1中说明了一种幅面传输调控设备，其用于调控轮转印刷机内的印制材料幅面的登记。光学传感系统可通过相机构成，例如线阵相机，其在特定测量位置处捕捉传输的材料幅面的整个宽度。传感系统尤其用于测量材料幅面左侧和右侧边缘的位置，从而能够识别材料幅面的任何位置偏移并在需要时通过对执行系统相应的调整命令进行更正。

在轮转印刷机的传输的材料幅面上也使用具有相机的功能单元，其例如用于幅面观察、用于幅面检查和/或用于自动的错误识别。相机的记录周期则与印制材料幅面上印制图案的重复同步，从而根据频闪观测器原理在屏幕上获得静止的图案。

相机系统必须在安装到印刷机之前彻底地测试，尤其在耐久测试中测试，在耐久测试中，不仅检验相机的记录特性以及后续软件的功能，而且也检验图像记录与重复的同步度。为此已知，将相机安装到旋转的圆柱的周面前方，为了模拟传输的材料幅面，在圆柱上施加基底，该基底仅承载唯一的印制图案并基本在圆柱的整个圆周上延伸，从而相机在测试期间在圆柱的每周转动中重复地记录同一图案。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种方法，其简化上述类型的功能单元的功能检验。在此，“功能检验”在广义上也应理解为展示，其中，例如在控制台上展示功能单元的运行方式和性能。

在根据本发明的方法中，上述目的由此实现，即在传感系统的测量区域内布置显示器，在该显示器上示出材料幅面的状态。

借助显示器能够以非常简单并灵活的方式模拟材料幅面的不同状态，例如材料幅面的不同宽度、位置和颜色，而无需实际存在材料幅面和对应的幅面传送系统。尤其模拟也可在印刷机外部进行，例如在控制台上。例如可通过对由数据处理系统产生的调整命令的分析或者通过对其他数据的分析进行系统对模拟状态的反应，该数据例如由数据处理系统提供，例如基于由传感系统获取的光学信号处理的图像数据。

本发明有利的设计方案和扩展方案由从属权利要求给出。

在一种实施形式中，该方法用于检验或展示幅面传输调控设备。在此，能够模拟幅面对由数据处理系统计算出的用于执行系统的调节命令的反应。

显示器可例如为计算机显示屏，在必要时也可为平板电脑的显示屏，或者可选地也可为借助投影器在其上投影图案的银幕。

显示器可配有驱动器，其从幅面传输调控设备的数据处理系统获得数据并根据该数据计算应显示在显示器上的图案。因此，可例如通过分析用于执行系统的调节命令而模拟由此导致的材料幅面的位置移动。

在一种有利的实施形式中，在显示器上也示出基于由光学传感系统捕捉的光学信号的图案。例如，此图案可以间接地为由光学传感系统、即例如线阵相机拍摄的图案。

在幅面传输调控设备的数据处理系统内，通常对由光学传感系统拍摄的图案进行图像处理，通过图像处理尤其认定材料幅面边缘的位置。在一种特别有利的实施形式中，在显示器上示出指示作为此图像处理的结果获得的材料幅面边缘位置的图案，必要时与表示未处理的、由线阵相机看到的图案的亮度曲线一同示出。由此方式能够展示系统捕捉幅面边缘位置的质量以及对可能存在的材料幅面位置变化的反应速度。

如果用作光学传感系统的相机、例如线阵相机或矩阵相机为彩色相机，那么，则可以修改用于探测材料幅面边缘的亮度信号，使得不同颜色通道具有不同比重，从而获得幅面边缘处尽可能良好的对比。借助显示器能够模拟材料幅面的不同颜色及透明度特性，并且继而能够为相应的状态优化对光学信号的分析，其中，获得的结果直接在显示器上可视化。

在一种有利的实施形式中，显示器至少暂时地安装在幅面传输调控设备所用于的机器中。优选显示器的安装和/或在显示器上的图案显示以下列方式进行，即显示的图案相对于机器的幅面传输系统位于精准设定的位置。这实现了显示器和在其上模拟的材料幅面的状态也可用于对光学传感系统的调准和/或校准。例如，在传感系统通过线阵相机构成的情况下，能够获取并在必要时改正线阵相机相对于材料幅面的传输方向可能存在的倾斜状态。

同样，可以在显示器上显示校准草案，该校准草案实现了对由光学传感系统拍摄的图案的符合现实的缩放以及可能的对成像失真的修正。

在材料幅面透明或者或多或少透光的情况下，显示器可以在以透射读出方法进行的测量中也用作用于光学传感系统的照明系统或者照明系统的一部分。在此，能够通过适当地选择显示器上的颜色而优化对比度。同样，可以借助显示器实现用于材料幅面的标准化背景。

如果该方法用于检验或展示功能单元，在该功能单元中相机对准旋转的圆柱，那么，则可以使用由可弯曲的薄膜类材料制成的显示器，其展开在圆柱的圆周上。这实现了，通过更改圆柱一周的显示在显示器上的图案，从而模拟所有可能类型的错误。如果同时测量圆柱的转动角度，也可以检验相机系统与圆柱旋转(重复)的同步程度。

附图说明

下文中根据附图进一步说明实施例。

其中示出：

图1示出了具有幅面传输调控设备的轮转印刷机的原理草图，借助该幅面传输调控设备能够实施根据本发明的方法；

图2示出了用于展示根据本发明的方法用于在展台上展示目的的应用的草图；

图3和4示出了显示器和在根据本发明的方法实施期间显示在显示器上的不同图案；

图5至7示出了用于展示用于确定线阵相机的测量区域的方法的显示器图案；

图8和9示出了能够借助根据本发明的方法探测的、线阵相机的测量区域的可能的变形的示例；

图10和11示出了在用于校准线阵相机的方法中显示器图案的示例；

图12和13示出了用于改正矩阵相机的成像失真的显示器图案的示例；并且

图14示出了用于展示用于测试幅面观察系统的方法的草图。

具体实施方式

图1示意性地示出了轮转印刷机的两个印刷机构10,12，材料幅面14(承印材料幅面)沿着箭头A的方向穿过该打印机构。每个印刷机构10,12具有印刷筒16和对应印刷筒18，材料幅面14在它们之间穿过。借助印刷筒16将两种不同颜色的彩色图案重叠地印刷到材料幅面14上。在印刷机构10之后，材料幅面14穿过烘干设备22和幅面传输调控设备20。在两个印刷机构10,12之间安装有具有监视器26的控制台24，在该控制台上能够监控轮转印刷机的运行。

幅面传输调控设备20具有线阵相机形式的光学传感系统28，其捕捉测量区域30内的材料幅面14以及在印刷机构10中印制到其上的图案，该测量区域在材料幅面14的整个宽度范围延伸并在两个边缘处还略超出材料幅面。此外，幅面传输调控设备还具有执行系统32，其作用于偏转材料幅面的控制辊34并通过调节控制辊34的倾斜度而限定材料幅面的传输方向并由此也限定材料幅面在测量区域30内的位置。此外，幅面传输调控设备20还具有数据处理系统36，其分析由传感系统28获取的光学信号并由此计算出用于执行系统32的调整命令，从而将材料幅面14的横向位置(沿着垂直于图1的示图平面的方向)调节至特定的目标位置，该目标位置确保待在两个印刷机构10,12中印制的彩色图案位置正确地彼此重叠印制。

在材料幅面14经过光学传感系统28的测量区域30的区段的后方布置显示器38，其例如由计算机显示屏构成。显示器38横向于材料幅面14传输方向的方向上的宽度至少等于测量区域30的宽度。

在显示器38上示出的图案信息在与数据处理系统36相连的驱动器40中生成。由驱动器40生成的图案信息也可额外地在控制台24的监视器26上显示。

如果没有材料幅面14引入印刷机中，光学传感系统28则“看到”在显示器38上显示的图案的一部分。该图案可例如为移动的材料幅面的模拟。该图案则由幅面传输调控系统20以与真正材料幅面14的图案相同的方式分析，从而能够在大范围内合格的条件下模拟幅面传输调控设备的运行。

图2示出了幅面传输调控设备的局部，即光学传感系统28和数据处理系统36，其在此出于展示目的构造在展台的壁42上的显示器38′前方。图2中光学传感系统28和显示器38′之间的空间关系与图1中传感系统和显示器38之间的关系相同。为了展示幅面传输调控设备的运行方式，在显示器38′上模拟移动的材料幅面。这省却了为了将真正的材料幅面安装在展台上而对幅面传输系统进行的复杂装配。

可选地，也可在展台上构造控制台24。

在图3中示出了显示器38′，其中示出了从图2中的传感系统28和控制台24看去的视角。显示器38′上的图案内容示出了由上向下移动的材料幅面14′，其模拟图1中真正的材料幅面14的移动。光学传感系统28的测量区域30以虚线表示。在显示器上测量区域30外部示出曲线44，其代表由光学传感系统28接收的光学信号。因为在所示的实施例中，传感装置为线阵相机，所以该信号能够显示为亮度曲线，其实时地将由线阵相机获取的图案点的亮度作为该图案点沿着横向于材料幅面14′的传输方向的方向x的位置的函数显示。在所示实施例中，曲线44的走势显示出材料幅面14′内的亮度略小于背景的亮度。但是在此，信号/噪声比低，使得材料幅面14的左侧和右侧边缘L,R难以根据曲线44识别。

两个示出到显示器38′上的箭头46,48标记了边缘L和R的目标位置。可以识别到在此所示的模拟中材料幅面14′的位置略向左偏离目标位置。

此外，在显示器38′上还显示了多个按键50，其例如能够借助从控制台24控制的光标点击并激活，从而控制或调整幅面传输调控设备以及必要时对应的模拟软件的功能和参数。

在所示的实施例中，显示器38′为彩色显示器，借助其能够模拟材料幅面14′的特定颜色。构成传感系统28的线阵相机同样为彩色相机。借助按键50则还能够调整在由线阵相机获取的信号中颜色通道的比重，从而为材料幅面14′的给定颜色优化此材料幅面与背景之间的对比度。

在图4中示出了结果。曲线44在此显示出材料幅面14′与背景之间更大的、明显位于噪声水平之上的亮度差距。这实现了借助在数据处理系统36内执行的边缘探测算法自动地识别材料幅面14′的边缘L和R。边缘探测算法识别的边缘L,R的位置的状态在图4中通过相应按键50a的颜色转变显示在显示器上。

在图4中，除了曲线44′以外，在显示器38′上还额外地示出了矩形曲线52，其显示通过边缘探测算法进行的数字图像处理的结果。例如，矩形曲线52通过将由曲线44代表的信号与适当选取的阈值进行阈值比较产生。矩形曲线52的下降及上升齿形则以高精度给出了材料幅面14′的左侧及右侧边缘L,R的位置。这实现了借助在数据处理系统36中执行的幅面传输调控算法识别并改正材料幅面14′相对于目标位置(箭头46,48)的位置偏离。在所示实施例中，也模拟了由调控算法产生的调整命令对材料幅面14′位置的效果。图4因此示出了材料幅面14′刚好处于通过箭头46,48标记的目标位置处。

出于展示目的，仅能产生材料幅面14′的虚拟的位置偏移并继而在显示器38′上跟踪调控算法是如何改正此位置偏移的。

同样，可以模拟材料幅面14′的其他颜色或透明特性，并观察曲线44的对比度因此如何改变。从而，可以针对材料幅面改变的颜色重新优化线阵相机的敏感度设置。针对不同材料幅面进行优化的设置可被存储并继而也用于幅面传输调控设备20(图1)现实的运行中。

在显示器38′上也可模拟承载有印制的图案以及可能的登记标记或类似的材料幅面。此图案和/或登记标记的边缘可构成额外的、沿着幅面传输方向延伸的边缘，其能够由边缘探测算法识别。借助按键50则可显示应将这些边缘调节到哪，例如，识别的边缘可根据该边缘从左向右或从外向内是第几个而辨认。

只要印刷机中尚未引入材料幅面14，上述功能检验及展示就也可以借助集成在印刷机中的、图1内的幅面传输调控设备20和显示器38进行。

借助显示器38′或38也可以检验传感系统28的测量区域30的具体位置。在图5至7中以印刷机内的显示器38的示例对此进行了展示。在此应假设，线阵相机以及相应地测量区域30轻微失调并相对于横向于幅面传输方向延伸的轴x倾斜，如图5中所示。

材料幅面的传输在此通过在显示器38的宽度上分布的测量条54或者其他沿着幅面传输方向、在图5中从上向下地移入图中的标记模拟。在图5中，测量条54尚未到达测量区域30，因此其尚未由线阵相机捕获。

在图6中，一些测量条54到达测量区域30，从而其前端由线阵相机捕获。但是由于测量区域倾斜，仅对图案右侧的测量条如此，而左侧的测量条仍未完全到达测量区域。传感系统为每个测量条保存第一次探测到测量条54前端的时间点，并通过位置标记56在显示器上显示在此时间点测量条54所到达的位置。如果其他测量条54到达测量区域，则示出新的位置标记56，位置标记共同显示出测量区域30的上边缘走势。

在图7中，测量条54几乎到达显示器的下边缘，根据位置标记56的位置重建了测量区域30的轮廓并示出在图案中。

在所示实施例中，测量区域30的宽度小于显示器38的宽度，因此一些测量条54由侧面经过测量区域30，而未与其相交。因为这些测量条不产生位置标记56，所以也能够根据位置标记56以与测量条54之间的间距相适应的空间分辨率确定测量区域30的宽度。

通过也记录测量条54的前端再次离开测量区域30(图7中)的时间点，也能够确定测量区域30下边缘的走势，从而也能够测量该测量区域沿着平行于材料幅面传输方向的方向y的高度。

如果显示器38和传感系统28安装在印刷机中，则能够将由此方式测得的测量区域30的位置用于重新调整传感系统并因此克服线阵相机的倾斜状态。为此，可以有利地缩放显示于显示器38上的图案，使得其沿着方向y具有更大的比例，从而夸张地显示测量区域30的倾斜状态。

上述方法(在使用很长的线阵相机时)也能够确定线阵相机可能的弯曲以及测量区域30的相应弯曲，如图8中示例性示出。

与此不同，图9示出了一个示例，其中，测量区域30为梯形并在右侧具有比左侧更大的高度。测量区域的此种变形可能例如由此引起，即线阵相机没有精确放置在平行于显示器38并平行于材料幅面14的平面中，使得右侧到显示器的距离大于左侧。此类调准错误也能够借助所述方法识别并在必要时更改。

图10和11示出了示例，其中，测量条58与图5至7中的测量条54类似地用于确定并校准线阵相机沿着方向x(行方向)的图案比例。测量条58在此情况下构成相对紧密的均匀的栅并显示在显示器38上，使其基本沿着竖直方向穿过测量区域30。显示器38上的图案显示在此受到控制，使得各个测量条58彼此具有统一的、刚好已知的距离，例如1mm的距离。

在图案底部，测量区域30下方，在图10中显示有图案，该图案由线阵相机获取并由测量条58的图案58′组成。但是，由于缩放错误，图案58′之间的距离略大于测量条58之间的实际距离。为了校准光学传感系统28(线阵相机)，现在调整由线阵相机获取的图案的缩放，使得图案58′之间的距离与测量条58之间的距离一致。借助如此校准后的线阵相机则能够测量显示器以及相应的真实材料幅面14上的沿着方向x的绝对距离。

图11示出了相同的校准程序，但是针对线阵相机以及相应的测量区域30具有类似于图5至7中的倾斜状态的情况。在此情况下，首先借助测量条54或者也借助图10中垂直的测量条58确定测量区域30的倾斜状态，并接着在显示器38上旋转图案，使得测量条58以及其图案58′垂直于测量区域30延伸，如图11中所示。由此方式能够在校准时也克服由于线阵相机以及测量区域的倾斜状态引起的校准错误。

如果光学传感系统28并非由线阵相机、而是由矩阵相机构成，则也可以通过类似的方法确定并改正矩阵相机二维图案的缩放错误以及旋转和梯形变形。为此目的，在显示器38(或38′)上显示二维参考栅格60，如图12中所示。在此情况下，参考栅格60优选显示为静止的图案。显示于显示器38上的图案继而借助矩阵相机拍摄，并且如此获取的图案62如图13所示地显示于显示器38上，使其与参考栅格60重叠。通过调准错误或者成像失真导致的偏差则能够直接地得到识别并在必要时改正。在图13中所示的示例中，成像失真引起图案62的非线性变形。根据参考栅格60也能够通过合适的算法改正此种非线性图像失真。

图14示出了一种方法，其中，在幅面观察系统上实施耐久测试。

幅面观察系统通过功能单元64构成，该功能单元出于测试目的安装在试验台上并具有作为光学传感系统28′的矩阵相机，该矩阵相机对准旋转的圆柱66的周面。圆柱66模拟印刷机的圆柱，印制的材料幅面经过该圆柱，从而能够借助矩阵相机观察该材料幅面。此外，功能单元64还具有数据处理系统36以及可选的具有监视器26的控制台24。

在圆柱66的圆周上施展有由可弯曲的薄膜类材料制成的显示器38＂，该显示器几乎完全地包围该圆柱。在此示例中，用于控制显示器38＂的驱动器40′安装在旋转的圆柱66中，但也可以与控制台24中的控制装置68无线地或通过回转接头通信。

此外，在圆柱66的圆周上还设置摩擦轮70，其测量圆柱66的转角并通知数据处理系统36。额外地，用于圆柱66的驱动装置可输出零信号，其分别在圆柱进行一周旋转后在特定角度位置处产生。用于获取圆柱66的旋转运动的系统为功能单元64的一部分并以与在印刷机的实际应用中同样的方式组装并布置在试验台中。

在显示器38＂上显示有图案，该图案与印刷材料幅面上的印制图案一致并能够根据缩放设置借助矩阵相机拍摄一个或大或小的局部。与圆柱66的旋转同步记录的图案在监控器26上显示并且进行电子分析，并例如在错误识别系统的范围内与预先设定的目标图案比较，从而能够电子地获取可能存在的目标/实际偏差。

通过驱动器40′以及控制工具68对显示器38＂的动态控制则实现了在测试过程中改变图案内容，从而例如能够模拟印制图案中的偶然错误并能够继而检验该错误是否能够得到错误识别系统的正确识别。

由此方式，能够在很逼真的使用条件下测试功能单元64。

Claims (14)

1.功能单元的检验方法，该功能单元具有用于从传输的材料幅面(14)的至少一部分捕捉光学信号的光学传感系统(28)以及用于分析光学信号的数据处理系统(36)，其特征在于，在所述传感系统(28)的测量区域(30)内布置显示器(38；38′；38＂)，在该显示器上显示材料幅面(14)的状态。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法用于检验幅面传输调控设备(20)的功能，所述幅面传输调控设备具有用于机械地作用于材料幅面(14)的执行系统(32)以及用于分析光学信号并且用于为所述执行系统(32)生成调整命令的数据处理系统(36)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述显示器(38；38′)上显示模拟真正的材料幅面(14)的材料幅面(14′)的左侧和右侧边缘(L,R)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述显示器(38；38′)上模拟传输的材料幅面(14′)，所述材料幅面沿着横向于传输方向的方向(x)的位置根据由所述数据处理系统(36)生成的调整命令改变。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光学传感系统(28)具有相机，并且基于由该相机拍摄的图案的图案信息示出在所述显示器(38；38′)上的图案中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述显示器(38；38′)上模拟材料幅面(14′)的不同颜色特性和透明度特性。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光学传感系统(28)的测量区域(30)仅在所述显示器(38；38′)面积的一部分上延伸并且通过测量标记(54，58)模拟材料幅面的运动，所述测量标记移动经过显示在所述显示器上的图案，并且其中，为每个测量标记(54,58)记录该测量标记由传感系统(28)捕捉的时间点，从而由此确定所述测量区域(30)在所述显示器(38；38′)上的位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述显示器(38)至少暂时地相对于所述幅面传输调控设备(20)以设定的位置安装在机器中，在该机器内集成有所述幅面传输调控设备(20)，并且其中，根据所述测量标记(54,58)确定的所述测量区域(30)的位置用于调准所述传感系统(28)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述显示器(38)上显示标记(58；60)，所述标记具有规则的栅格，并且其中，所述光学传感系统(28)具有相机，并且所述相机根据所述标记(58；60)校准。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述显示器(38)至少暂时地安装在机器中，在该机器中集成有所述幅面传输调控设备(20)，并且其中，材料幅面(14)背离所述光学传感系统(28)的背面借助所述显示器(38)的光照明。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学传感系统(28′)具有对准旋转的圆柱(66)的圆周区域的相机，所述圆柱代表材料幅面在生产模式中所经过的圆柱，并且其中，显示器(38＂)为可弯曲的显示器，所述显示器在检验模式中布置在所述圆柱(66)的周面上。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，测量所述圆柱(66)的转动并且检验测得的所述圆柱的转动与借助相机拍摄的图案信息之间的关系。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在所述显示器(38＂)上模拟在材料幅面上相继印制的、彼此不同的图案。

14.用于安装在机器中的幅面传输调控设备，所述机器具有用于传输材料幅面(14)的幅面传输系统，其中，所述幅面传输调控设备(20)具有用于从传输的材料幅面(14)的至少一部分捕捉光学信号的光学传感系统(28)、用于机械地作用于所述材料幅面(14)的执行系统(32)以及用于分析光学信号并用于为所述执行系统(32)生成调整命令的数据处理系统(36)，其特征在于，幅面传输调控系统还具有显示器(38)，所述显示器构造用于安装在所述机器内的所述光学传感系统(28)的测量区域(30)内的位置处。