CN110588167B - 用于图像监测的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助计算机(3)对承印材料处理机(4)中的印刷品(8)进行图像监测的方法，在通过图像监测系统对印刷任务进行图像监测的范畴内，至少一个图像传感器(5)检测并数字化所生产的印刷品(8)，计算机(3)将如此产生的所检测的数字印刷图像(11)与数字参考图像对比，在所检测的数字印刷图像(11)与数字参考图像之间存在偏差的情况下，排出被识别为错误的印刷品，图像传感器(5)基于至少两个不同的观察角度(9,10)和/或观察间隔(16)检测所生产的印刷品，计算机(3)将如此所检测的至少两个数字印刷图像(11)根据至少两个不同的观察角度(9,10)和/或观察间隔(16)分析并关于偏差方面评估。

Description

用于图像监测的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种用于借助机器人臂对印刷机中的印刷品进行图像监测的设备及方法。
本发明所属的技术领域为印刷品质监控。
背景技术
在现今的印刷工业中，特别是在较大型印刷机中，自动化地通过所谓的内联监测系统(接下来称为图像检测系统)执行品质监控。在该情况下，内联(Inline)的意思是：图像检测系统(更准确地说是图像检测系统的摄像机)安装在印刷机中。在此，所述摄像机通常安装在最后的印刷机构或(如果存在的话)印后加工站(譬如上亮油机构)之后并且检测由印刷机所产生的印刷产品。在此可以涉及到一个摄像机，或者也可以涉及到具有多个摄像机的摄像机系统。采用其它图像传感器也是可行的。然而，下文中均简称为“摄像机”。这样借助所述摄像机所产生的数字印刷图像然后在图像处理计算机中与该印刷题材(Drucksujet)的相应良好图像进行比较。在此，这些良好图像能够要么由印前阶段数据建立要么学入(eingelernt)。在该情况下，学入的意思是：印刷出具有待产生的印刷题材的一系列印刷产品并由图像检测系统的摄像机进行检测。这种样本印刷应尽可能无误进而在通过图像检测系统进行检测之后作为数字参考在图像处理计算机中作为良好图像进行存储。然后，在正式印刷过程中，通过图像检测系统的摄像机检测所产生的印刷图像或者该印刷图像的部分，并且与已数字学入的或者由印前阶段数据建立的良好图像参考进行比较。在此，如果确认在正式印刷中所生产的印刷产品与数字参考之间存在偏差，则向印刷人员显示这些偏差，然后印刷人员可决定：这些偏差是能够被接受的，还是如此所产生的印刷产品应作为废品移除。被识别为废品的承印页张可通过废品转辙器排出。在此极为重要的是：不仅良好图像参考是无误的，而且实际印刷物以及由图像检测系统所检测的印刷图像也确实与实际印刷的印刷图像相符。通过图像拍摄(譬如由于照明不足、摄像机镜头不干净或者其它影响因素)所导致的错误不应对监测过程产生消极影响。
然而，这类自动化监测系统无法考虑到的是：由终端客户对所产生的印刷产品的人为观察的不同方面。在此，重要的问题是，所产生的印刷产品的品质对于该终端客户而言是否能够被接受。这一方面取决于印刷任务的类型。譬如，高光泽手册必然比传单或宣传页具有更高的品质要求。另一方面，这取决于各终端客户的个体化的、可能相互显著不同的期待及预期。终端客户在检验印刷品质时观察所产生的印刷产品，其方式是，他将印刷品拿在手中并且基于不同的角度以及与他眼睛之间的不同间隔进行观察。这种个体化的品质要求由(如迄今为止现有技术中公开的)自动化监测系统很难实现。
数字印刷(特别是喷墨印刷)领域已知了用于标准化印刷品质评估的试验，特别是用于评估所谓的白线，由此，专家和外行人员借助灰度值分析及评估记录中的数据试图构建模型，用以至少部分地一同考虑到个体化的品质要求。然而，这种手段只有针对喷墨印刷中的白线进行特定评估时才具有意义。这无法反映出终端客户通过以不同的观察角度和观察间隔来检验所产生的印刷产品的这种个体化品质检验和验收以及关于印刷任务及其背景方面的不同品质要求。
虽然现有技术中公开了相应地考虑到所检测的印刷图像中由拍摄摄像机的观察角度偏离所导致的扭曲，然而在此应进行补偿并且恰恰不应有目的地采用这些不同的观察角度来由此模拟所提到的终端客户的个体化品质评估。
此外，欧洲专利申请EP 27 52 638 A2公开了一种方法及设备，其中，监测系统使用不同的光源，这些光源以不同的波长并基于不同的观察角度和观察间隔照亮待监测的对象，该对象随后由摄像机(或由始终具有相同的观察角度和观察间隔的图像传感器)鉴定。然而，在该公开文献中涉及的是：最佳地且多变地照亮待检验对象，以便由此改善监测品质。通过该公开文献同样无法执行上述由终端客户进行的主观品质评估。
发明内容
由此，本发明的任务在于，提出一种监测系统和一种用于使用该监测系统的方法，所述监测系统及所述方法能够尽可能现实地模拟由终端客户进行的、对所产生的印刷产品的个体化鉴定。
该任务通过一种用于对承印材料处理机中的印刷品进行图像监测的设备得以解决，该设备包括计算机、机器人臂和图像传感器，其中，图像传感器紧固在机器人臂上，并且其特征在于，机器人臂可移动地设计并且可由计算机这样地驱控，以使得图像传感器对承印材料处理机中所生产的印刷品在图像监测范畴内基于不同的观察角度和/或观察间隔进行检测，并且机器人臂这样地设计，以使得该机器人臂能够实现图像传感器对印刷品从0°到180°的观察角度。在此，机器人臂这样地设计和建造，使得该机器人臂能够将紧固在其上的图像传感器操纵到所生产的印刷品上方的多个不同位置中，从而图像传感器能够对所生产的印刷品基于不同的观察角度和观察间隔进行检测。在此，机器人臂既能够在内联式监测系统的范畴内安装在印刷机内部(通常是在最后的印刷机构之后)，也能够安装在印刷机外部(如果涉及到印刷机外部的外部图像监测的话)。机器人臂(譬如借助不同关节、球轴承等)的准确结构不是最重要的。重要的仅是：该机器人臂能占据不同的观察角度和观察间隔。因为所生产的印刷品在内联式图像监测的情况下在印刷机内以很高的速度运行经过图像传感器下方，因此还可行的是：并非对于每个单个产生的印刷产品都能占据不同的观察角度和观察间隔，而是仅仅对于每x个产生的印刷产品能占据不同的观察角度和观察间隔，其中，x与机器人臂的运动速度有关。在这种情况下，所产生的印刷产品上的图像内容当然不允许改变。在印刷机外部的外部图像监测中，该问题不重要。因为涉及到所生产的印刷产品进而涉及到二维构图，因而相应从0°至180°的观察角度是有意义的，并且由此必须能够由机器人臂达到。当然，该范围的极限边缘值(即0°和180°)更确切地说是理论值，这是因为在这些值的情况下，图像传感器水平地(即平行于实际生产的印刷产品)检测该印刷产品的印刷图像。对此，核心在于，从极度扁平(或极度尖锐)的角度也应能够进行图像检测。
该任务的另一解决方案的特征在于一种用于借助计算机对承印材料处理机中的印刷品进行图像监测的方法，其中，在通过图像监测系统对印刷任务进行图像监测的范畴内，所生产的印刷品借助至少一个图像传感器进行检测并数字化，其中，通过计算机将这些如此产生的所检测的数字印刷图像与数字参考图像进行对比，其中，在所检测到的数字印刷图像与数字参考图像之间存在偏差的情况下，排出被识别为是错误的印刷品，并且该方法的特征在于，图像传感器对所生产的印刷品基于至少两个不同的观察角度和/或观察间隔进行检测，并且计算机对如此所检测的至少两个数字印刷图像根据所述至少两个不同的观察角度和/或观察间隔进行分析处理并且关于偏差方面进行评估。为了能够尽可能准确地模拟出终端用户的个体化评估，需要基于至少两个不同的观察角度和观察间隔进行检测。基于两个不同的观察角度进行拍摄，这通常也包括基于两个不同的间隔进行拍摄，但这并非是根据本发明的方法的基本前提。如此相应地所检测的数字印刷图像而后与数字参考图像进行对比，以便借此评价所产生的印刷产品的印刷品质。为此必要的是，首先对基于不同的观察角度和/或观察间隔所检测的两个数字印刷图像进行分析处理，以便而后决定将这两个印刷图像中的哪个与数字参考图像进行对比。一种可行的替代方案在于将这两个所检测的数字印刷图像相组合(譬如将这两个印刷图像进行叠置)。
本方法的有利的进而优选的改进方案由附属的优选实施方式以及具有附属的附图的说明书得出。
在此，根据本发明的方法的一种优选的改进方案是，所述至少两个不同的观察角度不仅竖直地关于仰角方面、而且也水平地关于方位角方面从0°到180°进行考虑。在此，为了最优地模拟出终端客户个体化鉴定，这些角度应不仅关于水平角度(即方位角)方面、而且也关于高度角(即仰角)方面进行考虑。由此能够实现对所产生的印刷产品的理想化三维观察，正如在现实中终端客户在鉴定所产生的印刷产品时会做的那样。
在此，根据本发明的方法的另一种优选的改进方案是，为了分析处理所检测的至少两个数字印刷图像，计算机分别求取出品质特征指标
Figure GDA0002982022770000041
并且基于这些品质特征指标对所述至少两个数字印刷图像关于偏差方面进行评估，这些品质特征指标是由仰角、方位角和间隔组成的函数。为了对如此所产生的数字印刷图像根据观察角度和观察间隔进行分析处理，有意义的是，求取出所谓的品质特征指标(更确切地说是分别针对每个所产生的数字印刷图像)。这些品质特征指标而后可相互比较，从而能够基于该比较来求取出：所产生的数字印刷图像中的哪个数字印刷图像应当与数字参考图像进行比较。在此，这些品质特征指标与上述两个不同的观察角度(仰角和方位角)以及观察间隔直接有关。这些品质特征指标基本上借此得出了具有这三个不同函数值的四维函数。
在此，根据本发明的方法的另一种优选的改进方案是，对所求取到的品质特征指标借助与印刷任务的品质要求有关的评价标准进行评估。在此，为了确定应将哪个所产生的数字印刷图像与数字参考图像进行对比，必要的是，不仅将针对每个所检测的数字印刷图像所求取出品质特征指标相互比较，而且对其关于评价标准方面进行比较。这个评价标准定义了：这些相应求取出的品质特征指标中的哪个进而这些数字印刷图像中的哪个为了与数字参考图像进行比较而被分析处理。
在此，根据本发明的方法的另一种优选的改进方案是，作为评价标准确定了：分别使用最差的、最好的或者由使用者所确定的品质特征指标。作为评价标准可使用不同的标准。选择哪种标准作为评价标准，这相应地取决于印刷任务的品质要求。在品质要求很高的情况下(譬如对于高光泽手册)，最有意义的是，采用可用品质特征指标中最差的特征指标进而采用相应所检测的数字印刷图像，以便由此进行尽可能严苛的检验。相反地，如果印刷任务的品质要求较低(譬如对于传单或宣传页)，则采用最好的品质特征指标，以便经受不那么严苛的检验。然而，譬如由使用者所确定的其它标准也是可行的。
在此，根据本发明的方法的另一种优选的改进方案是，机器人臂带着图像传感器这样地由计算机驱控，使得该机器人臂在图像检测期间向前及返回运动，以便模拟出印刷品在鉴定时的摇动过程(Schüttelvorgang)。终端客户在鉴定所产生的印刷产品时会非常频繁地执行所谓的摇动运动，在此，终端客户会将所产生的印刷产品拿在手中向前及返回运动，以便由此能够在不同的观察角度及观察间隔情况下分别直接地相互对比所产生的印刷产品的品质。根据本发明，这种行为可通过如下方式进行模拟，即，机器人臂连同图像传感器这样地驱控，使得该机器人臂在图像检测期间向前及返回运动。于是，在此所产生的数字印刷图像要么能够直接被检验，要么能够基于其求取出的品质特征指标与现实相符地被检验。
附图说明
接下来参考附图基于至少一个优选的实施例进一步描述上述本发明及本发明结构和/或功能上有利的改进方案。在附图中，相互对应的元件分别以相同的附图标记表示。
附图示出：
图1：页张胶印机中图像监测系统的示例；
图2：图像传感器由机器人臂实现的布置示意性视图；
图3：根据本发明的方法的流程的示意性视图。
具体实施方式
图1示出了采用根据本发明的方法的图像检测系统2的示例。该图像检测系统2包括至少一个图像传感器5(通常是集成到页张印刷机4中的摄像机5)。至少一个摄像机5拍摄由印刷机4产生的印刷图像并将数据发送给计算机(控制计算机3和图像处理计算机6)用于分析处理。计算机(控制计算机3和图像处理计算机6)可以是分开独立的自身固有计算机/图像处理计算机6(譬如一个或多个专业化图像处理计算机6)，或者也可以是与印刷机4的控制计算机3一致。至少印刷机4的控制计算机3具有显示器7，图像监测的结果展示在所述显示器7上。在优选的实施例中使用页张胶印机/印刷机4，然而，根据本发明的方法可同样良好地运用在喷墨印刷机中。
在此，图2示意性地示出了以优选实施变型展示的根据本发明的设备。可以很好地看到，摄像机5如何能够通过由计算机/控制计算机3所驱控的机器人臂17占据待鉴定的印刷产品(在该情况下是页张/监测页张8上方)的不同位置。这些位置能够实现不同的观察角度和观察间隔，基于这些不同的观察角度和观察间隔能够监测所述监测页张8。可以很好地看到这样两个观察角度：仰角10(即高度角)和方位角9(即水平角)以及摄像机5与监测页张8之间的间隔(d)16。
借助根据图2所示的根据本发明的设备执行根据本发明的方法的流程示意性地在图3中示出。在此，第一方法步骤是，借助摄像机5和根据本发明的设备对监测页张8连同其上所产生的印刷图像基于不同的观察角度(关于方位角9、仰角10方面介于0°到180°)以及基于不同的观察间隔16进行检测及数字化。然后，在计算机/控制计算机3上借助软件所执行的算法根据这些观察角度9,10以及观察间隔(d)16由各个图像数据11导出品质特征指标12。这些特征指标12是由这些观察角度9,10以及观察间隔16构成的函数：
Figure GDA0002982022770000071
并且还可以与印刷任务以及可能的个体化的鉴定者1(譬如关于年龄、性别等方面)的品质要求有关。由此得出典型的终端客户对于待印刷题材的个体化要求。然后，为了最终评估所述监测页张8，作为评价标准/选择标准13选定且给出这样的值作为评价基础/所选择的特征指标14，该值具有最差的品质特征指标12或者最好的品质特征指标12以及具有由使用者预先给定的典型特征指标12。如果采用根据本发明的方法在印刷过程中用于图像监测范畴内的持续监控，那么在这个范畴内当然应确定这样定义的界限值：超过该界限值则待检验的承印页张视评估结果15而定为废品。
在另一种优选的实施变型中，通过借助机器人臂17使摄像机5前后(或往返)运动而模拟出针对印刷专家1而言常见的检查手段(实际上是摇动过程)。
由此，根据本发明的设备(或根据本发明的方法)将印刷样品基于不同的观察角度9,10和观察间距16进行扫描。随后对印刷品质的自动评估是可再现的，有助于标准化并且节省时间(由于与专家的评估无关)。此外，本发明所提出的手段还能考虑到由终端用户1所进行的评估。
附图标记列表
1 使用者
2 图像检测系统
3 控制计算机
4 印刷机
5 图像传感器/摄像机
6 图像处理计算机
7 显示器
8 监测页张
9 方位角
10 仰角
11 基于不同角度所拍摄的数字印刷图像
12 求取出的特征指标
13 选择标准
14 所选择的特征指标
15 评估结果
16 摄像机与监测页张的间隔
17 机器人臂

Claims (7)

1.一种用于借助计算机对承印材料处理机中的印刷品进行图像监测的方法，
其中，在通过图像监测系统对印刷任务进行图像监测的范畴内，借助至少一个图像传感器(5)检测并数字化所生产的印刷品，
其中，通过所述计算机将如此产生的所检测的数字印刷图像(11)与数字参考图像进行对比，
其中，在所检测的数字印刷图像(11)与数字参考图像之间存在偏差的情况下，排出被识别为错误的印刷品，
其特征在于，
所述图像传感器(5)基于至少两个不同的观察角度(9,10)和/或观察间隔(16)检测所生产的印刷品，并且
所述计算机将如此所检测的至少两个数字印刷图像(11)依据所述至少两个不同的观察角度(9,10)和/或观察间隔(16)进行分析处理并关于偏差方面进行评估。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述至少两个不同的观察角度(9,10)既竖直地关于仰角(10)方面、也水平地关于方位角(9)方面从0°到180°进行考虑。
3.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，
为了分析处理所检测的至少两个数字印刷图像(11)，所述计算机分别求取出品质特征指标(12)并且基于所述品质特征指标(12)对所述至少两个数字印刷图像(11)关于偏差方面进行评估，所述品质特征指标(12)是由仰角(10)、方位角(9)和间隔(16)构成的函数。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
所求取的品质特征指标(12)借助与印刷任务的品质要求有关的评价标准进行评估。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
被确定作为评价标准的是：分别采用最差的品质特征指标、最好的品质特征指标或者由使用者所确定的品质特征指标。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，
其特征在于，
一机器人臂(17)连同所述图像传感器(5)由所述计算机驱控，以使得该机器人臂在图像检测期间向前及返回运动，用以模拟出所述印刷品在鉴定时的摇动过程。
7.一种用于对承印材料处理机中的印刷品进行图像监测的设备，所述设备包括计算机、机器人臂(17)和图像传感器(5)，
其中，所述图像传感器(5)紧固在所述机器人臂(17)上，并且
所述机器人臂(17)可移动地设计并且能够通过所述计算机驱控，以使得所述图像传感器(5)对所述承印材料处理机中生产的印刷品在图像监测范畴内基于不同的观察角度(9,10)和/或观察间隔(16)进行检测，
其特征在于，
所述机器人臂(17)设置成使得该机器人臂能够实现所述图像传感器(5)对所述印刷品从0°到180°的观察角度(9,10)。
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