DD243098A5

DD243098A5 - PROBE

Info

Publication number: DD243098A5
Application number: DD85283565A
Authority: DD
Inventors: Claus A Bolza-Schuenemann
Original assignee: Koenig U. Bauer Ag,De
Priority date: 1984-12-04
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1987-02-18
Also published as: DE3575779D1; DE3446531C2; DE3446531A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Messkopf zur Lagebestimmung eines Koerpers, insbesondere von Papier in einer Bogenrotationsdruckmaschine. Ziel und Aufgabe bestehen in der Schaffung eines Messkopfes, mit dem eine Erhoehung der Produktionsgeschwindigkeit durch die Erzielung einer Messzeit von etwa 10 ms und einer Messgenauigkeit von mindestens 2/100 mm erreicht werden kann. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe durch einen Messkopf geloest, bei dem als messendes Glied ein CCD-Sensorelement vorgesehen ist. Die erfindungsgemaesse Messkopfschaltung sieht Baugruppen zur Versorgung des Sensors mit den notwendigen Taktphasen und Spannungen zur Beleuchtungsquellen-Regelung, zur Videosignalaufbereitung, zur Erkennung von Dunkel-/Helluebergaengen, zur Lageerkennung der Papierkante, zur Messwertanzeige, zur Synchronisation, zur Verarbeitung der Messwerte in einem Rechner vor. Fig. 1The invention relates to a measuring head for determining the position of a body, in particular of paper in a sheet-fed rotary printing machine. The aim and the task consist in the creation of a measuring head, with which an increase in the production speed can be achieved by achieving a measuring time of about 10 ms and a measuring accuracy of at least 2/100 mm. According to the invention, this object is achieved by a measuring head in which a CCD sensor element is provided as the measuring element. The sensor head circuit according to the invention provides assemblies for supplying the sensor with the necessary clock phases and voltages for illumination source control, for video signal processing, for detecting dark / light transients, for detecting the position of the paper edge, for displaying measured values, for synchronization, for processing the measured values in a computer , Fig. 1

Description

Hierzu 5 Seiten ZeichnungenFor this 5 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf zur Bestimmung einer Lage eines Korpers, insbesondere Papier, vorzugsweise in einer Bogenrotationsdruckmaschine, wobei der Meßkopf mit einer Auswerteeinheit zusammenarbeitetThe invention relates to a measuring head for determining a position of a body, in particular paper, preferably in a sheet-fed rotary printing press, wherein the measuring head cooperates with an evaluation unit

Characteristic of the known technical solutions

Derartige Meßkopfe sind ζ B durch die DE-AS 2046602 bekanntgeworden Mit dem dort beschriebenen Meßkopf lassen sich bei den heute geforderten Maschinengeschwindigkeiten (15-20000 Bogen/Stunde) die erforderliche Meßgenauigkeit und Meßgeschwindigkeit nicht erreichenSuch Meßkopfe are ζ B known from DE-AS 2046602 With the measuring head described therein can not reach the required accuracy and measuring speed at the required machine speeds today (15-20000 arc / hour)

Aus der DE-PS 3032950 ist eine Einrichtung zur meßtechnischen Auswertung von Videokamerabildern fur eine Bahnkantenregelung bekannt geworden Eine derartige Einrichtung weist eine zu grobe Auflosung auf und ist zu trage, so daß sie zur Losung der gestellten Aufgabe nicht verwendet werden kannFrom DE-PS 3032950 a device for metrological evaluation of video camera images for a web edge control has become known Such a device has too coarse resolution and is to wear, so that it can not be used to solve the task

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Meßkopfes zur Bestimmung der Lage eines Korpers, mit dem eine ausreichend hohe Meßgechwindigkeit und Meßgenauigkeit fur den Einsatz insbesondere in Bogenrotationsdruckmaschinen erreicht und damit eine Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit erzielt wirdThe aim of the invention is to provide a measuring head for determining the position of a body, with which a sufficiently high measuring speed and measuring accuracy for use in particular in sheet-fed rotary printing machines achieved and thus an increase in the production speed is achieved

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßkopf zur Bestimmung einer Lage einer Kante eines Korpers zu schaffen, der mit einer Meßzeit von ca 10 msec auskommt und mit dem eine Meßgenauigkeit von mindestens ±2/100mm erreichbar ist Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe durch einen Meßkopf gelost, bei dem als messendes Glied ein CCD-Sensorelement vorgesehen istThe invention has for its object to provide a measuring head for determining a position of an edge of a body, which manages with a measuring time of about 10 msec and with a measuring accuracy of at least ± 2 / 100mm achievable According to the invention this object is achieved by a measuring head in which a CCD sensor element is provided as the measuring element

Die Meßkopfschaltung sieht erfindungsgemaß vor, daß ein erster Oszillator über eine Datenleitung mit einer Taktaufbereitungsstufe in Wirkverbindung steht Die Taktaufbereitungsstufe ist über Signalleitungen mit einer Treiberstufe und uberSignalleitungen mit einem Vorlaufzahlerund über eine Signalleitung mit einer Verknüpf ungslogikstufe in Wirkverbindung gebracht Der Vorlaufzahler steht über Signalleitungen mit einem Hauptzahler und über eine Signalleitung mit der Taktaufbereitungsstufe in Wirkverbindung Der Hauptzahler und eine Speicherstufe steht über eine Signalleitung mit einer Multiplexerstufe in Wirkverbindung Die Treiberstufe steht über Signalleitung mit einem CCD-Sensor und dieser über Signalleitungen mit einer Spannungsversorgungsstufe und über eine Signalleitung mit einer Videoverstarkerstufe in Wirkverbindung Die Videoverstarkerstufe steht über Signalleitungen mit einem Regelbaustein und einem Komparator und diese über eine Signalleitung mit derVerknupfungslogikstufe in Wirkverbindung Die Verknupfungslogik steht über eine Signalleitung mit der Speicherstufe in Wirkverbindung Es ist ein dritter Zahler vorgesehen, der über Signalleitungen mit dem Multiplexer in Wirkverbindung steht Die Verknupfungslogikstufe weist einen Eingang fur einen externen Schaltimpuls auf Der Multiplexer weist einen Impulsausgang auf Der dritte Zahler weist je einen Eingang zur Aufnahme von Synchronisations- und Taktimpulsen aufThe measuring head circuit according to the invention provides that a first oscillator is operatively connected to a clock conditioning stage via a data line. The clock conditioning stage is brought into operative connection via signal lines with a driver stage and via signal lines with a forward payer and via a signal line with a logic logic stage. The forward payer is connected via signal lines to a main payer The Hauptzahler and a storage stage is connected via a signal line with a multiplexer stage in operative connection The driver stage is connected via signal line with a CCD sensor and this via signal lines to a power supply stage and via a signal line with a Videoverstarkerstufe in operative connection Video amplifier stage is via signal lines with a control block and a comparator and this via a signal line with the Verbupupfungslogi The interconnection logic is operatively connected to the memory stage via a signal line. A third counter is provided which is operatively connected to the multiplexer via signal lines. The interconnection logic stage has an input for an external switching pulse. The multiplexer has a pulse output each have an input for receiving synchronization and clock pulses

Zur Auswertung der Meßwerte des Meßkopfes ist erfindungsgemaß eine Anzeigeeinheit vorgesehen Erfindungsgemaß weist die Anzeigeeinheit einen Demultiplexer auf, der über eine Signalleitung mit einer Zwischenspeicherstufe und mit einem Oszillator über eine weitere Signalleitung verbunden ist Der Oszillator steht über eine Signalleitung mit der Zwischenspeicherstufe in Wirkverbindung Es ist em VoIladdierer vorgesehen, der über Signalleitungen mit der Zwischenspeicherstufe, mit einem Binar-/BCD-Codewandler und einem BCD'/Bmar-Codewandler in Wirkverbindung steht Der Bmar-ZBCD-Codewandler steht über eine Signalleitung mit einem Multiplexer in Wirkverbindung Der Multiplexer steht über Signalleitungen mit einem Oszillator und einem Anzeigegerat in Wirkverbindung Es ist des weiteren ein einstellbarer Vorwahlschalter vorgesehen, der über eine Signalleitung mit dem BCD-ZBinar-Codewandler in Wirkverbindung steht Der Demultiplexer ist mit zwei Ausgangen und einem Eingang ausgestattet, an die Signalleitungen als Verbindung zum Meßkopf angeschlossen werden könnenAccording to the invention, a display unit is provided for evaluating the measured values of the measuring head. According to the invention, the display unit has a demultiplexer which is connected via a signal line to a buffer stage and to an oscillator via a further signal line. The oscillator is in operative connection with the buffer stage via a signal line Voiladdierer provided, which is connected via signal lines to the intermediate storage stage, with a Binar- / BCD-code converter and a BCD '/ Bmar code converter in the Bmar-ZBCD code converter is connected via a signal line with a multiplexer in operative connection The multiplexer is on signal lines with an oscillator and a display device in operative connection It is further provided an adjustable preset switch, which is in operative connection via a signal line with the BCD ZBinar code converter The demultiplexer is equipped with two outputs and an input to the signal lines can be connected as a connection to the measuring head

Erfindungsgemaß wird als Lichtquelle ein Infrarotstrahler in Verbindung mit einem Infrarotfilter gleicher Wellenlange verwendetAccording to the invention, an infrared radiator is used as the light source in conjunction with an infrared filter of the same wavelength

Der Meßkopf ist ferner gekennzeichnet durch einen geschlossenen Regelkreis zur Einhaltung einer gleichmäßigen Strahlungsintensität des Infrarotstrahlers durch Bewertung der Spannungshohe des Videosignals des CCD-Elements Besondere Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere dann, daß dieser schnelle und ausreichend genaue Meßkopf in Bogenrotationsdruckmaschinen zur Feststellung der Lage von Bogenkanten verwendet werden kann Er kann in seitenziehmarkenlosen Bogenemlaufen von Bogenrotationsdruckmaschinen als Meßglied fur Stellglieder, die eine Verschiebung von Zylindern mit Greifeinrichtungen (bekannt ζ B durch die DE-AS 2046602) oder von auf Schlitten von Bogenrotationsdruckmaschmen-Zylindern montierten Greifeinrichtungen eingesetzt werden (bekannt ζ Β durch DE-PS 2808528) Die kurze Meßzeit des erfmdungsgemaßen Meßkopfes erlaubt die Beibehaltung eines hohen Uberlappungsgrades (70%) bei Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit von ζ Zt 15000Bogen/Std auf 20000 Bogen/Std oder eineErhohung des Uberlappungsgrades wesentlich über 70% hinaus, und damit eine weitere Verlangsamung der Schuppengeschwindigkeit und damit ein noch sanfteres Auflaufen der Bogenvorderkante an die Vordermarken und/oder eine längere Beruhigungsphase des Bogens an den VordermarkenThe measuring head is further characterized by a closed loop to maintain a uniform radiation intensity of the infrared radiator by evaluating the voltage level of the video signal of the CCD element Particular advantages of the invention are in particular that this fast and sufficiently accurate measuring head used in sheet-fed rotary printing presses for determining the position of sheet edges It can be used in non-marking sheet-fed sheet-fed rotary printing presses as a measuring element for actuators, the displacement of cylinders with gripping devices (known ζ B by DE-AS 2046602) or mounted on carriages of Bogenrotationsdruckmaschmen cylinders gripping devices (known DE Β by DE -PS 2808528) The short measuring time of erfmdungsgemaßen measuring head allows the maintenance of a high degree of overlap (70%) with increase in the production rate of ζ Zt 15000Bogen / hr to 20000 sheets / hr od It increases the degree of overlap substantially more than 70%, and thus further slows down the scale speed and thus even more smooth emergence of the sheet leading edge to the leading brands and / or a longer period of calming of the sheet at the leading brands

Die Meßeinrichtung kann in vorteilhafter Weise auch ohne optisches System betneben werden und kann daher sehr raumsparend gebaut werden und daher bequem ζ B in ein Bogenanlegeblech einer Bogenrotationsdruckmaschme eingebaut werdenThe measuring device can be supported in an advantageous manner even without an optical system and can therefore be built very space-saving and therefore convenient ζ B be installed in a Bogenanlegeblech a Bogenrotationsdruckmaschme

Außerdem kann die Meßeinrichtung mit einer elektronischen Nullpunktverschiebung ausgerüstet werden, um somit mechanische Verstell- und Justiervorrichtungen einzusparenIn addition, the measuring device can be equipped with an electronic zero offset, thus saving mechanical adjustment and adjustment

exemplary

Em Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher beschrieben Es zeigenEm exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below

Fig 1 ein Blockschaltbild des erfmdungsgemaßen Meßkopfes,1 is a block diagram of the erfmdungsgemaßen measuring head,

Fig 2 ein Blockschaltbild einer erfmdungsgemaßen Anzeigeeinheit zur Darstellung der Meßwerte des Meßkopfes,2 shows a block diagram of a display unit according to the invention for displaying the measured values of the measuring head,

Fig 3 Darstellung eines mittels des CCD-Sensors erzeugten Video-Signals bei teilweise abgedecktem Sensor,3 shows a video signal generated by means of the CCD sensor when the sensor is partially covered,

Fig 4 Darstellung eines Meßkopfes (ohne Lichtquelle) in Draufsicht und in vergrößerter Darstellung,4 shows a measuring head (without light source) in plan view and in an enlarged view,

Fig 5 Anordnung der erfmdungsgemaßen Meßeinrichtung ζ B in einer Bogenrotationsdruckmaschme (in Seitenansicht)5 arrangement of the inventive measuring device B in a sheet-fed rotary printing press (in side view)

In Fig 5 ist ein Meßkopf 1 ζ B in einem Anlegetisch 2 einer Bogenrotationsdruckmaschine angebaut Über ihm ist ein Infrarot Strahler 3 angeordnet, derein IR-Licht mit ζ B 750nm ausstrahlt und den Meßkopf 1 beleuchtet Der Meßkopf 1 wird zum zu messenden Korper ζ B eines Papierbogens 4 hm mittels einer kratzfesten Glasplatte 6 abgedeckt Darunter befindet sich ein Infrarot-Filter 5, der Fremdlichteinfluß in Tageshchtwellenbereichsspektrum verhindert Als messendes Element ist erfindungsgemaß ein CCD-Zeilensensor (charged coupled device) 11 vorgesehen CCD-Zeilensensoren bestehen ζ B aus 1 728 in einer Zeile angeordneten Bildelementen Diese Bildelemente sind ζ B ΙΟμπιχ 13pmgroß ein Mittenabstand zwischen zwei Bildelementen betragt 10μηι Der CCD-Sensor 11 ist ζ B 17,28mm lang und weist also 1728 Bildelemente auf, d h, auf einen Millimeter kommen 100 Meßzellen Der CCD-Zeilensensor 11 besteht in bekannter Weise aus vier zusammenwirkenden FunktionsgruppenIn Fig. 5, a measuring head 1 ζ B is mounted in a feed table 2 of a sheet-fed rotary printing press. An infrared radiator 3 is arranged above it, radiating an IR light of ζ B 750 nm and illuminating the measuring head 1. The measuring head 1 becomes the body ζ B to be measured Underneath is an infrared filter 5, which prevents extraneous light influence in Tageshchtwellenbereichsspektrum As a measuring element according to the invention a CCD line sensor (charged coupled device) 11 is provided CCD line sensors consist ζ B from 1 728 in one Line pixels arranged These pixels are pm B ΙΟμπιχ 13 pmlarge a center distance between two pixels is 10μηι The CCD sensor 11 is ζ B 17.28mm long and thus has 1728 pixels, ie, come to one millimeter 100 measuring cells The CCD line sensor 11 is made in a known manner from four interacting functional groups

1 —FotoemDfindlicher Bereich —1 -photo-sensitive area -

Dieser Bereich nimmt die in der Lichtverteilung vorhandene Information auf Er besteht aus 1 728 fotoempfindhchen Bildelementen, die mit Hilfe einer geeigneten Stopp-Diffusion gegeneinander isoliert sind Die Bildelemente benotigen keine Steuerelektroden die den Lichteinfall behindern wurden Die Photonen können die Bildelemente direkt erreichen Jedes Bildelement ist mit einer umgreifenden Potentialschwelle vom anderen getrennt, so daß die Ladungen nicht ineinanderlaufen können Der fotoempfindliche Bereich ist am Anfang und am Ende durch Isolationsbereiche, deren Lange jeweils 8 Bildelementen entspricht, sowie durch 8 daran anschließende abgedeckte Bildelemente ergänzt Diese liefern einen Schwarzwertstrom, der in dieser Anordnung jedoch nicht ausgewertet wirdIt consists of 1 728 photosensitive pixels, which are isolated from each other with the help of a suitable stop diffusion. The picture elements do not require any control electrodes which hinder the incidence of light. The photons can reach the picture elements directly The photosensitive area is supplemented at the beginning and at the end by isolation areas whose length corresponds in each case to 8 picture elements, and by 8 covered picture elements adjoining thereto. These supply a black value current which is present in this arrangement however, it is not evaluated

2 —Integrationsgebiet —2 integration area -

Jedem fotoempfindhchen Element ist ein Integrationselement (Speicher) zugeordnet, das die durch Photonen erzeugten Elektronen sammelt Am Ende der Integrationszeit werden durch einen angelegten Impuls die Ladungen an ein Schieberegister übergebenEach photo-sensitive element is assigned an integration element (memory) which collects the electrons generated by photons. At the end of the integration time, the charges are transferred to a shift register by means of an applied pulse

3 —Schieberegister —3 shift registers -

In zwei Schieberegistern werden die Ladungspakete zur Ausgangsschaltung transportiert Jedes der beiden Schieberegister hat 879 Elemente Am Ende der Schieberegister liegt je ein Ausgangsgate, das den Übergang der Ladungspakete zu den folgenden Ausgangsstufen ermöglichtTwo shift registers transport the charge packets to the output circuit Each of the two shift registers has 879 elements At the end of the shift registers there is one output gate each, which allows the transfer of the charge packets to the following output stages

4 —Ausgangsstufen —4 output stages -

Hinter den Ausgangsgates sind am Ende von zwei Schieberegistern zwei Impedanzwandler kombiniert mit Ladungsabfuhrung vorgesehen Die ankommenden Ladungspakete werden in diesen Endstufen in Spannungsimpulse am Ausgang des Zeilensensors umgewandelt, die proportional zu der Ladungsmenge der Ladungspakete sind Die Aufgabe der in Blockschaltbildern (Fig 1, 2) dargestellten erfindungsgemaßen Schaltung ist esBehind the output gates, two impedance transformers combined with charge dissipation are provided at the end of two shift registers. The incoming charge packets are converted in these output stages into voltage pulses at the output of the line sensor, which are proportional to the charge quantity of the charge packets it is circuit according to the invention

— den Sensor 11 mit den notwendigen Taktphasen und Spannungen zu versorgen,To supply the sensor 11 with the necessary clock phases and voltages,

— die Beleuchtungsquelle zu regeln, um eine Langzeitstabilitat zu gewährleisten,- regulate the source of illumination to ensure long-term stability,

— das Videosignal aufzubereiten,- to prepare the video signal,

— den Dunkel'/Hellubergang zu erkennen,- to recognize the dark / light transition,

— ein Maß fur die Lage des Dunkel-ZHelluberganges zu erstellen,To provide a measure of the location of the dark-to-light transition,

— digital die Lage der Papierkante an ein Anzeigeorgan weiterzuleben,- to digitally continue the position of the paper edge to a display element,

— über einen Vorwahlschalter und Subtrahierer den Nullpunkt variabel zu halten,- to keep the zero point variable via a preselection switch and subtractor,

— mit Hilfe einer numerischen Anzeige den Meßwert dezimal anzuzeigen,- indicate the measured value decimally with the aid of a numeric display,

— über externe elektronische oder mechanische Schalter die Synchronisation mit der Maschine zu gewahrleisten,- to ensure synchronization with the machine via external electronic or mechanical switches,

— sämtliche Bauelemente mit einem Netzteil ausreichend zu versorgen,- to provide all components with a power supply sufficient,

— über eine Schnittstelle die Meßwerte an einen externen Rechner oder Stellglieder weiterzuleben- To pass on the measured values to an external computer or actuators via an interface

Sollen nun ζ B einer Bogenrotationsdruckmaschine 20000 Bogen pro Stunde zugeführt werden, ergibt sich daraus, daß bei einer Zylinderumdrehung pro Bogen 180 msec zur Verfugung stehen, was einer Zeit von 0,5 msec /Winkelgrad entspricht Soll ζ B eine Bogenverschiebeeinrichtung anstelle der bekannten Seitenziehmarke verwendet werden, so stehen bei einer Bogengeschwindigkeit von 20000 Bogen/Std nur Meßzeiten in der Größenordnung von 10msec zur Verfugung Wahrend einer Meßzeit von 10 msec werden im erfindungsgemaßen Ausfuhrungsbeispiel aus Sicherheitsgründen 2,5 Meßreihen durchlaufen, d h , innerhalb von 4msec werden 1 728 Auslese-, 32 Referenz- und 288 Leerschritte durchlaufen Dieses bedeutet eine Frequenz von 512 kHz Eine Taktfrequenz 0T eines Oszillators 9 betragt 1,024MHz Andere Festlegungen sind möglichIf now ζ B are fed to a sheet-fed rotary printing machine 20000 sheets per hour, it follows that at one cylinder revolution per sheet 180 msec are available, which corresponds to a time of 0.5 msec / angular degree Soll ζ B uses a sheet shifter instead of the known side draw mark During a measuring time of 10 msec, in the exemplary embodiment according to the invention for safety reasons 2,5 measuring series are run through, ie within 4 msec 1 728 readout, 32 reference and 288 empty steps pass through This means a frequency of 512 kHz A clock frequency 0T of an oscillator 9 is 1.024 MHz Other definitions are possible

Der komplexe Meßvorgang der erfindungsgemaßen Meßeinrichtung wird an Hand des Blockschaltbildes (Fig 1) im Prinzip beschrieben Ein CCD-Sensor 11 des Meßkopfes 1 (gesamte Fig 1) wird kontinuierlich mit einer Meßrate von 250Hz (= 4msec ) betrieben Der Oszillator 9, eine Taktaufbereitung 12, ein Treiberbaustein 13 und eine Spannungsversorgungsstufe 14 versorgen den CCD-Sensor 11 mit allen notwendigen Takten 0T 0X, 0R und Spannungen Vpg, Vei, Vt Zum Beispiel über eine Lichtschranke gelangt ein Maschinensynchronimpuls 0Ex zu einem Verknupfungslogikbaustein 18 Über den Verknupfungslogikbaustein 18 wird dann ein Zahlerstand eines 11-bit-Zahlers (Hauptzahler) 19 im Moment eines Hell-/Dunkeluberganges (siehe Fig 3) des CCD-Sen ors 11 bei teilweise Abdeckung ζ B durch den Bogen 4, der mittels eines Videoverstärkers 21 und einem Prazisionskomparator 26 erzeugt wird in einen Speicher 22 übernommen und mittels eines Multiplexers 23, der von einem Binarzahler 24 gesteuert wird, an ein Anzeigegerat 32 (Fig 2) übertragen Eine Ubertragungsrate betragt ζ B 6500bit/s Die fur den CCD-Sensor 11 notwendigen Taktsignale 0T, 0X, 0R werden, wie schon gesagt, in der Taktaufbereitung 12 fortlaufend erzeugt und an einen CCD-Treiber 13 übertragen und dort auf einen gewünschten Pegel, ζ B CMOS-Pegel, umgesetzt 0T, 0X, 0R sind Taktsignale (Rechteckimpulse) unterschiedlicher Frequenz, sie sind zueinander phasenverschoben, wobei mit 0T das Transporttaktsignal, mit 0X das Transfertaktsignal und mit 0R das Ruckstelltaktsignal bezeichnet wird Das0X-Signal wird an das Transfer-gate des CCD-Sensors 11 gelegt, um die akkumulierte Ladung von den Bildsensorelementen zu dem Transport-Schieberegister zu bewegenThe complex measuring operation of the measuring device according to the invention is described in principle with reference to the block diagram (FIG. 1). A CCD sensor 11 of the measuring head 1 (entire FIG. 1) is operated continuously at a measuring rate of 250 Hz (= 4 msec). The oscillator 9, a clock processing 12 , a driver module 13 and a power supply stage 14 supply the CCD sensor 11 with all the necessary clocks 0T 0X, 0R and voltages Vpg, Vei, Vt. For example, a machine sync pulse 0Ex arrives at a logic block 18 via the photocell an 11-bit payer (Hauptzahler) 19 at the moment of a light / dark transition (see Figure 3) of the CCD Sen ors 11 at partial coverage ζ B through the arc 4, which is generated by means of a video amplifier 21 and a precision comparator 26 in taken over a memory 22 and by means of a multiplexer 23, which is controlled by a Binarzahler 24, to a display † B 6500bit / s The transmission rate required for the CCD sensor 11 clock signals 0T, 0X, 0R are, as I said, continuously generated in the clock conditioning 12 and transmitted to a CCD driver 13 and there to a desired level, ζ B CMOS level, converted 0T, 0X, 0R are clock signals (rectangular pulses) of different frequency, they are phase-shifted with each other, with 0T the transport clock signal, with 0X the transfer clock signal and 0R the return clock signal Das0X- Signal is applied to the transfer gate of the CCD sensor 11 to move the accumulated charge from the image sensor elements to the transport shift register

Wird das Signal 0T an das entsprechende Gate des CCD-Sensors 11 gelegt, so werden in ihm Transportverschieberegister zur Bewegung der Ladungspackungen von den einzelnen Bildsensorelementen zu dem Ladungsdetektor/Verstarker (= Ladung-Spannungsumsetzer) aktiviertIf the signal 0T is applied to the corresponding gate of the CCD sensor 11, transport shift registers for moving the charge packs from the individual image sensor elements to the charge detector / amplifier (= charge-voltage converter) are activated in it

Das Ruckstellsignal 0R wird benotigt, um die Zahler 10, 19 und CCD-Sensor 11 auf Null zu schalten Taktsignale 0Tund 0R werden einem Vorlaufzahler 10, ζ B ein 4-bit-Zahler, zugeführt Dieser schaltet nach einer bestimmten Anzahl von Vorlaufimpulsen die Taktimpulse U als geschaltete Impulse 0TH auf einen Hauptzahler 19 (= 11 bit-Zahler) durchThe reset signal 0R is required to switch the payers 10, 19 and CCD sensor 11 to zero. Clock signals 0T and 0R are fed to a forward payer 10, ζ B is a 4-bit payer. This switches the clock pulses U after a certain number of forward pulses as switched pulses 0TH to a main counter 19 (= 11 bit payer)

Jeweils nach 2048 Impulsen 0TH gibt der Hauptzahler 19 einen Setzimpuls 0S an die Taktaufbereitungsstufe 12 ab, in der er zum Rucksetzimpuls 0R umgewandelt wird Dieser Rucksetzimpuls 0R setzt also zyklisch den Vorlaufzahler 10 und den Hauptzahler 19 auf Null, ebenso den CCD-Sensor 11 Der Hauptzahler 19 gibt seinen Zahlerstand ZS laufend an einen Digital-Speicher 22 weiter Von der Taktaufbereitungsstufe 12 werden außerdem OT-Impulse an die als Synchronisationsstufe ausgebildete Verknupfungslogikstufe 18 abgegeben, die dabei die Aufgabe hat, einen Speicher-Ubernahmeimpuls 0L aus den Impulsen 0T, 0Z und 0EX zu erzeugen und an den Speicher 22 abzugebenIn each case after 2048 pulses 0TH, the main payer 19 sends a set pulse 0S to the clock conditioning stage 12, where it is converted to the reset pulse 0R. This reset pulse 0R thus cyclically sets the forward payer 10 and the main payer 19 to zero, as does the CCD sensor 11, the main payer 19 continues to deliver its payment state ZS to a digital memory 22. OT pulses are also output from the clock conditioning stage 12 to the linking logic stage 18 embodied as a synchronization stage, which has the task of generating a memory transfer pulse 0L from the pulses 0T, 0Z and 0EX to generate and deliver to the memory 22

Die in der Treiberstufe 13 stromverstarkten Impulse 0T, 0X und 0R gelangen zum CCD-Sensor 11 Die Versorgungsspannungen Vpg, Vei und Vt werden von einer CCD-Versorgung 14 erzeugt und dem CCD-Sensor 11 zugeleitet Wie in Fig 3 dargestellt, wird jeweils zwischen zwei Transfersignalen 0X die Lage einer Korperkante, ζ B einer Bogenkante 19, auf dem CCD-Sensor 11 gemessen Wie aus Fig 3 zu ersehen, gibt bei Beleuchtung durch einen IR-Strahler 3 der CCD Sensor 11 ein analoges Videosignal V ab Die Lange und Amplitude dieses Videosignals V ist dabei ein Maß fur die Lage einer zu messenden Korperkante,ζ B Bogenkante29 Das Videosignal Vwird im Verstarker21 (Fig 1) zum Signal VA verstärkt Dieseswird dann dem Komparator 26 und einem Regelbaustem 34 zur Regelung der Beleuchtungsstarke des IR-Strahlers 3 zugeführt Der Komparator 26 ist mit mindestens einer oberen und unteren einstellbaren Schaltschwelle fur das Videosignal VA ausgerüstet und liefert bei Überschreiten des eingestellten unteren Videosignalpegels beim Hell'/Dunkelubergang, d h beim teilweisen Abdecken des CCD-Sensors 11, einen digitalen Impuls 0Z, der dem Synchronisationsbaustein 18 zugeführt wird Im Synchronisationsbaustein 18 werden die Impulse 0Z, 0T und 0EX zu einem Ubernahmeimpuls 0L verarbeitet Dieser Impuls 0L aktiviert den Speicher 22, so daß er bei eme^r Flanke des Ubernahmeimpulses 0L den gerade in jenem Zeitpunkt am Hauptzahler 19 anstehenden Zahlerstand in den Speicher 22 übernimmt Vom Speicher 22 wird der Zahlerstand mittels des Multiplexers 23, welcher über einen 4-bit-Binarzahler 24ges'euert wird, an eine Anzeigeeinheit 32 abgegeben (gesamte Fig 2) Der CCD-Sensor 11 wird, wie schon gesagt, von einer Infrarot-Lichtquelle 3 bestrahlt Sie ist oberhalb des Sensors 11 in einem geringen Abstand angeordnet Da der Sensor 11 empfindlich auf Beleuchtungsstarkenanderungen und Temperaturschwankungen reagiert, ist ein Regelungsbaustein 34 zur Regelung der Beleuchtungsstarke der Lichtquelle 3 vorgesehen Als Ist-Wert wird hierbei die Spannungshohe des Videosignals V genommen, die mit einem einstellbaren, einer bestimmten Beleuchtungsstarke entsprechenden, Sollwert verglichen wird Entsprechend der Regelabweichung wird die Beleuchtungsstarke mittels eines Regelbaus.teins 34 geregeltThe current amplified in the driver stage 13 pulses 0T, 0X and 0R reach the CCD sensor 11, the supply voltages Vpg, Vei and Vt are generated by a CCD supply 14 and the CCD sensor 11 fed As shown in Figure 3, each between two Transfer signals 0X the position of a body edge, ζ B an arc edge 19, measured on the CCD sensor 11 As can be seen from Figure 3, when illuminated by an IR emitter 3 of the CCD sensor 11 an analog video signal V from the length and amplitude of this Video signal V is a measure of the position of a body edge to be measured, Bogen B Bogenkante29 The video signal V is amplified in the Versterker21 (Figure 1) to the signal VA This is then the comparator 26 and a control structure 34 for controlling the illumination intensity of the IR emitter 3 Der Comparator 26 is equipped with at least one upper and lower adjustable switching threshold for the video signal VA and supplies when the set lower Vi is exceeded deosignalpegels at Hell '/ dark transition, ie when partially covering the CCD sensor 11, a digital pulse 0Z, which is supplied to the synchronization module 18 In the synchronization module 18, the pulses 0Z, 0T and 0EX are processed to a Takeover 0L pulse This pulse 0L activates the memory 22, so that he eme ^{r at the} edge of the Takeover 0L pending at that time at the main payer 19 Zahlerstand in the memory 22 takes over from the memory 22, the Zahlerstand by means of the multiplexer 23, which is 24ges'Users via a 4-bit Binarzahler delivered to a display unit 32 (entire Figure 2), the CCD sensor 11 is, as already said, irradiated by an infrared light source 3 It is located above the sensor 11 at a small distance Since the sensor 11 is sensitive to changes in illumination strong and temperature fluctuations , a control module 34 is provided for controlling the illuminance of the light source 3 Actual value here is taken the voltage level of the video signal V, which is compared with an adjustable, corresponding to a certain level of illumination, target value According to the control deviation, the illumination intensity is controlled by means of Regelbaus.teins 34

Das Anzeigegerat 32 (Fig 2) weist einen Vorwahlschalter 36 auf Mittels des Vorwahlschalters 36 laßt sich der Nullpunkt des Meßsystems mittels Subtraktion verschieben Der Einstellwert des Vorwahlschalters 36 entsprechende BCD-Wert B wird einem BCD/Binar-Codewandler 37 zugeführt Der ν om BCD-Wert B in einen Binar-Wert A gewandelte Wert wird invertiert einem Volladdierer 38 zugeführtThe display unit 32 (Figure 2) has a preselector switch 36 by means of the preselector switch 36 can be the zero point of the measuring system by means of subtraction move the setting value of the selector switch 36 corresponding BCD value B is a BCD / binary code converter 37 supplied The ν om BCD value B converted into a binary value A is inverted to a full adder 38

Die fur die Datenübertragung benotigte Так frequenz 00 wird in einem Oszillator 39 erzeugt Die entsprechenden Impulse 00 werden einem Demultiplexer 41 und einem Zwischenspeicher 42 zugeführt Der Demultiplexer 41 erzeugt einen Synchronimpuls 0Sy, umeineGleichphasigkeitvon Multiple>er23(im Meßkopf 1) und Demultiplexer 41 in der Anzeigeeinheit 32 zu erreichen Die vom Multiplexer 23 (Meßkopf 1) seriell am Demultiplexer 41 eintreffenden Daten 0M werden im Demultiplexer 41 auf jeweils 16-bit getrennt und alsöDE-lmpulse an den Zwischenspeicher 42 abgegeben und dort zwischengespeichert Neue Daten überschreiben dabei jeweils die altenThe frequency 00 required for data transmission is generated in an oscillator 39. The corresponding pulses 00 are applied to a demultiplexer 41 and a latch 42. The demultiplexer 41 generates a sync pulse 0Sy to give a multiple phase of multiple23 (in the measuring head 1) and demultiplexer 41 in the display unit The data 0M arriving serially from the multiplexer 23 (measuring head 1) at the demultiplexer 41 are separated in the demultiplexer 41 to 16 bits each time and are output to the intermediate memory 42 as new data pulses, where new data overwrite the old ones

Außerdem werden im Demultiplexer 41 die Taktsignale 0TA erzeugt und dem 4-bit-Zahler 24 des Meßkopfes 1 zugeführt Aus dem Zwischenspeicher 42 werden Impulse (3ZW an den Volladdierer 38 abgegeben und mit dem invertierten Binar-Wert A des Vorwahlschalters 36 addiert Weiter weist dsr Volladdierer 38 einen Anschluß (Schnittstelle) fur einen Rechner 40 auf Die im Volladdierer 38 addierten ausgehenden Віпэг-lmpulse 0VO werden einem Binar-ZBCD-Codewandler 43 zugeführt und von diesem als 0BCD-Impuls an einen Multiplexer 45 abgegeben, der von einem Oszillator 44 getrieben wird Vom Multiplexer 45 gelangen Impulse 0MU zu einem digitalen Anzeigegerat 46, an dem der dem Meßwert entsprechende Wert abgelesen werdenIn addition, in the demultiplexer 41, the clock signals 0TA are generated and supplied to the 4-bit counter 24 of the measuring head 1. Pulses (3ZW are output from the buffer 42 to the full adder 38 and added to the inverted binary value A of the preselector 36. Further, dsr is a full adder 38 a terminal (interface) for a computer 40 to the added in the adder 38 outgoing Віпэг 0VO pulses are supplied to a binary ZBCD code converter 43 and output from this as 0BCD pulse to a multiplexer 45, which is driven by an oscillator 44 Pulses 0MU from the multiplexer 45 reach a digital display device 46, at which the value corresponding to the measured value is read

Soll eine Messung über den Meßkopf 1 zu einem bestimmten Zeitpunkt erfolgen, so muß ein externer Synchronisationsimpuls 0EX dem Meßkopf 1 von außen zugeführt werden Als Impulsgeber eignet sich ζ B eine Gabel-IR-Lichtschranke, oder auch ein mechanischer TasterIf a measurement is to be made via the measuring head 1 at a certain point in time, an external synchronization pulse OEX must be fed to the measuring head 1 from the outside. The pulse generator is Gabel B, a fork IR light barrier, or else a mechanical push button

Über den Vorwahlschalter 36 kann ein beliebiger Nullpunkt eingestellt oder bei ζ B Bogenverschiebungsvorgangen in Bogenrotationsdruckmaschinen ein beliebiger Sollwert fur die Lage eingegeben werden Aus Vereinfachungsgrunden wurde nicht beschrieben, daß jedes Signal oder Wert V, VA bzw jeder Impuls A, B, 0BCD, 0DE 0EX, 0L, 0M, 0MU, 00, 0OS, 0R, 0S, 0Sy, 0SP 0T, 0TA, 0TH, 0VO, 0ZW jeweils über eine gleichnamige Signaiieitung transportiert wirdFor the purpose of simplification, it has not been described that every signal or value V, VA or each pulse A, B, 0BCD, 0DE 0EX, 0L, 0M, 0MU, 00, 0OS, 0R, 0S, 0Sy, 0SP 0T, 0TA, 0TH, 0VO, 0ZW are each transported via a signal line of the same name

Der Multiplexer 23 weist einen Ausgang 0M auf, an den die Signaiieitung 0M angeschlossen ist, der Zahler 24 weist die Eingange 0Sy und 0TA auf, an die die Signalleitungen 0Sy und 0TA angeschlossen sind, der Demultiplexer 41 aufweist die Ausgange 0TA, 0Sy und den Eingang 0M auf, an welche die Signalleitungen 0TA, 0Sy und 0M angeschlossen sind Mit 47 ist ein Bogenubernahmezylinder bezeichnetThe multiplexer 23 has an output 0M to which the signal line 0M is connected, the counter 24 has the inputs 0Sy and 0TA to which the signal lines 0Sy and 0TA are connected, the demultiplexer 41 has the outputs 0TA, 0Sy and the input 0M to which the signal lines 0TA, 0Sy and 0M are connected. 47 denotes a sheet transfer cylinder

Claims

Invention claim.

Measuring head for detecting a position of a body, preferably an edge of a print carrier in a rotary printing machine, wherein the measuring head cooperates with an evaluation unit, characterized in that a CCD sensor element (11) is provided as the measuring member

Measuring head according to item 1, characterized in that a first oscillator (9) via a data line (0T) with a clock conditioning stage (12) is in operative connection that the clock conditioning stage (12) via signal lines (0T, 0X, 0R) with a driver stage ( 13) via signal lines (0T, 0R) with a flow payer (10) via a signal line (0T) with a Verknupfungslogikstufe (18) is in operative connection, that the forward payment (10) via signal lines (0TH, 0R) with a Hauptzahler (19 ) and the clock conditioning stage (12) via a signal line (0S) are in operative connection, that the Hauptzahler (19) and a memory stage (22) via a signal line (ZS) and the memory stage (22) via a signal line (0SP) with a multiplexer stage (23) is in operative connection that the driver stage (13) via signal lines (0T, 0X, 0R) with a CCD sensor element (11) and this via Signalle lines (Vpg, Vei Vt) mt a power supply stage (14) and via a Signal line (V) is in operative connection with a video amplifier stage (21) that the Videoverstarkerstufe (21) via signal lines (VA) with a control block (34) and a comparator (26) and this via a signal line (0Z) with the Verknupfungslogikstufe (18 ) are in operative connection that the Verknupfungslogikstufe (18) via a signal line (0L) to the memory stage (22) is in operative connection, that a third counter (24) is provided, which via signal lines (0Sy, 0TA) with the multiplexer stage (23 ), that the linking logic stage (18) has an input (0EX) for an external switching pulse, that the multiplexer stage (23) has a pulse output (0M), that the third counter (24) has one input each (0Sy, 0TA) for recording synchronization and clock pulses, measuring head according to point 2, characterized in that for the evaluation of the measured values (0M) of the measuring head (1) a display unit (32) is provided

Measuring head according to points 2 and 3, characterized in that the co-operating therewith display unit (32) has a demultiplexer (41) via a signal line (ODE) with a buffer stage (42) and with an oscillator (39) via another Signal line (00) is connected, that the oscillator (39) via a signal line (00) to the latching stage (42) is in operative connection, that a full adder (38) is provided, that this full adder (38) via signal lines (0ZW, 0VO , A) is operatively connected to the buffer stage (42), BinarVBCD code converter (43) and a BCD-ZBinar code converter (37), the Bmar-ZBCD code converter (43) having a signal line (0BCD) with a multiplexer (45) is in operative connection that the multiplexer (45) via signal lines (0OS, 0MU) with an oscillator (44) and a display device (46) is in operative connection that an adjustable preset switch (36) is provided, which via a Signalleit (B) is operatively connected to the BCD ZOinar code converter (37) in that the demultiplexer (41) is provided with two outputs (0TA, 0Sy) and one input (0M) to the signal lines (0TA, 0Sy, 0M ) can be connected as a connection to the measuring head (1)

Measuring head according to the previous points, characterized in that a infrared radiator (3) is used in conjunction with an infrared filter (5) of the same wavelength as the light source

Measuring head according to the previous points, characterized by a closed loop (34) for maintaining a uniform radiation intensity of the infrared radiator (3) by evaluating the voltage level of the video signal (V) of the CCD element (11)