DE10119060A1

DE10119060A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen der geometrischen Zuordnung wenigstens zweier, auf eine sich bewegende Bahn aufgebrachter Marken

Info

Publication number: DE10119060A1
Application number: DE2001119060
Authority: DE
Inventors: Walter Braumandl; Ernst Georg Frisch
Original assignee: Sensor Instruments GmbH
Current assignee: Sensor Instruments GmbH
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2002-10-31

Abstract

Eine Vorrichtung zum Überprüfen der geometrischen Zuordnung wenigstens zweier, auf eine sich bewegende Bahn (16) aufgebrachter Marken (26) enthält DOLLAR A - eine Triggermarkenaufbringeinrichtung zum Aufbringen einer Triggermarke (32) auf die Bahn in einer vorgegebenen geometrischen Zuordnung zu einer der Marken (26), DOLLAR A - eine Beleuchtungseinrichtung zum Erzeugen von Lichtflecken (38) auf der Bahn, derart, daß sich jede der an einer Sollstelle aufgebrachten Marken in einer Soll-Position innerhalb des zugehörigen Lichtflecks befindet, wenn sich die Triggermarke (32) an einer vorbestimmten Stelle befindet, DOLLAR A - eine Triggereinrichtung (36) zum Erzeugen eines Triggersignals, wenn sich die Triggermarke an der vorbestimmten Stelle befindet, DOLLAR A - eine Sensoreinrichtung (34), die auf das Triggersignal hin die Ist-Position der Marken (26) innerhalb der zugehörigen Lichtflecke (38) erfaßt und DOLLAR A - eine Auswerteeinrichtung (76), die eine Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überprüfen der geometrischen Zuordnung wenigstens zweier, auf eine sich bewegende Bahn aufgebrachter Marken.

In der Druckindustrie wird zunehmend mit Farbdruck gearbeitet. Fig. 16 zeigt schematisch den Aufbau einer mit vier Farben arbeitenden Druckeinrichtung. Die Druckeinrichtung umfaßt vier Druckeinheiten mit je einer Druckwalze 12 und einer Gegenwalze 14, zwischen denen eine zu bedruckende Bahn 16, bei spielsweise eine Papierbahn hindurchläuft, die von Umlenkwalzen 18 geführt wird. Auf jede der Druckwalzen 12 ist eine flexible Druckplatte (nicht dargestellt) mit einer jeweiligen Druckvorlage aufgezogen. Die Oberfläche jeder Druckwalze 12 bewegt sich durch einen zugehörigen Farbbehälter 20, so daß das auf ihr enthaltene Druckmuster in der jeweiligen Farbe auf die Bahn 16 gedruckt wird. Wenn beispielsweise mit den Farben blau, rot, gelb und schwarz gearbeitet wird, lassen sich auf diese Weise Farbdrucke mit jedwelcher Farbe herstellen. Eine entscheidende Voraussetzung für das Entstehen einwandfrei scharfer Farbdrucke ist, daß von den Druckwalzen 12 die Druckmuster jeweils auf exakt die gleiche Stelle der Bahn 16 aufgebracht werden. Dazu müssen die Drehge schwindigkeiten der Druckwalzen genau miteinander synchronisiert sein und die Positionen der Druckwalzen exakt aufeinander abgestimmt werden. Dies ist, wie aus Fig. 17, die eine perspektivische Aufsicht auf eine Druckwalze 12 mit darunterliegenden Farbbehälter 20 und darüber laufender Bahn 16 zeigt, da durch möglich, daß jede Druckwalze 12 mittels einer Verstelleinrichtung 22 quer zur Bewegungsrichtung der Bahn 16 in X-Richtung und durch Phasenverstel lung der Drehlage in Y-Richtung verstellbar ist.

Die Einstellung der Druckeinheiten 10 bzw. der Druckwalzen 12 zueinander er folgt in an sich bekannter Weise derart, daß auf jeder der Druckwalzen 12 an einer Stelle, an der normalerweise kein Druck erzeugt wird, ein Markierungsvorsprung 24 ausgebildet wird, mit dem auf der zu bedruckenden Bahn 16 eine Marke 26 ausgedruckt wird (vgl. Fig. 17).

Bei einwandfreier Synchronisation und Ausrichtung der Druckwalzen zueinan der ergibt sich auf der von allen Druckwalzen bedruckten Bahn eine Sollanord nung der Marken 26, wie in Fig. 18a, dargestellt. In der Sollanordnung fluchten die Marken 26 in Y-Richtung miteinander und haben in X-Richtung jeweils einen Abstand d. Mit Hilfe geometrischer Bildauswerteverfahren ist es möglich, bei spielsweise die Marken 26 ₂, 26 ₃ und 26 ₄ jeweils unter Berücksichtigung der Sollabstände d, 2d und 3d auf die Marke 26 ₁ zu projizieren bzw. mit dieser in geometrische Relation zu setzen, wobei sich bei der Soll-Positionierung dann kein Versatz ergibt. In der Praxis ergeben sich Versatze in X-Richtung (Fig. 18b) in X- und Y-Richtung (Fig. 18c) oder nur in Y-Richtung (Fig. 18d),

Fig. 19 zeigt die Anordnung der Fig. 16 in vereinfachter Darstellung mit einer High-Speed Kamera 28, die zwischen Führungswalzen 30 auf die Bahn 16 auf gebrachte Marken auf deren gegenseitigen Versatz in X- und Y-Richtung aus wertet. Dabei kann eine der Marken als Bezugsmarke verwendet werden, so daß die verbleibenden anderen drei Druckwalzen in X- und Y-Richtung derart verstellt werden, daß die Soll-Positionen der Marken erreicht werden. Alternativ kann, beispielsweise um die Verstellwege gering zu halten, ein Mittelwert der Abweichungen als Bezugsposition verwendet werden, so daß alle vier Druck walzen verstellt werden. Der High-Speed-Kamera 28 ist eine Auswerteeinheit 32 nachgeschaltet, in der die von der High-Speed-Kamera 28 aufgenommenen Bilder der Marken hinsichtlich deren geometrischer Zuordnung ausgewertet werden und Signale zur Verstellung der Verstelleinrichtungen 22 der einzelnen Druckwalzen in X- und Y-Richtungen erzeugt werden.

Eine Eigenart des geschilderten bekannten Auswertverfahrens liegt darin, daß solche High-Speed-Kameras teuer sind und die nachgeschaltete Datenverar beitung zusätzlich relativ aufwendig ist.

Nicht nur wegen des zunehmenden Einsatzes von Farbdruckern, sondern auch durch die zunehmende Verwendung von Recyclingpapier und dessen mechani scher Nachgiebigkeit kommt der relativen Justierung der Druckwalzen zueinan der steigende Bedeutung zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem die Problematik der Fehlausrichtung solcher Marken zu einander auf sichere und dennoch kostengünstige Weise gelöst werden kann.

Der Anspruch 1 ist auf die grundsätzlichen Merkmale eines Verfahrens zur Lö sung der Erfindungsaufgabe gerichtet.

Der Anspruch 2 ist auf den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung zur Lö sung der Erfindungsaufgabe gerichtet.

Die Vorrichtung gemäß dem Anspruch 2 wird mit den Merkmalen der Ansprü che 3 bis 12 in vorteilhafter Weise weitergebildet.

Die Erfindung ist überall dort einsetzbar, wo eine vorbestimmte Sollausrichtung von Marken zueinander überprüft werden soll. Mit besonderem Vorteil eignet sich die Erfindung zur Lösung der geschilderten Problematik der fehlerhaften Ausrichtung von Druckwalzen zueinander, wodurch die Qualität von Druckbil dern verbessert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispiels weise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 ein erstes Beispiel einer geometrischen Zuordnung von mit verschiede nen Druckwalzen auf eine Bahn aufgebrachte Marken,

Fig. 2 ein gegenüber der Fig. 1 abgeändertes Beispiel der Anordnung von Marken,

Fig. 3 die Marken gemäß Fig. 2, mit Lichtflecken beleuchtet,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer Beleuchtungs-/Sensoreinheit,

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer in der Einheit gemäß Fig. 4 enthalte nen Beleuchtungseinheit,

Fig. 6 eine schematische Ansicht der in der Einheit gemäß Fig. 4 enthalte nen Sensoreinheit,

Fig. 7 eine Prinzipdarstellung einer Triggereinheit,

Fig. 8 ein Ausgangssignal der Triggereinheit,

Fig. 9 ein Blockschaltbild der Triggereinheit,

Fig. 10 eine Darstellung zur Erläuterung der Ermittlung der Abweichung einer Marke von einer Soll-Position,

Fig. 11 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Zwischenspeicherung von Meßwerten,

Fig. 12 ein Diagramm zur Erläuterung eines Zeitablaufs,

Fig. 13 ein Blockschaltbild eines Meßsystems,

Fig. 14 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Auswahl von Photodioden,

Fig. 15 eine gegenüber der Fig. 4 abgeänderte Beleuchtungs-/Sensoreinheit,

Fig. 16 eine schematische Schnittansicht einer an sich bekannten Druckein richtung für Mehrfarbendruck,

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Druckeinheit der Fig. 16,

Fig. 18 eine Darstellung zur Erläuterung der Ermittlung von Positionsabwei chungen von Marken und

Fig. 19 eine Ansicht ähnlich der Fig. 16 zur Erläuterung einer an sich bekann ten Einrichtung zur Einstellung von Druckeinheiten.

Bei der folgenden Erläuterung wird mit einer Druckeinrichtung gearbeitet, wie sie anhand der Fig. 16 bis 19 bereits erläutert wurde, so daß diesbezüglich die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.

Ähnlich wie bei dem geschilderten Verfahren unter Verwendung einer High- Speed-Kamera wird bei der Erfindung jede Druckwalze 12 mit einem Markie rungsvorsprung 24 versehen, so daß bei Sollanordnung der Druckwalzen zu einander auf der Bahn 16 Marken 26 ₁-26 ₄ in vorbestimmter geometrischer Zu ordnung zueinander ausgedruckt werden; die Marken können gemäß Fig. 1 in Bewegungsrichtung der Bahn 16 versetzt angeordnet sein, oder wie in Fig. 2 dargestellt, in Querrichtung der Bahn 16 gegenseitig beabstandet sein oder sonstwie in vorbestimmter Weise beabstandet sein. Im Unterschied zu Fig. 18 wird mittels einer Druckwalze 12, im dargestellten Beispiel mit der Druckwalze 12 für schwarze Farbe, zusätzlich zu der Marke 26~ eine Triggermarke 32 auf gebracht, indem auf der Druckwalze 12 ein zusätzlicher Triggervorsprung 33 (Fig. 17) ausgebildet wird. Die Triggermarke 32 weist vorteilhafterweise von der oder den Marken einen Abstand in Bewegungsrichtung der Bahn 16 auf, auf dessen Bedeutung weiter unten eingegangen wird.

Anstelle der in Fig. 19 verwendeten High-Speed-Kamera 28 ist über der Bahn 16 auf einem festen Gestell eine Einrichtung (Fig. 13) mit vier Beleuchtungs- /Sensoreinheiten 34 ₄-34 ₄ und eine Triggereinheit 36 angebracht. Die Be leuchtungs-/Sensoreinheiten 34 ₁-34 ₄ sind derart ausgebildet und angeordnet, daß mit ihnen auf der sich unter ihnen hindurchbewegenden Bahn 16 Lichtflec ke 38 ₁-38 ₄ erzeugbar sind, die den Soll-Positionen der Marken 26 ₁-26 ₄ der art entsprechen, daß sich die Marken bei einwandfreier Ausrichtung und Syn chronisation der Farbwalzen zueinander gleichzeitig in den Zentren der jeweili gen vorzugsweise kreisrund ausgebildeten Lichtflecke 38 befinden. Es versteht sich, daß bei der Darstellung gemäß Fig. 3 sich die Marken 26 und die Trigger marke 32 zusammen mit der Bahn 16 bewegen, wohingegen die Lichtflecke 38 ortsfest sind. Die Triggereinheit 36 erzeugt einen Lichtflecken bzw. Laserspot 39, der von einem Sensor der Triggereinheit 36 erfasst wird.

Fig. 4 zeigt den Aufbau einer Beleuchtungs-/Sensoreinheit 34:
Ein Gehäuse 40 enthält an seiner Unterseite eine Empfängeroptik 41, die einen zugehörigen Lichtfleck über einen Strahlteiler 42 auf zwei Sensoren 44 und 46 abbildet, die als 4-Quadranten-Dioden ausgebildet sind. Dem Sensor 44 ist ein Blaufilter 48 vorgeschaltet, dem Sensor 46 ist ein Rotfilter 50 vorgeschaltet. Die Farbselektivität der Filter ist an die jeweiligen Erfordernisse angepasst, wie im folgenden erläutert werden wird.

Fig. 5 zeigt eine konzentrisch innerhalb der Empfängeroptik 41 angeordnete Beleuchtungseinheit 52, die eine vorteilhaft als LED ausgebildete Weißlicht quelle 54 aufweist, die vorteilhafterweise mit Hilfe einer kreisrunden Lochblende 56 und einer Senderoptik 58 einen Weißlichtfleck 38 erzeugt.

Fig. 6 zeigt in perspektivischer schematischer Darstellung nochmals die bereits anhand der Fig. 4 erläuterten Elemente der in der Beleuchtungs-/Sensoreinheit 34 enthaltenen Sensoreinheit 60.

Die einzelnen Bauelemente sind an sich bekannt und werden daher nicht im einzelnen erläutert. Die als 4-Quadranten-Dioden ausgebildeten Sensoren 44 und 46 enthalten vier lichtempfindliche Dioden, die in den 4 Quadranten eines rechtwinkeligen Koordinatensystems angeordnet sind und deren Ausgangssi gnale getrennt voneinander auswertbar sind.

Fig. 7 zeigt eine Triggereinheit 36:
Licht einer Laserdiode 62 wird über eine Optik 64 zu einem fokussierten Laser strahl gebündelt, der als Laserspot 39 auf die Bahn 16 trifft und diffus rückge streut wird. Ein Teil dieses rückgestreuten Lichts 66 trifft auf eine Empfängerop tik 68, die es auf eine oder mehrere Fotodioden 70 abbildet. Der Fotodiode 70 ist ein Verstärker 72 nachgeschaltet (Fig. 9), dessen Ausgangsspannungssignal einem Komparator 74 mit einstellbarer Schwelle zugeführt wird.

Trifft der Laserspot 39 auf die schwarze Triggermarke 32, wird der größte Anteil des Laserlichts von der Triggermarke 32 absorbiert und nur ein Bruchteil der Strahlung wird rückgestreut. Die Elektronik des Lasersensors (Komparator 74) ist derart eingestellt, daß sich am Ausgang der Schaltung ein High-Zustand ein stellt, wenn der Laserspot 39 auf weißes Papier auftrifft, und der Ausgang in den Low-Zustand übergeht, wenn der Laserspot auf die schwarze Triggermarke 32 fällt (vgl. Fig. 8). Als Triggerzeitpunkt wird beispielsweise derjenige Zeitpunkt gewählt, bei dem der Laserspot die schwarze Triggermarke verläßt (Low-High- Wechsel).

Anhand Fig. 10 wird die Ermittlung der Positionierung einer Marke erläutert. Dargestellt sind die als vier Quadranten ausgebildeten lichtempfindlichen Felder eines 4-Quadranten-Diodensensors, wobei die X-Richtung der Breitenrichtung der Bahn 16 (in Fig. 10 nicht sichtbar) und die Y-Richtung der Vorschub-/Bewe gungsrichtung der Bahn entspricht. Der Lichtfleck 38 befindet sich im Zentrum des lichtempfindlichen Quadrats und umgibt die Marke 26 vollständig, die in Soll-Position befindlich im Zentrum des Lichtflecks 38 angeordnet ist. Mit Hilfe farbselektiver Filterung gelingt es, das von der Marke 26 abgestrahlte Licht der art zu filtern, daß es gar nicht oder nur zu einem sehr kleinen Teil auf den Sen sor 44 gelangt, so daß der Sensor 44 im wesentlichen nur das Licht empfängt, das von dem außerhalb der Marke 26 befindlichen Bereich des Lichtflecks 38 abgestrahlt wird. Bei der geschilderten symmetrischen Anordnung empfangen die vier Quadranten des Sensors 44 gleiche Lichtmengen, so daß deren Aus gangssignale I₁, I₂, I₃ und I₄ gleichgroß sind.

Wenn die Marke 26 relativ zum Lichtfleck 38 nach oben verschoben ist, emp fangen die Quadranten 1 und 2 weniger Licht als die Quadranten 3 und 4, so daß sich mittels des Quotienten ((I₁ + I₂) - (I₃ + I₄))/(I₁ + I₂ + I₃ + I₄) eine Verschiebung der Lage der Marke 26 relativ zum Lichtfleck 38 in Y-Richtung ermitteln läßt. Ähnlich läßt sich mittels des Ausdrucks ((I₁ + I₄) - (I₂ + I₃))/(I₁ + I₂ + I₃ + I₄) eine Ver schiebung der Lage der Marke 26 relativ zu dem Lichtfleck 38 in X-Richtung ermitteln. Mit der Quotientenbildung in den vorgenannten Ausdrücken wird erreicht, daß Helligkeitsänderungen des Lichtflecks 38 infolge von Veränderungen der Lichtstärke der Lichtquelle 54 ausgeglichen werden.

Wenn mit einer schwarzen, roten, blauen und grünen Druckwalze bzw. Farbe gearbeitet wird, können die entsprechenden Marken mit der Anordnung gemäß Fig. 4 bzw. 10 und einem weißen Lichtfleck 38 wie folgt ausgewertet werden:
Die schwarze Farbmarke kann von jedem der Sensoren 44 und 46 ausgewertet werden, da von ihr kein Licht abgestrahlt wird. Die rote Marke kann vom Sensor 44 ausgewertet werden, da das Blaufilter 48 das rote Licht absorbiert. Die blaue Farbmarke kann vom Sensor 46 ausgewertet werden, da das Rotfilter 50 blau es Licht absorbiert, die gelbe Farbmarke kann vom Sensor 44 ausgewertet werden, da das Blaufilter 48 gelb absorbiert.

Fig. 11 zeigt anhand eines Blockschaltbildes, wie die Ausgangssignale I₁-I₄ der vier lichtempfindlichen Dioden 60 ₁-60 ₄ zu vorbestimmten Zeitpunkten in eine Steuer- und Auswerteeinheit 76, die vorteilhafterweise einen Mikroprozessor mit zugehörigem Speichereinrichtungen enthält, eingelesen werden können:
Jede der Photodioden 60 ₁-60 ₄ ist über einen Signalverstärker 78 ₁-8 ₄, einen Schalter 80_1-80₄ und eine Speicherschaltung 82 ₁-82 ₄ mit einem Eingang der Steuer- und Auswerteinheit 76 verbunden, die vorteilhafterweise einen Mikro prozessor mit zugehörigen Speichern enthält. Die jeweiligen Ausgangssignale der Dioden bzw. der Signalverstärker werden in dem Moment in den jeweils ei nen Speicherkondensator und einen Operationsverstärker enthaltenden Spei cherschaltungen 82 ₁-82 ₄ gespeichert, wenn die Schalter 80 ₁-80 ₄ geöffnet werden. Die gespeicherten Signale können dann in die Steuer- und Auswerte einheit 76 eingelesen und ausgewertet werden, wie anhand der Fig. 10 be schrieben, so daß von der Steuer- und Auswerteeinheit 76 Stellsignale zur Ver stellung der Verstelleinrichtungen 22 entsprechend der Verschiebung der Mar ken aus den Lichtflecken, wie anhand Fig. 10 beschrieben, erzeugt werden können.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel eines Zeitablaufs bei der Ermittlung der Positionierung einer Marke:
Die Triggermarke 32, die sich in Richtung des Pfeils F bewegt, hat zum Zeit punkt t₁ mit ihrem Vorderrand den Laserspot 39 passiert und dadurch eine ab fallende Flanke eines von der Triggereinheit 36 erzeugten Triggersignals (Kurve a)) erzeugt. Die abfallende Flanke liefert den Zeitpunkt t₁, zu dem die Sensoren bzw. deren Photodioden aktiviert werden und die Lichtquelle 54 eingeschaltet wird (Kurve b)). Die Triggermarke 32 ist relativ zu den anderen Marken, insbe sondere zu der von der gleichen Druckwalze aufgebrachten Marke, die als Re ferenzmarke dienen kann, beispielsweise der schwarzen Marke, derart ange ordnet, daß sich die Referenzmarke (38₁ in Fig. 3) genau zu dem Zeitpunkt mit tig innerhalb des zugehörigen Lichtflecks befindet, zu dem der Hinterrand der Triggermarke 32 den Laserspot 39 passiert und eine ansteigende Flanke des Triggersignals zum Zeitpunkt t₂ (Kurve a) erzeugt. Zum Zeitpunkt t₂ werden die Schalter 80 ₁-80 ₄ geöffnet (Kurve c), so dass die zu diesem Zeitpunkt vorhan denen Ausgangssignale der Sensoren in den Speicherschaltungen 82_1-82₄ gespeichert werden. Mit einiger Verzögerung zum Zeitpunkt t₃ liest die Steuer- und Auswerteeinheit 76 die zwischengespeicherten Ausgangssignale ein, so daß diese für eine Auswertung zur Verfügung stehen. Zum Zeitpunkt t₃ wird auch die Lichtquelle abgeschaltet und werden vorteilhafterweise die Photodio den deaktiviert. Es versteht sich, dass das Abschalten der Lichtquelle nicht mit dem Auslesen der Speicherschaltungen zusammenfallen muss. Zum Zeitpunkt t₄ werden die Schalter 80 geschlossen, so daß die Anordnung für eine erneute Signalaufnahme zur Verfügung steht.

Fig. 13 zeigt ein Blockschaltbild der gesamten Anordnung. Die vier Beleuch tungs-/Sensoreinheiten 34 ₁-34 ₄ sowie die Triggereinheit 36 werden von der Steuer- und Auswerteeinheit 76 gesteuert, die entsprechend dem Zeitverlauf der Fig. 12 Steuersignale an die jeweiligen Einheiten schickt und die Signale der Fotodioden durch entsprechende Betätigung der Schalter speichert. In der Steuer- und Auswerteeinheit 76 erfolgt die Auswertung der Ausgangssignale der Dioden, die in entsprechende Steuersignale für die Betätigung der An triebseinrichtungen 22 der Druckwalzen 12 zu deren Verstellung derart, daß die Positionierung der Marken 26 ₁-26 ₄ einer vorbestimmten Positionierung ent spricht, umgerechnet werden.

Aus Gründen der Flexibilität und der Produktionsvereinfachung werden vorteil hafterweise zur Auswertung der Positionierung aller Marken gleiche Beleuch tungs-/Sensoreinheiten 34 verwendet. Anhand Fig. 14 wird erläutert, wie zwi schen den beiden in einer Einheit 34 enthaltenen Sensoren 44 und 46 entspre chend der auszuwertenden Marke gewählt wird:
Fig. 14 zeigt eine der Fig. 11 entsprechende Schaltung, wobei den vier Eingän gen der Steuer- und Auswerteeinheit 76, die einer Beleuchtungs-/Sensoreinheit 34 zugeordnet sind, zwei Sensoren 44 und 46 zugeordnet sind.

Soll die blaue oder die schwarze Marke ausgelesen werden, so werden die dem Sensor 46 zugeordneten Schalter 80 betätigt, da das Rotfilter 50 das von der blauen Marke abgestrahlte Licht unterdrückt. Soll dagegen die rote oder die gelbe Marke ausgelesen werden, so werden die dem Sensor 44 zugeordneten Schalter 64 betätigt, das Blaufilter 48, das von der roten oder der gelben Marke kommende Licht unterdrückt. Die schwarze Marke kann wahlweise mittels einer der Sensoren 44 und 46 ausgelesen werden.

Es versteht sich, daß bei der geschilderten Ausführungsform, bei der die geo metrische Beziehung zwischen der Triggermarke 43 (Fig. 3) und der schwarzen Marke 38 ₁, die beide von der gleichen Druckwalze erzeugt werden, konstant ist, sich die schwarze Marke bei der nachlaufenden Flanke des Triggersignals ge nau in der Mitte des zugehörigen Lichtflecks befinden muß. Ist dies nicht der Fall, so deutet das auf eine Dejustierung der gesamten Anordnung mit den Be leuchtungs-/Sensoreinheiten 34 ₁-34 ₄ und der Triggereinheit 36.

Die beschriebene Vorrichtung kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Die Steuer- und Auswerteeinheit 76, in der die von den Fotodioden kommenden Eingangssignale in digitale Signale umgewandelt werden, kann jedwelchen Aufbau entsprechend dem Fortschritt der Mikroelektronik aufweisen. Sie kann zentral mit nur einem Mikroprozessor ausgebildet sein oder dezentral in eine Steuer- und Auswerteeinheit sowie eine Einheit zum Erzeugen der Steuersi gnale für die Verstellung der Druckwalzen unterteilt sein.

Die Triggerlichtquelle kann durch eine Infrarotlichtquelle oder sonstige Licht quelle ersetzt werden, die nicht zwingend kohärentes Licht erzeugen muss.

Das beschriebene System kann zur Auswertung von mehr oder weniger als vier Farbmarken verwendet werden, wobei jeder Farbmarke eine spezifische Be leuchtungs-/Sensoreinheit zugeordnet werden kann, die beispielsweise einen Lichtfleck erzeugen kann, der zu der Farbmarke komplementäres Licht auf weist, so daß die Farbmarke von vornherein schwarz erscheint und auf eine weitere Filterung verzichtet werden kann.

Fig. 15 zeigt eine gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 4 abgeänderte Ausführungsform einer Beleuchtungs-/Sensoreinheit 34. Die Einheit 34 der Fig. 15 enthält zwei hintereinander angeordnete Strahlenteiler 42, so daß das von der Empfängeroptik 41 gesandte Licht auf drei unterschiedliche 4-Quadranten- Dioden bzw. -Sensoren 44 gelenkt werden kann, denen jeweils ein unterschied licher Farbfilter 48 ₁, 48 ₂, 48 ₃ vorgeschaltet ist. Auf diese Weise können bei spielsweise mittels gleicher Beleuchtungs-/Sensoreinheiten 34 unterschiedliche Zwei-Farben-Drucke überwacht werden, die beispielsweise Schwarz und eine beliebige Farbe enthalten.

Anstelle der Strahlteiler 42 kann ein farbselektiver Spiegel, der einen Farbfilter ersetzt oder zur zusätzlichen Kontrasterhöhung eingesetzt werden kann, ver wendet werden. Es ist nicht zwingend erforderlich, mit einer eigenen Trigger marke zu arbeiten; vielmehr kann eine der Farbmarken als Triggermarke verwendet werden, wenn die Geschwindigkeit der Bahn 16 genau bekannt ist, so daß mit Hilfe entsprechender Zeitgeber der Zeitpunkt ermittelt werden kann, zu dem beispielsweise die schwarze Farbmarke mittig in ihrem Lichtfleck ist. Die als Triggermarke dienende Farbmarke könnte auch abgetastet werden, wenn sie sich in ihrem Lichtfleck hinein bewegt, usw.

Durch Anpassung der verwendeten Farbfilter und/oder farbselektiven Strahltei ler ist es möglich, gleiche Beleuchtungs-/Sensoreinheiten für unterschiedliche, in einer Mehrfarbendruckanlage aufgebrachte Marken zu verwenden. Eine An passung an unterschiedliche Anlagen bzw. deren Farben erfolgt durch die ein gesetzten Farbfilter und/oder farbselektiven Strahlteiler. Im allgemeinen genü gen zwei Strahlteiler und drei 4-Quadranten-Dioden, wie in Fig. 15, um die Er fordernisse in einer Mehrfarbendruckanlage abzudecken.

Die Lochblende 56 in der Beleuchtungseinheitv 52 ist nicht zwingend. Entschei dend ist, dass der Lichtfleck größer als die Marke ist, sodass eine ausreichend große Lichtmenge von außerhalb der Marke auf den Empfänger gelangen kann. Auch muss die Beleuchtungseinheit nicht zwingend koaxial innerhalb der Sen soreinheit angeordnet sein, sondern kann den Lichtfleck aus einem spitzen Winkel her erzeugen. Ebenso kann eine einzige Beleuchtungseinheit zum Er zeugen mehrerer Lichtflecke verwendet werden.

Die gesamte Anordnung kann auch dahingehend erweitert werden, daß an bei den Seitenrändern der zu bedruckenden Bahnmarken aufgedruckt werden, so daß erforderliche Verkippungen der Druckwalzen zueinander erkannt und mit tels entsprechender Verstelleinrichtungen durchgeführt werden können.

Bezugszeichenliste

10

Druckeinheiten

12

Druckwalze

14

Gegenwalze

16

Bahn

18

Umlenkwalze

20

Farbbehälter

22

Verstelleinrichtung

24

Markierungsvorsprung

26

Marke

28

High-Speed-Kamera

30

Führungswalzen

32

Triggermarke

33

Triggermarkenvorsprung

34

Beleuchtungs-/Sensoreinheit

36

Triggereinheit

38

Lichtfleck

39

Laserspot

40

Gehäuse

41

Empfängeroptik

42

Strahlteiler

44

Sensor

46

Sensor

48

Blaufilter

50

Rotfilter

52

Beleuchtungseinheit

54

Weißlichtquelle

56

Lochblende

58

Sendeoptik

60

Sensoreinheit

62

Laserdiode

64

Optik

66

rückgestreutes Licht

68

Empfängeroptik

70

Fotodiode

72

Verstärker

74

Komparator

76

Steuer- und Auswerteeinheit

78

Signalverstärker

80

Schalter

82

Speicherschaltung

Claims

1. Verfahren zum Überprüfen der geometrischen Zuordnungen wenigstens zweier, auf eine sich bewegende Bahn aufgebrachter Marken, enthaltend fol gende Schritte:

- Aufbringen einer Triggermarke auf die Bahn in einer vorgegebenen geome trischen Beziehung zu einer der Marken,
- Beleuchten der Bahn mit Lichtflecken derart, daß sich jede der auf die Bahn an einer Sollstelle aufgebrachten Marken in einer Soll-Position innerhalb des zugehörigen Lichtflecks befindet, wenn sich die Triggermarke an einer vorbestimmten Stelle befindet,
- Bestimmen der Ist-Position der jeweiligen Marke innerhalb des Lichtflecks und
- Bestimmen der Abweichungen zwischen den Soll-Positionen und den Ist-Po sitionen der jeweiligen Marken innerhalb der zugehörigen Lichtflecke.

2. Vorrichtung zum Überprüfen der geometrischen Zuordnung wenigstens zweier, auf eine sich bewegende Bahn (16) aufgebrachter Marken (26), enthal tend
eine Triggermarkenaufbringeinrichtung (33) zum Aufbringen einer Trigger marke (32) auf die Bahn in einer vorgegebenen geometrischen Zuordnung zu einer der Marken (26),
eine Beleuchtungseinrichtung (52) zum Erzeugen von Lichtflecken (38) auf der Bahn derart, daß sich jede der an einer Sollstelle aufgebrachten Marken (26) in einer Soll-Position innerhalb des zugehörigen Lichtflecks befindet, wenn sich die Triggermarke (32) an einer vorbestimmten Stelle befindet,
eine Triggereinheit (36) zum Erzeugen eines Triggersignals, wenn sich die Triggermarke an der vorbestimmten Stelle befindet,
eine Sensoreinrichtung (60), die auf das Triggersignal hin die Ist-Position der Marken innerhalb der zugehörigen Lichtflecke erfaßt und
eine Auswerteeinrichtung (76), die eine Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position ermittelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die sich bewegende Bahn (16) eine sich an mehreren Druckwalzen (12) entlang bewegende Bahn ist, jede der Druckwalzen einen Vorsprung (24) zum Drucken einer Marke aufweist und ei ne der Druckwalzen einen Vorsprung (33) zum Drucken der Triggermarke (32) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Marken (26) verschiedenfarbig sind, die Beleuchtungseinrichtung eine Weißlichtquelle (54) zum Ausbilden von Weißlichtflecken (38) auf der zu bedruckenden Bahn (16) ist und die Sensorein richtung (60) Filter (48, 50) derart enthält, daß im wesentlichen nur das von den außerhalb der jeweiligen Marken (26) befindlichen Bereichen der einzelnen Lichtflecken (38) abgestrahlte Licht erfaßt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Sensoreinrichtung (60) jedem Lichtfleck zugeordnete 4-Quadranten-Photodioden (44, 46) enthält, deren Ko ordinatenrichtungen parallel und quer zur Bewegungsrichtung der zu bedruc kenden Bahn (16) gerichtet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei jedem Lichtfleck (38) eine Sensor einheit (60) zugeordnet ist, die eine Empfängeroptik (41) aufweist, die den Lichtfleck über wenigstens einen Strahlteiler (42) in farblich unterschiedlicher Weise auf wenigstens zwei 4-Quadranten-Photodioden (44, 46) abbildet, so dass für Marken unterschiedlicher Farbe gleiche Sensoreinheiten verwendbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei vor wenigstens einer 4-Quadranten- Photodiode ein Farbfilter (48, 50) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei wenigstens ein Strahlteiler (42) ein farbselektiver Spiegel ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei jedem Lichtfleck (38) eine Beleuchtungs-/Sensoreinheit (34) zur Erzeugung des Lichtflecks (38) und Erfassung der Position der Marke (26) zugeordnet ist und die Lichtquelle (54) koaxial zu der Empfängeroptik (41) angeordnet ist..

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei jede der Druck walzen (12) eine Verstelleinrichtung (22) aufweist, mit der die Position der ge druckten Marke (26) in Längs- und Querrichtung der zu bedruckenden Bahn (16) veränderbar ist, und die Auswerteeinrichtung (76) an die jeweilige Ver stelleinrichtung ein Verstellsignal zur Verstellung der jeweiligen Marke in die Soll-Position liefert.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, enthaltend eine Steuer einrichtung (76), die auf das Triggersignal hin die Beleuchtungseinrichtung (52) aktiviert und das Einlesen von von der Sensoreinrichtung (44, 46) gelieferten Signalen in die Auswerteeinrichtung (76) steuert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Speichereinrichtung (82) vor gesehen ist, in der die von der Sensoreinrichtung (44, 46) gelieferten Signale auf ein Triggersignal hin gespeichert werden und aus der die gespeicherten Si gnale in die Auswerteeinrichtung (76) eingelesen werden.