DE10135010A1

DE10135010A1 - Anordnung zum Steuern des Transportes von Druckprodukten durch eine drucktechnische Maschine

Info

Publication number: DE10135010A1
Application number: DE10135010A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wolf
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2002-03-07
Also published as: JP2002179290A; US6599042B2; US20020041787A1

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Steuern des Transportes von Druckprodukten durch eine drucktechnische Maschine zu entwickeln, die für eine breite Materialpalette einsetzbar ist und die die Positionserfassung des Druckproduktes oder einzelner Oberflächenelemente des Druckprodukts während dessen Bewegung erlaubt. DOLLAR A Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Anordnung zum Steuern des Transports von Druckprodukten durch eine drucktechnische Maschine, DOLLAR A bestehend aus einem ortsfesten photoelektrischen Detektor mit einem Lichtsender, dessen Licht auf die Oberfläche des Druckproduktes gerichtet ist, und einem Lichtempfänger, der das von der Oberfläche remittierte Licht erfasst, und bestehend aus einer Auswerteeinrichtung für das remittierte Licht, die rechentechnische Mittel enthält, welche mit Stellelementen zum Steuern der Wirkung einer zyklisch arbeitenden Transportvorrichtung verbunden ist, der Lichtsender (12) eine kohärentes Licht aussendende Lichtquelle enthält, und der Lichtempfänger (17, 18) ein Streulicht aufnehmendes Element enthält, wobei eine Taktanordnung (6, 19) für den Aufnahmezeitpunkt vorgesehen ist, die mit dem Zyklus der Transportvorrichtung synchronisiert ist, und wobei in der Auswerteeinrichtung (19, 20) eine Vergleichseinrichtung für die zum Aufnahmezeitpunkt ermittelte örtliche Verteilung des Streulichtes mit einer vorgegebenen Verteilung vorgesehen ist. DOLLAR A Die Erfindung ist bei Bogen oder Bahnen bearbeitenden oder ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern des Transportes von Druckprodukten durch ein drucktechnische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Steuern und Regeln der Zufuhr von Bogen zu einer Druckmaschine und der Förderung durch eine Druckmaschine ist es bekannt, im Förderweg der Bogen ortsfeste photoelektrische Detektoren vorzusehen, die im Reflektionsbetrieb oder im Durchlichtbetrieb arbeiten. Dabei können sowohl die Bogenkanten als auch eigens für die Steuerung oder Regelung aufgebrachte Marken detektiert werden. Es sind weiterhin photoelektrische Detektoren bekannt, die die gesamte Oberfläche eines Druckproduktes erfassen, wobei aus den erhaltenen Bildsignalen Stellgrößen für Stellelemente abgeleitet werden, die die Lage eines Druckbildes auf dem Druckprodukt, die Lage von übereinanderzudruckenden Farben auf dem Druckprodukt und die Schichtdicke übereinander zu druckender Farben steuern (DE 43 21 179 A1).

Bekannte Anordnungen haben den Nachteil, dass sie nicht für eine breite Palette von Bedruckstoffarten anwendbar sind. Das Aufbringen zusätzlicher Marken beschränkt den zur Verfügung stehenden bedruckbaren Bereich. Lösungen, die für mehrere Bedruckstoffarten konzipiert sind, enthalten in der Regel Detektoren, die auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien beruhen. Diese Art der Detektoren ist material- und kostenaufwendig.

In US 5,689,757 ist eine Anordnung zum Messen der Rauigkeit von Bedruckstoffen beschrieben. Die Rauigkeit wird mit zwei Detektoren bestimmt, die die Intensität von reflektierten und gestreuten Meßlicht erfassen. Die Meßgröße für die Rauigkeit wird dazu verwendet, Parameter einer elektrografischen Maschine einzustellen.

Zur Untersuchung der Oberflächeneigenschaften von Werkstoffen ist es bekannt, die Oberflächen mit kohärentem Laserlicht zu untersuchen. Die am Ort des Messlichtes auf der Oberfläche befindliche Topographie bzw. Mikrorauigkeitsverteilung verursacht Streulicht, welches mit einer Kamera aufgenommen werden kann. Ein einfallender Messlichtwellenzug wird bei Reflektion an einer Oberfläche in Phase und Amplitude geändert. Durch eine Überlagerung von reflektierten Wellenzügen entsteht eine für die Oberflächentopographie charakteristische Streulichtverteilung. Diese Erscheinung wird als Speckles-Effekt bezeichnet. Für jedes Element der Oberfläche entsteht ein charakteristisches Schwarz-Weiß-Muster, ein so genanntes Speckle-Muster. Speckles- Bilder lassen sich mit Hilfe einer digitalen Bildverarbeitung durch mathematische Korrelationverfahren auswerten. Durch die Verknüpfung des Speckle-Musters mit der charakteristischen Mikrorauigkeitsverteilung des betrachteten Oberflächenelementes führt eine Verschiebung der Oberfläche im Raum zu einer adäquaten Verschiebung des Speckle- Musters im Raum. Im Internet war unter http:/ / online.tu-graz.ac.at/tug_online_g/forschung/FA_F159_2324_g.html am 8.9.99 eine Anordnung zur Messung der Materialdehnung beschrieben, mit der der Zusammenhang von der Verschiebung eines Korrelationsmaximums mit der tatsächlichen Verschiebung einer Probe untersucht wurde.

In DE 195 09 962 A1 ist ein Verfahren zur Erfassung aller drei räumlichen Komponenten eines Verschiebungsvektorfeldes einer Objektoberfläche beschrieben, indem ein Verfahren zum Mustervergleich zur Erfassung von zwei Komponenten des Verschiebungsvektorfeldes mit einem Verfahren zum Vergleich von Konturen des Objektes zur Erfassung der dritten Komponente kombiniert wird.

Im Internet war am 8.9.99 unter http:/ / www.msr.uni-bremen.de/andreas/cio_998.htm eine Anordnung zur Oberflächenrauhigkeitsmessung beschrieben, bei der zur Aufnahme eines polycromatischen Streulichtspecklemusters eine CCD-Kamera verwendet wurde, die eine Kurzzeit-Aufnahme einer mit einer Belichtungszeit von 1/500.000 Sekunde oder weniger erlaubt.

Die genannten Streulichtmessanordnungen wurden entweder für Messungen an ruhenden Proben ausgelegt oder für die Messung an bewegten Proben, wobei die Bewegung der Probe während der Bildaufnahme als störend angesehen wurde und entsprechend herausgerechnet wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Steuern des Transportes von Druckprodukten durch eine drucktechnische Maschine zu entwickeln, die für eine breite Materialpalette einsetzbar ist und die die Positionserfassung des Druckproduktes oder einzelner Oberflächenelemente des Druckproduktes während dessen Bewegung erlaubt.

Die Aufgabe wird mit einer Anordnung gelöst, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist.

Durch die Beleuchtung eines Bereiches eines Druckproduktes mit Laserlicht, entsteht in Folge der Rauhigkeit des Druckproduktes eine charakteristische Grauwertverteilung in Form eines Musters aus hellen und dunklen Speckles-Punkten. Die Größe der Speckles ist abhängig von der Oberflächenrauhigkeit und der Apertur der Abbildungsoptik des Lichtempfängers. Durch Änderung der Apertur bzw. des Durchmessers einer Aperturblende kann über das Spektrum aller Bedruckstoffe bzw. aller Bedruckstoffrauhigkeiten eine für den Lichtempfänger optimale Punktausdehnung der Speckles eingestellt werden. Durch eine Reduktion der Blendenöffnungsweite einer Empfängerlinse können auch bei glatten Bedruckstoffoberflächen derart große Speckles erzeugt werden, wie sie sonst nur bei aufgerauhten Oberflächen entstehen. An einem vorbestimmten Ort auf dem Druckprodukt ist eine definierte Rauhigkeit vorhanden, die ein charakteristisches Speckle-Bild ergeben. Das charakteristische Speckle-Bild ist nur im Lichtempfänger - nicht aber auf dem Druckprodukt zu erkennen. Eine Verschiebung des beleuchteten Bereiches des Druckproduktes führt zu einer Verschiebung der Speckles im Raum. Dieser Verschiebungsvektor kann auf unterschiedliche Art und Weise, z. B. mit den Methoden der Mustererkennung, bestimmt werden. Wenn ein zeilenförmiger Lichtempfänger verwendet wird, dann befindet sich ein bestimmtes Speckle bei einer Verschiebung des Druckproduktes an einer anderen Position der Sensorzeile. Die Erfindung kann zum Bestimmen des Registers eines Druckbildes auf dem Druckprodukt und zur Lageerkennung des Druckproduktes verwendet werden. Wenn die Anordnung auf eine Bedruckstoffbahn gerichtet ist, dann kann man aus den zeitlichen Ableitungen der Speckle-Verschiebungen die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Bahn ableiten. Hieraus ergeben sich Anwendungen bei der Überwachung des Bahnflusses und bei der Bahnrisskontrolle. Aus räumlichen Ableitungen der Verschiebung erhält man Größen für die Bahndehnung oder Bahnspannung.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eine Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden, es zeigen:

Fig. 1 eine Druckvorrichtung mit einer Anordnung zur Speckles-Erfassung,

Fig. 2 ein Schema zur Speckles-Auswertung,

Fig. 3 eine Ausführung zur Messung der Bahndehnung,

Fig. 4 eine Ausführung zum Erfassen der Schräglage eines Bedruckstoffes.

Die Druckvorrichtung nach Fig. 1 enthält eine Transportvorrichtung für Bogen 1 mit einem über Umlenkrollen 2, 3 laufenden Transportband 4. Zum Antrieb des Transportbandes ist ein Motor 5 vorgesehen, der mit der Umlenkrolle 3 gekoppelt ist. Ein Drehgeber 6 erfasst die Drehlage der Umlenkrolle 2. Zum Bedrucken des Bogens 1 sind entlang dem oberen Trum des Transportbandes 4 vier Druckwerke 7 bis 10 vorgesehen. In Transportrichtung 11 gesehen ist dem letzten Druckwerk 10 eine photoelektrische Anordnung nachgeordnet, die als Lichtsender einen Laser 12 und zwei Lichtempfänger, jeweils bestehend aus einem Objektiv 13, 14, einer Aperturblende 15, 16 und einer CCD- Kamera 17, 18, enthält. Die Ausgänge der CCD-Kamera 17, 18 sind mit einer Steuervorrichtung 19 verbunden, die rechentechnische Mittel enthält, welche eine digitale Bildverarbeitung gestatten. Ein Bildschirm 20 gestattet das Sichtbarmachen der Resultate der Bildverarbeitung. Zur Steuerung und Regelung des Druckprozesses und des Transportprozesses ist die Steuervorrichtung 19 mit den Druckwerken 7 bis 10 und dem Motor 5 verbunden. Der Ausgang des Gebers 6 steht ebenfalls mit der Steuervorrichtung 19 in Verbindung.

Der bedruckte Bogen 1 liegt beim Transport fest auf dem Transportband 4 auf. Aus den Signalen des Drehgebers 6 werden in der Steuervorrichtung Signale zur Position des Bogens 1 auf dem Transportband 4 abgeleitet. Hat der Bogen 1 eine vorgegebene Position erreicht, dann wird mit der photoelektrischen Anordnung die Helligkeitsverteilung eines Speckle-Streulicht-Musters aufgenommen, welches entsteht, wenn ein Bereich der Oberfläche des Bogens 1 mit dem kohärenten Messlicht des Lasers 12 bestrahlt wird. Die zum Zeitpunkt der Aufnahme bestehende Verteilung des Speckle-Streulicht-Musters wird in der Steuervorrichtung 19 mit einem Soll-Streulicht-Muster verglichen. Besteht zwischen dem bestehenden Muster und dem Soll-Muster eine unzulässige Abweichung, dann können in der Steuervorrichtung 19 Stellsignale abgeleitet werden, die den Transport des Bogens 1 auf dem Transportband 4 und die Bebilderung des Bogens 1 mit den Druckwerken 7 bis 10 so steuern, dass die Lage eines Druckbilds auf dem Bogen 1 und die Lage der mit den Druckwerken 7 bis 10 übereinander zu druckenden Teilbilder relativ zueinander wie gewünscht verändert werden.

Anhand der nachfolgenden Ausführungen sollen die grundlegenden Prozesse bei der Erfassung von Form- bzw. Ortsveränderungen eines Bedruckstoffes oder eines Bogen fördernden Bandes erläutert werden.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt einer matrixförmigen Empfängerfläche einer CCD-Kamera 17, 18 dargestellt. Die in Zeilen und Spalten angeordneten Empfängerelemente 21 liegen in den Koordinatenrichtungen x, y eines rechtwinkligen Koordinatensystems. Zur modellhaften Darstellung der Beleuchtungsverhältnisse der Empfängerelemente mit Streulicht beim Transport eines Bogens 1 ist auf der Empfängerfläche ein quadratischer Rahmen 22 in zwei verschiedenen Positionen zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten t₁, t₂ dargestellt. Zum Zeitpunkt t₁ ist der Ort des Rahmens 22 durch den gestrichelt dargestellten Ortsvektor (x, y) beschrieben. Zum Zeitpunkt t₂ liegt der Rahmen 22 an den Koordinaten (x+u), (x+v). Diese Translation wird durch den Verschiebungsvektor 23 beschrieben. Aus den Quotienten

lässt sich die Geschwindigkeitskomponente des Bogens 1 bzw. des Rahmens 22 in x-Richtung und aus dem Quotienten

in y-Richtung bestimmen.

In Fig. 3 ist eine Anwendung zur Messung der Dehnung einer Bahn 24 gezeigt, die beim Drucken mit Hilfe von Antrieben von einer Rolle 25 abgewickelt und auf eine Rolle 26 aufgewickelt wird. Mit Hilfe einer Beleuchtungs- und Sensoranordnung 27 wird ein Teilbereich 28 der Oberfläche der Bahn 24 ausgeleuchtet und, wie zu Fig. 2 modellhaft beschrieben, die Verschiebung des aus dem Teilbereich 28 stammenden Streulichtmusters zu zwei verschiedenen Zeitpunkte t₁, t₂ mit Hilfe einer Recheneinheit 29 ermittelt. Aus den Ortsableitungen der ermittelten Verschiebungsvektoren 23 kann eine Dehnung ε mit Hilfe der Rechnereinheit 29 bestimmt werden. Falls die Dehnung ε ein zulässiges Maß überschreitet, kann ein Signal für einen drohenden Bahnriß abgeleitet werden. Da es mit dieser Anordnung möglich ist, über die Dehnung ε laufend die Bahnspannung zu erfassen, kann dies dazu verwendet werden die Bahnspannung auf ein gewünschtes Maß zu regeln.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ergibt sich zur Geschwindigkeitsmessung der Bahn 24. Die Geschwindigkeit der Bahn 24 ergibt sich aus der Kenntnis der anhand Fig. 2 beschriebenen Verschiebungsvektorkomponente u, indem der Quotient

gebildet wird.

Anhand Fig. 4 soll eine weitere Anwendung zur Erfassung der Schräglage eines Bogens 30 beim Fördern in x-Richtung zu einer drucktechnischen Bearbeitungsstation 31 beschrieben werden. An Stelle des Bogens 30 kann ebenso die Schräglage einer zur bearbeitenden Bahn erfasst werden. Mit einer Beleuchtung- und Sensoranordnung 32 wird ein Teilbereich 33 des Bogens 30 ausgeleuchtet und aus dem Streulicht, wie zu Fig. 2 modellhaft beschrieben, mittels einer Recheneinheit 34 die Verschiebungsvektorkomponente (u, v) bestimmt. Die Beleuchtungs- und Sensoranordnung 32 ist so installiert, dass bei korrektem Bogenlauf in x-Richtung, dass heißt, bei parallel zur x-Richtung liegenden Seitenkanten des Bogens 30 die Komponente v des Verschiebungsvektors (u, v) in y-Richtung Null ist. Bei schrägem Bogenlauf tritt eine Komponente v ungleich Null auf. Die Schräglage errechnet sich mit Hilfe der Recheneinheit aus den Komponenten u und v aus einer einfachen geometrischen Beziehung.

Dieses Verfahren zur Ermittlung der Schräglage eines Bogens 30 kann beim Zuführen des Bogens 30 zur Bearbeitungsstation 31 oder beim Fördern des Bogens 30 in der Bearbeitungsstation 31, insbesondere beim Fördern mit Greifern eingesetzt werden. Beim Fördern der Bogen 30 in Greifern ist es möglich, die Schräglage der an der Vorderkante gehaltenen Bogen 30 zu ermitteln und mittels Aktoren auszugleichen.

Bei der Anwendung des Verfahrens bei einer eine Bahn verarbeitenden Maschine kann die Schräglage der Bahn erfasst werden, um Signale abzuleiten, die zur Steuerung des Aufwickelvorganges benutzt werden.

Bezugszeichenliste

1

,

30

Bogen

2

,

3

Umlenkrolle

4

Transportband

5

Motor

6

Drehgeber

7

bis

10

Druckwerk

11

Transportvorrichtung

12

Laser

13

,

14

Objektiv

15

,

16

Aperturblende

17

,

18

,

21

,

27

,

32

CCD-Kamera

19

Steuervorrichtung

20

Bildschirm

21

Empfängerelemente

22

Rahmen

23

Verschiebungsvektor

24

Bahn

25

,

26

Rolle

28

Teilbereich der Oberfläche

29

,

34

Recheneinheit

31

Bearbeitungsstation

33

Teilbereich des Bogens

Claims

1. Anordnung zum Steuern des Transports von Druckprodukten durch eine drucktechnische Maschine, bestehend aus mindestens einem ortsfesten photoelektrischen Detektor mit einem Lichtsender, dessen Licht auf die Oberfläche des Druckproduktes gerichtet ist, und mindestens einem Lichtempfänger, der das von der Oberfläche remittierte Licht erfasst, und bestehend aus einer Auswerteeinrichtung für das remittierte Licht, die rechentechnische Mittel enthält, welche mit Stellelementen zum Steuern der Wirkung einer zyklisch arbeitenden Transportvorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender (12) eine kohärentes Licht aussendende Lichtquelle enthält, und dass der Lichtempfänger (17, 18, 21, 27, 32) ein die räumliche Verteilung des Streulichts aufnehmendes Element enthält, wobei eine Taktanordnung (6, 19) für den Aufnahmezeitpunkt vorgesehen ist, die mit dem Zyklus der Transportvorrichtung synchronisiert ist, und dass in der Auswerteeinrichtung (19, 20) eine Vergleichseinrichtung für die zum Aufnahmezeitpunkt ermittelte örtliche Verteilung des Streulichtes mit einer vorgegebenen Verteilung vorgesehen ist.

2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aufnehmende Element (17, 18, 21, 27, 32) eine optische CCD-Fläche oder CCD-Zeile oder Anordnung von Einzelphotodioden ist.