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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung eines Bildes von
einem vorbestimmten Ausschnitt eines Druckerzeugnisses nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur
Prozeßüberwachung
beim Drucken ist es üblich,
auf den zu bedruckenden Bogen bzw. Bahnen außerhalb des Sujets mit Testmustern
bedruckte Kontrollstreifen vorzusehen. Diese Kontrollstreifen, deren
Längsrichtung
quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs liegt, enthalten einen
Satz von Meßfeldern,
an denen jeweils eine bestimmte, die Druckqualität charakterisierende Kenngröße meßbar ist, und
die sich in Längsrichtung
des Streifens periodisch wiederholen können, aber nicht müssen.
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Eine
typische Konfiguration ist beispielsweise beim Vierfarbendruck eine
Abfolge von Meßfeldern,
die mit den Volltonfarben Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb bedruckt
sind, um eine Messung der jeweiligen Farbdichte zu ermöglichen.
Anhand solcher Farbdichtemessungen kann Aufschluß über die Farbzufuhr im Farbwerk
der Druckmaschine gewonnen und deren Einstellung insbesondere beim
Anfahren der Druckmaschine, aber auch im laufenden Betrieb optimiert
werden.
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Es
ist bekannt, für
derartige Messungen in einer Druckmaschine eine Meßapparatur
anzuordnen, die als Hauptkomponenten eine Beleuchtungseinrichtung
zur Beleuchtung des Druckerzeugnisses, eine zur Aufnahme eines Bildes
von einem Ausschnitt des Druckerzeugnisses auf dieses gerichtete Kamera,
sowie eine elektronische Auswertungseinheit umfaßt. Dabei enthält besagter
Ausschnitt des Druckerzeugnisses einen Kontrollstreifen der zuvor erwähnten Art.
Die Kamera verfügt über einen
elektronischen Flächenbildsensor,
aus dem die Auswertungseinheit die erfaßten Bilder ausliest und daraus Kenngrößen des
Druckerzeugnisses, beispielsweise Dichtewerte der gedruckten Farben,
ermittelt. Derartige Apparaturen und Verfahren zu deren Betrieb
sind in der
EP 0 741
032 B1 sowie in der
DE 195 38 811 C2 beschrieben.
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Bei
solchen Messungen hängt
die Intensität des
von einem Druckerzeugnis remittierten Lichtes grundsätzlich immer
von der Intensität
des durch die Beleuchtungseinrichtung eingestrahlten Lichtes ab, weshalb
es stets eines entsprechenden Abgleichs der Meßeinrichtung bedarf, für den sich
als Referenzgröße insbesondere
die Intensität
der Remission des unbedruckten Bedruckstoffes, die nachfolgend als Weißreferenz
bezeichnet wird, anbietet. Bei Farbdichtemessungen wird ohnehin
die Remissionsintensität
einer bedruckten Fläche
ins Verhältnis
zu derjenigen des unbedruckten Bedruckstoffes gesetzt, so daß letztere
als Referenzgröße erfaßt werden
muß.
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Bei
einer Messung an einem langgestreckten Kontrollstreifen, der sich über nahezu
die gesamte Breite des Bedruckstoffes erstreckt, können Inhomogenitäten der
Beleuchtung und der Kameraempfindlichkeit über die Länge des zu erfassenden Bildes nicht
außer
Acht gelassen werden. Um Meßfehler
infolge dieser Inhomogenitäten
zu vermeiden, ist eine ortsabhängige
Weißreferenz
vonnöten.
Eine solche lehrt die
DE
195 38 811 C2 in Form der Aufnahme eines Bildes von einer
unbedruckten Fläche
mit einer die Abmessungen eines Kontrollstreifens überdeckenden
Größe. Wenn
diese Weißreferenz
aber nur einmalig zu Beginn des Meßbetriebes erfaßt wird,
so entstehen Fehler bei zeitlichen Variationen der Beleuchtungsintensität.
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Hierzu
erwähnt
besagte Schrift als Gegenmaßnahme
die Verwendung unbedruckter Felder innerhalb des Kontrollstreifens
als Weißreferenz,
ohne allerdings irgendeine Aussage zu treffen, was unter einer solchen
Verwendung zu verstehen ist.
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Angesichts
dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin,
ein Verfahren zur Auswertung eines Bildes von einem vorbestimmten
Ausschnitt eines Druckerzeugnisses anzugeben, bei dem Fehler durch
sowohl örtliche,
als auch zeitliche Schwankungen der Intensität der Beleuchtung und/oder
der Empfindlichkeit der zur Bildaufnahme verwendeten Kamera mit
hoher Genauigkeit ausgeglichen werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen
2 bis 10 angegeben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich die effiziente Kombination einer zu Beginn des Betriebes
aufzunehmenden, ortsabhängigen
Weißreferenz,
nachfolgend Grundreferenz genannt, für den gesamten betrachteten
Ausschnitt eines Druckerzeugnisses mit einzelnen Weißreferenzfeldern innerhalb
des Ausschnitts aus. Im laufenden Betrieb werden bei jeder Auswertung
eines Bildes des betrachteten Ausschnitts aus den Intensitätssignalen der
Weißreferenzfelder
Korrekturdaten abgeleitet. Mit Hilfe dieser Korrekturdaten werden
dann die den eigentlichen Meßfeldern
zugeordneten, zu Beginn des Betriebes ermittelten Grundreferenzdaten
durch eine rechnerische Verknüpfung
beider Datensätze korrigiert.
Erst diese korrigierten Referenzdaten werden dann bei der Auswertung
der Intensitätssignale der
eigentlichen Meßfelder
mit diesen wiederum rechnerisch verknüpft.
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Die
Grundreferenz kann dabei aufgenommen werden, indem ein unbedruckter
Bedruckstoff, z.B. zu Beginn eines Druckauftrags, bevor Farbe auf den
Bedruckstoff aufgebracht wird, oder eine gleichmäßig helle Fläche auf
einem vorübergehend
in den Beobachtungsbereich der Kamera eingebrachten Objekt, wie
z.B. einer Eichkachel, vermessen wird.
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Vorteilhaft
sind hierbei Mittelwertbildungen der aufgenommenen Lichtintensitäten über Felder vorbestimmter
Größe sowohl
bei der Ermittlung der Grundreferenzdaten, als auch bei der Ermittlung
der Korrekturdaten, wobei sich die Feldgrößen für die Mittelwertbildung aus
den Abmessungen der eigentlichen Meßfelder bzw. denjenigen der
Weißreferenzfelder
ergeben. Durch diese Mittelwertbildung über Felder wird außer einer
Verbesserung des Signal-Rauschabstandes auch eine Reduktion der
zu verarbeitenden Datenmengen erreicht. Jedem Meßfeld und jedem Weißreferenzfeld
ist nach der Mittelwertbildung nur noch ein einziger Grundreferenzdatenwert
zugeordnet. Ferner wird im laufenden Betrieb nach der Mittelwertbildung
jedem Weißreferenzfeld nur
noch ein einziger Korrekturdatenwert zugeordnet.
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Zur
Ermittlung der korrigierten Referenzdaten ist es besonders zweckmäßig, die
Verläufe
sowohl der Grundreferenzdaten, als auch der Korrekturdaten in den
zwischen den Weißreferenzfeldern liegenden
Bildbereichen jeweils durch Interpolationsfunktionen anzunähern. Für diese
Bereiche kann dann zu jedem Grundreferenzdatenwert durch Multiplikation
mit dem Verhältnis
der beiden Interpolationsfunktionen an demjenigen Ort, dem der Grundreferenzdatenwert
zugeordnet ist, ein demselben Ort zugeordneter, korrigierter Referenzdatenwert
berechnet werden. Dabei muß das
Verhältnis
der beiden Interpolationsfunktionen so gebildet werden, daß die korrigierten
Referenzdatenwerte in den Weißreferenzfeldern
jeweils mit den Korrekturdatenwerten übereinstimmen. Durch diese
Methode wird eine Korrektur der Grundreferenzdaten in den zwischen
den Weißreferenzfeldern
liegenden Bildbereichen unter Beibehaltung ihrer dortigen grundlegenden
räumlichen
Verlaufsform bewirkt. Dies ist besonders vorteilhaft, da eine solche
Beibehaltung der grundlegenden räumlichen
Verlaufsform auch bei zeitlichen und/oder örtlichen Variationen der Beleuchtung
und/oder der Sensorempfindlichkeit zu erwarten ist.
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Obgleich
sich das erfindungsgemäße Verfahren
prinzipiell auch auf zweidimensionale Anordnungen von Meßfeldern
anwenden läßt, ist
es im Sinne eines geringen Flächenbedarfes
auf dem Druckerzeugnis von Vorteil, wenn sämtliche Felder fortlaufend
nebeneinander in Form eines Streifens angeordnet sind, so daß die Grundreferenzdatenwerte und
die Referenzdatenwerte jeweils Werte eindimensionaler Funktionen
einer Ortsvariablen darstellen.
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Zweckmäßig ist
es ferner, wenn die Weißreferenzfelder
innerhalb des betrachteten, vorbestimmten Ausschnitts nach einem
periodischen Muster, z.B. bei einer linearen Anordnung äquidistant
angeordnet sind, weil dann die Genauigkeit der Korrektur über den
gesamten Ausschnitt gleich ist und bei der Interpolation alle zu
verarbeitenden Datensätze
den gleichen Umfang haben. Als Interpolationsfunktionen kommen alle
in der numerischen Mathematik für
diesen Zweck bekannten Funktionen, in erster Linie aber Polynome
bis zur Ordnung drei in Frage.
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Die Überschreitung
einer vorbestimmten Abweichung zwischen den Grundreferenzdaten und den
Referenzdaten ist ein Anzeichen dafür, daß eine Fehlfunktion, beispielsweise
in Form des Totalausfalls eines Bauelements, eingetreten ist, die
eine Behebung erfordert. In diesem Fall ist es nützlich, eine Fehlermeldung
auszugeben, um das Bedienpersonal auf das Problem aufmerksam zu
machen.
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Eine
besonders wichtige Art der Auswertung ist die Ermittlung von Dichtewerten
der verwendeten Druckfarben, wozu die innerhalb des betrachteten Ausschnitts
von den eigentlichen Meßfeldern
aufgenommenen Intensitätssignale
ins Verhältnis
zu Weißreferenzdaten
gesetzt werden.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt
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1 eine
schematische dreidimensionale Ansicht einer Meßapparatur, bei deren Betrieb
das erfindungsgemäße Verfahren
anwendbar ist,
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2 eine
schematische Darstellung eines Farbmeßstreifens auf einem Druckerzeugnis,
und
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3 ein
gemessenes und ein erfindungsgemäß korrigiertes
Intensitätsprofil
der Lichtremission eines unbedruckten Bedruckstoffes.
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1 zeigt
in vereinfachter Form die wesentlichen optischen Komponenten einer
Meßapparatur,
bei deren Betrieb das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist,
nämlich
eine elektronische Kamera 1 und eine zugehörige Beleuchtungseinrichtung 2.
Dabei sind mehrere gleichartige Kameras 1, 101 und 201 sowie
mehrere diesen jeweils zugeordnete Beleuchtungseinrichtungen 2, 102 und 202 modular
aneinandergereiht. Die gesamte Apparatur ist in einer Druckmaschine
eingebaut und dient zur Überwachung
des Druckprozesses.
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Die
Kamera 1 ist dazu bestimmt, ein Bild von einem vorbestimmten
Ausschnitt eines Druckerzeugnisses, beispielsweise von einem Kontrollstreifen 3 mit
einer Vielzahl sich periodisch wiederholender Meßfelder 4 aufzunehmen,
während
sich dieser durch einen in diesem Fall ebenfalls streifenförmigen,
in 1 gestrichelt eingezeichneten Beobachtungsbereich 5 der
Kamera 1 bewegt. Die Bewegungsrichtung des Kontrollstreifens 3 ist
in 1 durch den Pfeil 6 angedeutet.
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Die
Kamera 1 ist eine Schwarzweiß-Kamera mit einem Flächenbildsensor 7.
Das von diesem erfaßte
Bild besteht aus einer rechteckigen Matrix von Bildpunkten, wobei
für jeden
Bildpunkt ein elektrisches Signal abgegeben wird, das ein Maß für die Intensität des einfallenden
Lichtes ist. Zur verkleinernden Abbildung des Beobachtungsbereiches 5 auf den
Bildsensor 7 ist ein Objektiv 8 vorgesehen. Vor dem
Objektiv 8 kann noch ein Polarisationsfilter 9 angeordnet
sein. Wenn der Beobachtungsbereich 5 ein schmaler langgestreckter
Streifen ist, dann wird nicht die gesamte aktive Fläche des
rechteckigen Bildsensors, dessen Länge/Breite-Verhältnis üblicherweise nicht
allzu groß ist,
zur Aufnahme des Beobachtungsbereiches 5 benötigt, sondern
ebenfalls nur ein relativ schmaler Streifen. In diesem Fall wird
nach der Aufnahme eines Bildes auch nur ein solcher Streifen aus dem
Bildsensor 7 ausgelesen. Zusätzlich kann auch der Strahlengang
durch Teile des in 1 nicht dargestellten Gehäuses der
Kamera 1 entsprechend verengt sein, so daß nur von
dem beabsichtigten Beobachtungsbereich 5 aus Licht zu dem
Bildsensor 7 gelangen kann.
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Zur
Beleuchtung des Beobachtungsbereiches 5 der Kamera 1 während des
dortigen Aufenthalts eines Exemplars des Kontrollstreifens 3 ist
eine Beleuchtungseinrichtung 2 vorgesehen. Sie soll im richtigen
Augenblick einen kurzen Lichtimpuls abgeben, um eine Momentaufnahme
des Kontrollstreifens 3 durch die Kamera 1 zu
ermöglichen.
Die Beleuchtungseinrichtung 2 weist eine Vielzahl von einzelnen Lichtquellen 10 in
Form von Leuchtdioden (LEDs) L1 bis L9 auf, die äquidistant und linear nebeneinander angeordnet
und auf den Beobachtungsbereich 5 ausgerichtet sind. Dabei
verläuft
die Längsrichtung.
der von den Leuchtdioden L1 bis L9 gebildeten Zeile parallel zur Längsrichtung
des Beobachtungsbereiches 5.
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Zur
Fokussierung des von den Leuchtdioden L1 bis
L9 emittierten Lichtes auf den Beobachtungsbereich 5 der
Kamera 1 ist eine aus zwei Zylinderlinsen 11A und 11B bestehende
Abbildungsoptik vorgesehen, wobei die Anzahl der im Strahlengang
aufeinanderfolgenden Zylinderlinsen bedarfsabhängig variieren kann.
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Zwischen
den Leuchtdioden L1 bis L9 und
der Abbildungsoptik 11A, 11B befindet sich eine
Filteranordnung 12 zur Anpassung der spektralen Zusammensetzung
des auf den Kontrollstreifen 3 eingestrahlten Lichtes an
die für
die beabsichtigten Messungen gültigen
Normen. Die Leuchtdioden L1 bis L9 werden von einer Leiterplatte 13 getragen,
auf der auch die zugehörige
Ansteuerelektronik untergebracht ist.
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Wie 1 zeigt,
ist jede der Beleuchtungseinrichtungen 2, 102 und 202 jeweils
einer Kamera 1, 101 bzw. 201 zugeordnet,
so daß jede
Kamera 1, 101 und 201 mit ihrer zugehörigen Beleuchtungseinrichtung 2, 102 bzw. 202 jeweils
ein Bildaufnahmemodul 0, 100 bzw. 200 bildet.
Dabei schließen
die Beobachtungsbereiche 5, 105 und 205 der
Kameras 1, 101 bzw. 201 lückenlos
aneinander an oder überlappen sich
ein wenig, so daß insgesamt
ein zusammenhängender
Beobachtungsbereich 5, 105, 205 mit etwa der
dreifachen Länge
jedes einzelnen der einzelnen Beobachtungsbereiche 5, 105 und 205 entsteht.
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Bei
einer Beleuchtungseinrichtung 2 der in 1 dargestellten
Art, die eine Vielzahl einzelner Lichtquellen 10 umfaßt, kann
die Intensität
des eingestrahlten Lichtes entlang des Kontrollstreifens 3 nicht völlig homogen
sein. Beispielsweise kann der optische Wirkungsgrad der Lichtquellen 10 untereinander
schwanken, was lokale Erhöhungen
oder Verminderungen der Lichtintensität zur Folge hat. Dies gilt
prinzipiell bereits dann, wenn die Lichtquellen 10 alle
breitbandiges weißes
Licht emittieren, was allerdings für eine Farbmessung an dem Kontrollstreifen 3 einen
Farbbildsensor 7 oder eine anders aufgebaute Farbkamera
mit mehreren Bildsensoren voraussetzt.
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In
verstärktem
Maße gilt
es aber dann, wenn als Lichtquellen 10 verschiedenfarbige
Leuchtdioden L1 bis L9 eingesetzt
werden und Farbinformation mittels eines Schwarzweiß-Bildsensors 7 durch
eine zeitlich periodisch abwechselnde Beleuchtung mit verschiedenfarbigem
Licht gewonnen wird. In diesem Fall müssen die Leuchtdioden L1 bis L9 ein regelmäßiges Muster
von Emissionsfarben bilden, beispielsweise eine periodische Sequenz Rot-Grün-Blau-Rot-Grün-... usw.,
so daß sich
zwischen zwei Leuchtdioden gleicher Farbe stets mehrere von anderer
Farbe befinden. Wenn immer nur Leuchtdioden gleicher Farbe gleichzeitig
eingeschaltet werden, dann ist der für die Ausleuchtung wirksame
Abstand zweier Leuchtdioden ein Vielfaches des Rasterabstandes der
Leuchtdioden L1 bis L9,
so daß sich
lokale Abweichungen der emittierten Lichtintensität zwischen
den Leuchtdioden gleicher Farbe wegen der notwendigerweise geringeren Überlappung der
Strahlungskegel stärker
auswirken.
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Es
versteht sich, daß eine
gewisse Inhomogenität
der Lichtintensität
entlang des Meßstreifens 3 auch
bei Verwendung anderer Arten von Lichtquellen unvermeidbar ist.
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So
ist beispielsweise die Intensität
der Lichtemission von Gasentladungslampen über die Länge der Entladungsstrecke nie
ganz homogen. Auch ist bei jeder Art von Lichtquellenanordnung eine
gewisse Abnahme der Intensität
an den Rändern
des Ausleuchtungsbereiches zu erwarten. Die Nützlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist insofern keineswegs auf lineare Anordnungen von Leuchtdioden beschränkt. Im übrigen kann
auch eine Inhomogenität
der Empfindlichkeit einer Kamera 1 über die Länge ihres Beobachtungsbereiches 5 vorliegen
oder die Empfindlichkeiten der einzelnen Kameras 1, 101 und 201 einer
Multikameraanordnung der in 1 dargestellten
Art können
untereinander variieren. Bei einer solchen Multikameraanordnung
ist darüber
hinaus auch mit einer gewissen Unregelmäßigkeit der Lichtintensität im Grenzbereich
zweier aneinander anschließender
Beobachtungsbereiche 5 und 105 bzw. 105 und 205 zu
rechnen, da der Übergang
zweier benachbarter Beleuchtungseinrichtungen 2 und 102 bzw. 102 und 202 nicht
perfekt nahtlos gestaltet werden kann.
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Um
dennoch eine konstante Systemempfindlichkeit über die Länge des gesamten Beobachtungsbereiches 5, 105, 205 zu
erzielen, wird erfindungsgemäß zu Beginn
des Betriebes der Meßapparatur
zunächst
ein Bild von einem unbedruckten Bereich des Bedruckstoffes in der
Größe des Beobachtungsbereiches 5, 105, 205 aufgenommen
und in einem Speicher abgelegt. Dieses Bild gibt also pixelweise
für einen
Bereich von der Größe des Beobachtungsbereiches 5, 105, 205 die
Lichtremission des unbedruckten Bedruckstoffes wieder, in der systematische
Fehler wie eine Variation der Intensität des eingestrahlten Lichtes
und Empfindlichkeitsschwankungen der Kameras 1, 101 und 201 zum
Ausdruck kommen. An Stelle der Aufnahme eines unbedruckten Bereichs
des Bedruckstoffs kann auch eine andere gleichmäßig helle Fläche, z.B.
eine Weißkachel,
die kurzzeitig an die Stelle des Bedruckstoffs gebracht wird, verwendet
werden.
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Während des
Betriebes der Meßapparatur wird
dann bei jedem Auftreten eines Exemplars des Kontrollstreifens 3 im
Beobachtungsbereich 5, 105, 205 der Kameraanordnung 1, 101, 201 ein
Bild des Kontrollstreifens 3 aufgenommen und ausgewertet. 2 zeigt
eine beispielhafte schematische Darstellung eines solchen Kontrollstreifens 3.
Dieser verläuft quer
zur Transportrichtung 6 des Druckerzeugnisses in der Druckmaschine
und enthält
in seiner Längsrichtung
eine periodische Abfolge einzelner rechteckiger Meßfelder 14.
Die Meßfelder 14 sind
mit unterschiedlichen Testmustern bedruckt, die jeweils zur meßtechnischen
Ermittlung einer bestimmten Kenngröße ausgelegt sind. Typische
Beispiele für
solche Testmuster sind Volltondrucke der Grundfarben Cyan, Magenta,
Gelb und Schwarz zur Bestimmung der jeweiligen Farbdichten. Ferner
können
beispielsweise auch Rasterdrucke der Grundfarben zur Ermittlung
von Rastertonwerten sowie Farbregistermarken als Testmuster vorgesehen
sein. Im einzelnen hängt die
Gestaltung der Meßfelder
von der Druckmaschine ab, deren Druckqualität mit Hilfe des Kontrollstreifens 3 optimiert
und überwacht
werden soll.
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Die
Mustersequenz wiederholt sich bei dem gezeigten Beispiel entlang
des Kontrollstreifens 3 periodisch, um eine ortsaufgelöste Messung über die gesamte
Breite des Bedruckstoffes zu ermöglichen, was
insbesondere im Hinblick auf die örtliche Verteilung der Farbeinspeisungspunkte über die
Breite des Bedruckstoffes im Farbwerk einer Druckmaschine zweckmäßig ist.
So sind bei dem in 2 gezeigten Beispiel sieben
verschiedene bedruckte Felder 14 nebeneinander angeordnet,
die sich in regelmäßigen Abständen wiederholen.
Die einzelnen Gruppen dieser sieben Felder 14 sind jeweils
durch ein unbedrucktes, d.h. weißes Feld 15 getrennt.
Dieses weiße Feld 15 dient,
wie noch erläutert
werden wird, zur Korrektur der Weißreferenz für die Auswertung der an den übrigen sieben
Feldern 14 gemessenen Intensitätswerte des remittierten Lichtes.
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Zu 2 ist
noch anzumerken, daß die
dort in den Meßfeldern 14 dargestellten
Schraffurmuster keineswegs die tatsächlich gedruckten Testmuster darstellen,
sondern lediglich die Unterschiedlichkeit der einzelnen Muster verdeutlichen
sollen. Die Längsränder des
Beobachtungsbereiches 5 der Kamera 1, in dem der
gezeigte Abschnitt des Kontrollstreifens 3 gerade liegt,
sind gestrichelt markiert. Die einzelnen Meßfelder 14 müssen in
der Längsrichtung des
Meßstreifens 3 nicht
unbedingt die gleiche Weite haben, wenn dies auch bevorzugt ist.
Prinzipiell muß nicht
einmal ein spezieller Druckkontrollstreifen verwendet werden, sondern
es könnten
jeweils streifenförmige
Bereiche des Sujets, d.h. des tatsächlichen Nutzbereiches des
Bedruckstoffes, selbst gemessen und darin vorher definierte geeignete
Messfelder ausgewertet werden.
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Da
innerhalb der einzelnen Meßfelder 14 des Meßstreifens 3 üblicherweise
keine Ortsauflösung nötig ist,
sondern jedes einzelne Meßfeld 14 nur
zur Ermittlung einer oder mehrerer Kenngrößen herangezogen wird, die
jeweils dem entsprechenden Meßfeld 14 im
ganzen zugeordnet werden, findet bei der Auswertung eines aufgenommenen
Bildes im laufenden Meßbetrieb
nach der Identifikation der einzelnen Meßfelder 14 innerhalb
eines aufgenommenen Bildes zunächst
eine Mittelwertbildung über
die Intensitätswerte
sämtlicher
Pixel des Bildes jedes Meßfeldes 14 statt.
Durch diese Mittelwertbildung kann der Signal/Rausch-Abstand der
Messung wirksam verbessert werden.
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Dementsprechend
wird nach der Identifikation der Lage der Meßfelder 14 auch an
dem zu Beginn des Meßbetriebes aufgenommenen
Bild von einem unbedruckten Bereich des Bedruckstoffes ein Intensitätsmittelwert
für jeden
einem der Meßfelder 14 örtlich entsprechenden
Pixelbereich ein Intensitätsmittelwert
berechnet und dem jeweiligen Meßfeld 14 als
Grundreferenzdatenwert zugeordnet und gespeichert. Dieser Grundreferenzdatenwert
ist die Intensität
der Lichtremission, die an dem Ort des jeweiligen Meßfeldes
bei Abwesenheit von Druckfarbe aufgrund des zu Beginn des Meßbetriebes
aufgenommenen Bildes eines unbedruckten Bereiches zu erwarten wäre.
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Wenn
man davon ausgehen könnte,
daß die Inhomogenitäten der
Beleuchtung und der Kameraempfindlichkeit zeitlich konstant wären, dann
könnte man
die wie beschrieben ermittelten Grundreferenzdaten unverändert als
Weißreferenzen
für die
einzelnen Meßfelder 14 verwenden
und sie beispielsweise zur Berechnung der Farbdichte ins Verhältnis zu
den an den farbigen Meßfeldern 14 aufgenommenen
und gemittelten Intensitäten
setzen.
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Bei
zeitlichen Variationen besagter Inhomogenitäten würde dies aber zu beträchtlichen
Meßfehlern
führen.
Solche zeitlichen Variationen treten in der Praxis stets auf, wobei
als Ursachen neben den unvermeidbaren zufälligen Schwankungen der Lichtausbeute
beim Impulsbetrieb von Lichtquellen beispielsweise Temperaturschwankungen
und Temperaturgradienten, denen die gesamte Meßapparatur ausgesetzt sein
kann, sowie zufällige
Fehler wie übermäßige Drifterscheinungen
oder Totalausfälle einzelner
Bauelemente und punktuelle Verschmutzungen optischer Systemkomponenten
in Frage kommen.
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Aufgrund
der genannten Ursachen ist damit zu rechnen, daß von besagten zeitlichen Variationen nicht
sämtliche
Meßfelder 14 gleichmäßig betroffen sind,
sondern daß es
zu örtlich unterschiedlichen Veränderungen
der Inhomogenitäten
kommt, so daß die
Remissionsintensität
des unbedruckten Bedruckstoffes in nicht vorhersagbarer Weise im
Bereich mancher Meßfelder 14 entlang
des Kontrollstreifens 3 zunehmen und im Bereich anderer
abnehmen kann. Wie es die vorliegende Erfindung ermöglicht, solche örtlich unterschiedlichen
zeitlichen Variationen der Weißreferenz
zu berücksichtigen
und mit hoher Genauigkeit zu korrigieren, wird nachfolgend anhand 3 erläutert.
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In 3 gibt
die obere Kurve 16 ein Beispiel für das Profil der weißen Grundreferenzdaten über dem
Ort, d.h. entlang des Beobachtungsbereiches 5 einer Kamera 1 wieder,
das zu Beginn des Meßbetriebes
an einem unbedruckten Bereich des Bedruckstoffes ermittelt wurde.
Die rund markierten Punkte 16A bis 16D befinden
sich an Orten, an denen bei späteren
Bildaufnahmen weiße
Meßfelder 15 identifiziert
wurden. Diese Orte sind an der Abszisse mit 15A bis 15D gekennzeichnet.
An der Kurve 16 interessieren nicht die einzelnen Pixeln
zugeordneten Intensitätswerte,
sondern es findet – wie
zuvor erwähnt – auch in
den zwischen den weißen
Meßfeldern 15 liegenden
Abschnitten eine Mittelwertbildung über jeweils einem Meßfeld 14 entsprechende
Bereiche statt. Demnach handelt es sich bei der Kurve 16 um eine
Folge von einzelnen Punkten, von denen jeder einem Ort eines Meßfeldes 14 zugeordnet
ist, d.h. die Kurve 16 ist eine vereinfachte Darstellung
für eine
eigentlich örtlich
diskrete Funktion. Es sei aber betont, daß das erfindungsgemäße Verfahren
im Grundsatz auch auf ein pixelgenaues Intensitätsprofil anwendbar ist.
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Die
an der unteren Kurve 17 quadratisch markierten Punkte 17A bis 17C sind
Intensitätsmittelwerte,
die bei einer Bilderfassung im laufenden Meßbetrieb anhand der weißen Meßfelder 15 ermittelt wurden.
Wie aus 3 zu ersehen ist, stimmen die Punkte 16A und 17A noch überein,
während
die Punkte 16B bis 16D und die jeweils zugeordneten Punkte 17B bis 17D unterschiedlich
weit auseinander liegen. Dies bedeutet, daß sich die Inhomogenität der Beleuchtung
und/oder der Kameraempfindlichkeit seit dem Beginn des Meßbetriebes
verändert
hat, und zwar entlang des Beobachtungsbereiches 5 nicht
gleichmäßig, sondern örtlich unterschiedlich. Diese
Veränderungen
sind nun zwar für
die Orte der weißen
Meßfelder 15 genau
bekannt, zur Auswertung benötigt
werden sie aber für
die Orte der dazwischen liegenden, farbig bedruckten Meßfelder 14, d.h.
gesucht ist eine Kurve 17, welche den neuen Verlauf der
Referenzdaten, d.h. der Weißremission, im
Bereich der Meßfelder 14 möglichst
genau beschreibt.
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Um
die Grundreferenzdaten 16 zwischen den Orten der weißen Meßfelder 15 zu
korrigieren und zu neuen Referenzdaten 17 zu gelangen,
wird der Verlauf beider Kurven bzw. Datensätze 16 und 17 unter
Verwendung der bekannten Punkte 16A bis 16D bzw. 17A bis 17D durch
geeignete Interpolationsfunktionen approximiert. Hierfür kann auf
das diesbezügliche
Instrumentarium der numerischen Mathematik zurückgegriffen werden, wobei insbesondere
Polynome niedrigen Grades als Interpolationsfunktionen in Betracht
kommen. Die einfachste Möglichkeit,
die in der jeweiligen Approximation beider Kurven 16 und 17 durch
einen Zug von Geradenabschnitten besteht, wird nachfolgend erläutert.
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In 3 ist
ein Abschnitt einer ersten Geraden 18 eingezeichnet, welche
durch die Punkte 16C und 16D verläuft. Ebenso
ist ein Abschnitt einer zweiten Geraden 19 eingezeichnet,
welche durch die Punkte 17C und 17D verläuft. Anhand
der Punkte 16C und 16D bzw. 17C und 17D werden
zunächst
die beschreibenden Gleichungen dieser beiden Geraden 18 und 19 berechnet.
Um nun an einem beliebigen Ort X zwischen den Orten 15C und 15D die
zu Beginn ermittelten Grundreferenzdaten 16 in aktuell
gültige
Referenzdaten 17 zu korrigieren, wird für jeden interessierenden Ort
X das dortige Verhältnis
der Funktionswerte der beiden Geraden 19 und 18,
d.h. das Verhältnis
der den Punkten 19x und 18X zugeordneten Intensitätswerte
berechnet, und zwar so, daß die
Intensität
am Punkt 19X durch diejenige am Punkt 18X dividiert
wird. Der Referenzdatenwert am Punkt 17X wird dann durch
Multiplikation des Grundreferenzdatenwertes am Punkt 16X mit
diesem Verhältnis
berechnet.
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Die
Verhältnisberechnung
der Interpolationsfunktionen 18 und 19 sowie die
Multiplikation der Grundreferenzdatenwerte 16 mit diesen
Verhältniswerten
wird für
sämtliche
zwischen den Orten 15C und 15D liegenden Orte
X, denen jeweils ein Meßfeld 14 zugeordnet
ist, durchgeführt,
um für
alle diese Orte Referenzdatenwerte 17 zu erhalten, die
anschließend
zur Auswertung der an den Meßfeldern 14 erfaßten Intensitätswerte
benötigt
werden.
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Dieser
Methode liegt die Annahme zugrunde, daß trotz lokal unterschiedlicher
Veränderungen der
Inhomogenitäten
der Meßapparatur
die grundlegende Form ihres örtlichen
Verlaufes zwischen den Stützstellen 15C und 15D zumindest
annähernd
erhalten geblieben ist. Daher ergibt sich für die Kurve 17 durch
die Anwendung dieser Methode im Vergleich zu der Kurve 16 zwischen
den Punkten 15C und 15D eine sehr ähnliche
Form, wie es in 3 deutlich zum Ausdruck kommt.
Die erfindungsgemäß weiterhin
vorgesehene Anwendung der Methode auf sämtliche zwischen benachbarten
Paaren von Stützstellen
liegenden Bildabschnitte, d.h. bei dem Beispiel von 3 auch
auf die Abschnitte zwischen den Orten 15A und 15B,
sowie zwischen den Orten 15B und 15C, führt logischerweise
auch insgesamt zu einer Kurvenform der berechneten Referenzdaten 17,
die derjenigen der Grundreferenzdaten 16 ähnelt. So
wird sich beispielsweise ein Intensitätsabfall der Grundreferenzdaten 16,
wie er bei einer Beleuchtungseinrichtung 2 der zuvor anhand 1 erläuterten
Art an den beiden Enden zu erwarten ist, stets auch in den aktuellen
Referenzdaten 17 niederschlagen.
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Durch
die Wahl von Polynomen höherer
Ordnung als Approximationsfunktionen, beispielsweise kubischer Splines,
läßt sich
die Genauigkeit gegenüber
der vorausgehend beschriebenen linearen Approximation noch steigern.
Dabei ist ein nennenswerter Gewinn an Genauigkeit durch eine Approximation höherer Ordnung
im wesentlichen dann zu erwarten, wenn eine große lokale Variation auftritt,
die bei einer linearen Approximation zu großen Unterschieden in der Steigung
der Geraden zwischen benachbarten Interpolationsabschnitten führt. Zumeist
liefert aber eine lineare Approximation bereits befriedigende Ergebnisse.
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Eine
große
lokale Variation ergibt sich insbesondere dann, wenn eine Lichtquelle 10 total
ausgefallen ist. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist selbst ein solcher Totalausfall noch verkraftbar, solange gewährleistet
bleibt, daß sich
die Lichtkegel der einzelnen Lichtquellen 10 soweit überlappen,
daß auch
in diesem Fall noch bei jeder Bildaufnahme jeder Punkt des gesamten
Beobachtungsbereiches 5, 105, 205 direkt
von mindestens einer der Lichtquellen 10 beleuchtet wird.
Allerdings sollte in diesem Fall, d.h. bei Feststellung einer lokalen
Variation, die ein vorbestimmtes Ausmaß übersteigt, dem Bedienpersonal
der Druckmaschine signalisiert werden, daß eine größere Fehlfunktion aufgetreten
ist, die baldmöglichst
behoben werden muß.
Es ist dann nämlich
mit einer geringeren Genauigkeit sowohl der Referenzdaten 17,
als auch der an den farbigen Meßfeldern 14 aufgenommenen
Intensitäten
und somit auch der durch Verknüpfung
beider ermittelten Nutzdaten, beispielsweise Farbdichten der Druckfarben,
zu rechnen.
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Wenn
eine Meßapparatur
der hier zugrunde gelegten Art zu einer Inline-Farbdichtemessung
im Rahmen einer Regelung der Farbzufuhr im Farbwerk einer Druckmaschine
eingesetzt werden soll, dann droht bei einer Funktionsstörung mit
anhaltender erheblicher Veränderung
des Weißreferenzprofils
ein potentiell kostspieliger vorzeitiger Abbruch des Druckprozesses.
Dank der vorliegenden Erfindung kann dies in vielen Fällen aber
noch vermieden und ein Notbetrieb aufrechterhalten werden. Bei vorübergehenden
geringfügigen
Veränderungen
sichert die Erfindung eine hohe Genauigkeit des Weißreferenzprofils
und damit der unter dessen Verwendung ermittelten Nutzdaten.
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Abschließend sei
nochmals darauf hingewiesen, daß die
Erfindung im Grundsatz ebensogut auf ein zweidimensionales Testmuster
anwendbar ist wie auf einen langgestreckten schmalen Kontrollstreifen mit
einer eindimensionalen Abfolge von Meßfeldern, wie er für das vorausgehend
beschriebene Ausführungsbeispiel
angenommen wurde. In diesem Fall wäre eine zweidimensionale Interpolation
mit entsprechend komplexeren Approximationsfunktionen notwendig.
Die Darstellung des Ausführungsbeispiels
ist insofern nicht als Einschränkung
der Tragweite der Erfindung auf den eindimensionalen Fall zu verstehen