DE102004061156A1

DE102004061156A1 - Verfahren zur Qualitätskontrolle eines Druckbildes und Anordnung zum Durchführen dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE102004061156A1
Application number: DE200410061156
Authority: DE
Inventors: Pietro Meneguzzo
Original assignee: IND COMMERCIO APPLIC TECNICHE; Industria Commercio Applicazioni Tecniche E Farmaceutiche Sicatefsrl Soc
Current assignee: IND COMMERCIO APPLIC TECNICHE; Industria Commercio Applicazioni Tecniche E Farmaceutiche Sicatefsrl Soc
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2005-08-18
Also published as: ITMI20032546A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Qualitätskontrolle eines Druckbildes auf der Oberfläche eines Gegenstandes. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Druckbild auf einer gekrümmten und zumindest teilweise transparenten Oberfläche.

Description

Technisches Gebiet
Im Allgemeinen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Qualitätskontrolle eines Druckbildes auf der Oberfläche eines Gegenstandes. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Druckbild auf einer gekrümmten und zumindest teilweise transparenten Oberfläche.

Wie bekannt, besteht ein großer Bedarf, die Qualität von Produkten oder Artikeln, die aus einer Fertigungsstraße auslaufen, einer Kontrolle oder Inspektion zu unterziehen.

In dem Fall, in dem die Qualitätskontrolle eines Druckbildes auf der Oberfläche eines Gegenstandes vorgenommen werden soll, erfolgt diese Kontrolle im allgemeinen durch die Prüfung entsprechend vordefinierter Qualitätsparameter mit Hilfe eines Vergleichsschritts zwischen dem Druckbild und einem Referenzbild (Standardbild), das als den gewünschten Qualitätsanforderungen entsprechend angesehen wird.

Diesem Vergleichsschritt geht ein Aufnahmeschritt des Bildes voraus, und zwar in den meisten Fällen in digitaler Form z. B. durch Digitalkameras (CCD).

Wenn es sich bei der Oberfläche, auf der das Bild abgedruckt wird, um eine ebene und matte Oberfläche wie eine Metall- oder Kunststoffplatte handelt, beinhaltet der Aufnahmeschritt des Bildes ebenso wie seine Verarbeitung normalerweise keine besonderen Schwierigkeiten und die Verfahren zur Qualitätskontrolle, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, reichen in diesen Fällen aus, um eine entsprechende Bildschirmüberwachung der Qualität zu gewährleisten.

Wenn diese Kontrollverfahren auch von Vorteil sind, so sind sie jedoch da vollkommen unangemessen, wo es sich bei der Oberfläche, auf der das Bild abgedruckt wird, um eine gekrümmte, beispielsweise zylindrische Oberfläche handelt, die zumindest teilweise transparent ist, wie dies z. B. bei Oberflächen von Behältern oder Ampullen aus Glas oder transparentem Kunststoff für die Verwendung in der Kosmetik oder Pharmazeutik der Fall ist.

In diesem Falle stellt der Aufnahmeschritt des Druckbildes einen besonderen Nachteil dar, der sowohl auf die Herstellung der Ampulle aus transparentem Kunststoff als auch auf die Zylinderform sowie ihre kleinen Abmessungen zurückzuführen ist.

Besonders dann, wenn man für die Aufnahme des Druckbildes auf einer zylindrischen und transparenten Oberfläche diese Oberfläche fotografiert oder besser gesagt, wenn man einen Abschnitt davon fotografiert, sieht man, dass in der Transparenz, d.h. durch diesen direkt fotografierten Abschnitt hindurch, ein weiterer Abschnitt der Oberfläche sichtbar ist, der zu dem fotografierten Abschnitt diametral entgegengesetzt ist und darauf eventuell ein weiteres Druckbild enthält.

Dieser weitere, in Transparenz sichtbare Abschnitt erzeugt eine Art unerwünschter Interferenz in dem erfassten Bild, die auf die „visuelle Überlagerung" der oben genannten Oberflächenabschnitte zurückzuführen ist, oder besser gesagt der auf ihnen wiedergegebenen Bilder.

Diese Interferenz hat zur Folge, dass das Verfahren zur Qualitätskontrolle von Anfang an, d.h. schon bei dem Aufnahmeschritt des zu kontrollierenden Bildes, stark verfälscht wird und daher vollkommen unzuverlässig ist, was, wie leicht vorhersehbar ist, zu negativen Auswirkungen auf der gesamten Fertigungsstraße führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kontrolle oder Überprüfung der Qualität eines Druckbildes auf der Oberflä che eines Gegenstandes anzugeben, bei dem diese Oberfläche gekrümmt und zumindest teilweise transparent ist, das die oben genannten Nachteile und Einschränkungen aus dem Stand der Technik überwindet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Kontrollverfahren eines Druckbildes auf einem nicht ebenen Abschnitt einer zumindest teilweise transparenten Oberfläche gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Merkmale umfasst:

– einen Aufnahmeschritt des Bildes;
– einen Prüfschritt des erfassten Bildes durch einen Vergleich mit geeigneten Mustern unter Anwendung vorbestimmter Schwellen und
– einen Genehmigungs- oder Ausschussschritt des Bildes auf der Grundlage der Ergebnisse des oben genannten Prüfschritts,

wobei besagter Aufnahmeschritt des weiteren folgende Schritte umfasst

– die Beleuchtung des besagten Oberflächenabschnitts, indem ein tangentialer Lichtstreifen über besagte Oberfläche streift;
– die Aufnahme des Bildes als Vielzahl eindimensionaler Bilder, wobei jedes eindimensionale Bild einer entsprechenden Erzeugenden besagten Oberflächenabschnitts zugeordnet ist;
– die Abwicklung dieses Bildes in die Ebene durch die Nebeneinanderstellung besagter eindimensionaler Bilder.

Das Problem wird auch durch eine Kontrollanordnung zum Durchführen dieses Verfahrens gelöst.

Weitere Merkmale und Vorteile des Kontrollverfahrens sowie der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch die hier nachstehend aufgeführte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels verdeutlicht, das richtungsweisend und nicht einschränkend zu verstehen ist und auf die beiliegenden Zeichnungen bezogen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die 1A zeigt schematisch ein Druckbild auf einer Oberfläche, bei der die Qualität mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu kontrollieren ist;
die 1B zeigt schematisch eine Ampulle mit dem Druckbild der 1A;
die 2 zeigt schematisch eine Kontrollanordnung zum Durchführen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens;
die 3A und 3B zeigen eine Ansicht von vorn und aus der Perspektive eines Ausschnitts der Anordnung von 2;
die 4, 5, 6A, 6B, 6C und 7 zeigen Druckbilder auf einer Oberfläche, deren Qualität in anschließenden Schritten des Verfahrens erfindungsgemäß zu kontrollieren ist.
Ausführliche Beschreibung
Mit Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren wird nun der Illustration halber ein Beispiel für die Durchführung des Verfahrens zur Qualitätskontrolle eines Bildes beschrieben, das erfindungsgemäß allgemein mit 1 in 1A angegeben wird.
Insbesondere ist in diesem Ausführungsbeispiel, wie in 1B gezeigt, das zu kontrollierende Bild 1 auf einem Abschnitt 2a einer transparenten Oberfläche 2 einer Ampulle 3 durch ein Druckverfahren aufgedruckt, wobei beispielsweise die Siebdrucktechnik verwendet wird.
Die Ampulle 3 umfasst im wesentlichen einen länglichen Hohlkörper, in dem sich ein erster Abschnitt 3a mit Behälterfunktion für ein darin eingeschlossenes Produkt befindet und ein zweiter Abschnitt 3b in Form eines Kopfes.
Dieser Kopf 3b, der für den oben genannten ersten Abschnitt 3a eine Art Verschluss darstellt, ist dafür bestimmt, von diesem getrennt, normalerweise abgebrochen zu werden, um dem Verbraucher die Verwendung des in der Ampulle 3 enthaltenen Produktes zu gestatten.
Der oben genannte erste Abschnitt 3a hat im wesentlichen eine zylindrische Form mit einer X-X-Achse und ist der einzige Abschnitt der Am pulle 3, der von dem Siebdruckverfahren betroffen ist und somit von dem hier beschriebenen Verfahren zur Qualitätskontrolle.
Der Ausdruck Qualitätskontrolle eines Bildes wird hier verwendet, um anzugeben, dass man mit diesem Verfahren prüft, ob das Druckbild 1 den vorbestimmten Qualitätsansprüchen genügt, d.h. ob der numerische Wert messbarer und diese Ansprüche indexierender Parameter innerhalb der vorher festgelegten, als akzeptabel angesehen Bereichen liegt, um eine gute Bildqualität zu erhalten.
Andernfalls wird das Druckbild 1 als nicht akzeptabel angesehen und die entsprechene Ampulle 3 wird automatisch aus der Fertigungsstraße aussortiert.
Es ist nämlich bekannt, dass das Siebdruckverfahren Teil eines Herstellungsverfahrens für Ampullen ist, das z.B. auf einer in 2 schematisch mit 4 angegebenen Fertigungsstraße erfolgt.
In der vorliegenden Beschreibung wird das oben genannte Siebdruckverfahren bei der Ampulle 3 nicht dargelegt, da es bekannt und gängig ist. Es ist auf jeden Fall bekannt, dass am Ende der normalen Herstellungsverfahren von Ampullen jede einzelne Ampulle 3 in einer Kette der Fertigungsstraße 4 an den Ausgang aus einem Ofen transportiert wird, wo der Siebdruck komplettiert wurde.
Wie später genauer zu sehen sein wird, wird das Kontrollverfahren erfindungsgemäß von einer Kontrollanordnung 10 der Ampullen 3 vorgenommen, die sich nach diesem Ofen befindet, wie in 2 schematisch dargestellt.
In dieser Kontrollanordnung 10 wird jede einzelne Ampulle 3, die von einem Band 4a der Fertigungsstraße 4 transportiert wird, von Hebemitteln 5 angehoben und von entsprechenden Antriebsmitteln 6 in Höhe einer Optik 7 für die Aufnahme des Bildes 1 in Rotation versetzt.
Die Ampullen 3, die sich auf dem Band 4a der Fertigungsstraße 4 befinden, sind darauf waagerecht angeordnet, d.h. in „liegender" Position, und in der Nähe der Optik 7 wird jede Ampulle 3, und zwar jeweils eine Ampulle nach der anderen, im Verhältnis zum Band 4a durch die Hebemittel 5 angehoben, die beispielsweise eine mechanische Brücke 5a einschließen.
Diese mechanische Brücke 5a, die im Prinzip die Form einer Wiege besitzt, ist mit zwei Rollen 11 versehen, die die Ampulle 3 halten. In einer Ausfuehrungsvariante der Kontrollanordnung 10 ist, an Stelle der Antriebsmittel 6, erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine dieser besagten Rollen 11 eine Antiebsrolle ist, die durch Drehen auf die Ampulle 3 eine Drehbewegung um die oben genannte X-X-Achse überträgt.
Die Ampulle 3 wird also gleichzeitig einer zweifachen Bewegung unterzogen: einer Verschiebung mittels Hebung durch die mechanische Brücke 5a und einer Rotation durch die Antriebsmittel 6 oder durch eine Antriebsrolle der oben genannten Brücke 5a.
Die Drehgeschwindigkeit wird so gewählt, dass die Ampulle 3 eine vorher festgelegte Zahl kompletter Drehungen, insbesondere mindestens zwei komplette Drehungen durchführen kann, bevor die Hebemittel 5 das Heben der Ampulle 3 beenden. Es ist zu beachten, dass angesichts der Gleitgeschwindigkeit der Ampullen 3 auf der Fertigungsstraße 4 bei den augenblicklich im Handel befindlichen Produktionsanlagen für Ampullen und vor allem unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Geometrie jeder Ampulle 3 mikroskopisch unterschiedlich ist, das Bild 1 während der Drehung längs der Drehrichtung örtlich verzerrt wird, und zwar sowohl durch Stauchung als auch durch Dehnung.
Zum erfindungsgemäßen Durchführen des Kontrollverfahrens schließt die Optik 7 außerdem einen Illuminator 8 ein, der diesen Lichtstreifen erzeugt und so positioniert ist, dass der Lichtstreifen tangential über die Oberfläche der Ampulle 3 streift. Die Optik 7 schließt außerdem einen optischen Sensor 9 ein, mit dem die Vielzahl eindimensionaler Bilder, die das Bild 1 bilden, erfasst werden kann, wie schematisch in den 3A und 3B dargestellt ist.
Erfindungsgemäß wird die Optik 7 vorteilhafterweise mechanisch an die mechanische Produktionsanlage, mit der sie die geeigneten Synchronisations- und Verwaltungssignale für die Aussortierung austauscht, angeschlossen und integriert, wobei der Illuminator 8 so positioniert wird, dass er ständig über die Ampullen 3 gleitet.
Insbesondere schließt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kontrollanordnung 10 der Illuminator 8 einen linearen Halogenlicht-Illuminator und einen Lichtleiter mit optischen Fasern ein. Außerdem umfasst der optische Sensor 9 eine lineare Digitalkamera und einen Framegrabber, die eindimensionale Bilder mit der entsprechenden Geschwindigkeit, z. B. bis zu 20.000 Linien/Sekunde, aufnehmen können. Auf diese Weise kann die Optik 7 in ca. 150 mSek. Bilder des Abschnitts 2a der transparenten Oberfläche 2 der Prüfampulle mit hoher Auflösung (2048 × 3000 Pixel) aufnehmen.
Es ist zu beachten, dass das erfindungsgemäße Verfahren nur durch einen wie oben beschriebenen optischen Sensor 9 nicht in der Praxis verwirklicht werden kann, und zwar wegen der Bildkomponente, die aus den Abschnitten, die mit Bezug auf dem Sensor hinter dem Abschnitt 2a angeordnet sind, stammt, jedoch dabei eine korrekte Aufnahme des Prüfbildes 1 nur dann garantiert, wenn der Illuminator 8 in korrekter Lage angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Anordnung des Illuminators 8 manuell durch einen Bediener auf Grund einer Einstellung vorgenommen, und zwar im Wesentlichen durch die einfache Beobachtung der erfassten Bilder.
Die Kontrollanordnung 10 umfasst ausserdem eine Verarbeitungs- und Prüfeinheit 14 fuer die Bilder, die an die Optik 7 angeschlossen ist.
Wir sehen nun im Einzelnen das Verfahren zur Qualitätskontrolle eines Druckbildes 1 auf einer transparenten, insbesondere zylindrischen Oberfläche 2. Damit diese Qualitätskontrolle durchgeführt werden kann, sieht das Verfahren im allgemeinen Folgendes vor:

– die Aufnahme des Bildes 1,
– den Erstellung eines Modells dieses Bildes 1 und
– die Überprüfung der Ampulle 3, auf der das Bild 1 wiedergegeben wird.

Insbesondere umfaßt das Verfahren erfindungsgemäß im wesentlichen folgende Schritte:

– einen ersten Aufnahmeschritt des Druckbildes 1 auf der Ampulle 3, die in Höhe der Optik 7 gebracht wird;
– ein zweiter Prüfschritt des erfassten Bildes 1, durch Vergleich mit entsprechenden Mustern und Anwendung vorbestimmter Schwellen und
– ein dritter Genehmigungs- oder Ausschussschritt der Ampulle 3 auf der Grundlage des darauf wiedergegebenen Bildes 1.

Um insbesondere die Geometrie der Oberfläche 2 und somit des Abschnitts 2a zu berücksichtigen, auf dem das Bild 1 wiedergegeben wird, wobei es sich um eine im wesentlichen zylindrische Oberfläche handelt, schließt der erste Aufnahmeschritt des Kontrollverfahrens erfindungsgemäß vorteilhafterweise folgende weitere Schritte ein:

– die Aufnahme des Druckbildes im Abschnitt 2a einer transparenten Oberfläche 2 in einer Vielzahl eindimensionaler Bilder, wobei jedes eindimensionale Bild mit einer entsprechenden Erzeugenden dieses Abschnitts 2a einer transparenten Oberfläche 2 verbunden ist;
– die Abwicklung des Bildes 1, das sich auf dem Abschnitt 2a einer transparenten Oberfläche 2 befindet, durch Nebeneinanderstellung der eindimensionalen Bilder auf einer Ebene, wie in 4 schematisch dargestellt.

Insbesondere sieht der Aufnahmeschritt der Vielzahl eindimensionaler Bilder erfindungsgemäß vorteilhafterweise einen Schritt vor, bei dem das Bild gemäß den Mantellinien des Abschnitts 2a der transparenten Oberfläche 2 fotografiert wird.
Während dieses Aufnahmeschritts fotografiert der optische Sensor 9 den Abschnitt 2a der transparenten Oberfläche 2 der Ampulle 3 und erfasst so eine Vielzahl von Einzelbildern dieser Oberfläche 2 im Digitalformat. Auf jedem dieser Einzelbilder ist ein eindimensionales Bild darge stellt, das mit einer entsprechenden Erzeugenden dieses Abschnitts 2a der zylindrischen Oberfläche 2 verbunden ist.
Insbesondere schließt der Aufnahmeschritt einen Rekonstruktionsschritt des erfassten Bildes 1 durch Nebeneinanderstellung der Vielzahl eindimensionaler Bilder ein, wobei das Druckbild einer zylindrischen Oberfläche in ebener Form „abgewickelt" wird. Die Drehgeschwindigkeit der Ampulle 3 wird also so gewählt, dass die Aufnahme mindestens eines kompletten Siebdruckbildes erlaubt wird.
Damit eventuelle Interferenzen von Bildern vermieden werden können, die auf den hinter dem Abschnitt 2a der transparenten zylindrischen Oberfläche 2 liegenden Abschnitten vorhanden sind, welche von dem Kontrollverfahren betroffen ist, sieht das Verfahren erfindungsgemäß vorteilhafterweise einen Beleuchtungsschritt besagten Abschnitts 2a vor, indem ein zur Drehachse α der Ampulle 3 paralleler Lichtstreifen verwendet wird, der mit einer Optik 7 über die transparente zylindrische Oberfläche 2 gleitet, wie in den 3A und 3B schematisch dargestellt.
Auf diese Weise wird erfindungsgemäß jegliche gebrochene Komponente des Lichtstreifens vorteilhafterweise eliminiert und das erfasste Bild wird nicht von eventuellen anderen Bildern „gestört", die sich auf den Abschnitten der Oberfläche 2 befinden und diametral entgegengesetzt zu dem geprüften Abschnitt 2a liegen.
Nach Beendigung des Aufnahmeschritts des Bildes 1 sieht das Kontrollverfahren erfindungsgemäß vor, dass der zweite Prüfschritt des Bildes 1, so wie es aufgenommen wurde, durch die Gegenüberstellung mit entsprechenden Mustern und Anwendung vorbestimmter Schwellen sowie der dritte Genehmigungs- oder Ausschussschritt der Ampulle 3 auf der Basis der Qualität des auf ihr wiedergegebenen Bildes 1 im Laufe des Zeitraums vervollständigt werden, der zwischen dem Senken der Prüfampulle und dem Heben der anschließenden Ampulle liegt, normalerweise zwischen 250 und 300 mSek. Innerhalb dieses Zeitraums sieht die Kontrollanordnung 10 für das erfindungsgemäß Durchführen des Kontrollverfahrens, und insbesondere die Verarbeitungs- und Prüfeinheit 14 der Bilder bei Fehleraufdeckung vor, dass der Ausschuss der Anlage gemeldet wird, welche dann die fehlerhafte Ampulle zu einem entsprechenden Fach umleitet.
Genauer gesagt, sieht das Kontrollverfahren erfindungsgemäß vor, dass der Prüfschritt einen Verarbeitungsschritt des erfassten Bildes 1 einschließt.
Insbesondere schließt der Verarbeitungsschritt des erfassten Bildes 1 am Anfang einen Segmentierungsschritt des Bildes selbst ein.
Insbesondere kann das erfasste Bild je nach der für die Digitalisierung des Bildes 1 gewählten Bittiefe von einer zweidimensionalen Matrix mit Werten zwischen 0 und 255 oder zwischen 0 und 4096 beschrieben werden.
Erfindungsgemäß schließt der Verarbeitungsschritt des Kontrollverfahrens vorteilhafterweise eine Segmentierung des erfassten Bildes 1 ein, um genau festzulegen, welche Bereiche zu dem auf der Ampulle 3 wiedergegebenen Siebdruck, d.h. zu einer zu prüfenden Aufschrift gehören, und welche zu einem Hintergrundabschnitt besagter Aufschrift.
Technisch kann man diesen Schritt durch eine entsprechende Einarisierung verwirklichen. Dieser Schritt schränkt den Wertebereich der oben genannten zweidimensionalen Matrix auf nur zwei Werte ein, wovon einer den Hintergrund und der andere die Aufschrift darstellt.
Der Segmentierungsschritt kann manuell durch einen Bediener bestimmt werden, indem eine Schwelle gewählt wird, oder automatisch von der Kontrollanordnung 10 vorgenommen werden. In letzterem Fall wird die Schwelle mit dem Kriterium der Maximierung der Kovarianz zwischen dem Originalbild und dem binarisierten Bild gewählt.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass ein automatischer Segmentierungsschritt den Vorteil hat, dass die Leistungen der Kontrollanordnung 10 an die eventuellen Beleuchtungsveränderungen angepasst werden und somit diesen wichtigen Verarbeitungsschritt robuster machen. Die Veränderungen der durchschnittlichen Helligkeit der Bilder können nämlich sowohl durch zeitliche Veränderungen der Wirksamkeit des Illuminators als auch durch eine leichte aber ständige Verschlechterungserscheinung der bei dem Siebdruckverfahren verwendeten Matrix oder durch Mikroverschiebungen der Transportmechanik auftreten.
Am Ende des Segmentierungsschritts ist das Bild also auf eine zweidimensionale Matrix von Binärwerten reduziert, die beschreibt, welche Pixel wahrscheinlich der Aufschrift und welche dem Hintergrund angehören.
Der Verarbeitungsschritt sieht also vorteilhafterweise einen Extraktionsschritt elementarer graphischer Einheiten oder Blobs 12 vor, wie in 5 schematisch dargestellt. Insbesondere sieht dieser Extraktionsschritt eine Gruppierungsoperation der Pixel des Bildes 1 in elementare Strukturen vor, die zu den Siebdruckbuchstaben in Beziehung gesetzt werden und eine wirksame Prüfung zulassen können.
Jeder Blob ist eine verbundene Komponente, d.h. ein Ganzes von Pixeln, die nach den Verbindungsregeln der mathematischen Morphologie nebeneinander liegen, und die einen oder mehrere Buchstaben darstellen oder ein Fehler sein kann.
Erfindungsgemäß sieht das Kontrollverfahren an diesem Punkt vorteilhafterweise einen Genehmigungs- oder Ausschussschritt der Ampulle 3 durch Vergleich dieser Blobs mit den entsprechenden hergestellten Modellen 13 vor, wobei eine Musterampulle geprüft wird.
Unter einer Musterampulle versteht man eine Ampulle, die vorher sowohl hinsichtlich des Siebdrucks und des Aufdruckverfahrens als auch unter dem geometrisch-dimensionalen Profil als korrekt beurteilt wurde.
In diesem Falle bestimmt ein Benutzer einen für die Extraktion der Blobs zu verwendenden Referenzbereich, was dann automatisch die Kontrollanordnung 10 für die Abschnitte 2a der Bilder auf den zu prüfenden Ampullen macht.
Wenn einmal der Referenzbereich bestimmt ist und die entsprechenden Blobs extrahiert wurden, wird dementsprechend eine Daten- oder Modellstruktur 13 geschaffen, die eine schnelle Lokalisierung des Modells in einem anderen Bild und somit eine wirksame Prüfung erlaubt.
Außerdem werden in dem Schaffungsschritt des Modells 13 zwei Signale hergestellt, eines, das dem Histogramm des in dem Siebdruck bereich segmentierten Bildes entspricht und auf die Achse projiziert wird, die dem Umfang der „abgewickelten" Ampulle entspricht, das andere in orthogonaler Richtung.
An diesem Punkt sieht der Genehmigungs- oder Ausschussschritt der Ampulle 3 des Kontrollverfahrens erfindungsgemäß also vorteilhafterweise einen Vergleichsschritt durch eindimensionale Korrelation der beiden Signale vor, und zwar eines, das dem Histogramm des in dem Siebdruckbereich aufgenommenen und segmentierten Bildes entspricht und auf die Achse projiziert wird, die dem Umfang der „abgewickelten" Ampulle entspricht, und das andere in orthogonaler Richtung, mit den entsprechenden zwei bereits für das Modell 13 gespeicherten Signalen.
Diese Korrelation erlaubt die Lokalisierung des Bildbereichs, der den zu prüfenden Siebdruck enthält. Der Korrelationsalgorithmus wird vorteilhafterweise so vorgesehen, dass er sowohl bei Stauchung als auch bei Dehnung maßlichen Veränderungen des Siebdrucks bis zu 10% der relativen Länge gegenüber unempfindlich ist.
Insbesondere berücksichtigt die Siebdruckkontrolle gemäß dem Kontrollverfahren der Erfindung die Aspektveränderungen der Aufschrift, die auf unterschiedliche Geräuschquellen zurückzuführen sind, und meldet gleichzeitig alle evidenten Fehler. Um dieses Ergebnis zu erhalten, wurde ein besonders hoch entwickelter Prüfalgorithmus des Siebdrucks entwickelt. Jede Prüfampulle 3 kann nämlich einen von Mal zu Mal unterschiedlichen Siebdruck aufweisen. Insbesondere sind Deformationen sowohl des Maßes als auch der Form einzelner Buchstaben oder Buchstabengruppen möglich. Es sind außerdem geringe Verschiebungen, so genannte Shifts, einzelner Buchstaben im Verhältnis zu den ursprünglichen, von dem Modell festgelegten Positionen möglich, die zusammen mit einer weiteren Deformation auftreten können oder nicht.
Der Prüfalgorithmus des Siebdrucks schließt also erfindungsgemäß im wesentlichen drei verschiedene Schritte ein:

1. einen Lokalisierungsschritt
2. einen Prüfschritt
3. einen Kontrollschritt der Ausnahmen.

Der Lokalisierungsschritt schließt eine Korrektur der von der Anfangskorrelation gelieferten Lokalisierung ein, wobei eventuelle Positionsshifts im Verhältnis zur Geometrie des Modells 13 ausgeglichen werden, wie in 6A dargestellt. Dies wird beispielsweise durch eine Technik lokaler Korrelation erhalten, die derjenigen ähnelt, die vorher benutzt wurde, um die korrekte Ausrichtung zwischen laufendem Bild und Modell zu finden. In dem Fall, wo der berechnete Shift über einer vorherfestgelegten und eventuell vom Benutzer einstellbaren Schwelle (Shiftschwelle) liegt, wird der im Siebdruck festgestellte Buchstabe als fehlerhaft definiert und die Ampulle 3 wird aussortiert.
Der Prüfschritt ist erfindungsgemäß der für den Siebdruck wichtigste Schritt des Prüfalgorithmus. Dieser Prüfschritt sieht einen Vergleich der Blobs 12 des aufgenommenen Bildes 1 mit denjenigen des Modells 13 sowie eine Prüfung auf das Vorhandensein von Fehlern und ihren Grad vor.
Insbesondere schließt der Prüfschritt für das Vorhandensein von Fehlern einen Wiederabstufungsschritt ein, der eine eventuelle, von dem Buchstaben erfahrene maßliche Deformation durch Berechnung des so genannten Scalingwertes ausgleicht, wie schematisch in 6B dargestellt ist.
Wenn der berechnete Scalingwert über einer vorbestimmten und eventuell vom Benutzer einstellbaren Schwelle (Deformationsschwelle) liegt, wird der bei dem Siebdruck festgestellte Buchstabe als fehlerhaft gekennzeichnet und die Ampulle 3 wird aussortiert. Angesichts des Variabilitätsgrades des Aspekts jedes Buchstabens, der den Blobs 12 entspricht, ist es praktisch unmöglich, einen Punktvergleich (d.h. Pixel für Pixel) zwischen Modell 12 und dem erfassten Bild 1 vorzunehmen. Wenn andererseits ein Punktvergleich nicht realisierbar ist, kann man nicht von einer lokalen Prüfung absehen, um lokale Fehler des Buchstaben hervorzuheben.
Der Prüfalgorithmus des Siebdrucks und insbesondere der Prüfschritt des Grads an Fehlerhaftigkeit sieht also eine Unterteilung jedes ein zelnen Blobs 12 in Zellen, d.h. elementare Bereiche, vor, die auch festlegen, welches die höchste räumliche Auflösung der Anordnung bei der Fehlererkennung ist.
Der wiederabgestufte und in Zellen unterteilte Prüfblob 12 wird mit dem entsprechenden Blob des Modells 13 verglichen, welcher ebenfalls in Zellen unterteilt wurde. Entsprechende Zellen werden verglichen, und wen der Wahrscheinlichkeitswert über einer Schwelle (Zellenschwelle) liegt, werden sie als korrekt berücksichtigt. Der Prozentsatz an korrekten Zellen im Verhältnis zu den defekten in Blob 12 legt fest, ob der Blob 12 als fehlerhaft angesehen wird oder nicht (die Schwelle bei dem Prozentsatz wird Fehlerschwelle genannt), wie schematisch in 6C dargestellt. Wenn die Ampulle auch nur einen fehlerhaften Blob enthält, wird sie aussortiert.
Der Kontrollschritt der Ausnahmen wird bei besonders kleinen oder dichten Siebdrucken verwendet.
Wenn nämlich die elementare graphische Einheit oder Blob an der Basis des Prüfverfahrens normalerweise einem einzelnen Buchstaben oder einem Teil eines Buchstabens (z. B. dem i-Punkt) entspricht, können bei besonders kleinen oder dichten Siebdrucken zwei oder mehr Buchstaben miteinander verbunden und somit zu einem einzelnen Blob gehörend auftreten.
Dies entwertet nicht den Kontrollalgorithmus des Siebdrucks, der bis hierhin dargestellt wurde, außer in zwei Fällen oder Ausnahmen:

– wenn ein Blob, der zwei Buchstaben in dem Modell gruppiert, sich während der Prüfung in zwei oder mehr Blobs aufteilt oder
– wenn zwei oder mehr Blobs, die sich in dem Modell 13 unterscheiden, sich während des Prüfschritts verbinden.

Der Kontrollschritt der Ausnahmen sieht also eine Serie von Integritätskontrollen des Prüfverfahrens vor und kann die Ausnahmen oder oben beschriebenen Zweideutigkeiten hervorheben und lösen. Insbesondere sieht dieser Kontrollschritt eine Prüfung bei einer Serie von Parametern, die die Blobs des Modells 13 und diejenigen des Prüfbildes 1 kennzeichnen, vor, wozu der Abstand, die gegenseitige Überlagerung, die Form usw. gehören. Der Algorithmus berücksichtigt diese Parameter und legt fest, ob und auf welche Art bei dem aktuellen Blob eine Ausnahme aufgetreten ist. Dann unterteilt er den erkannten Blob in Unter-Blobs, die Buchstaben entsprechen, und wiederholt für diese das oben festgelegte Prüfverfahren.
Erfindungsgemäß sieht das Kontrollverfahren außerdem vorteilhafterweise einen Prüfschritt der Kratzer an den Ampullen 3 vor.
Insbesondere erlaubt dieser Prüfschritt eine Prüfung anonymer Ampullen, d.h. ohne Aufdrucke oder Siebdrucke, sowie die Feststellung eventueller Kratzer auf der Oberfläche 2 der Ampullen 3.
Dieser Prüfschritt der Kratzer sieht ähnlich, wie im Fall der Aufschriften beschrieben, vor, dass eine oder mehrere Musterampullen verwendet werden, auf deren Basis ein Modell für das Fehlen von Kratzern erstellt wird, mit dem die Prüfampullen 3 verglichen werden.
Die 7 zeigt graphisch, wenn auch schematisch dargestellt, diesen Prüfschritt der Ampullen 3.
Zum Schluss erlauben Kontrollverfahren und -anordnung erfindungsgemäß die Qualitätskontrolle eines Druckbildes auf der Oberfläche eines Gegenstandes, insbesondere einer Ampulle. Insbesondere erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Eliminierung der Störfaktoren, die an Bilder auf Oberflächen gebunden sind, welche der Prüffläche gegenüberliegen und berücksichtigt die Veränderungen des Druckbildes auf einer gekrümmten Oberfläche.
Erfindungsgemäß entsprechen also das Kontrollverfahren und die entsprechende Anordnung vorteilhafterweise der Forderung, die Qualität von Produkten oder Artikeln, die aus einer Fertigungsstraße kommen, zu kontrollieren oder zu überprüfen.
Außerdem bieten sie folgende Vorteile:

– Einhaltung vorher festgelegter Qualitätsparameter, von denen der kommerzielle Erfolg des Produktes sowie in einigen Fällen auch die Sicherheit des Verbrauchers abhängt;
– ständige Prüfung längs einer Fertigungsstraße, d.h. bei jedem einzelnen Artikel oder Stück, das die Fertigungsstraße verlässt;
– zuverlässige, präzise und vielseitige Prüfung.

Claims

Kontrollverfahren eines Druckbildes auf einem unebenen Abschnitt (2a) einer zumindest teilweise transparenten Oberfläche (2), dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: – einen Aufnahmeschritt des Bildes (1), – einen Prüfschritt des erfassten Bildes (1), durch Vergleich mit geeigneten Mustern (13) unter Anwendung vorbestimmter Schwellen und – einen Genehmigungs- oder Ausschussschritt des Bildes (1) auf der Basis der Ergebnisse des besagten Prüfschrittes, wobei besagter Aufnahmeschritt weiterhin folgende Schritte umfaßt: – die Beleuchtung des besagten Abschnitts (2a) der Oberfläche (2), indem ein der Oberfläche tangentialer Lichtstreifen verwendet wird; – die Aufnahme des Bildes als Vielzahl eindimensionaler Bilder, wobei jedes eindimensionale Bild einer entsprechenden Erzeugenden des Abschnitts (2a) der Oberfläche (2) zugeordnet ist; – die Abwicklung dieses Bildes in die Ebene durch Nebeneinanderstellung besagter eindimensionaler Bilder.
Kontrollverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Aufnahmeschritt besagter Vielzahl eindimensionaler Bilder einen Schritt vorsieht, wobei das Bild (1) laengs der Erzeugenden des Abschnitts (2a) einer Oberfläche (2) fotografiert wird.
Kontrollverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Schritt des Fotografieren vorsieht, dass eine Vielzahl von digitalen Einzelbildern des Abschnitts (2a) besagter Oberfläche (2) aufgenommen wird, wobei jedes Einzelbild ein eindimensionales Bild ist, das einer jeweiligen Erzeugenden des besagten Abschnitts (2a) einer Oberfläche (2) zugeordnet ist.
Kontrollverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Aufnahmeschritt einen Rekonstruktionsschritt des Bildes (1) durch Nebeneinanderstellung besagter Vielzahl von Einzelbildern einschließt, so dass besagtes Bild (1) in ebener Form abgewickelt wird.
Kontrollverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Prüfschritt einen Verarbeitungsschritt des Bildes (1) einschließt.
Kontrollverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Verarbeitungsschritt einen Segmentierungsschritt des Bildes (1) einschließt, um Bereiche des Bildes (1) festzulegen, die zu einer Aufschrift gehören, und Bereiche des Bildes (1), die zu einem Hintergrund dieser Aufschrift gehören.
Kontrollverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Segmentierungsschritt eine geeignete Einarisierung des Bildes (1) durch Wahl einer geeigneten Schwelle einschließt.
Kontrollverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Schwelle extern eingestellt wird.
Kontrollverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Schwelle automatisch mit dem Kriterium der Maximierung der Kovarianz zwischen Originalbild (1) und binarisiertem Bild (1) eingestellt wird.
Kontrollverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Verarbeitungsschritt weiterhin einen Extraktionsschritt elementarer graphischer Einheiten (12) durch Gruppierung der Pixel des Bildes (1) in elementare Strukturen einschließt, die zu Buchstaben besagter Aufschrift des Bildes (1) in Beziehung gesetzt werden können.
Kontrollverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Genehmigungs- oder Ausschussschritt des Bildes (1) einen Vergleich besagter elementarer graphischer Einheiten (12) mit besagten Modellen (13) einschließt.
Kontrollverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Modelle (13) erhalten werden, indem ein geeignetes Muster verwendet wird, das vorher als korrekt beurteilt wurde.
Kontrollverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Modelle (13) ein erstes Signal, das dem Histogramm des Bildes (1) entspricht, welches an dem besagten Abschnitt (2a) der Oberfläche (2) segmentiert wurde und auf die Achse des Umfangs besagter abgewickelter Oberfläche (2) projiziert wird, und ein zweites Signal in orthogonaler Richtung zu besagtem ersten Signal einschließen.
Kontrollverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Genehmigungs- oder Ausschussschritt des Bildes (1) einen Vergleichsschritt durch eindimensionale Korrelation besagten ersten oder zweiten Signals einschließt, die für besagtes Bild (1) berechnet und für besagtes Modell (13) gespeichert wurden.
Kontrollverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Prüfschritt im wesentlichen folgende Schritte einschließt: – Korrektion der Lokalisierung, die von einer Anfangskorrelation geliefert wird, wobei eventuelle Positionsshifts gegenüber einer Geometrie des besagten Modells (13) ausgeglichen werden, und – Überprüfung des Vorhandenseins von Fehlern und Grades an Fehlerhaftigkeit durch einen Vergleich der elementaren graphischen Einheiten (12) des Bildes (1) mit elementaren graphischen Einheiten des besagten Modells (13).
Kontrollverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Prüfschritt einen Wiederabstufungsschritt einschließt, um eine eventuelle, von einem Buchstaben besagter Aufschrift im Bild (1) erfahrene maßliche Deformation auszugleichen.
Kontrollverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Prüfschritt weiterhin einen Kontrollschritt der Ausnahmen einschließt, und zwar durch eine Serie von Integritätskontrollen des besagten Verfahrens, um folgende Fälle zu bestimmen: – wenn eine elementare graphische Einheit, die zwei Buchstaben in besagtem Modell (13) gruppiert, sich während besagten Verarbeitungsschrittes in zwei oder mehr elementare graphische Einheiten aufteilt oder – wenn sich zwei oder mehr elementare graphische Einheiten in besagtem Modell (13) in besagtem Verarbeitungsschritt verbinden, wobei besagter Kontrollschritt von Ausnahmen eine Aufteilung besagter elementarer graphischer Einheiten vorsieht, die in einzelnen elementaren graphischen Einheiten gruppiert sind, welche Buchstaben besagter Aufschrift im Bild (1) entsprechen.
Kontrollverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Prüfschritt für Kratzer auf besagter Oberfläche (2) durch Vergleich mit einem Modell ohne Kratzer eingeschlossen ist.
Kontrollanordnung (10) zur Kontrolle von Druckbildern (1) auf einem nicht ebenen Abschnitt (2a) einer Ampulle (3), der mindestens ein Band (4a) in einer Fertigungsstraße (4) umfaßt, auf dem eine Vielzahl besagter Ampullen angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass Hebemittel (5) fuer Ampullen vorgesehen sind, die geeigneten Antriebsmitteln (6) zugeordnet sind, um besagte Ampullen in Höhe einer Optik (7) für die Aufnahme des Bildes (1) zu positionieren, wobei besagte Optik (7) mindestens einen Illuminator (8) einschließt, der einen tangentialen Lichtstreifen zu dem nicht ebenen Abschnitt (2a) besagter Ampullen (3) erzeugen kann, sowie einen optischen Sensor (9), der eine Vielzahl eindimensionaler Bilder des Bildes (1) aufnehmen kann.
Kontrollanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Illuminator (8) einen linearen Halogenlicht-Illuminator und einen Lichtleiter mit optischen Fasern einschließt.
Kontrollanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass besagter optischer Sensor (9) eine lineare Digitalkamera und einen Framegrabber einschließt, die besagte eindimensionale Bilder aufnehmen können.
Kontrollanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Optik (7) mechanisch an eine mechanische Produktionsanlage besagter Ampullen angeschlossen und integriert wird, mit der sie geeignete Synchronisations- und Verwaltungssignale für die Aussortierung austauscht, um besagten Illuminator (8) so zu positionieren, dass er ständig über besagte Ampullen (3) gleitet.
Kontrollanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Verarbeitungs- und Prüfeinheit (14) für besagte Bilder (1) einschließt, die an besagte Optik (7) angeschlossen ist.
Kontrollanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Hebemittel (5) eine mechanische Brücke (5a) einschließen, die im Prinzip die Form einer Wiege besitzt, mit zwei Rollen (11) ausgestattet ist, welche besagte Ampullen (3) halten.
Kontrollanordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Rollen (11) eine Antriebsrolle ist.