-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Inspektion eines Bedruckstoffes
gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 1.
-
Durch
die
DE 199 30 688
A1 ist eine Vorrichtung zur Inspektion einer Oberfläche bekannt,
wobei ein Inspektionssystem mit einer optischen Einrichtung zur
Aufnahme des von der zu inspizierenden Oberfläche reflektierten Lichts und
mit einem mindestens zwei Lichtquellen aufweisenden Beleuchtungssystem
vorgesehen ist, wobei die optische Einrichtung und das Beleuchtungssystem
mit einer Steuereinheit verbunden sind, wobei die Lichtquellen in
einem Abstand voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die
Lichtquellen unter sich voneinander unterscheidenden Einfallswinkeln
jeweils Licht in einen an der zu inspizierenden Oberfläche vorgesehenen
Erfassungsbereich der optischen Einrichtung emittieren, wobei die
optische Einrichtung unter einem Beobachtungswinkel auf die zu inspizierende Oberfläche gerichtet
ist.
-
Durch
die
DE 41 23 916 A1 ist
eine Vorrichtung zum beleuchtungsdynamischen Erkennen und Klassifizieren
von Oberflächenmerkmalen
eines Objektes bekannt, wobei mindestens eine der in einem Abstand
voneinander angeordneten Lichtquellen eines Beleuchtungssystems
jeweils in mehrere einzelne Lichtquellen unterteilt ist, wobei eine
Steuereinheit mindestens zwei der im Abstand voneinander angeordneten
Lichtquellen des Beleuchtungssystems und/oder die einzelnen Lichtquellen
von mindestens einer der im Abstand voneinander angeordneten Lichtquellen
jeweils wahlweise und unabhängig
voneinander einstellt.
-
Druckprodukte
aus einem Bedruckstoff mit uneinheitlich reflektiven Oberflächen sind
z. B. sowohl aus dem Wertpapierdruck als auch aus dem Verpackungsdruck,
insbesondere dem Verpackungsdruck zur Herstellung hochwertiger Verpackungen,
z. B. für
Parfümerieartikel
oder Genussmittel, bekannt. Der Wertpapierdruck schließt die Herstellung
u. a. von Banknoten, Postwertzeichen oder Dokumenten, wie z. B.
Urkunden, Aktien, Schecks, amtlichen Ausweisen oder Pässen, ein.
Druckprodukte mit uneinheitlich reflektiven Oberflächen werden
z. B. in einem Sonderdruckverfahren hergestellt, wobei das Sonderdruckverfahren
in einer Kombination bekannter Druckverfahren wie Offsetdruck, Tiefdruck
oder Hochdruck bestehen kann.
-
Uneinheitlich
reflektive Oberflächen
dieser Druckprodukte entstehen z. B. dadurch, dass deren Bedruckstoff
außer
mit dem eigentlichen Druckmotiv mit mindestens einem besonderen
optischen und/oder haptischen Merkmal ausgestattet ist, wobei auch
das haptische Merkmal i. d. R. eine optische Wirkung aufweist. Das
besondere Merkmal bildet z. B. ein die Produktechtheit bestätigendes
und eine Fälschung
des Druckproduktes erschwerendes Sicherheitsmerkmal. Das besondere
Merkmal kann jedoch auch zur Ausbildung einer besonderen ästhetischen
Anmutung dieses Druckproduktes vorgesehen sein. So kann auf der
Oberfläche
dieses Druckproduktes außer
der aufgebrachten konventionellen Druckfarbe zusätzlich z. B. eine Spezialfarbe,
z. B. eine OVI-Farbe (engl.: optical variable ink, dt.: optisch
variable Farbe), ein Lack oder eine Folie appliziert sein.
-
Ein
haptisches, d. h. ertastbares Merkmal ergibt sich z. B. dadurch,
dass die Oberfläche
des Druckproduktes eine reliefartige Struktur z. B. durch eine Prägung und/oder
durch eine Dickenveränderung
des Bedruckstoffes aufweist, oder dadurch, dass die Oberfläche des
Druckproduktes z. B. eine (Mikro-) Perforation aufweist. Beispielsweise
kann ein in den Bedruckstoff eingearbeitetes Wasserzeichen z. B.
durch eine Variierung der Dicke des Bedruckstoffes ausgebildet sein.
Derartige Oberflächenstrukturen
führen
dazu, dass auf diese Stellen der Oberfläche des Druckproduktes einfallendes Licht
im Vergleich zu anderen Bereichen der Oberfläche dieses Druckproduktes anders
oder unter Umständen
auch gar nicht reflektiert wird.
-
Eine
OVI-Farbe hat die Eigenschaft, dass sie ihren Farbeindruck je nach
ihrem Betrachtungswinkel ändert,
indem die Farbe z. B. von Purpurrot zu Olivgrün oder Braun wechselt, wobei
dieser Effekt darauf beruht, dass einfallendes Licht an Pigmenten
der OVI-Farbe gebrochen, gestreut oder reflektiert wird. Zu den
Spezialfarben zählen
u. a. auch fluoreszierende Druckfarben, die Pigmente enthalten,
die z. B. im Dunklen oder nur beim Einfall von Licht einer bestimmten
Wellenlänge,
z. B. UV-Licht, leuchten. Ein optisch ähnlich wirkender Effekt wird
z. B. auch dadurch hervorgerufen, dass dem Bedruckstoff Melierfasern
beigemischt sind, die unter dem Einfall z. B. von UV-Licht in verschiedenen
Farben leuchten.
-
Ein
insbesondere nur auf einem Teil der Oberfläche des Druckproduktes aufgetragener
Lack führt
z. B. zu einem Glanzeffekt, wodurch das Reflexionsvermögen der
Oberfläche
dieses Druckproduktes gegenüber
einem unlackierten Bereich der Oberfläche dieses Druckproduktes deutlich
verändert wird.
Ein Lack, z. B. ein transparenter Lack, kann einerseits einfallendes
Licht wie eine metallische Oberfläche reflektieren, andererseits
jedoch die Sichtbarkeit eines sich unterhalb des Lackes auf dem
Bedruckstoff befindenden Druckmotivs je nach dem Einfallswinkel
des einfallenden Lichtes erheblich einschränken. Einen besonderen Glanzeffekt
weist auch ein z. B. auf einer Banknote als Sicherheitsmerkmal ausgebildeter,
z. B. goldfarben schimmernder Glanzstreifen auf.
-
Auch
kann an der Oberfläche
des Druckproduktes mindestens ein Bereich mit einem im Vergleich
zum Bedruckstoff anderen Werkstoff ausgebildet sein, wobei dieser
andere Werkstoff ein gegenüber
dem Bedruckstoff anderes Reflexionsvermögen aufweist. Derartige Bereiche
sind z. B. durch mindestens ein Folienelement, z. B. aus einem Metall,
z. B. aus Aluminium, oder aus einem Kunststoff, z. B. aus Polypropylen
oder aus einem anderen festen Kunststoff, ausgebildet, wobei das
Folienelement seinerseits z. B. ein Hologramm aufweisen kann. Auch
ein Sicherheitsstreifen oder ein Sicherheitsfaden kann ein derartiges
Element sein. Mitunter weist ein derartiges Folienelement seinerseits
nochmals zumindest teilweise eine Mikrostrukturierung auf, um in
einem Teilbereich dessen Reflexionseigenschaft gezielt zu verändern. Es
ist daher ersichtlich, dass auch Folienelemente die Oberfläche des
Druckproduktes hinsichtlich des Reflexionsvermögens uneinheitlich gestalten
können.
-
Allen
den zuvor beispielhaft erwähnten
Ausgestaltungen des besonderen optischen und/oder haptischen Merkmals
ist gemeinsam, dass sie eine besondere Herausforderung darstellen,
wenn eines oder sogar mehrere unterschiedliche dieser Merkmale gleichzeitig
zusammen mit dem übrigen
auf einem Bedruckstoff aufgebrachten Druckmotiv einer Inspektion
zur Beurteilung der Qualität
des Druckproduktes zu unterziehen sind. Denn der Bedruckstoff selbst
sowie die darauf zur Ausbildung des Druckmotivs aufgedruckte konventionelle
Druckfarbe reflektieren einfallendes Licht aufgrund von deren unregelmäßigen und
daher eher raueren Oberflächenbeschaffenheit
i. d. R. jeweils diffus, also gestreut ohne ausgeprägte Vorzugsrichtung
in einen größeren Raumwinkel,
wohingegen z. B. ein in den Bedruckstoff eingebrachtes oder auf
dessen Oberfläche
aufgebrachtes metallisches oder metallisiertes Folienelement oder
ein auf der Oberfläche
des Bedruckstoffes aufgetragener Lack einfallendes Licht aufgrund von
deren regelmäßigen und
daher eher glatten Oberflächenbeschaffenheit
i. d. R. jeweils in einer sich aus dem Reflexionsgesetz ergebenden
Vorzugsrichtung reflektieren, wobei gemäß dem Reflexionsgesetz der
Reflexionswinkel dem Winkel des einfallenden Lichtes entspricht
und diese beiden Winkel sowie das auf die Oberfläche des Bedruckstoffes bezogene
Einfallslot in derselben Ebene liegen.
-
Ein
die Qualität
eines Druckproduktes inspizierendes Inspektionssystem weist u. a.
eine Bildaufnahmeeinheit, z. B. ein Kamerasystem, vorzugsweise ein
Kamerasystem zur Aufnahme eines Farbbildes, sowie ein Beleuchtungssystem
zur Beleuchtung der Oberfläche
des Bedruckstoffes auf. Ein derartiges Inspektionssystem ist z.
B. in den Dokumenten
DE
198 59 512 A1 oder
DE 100 61 070 A1 beschrieben.
-
Die
zuvor genannte Herausforderung in der Inspektion eines Druckproduktes
mit uneinheitlich reflektiven Oberflächen ergibt sich dadurch, dass
die Inspizierbarkeit uneinheitlich reflektiver Oberflächen nur
unter einer an das Reflexionsvermögen der jeweiligen Oberfläche angepassten
Winkellage zwischen dem Kamerasystem und dem Beleuchtungssystem
optimal ist.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Inspektion
einer Oberfläche
zu schaffen, wobei diese Vorrichtung zur Durchführung einer Inline-Inspektion
geeignet ist, wobei in einer Druckmaschine produzierte Druckprodukte,
die Oberflächen
mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten aufweisen, in einem laufenden
Produktionsprozess hinsichtlich ihrer Qualität in Echtzeit beurteilt werden
können.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass mit einem einzigen Kamerasystem und einem einzigen Beleuchtungssystem
Druckprodukte mit uneinheitlich reflektiven Oberflächen zuverlässig und
in hoher Güte
inspiziert werden können.
Das Kamerasystem und das Beleuchtungssystem des Inspektionssystems
sind und bleiben zur Inspektion von Bedruckstoffen mit unterschiedlich
reflektiven Oberflächen
in einer festen Winkellage zueinander angeordnet, denn bei der gefundenen
Lösung bedarf
es zur Inspektion von Oberflächen
mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten keiner Änderung
der Winkellage zwischen dem Kamerasystem und dem Beleuchtungssystem.
Das Inspektionssystem ist ohne jede mechanische Veränderung,
d. h. ohne eine durch eine mechanische Verstellung ausgeführte Veränderung
der Winkellage zwischen dem Kamerasystem und dem Beleuchtungssystem,
allein durch eine Veränderung
in der vorzugsweise elektronischen Steuerung des Beleuchtungssystems
an die Inspektion von Oberflächen
mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten adaptierbar.
-
Aus
der durch die Steuerung des Beleuchtungssystems gewonnenen Unabhängigkeit
von der Winkellage zwischen dem Kamerasystem und dem Beleuchtungssystem
ergeben sich insbesondere Vorteile in der Verwendung des vorgeschlagenen
Inspektionssystems in einer Druckmaschine, insbesondere zur Durchführung einer
Inline-Inspektion, wobei in der Druckmaschine produzierte Druckprodukte
im laufenden Produktionsprozess hinsichtlich ihrer Qualität in Echtzeit
beurteilt werden, wobei die Druckprodukte im Verlauf einer hinsichtlich
des Inspektionssystems erfolgenden Relativbewegung inspiziert werden,
wobei die Relativbewegung i. d. R. darin besteht, dass der Bedruckstoff
mit hoher Geschwindigkeit durch einen Erfassungsbereich des Kamerasystems
des in der Druckmaschine ortsfest angeordneten Inspektionssystems
hindurchbewegt wird. Die Inspektion des gesamten Bedruckstoffes
mit all seinen unterschiedlich reflektiven Oberflächen kann
mit der gefundenen Lösung
erfolgen, ohne dass dort in der Druckmaschine vielfältige, den
Produktionsprozess beeinträchtigende
Anpassvorgänge
erforderlich sind.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben,
wodurch weitere Vorteile deutlich werden.
-
Es
zeigen
-
1 in
einer schematischen Darstellung ein Inspektionssystem mit einem
eine Kamera aufweisenden Kamerasystem und mit einem zwei Lichtquellen
aufweisenden Beleuchtungssystem;
-
2 in
einer schematischen Darstellung ein Inspektionssystem mit einem
zwei Kameras aufweisenden Kamerasystem und mit einem zwei Lichtquellen
aufweisenden Beleuchtungssystem;
-
3 eine
Anordnung des Inspektionssystems der 1 oder 2 in
einer ausschnittsweise dargestellten Druckmaschine;
-
4 in
einer schematischen Darstellung eine Aufteilung einer ersten und
einer zweiten Lichtquelle des Beleuchtungssystems jeweils in mehrere einzelne
Lichtquellen.
-
1 zeigt
beispielhaft in einer Prinzipskizze ein Inspektionssystem 01 mit
einem eine einzige Kamera 03 aufweisenden Kamerasystem 02 und
mit einem mindestens zwei Lichtquellen 07; 08 aufweisenden
Beleuchtungssystem 06, wobei das Kamerasystem 02 und
das Beleuchtungssystem 06 mit einer Steuereinheit 04 verbunden
sind.
-
Ein
Bedruckstoff 09, z. B. ein Bogen 09 oder eine
Materialbahn 09, insbesondere eine Papierbahn 09,
wird relativ zu dem Inspektionssystem 01 durch einen in
einer Transportebene des Bedruckstoffes 09 liegenden, sich
in der Transportrichtung T erstreckenden Erfassungsbereich 11 der
Kamera 03 des Kamerasystems 02 vorzugsweise gleichförmig hindurchbewegt,
wobei die Transportgeschwindigkeit des Bedruckstoffes 09 z.
B. 18.000 Bogen pro Stunde oder im Fall eines bahnförmigen Bedruckstoffes 09 12
m/s oder jeweils noch höhere
Geschwindigkeiten betragen kann.
-
Der
Bedruckstoff 09 weist zumindest an seiner dem Inspektionssystem 01 zugewandten
Seite zumindest ein Druckmotiv sowie zusätzlich zumindest ein besonderes
Merkmal auf, wobei sich das Druckmotiv und das besondere Merkmal
in ihrer jeweiligen optischen Wirkung, d. h. insbesondere in ihrem
Reflexionsverhalten, voneinander unterscheiden. Von den Lichtquellen 07; 08 des
Beleuchtungssystems 06 emittiertes und im Erfassungsbereich 11 der
Kamera 03 des Kamerasystems 02 einfallendes Licht
(in den 1 und 2 durch
einen jeweiligen Zentralstrahl 12; 13 jeweils
nur angedeutet) wird demzufolge von den am Bedruckstoff 09 uneinheitlich
reflektiv ausgebildeten Oberflächen
unterschiedlich remittiert. So können
beispielsweise das Druckfarbe aufweisende Druckmotiv sowie der Bedruckstoff 09 an
seinen z. B. zum Druckmotiv benachbarten unbedruckten Stellen aufgrund
von deren jeweiligen Oberflächenbeschaffenheit
von den Lichtquellen 07; 08 emittiertes und im
Erfassungsbereich 11 einfallendes Licht diffus remittieren,
wohingegen das mindestens eine zusätzliche Merkmal dasselbe einfallende
Licht aufgrund seiner Oberflächenbeschaffenheit
z. B. spiegelnd, d. h. in einer bestimmten Vorzugsrichtung reflektiert.
-
Die
Kamera 03 des Kamerasystems 02 ist z. B. als eine
Farbkamera 03 ausgebildet, vorzugsweise als eine mindestens
einen CCD-Chip aufweisende Halbleiterkamera 03, insbesondere
als eine Zeilenkamera 03, wobei lichtempfindliche Sensoren
der Zeilenkamera 03 zeilenförmig quer zur Transportrichtung
T des Bedruckstoffes 09 angeordnet sind, sodass die Oberfläche des
relativ zum Inspektionssystem 01 bewegten Bedruckstoffes 09 in
Korrelation zu dessen Transportgeschwindigkeit fortschreitend zeilenweise
gescannt wird. Die vollständige
Bildaufnahme eines Druckmotivs oder eines besonderen Merkmals auf
dem Bedruckstoff 09 erfordert bei der Verwendung einer
Zeilenkamera 03 i. d. R. die Erfassung einer Vielzahl von
sequentiell aufgenommenen Bildzeilen, wobei jede Bildzeile einen
Ausschnitt des Druckmotivs oder des besonderen Merkmals erfasst.
-
Die
Lichtquellen 07; 08 des Beleuchtungssystems 06 sind
in Transportrichtung T des Bedruckstoffes 09 in einem Abstand
A zueinander versetzt angeordnet, sodass von ihnen emittiertes Licht
unter sich voneinander unterscheidenden Einfallswinkeln α; β in den Erfassungsbereich 11 der
Kamera 03 des Kamerasystems 02 einfällt, wobei
jeder der Einfallswinkel α; β jeweils
von einem von einer der Lichtquellen 07; 08 ausgehenden
Zentralstrahl 12; 13 zu einem im Erfassungsbereich 11 lotrecht
auf dem Bedruckstoff 09 stehenden Einfallslot 14 bemessen
ist. Da von den Lichtquellen 07; 08 emittiertes
Licht unter unterschiedlichen Einfallswinkeln α; β in den Erfassungsbereich 11 der
Kamera 03 des Kamerasystems 02 einfällt, können mit
jeder dieser Lichtquellen 07; 08 andere, d. h.
sich im Reflexionsverhalten jeweils unterscheidende Oberflächen des
Bedruckstoffes 09 hervorgehoben werden. Vorzugsweise ist
jedoch zumindest eine der Lichtquellen 07; 08 unter
einem derartigen Einfallswinkel α; β angeordnet,
dass von dieser Lichtquelle 07; 08 emittiertes
Licht aus dem Erfassungsbereich 11 gemäß der Bedingung „Einfallswinkel
ist gleich Ausfallswinkel" zur
Kamera 03 remittiert wird. Mit Hilfe dieser Lichtquelle 07; 08 sind
insbesondere reflektive Merkmale des Bedruckstoffes 09 gut
sichtbar und damit inspizierbar. Die Kamera 03 des Kamerasystems 02 ist
unter einem Beobachtungswinkel δ auf
die Oberfläche
des Bedruckstoffes 09 gerichtet, wobei der Beobachtungswinkel δ zwischen
einem vom Erfassungsbereich 11 zur Kamera 03 gerichteten
Zentralstrahl 21 und dem lotrecht auf dem Bedruckstoff 09 stehenden
Einfallslot 14 bemessen ist. Die Einfallswinkel α; β und der
Beobachtungswinkel δ sind
jeweils vorzugsweise spitzwinklig, d. h. kleiner als 90° ausgebildet.
Das Inspektionssystem 01 arbeitet bevorzugt in einem Auflichtverfahren. Die
in Transportrichtung T des Bedruckstoffes 09 in dem Abstand
A voneinander beabstandet angeordneten Lichtquellen 07; 08 des
Beleuchtungssystems 06 weisen vorzugsweise dieselbe Lichtfarbe
auf bzw. lassen in den Erfassungsbereich 11 Licht derselben Lichtfarbe
einfallen.
-
Die
Lichtquellen 07; 08 des Beleuchtungssystems 06 sind
vorzugsweise als lichtstarke Leuchtdioden (LED) oder Laserdioden
ausgebildet, die ihr Licht jeweils gebündelt und gezielt in eine zum
Erfassungsbereich 11 gerichtete Vorzugsrichtung abgeben.
Optische Einrichtungen (nicht dargestellt), wie Linsen- und/oder
Spiegelanordnungen, können
die Richtungshomogenität
des von den Lichtquellen 07; 08 emittierten Lichts
unterstützen,
wobei diese optischen Einrichtungen zur Erzielung eines kompakten Gesamtaufbaus
in dem Beleuchtungssystem 06 vorzugsweise integriert angeordnet
sind.
-
Das
Kamerasystem 02 und das Beleuchtungssystem 06 befinden
sich im Inspektionssystem 01 in einer fest definierten
Anordnung zueinander, insbesondere sind sie in einem festen Winkel γ zueinander
angeordnet, wobei der Winkel γ zumindest während einer
Inspektion des Bedruckstoffes 09 mit den uneinheitlich
reflektiven Oberflächen
unverändert
bleibt. Beispielsweise sind sowohl das Kamerasystem 02 als
auch das Beleuchtungssystem 06 in einer Druckmaschine 16,
z. B. in einer Rotationsdruckmaschine 16, vorzugsweise
in einer Bogendruckmaschine 16, fest verbaut.
-
3 zeigt
beispielhaft eine nur in einem Ausschnitt dargestellte Bogendruckmaschine 16 mit eine
in den 1 und 2 dargestellten Inspektionssystem 01,
wobei dessen Beleuchtungssystem 06 z. B. unterhalb eines
Fußtrittes 17 angeordnet
ist, wobei das Beleuchtungssystem 06 Licht in Richtung eines
Zylinders 18, z. B. eines Druckwerkzylinders 18,
z. B. eines Gegendruckzylinders 18, emittiert, wobei von
der Oberfläche
eines auf dem Gegendruckzylinder 18 gehaltenen und durch
eine Rotation des Gegendruckzylinders 18 transportierten
Bedruckstoffes 09 (nicht dargestellt) remittiertes Licht
durch eine spaltförmige Öffnung 19 im
Fußtritt 17 tritt
und von einem Kamerasystem 02 des Inspektionssystems 01 erfasst
wird, wobei das Kamerasystem 02 z. B. in einem Abstand
A02 und das Beleuchtungssystem 06z. B. in einem Abstand
A06 jeweils vom Gegendruckzylinder 18 angeordnet sind.
Der Abstand A02 des Kamerasystems 02 liegt im Bereich zwischen
10 mm und 1.500 mm, vorzugsweise zwischen 50 mm und 400 mm. Der
Abstand A06 des Beleuchtungssystems 06 liegt vorzugsweise
zwischen 30 mm und 200 mm, insbesondere zwischen 80 mm und 140 mm. Die
Abstände
A02 und A06 sind vorzugsweise fest eingestellt und sollen zumindest
während
der Inspektion in einer laufenden Produktion der Druckmaschine 16 nicht
verändert
werden. Das Kamerasystem 02 und das Beleuchtungssystem 06 weisen
zueinander einen gleichfalls vorzugsweise fest eingestellten Winkel γ auf, wobei
dieser Winkel γ vorzugsweise
spitzwinklig oder in etwa rechtwinklig ausgebildet ist.
-
Die
Steuereinheit 04 steuert mindestens zwei in Transportrichtung
T des Bedruckstoffes 09 im Abstand A zueinander versetzt
angeordnete Lichtquellen 07; 08 des Beleuchtungssystems 06 voneinander
getrennt, d. h. einzeln und unabhängig voneinander. Die Steuereinheit 04 stellt
z. B. einen Einschaltzeitpunkt der Lichtquellen 07; 08,
deren Einschaltdauer sowie deren jeweilige Helligkeit ein. Durch
unterschiedlich hell eingestellte Lichtquellen 07; 08 kann
ein Kontrast zwischen reflektiven und diffus reflektierenden Merkmalen
gezielt eingestellt werden, wodurch eine Anpassung an den jeweiligen gerade
aktuell in der Druckmaschine 16 abzuarbeitenden Druckauftrag
erfolgen kann. Durch die mittels der Ansteuerung durch die Steuereinheit 04 getroffene
Auswahl einer unter einem bestimmten Einfallswinkel α; β angeordneten
Lichtquelle 07; 08 des Beleuchtungssystems 06 kann
auch der Kontrast zwischen einem nur unter einer speziellen Winkelbedingung
reflektierenden Merkmal und seiner Umgebung eingestellt werden,
denn je nach dem Reflexionsvermögen
des Merkmals tritt es entweder durch relativ flach einfallendes
Streiflicht oder unter einem dem Einfallslot 14 nahen Winkel
in seiner Sichtbarkeit stärker
hervor.
-
Die
Steuereinheit 04 kann den Einschaltzeitpunkt bestimmter,
ausgewählter
Lichtquellen 07; 08 z. B. in Abhängigkeit
von der Transportgeschwindigkeit des Bedruckstoffes 09 oder
einer Winkellage des den Bedruckstoff 09 transportierenden
Zylinders 18, insbesondere des Gegendruckzylinders 18,
steuern, wobei jeweils z. B. der Erfassungsbereich 11 der
Kamera 03 des Kamerasystems 02 einen Bezugspunkt bildet,
d. h. die Lichtquellen 07; 08 werden von der Steuereinheit 04 stets
z. B. bei einer bestimmten, mit dem Erfassungsbereich 11 der
Kamera 03 korrelierenden Winkellage des den Bedruckstoff 09 transportierenden
Gegendruckzylinders 18 oder in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit
des Bedruckstoffes 09 nach festgelegten, vom Bedruckstoff 09 zurückgelegten
Strecken eingeschaltet. Die von oder mittels der Steuereinheit 04 getroffene
Auswahl kann wiederum z. B. von dem aktuell in der Druckmaschine 16 abzuarbeitenden
Druckauftrag abhängig
sein. Diese Option ist vorteilhaft bei einem Druckmotiv oder einem
besonderen Merkmal anwendbar, welches jeweils in einer starren Folge,
z. B. in einem festen Abstand, wiederkehrt, z. B. nach jeder vollständigen oder
halben Umdrehung des den Bedruckstoff 09 transportierenden
Gegendruckzylinders 18. Die Lichtquellen 07; 08 werden
von der Steuereinheit 04 vorzugsweise dann wieder abgeschaltet,
nachdem das zu erfassende Druckmotiv oder besondere Merkmal den
Erfassungsbereich 11 der Kamera 03 des Kamerasystems 02 in
Gänze durchlaufen
hat, d. h. nachdem das zu erfassende Druckmotiv oder besondere Merkmal
von der Kamera 03 des Kamerasystems 02 vollständig erfasst
worden ist.
-
Durch
eine Steuerung des jeweiligen Einschaltzeitpunktes und der jeweiligen
Einschaltdauer bestimmter ausgewählter
Lichtquellen 07; 08 kann das Beleuchtungssystem 06 an
das jeweilige Reflexionsverhalten des zu erfassenden Druckmotivs und/oder
des zu erfassenden besonderen Merkmals in vorteilhafter Weise angepasst
werden. Des Weiteren kann der jeweilige Einschaltzeitpunkt und die
jeweilige Einschaltdauer mindestens einer bestimmten ausgewählten Lichtquelle 07; 08 selektiv
hinsichtlich eines bestimmten zu erfassenden Druckmotivs oder besonderen
Merkmals eingestellt werden, wobei dieses zu erfassende Druckmotiv
oder zu erfassende besondere Merkmal jeweils zusammen mit anderen Druckmotiven
oder anderen besonderen Merkmalen im selben Durchlauf des Bedruckstoffes 09 durch
den Erfassungsbereich 11 von der Kamera 03 des
Kamerasystems 02 zu erfassen ist.
-
Mit
der zuvor geschilderten, auf das zu erfassende Druckmotiv oder zu
erfassende besondere Merkmal abgestimmten Steuerung der Lichtquellen 07; 08 des
Beleuchtungssystems 06 können auch OVI-Farben für eine Kamera 03 des
Kamerasystems 02 erkennbar gemacht werden, weil unter verschiedenen,
sich insbesondere im Einfallswinkel α; β der jeweiligen Lichtquellen 07; 08 unterscheidenden Beleuchtungssituationen
ein Farbumschlag von OVI-Farben hervorgerufen werden kann, welcher seinerseits
dann vom Inspektionssystem 01 feststellbar ist.
-
Insbesondere
in einer Ausgestaltung des Inspektionssystems 01, in welcher
die Kamera 03 von dessen Kamerasystem 02 als eine
Zeilenkamera 03 ausgebildet ist, kann vorgesehen sein,
dass die Steuereinheit 04 die Lichtquellen 07; 08 des
Beleuchtungssystems 06 zwischen zwei aufeinanderfolgenden
von der Zeilenkamera 03 aufgenommenen Bildzeilen umschaltet.
Die Schaltzeiten der Lichtquellen 07; 08 des Beleuchtungssystems 06 liegen
dabei deutlich unterhalb des Zeilentaktes der Zeilenkamera 03.
Wenn z. B. mit zwei Lichtquellen 07; 08 des Beleuchtungssystems 06,
die sich in ihrem jeweiligen Einfallswinkel α; β unterscheiden, zwei unterschiedliche
Beleuchtungssituationen im Erfassungsbereich 11 der Kamera 03 des
Kamerasystems 02 einzustellen sind, müssen diese Lichtquellen 07; 08 nacheinander
ein- und wieder ausgeschaltet werden, bevor der Bedruckstoff 09 in
seiner Transportrichtung T in Abhängigkeit von seiner Transportgeschwindigkeit eine
Strecke zurückgelegt
hat, die der halben Erstreckung des Erfassungsbereiches 11 in
der Transportrichtung T des Bedruckstoffes 09 entspricht,
wobei in diesem Beispiel angenommen wird, dass eine Bildzeile der
Zeilenkamera 03 den Erfassungsbereich 11 in seiner
in Transportrichtung T des Bedruckstoffes 09 gerichteten
Erstreckung vollständig
erfasst. Wenn ein mit der jeweils halben Erstreckung des Erfassungsbereiches 11 korrespondierender
Ausschnitt des Bedruckstoffes 09 unter den beiden unterschiedlichen
Beleuchtungssituationen von der Zeilenkamera 03 erfasst
werden soll, muss die Zeilenkamera 03 einen Zeilentakt
aufweisen, der es erlaubt, eine mit der Erstreckung des Erfassungsbereiches 11 korrespondierende
Bildzeile zweimal auszulesen, und zwar jeweils einmal, nachdem der
Bedruckstoff 09 in seiner Transportrichtung T in Abhängigkeit
von seiner Transportgeschwindigkeit die Strecke zurückgelegt hat,
die der halben Erstreckung des Erfassungsbereiches 11 in
der Transportrichtung T des Bedruckstoffes 09 entspricht.
Sollen mehr als zwei Teilbilder jeweils unter verschiedenen Beleuchtungssituationen aufgenommen
werden, während
der Bedruckstoff 09 den Erfassungsbereich 11 durchläuft, sind
entsprechend der Anzahl der aufzunehmenden Teilbilder auch mehrere
Lichtquellen 07; 08 des Beleuchtungssystems 06 hinsichtlich
zumindest ihres jeweiligen Einschaltzeitpunktes und ihrer jeweiligen
Einschaltdauer von der Steuereinheit 04 einzustellen, wobei diese
Lichtquellen 07; 08 ihr Licht jeweils unter voneinander
verschiedenen Einfallswinkeln α; β in den Erfassungsbereich 11 einfallen
lassen, wobei gleichfalls der Zeilentakt der Zeilenkamera 03 entsprechend
der Anzahl der aufzunehmenden Teilbilder erhöht wird. Es ist ersichtlich,
dass zur Realisierung dieser Funktion in Anbetracht der hohen Transportgeschwindigkeit
des Bedruckstoffes 09 für
das Beleuchtungssystem 06 sehr schnell schaltbare Lichtquellen 07; 08 sowie
eine Zeilenkamera 03 mit einem hohen Zeilentakt benötigt werden.
Die Steuereinheit 04 wertet dann die jeweils unter unterschiedlichen Beleuchtungssituationen
von der Zeilenkamera 03 in deren Erfassungsbereich 11 erfassten
Teilbilder hinsichtlich in ihrem jeweiligen Reflexionsverhalten
unterschiedlicher Merkmale des Druckproduktes aus.
-
Zur
Inspektion sehr komplexer Druckprodukte kann die Zahl der sicher
inspizierbaren Merkmale nicht nur durch eine Erhöhung der Anzahl der Lichtquellen 07; 08 des
Beleuchtungssystems 06, sondern auch durch eine Ergänzung des
Inspektionssystems 01 um mindestens einen weiteren Beobachtungswinkel δ; ε und damit
um mindestens eine weitere Kamera 23 erhöht werden,
wie es die 2 darstellt. In der 2 ist
beispielhaft in einer schematischen Darstellung ein Inspektionssystem 01 mit
einem zwei Kameras 03; 23 aufweisenden Kamerasystem 02 und
mit einem zwei Lichtquellen 07; 08 aufweisenden
Beleuchtungssystem 06 dargestellt, wobei eine Kamera 03 den
Beobachtungswinkel δ und die
andere Kamera 23, z. B. gleichfalls eine Zeilenkamera 23 bzw.
Farbzeilenkamera 23, einen zwischen einem vom Erfassungsbereich 11 zu
dieser Kamera 23 gerichteten Zentralstrahl 22 und
dem lotrecht auf dem Bedruckstoff 09 stehenden Einfallslot 14 bemessenen
Beobachtungswinkel ε aufweist,
wobei beide Beobachtungswinkel δ; ε voneinander
verschieden sind. Beide Kameras 03; 23 weisen
einen in der Transportebene des Bedruckstoffes 09 liegenden, sich
in dessen Transportrichtung T erstreckenden, vorzugsweise gleichen
Erfassungsbereich 11 auf, was in der 2 durch
Linien beidseitig des jeweiligen Zentralstrahls 21; 22 angedeutet
ist. Im Übrigen kann
das in der 2 dargestellte Inspektionssystem 01 auch
alle Merkmale des in Verbindung mit der 1 erläuterten
Inspektionssystems 01 aufweisen.
-
Eine
weitere Variante zur Ausgestaltung des Beleuchtungssystems 06 sieht
vor, eine oder mehrere der in den 1 und 2 beispielhaft
dargestellten Lichtquellen 07; 08 quer zur Transportrichtung
T des Bedruckstoffes 09 vorzugsweise jeweils in mehrere,
von der Steuereinheit 04 z. B. einzeln steuerbare Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 zu unterteilen.
Mit dieser Anordnung der Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 lässt sich
mit der Steuereinheit 04 zusätzlich auch quer zur Transportrichtung
T des Bedruckstoffes 09 ein Lichtprofil einstellen.
-
4 zeigt
beispielhaft in einer schematischen Darstellung in einer Draufsicht
eine Aufteilung sowohl der ersten Lichtquelle 07 des Beleuchtungssystems 06 in
mehrere, z. B. sieben aneinandergereihte, einzeln steuerbare Lichtquellen 071 bis 077 als
auch eine Aufteilung der weiteren, zweiten Lichtquelle 08 des
Beleuchtungssystems 06 in mehrere, ebenfalls z. B. sieben
aneinandergereihte, einzeln steuerbare Lichtquellen 081 bis 087,
wobei von diesen in Transportrichtung T des Bedruckstoffes 09 im Abstand
A voneinander beabstandeten Reihen der Lichtquellen 07; 08 emittiertes
Licht jeweils unter voneinander verschiedenen Einfallswinkeln α; β in den Erfassungsbereich 11 der
Kamera 03 des Kamerasystems 02 an der Oberfläche des
Bedruckstoffes 09 einfällt,
wobei die einzelnen, jeweils zu einer der Lichtquellen 07; 08 gehörenden Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 jeweils
quer zur Transportrichtung T des Bedruckstoffes 09, d.
h. entlang von dessen Breite B, angeordnet sind.
-
Die
Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 sind
vorzugsweise jeweils zur Ausbildung einer Linienbeleuchtung 07; 08 aneinandergereiht,
wobei jede dieser Linienbeleuchtungen 07; 08 sich
vorzugsweise über
die gesamte Breite B des Bedruckstoffes 09 oder sogar noch
darüber
hinaus erstreckt. Die einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 der
jeweiligen Linienbeleuchtung 07; 08 sind hinsichtlich
einer den Bedruckstoff 09 in dessen Transportrichtung T
durchlaufenden Symmetrielinie 24 vorzugsweise jeweils symmetrisch
angeordnet, d. h. zu beiden Seiten der Symmetrielinie 24 ist
vorzugsweise jeweils eine gleiche Anzahl von einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 angeordnet.
Die Linienbeleuchtungen 07; 08 können quer zur
Transportrichtung T des Bedruckstoffes 09 auch eine sich
voneinander unterscheidende Anzahl von einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 aufweisen.
Aufgrund des unter voneinander verschiedenen Einfallswinkeln α; β β in den Erfassungsbereich 11 emittierten
Lichtes kann eine der Linienbeleuchtungen 07; 08 vorzugsweise
reflektive Merkmale an zu beleuchtenden Oberflächen des Bedruckstoffes 09 hervorheben,
wohingegen sich die andere Linienbeleuchtung 07; 08 z.
B. eher zur Sichtbarmachung matter, diffus reflektierender Merkmale
an der Oberfläche
des Bedruckstoffes 09 eignet.
-
Jede
der einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 kann
z. B. als eine einzelne oder als eine Gruppe von mehreren lichtstarken Leuchtdioden
(LED) oder Laserdioden ausgebildet sein. Jede der einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 ist
z. B. in ihrer jeweiligen Helligkeit von der Steuereinheit 04 vorzugsweise
kontinuierlich einstellbar. Eine mit der Helligkeit der einzelnen
Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 korrespondierende
Intensität
I, z. B. ein Strom, eine Spannung oder ein Taktverhältnis zum
Betrieb der Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087,
ist z. B. auf einen Wert zwischen 0 und 1 einstellbar, entsprechend
Null für
keine Intensität
I, d. h. den kein Licht emittierenden, ausgeschalteten Zustand der Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087,
und Eins für
die volle, d. h. einhundertprozentige, maximale Intensität I. Jede
der einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 ist
von der Steuereinheit 04 vorzugsweise einzeln in ihrer
jeweiligen Intensität
I einstellbar. Eingestellte Werte der Intensität I für jede der einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 der
Linienbeleuchtungen 07; 08 sind in der 4 beispielhaft
dargestellt.
-
Zur
Vermeidung einer hohen Anzahl von Steuerleitungen zwischen der Steuereinheit 04 und den
Lichtquellen 07; 08 des Beleuchtungssystems 06 ist
es vorteilhaft, unter den einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 Gruppen
zu bilden und alle zu einer dieser Gruppen gehörenden einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 gemeinsam
mit derselben Steuerleitung anzusteuern. In der 4 ist
beispielhaft dargestellt, zu beiden Seiten der Symmetrielinie 24 symmetrisch
angeordnete einzelne Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 jeweils
auf dieselbe Intensität
I einzustellen und vorzugsweise gemeinsam anzusteuern.
-
Die
am Kamerasystem 02 des Inspektionssystems 01 beteiligten
Kameras 03; 23 weisen vorzugsweise jeweils eine
den inspizierten Bedruckstoff 09 abbildende Optik auf,
d. h. eine optische Einrichtung wie z. B. ein Linsensystem, wobei
eine optische Achse dieser jeweiligen Optik z. B. in einer den Bedruckstoff 09 in
seiner Symmetrielinie 24 orthogonal schneidenden Ebene
liegt. Die jeweilige optische Achse der jeweiligen Optik korrespondiert
vorzugsweise mit dem jeweiligen Zentralstrahl 21; 22 der
jeweiligen Kamera 03; 23 (2). Eine
Gruppenbildung von einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 kann
vorzugsweise symmetrisch auch hinsichtlich der jeweiligen optischen
Achse der jeweiligen Optik von derjenigen Kamera 03; 23 erfolgen,
die von diesen gruppierten einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 emittiertes Licht
erfasst.
-
Eine
Variante in der Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen 071 bis 077 und/oder 081 bis 087 kann
vorsehen, am Beleuchtungssystem 06 beteiligte Linienbeleuchtungen 07; 08 sehr
individuell an das Reflexionsverhalten der zu beleuchtenden Oberflächen des
Bedruckstoffes 09 und/oder an andere Details des Inspektionssystems 01 anzupassen,
sodass auch unsymmetrische Beleuchtungssituationen eingestellt sein
können.
Je nach dem Reflexionsverhalten der zu beleuchtenden Oberflächen des
Bedruckstoffes 09 und/oder gewissen Details des Inspektionssystems 01 kann
hinsichtlich des Bedruckstoffes 09 entweder eine randbetonte
oder eine mittenbetonte Einstellung vorteilhaft sein (4).
Eine randbetonte Einstellung kann z. B. dann von Vorteil sein, wenn
als abbildende Optik zumindest für
eine der Kameras 03; 23 ein Weitwinkelobjektiv
mit einem physikalisch unvermeidbaren Randabfall zum Einsatz kommt
und/oder wenn zumindest eine der Linienbeleuchtungen 07; 08 einen
winkelabhängigen
Intensitätsverlauf
ihres jeweiligen Lichtaustritts aufweist.
-
Im
Ergebnis lässt
sich mit den von der Steuereinheit 04 steuerbaren Lichtquellen 07; 08 des
Beleuchtungssystems 06 ohne Vornahme von mechanischen Veränderungen
am Inspektionssystem 01 ein an das jeweilige Reflexionsverhalten
des Bedruckstoffes 09 bedarfsgerecht anpassbares Beleuchtungsprofil
vorzugsweise sowohl in Transportrichtung T des Bedruckstoffes 09 als
auch quer dazu einstellen, wobei die Steuereinheit 04 die
Lichtquellen 07; 08 des Beleuchtungssystems 06 z.
B. auch zwischen zwei aufeinanderfolgenden von der jeweiligen Zeilenkamera 03; 23 aufgenommenen
Bildzeilen umschalten kann, um während
des Durchlaufs des Bedruckstoffes 09 durch den Erfassungsbereich 11 der
Kameras 03; 23 Teilbilder jeweils unter verschiedenen Beleuchtungssituationen
aufzunehmen, wodurch Oberflächen
des Bedruckstoffes 09 mit ganz unterschiedlichen reflektiven
Eigenschaften inspizierbar gemacht werden können.
-
Mit
der Einstellbarkeit der Lichtquellen 07; 08 des
Beleuchtungssystems 06 lässt sich über die gesamte Breite der
Bildaufnahme, die sich bis Breite B des Bedruckstoffes 09 erstrecken
kann, ein gleichmäßigerer
Signalpegel hinsichtlich des remittierten Lichtes einstellen, wodurch
bei den Kameras 03; 23 ein Nutzsignal-/Rauschverhältnis und
auch ein Signalabstand zwischen Merkmalen unterschiedlicher reflektiver
Eigenschaften verbessert wird. In der mit dem Inspektionssystem 01 vorgenommenen
Bildaufnahme sind somit Aufnahmen mit einer gleichmäßigeren
Bildeigenschaft erzeugbar, die eine verbesserte Grundlage zur Beurteilung
der Qualität
des Druckproduktes bilden.
-
- 01
- Inspektionssystem
- 02
- Kamerasystem
- 03
- Kamera,
Farbkamera, Halbleiterkamera, Zeilenkamera
- 04
- Steuereinheit
- 05
-
- 06
- Beleuchtungssystem
- 07
- Lichtquellen,
Linienbeleuchtung
- 071
- Lichtquelle
- 072
- Lichtquelle
- 073
- Lichtquelle
- 074
- Lichtquelle
- 075
- Lichtquelle
- 076
- Lichtquelle
- 077
- Lichtquelle
- 08
- Lichtquellen,
Linienbeleuchtung
- 081
- Lichtquelle
- 082
- Lichtquelle
- 083
- Lichtquelle
- 084
- Lichtquelle
- 085
- Lichtquelle
- 086
- Lichtquelle
- 087
- Lichtquelle
- 09
- Bedruckstoff,
Bogen, Materialbahn, Papierbahn
- 10
-
- 11
- Erfassungsbereich
- 12
- Zentralstrahl
- 13
- Zentralstrahl
- 14
- Einfallslot
- 15
-
- 16
- Druckmaschine,
Rotationsdruckmaschine, Bogendruckmaschine
- 17
- Fußtritt
- 18
- Zylinder,
Druckwerkzylinder, Gegendruckzylinder
- 19
- Öffnung
- 20
-
- 21
- Zentralstrahl
- 22
- Zentralstrahl
- 23
- Kamera,
Zeilenkamera, Farbzeilenkamera
- 24
- Symmetrielinie
- A02
- Abstand
- A06
- Abstand
- A
- Abstand
- B
- Breite
- I
- Intensität
- T
- Transportrichtung
- α
- Einfallswinkel
- β
- Einfallswinkel
- γ
- Winkel
- δ
- Beobachtungswinkel
- ε
- Beobachtungswinkel