DE102006051710A1

DE102006051710A1 - Längennormierung

Info

Publication number: DE102006051710A1
Application number: DE102006051710A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Ing. Mayer; Andreas Dipl.-Ing. Vrabl
Original assignee: ARC Seibersdorf Research GmbH
Current assignee: Seibersdorf Labor GmbH
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2007-05-03
Also published as: AT502749B1; AT502749A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung von Gegenständen. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, DOLLAR A - dass eine Aufnahme der zu prüfenden Gegenstände mit einem Bildaufnahmeverfahren erfolgt und eine am Gegestand ausgebildete Kalibrierstrecke bekannter Länge gesucht und die Abbildung der Kalibrierstrecke bezüglich ihrer Länge vermessen wird, DOLLAR A - dass ein Skalierungsfaktor bestimmt wird, indem das Verhältnis der detektierten Länge und der tatsächlichen Länge der Kalibrierstrecke gebildet wird, DOLLAR A - dass zur Überprüfung von sich am Gegenstand befindlichen Merkmalen, die Anzahl der Pixel, über die sich diese Merkmale erstrecken, bestimmt und mit dem Skalierungsfaktor multipliziert wird DOLLAR A - und dass das Resultat als tatsächliche Länge des Merkmals angesehen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 11.
Ziel der Erfindung ist die Erstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Überprüfung bzw. zum Vermessen von Gegenständen, insbesondere zur Vermessung von Strecken, Abständen bzw. Dimensionen von Merkmalen in Aufnahmen von Gegenständen, welche Aufnahmen mittels unterschiedlicher Bildaufnahmeverfahren erstellt werden können, aber keine Information über die Auflösung der Aufnahme vorliegen.
Z. B. sollen bei der Überprüfung von Banknoten verschiedene Längen, Strecken, Distanzen, insbesondere die tatsächliche Länge und/oder die Breite und/oder die aktuellen Positionen von Aufdrucken, Buchstaben, Ziffern, Merkmalen oder anderen Objekten, wie z. B. Sicherheitsfäden bzw. Wasserzeichen bzw. die gegenseitigen Abstände dieser Applikationen, Aufdrucke oder Objekte zueinander festgestellt werden.
Ziel der Erfindung ist es, derartige Aufnahmen von Gegenständen unabhängig von der Bildauflösung durchführen zu können und insbesondere eine metrische Zahl als Ergebnis für eine ermittelte Länge einer Strecke bzw. der Erstreckung von Merkmalen bzw. des Abstandes zwischen Merkmalen und/oder Objekten zu ermitteln.
Dabei ist das Problem zu lösen, dass die aufgenommenen Aufnahmen nicht fix, z. B. metrisch, skaliert sind und der genaue Abbildungsmaßstab der jeweiligen Aufnahmen nicht bekannt ist. Praktisch kann der Abbildungsmaßstab von Aufnahme zu Aufnahme variieren, sofern diese auf unterschiedlichen Aufnahmesystemen gemacht werden. Dies kann auch dann der Fall sein, wenn von ein und demselben Gegenstand mehrere Aufnahmen gemacht werden, z. B. Gesamtansichten und Detailansichten aufgenommen werden, oder wenn der Abstand des Aufnahmesystems zum Objekt von Aufnahme zu Aufnahme variiert.

Insbesondere beim Einsatz von Zeilenkameras ohne Anbindung an einen genauen Maschinentakt, das heißt, ohne Abstimmung zwischen der Bewegung des Gegenstandes im Verhältnis zur Belichtung der Zeile, sind die Aufnahmen der Gegenstände, insbesondere Banknoten, unterschiedlich lang, das heißt, die Abbildung der Banknote kann in dem jeweiligen aufgenommenen Bild länger oder kürzer erscheinen.

Das angegebene Ziel der Erfindung wird erreicht bzw. die angeführten Probleme werden gelöst mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Merkmalen. Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 11 charakterisiert. Diese Vorrichtung bietet effiziente Rechenleistung und kann wirtschaftlich in Form von Hardwarebauteilen realisiert werden. Ferner können Transportunregelmäßigkeiten und Verzerrungen des Bildes in und/oder quer zur Transportrichtung ausgeschaltet werden.

Die Ansprüche 12 bis 14 betreffen die Effizienz und Betriebssicherheit der Vorrichtung günstig beeinflussende Merkmale.

Die erfinderische Idee beruht darin, dass auf jedem Gegenstand eine Kalibrierstrecke ausgebildet oder ausgesucht wurde, von der man die genaue Länge kennt bzw. der man eine bestimmte Länge à priori zuordnet, und die in jeder getätigten Aufnahme dieses Gegenstandes gesucht wird. Als derartige Kalibrierstrecke kommt insbesondere die Distanz zwischen zwei markanten Punkten bzw. Merkmalen bzw. Objekten in Frage. Auch die Länge eines Aufdruckes oder Buchstabens oder die Distanz zwischen zwei Aufdrucken oder andere Distanzen, die gut erkennbar sind, können als Kalibrierstrecke bekannter Länge zum Einsatz kommen. Diese Kalibrierstrecke wird an einem Mustergegenstand oder am Gegenstand selbst, vermessen und damit erhält man einen bekannten Sollwert. Bei jeder Aufnahme eines gleichartigen Gegenstandes, der vermessen werden soll, wird diese Kalibrierstrecke gesucht, vermessen und das Ergebnis als detektierter Istwert angesehen. Aus dem Verhältnis zwischen der bekannten bzw. als bekannt vorausgesetzten bzw. tatsächlichen Länge und der dafür detektierten Anzahl der Pixel wird ein Skalierungsfaktor errechnet, mit dem alle weiteren Vermessungen in der getätigten Aufnahme des zu überprüfenden Gegenstandes skaliert werden können, womit die tatsächlichen Abmessungen bzw. Längen von detektierten Strecken, z. B. im metrischen Maßsystem, ermittelt werden können. Dies bedeutet auch, dass für jede untersuchte Banknote ein eigener Skalierungsfaktor ermittelt und für die Überprüfung dieser Banknote herangezogen wird.

Von Vorteil ist es dabei, wenn von den Merkmalen des Anspruches 7 Gebrauch gemacht wird. Durch die Abbildung der Kalibrierstrecke mit bekannter Längenerstreckung auf die Pixel des Bildaufnahmesensors kann festgestellt werden, auf wie viele Pixel die Kalibrierstrecke abgebildet wird und es kann ein Skalierungsfaktor als Verhältnis von Länge und Pixelanzahl ermittelt werden. Wird sodann eine beliebige interessierende Strecke auf dem zu überprüfenden Gegenstand, der mit einem gleichartigen oder demselben Bildaufnahmesensor abgebildet worden ist, detektiert, so wird durch Multiplikation der detektierten Pixel mit dem Skalierungsfaktor die tatsächliche Länge dieser zu überprüfenden Strecke auf dem Gegenstand ermittelt.

Eine Kalibrierstrecke sollte entweder diagonal durch das Bild verlaufen oder – falls eine solche nicht vorhanden ist – empfiehlt es sich zwei Kalibrierstrecken zu suchen, und zwar eine waagrechte und eine senkrechte Kalibrierstrecke, um eine entsprechende waagrechte bzw. senkrechte Skalierung bzw. eine Skalierung in Richtung der X-Koordinaten und der Y-Koordinaten durchführen zu können. Diesbezüglich sind die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 von Vorteil, die es insbesondere für Zeilenkameras, vorteilhaft ermöglichen, diagonale Kalibrierstrecken einzusetzen, um letztlich im Zuge entsprechender Rechenoperationen eine eigene Skalierung für die X-Koordinaten und die Y-Koordinaten, das heißt, der Koordinaten, die sich senkrecht bzw. parallel zur Bewegungsrichtung eines zu untersuchenden Gegenstandes relativ zu einer Zeilenkamera erstrecken, zu erreichen.

Des Weiteren sollen die vorgesehenen Kalibrierstrecken möglichst lang sein, da, je länger diese Kalibrierstrecken sind, desto kleiner der relative numerische Fehler bei der Errechnung der Skalierungsfaktoren ist. Voraussetzung ist allerdings, dass die Kalibrierstrecke vollständig auf dem zu überprüfenden Gegenstand aufscheinen und detektierbar sein muss.

Durch den spezifischen Produktionsprozess für Banknoten sind die einzelnen Druckprozesse und Applikationen bei jeder Banknote individuell verzerrt und gegeneinander verschoben; es kann daher schwierig sein, eine für unterschiedliche Exemplare einer Banknoten konstante Kalibrierstrecke gewünschter Länge zu finden bzw. auswählen zu können.

Die Länge und/oder Breite eines Gegenstandes eignet sich üblicherweise nicht für Kalibrierzwecke, insbesondere da diese bei jeder Banknote zwar in geringen Toleranzen, aber dennoch unterschiedlich sind. Des Weiteren ist es nicht günstig, eine Kalibrierstrecke zwischen zwei markanten Punkten unterschiedlicher Druckprozesse zu wählen, da mit diesen Druckprozessen aufgebrachte markante Punkte in ihrer Position zueinander sehr stark schwanken können. Von Vorteil ist es, wenn man zwei markante Punkte für die Kalibrierstrecke wählt, die aus ein und demselben Druckprozess stammen. Diesbezüglich sind die Merkmale des Anspruches 5 von Vorteil.

Diese Merkmale sehen vor, dass die Kalibrierstrecke zwischen zwei markanten Punkten ein und desselben Druckprozesses gewählt wird, und zwar des letzten aufgebrachten Druckes. Bei Banknoten werden die letzten Merkmale üblicherweise in einem Tiefdruckverfahren aufgebracht. Damit ist eine Kalibrierstrecke auswählbar, die am konstantesten ist bzw. durch andere Druckprozesse nicht beeinflusst worden ist.

Beim Aufbringen jedes Druckes wird in der Druckphase das Papier einem starken Pressdruck, unter Umständen auch Ziehspannungen, ausgesetzt und allenfalls ausgewalzt. Aufdrucke, die vor der letzten Druckphase aufgebracht werden, werden dadurch abhängig vom aktuellen Druck, von der Beschaffenheit des Papiers, von Umweltparametern und auch von der aktuellen Position der Banknote am Druckbogen verzerrt. Strecken zwischen markanten Punkten dieser vorausgegangenen Druckphase eignen sich daher weniger gut als Kalibrierstrecke, da sie von Banknote zu Banknote unterschiedlich durch die mechanische Verzerrung bzw. einem Auswalzen beim nächsten Druckvorgang bereits nicht mehr konstant bzw. vergleichbar sind. Strecken zwischen markanten Punkten der letzten aufgebrachten Druckphase eignen sich gut, da diese kaum mehr Abweichungen bei den einzelnen Gegenständen zeigen.

Von Vorteil sind die Merkmale des Anspruches 6, da in einfacher Weise über die bereits ermittelte tatsächliche Länge und/oder Breite des Gegenstandes bzw. der Banknote Vermessungen an anderen Stellen des Gegenstandes bzw. der Rückseite derselben Banknote vorgenommen werden können und für diese Vermessungen auf eine lange Kalibrierungsstrecke, deren tatsächliche Länge bereits ermittelt wurde, zurückgegriffen werden kann.

Das Verfahren zur Vermessung von Gegenständen auf der Vor- und Rückseite wird vereinfacht, da für Vermessungen auf beiden Flächen einer Banknote sowie auch gleichzeitig bei einer Vermessung von anderen Aufnahmen dieser Banknote, z. B. im Durchlicht oder anderen Abbildungsmaßstäben, nur eine einzige Kalibrierstrecke von nur einer Banknotenfläche verwendet werden kann.

Es können die tatsächliche Länge und/oder Breite der Banknote in der entsprechenden Aufnahme einer Banknotenseite ermittelt werden und diese korrekte skalierte Länge und/oder Breite ergeben eine Kalibrierstrecke für die Auswertung der Aufnahme der Abbildung der anderen Banknotenseite und allenfalls weitere Aufnahmen dieser Banknote auf der Vorder- und/oder Rückseite, da die tatsächliche Länge und/oder Breite in den einzelnen Aufnahmen dieser Banknote naturgemäß identisch sein müssen. Mit der bekannten Länge und/oder Breite des Gegenstandes bzw. der Banknote kann man für weitere Aufnahmen die erforderlichen Skalierungsfaktoren berechnen, indem festgestellt wird, auf wie viele Pixel die Länge und/oder Breite der Banknote abgebildet wird. Mit Hilfe dieses/r Skalierungsfaktors/en werden die tatsächlichen Längen der detektierten und auszuwertenden Strecken bzw. Merkmale berechnet.

Es ist nicht erforderlich, dass für die Ermittlung eines Skalierungsfaktors die unterschiedlichen Aufnahmen des Prüfgegenstandes (oder seiner unterschiedlichen Seiten) mit derselben Abbildungsgeometrie bzw. demselben Sensorchip erfolgt. Wenn die tatsächliche Länge und/oder Breite des Gegenstandes, insbesondere der Banknote, festgestellt worden ist, kann basierend auf diesen tatsächlichen Maßen mit beliebigen Abbildungsgeometrien gearbeitet werden und für jede Abbildungsgeometrie kann aufgrund des Verhältnisses der tatsächlich bekannten Länge und/oder Breite zu der detektierten Länge und/oder Breite der Skalierungsfaktor ermittelt und für weitere in dem Bild detektierte Strecken deren tatsächliche Länge gewonnen werden.

Es ist von Vorteil, die Merkmale des Anspruches 8 zu verwirklichen und allenfalls auf den Gegenständen zusätzlich zu vorhandenen Aufdrucken, z. B. Barcodes, Linienmustern usw., auch eigene Kalibrierstrecken vorzusehen.

Die erfindungsgemäße Vorgangsweise eignet sich außer für Banknoten, insbesondere auch die Überprüfung von Briefmarken, Gutscheinen, Verpackungsaufdrucken, Formularen, Aktien, Reisepässen, Dokumenten usw., bei denen vergleichbare Prüfpraktiken wie bei Banknoten auftreten. Des Weiteren ist die Erfindung auch einsetzbar, wenn nur ein einziger Druckprozess und allenfalls ein Zuschneideprozess vorliegt. Üblicherweise hat der Zuschneideprozess stärkere Toleranzen in Hinblick auf Länge und/oder Breite als ein Druckprozess. Über Kalibrierstrecken, die im Druckprozess aufgebracht wurden, kann man sodann die Toleranzen bzw. die tatsächlich erhaltene Länge und Breite nach dem Zuschneideprozess, z. B. im metrischen Maßsystem, exakt bestimmen.

Das Wesen der Erfindung beruht darin, dass eine Kalibrierstrecke auf dem zu überprüfenden Gegenstand vorhanden ist. Deshalb eignet sich die erfindungsgemäße Vorgangsweise auch bei einer relativ starken Variation der Abbildungsmaßstäbe zwischen den einzelnen Aufnahmen, z. B. aufgrund von unterschiedlichen Aufnahmesystemen. Damit wird das erfindungsgemäße Verfahren auch einsetzbar für die Überprüfung der Bestückung von elektronischen Prints, da auch hier geeignete Strecken bzw. Merkmale gefunden werden, deren Abmessungen bzw. Dimensionen bestimmt werden können.

Es ist einfach möglich, die ermittelten Abmessungen der Kalibrierstrecken auf den zu überprüfenden Gegenständen zu überprüfen, ob sie innerhalb vorgegebener Toleranzen liegen und die Gegenstände entsprechend zu klassieren.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Abbildungen näher erläutert. 1 und 2 zeigen beispielhaft die Aufnahme zweier Gegenstände (A und B) mit zwei unterschiedlichen Zeilenkamera-Aufnahmesystemen (1 und 2) für die Vorder- und Rückseite. 3 veranschaulicht die Berechnung eines Skalierungsfaktors aus der bekannten und der gemessenen Länge einer Strecke und die Anwendung des Skalierungsfaktors zur Vermessung einer unbekannten Strecke.
Entsprechend dem folgenden Ablaufschema wird auf einem digitalen Bild der Vorderseite A_f des Gegenstandes bzw. Druckwerks A, insbesondere Banknote, die Kalibrierstrecke K bekannter bzw. vorgegebener Länge zwischen den Punkten X und Y gefunden. K_p ist die Länge von K in Pixeln. K_m ist die tatsächliche metrische Länge von K und bekannt. K_m/K_p ist demnach der Koeffizient bzw. Skalierungsfaktor, mit dem jede interessierende, in Pixeln gemessene Strecke multipliziert werden muss, um deren metrische Länge zu erhalten. Auf diese Weise kann auch die metrische Länge und/oder Breite des Druckwerks A ermittelt werden.
Wenn auch auf A_r, der Rückseite von A, metrische Messungen durchgeführt werden sollen, sich dort aber keine geeignete Kalibrierstrecke findet (oder Rechen-Zeit gespart werden soll), dann kann die bereits ermittelte metrische Länge und/oder Breite des Gegenstandes als Kalibrierstrecke für die Rückseite verwendet werden: Aus der metrischen Länge L_m (die ja für die Vorderseite des Gegenstandes A berechnet wurde und damit auch für die Rückseite A_r bekannt ist) und der auf der Rückseite in Pixeln gemessene Länge L_p' lässt sich ein Koeffizient L_m/L_p' berechnen, mit dessen Hilfe auch auf der Rückseite die tatsächliche Länge alle Strecken ermittelt werden können. Entsprechendes gilt für die Breite.
Es ist zu beachten, dass die metrische Länge L_m im Allgemeinen nicht bekannt ist und nur deshalb für die Rückseite eines Druckwerks als Kalibrierstrecke verwendet werden kann, weil sie durch die Vermessung der Vorderseite desselben Druckwerks berechnet wurde.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden folgende Schritte vorgenommen:
Dem erfindungsgemäßen Verfahren vorausgehend, erfolgt die Vermessung einer Kalibrierstrecke und die Ermittlung der Länge dieser Kalibrierstrecke, insbesondere der metrischen Länge K_m der Kalibrierstrecke.
Bei der erfindungsgemäßen Vorgangsweise werden folgende Schritte vorgenommen:

1. Aufnahme des Gegenstandes (Druckwerks), insbesondere Banknote, A mit einer Bildaufnahmeeinheit 1 mit Bildsensor, insbesondere einer Zeilenkamera.
2. Suchen und Detektieren der Kalibrierstrecke K im digitalen Bild A_f von A, üblicherweise durch Korrelationsverfahren
3. Ermittlung der Länge von K in Pixeln: K_p
4. Berechnung des Koeffizienten K_m/K_p K_m, wobei gegebenenfalls die metrische Länge von K oder in einem anderen Maßstab vorgegeben bzw. als bekannt vorausgesetzt ist
5. Ermittlung der Länge L des Gegenstandes (Druckwerks) A im digitalen Bild A_f in Pixeln: L_p
6. Berechnung der metrischen Länge L_m des Gegenstandes (Druckwerks) A: L_p·K_m/K_p = L_m
7. Suchen und detektieren einer beliebigen interessierenden Strecke M im digitalen Bild A_f von A (üblicherweise durch Korrelation)
8. Ermittlung der Länge von M in Pixeln: M_p
9. Berechnung der metrischen Länge M_m von M: M_p·K_m/K_p = Mm
10. Wiederholung der Schritte 7–9 für alle interessierenden Strecken
11. Aufnahme der Rückseite des Gegenstandes (Druckwerks) A durch eine weitere Bildaufnahmeeinheit 2
12. Ermittlung der Länge L des Gegenstandes(Druckwerks) A im digitalen Bild A_r in Pixeln: L_p'
13. Berechnung des Koeffizienten L_m/L_p' (L_m ist die errechnete metrische Länge des Gegenstandes(Druckwerks) A und muss daher für die Vorder- und Rückseite ident sein)
14. Suchen und detektieren einer beliebigen interessierenden Strecke M' im digitalen Bild A_r von A (üblicherweise durch Korrelation)
15. Ermittlung der Länge von M' in Pixeln: M_p'
16. Berechnung der metrischen Länge M_m' von M': M_p'·L_m/L_p' = M_m'
17. Wiederholung der Schritte 14–16 für alle interessierenden Strecken
18. Die Schritte 1–17 werden für jeden weiteren Gegenstand B analog durchgeführt. Man beachte, dass die Länge und Breite der Gegenstände im Allgemeinen variieren. D.h. die in Schritt 6 und 8 ermittelte Länge und Breite müssen für Schritt 15 bekannt sein. Falls es für Vorder- und Rückseite zwei unterschiedliche Inspektionssysteme gibt, muss also die im einen Prüf- bzw. Inspektionssystem ermittelte tatsächliche Länge und Breite an das andere Prüf- bzw. Inspektionssystem, das eine eigene Bildaufnahmeeinheit aufweist, übermittelt werden.

Durch die Verwendung einer Zeilenkamera, kann es, wie schon oben erwähnt, durch einen variierenden Maschinentakt, zu Längenverzerrungen (also Verzerrungen in Transportrichtung) kommen. Daher könnte eine Längenkorrektur in Transportrichtung und eine Längenkorrektur normal zur Transportrichtung vorgenommen werden.
Der Ablauf in diesem komplexeren Fall könnte folgendermaßen sein:

1. Aufnahme des Gegenstandes (Druckwerks) A durch eine Aufnahmeeinheit 1
2. Auffinden der Kalibrierstrecke K im digitalen Bild A_f von A (üblicherweise durch Korrelation)
3. Ermittlung der Strecke Δ_xK (also des Anteils der Länge von K in Transportrichtung) in Pixeln: Δ_xK_p und der Strecke Δ_yK (also des Anteils der Länge von K normal zur Transportrichtung) in Pixeln: Δ_yK_p
4. Berechnung der Koeffizienten Δ_xK_m/Δ_xK_p und Δ_yK_m/Δ_yK_p (K_m, die metrische Länge von K, sowie die Anteile in bzw. normal zur Transportrichtung Δ_xK_m und Δ_yK_m sind bekannt bzw. vorgegeben)
5. Ermittlung der Länge L des Gegenstandes(Druckwerks) A im digitalen Bild A_f in Pixeln: L_p
6. Berechnung der metrischen Länge L_m des Gegenstandes(Druckwerks) A: L_P·Δ_xK_m/Δ_xK_p = L_m
7. Ermittlung der Breite H des Gegenstandes(Druckwerks) A im digitalen Bild A_f in Pixeln: H_p
8. Berechnung der metrischen Breite H_m des Gegenstandes(Druckwerks) A: H_p·Δ_yK_m/Δ_yK_p = H_m
9. Auffinden einer beliebigen detektierten und interessierenden Strecke M im digitalen Bild A_f von A (üblicherweise durch Korrelation)
10. Ermittlung der Strecke Δ_xM (also des Anteils der Länge von M in Transportrichtung) in Pixeln: Δ_xM_p und der Strecke Δ_yM (also des Anteils der Länge von M normal zur Transportrichtung) in Pixeln: Δ_yM_p
11. Berechnung der metrischen Strecken Δ_xM_m und Δ_xM_m von M: Δ_xM_m = Δ_xM_p·Δ_xK_m/Δ_xK_p, Δ_yM_m = Δ_yM_p·Δ_yK_m/Δ_yK_p
12. Wiederholung der Schritte 9–11 für alle interessierenden Strecken
13. Aufnahme der Rückseite des Gegenstandes (Druckwerks) A durch eine weitere Bildaufnahmeeinheit 2
14. Ermittlung der Länge L des Gegenstandes(Druckwerks) A im digitalen Bild A_r in Pixeln: L_p'
15. Berechnung des Koeffizienten L_m/L_p' (L_m ist die metrische Länge des Gegenstandes(Druckwerks) A und muss daher für die Vorder- und Rückseite gleich groß sein)
16. Ermittlung der Breite H des Gegenstandes(Druckwerks) A im digitalen Bild A_r in Pixeln: H_p'
17. Berechnung des Koeffizienten H_m/H_p' (H_m ist die metrische Breite des Gegenstandes(Druckwerks) A und muss daher für die Vorder- und Rückseite gleich groß sein)
18. Auffinden einer beliebigen interessierenden Strecke M' im digitalen Bild A_r von A (üblicherweise durch Korrelation)
19. Ermittlung der Strecke Δ_xM' (also des Anteils der Länge von M' in Transportrichtung) in Pixeln: Δ_xM_p' und der Strecke Δ_yM' (also des Anteils der Länge von M' normal zur Transportrichtung) in Pixeln: Δ_yM_p'
20. Berechnung der metrischen Strecken Δ_xM_m' und Δ_xM_m' von M: Δ_xM_m' = Δ_xM_p'·Δ_xK_m/Δ_xK_p, Δ_yM_m' = Δ_yM_p'·Δ_yK_m/Δ_yK_p
21. Wiederholung der Schritte 18–20 für alle interessierenden Strecken

Die Schritte 1–21 werden für jeden weiteren zu untersuchende Gegenstand B (2) in identer Weise durchgeführt.
Es ist durchaus möglich, die Reihenfolge einzelner Verfahrensschritte abzuändern, ohne das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verändern. Die Reihenfolge der Verfahrensschritte wird insbesondere in Hinblick auf eine Minimierung der erforderlichen Rechenleistung gewählt.
Anstelle der gebildeten Verhältniszahlen bzw. Skalierungsfaktoren könnten auch deren reziproke Werte eingesetzt werden bei entsprechender Abänderung der Rechenoperationen.
Eine Vorrichtung gemäß 2 zur Überprüfung bzw. zur Vermessung von Gegenständen, vorzugsweise Druckwerken, insbesondere von Banknoten, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,

– dass auf dem Gegenstand zumindest eine Kalibrierstrecke (K) vorgegeben bzw. durch am Gegenstand vorhandene Merkmale, ausgebildet ist,
– dass zumindest eine Bildaufnahmeeinheit, insbesondere Zeilenkamera, zur Aufnahme der Gegenstände und dieser Kalibrierstrecke vorgesehen ist,
– dass ein Verhältnisbildner zur Berechnung eines Skalierungsfaktors vorgesehen ist, der die vorgegebene Kalibrierstrecke bekannter bzw. als bekannt vorausgesetzte Länge ins Verhältnis zur am Gegenstand detektierten Kalibrierstrecke bzw. der Pixelanzahl dieser Strecke setzt und
– dass eine Recheneinheit vorgesehen ist, mit der die festgestellte Anzahl der Pixel jede weiteren aufgenommenen und detektierten Strecke eines zu prüfenden Gegenstandes mit dem Skalierungsfaktor multipliziert wird und das Resultat als tatsächliche Länge dieser am Gegenstand befindlichen Strecke angesehen wird. Von Vorteil ist es, wenn als Bildaufnahmeeinrichtung eine Zeilenkamera vorgesehen ist, von der die tatsächliche(n) Abstände und/oder Größe und/oder die Lage der einzelnen Pixel bekannt sind.

Vorteilhafterweise befinden sich die Kalibrierungsstrecken auf den Gegenständen an derselben oder einem vergleichbaren Ort.
Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorgangsweise beim Einsatz von Zeilenkameras von Vorteil, da mit derartigen Kameras sinnvoll nur der Gegenstand abgetastet wird und außerhalb des Gegenstandes liegende Kalibrierungsstrecken nicht berücksichtigt werden können.

Claims

Verfahren zur Überprüfung bzw. zum Vermessung von Gegenständen, vorzugsweise Druckwerken, insbesondere von Banknoten, dadurch gekennzeichnet – dass eine Aufnahme der zu prüfenden bzw. zu vermessenden Gegenstände mit einem Bildaufnahmeverfahren erfolgt und eine am Gegenstand ausgebildete oder ausgewählte Kalibrierstrecke bekannter bzw. mit als bekannt vorausgesetzter Länge, insbesondere mit Korrelationsverfahren, gesucht bzw. festgestellt und die Abbildung der Kalibrierstrecke bezüglich ihrer Länge vermessen wird, wobei insbesondere die Anzahl der Pixel bestimmt wird, auf die die Kalibrierstrecke abgebildet wird, – dass ein Skalierungsfaktor bestimmt wird, indem das Verhältnis der tatsächlichen Länge und der detektierten Länge der Kalibrierstrecke gebildet wird, insbesondere die vorgegebene Länge der Kalibrierstrecke zur bestimmten Anzahl der Pixel ins Verhältnis gesetzt wird, – dass zur Überprüfung von sich am Gegenstand befindlichen Merkmalen, insbesondere Merkmalabmessungen od. dgl., die Anzahl der Pixel, über die sich diese Merkmale erstrecken, bestimmt und mit dem Skalierungsfaktor multipliziert wird, – und dass das Resultat als tatsächliche Länge bzw. Erstreckung des Merkmals angesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beurteilung der Gegenstände die erhaltene tatsächliche Länge der detektierten Merkmale, insbesondere Strecken mit vorgegebenen Vergleichswerten oder Toleranzbereichen verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Gegenständen eine Kalibierstrecke ausgebildet bzw. ausgewählt wird, wobei diese Kalibrierungsstrecke und die vorgesehene relative Bewegungsrichtung der den zu prüfenden Gegenständen zu der eingesetzten Bildaufnahmeeinheit, insbesondere Zeilenkamera oder der X-Richtung des Sensorchips, einen Winkel, vorzugsweise etwa +/– 45°, einschließen bzw. die Kalibrierstrecke parallel zur Diagonale der Sensorfläche der Bildaufnahmeeinheit verläuft.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus zwei zueinander normal stehenden Anteilen der Kalibrierstrecke, insbesondere der in Bewegungsrichtung sowie der normal zur Bewegungsrichtung gegebenen Erstreckung der Kalibrierstrecke oder auch der Erstreckung der Kalibrierstrecke in X- bzw. in Y-Richtung des Sensorchips, zwei unterschiedliche Skalierungsfaktoren für die Vermessung von auf dem zu prüfenden Gegenstand befindlichen, insbesondere sich in Bewegungsrichtung und sich dazu normal erstreckenden bzw. in X- und Y-Richtung verlaufenden Strecken ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierstrecke bzw. die die Kalibrierstrecke begrenzenden Merkmale auf die zu überprüfenden Gegenständen in ein und demselben Druckprozess, insbesondere einem abschließenden Druckprozess, insbesondere Tiefdruckprozess, aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des für eine Fläche, insbesondere Vorderfläche, des Gegenstandes ermittelten Skalierungsfaktors die tatsächliche Längen- und/oder Breitenerstreckung dieser Fläche des Gegenstandes, insbesondere Banknote, ermittelt wird und diese ermittelte Länge und/oder Breite als Basis zur Berechnung der tatsächlichen Länge von auf zumindest einer weiteren Seite weiteren detektierten Strecken bzw. Merkmalen, insbesondere Rückseite, des Gegenstandes, insbesondere Banknote und/oder verschiedene weitere Aufnahmen des Gegenstandes, z. B. für IR- oder Durchlichtaufnahmen, eingesetzt werden, indem basierend auf dieser Länge und/oder Breite jeweils ein Skalierungsfaktor ermittelt wird, mit dem die tatsächliche Länge bzw. Erstreckung der auf der weiteren Seite befindlichen Merkmale, insbesondere Erstreckung, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierstrecke bzw. die die Kalibrierstrecke definierenden Merkmale auf dem zu vermessenden Gegenstand zusätzlich zu vorhandenen, zu vermessenden Merkmalen angeordnet bzw. angebracht werden oder eine vorhandene Strecke als Kalibrierstrecke ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Mehrzahl von nacheinander zu überprüfenden gleichartigen Gegenständen für jeden zu überprüfenden Gegenstand, basierend auf einer am Gegenstand befindlichen bzw. festgelegten Kalibrierstrecke, ein eigener Skalierungsfaktor ermittelt und zur Feststellung der tatsächlichen Länge von auf diesem Gegenstand befindlichen Strecken bzw. der Länge und/oder Breite des Gegenstandes verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vermessung von mehreren Strecken bzw. Merkmalen auf einem Gegenstand oder einer Fläche des Gegenstandes immer derselbe, für diesen Gegenstand bzw. diese Fläche ermittelte Skalierungsfaktor eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme des Gegenstandes mit einer Bildaufnahmeeinheit, insbesondere Zeilenkamera, mit einem Sensorelement, insbesondere Flächensensor, erfolgt, von dem die tatsächliche(n) Abstände und/oder Größe und/oder die Lage der einzelnen Pixel ermittelt werden bzw. bekannt sind.
Vorrichtung zur Überprüfung bzw. zur Vermessung von Gegenständen, vorzugsweise Druckwerken, insbesondere von Banknoten, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, – dass auf dem Gegenstand zumindest eine Kalibrierstrecke (K) vorgegeben bzw. durch am Gegenstand vorhandene Merkmale, ausgebildet ist, – dass zumindest eine Bildaufnahmeeinheit, insbesondere Zeilenkamera, zur Aufnahme der Gegenstände und dieser Kalibrierstrecke vorgesehen ist, – dass ein Verhältnisbildner (3) zur Berechnung eines Skalierungsfaktors vorgesehen ist, der die vorgegebene Kalibrierstrecke bekannter bzw. als bekannt vorausgesetzter Länge ins Verhältnis zur am Gegenstand detektierten Kalibrierstrecke bzw. der Pixelanzahl dieser Strecke setzt und – dass eine Recheneinheit (4) vorgesehen ist, mit der die festgestellte Anzahl der Pixel jeder weiteren aufgenommenen und detektierten Strecke eines zu prüfenden Gegenstandes mit dem Skalierungsfaktor multipliziert wird und das Resultat als tatsächliche Länge dieser am Gegenstand befindlichen Strecke angesehen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibierstrecke mit der relativen Bewegungsrichtung zwischen den zu prüfenden Gegenständen und der, insbesondere als Zeilenkamera ausgebildeten, Bildaufnahmeeinheit bzw. der X-Y-Richtung des Sensorchips der Bildaufnahmeeinheit einen Winkel einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierstrecke bzw. die die Kalibrierstrecke begrenzenden Merkmale auf die zu überprüfenden Gegenständen in ein und demselben Druckprozess, insbesondere einem abschließenden bzw. finalisierenden Druckprozess, insbesondere Tiefdruckprozess, aufgebracht sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Bildaufnahmeeinrichtung eine Zeilenkamera vorgesehen ist, von der die tatsächliche(n) Abstände und/oder Größe und/oder die Lage der einzelnen Pixel bekannt sind.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bzw. der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14 zur Vermessung und Überprüfung von Banknoten, Briefmarken, Aktien, Gutscheinen, Verpackungen oder Drucksorten.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.