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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Aus
US 2006/0 131 419
A1 ist eine von Hand betätigte Leseeinrichtung insbesondere
für Barcodes und
zweidimensionale Symbole bekannt, die Beleuchtungsquellen für eine Hellfeld- und eine Dunkelfeldbeleuchtung
aufweist, sodass mittels des gleichen Abbildungsmoduls die abzutastende
Markierung bei Hellfeld- und bei Dunkelfeld-Beleuchtung abgetastet
werden kann.
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Aus
WO 94/18643 A1 ist
eine Vorrichtung mit einem CCD-Sensor zum Abtasten einer laufenden Materialbahn
bekannt, wobei die Materialbahn durch zwei Beleuchtungseinrichtungen
mit Hellfeldbeleuchtung und Dunkelfeldbeleuchtung beleuchtet wird.
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Ebenso
ist aus
EP 1 030 173
A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beleuchten einer
abzutastenden Materialbahn bekannt, die mit einer Kamera und wenigstens
zwei Lichtquellen versehen ist, wobei u. a. eine Zeitsteuereinrichtung
vorgesehen ist zum Synchronisieren des Betriebs der Komponenten der
Vorrichtung. Die Lichtquellen arbeiten zu unterschiedlichen Zeiten,
wobei während
jeder Abbildungsperiode ein Lichtstrahl von jeder Beleuchtungsrichtung
im Wesentlichen auf dem gleichen Bereich der abzutastenden Oberfläche fokussiert
wird.
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Bei
der Überprüfung eines
Druckbildes bzw. eines auf einer laufenden Materialbahn aufgedruckten
Motivs ist es somit zur Beleuchtung des Druckbildes für die Aufnahme
durch eine Kamera bekannt, das Druckbild durch verschiedene in einem
Winkel zueinander angeordnete Beleuchtungseinrichtungen zu beleuchten,
wobei die eine Beleuchtungseinrichtung eine Hellfeld-Beleuchtung
erzeugt, bei der stark reflektierende Bereiche des Druckbildes voll
in die Kamera reflektiert werden, während durch die in einem anderen
Winkel angeordnete Beleuchtungseinrichtung eine Dunkelfeld-Beleuchtung
erzeugt wird, durch die diffus reflektierende Bereiche des Druckbildes
durch die Kamera aufgenommen werden. Die Verwendung von Hellfeld-
und Dunkelfeld-Beleuchtung nacheinander bringt Nachteile hinsichtlich
der genauen Wiedergabe des Druckbildes mit sich und auch die gleichzeitige
Verwendung der beiden Beleuchtungsarten ist mit Nachteilen behaftet.
Die mit den Druckbildern bedruckte Bahn kann Verwerfungen aufweisen
oder schwingen, sodass Störungen
in dem von der Kamera abgetasteten Druckbild auftreten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Druckbild auf einer laufenden Materialbahn
so durch eine Kamera zu Überprüfungszwecken
aufzunehmen, dass eine möglichst
präzise
Wiedergabe des Druckbildes durch die Kamera möglich ist.
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Dies
wird erfindungsgemäß durch
die Merkmale im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 5 erreicht. Dadurch,
dass die Beleuchtungseinrichtungen jeweils aus selektiv ansteuerbaren
Leuchteinheiten, insbesondere Leuchtdioden, bestehen, sodass unterschiedlich
reflektierende Bereiche des Druckbildes durch verschiedene Gruppen
von Leuchteinheiten beleuchtet werden können, kann ein stark reflektierender
Bereich mit Hellfeld-Beleuchtung beleuchtet werden, während diffus
reflektierende Bereiche durch Dunkelfeld-Beleuchtung beleuchtet
werden.
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Hierdurch
wird für
die Kamera eine optimale Beleuchtung des Druckbildes bereitgestellt,
weil das aus unterschiedlichen Bereichen aufgebaute Druckbild für jeden
Bereich so beleuchtet wird, dass die Kamera das Druckbild für die Überprüfung der
Druckqualität
präzise
aufnehmen und auf einem Monitor wiedergeben kann.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Schaltungseinrichtung,
die die Leuchtdioden der Beleuchtungseinrichtungen selektiv aktiviert und
deaktiviert, lernfähig
ausgebildet werden.
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Die
Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
schematische Ansicht eines Aufbaus einer Überwachungseinrichtung für ein Druckbild
auf einer laufenden Materialbahn,
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2 eine
schematische Seitenansicht und eine Stirnansicht einer zeilenförmigen Beleuchtungseinrichtung,
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3 eine
Draufsicht auf ein schematisch wiedergegebenes Druckbild auf einer
Materialbahn, und
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4 eine
schematische Darstellung der Speicherung der selektiven Ansteuerung
der Beleuchtungseinrichtung.
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In 1 sind
mit 1 und 2 Beleuchtungseinrichtungen bezeichnet,
die in verschiedenen Winkeln die Oberfläche einer Materialbahn 4 beleuchten,
damit ein darauf durch eine nicht dargestellte Druckmaschine aufgedrucktes
Druckbild von einer Kamera 3 aufgenommen werden kann. Die
Kamera überträgt die aufgenommenen
Bilder des Druckbildes an einen nicht dargestellten Monitor, an
dem die Qualität
des Druckbildes überprüft wird.
Mit 4a sind Rollen bezeichnet, über die die Materialbahn 4 in
Pfeilrichtung läuft.
Mit 6 ist eine weitere Beleuchtungseinrichtung bezeichnet,
die unter der Materialbahn 4 angeordnet ist. Diese Beleuchtungseinrichtung 6 kann
bei zumindest teilweise transparenten Materialbahnen 4 verwendet,
bei denen zur Aufnahme eines Bildes durch die Kamera 3 eine
Durchlichtbeleuchtung möglich
ist.
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Mit 7 ist
ein mit einer Rolle 4a verbundener Drehimpulsgeber bezeichnet,
der über
eine Leitung 7a mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden
ist und Signale bezüglich
der Bewegung der Materialbahn 4 in Pfeilrichtung bzw. der
Bewegung des auf der Materialbahn 4 befindlichen Druckbildes
an die Steuereinrichtung 10 liefert. In gleicher Weise
sind die Beleuchtungseinrichtungen 1, 2 und 6 über entsprechende
Signalleitungen 1b, 2b und 6a mit der
Steuereinrichtung 10 verbunden.
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Die
Beleuchtungseinrichtungen 1, 2 und 6 sind
durch selektiv ansteuerbare Leuchteinheiten 5 aufgebaut. 2 zeigt
als Beispiel aneinander gereihte Leuchtdioden 5 als Beleuchtungseinrichtung. Eine
derartige zeilenförmige
Beleuchtungseinrichtung erstreckt sich über die gesamte Breite der
Materialbahn 4. Die einzelnen Leuchtdioden 5 können gesondert
von der Steuereinrichtung 10 angesteuert bzw. ein- und
ausgeschaltet werden, sodass beispielsweise ein Bereich ΔH bestehend
aus einer vorgegebenen Anzahl von Leuchtdioden 5 ausgeschaltet
werden kann, während
die übrigen
Leuchtdioden eingeschaltet bleiben, und umgekehrt.
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3 zeigt
in einer schematischen Draufsicht ein Druckbild 8 auf der
Materialbahn 4, das einen stark reflektierenden bzw. spiegelnden
Bereich 9 aufweist, der beispielsweise durch eine Aluminiumbedampfung
oder dergleichen ausgebildet sein kann. Neben diesem stark reflektierenden
Bereich 9 sind weitere Motive in Bereichen 11 und 12 auf
der Materialbahn aufgedruckt, die diffus reflektieren und ein beliebiges
Muster darstellen können.
Die Länge
L des Druckbildes 8 entspricht im Wesentlichen der Umdrehung
eines Druckzylinders an der Druckmaschine bzw. einem Repeat. Die
Länge des
Druckbildes 8 wird durch den Drehimpulsgeber 7 in
durch die Skala 7a dargestellte Zeilen 1 bis n
unterteilt, sodass Bereiche des Druckbildes in Längs bzw. Laufrichtung definiert
werden können.
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In 1 sind
durch Pfeile 1a und 2a die von der zeilenförmigen Beleuchtungseinrichtung 1 bzw. 2 abgegebenen
Lichtstrahlen schematisch wiedergegeben, wobei die Beleuchtungseinrichtung 1 eine Hellfeld-Beleuchtung
dadurch erzeugt, dass der Lichtstrahl 1a von einem stark
reflektierenden Bereich im gleichen Winkel wie der Einfallswinkel
direkt in die Kamera 3 reflektiert wird, während die
Beleuchtungseinrichtung 2 über den in einem kleineren
Winkel einfallenden Lichtstrahl 2a eine Dunkelfeldbeleuchtung
des Druckbildes erzeugt, wobei sich diffuses Reflexionslicht ergibt.
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Die
Kamera 3 ist vorzugsweise als Zeilenkamera ausgebildet,
wenn sie mit einer zeilenförmigen Beleuchtungseinrichtung
(2) zusammenarbeitet. Sie kann auch als Flächenkamera
bei einer flächenförmigen Beleuchtungseinrichtung
ausgebildet sein, bei der über
eine Fläche
verteilt selektiv ansteuerbare Leuchteinheiten bzw. Leuchtdioden 5 angeordnet sind,
sodass einzelne Flächenbereiche
der Beleuchtungseinrichtung ein- und ausgeschaltet werden können.
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Beim
Aufnehmen eines Bildes von dem Druckbild 8 durch die Zeilenkamera 3 werden
durch die Steuereinrichtung 10 in den vom Drehimpulsgeber 7 definierten
vorgegebenen Zeilen 1 bis x in 3 alle Leuchtdioden 5 der
Beleuchtungseinrichtung 2 angesteuert, sodass alle diffus
reflektierenden Bereiche des Druckbildes mit Dunkelfeld-Beleuchtung
beleuchtet werden. Für
die darauffolgenden Zeilen x bis y, die der Länge des stark reflektierenden Bereiches 9 entsprechen,
wird der Bereich der ΔH der
Beleuchtungseinrichtung 1 (2) durch
die Steuereinrichtung 10 aktiviert, während zur gleichen Zeit die
Beleuchtungseinrichtung 2 im Bereich ΔH deaktiviert wird. In dem folgenden
Bereich y bis n wird die Beleuchtungseinrichtung 1 wieder
deaktiviert und die Beleuchtungseinrichtung 2 voll aktiviert,
sodass alle Leuchtdioden 5, die sich über die Breite der Materialbahn 4 erstrecken,
Licht abgeben.
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Mit
anderen Worten kann durch die Auswahl der aktivierten und deaktivierten
Leuchtdioden 5 eine zeit- und ortsabhängige Beleuchtung in Längen- und Breitenrichtung
des Druckbildes 8 erreicht werden, wodurch sich optimale
Aufnahmebedingungen für
die Kamera 3 ergeben, weil die diffus reflektierenden Bereiche
des Druckbildes mit Dunkelfeld-Beleuchtung beleuchtet werden und
der stark reflektierende Bereich 9 durch Hellfeld-Beleuchtung
beleuchtet wird.
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Wenn
die Materialbahn 4 teilweise transparent ist, kann auch
die Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6, die ebenfalls
aus einer Reihe von Leuchtdioden 5 aufgebaut ist, in der
gleichen Weise partiell angesteuert werden, sodass bestimmte Bereiche
von Leuchtdioden 5 aktiviert oder deaktiviert werden.
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Bei
der zuvor beschriebenen Steuerung der zeilenförmigen Beleuchtungseinrichtungen 1 und 2 wird
in der Steuereinrichtung 10 der Bereich 11 der Zeilen 1 bis
x, der Bereich 9 von x bis y und der Bereich 12 von
y bis n vorgegeben bzw. voreingestellt, nachdem die Länge der
Bereiche 9, 11 und 12 bekannt ist. Es
ist aber auch möglich,
die Steuereinrichtung lernfähig
auszubilden, sodass sich die Vorrichtung abhängig vom jeweiligen Druckbild
selbsttätig so
einstellt, dass zwischen Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung in
Abhängigkeit
vom jeweiligen Druckbild umgeschaltet wird.
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Dazu
wird beim Einlesen des Druckbildes durch die Kamera 3,
das auf der laufenden Materialbahn immer wiederkehrt (repeats),
zunächst
z. B. ausschließlich
Hellfeld-Beleuchtung an der Beleuchtungseinrichtung 1 eingesetzt.
Spiegelnde Anteile 9 des Druckbildes 8 erscheinen
dabei wesentlich heller als diffus reflektierende Bereiche. Durch
Identifizierung der besonders hell reflektierenden Bildanteile in einem
Bildspeicher 3a können
die Positionen anhand der vom Drehimpulsgeber 7 vorgegebenen
Zeilen 1 bis n ermittelt werden, welche anschließend bei
der Aufnahme des Druckbildes 8 durch die Kamera durch Hellfeld-Beleuchtung
partiell belichtet werden sollen. Alle anderen Bereiche des Druckbildes 8 können mit der
Beleuchtungseinrichtung 2 mit Dunkelfeld-Beleuchtung belichtet
werden.
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Auf
diese Weise ist eine Voreinstellung der Steuereinrichtung 10 nicht
erforderlich, weil durch Identifikation der besonders hell reflektierenden
Bereiche selbsttätig
jene Zeilen 1 bis n ermittelt werden können, an denen Hellfeld-Beleuchtung
eingesetzt werden soll.
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Es
kann auch so vorgegangen werden, dass zunächst ausschließlich Dunkelfeld-Beleuchtung
an der Beleuchtungseinrichtung 2 eingesetzt wird, um die
einzelnen Bereiche des Druckbildes zu identifizieren, damit die
Steuereinrichtung selbsttätig
die Umschaltung zwischen Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung bei laufendem
Betrieb vornimmt.
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Je
nach Art des Druckbildes 8 können die Leuchtdioden 5 bei
Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung
auch überlappend
aktiviert werden. Wesentlich ist, dass eine Auswahl der Lichtabgebenden Dioden
getroffen werden kann, damit Bereiche des Druckbildes selektiv ausgeleuchtet
werden können.
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Anstelle
nur einer Zeile von Leuchtdioden 5 können auch zwei und mehr Zeilen
verwendet werden. In Verbindung mit einer Zeilenkamera wird eine lang
gestreckte Beleuchtungseinrichtung durch Leuchtdioden ausgebildet.
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Anstelle
von Leuchtdioden als Leuchteinheiten 5 können beispielsweise
auch Glasfaserbündel oder
andere Leuchteinheiten Verwendung finden, die selektiv ansteuerbar
sind und zusammen mit anderen Leuchteinheiten eine Beleuchtungseinrichtung bilden.
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Auch
kann anstelle eines Drehimpulsgebers 7 eine andere Einrichtung
vorgesehen werden, um das Druckbild für die Steuereinrichtung in
einzelne Bereiche bzw. Zeilen zu unterteilen. Beispielsweise können am
Druckzylinder Marken abgetastet werden. Bei konstanter Drehzahl
des Druckzylinders kann zwischen zwei Marken eine Anzahl von Impulsen
errechnet werden, um das Druckbild in einzelne Zeilen zu unterteilen.
Auch können
andere Sensoren wie Induktivgeber und dergleichen Verwendung finden.
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4 zeigt
schematisch eine Steuerung bzw. Speicherung der selektiven Ansteuerung
der Leuchteinheit bzw. Leuchtdioden 5 einer Beleuchtungseinrichtung
aus einem Speicher 30, in dem die einzelnen Zeilen 1 bis
n abgespeichert sind, in die das Druckbild 8 auf der Druckbahn 4 durch
den Drehimpulsgeber 7 aufgeteilt wird. Mit 20 ist
ein Zähler
bezeichnet, der über
einen Adressbus 20a die der Skala 7a bzw. den
Zeilen 1 bis n entsprechenden Zeilen im Speicher 30 eingibt,
von dem aus je nach Position der gerade beleuchteten Zeile x die
einzelnen Leuchtdioden 5 der Beleuchtungseinrichtung so
angesteuert werden, dass in der einzelnen Zeile x bestimmte Leuchtdioden
angeschaltet (1) oder ausgeschaltet (0) sind. Das Muster der selektiven
Aktivierung (0) und (1) im Speicher 30 kann vorgegeben werden,
je nach der Auswahl von Hellfeld- und Dunkelfeld-Beleuchtung oder
es kann durch eine selbsttätige
Abtastung der entsprechenden Bereiche des Druckbildes ausgebildet
werden.
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Auf
diese Weise kann das in Zeilen 1 bis n unterteilte Druckbild 8 in
jeder Zeile selektiv durch die Leuchtdioden 5 ausgeleuchtet
werden, je nach Vorgabe in der entsprechenden Zeile im Speicher 30,
in dem das Druckbild hinsichtlich Beleuchtung der einzelnen Bereiche
mit hoher Variabilität
aufgerastet ist, wobei jeder Leuchtdiode 5 eine eigene
Speicherzelle im Speicher 30 zugeordnet ist.
