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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Parametern eines
Druckprozesses nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine
Vorrichtung und ein Druckerzeugnis, die jeweils zur Durchführung
dieses Verfahrens ausgelegt sind.
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Zur
Prozessüberwachung beim Drucken ist es üblich,
auf den zu bedruckenden Bogen bzw. Bahnen außerhalb des
Sujets mit farbigen Testmustern bedruckte Kontrollstreifen vorzusehen.
Diese Kontrollstreifen, deren Längsrichtung quer zur Transportrichtung
des Bedruckstoffs liegt, enthalten einen sich in Längsrichtung
periodisch wiederholenden Satz von Messfeldern, an denen jeweils
eine bestimmte, die Druckqualität charakterisierende Kenngröße messbar
ist. Noch während der Bewegung des zu untersuchenden Druckerzeugnisses
in der Druckmaschine wird ein Bild von zumindest einem Teil des Kontrollstreifens
erfasst und ausgewertet.
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In
der
DE 10 1904
003 613 A1 sind eine Vorrichtung zur Erfassung eines Bildes
von einem vorbestimmten Ausschnitt eines in Bewegung befindlichen Druckerzeugnisses
und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung offenbart.
Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Kamera mit einem zweidimensionalen
elektronischen Bildsensor und eine Beleuchtungseinrichtung, die
auf den Beobachtungsbereich der Kamera gerichtet und zu dessen impulsartiger
Ausleuchtung während des dortigen Aufenthalts des vorbestimmten
Ausschnitts des Druckerzeugnisses geeignet ist. Die Beleuchtungseinrichtung
besteht aus einer Vielzahl einzelner Lichtquellen, deren Licht aufgrund
unterschiedlicher Emissionscharakteristik und/oder Filterung eine
gruppenweise unterschiedliche spektrale Zusammensetzung aufweist, und
die in einem regelmäßigen Muster so angeordnet sind,
dass die Lichtquellen jeder einzelnen Gruppe eine regelmäßige
Anordnung bilden, deren Ausleuchtungsbereich den Beobachtungsbereich
der Kamera auf dem Druckerzeugnis voll abdeckt. Durch eine Steuereinrichtung
sind die einzelnen Gruppen von Lichtquellen dergestalt sequentiell
ein- und ausschaltbar, dass der Beobachtungsbereich der Kamera mit
einer Abfolge von Lichtimpulsen unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung
beleuchtbar ist. Letztere wechselt periodisch und bei jedem Lichtimpuls
wird ein Bild des gerade im Beobachtungsbereich der Kamera befindlichen
Ausschnitts des Druckerzeugnisses erfasst.
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Mittels
dieser Vorrichtung kann ein Druckprozess auf die eingangs beschriebene
Weise überwacht werden, indem als vorbestimmter Ausschnitt, dessen
Bild durch die Vorrichtung erfasst wird, ein mit einem geeigneten
Kontrollstreifen bedruckter Bereich des Druckerzeugnisses vorgesehen
wird.
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Um
den Druckprozess über die volle Arbeitsbreite einer Druckmaschine überwachen
zu können, wie es beispielsweise zur Farbdichteregelung
nötig ist, muss sich der Kontrollstreifen auf dem Druckerzeugnis über
die volle Arbeitsbreite der Druckmaschine erstrecken. Da eine Sichtbarkeit
des Kontrollstreifens auf dem Druckerzeugnis in dessen Endzustand
im Regelfall unerwünscht bzw. inakzeptabel ist, muss im
Zuge der Verarbeitung des Druckerzeugnisses ein den Kontrollstreifen
umfassender Bereich abgeschnitten und verworfen werden, was die
Flächenausbeute des Bedruckstoffs verringert und die Herstellungskosten
des Druckerzeugnisses erhöht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung
von Parametern eines Druckprozesses anzugeben, das mit einem möglichst
geringen Flächenverlust für das Sujet verbunden
ist, sowie zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete
Mittel bereitzustellen.
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Diese
Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruchs 9 bzw. durch ein Druckerzeugnis mit
den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch
aus, dass ein Testmuster in Form einer Vielzahl von einzelnen Abschnitten
auf ein Druckerzeugnis gedruckt wird, die sowohl in der Bewegungsrichtung
des Druckerzeugnisses, als auch quer dazu gegeneinander versetzt
sind, und dass mittels einer Vielzahl von Beleuchtungsmodulen und
Kameramodulen von jedem einzelnen Abschnitt des Testmusters unabhängig
von den übrigen Abschnitten ein eigenes Abschnittsbild
aufgenommen wird.
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Damit
erübrigt sich ein zusammenhängender Kontrollstreifen,
welcher sich über die gesamte bedruckte Breite des Druckerzeugnisses
erstrecken müsste und mit einem entsprechenden Verschnitt,
d. h. Flächenverlust für das Sujet, verbunden
wäre. Darüber hinaus ermöglicht eine
Betrachtung von über verschiedene in Bewegungsrichtung
des Druckerzeugnisses verteilte Testmusterabschnitte im Fall des
Bogendrucks eine Erkennung von Änderungen der zu überwachenden
Parameter über die Länge eines Bogens, verleiht
also dem erfindungsgemäßen Verfahren auch einen
gegenüber dem Stand der Technik erweiterten Funktionsumfang.
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Um
die interessierenden Parameter des Druckprozesses dennoch über
die gesamte bedruckte Breite des Druckerzeugnisses quer zu dessen
Bewegungsrichtung ermitteln zu können, müssen
alle Abschnitte des Testmusters zusammen sich zumindest annähernd über
besagte gesamte Breite erstrecken.
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Ein
besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt darin, dass die Abschnitte des Testmusters in solche Bereiche
des Druckerzeugnisses gedruckt werden können, die bei der
Weiterverarbeitung des Druckerzeugnisses zu einem Endprodukt unabhängig
vom Vorhandensein des Testmusters ohnehin dazu vorgesehen sind,
als Verschnitt verworfen zu werden, oder in eine am Endprodukt nicht
sichtbare Position zu gelangen. Dann fällt nämlich
durch das Testmuster keinerlei zusätzlicher Verschnitt
an und der Bedruckstoff kann optimal für das Sujet ausgenutzt
werden.
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Um
den manuellen Bedienungsaufwand zu minimieren, ist es besonders
vorteilhaft, wenn der zur Durchführung des Verfahrens eingesetzten
Messapparatur die Positionsdaten der einzelnen Testmusterabschnitte
aus der Druckvorstufe als Da tensatz übermittelt werden,
da die benötigten Daten dort ohnehin vorhanden sind. Grundsätzlich
ist es aber auch möglich, Positionsdaten der Testmusterabschnitte
manuell einzugeben, entweder anhand eines probeweise gedruckten
Exemplars des Druckerzeugnisses unter Verwendung eines digitalen
Messgerätes, oder durch Auswahl mittels eines digitalen
Zeigegerätes auf einem Bild des Druckerzeugnisses, das
auf einer digitalen Anzeigeeinheit dargestellt wird.
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Damit
die Anordnung der Beleuchtungs- und Kameramodule an der Druckmaschine
unabhängig von der Anordnung der einzelnen Testmusterabschnitte
auf dem Druckerzeugnis sein kann, müssen die Kameramodule
in der Lage sein, die einzelnen Abschnittsbilder zu verschiedenen
Zeitpunkten aufzunehmen.
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Um
den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zu
beschleunigen, ist es zweckmäßig, wenn die einzelnen
Abschnittsbilder mittels einer Vielzahl von Signalverarbeitungsmodulen
unabhängig voneinander verarbeitet und jeweils Parameter
des Druckprozesses für diejenige Breitenzone der Druckmaschine
ermittelt werden, in welcher der jeweilige Abschnitt gedruckt wurde.
Die Auswertung der einzelnen Abschnittsbilder kann in diesem Fall
zeitlich überlappend, d. h. zumindest teilweise nebenläufig erfolgen,
wodurch die interessierenden Parameter schneller ermittelt werden
können, als wenn die Bildauswertung über die gesamte
Breite des Druckerzeugnisses von einer einzigen Verarbeitungseinheit ausgeführt
würde, die in diesem Fall einen Engpass der Systemarchitektur
darstellen würde.
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Die
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten
Parameter des Druckprozesses können zu einer Regeleinheit
der Druckmaschine übertragen und zur Regelung des Druckprozesses,
insbesondere zur Regelung der Farbdichte verwendet werden.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung besteht in einer Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung
weist eine Vielzahl von untereinander gleichen Messmodulen auf,
die nebeneinander quer zur Bewegungsrichtung des Druckerzeugnisses
angeordnet sind, wobei jedes Messmodul ein Kameramodul zur Bilderfassung, ein
Beleuchtungsmodul zur Ausleuchtung des Beobachtungsbereichs des
Kameramoduls und ein Signalverarbeitungsmodul zur Auswertung des
von dem Kameramodul erfassten Bildes enthält. Durch diese Art
der Modularisierung kann die Vorrichtung problemlos an Druckmaschinen
beliebiger Arbeitsbreite angepasst werden. Durch die Signalverarbeitung
in jedem einzelnen Messmodul wächst die Signalverarbeitungskapazität
bei einer Erweiterung der Arbeitsbreite der Vorrichtung durch Hinzufügung
zusätzlicher Module automatisch mit und es kann kein Engpass
entstehen.
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Eine
sinnvolle Weiterbildung des Modularisierungsgedankens sieht vor,
dass jedes Messmodul auch ein eigenes Stromversorgungsmodul enthält.
In diesem Fall braucht von der zentralen Stromversorgung der Druckmaschine
nur noch eine einzige Versorgungsspannung mit einem üblichen
Wert für die gesamte Vorrichtung bereitgestellt zu werden.
Die unterschiedlichen Versorgungsspannungen für die in jedem
Messmodul enthaltenen Untermodule werden dann intern erzeugt.
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Jedes
erfindungsgemäße Messmodul verfügt über
verschiedene externe Schnittstellen. Zu diesen gehören
insbesondere eine Datenschnittstelle, über welche es mit
einer zentralen Steuereinheit verbindbar ist, sowie ein Triggereingang, über
welchen die Aufnahme und Auswertung eines Bildes durch das Messmodul
auslösbar sind. Über die Datenschnittstelle sind
interne Funktionen jedes einzelnen Messmoduls von einer zentralen
Steuereinheit von außen individuell konfigurierbar Zu diesen
konfigurierbaren internen Funktionen können beispielsweise
das Zeitintervall zwischen Triggerung und Bilderfassung, die Beleuchtungsintensität,
sowie der auszulesende Bereich der Bildpunkte des in dem Kameramodul
enthaltenen Bildsensors, aber auch die Art der Verarbeitung des
Bildsignals in Form des in dem Signalverarbeitungsmodul ablaufenden
Programms gehören.
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Ein
dritter Aspekt der Erfindung besteht in einem Druckerzeugnis mit
einem Testmuster, das zur Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ausgelegt ist und daher die in diesem Verfahren für das
Testmuster vorausgesetzten Merkmale aufweist. Für die Anwendung
zur Farbdichteregelung hat jeder der einzelnen Abschnitte des Testmusters
die Form eines Streifens, der sich quer zur Bewegungs richtung des
Druckerzeugnisses erstreckt und eine Vielzahl von Feldern umfasst,
in denen Voll- und/oder Rastertöne der einzelnen Druckfarben
gedruckt sind.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen
beschrieben. In diesen zeigt
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1 ein
Testmuster in Form eines zusammenhängenden Streifens,
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2 ein
erfindungsgemäßes Druckerzeugnis mit einem aus
mehreren separaten Abschnitten bestehenden Testmuster
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2 ein
elektrisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen
modularen Messvorrichtung, und
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3 ein
elektrisches Blockschaltbild eines einzelnen erfindungsgemäßen
Messmoduls.
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1 zeigt
ein Beispiel für einen Ausschnitt aus einem Testmuster 1 für
die Farbdichteregelung einer Druckmaschine. Es hat die Form eines
Streifens mit einer linearen periodischen Abfolge von aneinandergrenzenden
Feldern 2, von denen in 1 nur einige
mit der Bezugszahl 2 gekennzeichnet sind. In den Feldern 2 ist
jeweils ein Voll- oder Rasterton einer Druckfarbe gedruckt. Die
Längsrichtung des streifenförmigen Testmusters 1 verläuft
in 1 in x-Richtung, d. h. quer zur Bewegungsrichtung
y des Druckerzeugnisses in der Druckmaschine. Die unterschiedlichen
Farben bzw. Töne sind in 1 durch unterschiedliche
Schraffur- bzw. Punktmuster symbolisiert. So kann es sich beispielsweise
beim Vierfarbendruck um Volltöne der Druckfarben Schwarz, Gelb,
Magenta und Cyan handeln. Ferner können in dem Testmuster 1 auch
einzelne Felder 2 unbedruckt sein, um als Weißreferenz
zu dienen. An dem Testmuster 1 sind drei Abschnitte 1A, 1B und 1C markiert,
die im Weiteren von Interesse sein werden.
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Anhand
eines streifenförmigen Testmusters
1 der in
1 gezeigten
Art kann unter Einsatz einer Vorrichtung, deren Aufbau und Funktionsweise
in der
DE 10 1904
003 613 A1 detailliert beschrieben ist, die Farbdichte über
die gesamte Arbeitsbreite einer Druckmaschine im laufenden Betrieb
gemessen werden, wozu sich das Testmuster
1 in x-Richtung über die
gesamte Arbeitsbreite erstrecken muss.
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Ein
Beispiel eines erfindungsgemäßen Druckerzeugnisses 3 in
Form eines rechteckigen Bogens, welches zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer dazu
konzipierten erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet
ist, zeigt 2. Wie darin erkennbar ist,
weist das Druckerzeugnis 3 ein Testmuster 1 auf,
das nicht mehr aus einem einzigen zusammenhängenden Streifen
besteht, sondern aus drei separaten streifenförmigen Abschnitten 1A, 1B und 1C,
die in y-Richtung, der Bewegungsrichtung des Druckerzeugnisses in
der Druckmaschine, gegeneinander versetzt sind. Zusammen überdecken
die drei Abschnitte 1A, 1B und 1C annähernd die
gesamte für das Sujet genutzte Breite des Druckerzeugnisses 3.
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Das
Druckerzeugnis 3 enthält in diesem Fall vier separate
Nutzen 4 bis 7, die im Zuge der Verarbeitung des
Druckerzeugnisses 3 ausgestanzt und getrennt weiterverarbeitet
werden. Die vier Nutzen 4 bis 7 haben verschiedene
Formen, die stark von Rechtecken abweichen und diverse Vorsprünge
aufweisen, durch die sie innerhalb des Druckerzeugnisses miteinander
verschachtelt sind. Beispielsweise kann es sich bei den Nutzen 4 bis 7 um
Bestandteile von Verpackungen verschiedener Produkte handeln, die
auf dem rechteckigen Bogen des Druckerzeugnisses 3 so zusammengefasst
und angeordnet wurden, dass die Gesamtfläche eines Bogens
weitgehend genutzt wird und nur wenig Verschnitt entsteht.
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Dabei
befindet sich der mittlere Testmusterabschnitt 1B in einem
Bereich des Druckerzeugnisses 3, der zu keinem der Nutzen 4 bis 7 gehört,
also später unabhängig vom Vorhandensein des Testmusterabschnitts 18 ohnehin
als Verschnitt verworfen wird. Die beiden anderen Testmusterabschnitte 1A und 1C befinden
sich in Randbereichen der Nutzen 5 bzw. 7, die
bei deren Weiterverarbeitung in eine Lage gelangen, in der sie am
Endprodukt nicht sichtbar sind. Beispielsweise kann es sich dabei
um Bereiche der Nutzen 5 bzw. 7 handeln, die später
nach innen umgeschlagen werden, oder es kann sich um Klebelaschen
handeln, an denen der jeweilige Nutzen 5 bzw. 7 mit
sich selbst oder anderen Bestandteilen einer Verpackung, zu der
er gehört, verklebt wird. In jedem Fall befinden sich die
Testmusterabschnitte 1A und 1C in Bereichen, in
denen sie am Endprodukt nicht stören, so dass sie nicht
abgeschnitten zu werden brauchen.
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Es
leuchtet ein, dass durch eine solche Aufteilung eines Testmusters 1 in
einzelne Abschnitte 1A, 1B und 1C, die über
ohnehin ungenutzte und/oder nicht sichtbare Bereiche verteilt werden können,
gegenüber einem zusammenhängenden, sich quer über
das ganze Druckerzeugnis 3 erstreckenden Streifen, wie
ihn 1 zeigt, Verschnitt eingespart werden kann. Die
in 2 gezeigte Anzahl von drei Testmusterabschnitten 1A, 1B und 1C ist selbstverständlich
rein beispielhaft gemeint. Es können auch nur zwei oder
mehr als drei Abschnitte sein.
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Erfindungsgemäß werden
von den Testmusterabschnitten 1A, 1B und 1C getrennte
Bilder aufgenommen, die dann unabhängig voneinander, d.
h. zeitlich überlappend verarbeitet werden können. Hierzu
ist eine Messvorrichtung 8 vorgesehen, die aus einer Reihe
von untereinander gleichen Messmodulen 8A bis 8H besteht.
Die Messmodule 8A bis 8H sind linear nebeneinander
quer zur Bewegungsrichtung des Druckerzeugnisses 3, also
in x-Richtung angeordnet und können jeweils einen ihrer
Breite entsprechenden Teil eines Testmusterabschnitts 1A, 1B oder 1C messen.
In 2 sind diese Messmodule gestrichelt eingezeichnet.
Die Anzahl der benötigten Messmodule hängt von
der Breite des Druckerzeugnisses 3 und von der Breite eines
einzelnen Messmoduls 8A bis 8H ab. Die in 2 dargestellte
Anzahl von acht Messmodulen 8A bis 8H ist rein
beispielhaft gemeint.
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In 2 überdecken
beispielsweise die beiden mittleren Messmodule 8D und 8E zusammen den
mittleren Testmusterabschnitt 1B in der Breite vollständig
und können somit gemeinsam die Messung der Farbdichte an
diesem Abschnitt 1B ausführen. Die Abschnitte 1A und 1C werden
von den Messmodulen 8A bis 8C bzw. 8F bis 8H annähernd abgedeckt,
wobei aber das äußerste rechte Feld 2A des
Abschnitts 1A und das äußerste linke
Feld 2B des Abschnitts 1C nicht bzw. nicht vollständig
abgedeckt wird. In diesem Fall muss entweder auf die Messung des
betreffenden Feldes 2A bzw. 2B verzichtet werden,
oder die mittleren Module 8D und 8E müssen
außer zur Messung an dem mittleren Abschnitt 1B auch
für die Messungen an den äußeren Abschnitten 1A bzw. 1C eingesetzt
werden, was ihre Auslastung entsprechend erhöht.
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Jedoch
ist es erfindungsgemäß bevorzugt, jedes der Messmodule 8A bis 8H nur
für die Messung an einem einzigen Testmusterabschnitt 1A, 1B oder 1C einzusetzen
und ggf. in Kauf zu nehmen, dass einige Randfelder von Testmusterabschnitten 1A und 1C dann
nicht gemessen werden können. Um solche Randeffekte zu
minimieren, ist es zweckmäßig, wenn die Breite
eines Testmusterabschnitts 1A, 1B und 1C der
Breite eines Messmoduls 8A bis 8H oder einem ganzzahligen
Vielfachen davon entspricht, und wenn die Testmusterabschnitte in
x-Richtung jeweils passend zu denjenigen Messmodulen, von denen
sie gemessen werden sollen, ausgerichtet sind.
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Hierdurch
können sich Lücken in x-Richtung zwischen den
einzelnen Abschnitten 1A, 1B und 1C ergeben.
Beispielsweise könnte man die Felder 2A und 2B weglassen
und die Farbenfolge in den Abschnitten 1B und 1C so
abändern, dass die Farbe des Feldes 2A stattdessen
in das erste Feld am linken Rand des nächsten Abschnitts 1B gedruckt
wird und sich in den weiter rechts liegenden Feldern des Abschnitts 1B alle
Farben gegenüber der Darstellung von 2 um
ein Feld nach rechts verschieben. Die Farbe des in 2 letzten
Feldes am rechten Rand des Abschnitts 1B würde
dann in den Abschnitt 1C gedruckt, und zwar nicht in das
ebenfalls weggelassene Feld 2B, sondern in das diesem rechts
benachbarte Feld. Im Abschnitt 1C würden dadurch
alle Farben gegenüber der Anordnung von 2 um
zwei Felder nach rechts verschoben. Bis zu einem gewissen Ausmaß sind
solche Lücken in der Abdeckung des Druckerzeugnisses 3 durch
die einzelnen Testmusterabschnitte 1A, 1B und 1C tolerierbar.
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Bei
dem in 2 dargestellten Beispiel erscheint unter der Annahme,
dass sich das Druckerzeugnis 3 in der Druckmaschine in
negativer y-Richtung bewegt, bei jedem Druckerzeugnis 3 zuerst
der Abschnitt 1A im Beobachtungsbereich der Messmodule 8A bis 8C.
Von diesen Messmodulen 8A bis 8C wird ein Bild
des Abschnitts 1A aufgenommen und zur Ermittlung der gesuchten
Farbdichtewerte der in dem Abschnitt 1A enthaltenen Felder
ausgewertet. Im Einzelnen nimmt dazu jedes Messmodul 8A bis 8C jeweils
eigenständig ein Teilbild von einem der Modulbreite entsprechenden
Teil des Abschnitts 1A auf und wertet es eigenständig
aus. Als Ergebnis der Messung liefert jedes Modul 8A bis 8C einen
Satz von Farbdichtewerten der im jeweiligen Teilbild des Abschnitts 1A enthaltenen
Felder, die von einer externen Einheit ausgelesen und insbesondere
an eine Regeleinheit zur Regelung der Farbdichte übertragen
werden können.
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Wenn
etwas später der mittlere Testmusterabschnitt 1B in
den Beobachtungsbereich der Messmodule 8D und 8E gelangt,
wiederholt sich der zuvor beschriebene Ablauf in Bezug auf den Abschnitt 1B und
die Messmodule 8D und 8E in analoger Weise. Die
Aufnahme eines Bildes des Abschnitts 1B in Form von zwei
Teilbildern und deren Verarbeitung durch die Messmodule 8D und 8E kann
in diesem Fall unabhängig davon erfolgen, ob die Auswertung des
drei Teilbilder umfassenden Bildes des Abschnitts 1A durch
die Messmodule 8A bis 8C bereits abgeschlossen
oder noch im Gange ist.
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Wenn
wiederum etwas später schließlich der rechte Testmusterabschnitt 1C in
den Beobachtungsbereich der Messmodule 8F bis 8H gelangt,
wiederholt sich der zuvor beschriebene Ablauf in Bezug auf den Abschnitt 1C und
die Messmodule 8F bis 8H abermals in analoger
Weise, und zwar wiederum unabhängig davon, ob und in welchem
Umfang die Auswertung der Bilder der Abschnitte 1A und/oder 1B durch
die Messmodule 8A bis 8C bzw. 8D und 8E bereits
abgeschlossen oder noch im Gange ist.
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Wenn
allerdings der linke Testmusterabschnitt 1A des nächsten
Druckerzeugnisses 3 in den Beobachtungsbereich der Messmodule 8A bis 8C gelangt,
muss die Verarbeitung des Bildes des entsprechenden Abschnitts 1A des
vorherigen Druckerzeugnisses 3 abgeschlossen sein, damit
eine schritthaltende Messung an jedem Druckerzeugnis 3 möglich
ist. Es kann aber unter Umständen unnötig sein, an
jedem einzelnen Druckerzeugnis 3 zu messen. Wenn es die
Anforderungen des Regelkreises, in dem die Messergebnisse zur Regelung
der Farbdichte ver wendet werden, erlauben, dann kann es auch ausreichen,
nur an jedem zweiten Druckerzeugnis 3 oder noch seltener
zu messen.
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Ferner
kann üblicherweise bei einem Testmuster in Form eines schmalen
Streifens bei jedem Erscheinen eines Testmusterabschnitts 1A, 1B oder 1C im
Beobachtungsbereich der jeweils zugeordneten Gruppe der Messmodule 8A bis 8H nur
ein Bild bei einer einzigen Beleuchtungsart aufgenommen werden.
Um von einem Testmusterabschnitt 1A, 1B oder 1C Bilder
bei mehreren verschiedenen Beleuchtungsarten aufzunehmen, müssen
daher mehrere verschiedene aufeinanderfolgend an den Messmodulen 8A bis 8H vorbeikommende
Exemplare des jeweiligen Testmusterabschnitts 1A, 1B oder 1C verwendet
werden.
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Ein
Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen modularen
Messvorrichtung ist in 3 dargestellt. Ihre wesentlichen
Komponenten sind eine Vielzahl von Messmodulen 8A bis 8H,
eine gemeinsame Stromversorgung 9 für die Messmodule 8A bis 8H, ein
zentraler Messrechner 10 und eine gemeinsame Triggereinheit 11.
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Alle
Messmodule 8A bis 8H sind über eine Busleitung 12 mit
dem zentralen Messrechner 10 verbunden, über welche
Steuersignale von dem Messrechner 10 zu den Messmodulen 8A bis 8H und
Daten in beiden Richtungen übertragen werden. Zu den von
den Messmodulen 8A bis 8H zu dem Messrechner 10 übertragenen
Daten gehören neben den gewonnenen Messdaten auch Status-
und Diagnosedaten. Von dem zentralen Messrechner 10 zu
den Messmodulen werden beispielsweise Daten zur Konfiguration bzw.
Parametrierung von internen Funktionen der Messmodule 8A bis 8H vor
Beginn des Druckbetriebs übertragen.
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Von
der Triggereinheit 11 wird ein gemeinsames Triggersignal über
eine Triggerleitung 13 an alle Messmodule 8A bis 8H sowie
an den zentralen Messrechner 10 geliefert. Die Triggereinheit 11 erzeugt
das Triggersignal entweder durch die optische Abtastung einer auf
dem Druckerzeugnis 3 in Bewegungsrichtung vor dem ersten
Testmusterabschnitt 1A gelegenen Triggermarke, was insbesondere
bei einem Druckerzeugnis 3 in Form einer endlosen Bedruckstoffbahn
nötig ist, oder im Fall des Bogendrucks entweder durch
Abtastung der Vorderkante des Drucker zeugnisses 3, oder
durch Berechnung aus dem Signal eines Drehgebers, welches die Bogenbewegung
anzeigt.
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Die
Verzögerungszeit, welche ein Messmodul 8A bis 8H zwischen
dem Empfang des Triggersignals auf der Leitung 13 abwarten
muss, bis es ein Teilbild eines Testmusterabschnitts 1A, 1B oder 1C aufnehmen
und auswerten kann, hängt davon ab, welchem Abschnitt 1A, 1B oder 1C es
zugeordnet ist. Diese Verzögerungszeit gehört
zu den Daten, welche den einzelnen Messmodulen 8A bis 8H vor
Beginn des Druckbetriebs von dem Messrechner 10 übermittelt
werden.
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Die
gemeinsame Stromversorgung 9 liefert auf der Leitung 14 eine
einzige Versorgungsspannung, z. B. 24 Volt, an alle Messmodule 8A bis 8H. Die
Bereitstellung verschiedener Spannungen für die verschiedenen
Untereinheiten jedes Messmoduls 8A bis 8H geschieht
intern in den einzelnen Messmodulen 8A bis 8H.
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Der
zentrale Messrechner 10 empfängt noch ein Taktsignal
von einem Taktgeber 15 der Druckmaschine, welches die Arbeitsgeschwindigkeit
der Druckmaschine anzeigt. Aus diesem Taktsignal kann der Messrechner 10 ermitteln,
mit welcher Rate er über das lokale Datennetzwerk 16 der
Druckmaschine Messdatensätze an die Farbdichte-Regeleinheit der
Druckmaschine liefern muss, damit diese ihre Funktion erfüllen
kann.
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Ein
Blockschaltbild des internen Aufbaus des Messmoduls 8A,
der mit denjenigen der anderen Messmodule 8B bis 8H identisch
ist, zeigt 4. Es besteht aus vier wesentlichen
Submodulen, nämlich einem Kameramodul 17, einem
Beleuchtungsmodul 18, einem Signalverarbeitungsmodul 19 und
einem Stromversorgungsmodul 20. Die Kennzeichnung der externen
Anschlüsse 12 bis 14 des Messmoduls 8A entspricht
derjenigen von 3.
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Das
Kameramodul 17 enthält in dem gezeigten Beispiel
einen CCD-Sensor 21 zur Bilderfassung und eine zugehörige
Steuereinheit 22. Es ist nur zur Aufnahme von Schwarzweiß-Bildern
ausgelegt, d. h. es liefert bei gegebener Beleuchtung nur Helligkeitswerte
und keine Farbinformation. Selbstverständlich gehören
zu dem Kameramodul 17 insgesamt auch diverse optische Systemkomponenten,
die aber in einem elektronischen Blockschaltbild nicht vorkommen.
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Das
Beleuchtungsmodul 18 enthält ein LED-Array 23,
also eine regelmäßige Anordnung von mehreren Gruppen
verschiedenfarbiger Leuchtdioden, beispielsweise jeweilige Gruppen
der Emissionsfarben Rot, Grün und Blau, und ebenfalls eine
zugehörige Steuereinheit 24. Letztere beaufschlagt
die LEDs der verschiedenen Farbgruppen abwechselnd mit Stromimpulsen,
wozu sie durch entsprechende Steuersignale an einem ihrer Eingänge
veranlasst wird, und sorgt damit für die Abgabe von Lichtblitzen periodisch
abwechselnder Farben durch das LED-Array 23.
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Das
Signalverarbeitungsmodul 19 enthält einen Analog/Digital-Wandler 25 zur
Digitalisierung der von dem CCD-Sensor 21 des Kameramoduls 17 gelieferten
Bildsignale, einen Bildspeicher 26 zur Speicherung der
durch den A/D-Wandler 25 digitalisierten Bilder, eine Beleuchtungssteuerung 27 zur
Steuerung des Beleuchtungsmoduls 18, eine Kamerasteuerung 28 zur
Steuerung des Kameramoduls 17, einen Signalprozessor 29 zur
Auswertung der in dem Bildspeicher 26 abgelegten Bilder
und eine Datenschnittstelle 30 zur Kommunikation mit dem
zentralen Messrechner 10 (3), an den
die Auswertungsergebnisse des Signalprozessors 29 übermittelt werden.
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Das
Stromversorgungsmodul 20 enthält mehrere Gleichspannungswandler 31A bis 31X zur Versorgung
aller anderen Submodule 17, 18 und 19 mit
elektrischer Leistung, wobei für die verschiedenen in den
Submodulen 17, 18 und 19 enthaltenen Komponenten
eine Reihe verschiedener Versorgungsspannungen bereitgestellt wird.
Dementsprechend verlaufen von dem Stromversorgungsmodul 20 Stromversorgungsleitungen 32A, 32B und 32C zu den
anderen Submodulen 17, 18 und 19, wobei
jede dieser Leitungen auch mehrere Adern mit untereinander verschiedenen
Spannungen enthalten kann.
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Das
Signalverarbeitungsmodul 19 ist mit dem Beleuchtungsmodul 18 über
eine interne Triggerleitung 33 zur Auslösung von
Beleuchtungsimpulsen und über eine Datenleitung 34 zur Übermittlung von
Betriebsparametern wie beispielsweise Beleuchtungsintensität
und -dauer, Reihenfolge der verschiedenen Beleuchtungsfarben, usw.
verbunden. Verbindungen zwischen dem Signalverarbeitungsmodul 19 und
dem Kameramodul 17 bestehen in Form einer weiteren internen
Triggerleitung 35 zur Auslösung von Bilderfassungen
durch das Kameramodul 17, einer Datenleitung 36 zur Übertragung
von Bildsignalen zu dem Signalverarbeitungsmodul 19 und
einer Steuerleitung 37 zur Übertragung von Steuersignalen.
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Erfindungswesentlich
ist an der in 4 dargestellten Systemstruktur
des Messmoduls 8A die Integration zumindest des Signalverarbeitungsmoduls 19 und
in Weiterführung des Erfindungsgedankens auch des Stromversorgungsmoduls 20 in
das Messmodul 8A. Hierdurch werden bei dem in 3 dargestellten
Gesamtsystem gegenüber dem eingangs genannten Stand der
Technik, bei dem nur Kameramodule 17 und Beleuchtungsmodule 18 zu
gemeinsamen Einheiten kombiniert waren, nunmehr auch die Verarbeitungs-
bzw. Stromversorgungsfunktionen dezentralisiert und das Gesamtsystem
so modularisiert, dass seine Arbeitsbreite mit sehr geringem Aufwand
variiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 101904003613
A1 [0003, 0026]