DE102014004556A1

DE102014004556A1 - Verfahren zur Prüfung der Zuverlässigkeit der Fehlererkennung eines Bildinspektionsverfahrens

Info

Publication number: DE102014004556A1
Application number: DE102014004556.0A
Authority: DE
Inventors: Frank Schumann; Frank Soltwedel; Daniel Blatt
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-10-01
Also published as: US9731500B2; CN104952061A; CN104952061B; JP2015197928A; EP2927868A1; US20150273816A1; EP2927868B1; JP6576073B2

Abstract

Verfahren zur Prüfung der Zuverlässigkeit der Fehlererkennung eines Bildinspektionsverfahrens mittels eines Rechners, die folgenden Schritte umfassend: • Erzeugung eines fehlerhaften Testbildes durch Überlagerung eines fehlerfreien Referenzbildes mit spezifischen Fehlerelementen • Durchführung des Bildinspektionsverfahrens mit dem fehlerhaften Testbild • Vergleich der vom Bildinspektionsverfahren gefundenen Fehler mit der, anhand der bekannten dem Testbild hinzugefügten Fehler, zu erwartenden Fehlermenge • Bewertung der Zuverlässigkeit des Bildinspektionsverfahrens anhand des Unterschiedes zwischen gefundenen und erwarteten Fehlern

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Zuverlässigkeit der Fehlererkennung eines Bildinspektionsverfahrens mit den Merkmalen von Oberbegriff 1.
Die Erfindung liegt in dem technischen Gebiet der Testautomatisierung.
Im bisherigen Stand der Technik wird das zu prüfende Bildinspektionsverfahren eingesetzt, um im Rahmen der Durchführung eines Druckauftrages die fertiggestellten Druckerzeugnisse auf mögliche Fehler zu überprüfen. Dabei werden die gedruckten Bilder mittels einer Digitalkamera eingescannt, an einen Server verschickt und dort mit einem aus Vorstufendaten erzeugten Referenzbild verglichen. Je nach Parametrierung der Vergleichsalgorithmen werden dabei Abweichungen zwischen dem re-digitalisierten Druckbild und dem Referenzbild als Fehler erkannt und angezeigt. Eine automatisierte Überprüfung der Bildinspektion findet nicht statt. Um dennoch mögliche Fehler in der Bildinspektion zu erkennen, welche dazu führen könnten, dass fehlerhafte Drucke nicht erkannt werden, erzeugt man Druckplatten, die mit verschiedenen Fehlerobjekten gefüllt sind – auch Fehlerplatten genannt. D. h. diese Druckplatten beinhalten Fehlerelemente, wie z. B. Punktfolgen, Texte mit Kommas und Punkten oder Punktrampen die bei Druck dieser Platte Druckfehler provozieren. Diese Druckfehler werden im Rahmen des Bildinspektionsverfahrens untersucht. Damit lässt sich testen, ob das Bildinspektionsverfahren noch korrekt funktioniert, d. h. noch richtig parametriert ist. Dieser Vorgang ist jedoch sehr aufwändig, da für einen solchen Test des Bildinspektionsverfahrens extra eine eigene Druckplatte angefertigt werden und zudem der eigentliche Druckauftrag während der Durchführung des Tests unterbrochen werden muss. Eine Automatisierung dieses Testverfahrens würde sowohl den Druckprozess selbst massiv beschleunigen, als auch die Kosten für die Durchführung reduzieren.
Automatisierte Testsysteme werden in vielen Bereichen, insbesondere in der Softwareentwicklung, angewandt. Ein Beispiel ist die Steuergeräteentwicklung in der Automotive-Branche. Dabei werden die Steuergeräte, deren Aufgabe es ist Sensordaten zu erfassen, zu bewerten und davon abhängig Aktoren anzusteuern, verschiedensten Testszenarien unterzogen. Diese umfassen zum Einen Hardwareschäden, wie z. B. Leitungsunterbrechungen oder Kurzschlüsse in den Versorgungsleitungen oder bestimmten Anschlussleitungen. Zum Anderen werden Datenfehler getestet. Zum Beispiel durch beschädigte oder ausgefallene Sensoren die Werte außerhalb des Messbereichs liefern. Oder durch Aktoren welche nicht mehr ansprechbar sind. Auch wenn Sensorwerte einander widersprechen muss dies vom Steuergerät erkannt werden. All diese Fehlerkategorien lassen sich in einem automatisierten Testsystem beliebig miteinander kombinieren. Das Steuergerät muss diese Fehler erkennen und entsprechend seiner Programmierung korrekt darauf antworten. Durch den Einsatz automatisierter Testsysteme lassen sich mögliche Fehler in der Programmierung und/oder der Konfiguration frühzeitig erkennen und beheben. Damit werden sowohl Zeit als auch Kosten gespart, die andernfalls bei der nachträglichen Fehlersuche eines bereits im Feld befindlichen Gerätes massiv aufgewandt werden müssten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen automatisierten Test für das Bildinspektionsverfahren zu offenbaren, in welchem mögliche Fehler in der Funktion der Bildinspektion, z. B. als Folge falscher Parametrierung, frühzeitig erkannt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe stellt dabei ein Verfahren mit den Merkmalen von Hauptanspruch 1 dar.
Ein Verfahren zur Prüfung der Zuverlässigkeit der Fehlererkennung eines Bildinspektionsverfahrens mittels eines Rechners das die folgenden Schritte umfasst:

1. Erzeugung eines fehlerhaften Testbildes durch Überlagerung eines fehlerfreien Referenzbildes mit spezifischen Fehlerelementen.
2. Die Durchführung des Bildinspektionsverfahrens mit dem fehlerhaften Testbild.
3. Ein Vergleich der vom Bildinspektionsverfahren gefundenen Fehler mit den Fehlern, die man dem Testbild zugefügt hat.
4. Die Bewertung der Zuverlässigkeit des Bildinspektionsverfahrens anhand des Unterschieds zwischen den gefundenen und den erwarteten Fehlern.

Dabei wird das fehlerhafte Testbild im Anschluss an die Erstellung des Referenzbildes erzeugt, welches aus den bekannten Vorstufendaten des Druckauftrages erzeugt wird. Der Fakt wie viele der Fehler, welche über die Fehlerelemente in das Testbild eingestreut wurden, von der Bildinspektion gefunden wurden, gibt dann Aufschluss ob die eingestellten Filterparameter des Bildinspektionsverfahrens noch korrekt sind. Der Vorteil ist, dass der Drucker einen sofortigen Rückschluss auf die Qualität der Bildinspektion erhält. Er kann somit im Fehlerfall sofort eingreifen, das Inspektionsverfahren neu einstellen und somit mögliche Makulatur reduzieren. Da zudem keine Fehlerplatte, d. h. eine Druckplatte mit vorgegebenen Fehlern zum Test des Inspektionssystems auf diese vorgegebenen Fehler, mehr erzeugt werden muss, deren Erstellung und Einsatz die Zeit zur Durchführung des gesamten Druckprozesses erhöht, werden sowohl Zeit als auch Aufwand reduziert. Damit wird es zudem ermöglicht das Bildinspektionsverfahren wesentlich häufiger zu prüfen und daher Abweichungen früher zu erkennen als es beim bisherigen Stand der Technik möglich war.
Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Zuverlässigkeitsprüfung ein optionaler Bestandteil des zu prüfenden Bildinspektionsverfahrens ist, die manuell vom Benutzer aktiviert und deaktiviert werden kann. D. h. der Drucker kann das Prüfverfahren beliebig hinzuschalten, je nach Komplexität des Druckauftrages. Ein Druckbild mit hoher Komplexität stellt höhere Anforderungen an das Bildinspektionsverfahren und erfordert damit auch eine häufigere Überprüfung desselben.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass das Bildinspektionsverfahren mit der Zuverlässigkeitsprüfung Bestandteile eines Druckprozesses für eine Druckmaschine sind. D. h. das Bildinspektionsverfahren wird zur Überprüfung der Qualität von Druckerzeugnissen benutzt und das anzumeldende Prüfverfahren ist für diesen Zweck optimiert. Dabei werden die bedruckten Bögen mittels einer in die Druckmaschine integrierten Digitalkamera erfasst und dann an einen per Netzwerk verbundenen Rechner (Server) übertragen und dort mit einem Referenzbild abgeglichen.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass sich das fehlerfreie Referenzbild aus den Vorstufendaten 1 des Druckauftrages ergibt. Das Referenzbild ist somit das Bild, was sich aus den Eingaben der Kundendaten bzgl. Bildinhalt, Bildanordnung und Bildformat ergibt. Es wird sowohl dem Kunden zur Bestätigung des Druckauftrages vorgelegt, als auch im Druckprozess zur Qualitätsüberprüfung benutzt. Alternativ ist es auch möglich, dass das Referenzbild das während eines Druckauftrags gedruckte und eingescannte Druckbild ist. Hier wird dann ein eingescanntes bevorzugt fehlerfreies Druckbild mit den spezifischen Fehlerelementen überlagert und so das fehlerhafte Testbild erzeugt.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Fehlerelemente aus Punkten oder Flächen verschiedenster Größen und Anordnungen bestehen. Diese Punktwolken, Punktrampen oder Flächen verschiedenster geometrischer Formen werden mit dem Referenzbild überlagert und ergeben das zu testende Fehlerbild.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass durch das Prüfverfahren das Bildinspektionsverfahren auf die Erkennung verschiedenster Fehler, wie unterschiedliche Fehlergrößen, Kontraste in der Überlagerung oder das Fehlen von Farbe, getestet wird. Die Fehlertypen müssen von der Bildinspektion erkannt werden. Die Art und Häufigkeit ihres Auftretens lassen sich durch die Auswahl entsprechender Fehlerelemente für die Überlagerung mit dem Referenzbild steuern.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass falls die Zuverlässigkeit des Bildinspektionsverfahrens nicht den vorher eingestellten Kriterien entspricht, eine manuelle und/oder automatische Neuparametrisierung des Bildinspektionsverfahrens durchgeführt wird. Damit wird sichergestellt, dass bei zu großen Abweichungen das Bildinspektionsverfahren neu konfiguriert und kalibriert wird. Andernfalls wäre nicht sichergestellt, dass alle auftretenden Fehler beim realen Druck gefunden werden.
Das Verfahren sowie funktionell vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
Die Zeichnungen zeigen:
1: ein Beispiel für ein Fehlerelement,
2: die Entstehung eines simulierten Fehlerbildes,
3: den Ablauf des Prüfverfahrens.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel schaut folgendermaßen aus. Es existiert eine grafische Anwendungssoftware welche die Bildinspektion steuert und überwacht. Dieser wird ein neuer Menüpunkt hinzugefügt, über welchen sich vom Benutzer das Prüfverfahren aktivieren und deaktivieren lässt. Ein beispielhafter Ablauf ist in 3 dargestellt. Bei erstmaliger Aktivierung für den gegenwärtigen Druckprozess wird aus dem Referenzbild 2 und vorher ausgewählten, in der Software hinterlegten, Fehlerelementen 3 durch Überlagerung ein fehlerbehaftetes Testbild 4 geschaffen. Das Referenzbild 2 wird aus den Vorstufendaten 1 erzeugt, da es bereits für die laufende Bildinspektion benötigt wird. Das Fehlertestbild 4 kann auch direkt nach der Erstellung des Referenzbildes 2 für die Bildinspektion erstellt werden, so dass es bei Aktivieren des Prüfverfahrens sofort zur Verfügung steht. Die Fehlerelemente 3, beispielhaft dargestellt in 1, sind in der Software abgelegt und können vom Benutzer in Abhängigkeit von den gewünschten Fehlertypen ausgewählt werden. Sie bestehen aus Punkten und Flächen verschiedenster Größen, Anordnungen und Kontraste. Weitere Möglichkeiten sind Farbelemente in unterschiedlichsten Flächendeckungswerten, Texte in unterschiedlichen Schriftzeichen (z. B. chinesisch/japanisch oder arabische Zeichen) und Ausrichtungen oder Nachbildungen von Kratzern, Löchern etc. Durch Überlagerung mit dem ursprünglichen Referenzbild 2 lassen sich durch gezielte Auswahl der Fehlerelemente 3 bestimmte Bildfehler erzeugen (symbolisch visualisiert in 2). Zum Beispiel unterschiedliche Fehlergrößen, Kontraste in der Überlagerung oder das Fehlen von Farbe.
Im Rahmen des normalen Bildinspektionsverfahrens werden die gedruckten Bilder eingescannt, an einen Server verschickt und von einem, auf diesem Serverrechner laufenden, Programm mittels diverser Vergleichsalgorithmen mit dem Referenzbild 2 abgeglichen. Abweichungen werden als Fehler 5 erkannt, klassifiziert und von dem das Bildinspektionsverfahren steuerndem Programm dem Benutzer über ein Display angezeigt. Dieses Display kann dabei sowohl der Wallscreen der Druckmaschine sein, als auch der Monitor eines separaten Rechners sein, über welchen das Bildinspektionsverfahren mittels grafischer Anwendungssoftware überwacht wird. Bei aktiviertem Prüfverfahren für die Bildinspektion wird nun anstatt eines eingescannten Bildes 6 das erstellte Fehlertestbild 4 an den Server geschickt. Das Fehlertestbild 4 wird vom Programm ebenfalls mit dem Referenzbild 2 abgeglichen. Wichtig ist dabei, dass das Bildinspektionsverfahren beim Abgleich mit dem Fehlertestbild 4 mit denselben Einstellungen 7 betrieben wird, wie beim Abgleich der eingescannten Bilder 6. Die im Fehlertestbild 4 erkannten Fehler 5 werden mit den erwarteten Fehlern welche, anhand der vorher mit dem Referenzbild 2 überlagerten Fehlerelemente 3, bekannt sind verglichen. Anhand der Tatsache, wie viele der eingeschleusten Fehler von den Algorithmen erkannt worden sind, lässt sich bewerten wie zuverlässig die Bildinspektion arbeitet. Sollte die Zuverlässigkeit bestimmte, vorher vom Nutzer festgelegte, Kriterien unterschreiten, wird dies von der grafischen Anwendungssoftware auf dem Display angezeigt. Der Benutzer kann dann den Druckprozess unterbrechen und das Inspektionsverfahren neu kalibrieren. Falls die Einstellung des Bildinspektionsverfahrens automatisch erfolgt, so kann die Software automatisch eine Re-Kalibrierung auslösen.
Ob bei aktiviertem Prüfverfahren das Fehlertestbild parallel zu den eigentlich zu testenden eingescannten Bildern 6 bearbeitet wird, sprich das Bildinspektionsverfahren für die gedruckten Bilder weiterläuft oder für die Durchführung des Prüfverfahrens die Bildinspektion und damit der Druckprozess gestoppt werden muss, hängt von der Leistungsfähigkeit des Server bzw. des Programms und dessen Usability ab. Beide Varianten sind denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Vorstufendaten
2: Referenzbild
3: Fehlerelemente
4: simuliertes Fehlertestbild
5: Inspektionsergebnis
6: digitalisiertes Druckbild
7: Inspektionsparameter
8: Prüfungsergebnis

Claims

Verfahren zur Prüfung der Zuverlässigkeit der Fehlererkennung eines Bildinspektionsverfahrens mittels eines Rechners, die folgenden Schritte umfassend: • Erzeugung eines fehlerhaften Testbildes (4) durch Überlagerung eines fehlerfreien Referenzbildes (2) mit spezifischen Fehlerelementen (3) • Durchführung des Bildinspektionsverfahrens mit dem fehlerhaften Testbild (4) • Vergleich der vom Bildinspektionsverfahren gefundenen Fehler (5) mit der anhand der bekannten dem Testbild (4) hinzugefügten Fehler zu erwartenden Fehlermenge • Bewertung der Zuverlässigkeit (8) des Bildinspektionsverfahrens anhand des Unterschiedes zwischen gefundenen und erwarteten Fehlern
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuverlässigkeitsprüfung ein optionaler Bestandteil des zu prüfenden Bildinspektionsverfahrens ist, der manuell aktiviert und deaktiviert werden kann.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildinspektionsverfahren mit der Zuverlässigkeitsprüfung Bestandteil eines Druckprozesses für eine Druckmaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das fehlerfreie Referenzbild (2) aus den Vorstufendaten (1) eines Druckauftrages ergibt.
Verfahren Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das fehlerfreie Referenzbild (2) aus den digitalen Daten eines eingescannten Druckbildes ergibt, welches gemäß Druckauftrag in der Druckmaschine produziert wurde.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerelemente (3) aus Punkten oder Flächen verschiedenster Größen und Anordnungen bestehen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Prüfverfahren das Bildinspektionsverfahren auf die Erkennung verschiedenster Fehler wie unterschiedliche Fehlergrößen, Kontraste in der Überlagerung oder das Fehlen von Farbe getestet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass falls Zuverlässigkeit (8) des Bildinspektionsverfahrens nicht den vorher eingestellten Kriterien entspricht, eine manuelle oder automatische Neuparametrisierung des Bildinspektionsverfahrens durchgeführt wird.