DE102014225775B4 - Method and device for testing a correct adhesive application - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) zum Prüfen einer Korrektheit eines Haftmittelauftrags (4) auf einer Probe (3) umfassend
eine Strahlungsquelle (20) zum Bestrahlen der Probe (3), auf der flächig der Haftmittelauftrag (4) aufgebracht ist, mit elektromagnetischer Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich und
eine Abbildungserfassungseinrichtung (30) zum Erfassen mindestens einer Abbildung der Probe (3) in dem infraroten Wellenlängenbereich und
eine Auswerteeinrichtung, welche die mindestens eine Abbildung auf Inhomogenitäten untersucht um hierdurch Fehlstellen im Haftmittelauftrag (4) auf der Probe (3) zu erfassen,
dadurch gekennzeichnet, dass Strahlungsquelle (20) und Abbildungserfassungseinrichtung (30) so zueinander und relativ zu der Probe (3) mit dem Haftmittelauftrag (4) angeordnet sind, dass die Abbildungserfassungseinrichtung (30) von der Probe (3) oder dem darauf aufgebrachten Haftmittelauftrag (4) reflektierte Strahlung der Strahlungsquelle (20) erfasst.
Device (1) for checking the correctness of an adhesive application (4) on a sample (3)
a radiation source (20) for irradiating the sample (3) on which the surface of the adhesive application (4) is applied, with electromagnetic radiation in the infrared wavelength range and
an image acquisition device (30) for detecting at least one image of the sample (3) in the infrared wavelength region and
an evaluation device which examines the at least one image for inhomogeneities in order thereby to detect defects in the adhesive application (4) on the sample (3),
characterized in that the radiation source (20) and image acquisition device (30) are arranged relative to each other and relative to the sample (3) with the adhesive application (4), that the image acquisition device (30) from the sample (3) or the adhesive application applied thereto (3) 4) detects reflected radiation of the radiation source (20).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen einer Korrektheit eines Haftmittelauftrags auf einer Probe, insbesondere einem kunststoffbasierten Laminat-Halbzeug für ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument.The invention relates to a device and a method for checking a correctness of an adhesive application on a sample, in particular a plastic-based laminate semifinished product for a value and / or security document.
Im Bereich der Wert- und/oder Sicherheitsdokumente ist es üblich, Halbzeuge herzustellen, die aus mehreren Schichten in einem Laminationsverfahren zusammengefügt sind. Hierbei können gleichartige oder unterschiedliche Schichten miteinander zu dem Dokumentkörper-Halbzeug verbunden werden. Ferner umfassen solche Dokumentkörper-Halbzeuge in der Regel eine Vielzahl von Sicherheitselementen und Sicherheitsmerkmalen, welche eine Fälschung, Verfälschung oder Duplizierung des fertigen Sicherheits- oder Wertdokuments erschweren oder unmöglich machen sollen sowie eine Möglichkeit zur Verifikation der Authentizität des fertigen Sicherheits- und/oder Wertdokuments liefern oder auch die Authentizität von in dem Wert- und/oder Sicherheitsdokument gespeicherten Angaben und Informationen ermöglichen sollen.In the field of value and / or security documents, it is customary to produce semi-finished products which are assembled from several layers in a lamination process. In this case, similar or different layers can be connected to each other to the document body semi-finished product. Further, such document body semi-finished products typically include a variety of security features and security features that are intended to make it impossible or impossible to forge, falsify, or duplicate the final security or value document, and provide a means of verifying the authenticity of the final security and / or value document or allow the authenticity of information and information stored in the value and / or security document.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen eines solchen Sicherheitsdokumenten-Halbzeugs sind beispielweise auf Basis mehrerer gleichartiger Kunststoffschichten, beispielsweise auf Polycarbonatbasis hergestellt. In ein solches Dokumentkörper-Halbzeug können darüber hinaus Mikrochips mit Antennenstrukturen, Mikrolinsen sowie gedruckte oder per Laserstrahlung eingebrachte Informationen gespeichert und ausgebildet sein.Particularly preferred embodiments of such a security document semifinished product are produced, for example, on the basis of a plurality of similar plastic layers, for example based on polycarbonate. In addition, microchips with antenna structures, microlenses and printed or laser-beam-introduced information can be stored and designed in such a document-body semifinished product.
Eine Gruppe von Sicherheitsdokumenten umfassen Dokumentkörper, die auf Basis eines solchen Dokumentkörper-Halbzeugs hergestellt sind und zu dem Dokumentenkörper des Sicherheitsdokuments fortgebildet werden, indem auf das Dokumentkörper-Halbzeug, vorzugsweise auf eine gesamte Oberfläche ein Hologrammfilm aufgebracht wird. Um dies zu bewerkstelligen, wird ein Haftmittel, beispielsweise ein Kleber auf Acrylbasis verwendet. Zusätzlich zu dem bereits fertig ausgebildeten Hologrammfilm wird dann in der Regel anschließend eine zusätzliche äußere Schutzschicht aufgebracht, die beispielsweise in Form eines Hartlacks ausgebildet werden kann.One set of security documents comprises document bodies made on the basis of such a document body semifinished product and advanced to the document body of the security document by applying a hologram film to the document body semifinished product, preferably to an entire surface. To accomplish this, an adhesive, such as an acrylic-based adhesive, is used. In addition to the already finished hologram film, an additional outer protective layer is then usually applied, which can be formed, for example, in the form of a hardcoat.
Für die Funktionstauglichkeit und Haltbarkeit des fertigen Dokumentkörpers, der selbst das Sicherheitsdokument sein kann oder als eine Datenkarte beispielweise eines Passbuchs verwendet werden kann, ist es wichtig, dass sich der Hologrammfilm beim Gebrauch des Dokumentkörpers nicht von dem Dokumentkörper-Halbzeug wieder ablöst oder ablösen lässt. Daher ist es notwendig, dass das zum Verbinden der Oberfläche des Dokumentkörper-Halbzeugs und des Hologrammfilms eingesetzte Haftmittel vollflächig gleichmäßig auf der Oberfläche des Dokumentkörper-Halbzeugs und alternativ auf der Oberfläche des Hologrammfilms oder wiederum alternativ auf beide Oberflächen vollständig flächig aufgetragen ist und somit keine Lücken aufweist und auch keine Verunreinigung durch Verschmutzungen wie Staubpartikel oder ähnliches aufweist.For the functionality and durability of the finished document body, which itself may be the security document or used as a data card such as a passport, it is important that the hologram film not be peeled or detached from the document body stock in use of the document body. Therefore, it is necessary that the adhesive used for bonding the surface of the document body semifinished product and the hologram film is applied over the entire surface evenly on the surface of the document body semifinished product and alternatively on the surface of the hologram film or alternatively alternatively on both surfaces, and thus no gaps and also has no contamination by contaminants such as dust particles or the like.
In der
Aus der
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Schichten und auch Werkstücke mit Hilfe von Thermographieverfahren zu prüfen. Beispielsweise beschreibt die
Aus der
Die
Bei der Herstellung von Sicherheitsdokumenten sind die aufgetragenen Haftmittelmengen, auch wenn das Haftmittel mit einer erhöhten Temperatur aufgetragen wird, so gering, dass eine thermische Relaxation so schnell stattfindet, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht anwendbar sind.In the preparation of security documents, even when the adhesive is applied at an elevated temperature, the amounts of adhesive applied are so low that thermal relaxation occurs so rapidly that the prior art methods are not applicable.
Der Erfindung liegt somit die technische Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Untersuchungsverfahren und eine neuartige Untersuchungsvorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, wenige Mikrometer dicke Haftmittelschichten, insbesondere auf Kunststofflaminaten zuverlässig auf Fehlstellen, wie Lücken und/oder Verschmutzungen, zu prüfen.The invention is therefore based on the technical object of providing a novel examination method and a novel examination device which make it possible to reliably test adhesive layers of a few micrometres, in particular on plastic laminates, for defects such as gaps and / or soiling.
Grundidee der ErfindungBasic idea of the invention
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, nicht die thermische Relaxation zum Auffinden von Fehlstellen zu nutzen, sondern einen Unterschied in der Reflektivität des Haftmittels und der Oberfläche des darunter befindlichen Werkstücks, insbesondere Sicherheitsdokumentkörper-Halbzeugs, auszunutzen. Da ein Sicherheitsdokumentkörper-Halbzeug, welches aus zumindest teilweise transparenten Kunststoffschichten laminiert ist, in der Regel eine Vielzahl von jeweils wechselnden Markierungen in Form von aufgedruckten Zeichen und Symbolen, oder mittels eines Laserstrahls eingeschriebenen Informationen in Form von Materialschwärzungen etc. umfasst, scheiden optische Erfassungsverfahren im sichtbaren Wellenlängenbereich aus. Da diese für die optische Visualisierung vorgesehenen Kennzeichnungen im langwelligen Infrarotwellenlängenbereich die optischen Eigenschaften nahezu nicht beeinflussen, wird die Reflexion von Licht im infraroten Wellenlängenbereich genutzt.The invention is based on the idea not to use the thermal relaxation for finding defects, but to exploit a difference in the reflectivity of the adhesive and the surface of the underlying workpiece, in particular security document body semi-finished product. Since a security document body semifinished product, which is laminated from at least partially transparent plastic layers, usually a variety of each changing markers in the form of printed characters and symbols, or by means of a laser beam inscribed information in the form of material blackening, etc., separate optical detection methods in visible wavelength range. Since these intended for optical visualization markings in the long-wave infrared wavelength range almost do not affect the optical properties, the reflection of light in the infrared wavelength range is used.
Definitionendefinitions
Ein Sicherheitsdokument ist jedes Dokument, welches mindestens ein Merkmal umfasst, welches eine Verfälschung, unautorisierte Duplizierung, Nachahmung oder ähnliches zumindest erschwert oder unmöglich macht. Ein Merkmal, das diesem Zweck dient, wird als Sicherheitsmerkmal bezeichnet. Eine körperliche Ausgestaltung eines Sicherheitsmerkmals wird als Sicherheitselement bezeichnet. Gemäß dieser Definition ist jedes Sicherheitsdokument auch ein Sicherheitselement.A security document is any document that includes at least one feature that at least complicates or prevents falsification, unauthorized duplication, imitation, or the like. A feature serving this purpose is called a security feature. A physical embodiment of a security feature is referred to as a security element. According to this definition, every security document is also a security element.
Sicherheitsdokumente, welche einen Wert verkörpern, werden auch als Wertdokumente bezeichnet. Eine Abgrenzung zwischen Wert- und Sicherheitsdokumenten ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich.Security documents embodying a value are also referred to as value documents. A distinction between value and security documents is not essential to the present invention.
Als infrarote Strahlung wird Strahlung außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs, also mit Wellenlängen größer 800 nm bezeichnet.Infrared radiation is radiation outside the visible wavelength range, that is to say at wavelengths greater than 800 nm.
Unter einem Laminationskörper wird ein aus mehreren Schichten zusammengefügter Körper verstanden, der in einem Laminationsverfahren, vorzugsweise in einem Hockdruck-Hochtemperatur-Laminationsverfahren geformt ist.A lamination body is understood to mean a body composed of several layers, which is shaped in a lamination process, preferably in a high-pressure high-pressure lamination process.
Ein Sicherheitsdokumentkörper-Halbzeug ist ein Halbzeug für die Herstellung eines Sicherheitsdokumentkörpers, beispielsweise ein Laminat aus mehreren Substratschichten, auf oder in die bereits eine Vielzahl von Sicherheitsmerkmalen und Sicherheitselementen integriert sind oder in diesem ausgebildet sind. Ein Sicherheitsdokumentkörper ist ein selbstständiges Sicherheitsdokument oder ein Bestandteil eines Sicherheitsdokuments, beispielsweise in Form einer Datenkarte für ein buchartiges Sicherheitsdokument, in welches der Dokumentkörper als eine Seite eingebunden ist.A security document body semifinished product is a semi-finished product for producing a security document body, for example a laminate of a plurality of substrate layers, on or in which a plurality of security features and security elements are already integrated or formed therein. A security document body is a self-contained security document or a component of a security document, for example in the form of a data card for a book-type security document, in which the document body is integrated as a page.
Ein Haftmittelauftrag ist ein auf eine Oberfläche einer Probe aufgetragene Haftmittelschicht. Eine Probe ist ein flaches Gegenbild auf dessen einer Oberfläche ein Haftmittelauftrag auf ein Vorhandensein von Fehlstellen geprüft wird.An adhesive application is an adhesive layer applied to a surface of a sample. A sample is a flat counterimage on one surface of which an adhesive coating is checked for the presence of defects.
Eine Fehlstelle des Haftmittelauftrags ist ein Fehler im Haftmittelauftrag, d.h. eine Abweichung von dem Sollzustand des Haftmittelauftrags.A defect of the adhesive coating is a defect in the adhesive application, i. a deviation from the nominal state of the adhesive application.
Eine Fehlstelle kann eine Lücke im Haftmittelauftrag sein, in der kein Haftmittel oder nur sehr wenig Haftmittel auf der Probe angeordnet ist. Eine Fehlstelle kann auch eine Verunreinigung in dem Haftmittelauftrag oder ähnliches sein.A defect may be a gap in the adhesive application where no adhesive or very little adhesive is placed on the sample. A defect may also be an impurity in the adhesive application or the like.
Bevorzugte AusführungsformenPreferred embodiments
Insbesondere wird eine Vorrichtung zum Prüfen einer Korrektheit eines Haftmittelauftrags auf einer Probe vorgeschlagen, welche umfasst: Eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen der Probe, auf der flächig der Haftmittelauftrag aufgebracht ist, mit elektromagnetischer Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich und einer Abbildungseinrichtung zum Erfassen mindestens einer Abbildung der Probe im infraroten Wellenlängenbereich und einer Auswerteeinrichtung, welche die mindestens eine Abbildung auf Inhomogenitäten untersucht, um Fehlstellen im Haftmittelauftrag auf der Probe zu erfassen, wobei vorgesehen ist, dass die Strahlungsquelle und die Abbildungs-Erfassungs-Einrichtung so zueinander und relativ zu der Probe mit dem Haftmittelauftrag angeordnet sind, dass die Abbildungs-Erfassungs-Einrichtung von der Probe oder dem darauf aufgebrachten Haftmittelauftrag reflektierte Strahlung der Strahlungsquelle erfasst.In particular, a device for checking the correctness of an adhesive application on a sample is proposed, which comprises: a radiation source for irradiating the sample on which surface the adhesive application is applied, with electromagnetic radiation in the infrared wavelength range and an imaging device for detecting at least one image of the sample in FIG infrared wavelength range and an evaluation, which examines the at least one image for inhomogeneities to detect defects in the adhesive application on the sample, it being provided that the radiation source and the image-detecting device to each other and arranged relative to the sample with the adhesive coating in that the imaging detection means detects radiation of the radiation source reflected from the sample or the adhesive applied thereto.
Ferner wird ein Verfahren zum Prüfen einer Korrektheit eines flächigen Haftmittelauftrags auf einer Probe geschaffen, welches die Schritte umfasst: Bestrahlen der Probe, auf der flächig der Haftmittelauftrag aufgebracht ist, mit elektromagnetischer Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich; und Erfassen mindestens einer Abbildung der Probe mit dem darauf aufgebrachten Haftmittelauftrag in dem infraroten Wellenlängenbereich; und Auswerten der mindestens einen Abbildung auf Inhomogenitäten, um hierdurch Fehlstellen in dem Haftmittelauftrag auf der Probe zu erfassen, wobei beim Erfassen der Abbildung die von der Probe oder dem darauf aufgebrachten Haftmittelauftrag reflektierte Strahlung der Strahlungsquelle erfasst wird.Furthermore, a method is provided for checking the correctness of a surface adhesive application on a sample, comprising the steps of: irradiating the sample, on which surface the adhesive application is applied, with electromagnetic radiation in the infrared wavelength range; and detecting at least one image of the sample having the adhesive applied thereto in the infrared wavelength region; and evaluating the at least one image for inhomogeneities to thereby detect defects in the adhesive application on the sample, wherein upon detection of the image, the radiation of the radiation source reflected from the sample or the adhesive applied thereto is detected.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass unterschiedliche Eigenschaften des Haftmittels und der darunter befindlichen Oberfläche der Probe im Hinblick auf die Reflexion von Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich ausgenutzt werden, um hierdurch in der erfassten Abbildung Bereiche der Oberfläche der Probe, die mit dem Haftmittelauftrag versehen sind, von jenen Bereichen zu unterscheiden, auf denen beispielsweise kein Haftmittel aufgetragen ist. Im infraroten Wellenlängenbereich reflektiert beispielsweise die Oberfläche eines Laminationskörpers, der aus mehreren Polycarbonatschichten gefertigt ist, infrarotes Licht besser, als ein auf Acrylbasis hergestelltes Haftmittel. Dieses wirkt für langwellige Infrarotstrahlung eher absorbierend, sodass in einer Abbildung, welche die unmittelbare Reflexion der eingestrahlten Infrarotstrahlung misst, mit Haftmittel bedeckte Bereiche eine unterschiedliche Intensität gegenüber jenen Bereichen aufweisen, an denen kein Haftmittel auf die Oberfläche der Probe aufgetragen ist.The invention has the advantage that different properties of the adhesive and the underlying surface of the sample are exploited with respect to the reflection of radiation in the infrared wavelength range, to thereby in the captured image areas of the surface of the sample, which are provided with the adhesive application, to distinguish from those areas where, for example, no adhesive is applied. For example, in the infrared wavelength range, the surface of a lamination body made of a plurality of polycarbonate layers better reflects infrared light than an acrylic-based adhesive. This is more absorbent for long-wave infrared radiation, so in an image that measures the direct reflection of the incident infrared radiation, areas covered with adhesive have a different intensity than those areas where no adhesive is applied to the surface of the sample.
Geeignet ist das Verfahren, insbesondere für ebene und flach ausgebildete Proben mit einem gleichmäßigen Haftmittelauftrag, der vorzugsweise vollflächig oder zumindest in einem zusammenhängenden Gebiet vollflächig ausgebildet sein soll. Ebenso kann das Verfahren natürlich auch auf solche Fälle angewendet werden, in denen eine Haftmittelfreiheit von bestimmten Regionen der Oberfläche gefordert ist.The method is suitable, in particular for flat and flat samples with a uniform adhesive application, which should preferably be formed over the full area or at least in a continuous area over the entire area. Likewise, the method can of course also be applied to cases in which a freedom from adhesives of certain regions of the surface is required.
Das Erfassen der reflektierten Strahlung erfolgt somit vorzugsweise während des Bestrahlens.The detection of the reflected radiation is thus preferably carried out during the irradiation.
Bei einer Ausführungsform strahlt die Strahlungsquelle konstant zeitlich unverändert infrarote Strahlung ab. Insbesondere bei Proben mit einer großen Ausdehnung, beispielsweise bei einem Haftmittelauftrag auf ein als Rollenware ausgeführtes Halbzeug, kann eine solche Ausführungsform vorteilhaft sein, bei der die Probe unter der Strahlungsquelle und der Abbildungserfassungseinrichtung hindurch kontinuierlich oder schrittweise bewegt wird.In one embodiment, the radiation source emits constant and unchanged infrared radiation. Particularly in the case of samples having a large extent, for example when applying an adhesive agent to a semifinished product which is in the form of a roll, such an embodiment may be advantageous in which the sample is moved continuously or stepwise under the radiation source and the image acquisition device.
Bei einer anderen Ausführungsform wird die Infrarotstrahlung nur zeitlich gepulst eingestrahlt, ebenfalls während die Abbildung erfasst wird. Hierbei kann die Einstrahldauer der infraroten Strahlung kürzer als die Erfassungsdauer sein, ähnlich wie dies bei der klassischen Fotografie unter Verwendung eines Blitzlichts ist.In another embodiment, the infrared radiation is irradiated only temporally pulsed, also while the image is detected. Here, the irradiation time of the infrared radiation may be shorter than the detection period, similar to the conventional photography using a flashlight.
Als besonders geeignet hat sich ein Wellenlängenbereich zwischen 8 µm bis etwa 12 µm gezeigt. In diesem Spektralbereich zeigen sich zum einen deutliche Unterschiede hinsichtlich der Reflexionseigenschaften von Haftmitteln und Werkstückoberflächen, insbesondere Kunststoffoberfläche, zum andern sind optische Markierungen, welche für eine visuelle Wahrnehmung durch einen Menschen oder eine normale Erfassung mit einer im sichtbaren Wellenlängenbereich abbildenden Kamera vorgesehen sind, ohne Einfluss auf die Reflexionseigenschaften in diesem Wellenlängenbereich.Particularly suitable is a wavelength range between 8 microns to about 12 microns has been shown. In this spectral range, on the one hand, there are clear differences with regard to the reflection properties of adhesives and workpiece surfaces, in particular plastic surface; on the other hand, optical markings intended for visual perception by a human or normal detection with a camera imaging in the visible wavelength range have no influence on the reflection properties in this wavelength range.
Um eine besonders präzise Auswertung zu ermöglichen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Strahlungsquelle die Probe flächig in einem Ausleuchtbereich homogen bestrahlt und die Abbildungserfassungseinrichtung den Ausleuchtbereich oder einen flächigen Ausschnitt erfasst. Wird die untersuchte Oberfläche der Probe, auf der sich der Haftmittelauftrag befindet, homogen ausgeleuchtet, so können absolute Helligkeitswerte oder auch relative Helligkeitswerte über die gesamte Abbildung miteinander verglichen werden, um Fehlstellen zu identifizieren. Ist die Ausleuchtung hingegen nicht homogen, und nur lokal homogen, so können nur deutliche Sprünge in der Intensität oder Helligkeit der erfassten Abbildung zum Auffinden von Fehlstellen genutzt werden. Hierbei ist dann Voraussetzung, dass die Inhomogenitäten hinsichtlich der zur Ausleuchtung verwendeten Strahlung räumlich Variationen aufweisen, deren Strukturen deutlich größer als eine Bildpunktauflösung der erfassten Abbildung sind. Dies bedeutet, dass die Schwankungen in kleinen Bereichen wesentlich geringer ausfallen, als Schwankungen der Intensität aufgrund inhomogener Ausleuchtung über große Entfernungen in dem ausgeleuchteten Bereich. An keiner Stelle dürfen somit abrupte Intensitätsschwankungen des zur Ausleuchtung verwendeten Lichts auftreten.In order to allow a particularly precise evaluation, is in a preferred Embodiment provided that the radiation source homogeneously irradiates the sample surface in a footprint area and the image acquisition device detects the footprint or a flat cutout. If the examined surface of the sample on which the adhesive application is located is homogeneously illuminated, then absolute brightness values or even relative brightness values can be compared over the entire image in order to identify defects. On the other hand, if the illumination is not homogenous, and only locally homogeneous, only significant jumps in the intensity or brightness of the captured image can be used to detect defects. In this case, it is then a prerequisite that the inhomogeneities with respect to the radiation used for illumination spatially have variations whose structures are significantly larger than a pixel resolution of the captured image. This means that the fluctuations in small areas are much lower than fluctuations in the intensity due to inhomogeneous illumination over long distances in the illuminated area. At no point should therefore abrupt intensity fluctuations of the light used for illumination occur.
Die Abbildungserfassungseinrichtung ist vorzugsweise eine IR-Kamera, besonders bevorzugt eine sogenannte Thermographiekamera. Diese ist in der Lage, Licht des entsprechenden langwelligen Infrarotbereichs zuverlässig ortsauflösend zu erfassen.The image acquisition device is preferably an IR camera, particularly preferably a so-called thermographic camera. This is able to detect light of the corresponding long-wave infrared range reliably spatially resolved.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Lasers als Strahlungsquelle erwiesen, da hierdurch hohe Strahlungsintensitäten bei geringer Energieeinkopplung erreichen lassen, indem die Strahlungszufuhr gepulst ausgeführt wird. Es versteht sich, dass die gewählten Strahlungsintensitäten so klein gehalten werden, dass weder in dem Haftmittel noch an der Oberfläche oder innerhalb der Probe Materialveränderungen durch die Einstrahlung des infraroten Lichts verursacht werden.The use of a laser has proved to be particularly advantageous as a radiation source, as this makes it possible to achieve high radiation intensities with low energy coupling by carrying out the radiation supply pulsed. It is understood that the selected radiation intensities are kept so small that neither in the adhesive nor on the surface or within the sample material changes caused by the irradiation of the infrared light.
Andere Ausführungsformen können einen cw-Laser vorsehen.Other embodiments may provide a cw laser.
Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von Laserstrahlung liegt darin, dass das Licht bereits polarisiert zur Verfügung steht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist nämlich vorgesehen, Polarisationseffekte bei der Reflexion zu berücksichtigen.Another advantage of using laser radiation is that the light is already polarized available. Namely, in a preferred embodiment, it is provided to take into account polarization effects in the reflection.
Hierdurch wird die Möglichkeit zur Unterscheidung der Eigenschaften des Haftmittels und der Probenoberfläche bei der Reflexion erweitert.This expands the possibility of distinguishing the properties of the adhesive and the sample surface during reflection.
Erzeugt die Strahlungsquelle nicht unmittelbar polarisierte Strahlung, so kann diese bei einer Ausführungsform über einen Polarisationsfilter herbeigeführt werden. Um die Strahlung auch polarisationsabhängig nachweisen zu können, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass vor der Abbildungserfassungseinrichtung ein Polarisationsanalysator angeordnet ist.If the radiation source does not generate directly polarized radiation, then in one embodiment this can be brought about via a polarization filter. In order to detect the radiation also polarization-dependent, it is provided in one embodiment that a polarization analyzer is arranged in front of the image acquisition device.
Bei einer Ausführungsform wird ausgenutzt, dass sich beispielsweise der Brewster-Winkel für das Haftmittel und die Oberfläche der Probe unterscheiden. Wird beispielsweise die Strahlung polarisiert unter dem Brewster-Winkel für den Übergang von Luft bzw. gasförmiger Atmosphäre über dem Haftmittel zu dem Haftmittel eingestrahlt und die Polarisation so gewählt, dass der elektrische Feldvektor in der Reflexionsebene schwingt, so wird unter dieser Polarisation ein Minimum der einfallenden Strahlung, vorzugsweise gar keine Strahlung reflektiert. Da der Brewster-Winkel für die Grenzfläche Atmosphäre Oberfläche der Probe abweichend ist, findet an dieser hingegen eine Reflexion des so polarisierten Lichts statt. Hierdurch kann der Kontrastunterschied zwischen einer Reflexion an dem Haftmittel beispielsweise aus Acryl und der Oberfläche aus Polycarbonat noch einmal gesteigert werden.In one embodiment, it is exploited that, for example, the Brewster angle for the adhesive and the surface of the sample differ. For example, if the radiation is irradiated at the Brewster angle for the transition of air or gaseous atmosphere over the adhesive to the adhesive and the polarization chosen so that the electric field vector oscillates in the plane of reflection, under this polarization a minimum of the incident Radiation, preferably no radiation is reflected. Since the Brewster angle is deviating for the atmospheric surface area of the specimen, however, reflection of the light thus polarized takes place there. As a result, the contrast difference between a reflection on the adhesive, for example made of acrylic and the surface of polycarbonate can be increased again.
Neben Fehlstellen, die nicht mit Haftmittel bedeckt sind, treten in den erfassten Abbildungen der reflektierten Infrarotstrahlung jedoch auch noch zusätzlich Gebiete mit einer abweichenden Intensität/Helligkeit auf, die durch Verunreinigungen in dem Haftmittel verursacht sind. Solche Staubteilchen oder ähnliches weisen in der Regel eine noch geringere Reflektivität als das Haftmittel auf, sodass die Intensität in den Abbildungen noch einmal geringer ist, als in jenen Bereichen, in denen das Haftmittel auf die Probe aufgetragen ist. Somit können auch Verunreinigungen in dem Haftmittel, welche ebenfalls zu nachfolgenden Delaminationen eines hergestellten Sicherheitsdokuments führen können, zuverlässig erfasst werden.In addition to defects that are not covered with adhesive, in the acquired images of the reflected infrared radiation, however, areas with a different intensity / brightness, which are caused by impurities in the adhesive, additionally occur. Such dust particles or the like usually have even lower reflectivity than the adhesive, so that the intensity in the images is once again lower than in those areas in which the adhesive is applied to the sample. Thus, contaminants in the adhesive, which may also lead to subsequent delaminations of a manufactured security document, can be reliably detected.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung so ausgebildet, dass diese die aufgefundenen Fehlstellen klassifiziert. So können Stellen, an denen der Haftmittelauftrag gänzlich fehlt, in eine Kategorie klassifiziert werden, andere Stellen, an denen Verschmutzungen detektiert sind, hingegen in einer anderen Klasse klassifiziert werden. Ferner ist es möglich, die aufgefundenen Fehlstellen auch nach ihrer geometrischen Gestalt, z.B. der Fläche und/oder Ausleuchtung, zu klassifizieren, um minimale Fehlstellen oder Verschmutzungen in dem Haftmittel von solchen unterscheiden zu können, an denen großflächig Haftmittel fehlt oder großflächige Verschmutzungen vorliegen. Je nach konkretem Anwendungsfall kann dann entschieden werden, welche Klassen von Fehlstellen für die weitere Produktion akzeptabel sind oder nicht akzeptabel sind.In a preferred embodiment of the invention, the evaluation device is designed such that it classifies the defects found. Thus, places where the adhesive application is completely absent can be classified in one category, while other sites where contaminants are detected can be classified in another class. Furthermore, it is possible that the defects found also according to their geometric shape, e.g. the area and / or illumination, in order to be able to distinguish minimal defects or soiling in the adhesive from those in which adhesives are largely absent or where large-surface soiling is present. Depending on the specific application, it can then be decided which classes of defects are acceptable for further production or are unacceptable.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Prüfen eines Haftmittelauftrags; -
2 eine schematische Darstellung einer erfassten Abbildung eines Vierfachnutzens von Dokument-Halbzeugen mit einem flächigen Haftmittelauftrag, welcher entlang einer sinusförmigen Spur entfernt ist; -
3a eine schematische Ansicht einer erfassten Originalabbildung eines Dokumentkörper-Halbzeugs; -
3b eine schematische Ansicht der Abbildung nach3a nach dem Ausführen einer sogenannten Shading-Korrektur; -
3c Intensitätsprotokoll entlang einer StreckeA -B nach3b ; -
3d eine Ansicht der Abbildung nach3a und3b , in der Fehlstellen nach einer ersten Kategorie hell gekennzeichnet sind; -
4a eine Originalaufnahme eines mit Haftmittel beschichteten Dokumenten-Halbzeugs; -
4b das Ergebnis der Auswertung, in der Fehlstellen des Haftmittelauftrags hell gekennzeichnet sind; -
4c ein Ergebnis der Auswertung der Abbildung nach4a , in der Verschmutzungen hell gekennzeichnet sind; und -
5 schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen der Korrektheit eines Haftmittelauftrags auf eine Probe.
-
1 a schematic representation of an apparatus for testing an adhesive application; -
2 a schematic representation of a captured image of a four-time use of document semi-finished products with a surface adhesive coating, which is removed along a sinusoidal track; -
3a a schematic view of a captured original image of a document body semifinished product; -
3b a schematic view of the figure3a after performing a so-called shading correction; -
3c Intensity log along a routeA -B to3b ; -
3d a view of the picture3a and3b in which blemishes are marked bright after a first category; -
4a an original photograph of an adhesive-coated semi-finished document; -
4b the result of the evaluation, in which defects of the adhesive application are marked bright; -
4c a result of the evaluation of the figure4a in which soils are brightly marked; and -
5 schematically a flowchart of a method for determining the correctness of an adhesive application to a sample.
In
Die Probe
Die eingestrahlte Infrarotstrahlung weist vorzugsweise eine Wellenlänge im Bereich zwischen 8 und 12 µm, besonders bevorzugt etwa 10 µm auf. Die Strahlungsquelle kann als Wärmestrahler ausgebildet sein, ist jedoch besonders bevorzugt als Laser ausgebildet, da hierdurch eine hohe Strahlungsintensität erreicht werden kann. Die Auswerte- und Steuereinrichtung
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oberfläche
Die Auswerte- und Steuereinrichtung
Handelt es sich bei der Probe beispielsweise um einen aus mehreren Schichten laminierten Dokumentkörperrohling (ein Dokumentkörper-Halbzeug), welcher aus Polycarbonatschichten hergestellt ist, und bei dem Haftmittelauftrag um einen Acrylkleber, so ist die Reflektivität der Oberfläche der Probe wesentlich höher als die Reflektivität des Haftmittels. Somit erscheinen in der erfassten Abbildung Fehlstellen, an denen kein Haftmittel aufgetragen ist, heller als Bereiche, in denen Haftmittel aufgetragen ist. Fehlstellen in Form von Verunreinigungen weisen hingegen in der Regel eine hohe Absorption auf, sodass deren zugeordnete Pixel in der Abbildung eine noch geringere Intensität aufweisen als Bereiche, in denen das Haftmittel aufgetragen ist.For example, if the sample is a multi-layered document body blank (a document body preform), which is made of polycarbonate layers, and in the adhesive application to an acrylic adhesive, the reflectivity of the surface of the sample is substantially higher than the reflectivity of the adhesive. Thus, in the captured image, defects where no adhesive is applied appear brighter than areas in which adhesive is applied. In contrast, imperfections in the form of impurities usually have a high absorption, so that their associated pixels in the image have an even lower intensity than areas in which the adhesive is applied.
Beispielhaft ist in
In
In
In
In
Zusätzlich zu der „einfachen Reflexion“ der infraroten Strahlung ist es möglich, auch Polarisationseffekte auszunutzen. Hierzu weist die Vorrichtung
Es ist möglich auch andere Messungen unter Ausnutzung der Polarisation durchzuführen. So kann beispielsweise unpolarisiertes Licht im infraroten Wellenlängenbereich, beispielsweise von 10 µm eingestrahlt werden und die Intensität des Lichts polarisationsanalysiert gemessen werden, beispielsweise indem nur jenes Licht gemessen wird, das so polarisiert ist, dass der E-Feldvektor
Da die Stoffeigenschaften, wie Reflektivität und Brechungsindex etc. auch von der Temperatur der Materialien abhängig sind, kann die Probe mit dem Haftmittel auch als Ganzes temperiert werden.Since the material properties, such as reflectivity and refractive index, etc. are also dependent on the temperature of the materials, the sample can also be tempered with the adhesive as a whole.
In
Die erfasste Abbildung wird hinsichtlich der ortsaufgelöst erfassten Intensität ausgewertet 104. Hierbei kann eine sogenannte Shading-Korrektur ausgeführt werden 105, um Inhomogenitäten aufgrund der Ausleuchtung zu beseitigen. Anschließend wird anhand einer Mustererkennung
Es versteht sich, dass lediglich beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind. Die in den einzelnen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale können miteinander kombiniert werden, um Variationen der Erfindung auszubilden.It is understood that only exemplary embodiments are described. The features described in the individual embodiments may be combined to form variations of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtung zur Prüfung des HaftmittelauftragsDevice for testing the application of adhesive
- 22
- Transporteinrichtungtransport means
- 33
- Probesample
- 44
- HaftmittelauftragAdhesive application
- 55
- Fehlstellevoid
- 66
- Verunreinigungpollution
- 77
- Oberflächesurface
- 88th
- Haftmitteladhesives
- 99
- Schichtlayer
- 1010
- Positionssensorposition sensor
- 1111
- LückenGaps
- 1212
- Auswerte- und SteuereinrichtungEvaluation and control device
- 1414
- Ausgabeeinrichtungoutput device
- 1515
- Messbereichmeasuring range
- 1616
- Ausleuchtbereichfootprint
- 1717
- Oberfläche des HaftmittelauftragsSurface of the adhesive application
- 1919
- Oberflächennormalesurface normal
- 2020
- Strahlungsquelleradiation source
- 2121
- eingestrahlte Infrarotstrahlungirradiated infrared radiation
- 2222
- Polarisatorpolarizer
- 3030
- AbbildungserfassungseinrichtungPicture detector
- 3131
- reflektierte Infrarotstrahlungreflected infrared radiation
- 3232
- Polarisationsanalysatorpolarization
- 3333
- E-FeldvektorE-field vector
- 3434
- E-FeldvektorE-field vector
- 3535
- ortsaufgelöste Abbildungspatially resolved illustration
- 51, 5251, 52
- Vierfachnutzen von Dokumentkörper-Halbzeugen (Proben)Fourfold use of document body semi-finished products (samples)
- 5353
- Transportbandconveyor belt
- 5454
- Fehlstellendefects
- 6060
- Streckeroute
- 6161
- x-AchseX axis
- 6262
- y-Achsey-axis
- 6363
- Probenkantensample edges
- 71 - 7371 - 73
- Bereicheareas
- 7575
- Fehlstellevoid
- 7676
- Lückegap
- 7777
- Verunreinigungpollution
- 100100
- Verfahrenmethod
- 101 - 108101-108
- Verfahrensschrittesteps
- θθ
- Winkelangle
- θB θ B
- Brewster-WinkelBrewster angle
- A, BA, B
- Positionenpositions
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014225775.1A DE102014225775B4 (en) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | Method and device for testing a correct adhesive application |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014225775.1A DE102014225775B4 (en) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | Method and device for testing a correct adhesive application |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014225775A1 DE102014225775A1 (en) | 2016-06-16 |
DE102014225775B4 true DE102014225775B4 (en) | 2018-12-06 |
Family
ID=56082348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102014225775.1A Active DE102014225775B4 (en) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | Method and device for testing a correct adhesive application |
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Country | Link |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102014225775A1 (en) | 2016-06-16 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
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