DE102015203628A1

DE102015203628A1 - Verfahren zur automatischen Prüfparameterwahl eines Bildinspektionssystems

Info

Publication number: DE102015203628A1
Application number: DE102015203628.6A
Authority: DE
Inventors: Frank Schumann; Winfried Berg
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2015-10-01
Also published as: US9641700B2; CN104943421A; CN104943421B; JP2015196387A; US20150281470A1

Abstract

Verfahren zur automatischen Prüfparameterwahl eines Bildinspektionssystems durch einen Rechner, die folgenden Schritte umfassend: • Digitalisierung eines Referenzbildes oder eines eingescannten Druckbildes zur Ermittlung von Sollwerten • Klassifizierung der vorhandenen Bildelemente • Festlegung von Toleranzen für die Sollwerte anhand der Klassifizierung • Berechnung der Inspektionsempfindlichkeit aus Sollwerten und ihren jeweiligen Toleranzen • Setzen der Parameter des Bildinspektionssystems anhand der Inspektionsempfindlichkeit • Konfiguration der Bildinspektion mit diesen Parametern

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Prüfparameterwahl eines Bildinspektionssystems.
Die Erfindung liegt in dem technischen Gebiet der Testautomatisierung.
Das zu parametrisierende Bildinspektionsverfahren wird bisher 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 Parametrisierung der Vergleichsalgorithmen werden dabei Abweichungen zwischen dem re-digitalisierten Druckbild und dem Referenzbild als Fehler erkannt und angezeigt.
Für diese Parametrisierung gibt es nach dem bisherigen Stand der Technik mehrere Möglichkeiten. Die gebräuchlichste Möglichkeit ist die manuelle Einstellung der Parameter durch den Benutzer. Dabei analysiert der Benutzer das aus den Vorstufendaten des Druckauftrages erstellte Referenzbild und konfiguriert anhand des Analyseergebnisses und seiner persönlichen Erfahrung das Bildinspektionsverfahren. Bekannte Erweiterungen dieser Vorgehensweise sind z. B. die Abstraktion der Einstellungsparameter in verschiedene Empfindlichkeitsstufen. Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass auch unerfahrene Benutzer eine Parametrisierung des Inspektionsverfahrens vornehmen können, da der Benutzer keinen direkten Zugriff auf die einzelnen Parameter mehr hat. Nachteilig ist dagegen die mangelnde Flexibilität gegenüber der komplett freien manuellen Einstellung. Ein gemeinsamer Nachteil aller bekannten manuellen Verfahren ist zudem die Abhängigkeit von einem menschlichen Benutzer, dessen Analyse und damit die Einstellung des Bildinspektionsverfahrens fehlerhaft sein können. Die Fehlerquote ist umso höher, je unerfahrener der Benutzer und je komplexer die Auswahl an Einstellungsparametern ist. Zudem wird üblicherweise aus Zeit- und damit Kostengründen nicht bei jedem neuen Druckauftrag eine Anpassung der Parameter erfolgen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur automatisierten Prüfparameterwahl des Bildinspektionsverfahrens zu offenbaren, in welchem die Prüfparameter automatisiert anhand festgelegter Kriterien ausgewählt und quantifiziert werden.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe stellt ein Verfahren mit den Merkmalen von Hauptanspruch 1 dar. Ein Verfahren zur automatisierten Prüfparameterwahl eines Bildinspektionssystems durch einen Rechner, das die folgenden Schritte umfasst:

1. Die Digitalisierung des Referenzbildes oder eines eingescannten Druckbildes zur Ermittlung der Sollwerte.
2. Klassifizierung der vorhandenen Bildelemente
3. Festlegung von Toleranzen für die Sollwerte anhand der Klassifizierung
4. Berechnung der Inspektionsempfindlichkeit aus Sollwerten und ihren jeweiligen Toleranzen
5. Setzen der Parameter des Bildinspektionssystems anhand der Inspektionsempfindlichkeit
6. Die Konfiguration der Bildinspektion mit diesen Parametern.

Kernelement des offenbarten Verfahrens ist die Klassifizierung des aus digitalen Vorstufendaten gewonnenen Referenzbildes zur Ermittlung von Sollwerten und Toleranzen. Die Klassifizierung ist notwendig, da verschiedene Bildelemente wie z.B. Bilder, Text, Barcodes etc. dementsprechend unterschiedliche Prüfparameter erfordern. Auch das Papierweiß spielt eine Rolle. Mit den derart gewonnenen Datenpaaren bestehend aus Soll- und Toleranzwerten lässt sich die Inspektionsempfindlichkeit berechnen, mit der die zu prüfenden gedruckten Bilder im Rahmen der Bildinspektion untersucht werden sollen. Aus der Inspektionsempfindlichkeit leiten sich wiederum die Parameter ab, mit denen die Bildinspektion automatisch konfiguriert wird. Vorteil des offenbarten Verfahrens ist, dass die Parametrisierung für jeden neuen Druckauftrag automatisch durchgeführt wird, wodurch die zeitaufwändige Parametrisierung durch einen erfahrenen Benutzers nicht mehr notwendig ist.
Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass die ermittelten Soll- und Toleranzwerte anhand bestimmter Eigenschaften des Druckauftrages, wie z.B. Druckseite, Stärke und Art des Bedruckstoffes, nachkorrigiert werden. Diese Eigenschaften des Druckauftrags können automatisch dem Druckauftrag z.B. im JDF Format entnommen werden, oder sie werden vom Benutzer von Hand eingegeben.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass die Toleranzwerte abhängig von der jeweiligen Druckseite des zu inspizierenden Bildes korrigiert werden. Denn es macht einen Unterschied ob die Schöndruckseite oder die Widerdruckseite geprüft wird. Die Erstere muss schärfer geprüft werden als die Letztere. Dementsprechend müssen die Toleranzwerte bei der Schöndruckseite niedriger sein als bei der Widerdruckseite.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass Sollwerte und Toleranzen abhängig von der Stärke des Bedruckstoffes, auf welchen das zu inspizierende Bild gedruckt werden soll, korrigiert werden. Denn bei dünnen Papieren kommt es zu Durchscheineffekten, welche das Inspektionsergebnis verfälschen können. Daher müssen Sollwerte und Toleranzen abhängig von der Papierstärke angepasst werden.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass Sollwerte und Toleranzen abhängig von den Eigenschaften des Bedruckstoffes, auf welchen das zu inspizierende Bild gedruckt werden soll, korrigiert werden. Bei manchen Papierarten ist eine Anpassung von Sollwerten und Toleranzen notwendig. So muss bei recyceltem Papier die Erkennungsschwelle abgesenkt werden. Auch spielen hier die Farbe und Qualität des Bedruckstoffs eine Rolle. Die Eigenschaften des Bedruckstoffs können von Hand eingegeben werden oder durch eine Kamera oder einen Scanner automatisch auf dem Bedruckstoff ermittelt werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass der Benutzer die automatische Parametrierung ein- und ausschalten kann, wodurch das manuelle Eingeben der Parameter ermöglicht wird. Obwohl die automatische Parametrisierung nach dem offenbarten Verfahren der bevorzugte Betriebsmodus ist, soll dem Benutzer weiterhin ermöglicht werden, die Parameter manuell einzugeben bzw. vom automatischen Verfahren ermittelte Parameter nachträglich zu korrigieren.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass der Benutzer die automatisch ermittelten Parameter per Hand nachkorrigieren kann. Eine solche Nachkorrektur kann erforderlich sein, wenn das automatische Verfahren bestimmte Prüfkriterien nicht korrekt erkennt, bzw. einordnet oder falls sich während des Betriebes der Druckmaschine die Umgebungsparameter ändern.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die automatisch ermittelten Parameter in einem Speicher abgelegt werden, welcher vom Rechner aus zugreifbar ist. Es muss sich nicht zwangsweise um einen internen Speicher des Rechners handeln. Auch ein externer Netzwerkspeicher ist denkbar. Die Ablage der ermittelten Parameter erleichtert die manuelle Korrektur, sowie die nachträgliche Fehleranalyse im Falle einer Fehlparametrisierung.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die Parameter des Bildinspektionssystems abhängig von den Eigenschaften des Bildinhalts des Referenzbildes oder des eingescannten Druckbildes gesetzt werden. Die Ansprüche der Kunden von Druckereien sind auch unterschiedlich. Ein Pharma-Drucker wird für das Drucken von Beipackzetteln sicher erkennen müssen, ob es eine winzige Abweichung z.B. ein fehlender Punkt in der Dosierung, gibt. Diese Fehler müssen erkannt und aussortiert werden. Für ein gedrucktes Bild sind die Anforderungen nicht so hoch, so dass hier kleine Fehler als Gutbogen akzeptiert werden und nicht ausgeschleust werden müssen. Auch im weißen Bereich (nicht bedruckter Bereich) können reine Papierfehler akzeptiert werden und sollen nicht als Fehler angezeigt werden. Es sind somit unterschiedliche Anwendungen auf verschiedene Weise zu bewerten. Daher ist es sinnvoll, die Bewertung der unterschiedlichen Bereiche im Druckbild weitestgehend automatisch vornehmen, in dem die Bereiche gescannt und einer Klasse zugeordnet werden, die die sinnvollen Parameter hier vorbelegt. Somit werden die Parameter dann abhängig vom Bildinhalt des Druckbildes gesetzt, wobei dies in einzelnen Bereichen des Druckbildes unterschiedlich sein kann, je nachdem, welcher Klasse der Bildbereich zugeordnet wird.
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 den Einsatzfall für das Verfahren,
2 den Ablauf des Verfahrens,
3 die automatische Berechnung und Korrektur der Parameter.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Benutzer 13 im Rahmen der Durchführung des Druckauftrages die Parametrisierung der Bildinspektion starten. Die Bildinspektion wird von einem Programm durchgeführt, das wie in 1 ersichtlich auf einem Rechner läuft und bevorzugt eine grafische Benutzeroberfläche beinhaltet, welche über einen mit dem Rechner verbundenen Bildschirm 12 vom Benutzer 13 bedient werden kann. Über diesen Bildschirm 12 und entsprechende Ein- und Ausgabegeräte kann der Benutzer 13 einstellen, ob er die Parametrierung manuell durchführen, das automatische Verfahren benutzen oder die Parameter eines bereits laufenden Verfahrens nachkorrigieren möchte. Der Ablauf der automatischen Parametrisierung ist in 2 dargestellt. Wird diese vom Nutzer 13 gewählt bzw. gestartet, werden aus dem Referenzdruckbild 1 die Sollwerte 2 für die Bildinspektion gewonnen. Denn das grundlegende Messprinzip der Bildinspektion beruht auf dem Abgleich zwischen den Sollwerten 2 des Referenzbildes 1, einschließlich gewisser Toleranzen 3, und den gemessenen Istwerten der zu prüfenden Bildern. Die ermittelten Sollwerte 2 werden anschließend anhand von im Referenzdruckbild 1 vorkommenden Bildelementen klassifiziert. Diese verschiedenen Klassen von Bildelementen zeigen an, was im Bild dargestellt wird: z.B. Text, Bilder, Barcode oder 2D-Matrix-Code etc. Aus diesen Klassen ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an die Bildinspektion. So ist ein Bildfehler in einem Barcode wesentlich schwerwiegender, als in einem Landschaftsbild. Auch verschiedene Einsatzziele bzw. -zwecke sind zu beachten. So werden für einen Beipackzettel eines Medikamentes höhere Anforderungen an die Bildinspektion gestellt, als für den Text eines Plakates. Anhand der sich aus verschiedenen Klassen von Bildelementen und den verschiedenen Einsatzzielen ergebenden unterschiedlichen Anforderungen werden somit verschiedene Toleranzen 3 für die ermittelten Sollwerte 2 bestimmt.
Es gibt jedoch noch weitere Einflussgrößen, welche Einfluss auf die Höhe der Soll- und Toleranzwerte 2, 3 haben. Diese Einflussgrößen sind hauptsächlich Papiereigenschaften 8 des Papieres auf dem die zu inspizierenden Bilder gedruckt werden sollen. Diese Eigenschaften 8 sind anhand der Vorstufendaten, aus welchen auch das Referenzbild 1 erzeugt wird, bekannt. Die ermittelten Sollwerte 2 und Toleranzen 3 werden somit um den Einfluss dieser Papiereigenschaften 8 bereinigt, um für die Bildinspektion ein korrektes Inspektionsergebnis zu erreichen. Eine dieser Eigenschaften 8 ist die Druckseite 5, auf welcher die Inspektion stattfindet. Denn es ist ein Unterschied ob die Schöndruckseite oder die Widerdruckseite geprüft wird. Die Erstere muss schärfer geprüft werden als die Letztere. Dementsprechend sind die Toleranz-, bzw. Schwellwerte 3 bei der Schöndruckseite niedriger als bei Widerdruckseite. Eine weitere Eigenschaft 8 ist die Stärke oder Dicke des Papieres 6. Bei dünnen Papieren kommt es zu Durchscheineffekten, welche das Inspektionsergebnis verfälschen können. Daher werden Sollwerte und Toleranzen abhängig von der Papierstärke 6 angepasst. Zudem spielt die Papierart 7 eine Rolle. Bei manchen Papierarten 7 ist eine Anpassung von Sollwerten 2 und Toleranzen 3 notwendig, da diese Papierarten 7 das Druckergebnis und damit auch das Inspektionsergebnis beeinflussen. So müssen z.B. bei recyceltem Papier die Erkennungsschwelle abgesenkt werden.
Durch Berücksichtigung der genannten Eigenschaften 8 können die daraus resultierenden Abweichungen der Sollwerte 2 und Toleranzen 3 ermittelt werden. Im Anschluss an deren Berechnung aus den verschiedenen Klassen von Bildelementen werden dann die notwendigen Anpassungen durchgeführt. Der Ablauf dieses Verfahrens ist in 3 beschrieben. Mit den ermittelten Sollwerten 2, ihren Toleranzen 3 und der sich daraus ergebenden Inspektionsempfindlichkeit wird dann die Bildinspektion parametrisiert. Sinnvoll ist zudem eine Zwischen- oder Endspeicherung der ermittelten Parameter 9, um bei Bedarf wieder auf diese Werte zugreifen zu können bzw. sie im Falle einer Fehlparametrisierung nachträglich zu korrigieren.
Bezugszeichenliste

1: Referenzdruckbild
2: ermittelte Sollwerte
3: festgelegte Toleranzen
4: korrigierte Toleranzen
5: Druckseite
6: Papierstärke
7: Papierart
8: Papiereigenschaften
9: ermittelte Parameter
10: korrigierte Sollwerte
11: Kamera zur Druckbild-Digitalisierung
12: Bildschirm
13: Drucker (Person)

Claims

Verfahren zur automatischen Prüfparameterwahl eines Bildinspektionssystems durch einen Rechner, die folgenden Schritte umfassend: • Digitalisierung eines Referenzbildes (1) oder eines eingescannten Druckbildes zur Ermittlung von Sollwerten (2) • Klassifizierung der vorhandenen Bildelemente • Festlegung von Toleranzen (3) für die Sollwerte (2) anhand der Klassifizierung • Korrektur der ermittelten Sollwerte (2) und Toleranzen (3) • Berechnung der Inspektionsempfindlichkeit aus Sollwerten (2) und ihren jeweiligen Toleranzen (3) • Setzen der Parameter (9) des Bildinspektionssystems anhand der Inspektionsempfindlichkeit • Konfiguration der Bildinspektion mit diesen Parametern (9)
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sollwerte (2) und Toleranzen (3) nach ihrer Ermittlung, abhängig von weiteren Eigenschaften (8) des zu inspizierenden Prozesses, korrigiert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Sollwerte (2) und Toleranzen (3) abhängig von der jeweiligen Druckseite (5) oder abhängig vom Druckauftrag des zu inspizierenden Bildes korrigiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Sollwerte (2) und Toleranzen (3) abhängig von der Stärke des Bedruckstoffes (6), auf welchen das zu inspizierende Bild gedruckt werden soll, korrigiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Sollwerte (2) und Toleranzen (3) abhängig von den Eigenschaften des Bedruckstoffes (7), auf welchen das zu inspizierende Bild gedruckt werden soll, korrigiert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Benutzer (13) die automatische Parametrierung ein- und ausschalten kann, wodurch das manuelle Eingeben der Parameter (9) ermöglicht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Benutzer (13) die automatisch ermittelten Parameter (9) von Hand korrigieren kann.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatisch ermittelten Parameter (9) in einem vom Rechner zugreifbaren Speichermedium abgelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter (9) des Bildinspektionssystems abhängig von den Eigenschaften des Bildinhalts des Referenzbildes (1) oder des eingescannten Druckbildes gesetzt werden.
Bildinspektionssystem zur Überprüfung von gedruckten Bildern einer Druckmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur automatischen Prüfparameterwahl durchzuführen.