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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Untersuchung einer Farbschicht.
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Drucksysteme, insbesondere Digitaldrucksysteme, umfassen häufig eine Vielzahl an Druckdüsen zum Aufbringen einer Farbschicht auf eine Oberfläche. Meist sind diese Druckdüsen in mindestens vier Reihen beziehungsweise Druckwerken über der Oberfläche angeordnet, wobei jede Reihe Druckdüsen zum Bedrucken der Oberfläche umfasst, beispielsweise in einer der vier Farben Cyan, Magenta, Gelb, oder Schwarz. Zum Aufbringen der Farbschicht kann die Oberfläche die Druckwerke nacheinander durchlaufen.
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Ein Ausfall einer Druckdüse kann zu einem fehlerhaften Auftrag einer der Druckdüse zugeordnete Farbe führen. Eine Detektion eines solchen Defekts des Farbauftrags und eine nachträgliche Zuordnung des defekten Auftrags zu einer Druckdüse des Drucksystems sind jedoch schwierig.
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In der Druckschrift
US 2014 01 395 79 A1 ist eine Vorrichtung zur kolorimetrischen Untersuchung einer CMYK – Farbschicht auf einer Oberfläche gezeigt. Die Vorrichtung umfasst eine Beleuchtungseinrichtung und eine Bildsensorzeile zur Detektion von Lichtreflexionen an einem Testmuster. Ein fehlender Farbauftrag einer Farbe C, M, Y, K kann festgestellt werden und damit eine nicht funktionsfähige Düsen identifiziert werden. Eine Funktionskontrolle der Düsen kann ausschließlich vor oder zwischen Druckaufträgen und nur auf Basis von einem definierten Testchart erfolgen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Konzept zum Untersuchen einer Farbschicht bzw. einer gedruckten Farbtextur auf einer Oberfläche zu schaffen, welche eine Kontrolle innerhalb eines laufenden Druckprozesses ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche der Beschreibung sowie der Zeichnungen.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch eine Bildaufnahme der Oberfläche bei Beleuchtung mit sichtbaren Licht einer Lichtfarbe gelöst werden kann, wobei ein defekter Auftrag in einer auf die Druckfarben abgestimmte Lichtfarbe, insbesondere der Komplementärfarbe, in einer Farbschicht auf der Oberfläche ansprechend auf eine Detektion einer Lichtreflexion des sichtbaren Lichts erfolgen kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Untersuchen eines Mehrfarbdruckes einer gedruckten Farbtextur auf einer Oberfläche eines Substrates in einem laufenden Druckprozess eines Drucksystems mit den folgenden Schritten:
- – Bereitstellen einer Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes
- – Beleuchten der bedruckten Oberfläche des Substrates mit sichtbarem Licht einer ersten Lichtfarbe sowie mit sichtbarem Licht einer weiteren Lichtfarbe, wobei das sichtbare Licht der ersten Lichtfarbe sowie der weiteren Lichtfarbe einer definierten Wellenlänge oder einem definierten Wellenlängenbereich entspricht;
- – Aufnahme eines Bildes der Oberfläche des Substrates bei Beleuchtung mit dem sichtbaren Licht der ersten Lichtfarbe und Aufnahme eines weiteren Bildes der Oberfläche des Substrates mit sichtbarem Licht der weiteren Lichtfarbe einem zugeordneten Bereich des Mehrfarbdruckes mittels eines Bildsensors mit zumindest einer Bildsensorzeile,
- – Auswertung einer Lichtreflexion in der Bildaufnahme der ersten Lichtfarbe sowie der weiteren Lichtfarbe und Feststellung einer Anomalie in der gedruckten Farbtextur, insbesondere eines fehlerhaften oder fehlenden Farbauftrages, basierend auf der jeweiligen Lichtreflexion der ersten Lichtfarbe sowie der weiteren Lichtfarbe in einem Vergleich zu der Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes mittels eines Prozessors.
- – Erkennung einer defekten Düse des Drucksystems anhand der Feststellung der Anomalie in der gedruckten Farbtextur.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine besonders effiziente Detektion eines defekten Auftrags einer Primärfarbe innerhalb des Druckprozesses, auf dem Druckerzeugnis und ohne den Mehraufwand durch definierte Testbereiche oder Testcharts erreicht werden kann.
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Innerhalb eines reproduzierenden Druckprozesses kann als Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes der erste produzierte Mehrfarbdruck dienen. Die Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes wird in diesem Fall auf der Basis des ersten zu druckenden Mehrfarbdruckes erfasst. Der zu druckende Mehrfarbdruck wird somit einmalig erfasst und als eine Referenz dem Verfahren zur Untersuchung eines Mehrfarbdruckes bereitgestellt.
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Als Referenz werden Kenngrössen (parametrische Beschreibung der Farbtextur) des Mehrfarbdruckes, vorzugsweise die Beschreibung von visuelle Merkmale des Mehrfarbdruckes erfasst. Die Ermittlung dieser Kenngrössen kann sowohl mittels statistischer Modelle oder unter Verwendung von Methoden des maschinellen Lernens erfolgen.
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Alternativ kann die Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes als digitale Druckdatei vor dem ersten zu druckenden Mehrfarbdruck bereitgestellt werden. Dazu wird unabhängig vom späteren Druckprozess eine visuelle Transformation aus einer digitalen Vorlage des zu druckenden Mehrfarbdruckes zu einem gedruckten Mehrfarbendruck auf Basis von gelernten oder im Vorfeld definierten Parameter des Druckprozesses berechnet. Auf Basis dieser Transformation wird die für die Untersuchung des Mehrfarbdruckes benötigte parametrische Beschreibung des Mehrfarbdruckes ermittelt. Dieser Prozessschritt muss pro digitaler Vorlage des zu druckenden Mehrfarbdruckes einmalig ermittelt werden, d. h. bei einem erneuten Druckprozess mit Untersuchung des Druckprozesses kann die bereits ermittelte parametrische Beschreibung als digitale Druckdatei wiederverwendet werden. Die Merkmale des zu druckenden Druckbildes können somit „off-Line” und damit vorab gelernt werden und zum Zeitpunkt der Untersuchen des Mehrfarbdruckes wieder geladen werden.
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Auch eine Kombination aus beiden Varianten – der Referenz als digitale Druckdatei des zu druckenden Mehrfarbdruckes und der Referenz, die auf der Basis des ersten zu druckenden Mehrfarbdruckes erfasst wird, ist möglich.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Kontrolle in einem laufenden Druckprozess eines Drucksystems also bei einer laufenden Produktion von Mehrfarbdrucken auf der Oberfläche eines Substrates erfolgen kann. Zudem kann bei einer Fehlerbewertung die menschliche Wahrnehmung in Abhängigkeit zum jeweiligen Druckbild des Mehrfarbdruckes berücksichtigt werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung die Vorrichtung zum Untersuchen der Farbschicht auf der Oberfläche nach dem ersten Aspekt der Erfindung. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Fehlfunktion eines Druckkopfs des Drucksystems mittels der Vorrichtung effizient erfasst werden kann.
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Durch die Nutzung von sichtbarem Licht kann auf optische Komponenten, insbesondere Beleuchtungseinrichtungen, Objektive und Bildsensoren, für den nichtsichtbaren Bereich, insbesondere den Nahinfrarotbereich, verzichtet werden, wodurch eine einfache und kostengünstige Herstellung der Vorrichtung ermöglicht werden kann.
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Die zu inspizierende Farbtextur des Mehrfarbdruckes kann auf einer Oberfläche eines Substrats, insbesondere eines Papier-, Holz oder Kunststoffsubstrats, aufgebracht sein. Das Substrat kann zur Untersuchung der Oberfläche unter der Vorrichtung angeordnet sein. Insbesondere kann das Substrat bewegbar unter der Vorrichtung angeordnet sein, um eine Untersuchung unterschiedlicher Oberflächenabschnitte des Substrats zu ermöglichen. Beispielsweise ist das Substrat auf Rollen oder Walzen gelagert, oder auf einem Förderband angeordnet und wird, nach einem Aufbringen der Farbschicht auf die Oberfläche, unter der Vorrichtung durchgeführt oder an der Vorrichtung vorbeigeführt. Die Oberfläche kann weitgehend glatt sein und/oder eine hohe Reflektivität aufweisen. Es ist aber auch denkbar reliefierte oder texturierte Oberflächen zu untersuchen, d. h. Oberflächen welche eine dreidimensionale Struktur aufweisen.
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Ferner kann die Vorrichtung über die Oberfläche bewegt werden.
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Die Vorrichtung zum Untersuchen eines Mehrfarbdruckes auf einer Oberfläche eines Substrates ist bewegbar zu dem Substrat oder feststehend zu dem bewegbaren Substrat angeordnet, um eine Untersuchung unterschiedlicher Oberflächenabschnitte des Substrates in einem laufenden Druckprozess eines Drucksystems zu ermöglichen.
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Die Vorrichtung umfasst eine Beleuchtungseinrichtung, welche ausgebildet ist, die Oberfläche mit sichtbarem Licht einer ersten Lichtfarbe und mit sichtbarem Licht einer weiteren Lichtfarbe zu beleuchten, wobei das sichtbare Licht der ersten Lichtfarbe sowie der weiteren Lichtfarbe einer definierten Wellenlänge oder eines definierten Wellenlängenbereiches entspricht.
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Ferner umfasst die Vorrichtung einem Bildsensor mit zumindest einer Bildsensorzeile, wobei die Bildsensorzeile ausgebildet ist, in einem zugeordneten Bereich des Mehrfarbdruckes eine Bildaufnahme der Oberfläche bei Beleuchtung mit dem sichtbaren Licht der ersten Lichtfarbe aufzunehmen und eine weitere Bildaufnahme der Oberfläche mit sichtbarem Licht der weiteren Lichtfarbe aufzunehmen.
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Jede räumliche Position des Mehrfarbdruckes der gedruckten Farbtextur wird vorzugsweise in der ersten und der weiteren Lichtfarbe aufgenommen.
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Vorzugsweise wird das gesamte Druckbild des Mehrfarbdruckes der gedruckten Farbtextur in allen Lichtfarben mit der Beleuchtungseinrichtung beleuchtet und mit dem Bildsensor aufgenommen.
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Eine Speichereinheit ist zur Bereitstellung einer Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes vorgesehen. Die Speichereinheit kann neben den jeweiligen Referenztexturen – der digitalen Druckdatei oder der Aufnahme eines Druckerzeugnisses – auch die ermittelte Texturbeschreibung bereitstellen.
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Die Referenz kann die Farbtextur des Mehrfarbdruckes sein oder ein erfasster und damit schon gedruckter Mehrfarbdruck. Die Merkmale des zu druckenden Druckbildes des Mehrfarbdruckes können „off-Line” und damit vorab gelernt werden und zum Zeitpunkt der Inspektion wieder geladen werden.
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Ferner umfasst die Vorrichtung einen Prozessor, welcher ausgebildet ist, eine Lichtreflexion in der Bildaufnahme der ersten Lichtfarbe und der weiteren Lichtfarbe zu erkennen und ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion in einem Vergleich zu der in der Speichereinheit hinterlegten Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes einen defekten Auftrag einer Druckfarbe aus der ersten Lichtfarbe und einer der weiteren Lichtfarbe in einem der Bildsensorzeile zugeordneten Bereich des Mehrfarbdruckes festzustellen und damit bezogen auf die Referenz eine Anomalie in der gedruckten Farbtextur zu detektieren. Die abgeleitete Fehlfunktion kann einer oder mehrere Düsen des Drucksystems anhand der Feststellung des fehlerhaften oder fehlenden Farbauftrages zugeordnet werden.
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Der Mehrfarbdruck kann aus mehreren gedruckten Farbschichten bestehen. Der Mehrfarbdruck kann eine Vielzahl an gedruckten Farbzeilen umfassen. Ferner kann der Mehrfarbdruck Farben aus dem CMYK-Farbmodell umfassen, welches die Farben Cyan (C), Magenta (M), Gelb (Y) und Schwarz (K) umfasst. Jeder Bereich des Mehrfarbdruckes kann eine oder mehrere Farben bestehend aus typischerweise C, M, Y oder K oder eine Mischfarbe dieser Farben aufweisen. Die Mischfarbe kann aus einem Aufbringen mehrere Farben in einem Bereich der Oberfläche resultieren. Die Lichtfarben der Beleuchtungseinrichtung können den Komplementärfarben des Drucksystems oder einen anderen definierten Bereich des sichtbaren Wellenlängenbereichs entsprechen.
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Die Beleuchtungseinrichtung kann ausgebildet sein, das sichtbare Licht in Form eines Lichtblitzes auszusenden. Das Aussenden des Lichtblitzes kann in periodischen zeitlichen Abständen erfolgen, wobei der Bildsensor ausgebildet sein kann, bei jedem Aussenden des Lichtblitzes eine hierzu abgestimmte Bildaufnahme aufzunehmen.
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Der Prozessor kann ein Mikroprozessor sein und kann einen Speicher umfassen. In dem Speicher des Prozessors kann die Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes hinterlegt sein. Ferner kann der Prozessor in ein an die Vorrichtung angeschlossenes Datenverarbeitungsgerät, beispielsweise ein Desktop-Computer oder ein Laptop, integriert sein. Der Prozessor kann an eine Visualisierungseinrichtung, beispielsweise ein Display, angeschlossen sein.
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Der defekte Farbauftrag kann auf Basis der Bildaufnahmen unter der Beleuchtung in den definierten Wellenlängenbereichen – korrespondierend zu den im Drucker verwendeten Druckfarben – bezogen auf die jeweilige Referenztextur erkannt und die betroffenen Düsen des jeweiligen Druckkopfes der entsprechenden Druckfarbe zugeordnet werden.
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In einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, die Lichtreflexion in der Bildaufnahme zu detektieren, wenn eine Bildhelligkeit der Bildaufnahme einen oder mehrere Schwellwerte überschreitet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Detektion der Lichtreflexion erfolgen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, auf der Basis der Bildaufnahme der zumindest einen Bildsensorzeile und/oder der Bildaufnahme der zumindest einen weiteren Bildsensorzeile ein Pixelbild der Oberfläche zu erzeugen, wobei jedem Bildpixel des Pixelbilds ein Bereich der Oberfläche zugeordnet ist, und wobei der Prozessor ausgebildet ist, auf der Basis der Helligkeit an jedem Bildpixel einen defekten Farbauftrag auf Basis der definierten Lichtfarbe in einem dem Pixel zugeordneten Bereich des Mehrfarbdruckes festzustellen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Detektion der Lichtreflexion erfolgen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, die Bildaufnahme der Bildsensorzeile mit der weiteren Bildaufnahme der Bildsensorzeile zu vergleichen, wobei der Prozessor ferner ausgebildet ist, ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion in der Bildaufnahme und der weiteren Bildaufnahme einen defekten Farbauftrag einer weiteren Druckfarbe des Mehrfarbdruckes festzustellen, wobei die weitere Lichtfarbe einer definiertem Wellenlängen oder -bereich bezogen auf eine weite Druckfarbe sein kann, oder aus einer Mischfarbe (additiv) aus der ersten und der zweiten Lichtfarbe bestehen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein defekter Auftrag aller möglichen Mischfarben der Lichtfarbe und der weiteren Lichtfarbe effizient detektiert werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Lichtfarbe und die weitere Lichtfarbe eine der Farben Rot, Grün oder Blau.
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Der Prozessor kann ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche mit Licht der Lichtfarbe Rot und bei einem Ausbleiben einer Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche mit der Lichtfarbe Grün und Blau ein Fehlen der Farbe Cyan in dem Mehrfarbdruck feststellen, wobei Cyan eine Komplementärfarbe von Rot ist.
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Der Prozessor kann ferner ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche mit Licht der Lichtfarbe Blau und bei einem Ausbleiben einer Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche mit der Lichtfarbe Rot und Grün ein Fehlen der Farbe Gelb in dem Mehrfarbdruckes feststellen, wobei Gelb eine Komplementärfarbe von Blau ist.
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Der Prozessor kann ferner ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche mit Licht der Lichtfarbe Blau und der Lichtfarbe Grün, und bei einem Ausbleiben einer Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche mit der Lichtfarbe Rot ein Fehlen der Farbe Magenta in dem Mehrfarbdruck feststellen, wobei Magenta eine Komplementärfarbe einer Mischfarbe von Blau und Grün ist.
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Der Prozessor kann ferner ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche mit Licht der Lichtfarbe Blau, der Lichtfarbe Grün und der Lichtfarbe Rot ein Fehlen der Farbe Schwarz in dem Mehrfarbdruck feststellen, wobei Schwarz eine Komplementärfarbe einer Mischfarbe von Blau, Grün und Rot ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Bildsensor eine Vielzahl an Bildsensorzeilen auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Bildaufnahme durch den Bildsensor erfolgen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Bildsensorzeilen des Bildsensors in einer Reihe entlang einer Querachse der Oberfläche angeordnet. Dadurch wird der Vorteil erreich, dass eine effiziente Bildaufnahme durch den Bildsensor erfolgen kann.
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Die Bildsensorzeilen können parallel zu den gedruckten Farbzeilen des Mehrfarbdruckes angeordnet sein. Insbesondere kann jeder Bildsensorzeile Bildkamera des Bildsensors zumindest eine Farbzeile des Mehrfarbdruckes zugeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine Vielzahl an Lichtquellen, insbesondere LEDs, wobei die Lichtquellen ausgerichtet sind, die Oberfläche unterhalb des Bildsensors zu beleuchten. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Beleuchtung der Oberfläche mit der Lichtfarbe und/oder der weiteren Lichtfarbe erfolgen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Lichtquellen in zumindest einer Reihe parallel zu den Bildsensorzeilen angeordnet, wobei jeder Bildsensorzeile zumindest drei Lichtquellen mit unterschiedlicher Lichtfarbe zugeordnet sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Beleuchtung der Oberfläche mit der Lichtfarbe und/oder der weiteren Lichtfarbe erfolgen kann.
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Jeder Bildsensorzeile kann zumindest eine LED mit der Lichtfarbe Rot, der Lichtfarbe Grün und der Lichtfarbe Blau zugeordnet sein. Ferner können jeder Bildsensorzeile jeweils zwei Rote, zwei Grüne und Zwei blaue LEDs zugeordnet sein, wobei LEDs jeder Lichtfarbe jeweils auf der einen und auf der anderen Seite des Bildsensors angeordnet sein können.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Referenzoberfläche, insbesondere einen Spiegel, welche unter den Bildsensor anordenbar ist, um eine Referenzbildaufnahme der Referenzoberfläche bei Beleuchtung mit dem sichtbaren Licht aufzunehmen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Referenzaufnahme der von den Lichtquellen erzeugten ersten und/oder weiteren Lichtfarbe erfolgen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, auf der Basis der Referenzaufnahme für jede Bildsensorzeile des Bildsensors einen Bildparameter, insbesondere eine Bildhelligkeit oder eine Bildschärfe, zu erfassen, und auf der Basis des Bildparameters eine spektrale Verschiebung der Bildsensorzeile oder einer der Bildsensorzeile zugeordneten Lichtquelle zu ermitteln. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Prozessor effizient spektrale Unterschiede zwischen den Bildsensorzeilen und/oder den Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung erfassen kann.
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Der Prozessor kann ferner ausgebildet sein, den ersten und/oder den zweiten Schwellwert auf der Basis der Referenzaufnahme zu ermitteln.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Bildsensor eine verschließbare Blende, um eine weitere Referenzbildaufnahme aufzunehmen. Die weitere Referenzbildaufnahme kann ein Dunkelbild sein. Die verschließbare Blende kann ein Darkframe-Shutter sein.
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Der Prozessor kann ausgebildet sein, auf der Basis der Referenzaufnahme und/oder der weiteren Referenzaufnahme eine Bildsensorkalibrierung des Bildsensors, insbesondere der Bildsensorzeilen des Bildsensors, durchzuführen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ausgebildet, bei Feststellen eines defekten Auftrags einer Komplementärfarbe der Lichtfarbe in einem Bereich des dem Mehrfarbdruckes einen Defekt eines dem Bereich des dem Mehrfarbdruckes und der Komplementärfarbe zugeordneten Druckkopfs eines Drucksystems festzustellen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Fehlfunktion eines Druckkopfs des Drucksystems effizient erfasst werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung das Drucksystem, mit der Vorrichtung zum Untersuchen des Mehrfarbdruckes auf der Oberfläche nach dem ersten Aspekt der Erfindung. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Fehlfunktion eines Druckkopfs des Drucksystems effizient erfasst werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Untersuchen eines Mehrfarbdruckes gemäß einer Ausführungsform;
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2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Untersuchen eines Mehrfarbdruckes zur Erfassung der Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes gemäß einer Ausführungsform und
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3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Untersuchen eines Mehrfarbdruckes mit einer Referenzoberfläche gemäß einer Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Untersuchen eines Mehrfarbdruckes 101 auf einer Oberfläche 103 gemäß einer Ausführungsform.
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Die Vorrichtung 100 zum Untersuchen des Mehrfarbdruckes 101 auf der Oberfläche 103 eines Substrates in einem laufenden Druckprozess eines Drucksystems umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 105, 107, welche ausgebildet ist, die Oberfläche 103 mit sichtbarem Licht einer ersten Lichtfarbe und mit sichtbarem Licht einer weiteren Lichtfarbe zu beleuchten. Das sichtbare Licht der ersten Lichtfarbe sowie der weiteren Lichtfarbe entspricht dabei einer definierten Wellenlänge oder eines definierten Wellenlängenbereiches.
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Ferner umfasst die Vorrichtung 100 einem Bildsensor 109 mit zumindest einer Bildsensorzeile 109a, wobei die Bildsensorzeile 109a ausgebildet ist, in einem zugeordneten Bereich des Mehrfarbdruckes 101 eine Bildaufnahme der Oberfläche 103 bei Beleuchtung mit dem sichtbaren Licht der ersten Lichtfarbe aufzunehmen und eine weitere Bildaufnahme der Oberfläche mit sichtbarem Licht der weiteren Lichtfarbe aufzunehmen.
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Eine Speichereinheit 123 ist zur Bereitstellung einer Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes 101 vorgesehen.
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Ferner umfasst die Vorrichtung 100 einen Prozessor 111, welcher ausgebildet ist, eine Lichtreflexion in der Bildaufnahme der ersten Lichtfarbe und der weiteren Lichtfarbe zu erkennen und ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion in einem Vergleich zu der in der Speichereinheit 123 hinterlegten Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes 101 einen defekten Auftrag einer Primärfarbe anhand der ersten Lichtfarbe und einer weiteren Primärfarbe anhand der weiteren definierten Lichtfarbe in einem der Bildsensorzeile 109a zugeordneten Bereich des Mehrfarbdruckes 101 festzustellen und damit eine auf die Referenz bezogene Anomalie in der gedruckten Farbtextur, insbesondere eines fehlerhaften oder fehlenden Farbauftrages einer Düse des Drucksystems zu erkennen.
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Die Oberfläche 103 kann eine Oberfläche eines Substrates, insbesondere eines Papier-Holz oder Kunststoffsubstrates, sein. Das Substrat kann zur Untersuchung der Oberfläche 103 unter der Vorrichtung 100 angeordnet sein. Insbesondere kann das Substrat bewegbar unter der Vorrichtung 100 angeordnet sein, um eine Untersuchung unterschiedlicher Oberflächenabschnitte des Substrats oder eine Untersuchung der bedruckten Farbtextur auf der gesamten Oberfläche des zu untersuchenden Substrates zu ermöglichen. Beispielsweise ist das Substrat auf Rollen oder Walzen gelagert, oder auf einem Förderband angeordnet und wird, nach einem Aufbringen des Mehrfarbdruckes 101 auf die Oberfläche 103, unter der Vorrichtung 100 durchgeführt oder an der Vorrichtung 100 vorbeigeführt. Die Oberfläche 103 kann weitgehend glatt oder reliefiert sein und/oder eine hohe Reflektivität aufweisen. Ferner kann die Vorrichtung 100 über die Oberfläche 103 bewegt werden.
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Der Mehrfarbdruck 101 kann eine Vielzahl an gedruckten Farbzeilen umfassen. Ferner kann der Mehrfarbdruck 101 Farben aus dem CMYK-Farbmodell umfassen, welches die Farben Cyan (C), Magenta (M), Gelb (Y) und Schwarz (K) umfasst oder an diese Farben angelehnt sind. Jeder Bereich des Mehrfarbdruckes 101 kann eine Farbe C, M, Y oder K oder eine Mischfarbe dieser Farben aufweisen. Die Mischfarbe kann aus einem Aufbringen mehrere Farben in einem Bereich der Oberfläche resultieren. Die Farbe des Mehrfarbdruckes 101 kann die Komplementärfarbe der Lichtfarbe sein oder diese umfassen.
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Die Beleuchtungseinrichtung 105, 107 kann ausgebildet sein, das sichtbare Licht in Form eines Lichtblitzes auszusenden. Das Aussenden des Lichtblitzes kann in periodischen zeitlichen Abständen erfolgen, wobei der Bildsensor 109 ausgebildet sein kann, bei jedem Aussenden des Lichtblitzes eine Bildaufnahme aufzunehmen.
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Der Prozessor 111 kann ein Mikroprozessor sein und kann die Speichereinheit 121 umfassen. Die Speichereinheit 121 kann auch separat von dem Prozessor 111 vorgesehen sein. Ferner kann der Prozessor 111 in ein an die Vorrichtung 100 angeschlossenes Datenverarbeitungsgerät, beispielsweise ein Computer oder ein Laptop, integriert sein. Der Prozessor 111 kann speziell für eine vektorisierte Datenverarbeitung optimiert sein oder in eine Grafikarteneinheit integriert sein. Der Prozessor 111 kann an eine Visualisierungseinrichtung, beispielsweise ein Display, angeschlossen sein.
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Ein defekter Auftrag oder einen Ausfall einer Druckfarbe kann in dem der Bildsensorzeile 109a zugeordneten Bereiches des Mehrfarbdruckes 101 unter Beleuchtung mit der zur jeweiligen Druckfarbe korrespondierenden Lichtfarbe detektiert werden
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1 zeigt ferner vier Druckkopfzeilen 115, 117, 119, 121 zum Bedrucken der Oberfläche 103 des Substrates mit den Farben Schwarz (K), Gelb (Y), Magenta (M) und Cyan (C), wobei jede Druckkopfzeile 115, 117, 119, 121 eine Vielzahl an Druckköpfen 115a–c 117a–c 119a–c 121a–c umfasst. Die Druckköpfe 115a–c 117a–c 119a–c 121a–c der Druckkopfzeilen 115, 117, 119, 121 sind Teil eines Drucksystems.
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Die Druckkopfzeilen 115, 117, 119, 121 können zum Aufbringen des Mehrfarbdruckes 101 über der Oberfläche 103 angeordnet sein, wobei sich die Oberfläche 103 an den Druckkopfzeilen 115, 117, 119, 121 vorbeibewegen kann.
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Der Bildsensor 109 in 1 umfasst weitere Bildsensorzeilen 109b–c. Der zumindest einen weiteren Bildsensorzeilen 109b–c können weitere Bereiche des Mehrfarbdruckes 101 zugeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die zumindest eine Bildsensorzeile 109a und die zumindest eine weitere Bildsensorzeile 109b–c gleich.
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Bei den Bildsensorzeilen 109a–c kann es sich um CCD Kameras oder CMOS Kameras handeln. Die Bildsensorzeilen 109a–c des Bildsensors 109 können in einer Reihe entlang einer Querachse der Oberfläche 103 und parallel zu einer gedruckten Farbzeile des Mehrfarbdruckes 101 angeordnet sein. Dabei kann jeder Bildsensorzeile 109a–c zumindest eine Farbzeile des Mehrfarbdruckes 101 zugeordnet sein.
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Die Beleuchtungseinrichtung 105, 107 kann eine Vielzahl an Lichtquellen umfassen, welche in zwei Reihen parallel zu den Bildsensorzeilen 109a–c angeordnet sein können.
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Die Lichtquellen können LEDs umfassen oder als LEDs ausgebildet sein. Jeder Bildsensorzeile 109a–c können Lichtquellen in definierten Wellenlängenbereichen und damit unterschiedlicher Lichtfarbe zugeordnet sein oder eine oder mehrere Bildsensorzeile werden zeitversetzt von unterschiedlichen Lichtquellen beleuchtet. Insbesondere kann jeder Bildsensorzeile 109a–c eine LED mit der Lichtfarbe Rot, der Lichtfarbe Grün und der Lichtfarbe Blau zugeordnet sein. Ferner können jeder Bildsensorzeile 109a–c jeweils zwei Rote, zwei Grüne und Zwei blaue LEDs zugeordnet sein, wobei LEDs jeder Lichtfarbe jeweils auf der einen und auf der anderen Seite des Bildsensors 109 angeordnet sein können.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung 105, 107 ausgebildet, den Lichtstrahl als Lichtblitz zu erzeugen.
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Der Prozessor 111 kann ausgebildet sein, die Lichtreflexion in der Bildaufnahme zu detektieren, wenn eine Bildhelligkeit der Bildaufnahme einen ersten Schwellwert überschreitet.
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Der Prozessor 111 kann ferner ausgebildet sein, die Lichtreflexion in der Bildaufnahme zu detektieren, wenn die Bildhelligkeit der Bildaufnahme der Bildsensorzeile 119a die Bildhelligkeit einer Bildaufnahme der zumindest einen weiteren Bildsensorzeile 119b–c um einen zweiten Schwellwert überschreitet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Bildsensor 109 ausgebildet, auf der Basis der Bildaufnahme der zumindest einen Bildsensorzeile 119a und der Bildaufnahme der zumindest einen weiteren Bildsensorzeile 119b–c eine gemeinsame Bildaufnahme des Mehrfarbdruckes 101 zu bilden. Der Helligkeitsunterschied zwischen der Bildaufnahme der Bildsensorzeile 109a, welche einen Bereich des Mehrfarbdruckes 101 abbildet, und der Bildaufnahme der weiteren Bildsensorzeile 109b–c, welche einen weiteren Bereich des Mehrfarbdruckes 101 abbildet, kann ein Kontrast der gemeinsamen Bildaufnahme sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Prozessor 111 ausgebildet, die Lichtreflexion in der Bildaufnahme zu detektieren, wenn die Bildhelligkeit der Bildaufnahme eine mittlere Bildhelligkeit der Bildaufnahmen der zumindest einen Bildsensorzeile 109a und der zumindest einen weiteren Bildsensorzeile 109b–c um einen dritten Schwellwert überschreitet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Prozessor 111 ausgebildet, auf der Basis der Bildaufnahme der zumindest einen Bildsensorzeile 109a und/oder der Bildaufnahme der zumindest einen weiteren Bildsensorzeile 109b–c ein Pixelbild der Oberfläche 103 zu erzeugen, wobei jedem Bildpixel des Pixelbilds ein Bereich der Oberfläche 103 zugeordnet ist und wobei der Prozessor 111 ausgebildet ist, auf der Basis der Helligkeit an jedem Bildpixel einen defekten Auftrag einer Primärfarbe des Druckers in der Bildaufnahme unter der Primärfarbe zugeordneten Lichtfarbe oder einer Kombination aus Lichtfarben in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen in einem dem Pixel zugeordneten Bereich des Mehrfarbdruckes 101 in einem Vergleich zu der in der Speichereinheit 123 hinterlegten Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes (101) festzustellen.
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Der Prozessor 111 kann ausgebildet sein, die Bildpixel des Pixelbilds zu parametrisieren. Der Prozessor 111 kann ferner ausgebildet sein, eine Bildverarbeitungsmethode, insbesondere eine Kanten-Filter-Operation, auf das Pixelbild anzuwenden, um diejenigen Bildpixel, deren Helligkeit einen Schwellwert überschreitet effizient zu erfassen.
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Fernen kann der Prozessor 111 ausgebildet sein, eine Region von Pixel auf Basis der Referenz, insbesondere der in der Speichereinheit 123 hinterlegten Parameter zu klassifizieren. Weiter kann der Prozessor 111 für die Beurteilung von Texturanomalien bezogen auf das Referenzobjekt so ausgebildet sein, dass Methoden des maschinellen Lernens zur Texturerkennung und Defekterkennung effizient genutzt werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Prozessor 111 ausgebildet, die Bildaufnahme der weiteren Bildsensorzeile 109b–c mit der weiteren Bildaufnahme der weiteren Bildsensorzeile 109b–c zu vergleichen, wobei der Prozessor 111 ferner ausgebildet ist, ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion in der Bildaufnahme der weiteren Bildsensorzeile 109b–c und der weiteren Bildaufnahme der weiteren Bildsensorzeile 109b–c einen defekten Auftrag einer Druckfarbe des Drucksystems in dem der weiteren Bildsensorzeile 109b–c zugeordneten Bereiches des Mehrfarbdruckes 101 festzustellen, wobei die weitere Lichtfarbe zur Detektion einer Mischfarbe der ersten und der zweiten Lichtfarbe ist.
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Die Lichtfarbe und die weitere Lichtfarbe können eine der Farben Rot, Grün oder Blau sein.
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Der Prozessor 111 kann ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche 103 mit Licht der Lichtfarbe Rot und bei einem Ausbleiben einer Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche 103 mit der Lichtfarbe Grün und Blau ein Fehlen der Farbe Cyan in dem Mehrfarbdruck 101 feststellen, wobei Cyan eine Komplementärfarbe von Rot ist.
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Der Prozessor 111 kann ferner ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche 103 mit Licht der Lichtfarbe Blau und bei einem Ausbleiben einer Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche 103 mit der Lichtfarbe Rot und Grün ein Fehlen der Farbe Gelb in dem Mehrfarbdruck 101 feststellen, wobei Gelb eine Komplementärfarbe von Blau ist.
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Der Prozessor 111 kann ferner ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche 103 mit Licht der Lichtfarbe Blau und der Lichtfarbe Grün, und bei einem Ausbleiben einer Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche 103 mit der Lichtfarbe Rot ein Fehlen der Farbe Magenta in dem Mehrfarbdruck 101 feststellen, wobei Magenta eine Komplementärfarbe einer Mischfarbe von Blau und Grün ist.
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Der Prozessor 111 kann ferner ansprechend auf die Detektion der Lichtreflexion bei einer Beleuchtung der Oberfläche 103 mit Licht der Lichtfarbe Blau, der Lichtfarbe Grün und der Lichtfarbe Rot ein Fehlen der Farbe Schwarz in dem Mehrfarbdruck 101 feststellen, wobei Schwarz eine Komplementärfarbe einer Mischfarbe von Blau, Grün und Rot ist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 100 zur Erfassung der Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes gemäß einer Ausführungsform.
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Die Vorrichtung 100 in 2 umfasst das Druckmuster des Mehrfarbdruckes 101 als Referenz 209, der auf die Oberfläche 103 eines Substrates gedruckt wird und das unter den Bildsensor 109 anordenbar ist.
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Die Referenz 209 kann ein erster zu druckender Mehrfarbdruck 101 sein. Bei einer Anordnung des Druckmusters des Mehrfarbdruckes 101 unterhalb des Bildsensors 109, kann dieser eine Referenzbildaufnahme des zu druckender Mehrfarbdruckes 101 als Referenz 209 durch die Beleuchtungseinrichtung 105, 107 aufnehmen. Diese Referenz 209 und die auf Basis der Referenz 209 berechneten Modelparameter zur Beschreibung der zu druckenden Farbtextur wird im Anschluss in der Speichereinheit 123 hinterlegt.
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Der Prozessor 111 ist ferner ausgebildet, auf der Basis der Referenz 209 für jedes Pixel oder für eine Region von Pixeln der Bildsensorzeile 109a–c des Bildsensors 109 einen Bildparameter zu erfassen, und diese Bildparameter in der Speichereinheit 123 zu hinterlegen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 100 zum Untersuchen eines Mehrfarbdruckes 101 mit einer Referenzoberfläche gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Die Vorrichtung 100 in 3 umfasst eine Referenzoberfläche 205, die unter dem Bildsensor 109 anordenbar ist. Auf die Darstellung des Prozessors 111 sowie der Speichereinheit 123 wurde einfachheitshalber verzichtet.
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Der Bildsensor 109 in 3 umfasst eine Blende 207. Die Blende 207 kann verschließbar sein und kann im geschlossenen Zustand das Einstrahlen von Licht, insbesondere der Reflektion des sichtbaren Lichtes, in den Bildsensor 109 verhindern.
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Die Referenzoberfläche 205 kann auch für weitere Referenzbildaufnahme ein Spiegel einer Referenzweißfläche oder eine definierte Strukturen und/oder Elemente zur Kamera- und Systemkalibrierung sein. Der Bildsensor 109 kann ausgebildet sein, bei geschlossener Blende 207 eine weitere Referenzbildaufnahme aufzunehmen. Die weitere Referenzbildaufnahme kann ein Dunkelbild sein. Die verschließbare Blende 207 kann ein Darkframe-Shutter sein.
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Der Prozessor 111 kann ausgebildet sein den ersten und/oder den zweiten Schwellwert auf der Basis der Referenzaufnahme und/oder der weiteren Referenzaufnahme zu ermitteln.
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Ferner kann der Prozessor 111 ausgebildet sein, auf der Basis der Referenzaufnahme und/oder der weiteren Referenzaufnahme eine Bildsensorkalibrierung des Bildsensors 109, insbesondere der Bildsensorzeilen 109a–c des Bildsensors 109, durchzuführen.
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Der Prozessor 111 ist ferner ausgebildet, auf der Basis der Referenzaufnahme und/oder der weiteren Referenzaufnahme für jede Pixel oder für Regionen von Pixeln der Bildsensorzeile 109a–c des Bildsensors 109 einen Bildparameter zu erfassen, und diese Bildparameter in der Speichereinheit 123 zu hinterlegen.
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Vorzugsweise ist auf der Basis des Bildparameters eine spektrale Verschiebung der Bildsensorzeile 109a–c oder einer der Bildsensorzeile 109a–c zugeordneten Lichtquelle durch den Prozessor 111 ermittelbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Prozessor 111 ausgebildet, eine zeitliche Änderung der Reflexion in jeder Bildsensorzeile 109a–c des Bildsensors 109 zu erfassen.
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Die Vorrichtung in den 2 und 3 umfasst ferner die Beleuchtungseinrichtung 105, 107, welche an zwei gegenüberliegenden Seiten des Bildsensors 109 angeordnet ist. Auf jeder Seite umfasst die Beleuchtungseinrichtung 105, 107 eine Rote 201a, 203a, eine Grüne 201b, 203b und eine Blaue 201c, 203c LED. Die LEDs 201a–c, 203a–c sind in Richtung der Oberfläche 103 ausgerichtet.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst jede LED 201a–c, 203a–c der Beleuchtungseinrichtung 105, 107 eine Sammellinse, um den Lichtstrahl auf der Oberfläche 103 zu fokussieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform dient die Referenzbildaufnahme der Referenzfläche zur Kalibrierung des Bildsensors 109. Die Referenzfläche kann hierzu Referenzmarker umfassen. Die Kalibrierung kann pixelweise für jeden Bildpixel des Pixelbilds erfolgen. Insbesondere ist aufgrund der chromatischen Aberrationen der Optik eine pixelweise Farbkalibrierung erforderlich. Ferner kann die Bildschärfe erheblich über die Abbildung schwanken. Aus diesem Grund kann eine über das Bildfeld veränderliche optische Übertragungsfunktion berücksichtig werden. Das hierfür erforderliche Kalibreiverfahren kann auf einem Model basieren, welches pro Bildpixel für jede Lichtfarbe eine individuelle Verschiebung im Farbraum berechnet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Bildsensor 109 ein Kamerasystem, insbesondere ein Kameraverbund aus n Bildkameras, welche neben- und/oder hintereinander betrieben werden.
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Die Lichtreflexion an der Farbschicht 101 in einem Bereich mit großer Reflektanz kann in der Bildaufnahme weiß oder annähernd weiß erscheinen. Die Lichtreflexion an dem Mehrfarbdruck 101 in einem Bereich mit geringer Reflektanz kann in der Bildaufnahme schwarz oder annähernd schwarz erscheinen.
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Jedem Ausschnitt des Mehrfarbdruckes 101 kann zumindest ein Druckkopf 115a–c, 117a–c, 119a–c, 121a–c des Drucksystems zugeordnet sein. Bei einem Ausfall eines Druckkopfs 115a–c, 117a–c, 119a–c, 121a–c kann der Substrathintergrund, d. h. die Grundfarbe der Oberfläche des zu bedruckenden Substrats, beispielsweise bei weißem Paper als weißer vertikaler Bereich im korrespondierenden Bildbereich erscheinen. Der Kontrast kann hierbei maximal werden, wenn die Druckfarbe Schwarz erscheint. Jeder Druckkopf 115a–c, 117a–c, 119a–c, 121a–c kann als Düse ausgebildet sein.
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Die inline Messung der Farbstabilität einer Farbe über n Druckköpfe 115a–c 117a–c 119a–c 121a–c mit n Bildsensorzeilen 109a–c erfordert eine stabile Beleuchtung, eine Kalibrierung der n Bildsensorzeilen 109a–c sowie eine Unabhängigkeit zu äußeren Randbedingungen, insbesondere Umgebungslicht und Temperatur, bzw. die Erfassung und Kompensation von Abweichungen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Drucksystem ein Digitaldrucksystem, insbesondere ein Laserdrucker, ein Ink-Jet-Drucker oder ein Drop-On-Demand System.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor 111 ausgebildet, eine Abweichungen und/oder Verschiebungen einer Farbe des Mehrfarbdruckes 101 über die Zeit zu erfassen. Die Abweichungen und/oder Verschiebungen des Mehrfarbdruckes 101 über die Zeit können auf der Basis einer farbrekonstruierten Bildaufnahme erfasst und beurteilt werden. Grundlage für diese Erfassung ist die Auswahl der eingesetzten Lichtfarben der Beleuchtungseinrichtung 105, 107.
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Der Prozessor 111 kann Farbausfälle in der Farbschicht 101 bei einer schmalbandigen Beleuchtung der Oberfläche 103 mit einer der Lichtfarben rot, grün oder blau detektieren.
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Ferner kann der Prozessor 111 ein Farbbild des Mehrfarbdruckes 101 bei einer breitbandigen Beleuchtung der Oberfläche 103 mit einer Kombination der Lichtfarben rot, grün oder blau detektieren.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt Untersuchung des Mehrfarbdruckes 101 auf der Oberfläche 103 durch die Vorrichtung 100 inline, beziehungsweise ist die Vorrichtung in das Drucksystem zum Bedrucken der Oberfläche 103 mit dem Mehrfarbdruck 101 integriert.
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Hierzu werden die folgenden Verfahrensschritte durchlaufen:
- – Bereitstellen einer Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes 101
- – Beleuchten der bedruckten Oberfläche 103 des Substrates mit sichtbarem Licht einer ersten Lichtfarbe sowie mit sichtbarem Licht einer weiteren Lichtfarbe, wobei das sichtbare Licht der ersten Lichtfarbe sowie der weiteren Lichtfarbe einer definierten Wellenlänge oder einem definierten Wellenlängenbereich entspricht;
- – Aufnahme eines Bildes der Oberfläche 103 des Substrates bei Beleuchtung mit dem sichtbaren Licht der ersten Lichtfarbe und Aufnahme eines weiteren Bildes der Oberfläche 103 des Substrates mit sichtbarem Licht der weiteren Lichtfarbe einem zugeordneten Bereich des Mehrfarbdruckes 101 mittels eines Bildsensors 109 mit zumindest einer Bildsensorzeile 109a,
- – Auswertung einer Lichtreflexion in der Bildaufnahme der ersten Lichtfarbe sowie der weiteren Lichtfarbe und Feststellung einer Anomalie in der gedruckten Farbtextur, insbesondere eines fehlerhaften oder fehlenden Farbauftrages, basierend auf der jeweiligen Lichtreflexion der ersten Lichtfarbe sowie der weiteren Lichtfarbe in einem Vergleich zu der Referenz des zu druckenden Mehrfarbdruckes (101) mittels eines Prozessors (111).
- – Erkennung einer auf die Referenz bezogene Texturanomalie des bedruckten Produktes anhand der Feststellung eines fehlerhaften oder fehlenden Farbauftrags einer oder mehrerer Düsen des Drucksystems.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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