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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur lokalen Schwellwerte-Anpassung eines Bildinspektionssystems.
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Die Erfindung liegt in dem technischen Gebiet der Testautomatisierung.
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Das zu optimierende 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, die Daten an einen Rechner geschickt und dort mit einem aus Vorstufendaten erzeugten Referenzbild verglichen. Alternativ kann als Referenzbild auch ein fehlerfreies Musterexemplar des Druckbildes verwendet werden. Dessen Integration in die Bildinspektion wird dann Einlernen genannt. Je nach Parametrisierung der Vergleichsalgorithmen werden dann Abweichungen zwischen dem redigitalisierten Druckbild und dem Referenzbild als Fehler erkannt und angezeigt.
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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. Dabei werden neben den Schwellwerten aus dem Referenzbild zusätzlich Toleranzwerte festgelegt, um die die gemessenen Werte der zu inspizierenden Druckbilder von den Schwellwerten abweichen dürfen. 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. Ein weiterer Nachteil ist, dass die konfigurierten Toleranzen, um die die gemessenen Werte vom Referenzbild abweichen dürfen, globale Werte darstellen. D.h. die maximal erlaubte Abweichung ist für alle Schwellwerte innerhalb der gleichen Empfindlichkeitsstufe gleich groß. Dadurch ergibt sich das Problem, dass lokale Abweichungen vom Referenzbild, die für den Anwender eigentlich, z.B. aufgrund ihrer besonderen Struktur, gar kein Problem darstellen, dennoch vom Bildinspektionssystem als Fehler markiert werden, da sie die maximale Toleranzgrenze verletzen. Oft verändert sich auch das Druckbild im Laufe eines Druckauftrages, z.B. durch Abnutzung der Druckmaschine und andere Effekte. Dies macht eine nachträgliche Anpassung der Toleranzen während des Druckauftrages notwendig.
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Der bisherige Stand der Technik kennt für dieses Problem z.B. die Lösung, den jeweiligen Bereich durch eine Maske abzudecken und vom Bildinspektionssystem auszusparen, was jedoch eine Lücke in der Bildinspektion an diesen Stellen nach sich zieht. Weiterhin ist es möglich, das Druckbild in verschiedene Inspektionsbereiche aufzuteilen und diese dann mit verschiedenen Toleranzwerten zu untersuchen. Allerdings hat eine solche Aufteilung während der Erstkonfiguration der Bildinspektion den Nachteil, dass sie nur dann sinnvoll ist, wenn von vornherein bekannt ist, welche Bereiche des Druckbildes problematisch sind. Zudem ist diese Aufteilung meist manuell vom Anwender durchzuführen und wird von diesem in der Praxis aufgrund des notwendigen Aufwandes nur selten durchgeführt.
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Aus der
DE 10 2014 004 555 A1 ist daher bekannt, die maximale Toleranz für inhomogene Bildbereiche mit vielen Kanten zu erhöhen und für homogene Bildbereiche mit wenig Kanten zu senken. Dennoch gilt diese Veränderung für alle ermittelten inhomogenen, bzw. homogenen Bereiche, ist also weiterhin eine globale Einstellung. Sie wird außerdem ebenfalls bereits während der Erstkonfiguration des Bildinspektionssystems durchgeführt.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das vollständige Referenzbild neu einzulernen. Dadurch werden die veränderten Bereiche zum neuen, abzugleichenden Standard.
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Was der Stand der Technik nicht ermöglicht, ist eine lokale Anpassung der maximalen Toleranz, d.h. für bestimmte lokale Bildbereiche, während einer laufenden Bildinspektion. Damit könnten bestimmte, vom Anwender ausgewählte Bildbereiche und -objekte mit einer anderen maximalen Toleranz markiert werden als der Rest des Druckbildes, so dass sie vom Bildinspektionssystem angepasst untersucht werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Anpassung der Toleranzen eines Bildinspektionssystems zu offenbaren, welches es ermöglicht für ausgewählte, lokale Bildbereiche die Toleranzwerte des Bildinspektionssystems nachträglich anzupassen.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe stellt ein Verfahren zur Anpassung einer Bildinspektion mittels eines Rechners dar, wobei im Rahmen der Konfiguration der Bildinspektion ein Einlernen mit globalen Schwellwerten und Toleranzen durchgeführt wird, die Bildinspektion das Druckbild eines Druckprozesses überprüft und Abweichungen von den globalen Schwellwerten und Toleranzen auf einem Display des Steuerungsrechners angezeigt werden, wobei lokale Ansammlungen von Abweichungen zu einem Fehlerbild zusammengefasst werden. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Anwender während des Druckvorganges die Schwellwerte und/oder Toleranzen für einen bestimmten, lokalen Bereich des Druckbildes verändern kann und diese veränderten lokalen Schwellwerte und/oder Toleranzen gespeichert und für die weitere Bildinspektion übernommen werden.
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Im Rahmen dieses Verfahrens wird also das Bildinspektionssystem wie bisher aus dem Stand der Technik bekannt konfiguriert. Erkennt das System jedoch einen Fehler und zeigt diesen auf dem Display des Steuerungsrechners an, so kann der Anwender den Bildbereich um den erkannten Fehler auswählen, die Größe des Bereichs bestimmen und für diesen Bereich dann veränderte Toleranzwerte bestimmen. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass kein komplett neues Referenzbild mit angepassten Toleranzen eingelernt werden muss und der Anwender zudem auf Veränderungen im Druckbild durch Anpassung der maximal erlaubten Toleranzen reagieren kann. Die Veränderungen werden zudem gespeichert und sind somit für die weitere Bildinspektion wirksam.
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Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der bestimmte, lokale Bereich des Druckbildes als neue lokale Referenz eingelernt wird. Reichen die veränderten Toleranzen nicht aus, ist auch ein neues Einlernen des ausgewählten, lokalen Bereichs als neue lokale Referenz möglich. D.h. es wird nicht, wie im Stand der Technik bekannt, der aktuelle Bogen mit dem veränderten Druckbild als globale neue Referenz neu eingelernt, sondern nur der vom Anwender ausgewählte lokale Bereich. Dies kann z.B. bei einer geometrischen Verschiebung einzelner Druckobjekte im Druckbereich notwendig werden. Wird z.B. ein Barcode im Druckbild um ein bis zwei Pixel verschoben, so sind Inspektionsbereiche, welche im Referenzbild gedruckt sein müssten nun unbedruckt und umgekehrt. In diesem Fall hilft auch eine Veränderung der maximalen Toleranzgrenze nicht weiter, sondern lediglich ein neues einlernen des verschobenen Bereichs.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Schwellwerte und/oder Toleranzen in den bestimmten lokalen Bildbereichen erhöht werden. In den meisten Fällen ist eine Erhöhung der maximal erlaubten Toleranz notwendig. Vor allem bei lokalen Änderungen die für den Anwender trotz ursprünglicher Toleranzüberschreitung als akzeptabel eingeschätzt werden.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die gespeicherten, veränderten lokalen Schwellwerte und/oder Toleranzen für Wiederholungsaufträge mit dem gleichen Druckbild verwendet werden. Falls der gleiche Druckauftrag wiederholt wird, bietet es sich an, die veränderten lokalen Toleranzwerte wieder zu verwenden.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die gespeicherten, veränderten lokalen Schwellwerte und/oder Toleranzen für ein Fehlerbild wirksam sind. Oft wird nicht nur ein Fehler in einem Bereich erkannt, sondern gleich mehrere Abweichungen direkt nebeneinander. In diesem Fall wird das Bildinspektionssystem diese Fehler zusammen als ein Fehlerbild anzeigen. D.h. der fehlerhafte Bildausschnitt auf dem Display wird um alle direkt benachbarten Fehler erweitert, so dass der komplette fehlerhafte Bereich angezeigt wird.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Fehlerbilder sich auf Bildobjekte des Druckbildes beziehen. Wird ein Fehlerbild mit mehreren, benachbarten Fehlern erkannt, so bezieht sich das Fehlerbild fast immer auf ein bestimmtes Bildobjekt im Druckbild. Das Bildinspektionssystem erkennt dieses fehlerhafte Bildobjekt und zeigt es vollständig an. Der Anwender kann dann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Toleranzwerte für dieses Bildobjekt verändern, bzw. den lokalen Bereich neu einlernen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die ausgewählten Bildobjekte klassifiziert und ihre entsprechend zugeordneten lokalen Schwellwerte und/oder Toleranzen für Folgeaufträge mit gleich klassifizierten Bildobjekten für diese gleich klassifizierten Bildobjekte verwendet werden. Wird ein fehlerhaftes Bildobjekt erkannt und vom Anwender mit veränderten Toleranzwerten markiert, so speichert das Bildinspektionssystem dieses Objekt und ordnet es, soweit möglich einer bestimmten Klasse von Bildobjekten zu. Beispiele solcher Klassen, sind z.B. Bar- oder Matrixcodes, Landschaftsbilder etc.. Für Bildobjekte mit gleicher Klassifikation im aktuellen Druckauftrag werden dann die gleichen Toleranzveränderungen übernommen. Auch bei zukünftigen Druckaufträgen, bei denen Bildobjekte mit gleicher Klassifikation verwendet werden, können die für diese Bildobjekte gleichen veränderten Schwellwerte und/oder Toleranzen angewandt werden. Dies kann automatisch geschehen oder vom Anwender konfigurierbar sein.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Bildobjekte des Druckbildes aus Kanten bestehen. Der Hauptanwendungsfall für solche fehlerhaft erkannten, aber eigentlich als Gutfall zu betrachtenden Bildobjekte, sind Objekte, die aus vielen Kanten bestehen, wie beispielsweise Barcodes.
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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.
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Die Zeichnungen zeigen:
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1 den systematischen Aufbau eines Bildinspektionssystems
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2 ein Beispiel eines fehlerhaften Bildobjektes
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3 den bevorzugten Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
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Das bevorzugte Ausführungsbeispiel schaut dabei wie folgt aus. Das Bildinspektionssystem 2, welches beispielhaft in 1 dargestellt ist, besteht aus mindestens einem Bildsensor 5, üblicherweise einer Kamera 5, welche in die Druckmaschine 4 integriert ist. Die mindestens eine Kamera 5 nimmt die von der Druckmaschine 4 erzeugten Druckbilder auf und sendet die Daten an einen Rechner 3 zur Auswertung. Dieser Rechner 3 kann ein eigener separater Rechner sein, z.B. ein oder mehrere spezialisierte Bildverarbeitungsrechner 14, oder auch mit dem Steuerungsrechner 3 der Druckmaschine 4 identisch. Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist schematisch in 3 dargestellt. Der Anwender 1 konfiguriert das Bildinspektionssystem 2, indem er das Referenzbild 13 in das Bildinspektionssystem 2 einlernt. D. h. es werden für die Bildinspektion anhand des Referenzbildes 13 globale Schwellwerte 8 berechnet, mit welchen dann die von der Kamera 5 erfassten Bilddaten der gedruckten Bilder verglichen werden. Gleichzeitig ordnet der Anwender 1 über das Bildinspektionssystem 2 den Schwellwerten 8 die maximal erlaubten Toleranzen 12 zu. Diese geben an, wie weit sich die Helligkeitswerte der real gedruckten Druckbilder von den Schwellwerten 8 des Referenzbildes 13 entfernen dürfen. Der Anwender 1 kann die Toleranzwerte 12 für das gesamte Druckbild als konstant einstellen, was auch dem üblichen Vorgehen in der Praxis entspricht. Zusätzlich dazu ist es jedoch auch möglich, verschiedenen Bereichen des Druckbildes verschiedene Toleranzwerte 12 zuzuordnen. So können z. B. Bildbereiche mit homogenen Flächen schärfer geprüft werden und somit geringere Toleranzwerte erhalten, als Flächen, die sehr inhomogen strukturiert sind, z. B. viele Kanten enthalten. Diese Flächen müssen dann eine entsprechend höhere Toleranzgrenze erhalten, da hier Abweichungen von den Schwellwerten 8 wesentlich wahrscheinlicher sind. Mit diesen so erstellten Schwellwerten 8 und Toleranzen 12 wird dann die Bildinspektion während eines laufenden Druckprozesses durchgeführt. Findet das Bildinspektionssystem 2 Abweichungen 9, welche die Toleranzgrenze überschreiten, so zeigt es diese auf dem Display 11 des Steuerungsrechners 3 der Druckmaschine 4 an. Ist nun der Anwender 1 der Ansicht, dass die gefundenen fehlerhaften Bildbereiche 9 doch akzeptabel sind, so kann er den fehlerhaften Bereich oder das gefundene fehlerhafte Bildobjekt 7 auswählen, z. B. über Mouse und Tastatur des Steuerungsrechners 4 oder über einen Touchscreen, und diesem Bereich 7 eine erhöhte maximale Toleranz 10 zuweisen. Für diesen fehlerhaften Bereich bzw. das fehlerhafte Bildobjekt 7 speichert der Steuerungsrechner 3 der Druckmaschine 4 für die laufende Bildinspektion die veränderten Toleranzwerte 10 für den ausgewählten Bereich. Alternativ oder zusätzlich kann der veränderte Bereich auch als neue lokale Referenz eingelernt werden. Dies wird insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine einfache Erhöhung der Toleranzgrenze 12 nicht ausreichend ist. So ist in 2 der Fall dargestellt, dass ein Bildobjekt 6 mit relativ scharfen Kanten, hier ein Barcode, im Laufe des Druckprozesses auf dem Bogen geometrisch in eine Richtung geringfügig verschoben ist. Im Vergleich zum Referenzbild 13 sind nun durch die Verschiebung im Barcode 7 schwarze Bereiche weiß und umgekehrt. Entsprechend zahlreich sind die von der Bildinspektion gefundenen Fehler 9. Da der Barcode 7 selbst jedoch korrekt ist, sind dies akzeptable Fehler. Daher wird der betreffende Bereich lokal als neue Referenz eingelernt, wodurch die Bildinspektion diesen Bereich nicht mehr als Fehlerbereich einstuft. Für den restlichen Druckprozess und die somit weiterlaufende Bildinspektion werden für den ausgewählten Bereich dann die veränderten Toleranzwerte 10, bzw. die neue lokale Referenz angewandt. Zudem kann der Anwender 1 in der Konfiguration der Bildinspektion einstellen, dass die vorgenommenen lokalen Veränderungen 10 auch bei einer Wiederholung des Druckauftrages wirksam bleiben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anwender
- 2
- Bildinspektionssystem
- 3
- Steuerungsrechner
- 4
- Druckmaschine
- 5
- Bildsensor
- 6
- originales Bildobjekt
- 7
- Bildobjekt mit erlaubter Abweichung
- 8
- globale Schwellwerte
- 9
- von Bildinspektion gefundene Fehler
- 10
- veränderte lokale, maximale Toleranzwerte
- 11
- Display
- 12
- globale maximale Toleranzwerte
- 13
- eingelerntes Referenzbild
- 14
- Bildverarbeitungsrechner
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014004555 A1 [0006]
