DE102017005060A1

DE102017005060A1 - Two-dimensional measuring element for high-precision measurement of the position of a structure or edge

Info

Publication number: DE102017005060A1
Application number: DE102017005060.0A
Authority: DE
Inventors: Gerald Loh
Original assignee: Sachsisches Institut fur Die Druckindustrie Gmbh-Institut Des Vereins Polygraph Leipzig EV; Saechsisches Inst fur Die Druckindustrie Inst Des Vereins Polygraph Leipzig E V GmbH
Current assignee: Sachsisches Institut fur Die Druckindustrie Gmbh-Institut Des Vereins Polygraph Leipzig EV; Saechsisches Inst fur Die Druckindustrie Inst Des Vereins Polygraph Leipzig E V GmbH
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2018-11-29

Abstract

Zweidimensionales Messelement zur hochgenauen Messung der Lage einer Struktur oder Kante in einer Ebene, das als Messmarke auf ein Messobjekt selbst oder auf einer Messunterlage auf der ein Messobjekt platziert wird, aufgebracht worden ist, bestehend aus mindestens 2 sich in einem vordefinierten Winkel schneidenden Geradenscharen G(i), die jeweils aus einer Vielzahl von innerhalb der jeweiligen Schar zueinander parallelen virtuellen Geraden g(i, j) gebildet werden und wobei entlang einer jeden virtuellen Geraden eine Vielzahl von Markierungen M (i, j, k) angeordnet ist,
wobei die Markierungen zueinander jeweils bekannte vorgegebene diskrete Abstände D(z) entlang der Geraden in Form einer Markierungssequenz aufweisen, wobei diese Abstände aus einem endlichen vorgegebenen Wertevorrat von z Werten entnommen sind und
so aneinandergereiht sind, dass eine vorgegebene Teilfolge von in der Umgebung einer Markierung M(i,j,k) aufeinanderfolgenden Abständen, bestehend aus einer Anzahl von Abständen, die kleiner ist, als die Gesamtzahl der entlang der virtuellen Geraden in der Markierungssequenz aneinandergereihten Abstände, als eine ID-Codefolge der Markierung M(i,j,k) charakteristisch für genau diese und nur diese Markierung in ihrer Anordnung entlang der virtuellen Geraden g(ij) ist
und wobei mindestens die ID Codefolgen des Messelements in einer Codierungsvorschrift vollständig hinterlegt sind und die Codierungsvorschrift in einem Speicher abgelegt ist.

Two-dimensional measuring element for high-precision measurement of the position of a structure or edge in a plane which is placed as a measurement mark on a measurement object itself or on a measurement surface on which a measurement object is placed, consisting of at least 2 straight lines G (A) intersecting at a predefined angle i), each of which is formed from a multiplicity of virtual straight lines g (i, j) which are parallel to one another within the respective group, and a multiplicity of markings M (i, j, k) being arranged along each virtual straight line,
wherein the markings each have known predetermined discrete distances D (z) along the straight line in the form of a marking sequence, these distances being taken from a finite predetermined set of values of z values, and
are strung together such that a predetermined subsequence of successive distances in the vicinity of a mark M (i, j, k), consisting of a number of distances which is smaller than the total number of intervals lined up along the virtual straight line in the marking sequence, as an ID code sequence of the mark M (i, j, k) is characteristic of just this and only this mark in its arrangement along the virtual line g (ij)
and wherein at least the ID code sequences of the measuring element are completely stored in a coding regulation and the coding regulation is stored in a memory.

Description

In einer Vielzahl von technischen Prozessen besteht unter anderem die Aufgabe, die Lage eines Objektes oder eines Teiles davon oder aber einer Abbildung dessen relativ zu einem anderen Objekt zu bestimmen.
Abhängig vom Prozess spielen dabei die erforderliche Genauigkeit, die Objektgröße und Objekteigenschaften bei der Wahl der eingesetzten Mittel eine entscheidende Rolle. Dementsprechend vielfältig sind auch die dabei vergangenheitlich dazu entwickelten Verfahren und Vorrichtungen.One of the tasks in a large number of technical processes is to determine the position of an object or of a part thereof or of an image of it relative to another object.
Depending on the process, the required accuracy, object size and object properties play a decisive role in the choice of the means used. The methods and devices that have been developed in the past for this purpose are correspondingly diverse.

So kommen in der grafischen Industrie, aber nicht nur dort, häufig zu diesem Zwecke Messelemente zum Einsatz, die auf das zu vermessende Objekt als Messmarke aufgebracht werden und deren Lage mittels optischer Sensoren vermessen wird.
Dazu sind spezielle Ausformungen der Messelemente und.Messmarken sowie Auswerteverfahren entwickelt worden, die hohe und sehr hohe Messgenauigkeiten im Bereich weniger µm zu erreichen erlauben.
So wird beispielsweise beim Einrichten von Druckmaschinen von einer dazu benötigten Auswertung eines Passers eine Genauigkeit von ca. 1µm verlangt, um erforderliche Maschineneinstellungen erfolgreich vornehmen zu können. Auch bei Falz-, Schnitt und Stanzeinrichtungen wird eine gleichermaßen hochgenaue Vermessung der Ergebnisse einer Einstellung oder eines Bearbeitungsprozesses gefordert.Thus, in the graphic industry, but not only there, measuring elements are often used for this purpose, which are applied to the object to be measured as a measuring mark and whose position is measured by means of optical sensors.
For this purpose, special formations of the measuring elements and measuring marks as well as evaluation methods have been developed, which allow to achieve high and very high measuring accuracies in the range of a few μm.
Thus, for example, when setting up printing presses, an accuracy of approximately 1 μm is required for a requisite evaluation of a register in order to be able to successfully make the required machine settings. In the case of folding, cutting and punching devices, an equally highly accurate measurement of the results of a setting or a machining process is required.

Dazu werden in vielen Fällen Messelemente eingesetzt, die eine Gewinnung einer Positionsinformation in Bezug auf mindestens 2 Richtungen zumeist unter Verwendung optoelektronischer Messeinrichtungen erlauben. Dazu werden die Messmarken in die zu vermessenden Bereiche gedruckt oder anderweitig aufgebracht. Aufgrund einer oft benötigten Vielzahl an erforderlichen Messorten und anfallenden Messdaten ist es weiterhin auch außerordentlich nützlich, wenn das Messelement oder die Messmarke neben den primären Ortsinfomationen noch weitere Informationen tragen kann, die von einer automatischen Messeinrichtung extrahiert werden können. Solches sind beispielsweise Daten zur Herkunft des gedruckten Messelements oder Messmarke (z.B. Druckwerk, Seite, Lage, Auftrag, etc.).For this purpose, measuring elements are used in many cases, which obtain a position information with respect to at least 2 Directions usually allow using optoelectronic measuring devices. For this, the measuring marks are printed in the areas to be measured or otherwise applied. Due to an often required large number of required measuring locations and resulting measured data, it is also extremely useful if the measuring element or the measuring mark in addition to the primary Ortsinfomationen can carry more information that can be extracted by an automatic measuring device. Such are, for example, data on the origin of the printed measuring element or measuring mark (eg printing unit, page, position, order, etc.).

Die DE 102011113885A1 schlägt zur Vermessung der realen Position eines Farbauszuges, die dieser im Druckprozess beim Aufdrucken auf den Bedruckstoff in einem durch Übereinanderdruck mehrerer Farbauszüge erzeugten Druckbild wirklich eingenommen hat, eine Ausbildung einer Messmarke vor. Nachteilig an dem Vorschlag ist es jedoch, dass die Dimension der in der Messmarke verwendeten Striche oder Punkte 25µm nicht überschreiten darf. Das macht jedoch eine Anwendung bei einer Vielzahl von Druckverfahren, insbesondere bei digitalen Verfahren oder im Flexodruck oft nicht möglich, da die dort präzise herstellbaren kleinsten Dimensionen derzeit deutlich darüberliegen. Des Weiteren ist es für die Vermessung von Falz- oder Schnittkanten ungeeignet. Nachteilig an der dort beschriebenen Ausführung ist außerdem, dass die Marke keine über Ortsdaten hinausgehenden Informationen zu gewinnen erlaubt und damit eine automatische Auswertung von Serien an Druckexemplaren schwer möglich ist.The DE 102011113885A1 proposes to measure the real position of a color separation, which this has taken in the printing process when imprinting on the substrate in a printed image produced by overprinting multiple color separations image, a training a trade fair. However, the disadvantage of the proposal is that the dimension of the bars or dots used in the measuring mark must not exceed 25 μm. However, this does not make it possible to use them in a large number of printing processes, in particular in digital processes or in flexographic printing, since the smallest dimensions that can be precisely produced there are currently significantly higher. Furthermore, it is unsuitable for the measurement of seaming or cutting edges. Another disadvantage of the embodiment described therein is that the brand does not allow to gain information that goes beyond location data and thus an automatic evaluation of series of printed copies is difficult.

Die DE10023813C2 beschreibt ein verbessertes Messelement, das einige der vorgenannten Mängel weitgehend ausschaltet, allerdings seine gesteigerte Präzision auch wesentlich aus dünnen Strichelementen bezieht. Dadurch ist es für den Einsatz im Zusammenwirken mit den schon vorstehend erwähnten Druckverfahren Tintenstrahl-Digitaldruck, aber auch anderen traditionellen Verfahren wie beispielsweise dem Flexodruck ebenfalls nicht geeignet. Außerdem ist die Ausprägung der Bestandteile des Messelements als Linien insbesondere bei der Auswertung von Kanten nachteilig, da dadurch zusätzliche Auswerteungenauigkeiten durch Verluste geeigneten Bezugspunkten im Messelement entstehen können.The DE10023813C2 describes an improved measuring element, which largely eliminates some of the aforementioned shortcomings, but also derives its increased precision substantially from thin line elements. As a result, it is also not suitable for use in conjunction with the above-mentioned printing process inkjet digital printing, but also other traditional methods such as flexographic printing. In addition, the expression of the constituents of the measuring element as lines is disadvantageous, in particular in the evaluation of edges, since this can result in additional evaluation inaccuracies due to loss of suitable reference points in the measuring element.

Die DE 102006061396 A1 benutzt zwar ebenfalls ein Strichraster und schlägt auch eine Codierung vor, bleibt aber auf den Einsatzzweck Plattenpositionierung begrenzt. Marke und Verfahren liefern außerdem nur dann eine hohe Präzision in den Ergebnissen, wenn die verwendeten Linien wiederum nur eine sehr geringe Stärke aufweisen, so wie alle vorgenannten Verfahren die unter Verwendung von Linien arbeiten. Diese Lösung ist daher ebenfalls für die vorher schon genannten Anwendungen als Messmarke in Druckverfahren mit grob begrenzter minimaler Detailgröße nicht geeignet.The DE 102006061396 A1 Although also uses a line grid and suggests a coding before, but remains limited to the purpose of plate positioning. In addition, the brand and method only provide high precision in the results if the lines used in turn have only a very small thickness, as do all the aforementioned methods using lines. This solution is therefore also not suitable for the previously mentioned applications as a measuring mark in printing process with coarsely limited minimum detail size.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein zweidimensionales Messelement zu schaffen, das mindestens für die Vermessung verschiedenster Schnitt-, Falz-, Stanz-, und Wendepasserausprägungen mit allerhöchster Präzision geeignet ist und dabei aus Teilen besteht, die mit einer Vielzahl an Druckverfahren, insbesondere auch Tintenstrahldigitaldruck oder Flexodruck, einfach und qualitätsgerecht hergestellt werden können sowie eine automatische Messwerterfassung und -verarbeitung durch eine mögliche Integration von über eine Ortsinformation hinausgehenden Daten unterstützt.The invention is therefore based on the object to provide a two-dimensional measuring element which is suitable at least for the measurement of various cutting, folding, punching and Wendepasser characteristics with the utmost precision and consists of parts that with a variety of printing processes, In particular, inkjet digital printing or flexographic printing, can be produced easily and in accordance with quality and supports automatic data acquisition and processing by a possible integration of data beyond a location information.

Gelöst wird die zu Grunde liegende Aufgabe durch ein Messelement entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und 15 der Erfindung sowie den abhängigen Unteransprüchen.. The underlying object is achieved by a measuring element according to the features of claim 1 and 15 of the invention and the dependent subclaims.

In der nachstehenden Beschreibung soll der Begriff Messelement für eine Beschreibung seines Aufbaus mit seinen einzelnen Bestandteilen im Sinne eines abstrakten Masterbildes stehen. Als eine Messmarke soll das konkrete physische Abbild des Messelements auf einem Messobjekt oder einem Teil eines Messtechnischen Aufbaus bezeichnet werden.
So entsteht beispielsweise eine Messmarke auf einem Druckbogen als das Ergebnis eines Druckprozesses auf einem Blatt Papier. In diesem Falle wird beispielsweise ein in einem elektronischen Speicher abgelegtes Bildungsvorschrift eines Messelements auf das Papier als Bild aufgebracht. Im Weiteren wird eine solche Bildungsvorschrift als Codierungsvorschrift bezeichnet.In the following description, the term measuring element for a description of its structure with its individual components in terms of an abstract master image. As a measuring mark, the concrete physical image of the measuring element on a measurement object or a part of a metrological structure is to be designated.
For example, a measurement mark is created on a sheet as the result of a printing process on a sheet of paper. In this case, for example, an education regulation of a measuring element stored in an electronic memory is applied to the paper as an image. In addition, such an education provision is referred to as a coding rule.

Zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Messelements sind zunächst mindestens 2 bevorzugte Richtungen als Vorzugsrichtungen G(i) festgelegt, die sich in einem vorgegebenen Winkel schneiden sollen.To construct a measuring element according to the invention, at least two preferred directions are initially defined as preferred directions G (i) which are intended to intersect at a predetermined angle.

Einer ersten Vorzugsrichtung folgend wird jeweils eine erste Schar G(1) einer Mehrzahl j von virtuellen sowohl zur Vorzugsrichtung als auch zueinander parallelen Geraden g(1, j) gebildet. Gleichermaßen wird eine zweite Schar G(2) virtueller paralleler Geraden entlang einer zweiten Vorzugsrichtung gebildet, so dass sich auch die beiden Geradenscharen schneiden (s. 1).
Entlang einer jeden der virtuellen Geraden der ersten Geradenschar (i=1) ist jeweils eine Vielzahl von Markierungen M(i, j, k) angeordnet. Allgemein ist M(i, j, k) dabei die k-te Markierung der j-ten virtuellen Geraden der i-ten Geradenschar.
Die Abstände zwischen den Markierungen entlang einer Geraden sind dabei von unterschiedlicher Größe. Sie bilden in ihrer Aneinanderreihung eine abstandscodierte Markierungssequenz dieser Geraden, deren Bildungsgesetz vorgegeben und damit bekannt ist. Im Bildungsgesetz wird eine endliche Anzahl (z) von diskreten Abständen D(z) festgelegt, aus denen dann die Markierungssequenz gebildet wird.. 2 zeigt ein Beispiel des Aufbaus einer einzelnen solchen virtuellen Geraden, hier beispielhaft gebildet mit 3 unterschiedlichen Abstandsmaßen D1, D2 und D3 . Die virtuelle Gerade soll dabei zur Schar i gehören und die j-te Gerade in der Schar sein. Die Darstellung umfasst einen Ausschnitt, der bei der k-ten Markierung auf dieser virtuellen Geraden beginnt.
Eine Markierungssequenz soll charakteristisch für mindestens eine Gerade sein. Die Markierungssequenz jeder virtuellen Geraden ist soweit in einem Auswertespeicher als ein Teil der Codierungsvorschrift des Messelements abgelegt, als diese zur späteren Auswertung der Messung erforderlich ist.
Als Coderungsvorschrift soll allgemein eine bekannte Vorschrift verstanden werden, nach der die relevanten Komponenten im Messelement angeordnet sind.
Die Codierungsvorschrift soll mindestens alle die Daten enthalten, die das Messelement insoweit vollständig beschreiben, als daß diese zu dessen späterer Auswertung erforderlich sind.
Der Auswertespeicher ist in der Regel ein Teil eines übergeordneten Mess- und Auswertesystems.Following a first preferred direction is in each case a first group G (1) a plurality j of virtual straight lines g (1, j) which are parallel to both the preferred direction and to each other. Similarly, a second party G (2) formed virtual parallel line along a second preferred direction, so that the two straight lines intersect (s. 1 ).
Along each of the virtual straight lines of the first straight line (i = 1), a plurality of markers M (i, j, k) are respectively arranged. In general, M (i, j, k) is the k-th mark of the j-th virtual line of the i-th line set.
The distances between the markings along a straight line are of different sizes. They form in their juxtaposition a distance-coded marking sequence of these lines whose education law is given and thus known. In the law of education, a finite number (z) of discrete distances D (z) is determined, from which the marking sequence is then formed. 2 shows an example of the construction of a single such virtual straight line, here exemplified formed with 3 different distance measures D1 . D2 and D3 , The virtual straight line should belong to the crowd i and be the jth straight in the crowd. The representation includes a section that begins at the k-th mark on this virtual line.
A marker sequence should be characteristic of at least one straight line. The marking sequence of each virtual line is stored in an evaluation memory as part of the coding rule of the measuring element, as it is required for the later evaluation of the measurement.
As Coderungsvorschrift should generally be understood a known rule, according to which the relevant components are arranged in the measuring element.
The coding rule should contain at least all the data that completely describe the measuring element insofar as it is necessary for its later evaluation.
The evaluation memory is usually part of a higher-level measurement and evaluation system.

Die Markierungen M können als beliebige flächenhafte Formelemente ausgeführt sein, vorzugsweise werden dabei einfache geometrische Ausformungen wie Kreise, Rechtecke, Dreiecke oder ähnliche Formen verwendet. Je nach konkreter Aufgabe können aber auch andere Formen vorteilhaft zum Einsatz kommen wie beispielsweise Kreuze, Sterne oder Kombinationen aus solchen. Die jeweils verwendeten Formen sind ebenfalls in der Codierungsvorschrift des Messelements abgelegt, die ihrerseits in einem Auswertespeicher gespeichert ist.The markings M can be embodied as any planar shape elements, preferably simple geometric shapes such as circles, rectangles, triangles or similar shapes are used. Depending on the specific task but other forms can be used advantageously such as crosses, stars or combinations of such. The particular forms used are also stored in the coding rule of the measuring element, which in turn is stored in an evaluation memory.

Entlang einer virtuellen Geraden einer zweiten Vorzugsrichtung werden nun analog zum vorbeschriebenen Vorgehen für die erste Vorzugsrichtung ebenfalls Markierungen angeordnet, deren Abstände auch in einer genau dieser Geraden aufgeprägten eigenen Markierungssequenz formuliert sind und die ebenfalls bekannt ist und in der Codierungsvorschrift desselben Messelements als ein weiterer Bestandteil dessen abgelegt ist. Ebenfalls analog zu der für eine erste Vorzugsrichtung vorstehend beschriebenen Art und Weise wird dann auch die zweite Geradenschar entlang der zweiten Vorzugsrichtung komplettiert und mit ihren Parametern in der Codierungsvorschrift des Messelements abgelegt.Along a virtual straight line of a second preferred direction markings are also arranged analogously to the above-described procedure for the first preferred direction, the distances are also formulated in an own marking sequence impressed on this straight line and which is also known and in the coding rule of the same measuring element as a further component thereof is stored. Also analogously to the manner described above for a first preferred direction, the second straight line along the second preferred direction is then completed and stored with its parameters in the coding rule of the measuring element.

Zusätzlich werden in der Codierungsvorschrift eines Messelements auch beispielsweise Informationen zu den geometrischen Ausformungen jeder einzelnen Markierung, dem Winkel und den Schnittpunkten zwischen Geradenscharen abgelegt. Es ist vorteilhaft, auch mindestens eine zusätzliche Information zur wahren geometrischen Größe eines Parameters des Messelements dort zu hinterlegen. In der Regel wird dazu eine metrische Maßangabe für die bei der Bildung der Markierungssequenzen verwendeten Abstandswerte D benutzt. Damit wird eine absolute Kalibrierung von gemessenen Ortsinformationen aus dem Messelement ermöglicht.In addition, for example, information about the geometric shapes of each individual marking, the angle and the intersection points between straight lines are stored in the coding rule of a measuring element. It is advantageous to deposit at least one additional piece of information about the true geometric size of a parameter of the measuring element there. As a rule, this is a metric dimension for the distance values used in the formation of the marker sequences D used. This allows an absolute calibration of measured location information from the measuring element.

Wie oben bereits ausgeführt, bilden die Abstände der Markierungen A(n) untereinander entlang einer der Geraden eine bekannte und in einem Auswertespeicher als Teil einer Codierungsvorschrift abgelegte Folge von Abständen (Markierungssequenz) und damit auch einen längenmodulierten Code.As already stated above, the distances between the markings A (n) along one of the straight lines form a known sequence of intervals (marking sequence), which is stored in an evaluation memory as part of a coding rule, and thus also a length-modulated code.

Im Folgenden soll an einem weiter vereinfachten Beispiel der prinzipielle Aufbau eines Messelements und dessen Anwendung detaillierter beschrieben werden.

Zum einfacheren Verständnis aber auch aus Gründen einer unkomplizierten und weniger rechenaufwändigen Auswertung soll im nachstehenden Beispiel die Markierungssequenz für alle Geraden innerhalb einer ersten Geradenschar die gleiche sein. Alle parallelen Geraden entlang dieser Vorzugsrichtung weisen also die gleiche Markierungssequenz auf.In the following, the principle structure of a measuring element and its application will be described in more detail on a further simplified example.

For ease of understanding but also for the sake of an uncomplicated and less computationally intensive evaluation, the marking sequence for all straight lines within a first set of straight lines should be the same in the example below. All parallel lines along this preferred direction thus have the same marking sequence.

Gleichermaßen soll auch zur Bildung der Abstandssequenzen bezüglich der Geradenschar entlang der zweiten Vorzugsrichtung verfahren werden. Auch hier weisen nun alle parallelen Geraden eine gleiche Markierungssequenz auf.Equally, the formation of the spacing sequences with respect to the set of straight lines along the second preferred direction is also intended to proceed. Here, too, all the parallel lines have the same marking sequence.

Die vorstehende Vereinfachung in der Ausführung des Messelements eröffnet weiterhin die Möglichkeit, ein Messelement so aufzubauen, dass alle Markierungen auf Schnittpunkten der Geraden zu liegen kommen. Damit verringert sich die Zahl der im Messelement enthaltenen und auszuwertenden Markierungen auf ein Minimum bei zumeist gleich bleibender Messgenauigkeit und vereinfacht die spätere rechentechnische Auswertung ganz erheblich. Es entsteht auf diese Weise ein Messelement nach dem Muster von 3.The above simplification in the design of the measuring element also opens up the possibility of constructing a measuring element in such a way that all markings come to rest on intersections of the straight line. In this way, the number of markings contained in the measuring element and to be evaluated is reduced to a minimum while the measuring accuracy remains largely constant, and considerably simplifies the subsequent computational evaluation. This results in a measuring element according to the pattern of 3 ,

Auf die vorbeschriebene Weise ergibt sich ein 2 dimensionales Feld von Markierungen, in dem sowohl in Richtung 1 als auch in Richtung 2 die Markierungen jeweils einer eigenen, bekannten und in einem Auswertespeicher als Codierungsvorschrift hinterlegten Markierungssequenz folgen.
Sind die Markierungssequenzen nun so aufgebaut worden, dass zu einer Markierung in deren Umgebung entlang einer virtuellen Geraden und damit einer Richtung ein eindeutiger und nur dort vorkommender Teil einer Markierungssequenz gehört, wird erreicht, dass im Umkehrschluss anhand von aus dem Messelement lesbaren Markierungssequenzen auf die Position einer einzelnen Markierung bezüglich der Richtung, der die Gerade folgt, geschlossen werden kann.
Wird weiterhin im in Rede stehenden Messelement die Markierungssequenz, die der zweiten Richtung folgt, auch nach einem Eindeutigkeits-Kriterium in der Art wie es für die Markierungssequenz der ersten Geradenschar gefordert war, aufgebaut, so wird erreicht, dass damit ebenfalls eindeutig auf die Position einer Markierung bezüglich der zweiten Vorzugsrichtung und damit auch innerhalb des gesamten so gebildeten Messelements geschlossen werden kann. Um eine bestimmte Markierung zu finden, muss in beiden Vorzugsrichtungen nach den für die Umgebung der Markierung charakteristischen Ausschnitten in den Markierungssequenzen gesucht werden. Eine solche charakteristische Folge kann es nach den Kriterien für den Aufbau der Markierungssequenzen nur an einer Markierung geben, sie wird im Folgenden als deren ID-Codefolge bezeichnet. Alle ID-Codefolgen müssen in der Codierungsvorschrift hinterlegt werden, um später eine Markierung richtig wiederfinden zu können.
2 zeigt, wie die Markierung M(i, j, k(0)) auf Grund der dieser Markierung eigenen ID-Codefolge, die hier aus 3 Abständen bestehen soll, durch Vergleichen dieser ID Codefolge mit der Markierungssequenz entlang der j-ten virtuellen Geraden identifiziert wird.In the manner described above results in a 2 dimensional field of markings, in both direction 1 as well as in direction 2 the markers each follow their own, known and stored in an evaluation memory as coding rule marking sequence.
If the marking sequences have now been constructed in such a way that a mark in their surroundings along a virtual straight line and thus a direction belongs to a unique and only occurring part of a marking sequence, it is achieved that, on the basis of marking sequences which can be read from the measuring element, the position a single mark with respect to the direction that follows the straight, can be closed.
If, in the measuring element in question, the marking sequence following the second direction is also constructed according to a uniqueness criterion in the manner required for the marking sequence of the first set of straight lines, then it is achieved that this is also unambiguously based on the position of a Mark can be closed with respect to the second preferred direction and thus also within the entire measuring element thus formed. In order to find a particular mark, it is necessary to search for the markings characteristic of the surroundings of the mark in both preferential directions. Such a characteristic sequence can only exist at one marking according to the criteria for constructing the marking sequences; it will be referred to below as its ID code sequence. All ID code sequences must be stored in the coding specification in order to be able to find a marker correctly later.
2 shows how the mark M (i, j, k (0)) based on the this ID tag code sequence, this here 3 Distances is identified by comparing this ID code sequence with the marker sequence along the j-th virtual line.

Zur Herstellung einer den Kriterien entsprechenden Markierungssequenz wird eine endliche Zahl von diskreten Abstandswerten D(z) vordefiniert, die zwischen Markierungen vorkommen dürfen und die später in einer Auswertung auch wieder sicher unterscheidbar und auffindbar sein sollen. (siehe auch 2). Praktischerweise werden diesen Abstandswerten metrische Maße zugeordnet. Damit wird erreicht, dass gleichzeitig ein Normal zu deren späterer Kalibrierung geschaffen ist.In order to produce a marking sequence corresponding to the criteria, a finite number of discrete distance values D (z) are predefined, which may occur between markings and which should later be reliably distinguishable and findable again in an evaluation. (see also 2 ). As a practical matter, metric measures are assigned to these distance values. This ensures that at the same time a normal is created for their subsequent calibration.

Die Zahl der verwendeten Abstandswerte wird wesentlich bestimmt durch die Forderung nach der Einmaligkeit einer jeden Markierungssequenz in einer definierten Umgebung einer Markierung einerseits und von der durch die Messaufgabe vorgegebenen geometrischen Größe des Messelements sowie der geforderten Messgenauigkeit andererseits.The number of distance values used is essentially determined by the requirement for the uniqueness of each marking sequence in a defined environment of a marking on the one hand and by the geometric size of the measuring element given by the measuring task and the required measuring accuracy on the other hand.

Es sollen nun im Weiteren eine solche Markierungssequenz und ihre Eigenschaften als Beispiel genauer beschrieben werden
Entlang einer virtuellen Geraden einer Vorzugsrichtung sollen entsprechend den in den vorangegangenen Abschnitten postulierten Anforderungen die Markierungen unter Benutzung von 5 Abständen D(z), hier D(1)= a, D(2)=b, D(3)=c, D(4)=d, D(5)=e genannt, gebildet werden.Hereinafter, such a tag sequence and its properties will be described more specifically as an example
Along a virtual straight line of a preferred direction, according to the requirements postulated in the preceding paragraphs, the markings should be made using 5 distances D (z), here D (1) = a, D (2) = b, D (3) = c, D (4) = d, D (5) = e, are formed.

Zur eineindeutigen Identifizierung der Position einer Markierung auf der Geraden soll dabei eine charakteristische Folge, von 5 aufeinander folgenden Abständen innerhalb der Markierungssequenz dieser Geraden dienen, sie bildet die ID-Codefolge der jeweiligen Markierung in der Richtung der virtuellen Geraden, auf der die Markierungssequenz aufgesetzt ist.For a one-to-one identification of the position of a mark on the straight line, a characteristic sequence of 5 consecutive distances within the marking sequence of this straight line is used, it forms the ID code sequence of the respective mark in the direction of the virtual straight line on which the marking sequence is set up ,

Die gewählte Markierungssequenz entlang einer virtuellen Geraden sei die Folgende:

The selected marker sequence along a virtual line is the following:

Innerhalb der Markierungssequenz der Geraden können nun beispielsweise die Folgen

abbcb ccdbc cdcdd ecdde

als mögliche ID Codefolgen vorkommen.Within the marking sequence of the line, for example, the consequences

abbcb ccdbc cdcdd ecdde

occur as possible ID code sequences.

Eine ID-Codefolge ist dann eineindeutig, wenn jede von einem beliebigen Startpunkt aus bildbare Sequenz von 5 aufeinanderfolgenden Abständen (eben diese ID-Codefolge) nur einmal in der Markierungssequenz vorkommt und auch die „gespiegelte ID-Codefolge“ nicht in der Markierungssequenz gefunden werden kann. Als gespiegelte ID-Codefolge soll die ID-Codefolge mit umgekehrter Folge der Abstände gegenüber die ID-Codefolge bezeichnet werden. Als Startpunkt für einen solchen ID-Test kann jede Markierung innerhalb der in Rede stehenden Markierungssequenz dienen. Eine Übereinstimmung mit einer Folge in der Markierungssequenz darf nur an der zu dieser ID-Codefolge gehörenden Markierung entstehen.An ID code sequence is unambiguous if every sequence of 5 successive intervals (just this ID code sequence) which can be formed from any starting point occurs only once in the marking sequence and also the "mirrored ID code sequence" can not be found in the marking sequence , As a mirrored ID code sequence, the ID code sequence is to be referred to in the reverse order of the distances from the ID code sequence. The starting point for such an ID test can be any label within the tag sequence in question. A match with a string in the tag sequence may only occur on the tag associated with that ID code string.

Sei nun

(abbcb)

die gesuchte ID-Codefolge, so ist festzustellen, dass in der nachstehenden Beispielfolge diese genau 1 × vorkommt, die Spiegelung (bcbba) aber nicht. Gleiches gilt für die ID-Codefolgen (ccdbc) (cdcdd) und (ecdde), aber auch (bbcbc), (bcbcc) (cbccd) oder (bccdc). Der Startpunkt einer solchen ID-Codefolge charakterisiert also immer eineindeutig die Position einer Markierung innerhalb der zugehörigen Markierungssequenz.Be now

(Abbcb)

the searched ID code sequence, it is to be noted that in the following example this occurs exactly 1 ×, the mirroring (bcbba) but not. The same applies to the ID code sequences (ccdbc) (cdcdd) and (ecdde), but also (bbcbc), (bcbcc) (cbccd) or (bccdc). The starting point of such an ID code sequence thus always uniquely characterizes the position of a marker within the associated marker sequence.

Baut man nun weiter vereinfachend und für viele Fälle vorteilhaft das Messelement so auf, dass die Geradenscharen einen Winkel von 90° miteinander bilden und sogar für alle Geraden in beiden Scharen der Einfachheit halber auch dieselbe vorstehend erläuterte Markierungssequenz gebildet aus 5 unterschiedlichen Abstandsmaßen und einem ID-Codemuster aus 5 Abständen, zum Einsatz kommt, dann entsteht gemäß den Anforderungen nach Eineindeutigkeit und Richtungskennung für eine jede Gerade die Markierungssequenz des o.g. Beispiels aus [0022].If we continue simplifying and advantageously for many cases, the measuring element so that the straight lines form an angle of 90 ° with each other and even for all straight lines in both flocks for simplicity, the same above-explained marker sequence formed from 5 different distances and an ID Code pattern off 5 Distances, is used, then arises according to the requirements for uniqueness and directional identifier for each line, the marking sequence of the above example of [0022].

Eine solche Folge kann beispielsweise durch ein entsprechendes Computerprogramm nach Regeln der Kombinatorik errechnet werden, dieses selbst ist aber nicht Gegenstand der Erfindung.Such a sequence can for example be calculated by a corresponding computer program according to the rules of combinatorics, but this itself is not the subject of the invention.

Die oben detaillierte Beispielanordnung (siehe [0022]) besteht aus einer Abfolge von 892 Zeichen, bei der jedes Zeichen einen Abstand in seiner Anordnung im Kontext der Markierungssequenz der Geraden und damit im Kontext mit der Codierungsvorschrift beschreibt.The above detailed example arrangement (see [0022]) consists of a sequence of 892 characters, in which each character describes a spacing in its arrangement in the context of the marking sequence of the straight line and thus in the context of the coding rule.

Wählt man nun beispielsweise für die Abstände a, b, c, d, e, die nachstehenden Maße
a=500µm, b=600µm, c=700µm, d=800µm und e=900 µm, so könnte mit dieser Markierungssequenz ein Messelement mit einer Kantenlänge von 605000 µm aufgebaut werden. Eine ID-Codefolge hätte eine maximale Länge kleiner 5 mm (deeee entspräche 4400 µm, die im vorstehenden Beispiel verwendete ID- Codefolge abbcb würde 3 mm erfordern). Das bedeutet auch, dass der bei der Messung erforderliche Teil der Messmarke, der erfasst werden müsste, im Fall einer 5- teiligen ID-Codefolge mindestens 5 mm betragen sollte.If one now chooses, for example, for the distances a, b, c, d, e, the following dimensions
a = 500 .mu.m, b = 600 .mu.m, c = 700 .mu.m, d = 800 .mu.m and e = 900 .mu.m, a measuring element with an edge length of 605,000 .mu.m could be constructed with this marking sequence. An ID code string would have a maximum length less than 5 mm (deeee would be 4400 μm, which would abbcb the ID code string used in the previous example would require 3 mm). This also means that the part of the measurement mark that would need to be acquired during the measurement should be at least 5 mm in the case of a 5-part ID code sequence.

Würde man die Zahl der zur Bildung des Messelements verwendeten Abstände D(z) auf 6 erhöhen und zu den vorstehend genannten Maßen noch einen sechsten Abstand f = 1000 µm hinzufügen, so könnte man eine Markierungssequenz finden, welches mit den vorstehend getroffenen beispielhaften Festlegungen eine Gesamtfläche größer 8 m × 8 m abdecken könnte und mit einer Auflösung im Bereich weniger µm vermessen werden könnte. Die Mindestgröße für den verfügbaren Ausschnitt aus dem Messelement bzw. der Messmarke würde dann ca. 6 mm betragen.If the number of spacings D (z) used to form the measuring element were to be determined 6 increase and add to the abovementioned measures still a sixth distance f = 1000 microns, so you could find a marker sequence, which could cover with the exemplary provisions made above a total area greater 8 m × 8 m and measured with a resolution in the range of a few microns could be. The minimum size for the available section from the measuring element or the measuring mark would then be approximately 6 mm.

Im Kontext des gesamten Messelements ist eine jede Markierung in ihrer Position damit wirklich einzigartig, da sie innerhalb der Markierungssequenzen nur einmal vorkommt. Mit der definierten Zuordnung von metrischen Abstandswerten innerhalb der Markierungssequenz (hier in µm) kann jeder Markierung darüber hinaus auch in jeder Vorzugsrichtung ein metrischer Koordinatenwert zugeordnet werden und umgekehrt repräsentiert jede Markierung im Messelement und auf der Messmarke ein metrisches Koordinaten-Wertepaar.
Ein solcher Koordinatenbezug gilt beispielsweise bei kreisförmigen Markierungen sinnvollerweise für den Mittelpunkt einer solchen Markierung.In the context of the entire measurement element, each marker is truly unique in its position, as it occurs only once within the marker sequences. Moreover, with the defined assignment of metric distance values within the marking sequence (here in μm), each marking can also be assigned a metric coordinate value in each preferred direction, and vice versa, each marking in the measuring element and on the measuring mark represents a metric coordinate value pair.
Such a coordinate reference is valid, for example, in circular markers usefully for the center of such a marker.

Zur Durchführung einer praktischen Messaufgabe mittels eines mit den beschriebenen Eigenschaften ausgestatteten Messelements wird es zunächst erforderlich, eine Messmarke als Abbild des Messelements auf, unter oder neben dem zu vermessenden Objekt zu erzeugen. Das kann beispielsweise geschehen durch Aufdrucken, Aufätzen, Aufkleben, Projizieren oder ähnlichen Verfahren auf dem Messobjekt oder einem Messtisch. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die virtuellen Geraden, die als virtuelle Hilfskonstrukte im Messelement enthalten sind, auch ein Teil der Messmarke werden, in der Regel scheinen sie daher dort nicht auf.. Sie dienen vorrangig der analytischen Beschreibung im Messelement.In order to carry out a practical measuring task by means of a measuring element equipped with the described properties, it is first necessary to generate a measuring mark as an image of the measuring element on, below or next to the object to be measured. This can be done, for example, by printing, etching, gluing, projecting or similar methods on the measurement object or a measuring table. It is not necessary that the virtual lines, which are contained as virtual auxiliary constructs in the measuring element, also become part of the measuring mark, as a rule they therefore do not appear there. They primarily serve the analytical description in the measuring element.

Im Folgenden soll eine Kante oder eine Struktur oder deren Abbild auf der Messmarke bzw. in einem lokalen Kontext zur Messmarke vermessen werden. 4 veranschaulicht die Aufgabe bei einer Kante.
Es soll dazu beispielsweise wieder ein Messelement wie im vorherigen Beispiel eingesetzt werden, d.h. es sind 2 senkrecht aufeinander stehende Geradenscharen gewählt. Alle virtuellen Geraden in beiden Scharen folgen einer gleichen Markierungssequenz und die Markierungen sind so angeordnet, dass sie sich auf den Schnittpunkten von Geraden befinden.
Die Messmarke sei dazu auf einem Messobjekt, beispielsweise einem Druckbogen aufgedruckt worden, so dass die Position der Messmarke relativ zu einer Kontur des Druckbogens eine Aussage zu einem Registerverhalten einer Maschine erlaubt.In the following, an edge or a structure or its image is to be measured on the measuring mark or in a local context to the measuring mark. 4 illustrates the task at an edge.
For example, it is again a measuring element used as in the previous example, ie it is 2 vertically arranged straight lines. All virtual lines in both sets follow a similar marking sequence and the marks are arranged so that they are at the intersections of straight lines.
For this purpose, the measuring mark has been printed on a measuring object, for example a printed sheet, so that the position of the measuring mark relative to a contour of the printed sheet allows a statement about a registration behavior of a machine.

Zur Vermessung der Position wird die Messmarke sowie die zu vermessende Kontur beispielsweise mit einer bildgebenden Vorrichtung wie einer Kamera abgetastet. Die Kamera nimmt dabei ein Bild von einem Feld auf, in dem mindestens ein hinreichend großer Teil der Messmarke und mindestens Teile des Messobjekts, hier der zu vermessenden Kontur, abgebildet sind und das im weiteren auch als Messfeld bezeichnet wird.To measure the position, the measurement mark as well as the contour to be measured is scanned, for example with an imaging device such as a camera. The camera takes an image of a field in which at least a sufficiently large part of the measurement mark and at least parts of the measurement object, here the contour to be measured, are displayed and which is also referred to as the measurement field.

Üblicherweise besteht das Bild kameraintern aus einer Vielzahl von Bildpunkten (Pixeln). Mittels bildanalytischer Methoden werden im nächsten Schritt aus dem Pixelbild die Markierungen der Messmarke als Objekte isoliert und erkannt. Dabei spannt die Kamera ihr eigenes internes Koordinatensystem auf ihrer Pixelfläche auf und ordnet diesem die gefundenen Objekte zu.The image usually consists of a plurality of pixels (pixels) inside the camera. Using image-analytical methods, the markers of the measuring mark are isolated and recognized as objects in the next step from the pixel image. The camera spans its own internal coordinate system on its pixel surface and assigns the found objects to it.

Mit Hilfe der im Auswertespeicher abgelegten eindeutigen Codierungsvorschrift werden dann unter Einsatz ihres jeweiligen ID-Codes die einzelnen Markierungen individuell identifiziert und mit Hilfe der im Codierungsspeicher abgelegten Daten wird ihnen das zugehörige Wertepaar im Koordinatensystem der Messmarke, das mit dem des Messelementes gleichzusetzen ist, zugeordnet.With the help of the stored in the evaluation memory unique coding rule then the individual markers are individually identified using their respective ID codes and using the data stored in the coding memory them the corresponding value pair in the coordinate system of the measurement mark, which is to be equated with that of the measuring element assigned.

Jedem Pixel der Kamera, auch denen, die nicht innerhalb einer gefundenen Markierung liegen, kann nun wiederum mittels der bekannten exakten Koordinaten der Markierungen unter Zuhilfenahme der bekannten Codierungsvorschrift ein reales metrisches x,y - Wertepaar eindeutig zugeordnet werden. Unter Nutzung einer Mehrzahl solcher Zuordnungen ist es dann beispielsweise unter Einsatz einer Regressionsrechnung möglich, eine Transformationsfunktion für Pixelkoordinaten des Bildes in metrische Koordinaten im Bereich der Messmarke vorzunehmen.Each pixel of the camera, even those which are not within a found marker, can now be assigned a real metric x, y pair of values again by means of the known exact coordinates of the markings with the aid of the known encoding rule. Using a plurality of such assignments, it is then possible, for example using a regression calculation, to perform a transformation function for pixel coordinates of the image into metric coordinates in the region of the measurement mark.

Jeder Ort einer zu vermessenden Struktur kann nun punktweise durch Anhängen an eine Vielzahl von im vorhergehenden Schritt fixierten Markierungen in seiner Lage bestimmt werden. Dabei ist es vorteilhaft, dass das Messelement und damit auch die erzeugte Messmarke eine große Zahl von Fixpunkten in Form der Markierungen bereitstellen kann. Damit werden auch unvermeidliche kleine Fehler, wie sie beim Erzeugen einer Messmarke verfahrensbedingt auftreten, in ihrer Auswirkung auf das Messergebnis minimiert. Auf diese Weise kann die Kontur schrittweise und genau vermessen werden, obwohl die Messmarke auch aus einem Druckverfahren stammen kann, das nur vergleichsweise grobe Strukturen sicher übertragen kann. Each location of a structure to be measured can now be determined point by point by appending to a plurality of fixed in the previous step markers in its position. It is advantageous that the measuring element and thus also the generated measuring mark can provide a large number of fixed points in the form of the markings. As a result, even unavoidable small errors, such as occur during the generation of a measuring mark due to the process, are minimized in their effect on the measurement result. In this way, the contour can be measured stepwise and accurately, although the measuring mark can also come from a printing process that can transmit only comparatively coarse structures safely.

Ein Vorteil der vorgeschlagenen Vorgehensweise, insbesondere des Aufbaus des vorgeschlagenen Messelements und dessen Auswertung besteht also darin, dass einerseits bei der Ausbildung der Markierungen auf der Messmarke im Vergleich zu bekannten Verfahren deutlich gröbere Strukturen eingesetzt werden können und gleichzeitig über eine Vielzahl von herstellbaren Messbezügen zur Erzeugung eines Messwertes eine Messgenauigkeit erreicht werden kann, wie sie bisher nur mittels filigraner Marken erreicht worden ist.
So können als Markierung beispielsweise auch Kreisflächen mit einem Durchmesser von 160 oder 200 µm dienen, wie sie auch mittels des Flexodruck-Verfahrens oder bei Einsatz einer Tintenstrahldruckeinrichtung sicher und formgerecht hergestellt werden können.An advantage of the proposed approach, in particular the structure of the proposed measuring element and its evaluation is therefore that on the one hand in the formation of markings on the measuring mark in comparison to known methods significantly coarser structures can be used and at the same time over a variety of producible measuring covers for generating a measurement accuracy can be achieved, as has been achieved so far only by filigree brands.
Thus, for example, circular areas with a diameter of 160 or 200 μm can also be used as the marking, as they can also be produced safely and in shape using the flexographic printing process or when using an inkjet printing device.

4 veranschaulicht auch beispielhaft, wie der Aufbau des Messelements und die daraus gedruckte Messmarke es ermöglichen, für die Bestimmung der Position einer Kante sowie der Ermittelung von Absolutmaßen eine Vielzahl von Messwerten heranziehen zu können und damit die Messgenauigkeit einer Kantenposition signifikant zu erhöhen. 4 also illustrates by way of example how the structure of the measuring element and the measurement mark printed therefrom make it possible to use a multiplicity of measured values for determining the position of an edge and determining absolute dimensions, and thus to significantly increase the measuring accuracy of an edge position.

Unter Nutzung einer ID-Codefolge aus hier beispielhaft 4 Abständen wird es möglich für die Bestimmung eines Bereiches in dem hier gezeigten Abschnitt einer Kante oder Kontur große Bereiche heranziehen zu können, aus denen dann ein Messwert abgeleitet wird. Das sind beispielsweise 32 Messwerte für eine Bestimmung eines metrischen Absolutwertes. Nutzt man eine ID-Codefolge von 6 Abständen, so vergrößert sich diese Zahl auf 48 usw.Using an ID code sequence from here by way of example 4 Distances make it possible to use large areas for the determination of an area in the section of an edge or contour shown here, from which a measured value is then derived. That's for example 32 Measured values for a determination of a metric absolute value. If one uses an ID code sequence of 6 Distances, this number increases to 48 etc.

Vergleicht man dieses Resultat mit dem am nächsten liegenden Stand der Technik in DE10023813C2 , bei dem Linienelemente zur Bildung einer Messmarke benutzt werden, so ergibt sich, dass dort die Zahl der gewinnbaren Einzelmesswerte unter sonst gleichen Umständen auf die Hälfte begrenzt bleibt und auch zur Fixierung von Absolutwerte nur ¾ der Anzahl der im erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen zur Verfügung stehen. Damit erweist sich das vorgeschlagene Messelement sogar auch dann als vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik bei Einsatzfällen, in denen es möglich wäre, feinere Strukturen problemfrei zu drucken.Comparing this result with the closest prior art in DE10023813C2 , in which line elements are used to form a measuring mark, it follows that there the number of recoverable individual measured values remains limited to half under otherwise identical circumstances and also for the fixing of absolute values only ¾ of the number obtained in the method according to the invention are available. Thus, the proposed measuring element even proves to be advantageous over the prior art in applications in which it would be possible to print finer structures problem-free.

In weiteren Anwendungen kann es vorteilhaft sein, bei der Wahl der Ausformung der Markierungen unterschiedliche Formen oder Größen zu verwenden. Als Beispiel zeigt 5 eine Ausprägung, bei der Kreise unterschiedlichen Durchmessers zum Einsatz kommen. Im Beispielfall wäre es damit leicht erkennbar, wenn ein Kreiselement nicht mehr vollständig erfassbar ist oder aber teilweise durch das Messobjekt verdeckt ist. Hier würde die Ermittlung der Verbindungsgeraden zwischen den Kreisen keine gerade Linie mehr ergeben und damit anzeigen, dass es Kreiselemente gibt, die nur bedingt oder gar nicht zur Messwertbildung herangezogen werden können.In other applications, it may be advantageous to use different shapes or sizes when choosing the shape of the markers. As an example shows 5 an expression in which circles of different diameters are used. In the example case, it would thus be easily recognizable if a circular element is no longer completely detectable or partially obscured by the measurement object. Here, the determination of the connecting straight lines between the circles would no longer result in a straight line and thus indicate that there are circuit elements which can be used only conditionally or not at all for the purpose of measuring value formation.

In den vorstehenden Beispielen wurde ein vereinfachter Aufbau des Messelements herangezogen, bei dem der Schnittwinkel der Geradenschar 90° betragen soll, auf allen Geraden in einer Vorzugsrichtung jeweils die gleiche Markierungssequenz verwendet wird und die Markierungen auf den Schnittpunkten zweier fiktiver Geraden angeordnet sind.
Bei einer Vielzahl von Messaufgaben ist dieser einfache Aufbau des Messelementes auch durchaus ausreichend, um eine gewünschte Messgenauigkeit erzielen zu können.In the above examples, a simplified construction of the measuring element was used, in which the intersection angle of the straight line should be 90 °, in each case the same marking sequence is used on all lines in a preferred direction and the markers are arranged on the intersections of two fictitious lines.
In a variety of measurement tasks, this simple construction of the measuring element is also quite sufficient to achieve a desired measurement accuracy can.

Die dem erfindungsgemäßen Messelement innewohnende Eigenschaft einer Eineindeutigkeit in Verbindung mit einer vergleichsweise großen möglichen Messfläche eröffnet auch die Möglichkeit, nach einem Teilen einer aus dem Messelement hergestellten großflächigen Messmarke noch die Position jedes Teiles eindeutig zu vermessen oder umgekehrt, zu identifizieren, woher genau ein Teil herstammt und/ an welcher Stelle eine Trennung erfolgt ist.
Diese Eigenschaft kann man beispielsweise auch nutzen, um mit einem großflächigen Ausdruck eine Vielzahl von Messmarken einer vorbestimmten Größe herzustellen, die dann für eine Vielzahl von Messungen durch Teilung ausgeschnitten und an einem Messort wieder aufgeklebt werden. Jede dieser Messmarken ist dann ein Unikat und eine Messung kann nicht verwechselt werden.The characteristic of a uniqueness inherent in the measuring element according to the invention in conjunction with a comparatively large possible measuring surface also makes it possible to unambiguously measure the position of each part after dividing a large-area measuring mark produced from the measuring element, or vice versa, to identify exactly where a part originates and / at which point a separation has taken place.
This property can also be used, for example, to produce a large-area printout of a plurality of measuring marks of a predetermined size, which are then cut out for a multiplicity of measurements by division and glued back to a measuring location. Each of these marks is unique and a measurement can not be confused.

In Umkehrung von oben beschriebenen Anordnungen kann das Messelement schließlich selbstverständlich auch zur Bestimmung der Position beispielsweise einer Kamera über einem fixierten Objekt, das eine erfindungsgemäße Messmarke trägt, eingesetzt werden. Finally, in a reversal of arrangements described above, the measuring element can of course also be used to determine the position, for example, of a camera over a fixed object carrying a measuring mark according to the invention.

Wie aus [0026] erkennbar ist, können auf diese Weise Messmarken sehr großer Dimensionen erzeugt werden, die es erlauben auch großflächige ebene Objekte hochgenau zu vermessen.As can be seen from [0026], measuring marks of very large dimensions can be produced in this way, which also allow large-area flat objects to be measured with high precision.

Es erscheint evident, dass die hier getroffenen Aussagen in gleicher Weise auch dann gelten, wenn beispielsweise eine Kante nicht parallel zu einer Vorzugsrichtung verläuft, der Winkel zwischen den Richtungen nicht 90° beträgt, andere Formelemente als Markierungen verwendet werden, für jede virtuelle Gerade eine eigene Markierungssequenz verwendet wird und/oder die Schnittpunkte der virtuellen Geraden nicht mit der Lage der Markierungen übereinstimmen, solange sich eine Lösung im vom Anspruch 1 abgedeckten Erfindungsrahmen bewegt. Auf jeden Fall erhöht sich der zur Auswertung notwendige Rechenaufwand aber teilweise immens.
Solche „freien Codierungsvorschriften“ bergen jedoch in einzelnen Fällen auch die Gefahr in sich, dass sich Markierungen überdecken können, so dass sie schwer auswertbar werden und sich damit die Anzahl der zur Vermessung heranziehbaren Daten dann vermindert. Grundsätzlich ist es daher zu empfehlen, eine erarbeitete Codierungsvorschrift auch daraufhin zu überprüfen, ob alle Markierungen isoliert einzeln zu stehen kommen, bevor es zum Einsatz kommt.It appears evident that the statements made here also apply in the same way if, for example, an edge does not run parallel to a preferred direction, the angle between the directions is not 90 °, other form elements are used as markings, a separate one for each virtual line Marking sequence is used and / or the intersections of the virtual lines do not match the location of the markers, as long as a solution moves in the invention covered by claim 1 invention. In any case, the computational effort required for the evaluation increases in part immensely.
However, in some cases such "free coding provisions" also entail the risk that markings may overlap so that they become difficult to evaluate and thus reduce the number of data that can be used for the measurement. In principle, it is therefore advisable to check an established coding rule to determine whether all markings are isolated in isolation before being used.

Die Möglichkeit, mittels des erfindungsgemäßen Messelements eine Messmarke von beträchtlicher Größe herstellen zu können, eröffnet auch insbesondere die Anwendung zur Vermessung der vollständigen Kontur oder Teilen einer Kontur eines Messobjektes in einer Ebene. Dazu wird das Messelement auf einer Unterlage als Messmarke abgebildet, zum Beispiel auf einen Messtisch einer Messanordnung eingeätzt oder auf einen formstabilen Druckträger, der als Messunterlage dient, aufgebracht. Die zu vermessende Kontur wird dann auf die Messmarke aufgelegt und die Koordinaten entlang der Konturlinie werden analog zur oben beschriebenen Bestimmung einer Kante ermittelt. Damit erhält man einen Verlauf der Kontur in x,y-Koordinaten.
In einfacher Abwandlung kann so auch beispielsweise die wirkliche Form oder Größe eines Papierbogens einfach und genau ermittelt werden, beispielsweise um deren Dimensionsveränderungen während seiner Verarbeitung zu ermitteln.The possibility of being able to produce a measuring mark of considerable size by means of the measuring element according to the invention also opens in particular the application for measuring the complete contour or parts of a contour of a measuring object in a plane. For this purpose, the measuring element is imaged on a base as a measuring mark, etched for example on a measuring table of a measuring arrangement or applied to a dimensionally stable print carrier, which serves as a measuring pad. The contour to be measured is then placed on the measuring mark and the coordinates along the contour line are determined analogously to the determination of an edge described above. This gives a profile of the contour in x . y Coordinates.
In a simple modification, for example, the actual shape or size of a paper sheet can be easily and accurately determined, for example, to determine their dimensional changes during its processing.

In Abwandlung des beschriebenen Aufbaus kann es auch vorteilhaft sein, statt einer Anordnung entlang virtueller Geraden die Markierungen des Messelements vielmehr einer anderen Linienform folgen zu lassen, beispielsweise einer vordefinierten Wellen- oder Zickzackform. Andererseits steigt natürlich auch der Rechenaufwand für die Auswerterechnungen sehr stark an, je komplexer die Beschreibung des Messelements ausfällt.In a modification of the construction described, it may also be advantageous, instead of an arrangement along virtual lines, to let the markings of the measuring element follow a different line shape, for example a predefined wave or zigzag shape. On the other hand, of course, the computational effort for the evaluation calculations increases very much, the more complex the description of the measuring element fails.

Eine weitere vorteilhafte Abwandlung des erfindungsgemäßen Messelements besteht darin, dass in der Markierungssequenz entlang einer der virtuellen Geraden dem Abstand A(z) eine ortsabhängiges kleines (Delta A) aufmoduliert wird, dessen Parameter gleichfalls in der Codierungsvorschrift abgelegt sind. Damit wird es möglich, dem Messelement eine zusätzliche Information aufzuprägen. Beispielsweise kann das eine Aussage über eine Kantenseite oder eine Druckbogenseite sein.A further advantageous modification of the measuring element according to the invention consists in that in the marking sequence along one of the virtual straight lines the distance A (z) is modulated onto a location-dependent small (delta A) whose parameters are likewise stored in the coding rule. This makes it possible to impose additional information on the measuring element. For example, this can be a statement about an edge side or a printed sheet side.

Dem gleichen Zweck kann auch die Verwendung unterschiedlicher Formausprägungen für die Markierungen dienen. Diese Verfahrensweise kann dadurch qualifiziert werden, dass einem Formwechsel eine Gesetzmäßigkeit aufgeprägt ist, der eine Zusatzinformation innewohnt. Auch diese Parameter sind dann in der Codierungsvorschrift zu hinterlegen. Unter Formwechsel soll hier sowohl eine Variation der äußeren geometrischen Gestalt an sich als auch der Größe einer Markierung verstanden werden.The same purpose can also serve the use of different form characteristics for the markings. This procedure can be qualified by imposing a law on a change of form, which inherits additional information. These parameters must then be stored in the coding specification. Change of shape is to be understood here as meaning both a variation of the outer geometric shape per se and the size of a marking.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011113885 A1 [0004]
DE 10023813 C2 [0005, 0044]
DE 102006061396 A1 [0006]

Claims

Two-dimensional measuring element for high-precision measurement of the position of a structure or edge in a plane which is placed as a measurement mark on a measurement object itself or on a measurement surface on which a measurement object is placed, consisting of at least 2 straight lines G (A) intersecting at a predefined angle i), each of which is formed from a multiplicity of virtual straight lines g (i, j) which are parallel to one another within the respective group, and a multiplicity of markings M (i, j, k) being arranged along each virtual straight line, wherein the markings each have known predetermined discrete distances D (z) along the straight line in the form of a marking sequence, these distances are taken from a finite set of values of z values and are strung together such that a predetermined subsequence of successive distances in the vicinity of a mark M (i, j, k), consisting of a number of distances which is smaller than the total number of intervals lined up along the virtual straight line in the marking sequence, as an ID code sequence of the mark M (i, j, k) is characteristic of just this and only this mark in its arrangement along the virtual line g (ij) and wherein at least the ID code sequences of the measuring element in a coding rule are completely deposited and the coding rule is stored in a memory.

Measuring element after Claim 1 wherein the measuring element is printed as a measuring mark on a printing sheet and the structure to be measured is a material edge, folding or cutting edge, a perforated or stamped structure or an optically recognizable projected structure.

Measuring element after Claim 1 , wherein the marks and distances are selected so that markings do not overlap or touch.

Measuring element according to at least one of the preceding claims, wherein the markings have simple, planar predefined geometric shapes whose nature and size are stored in the coding regulation.

Measuring element after Claim 4 , wherein the markings are formed as circles or circular areas.

Measuring element after Claim 1 , wherein each marking sequence is constructed in such a way that an ID code sequence reversed in its direction does not occur therein and thus contains directional information.

Measuring element according to at least one of the preceding claims, wherein the markings are all of the same shape but different size.

Measuring element after Claim 1 , wherein the distances D (1) to D (z) between the markings are given as metric measures.

Measuring element according to at least one of the preceding claims, wherein the shape of the marking along a virtual line following a predefined rule is different and this rule is deposited in the coding rule, whereby the measuring element carries additional information

Measuring element after Claim 1 in which a same marking sequence applies along all virtual straight lines.

Measuring element after Claim 1 , wherein the angles between the straight lines amount to 90 °

Measuring element according to at least one of the preceding claims, wherein the position of the line of straight lines is selected such that the markings each come to lie on the intersections of the virtual straight line.

Measuring element according to at least one of the preceding claims, wherein according to a known further education provision, which is filed as part of the coding rule, known small deviations are modulated along and / or transverse to the virtual line of the position of a marker, whereby the measuring element at least one further information is impressed ,

Measuring element after Claim 1 , Wherein measuring element and measuring mark are made so large that the object to be measured is placed completely on the measuring mark.

Method for measuring the position of a structure or edge in a plane using a measuring element and a measuring mark according to one of the preceding claims, wherein the following method steps are performed - applying the measuring element as a measuring mark on a measuring object or a measuring pad - detecting at least a part of the measuring mark and of the measurement object in a pixel image by means of an imaging sensor - determining the position of the marks of the measurement mark in the pixel image of a conventional image processing algorithm for object isolation in an evaluation computer - identification of each individual mark by comparing their ID code sequences with the sequence in a marking sequence along the straight line parallel to the Preferential directions in coordinates of the pixel image, - Calibration of the pixel image in metric coordinates using the identified markers in the image of the measurement mark and their stored in the evaluation memory metric parameters - Au finding the structure or edge to be measured by means of known image processing algorithms - measuring the structure or edge in the calibrated pixel image - calculating and outputting determined position data

Method according to Claim 15 , wherein a camera is used as the imaging sensor.