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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Konfiguration eines Kamerasystems zum Erfassen von Druckbildern.
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Bei sogenannten Digitaldruckverfahren werden Druckdaten von einer Steuereinheit zu einer Druckeinheit übertragen. Für das Erzeugen der Druckbilder werden, im Gegensatz zu Offset-Druckverfahren, keine statischen Druckformen benötigt. Zu den am meisten verbreiteten Digitaldruckverfahren zählen der Tintenstrahldruck und die Elektrografie, insbesondere der sogenannte Laserdruck.
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Digitaldruckverfahren ermöglichen eine dynamische Druckbilderzeugung, bei der für jeden Druckvorgang eine Bildpunktadressierung erfolgt, so dass bei Bedarf jedes Druckexemplar ein anderes Druckbild aufweisen kann. Nachteilig an diesen dynamischen Verfahren ist, dass eine Überprüfung der Druckbilder im Zuge von Qualitätskontrollen sehr aufwendig ist.
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Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei denen der Druckvorgang in regelmäßigen Intervallen unterbrochen wird und die Druckbilder von einer Bedienperson auf Druckfehler untersucht werden. Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen in regelmäßigen Intervallen Testbilder gedruckt und von der Bedienperson mit einem Sollbild verglichen werden.
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So ist aus der Druckschrift
DE 60 2004 003 393 T2 ein Vorhersagemodell für Farbtrennung, Kalibrierung und Druckersteuerung bekannt. Aus der Druckschrift
DE 10 2018 211 922 A1 ist eine automatisierte Bildsensorkalibrierung bekannt. In der Druckschrift
DE 60 2005 003 282 T2 ist eine Vorrichtung und Verfahren zum Kontrollieren eines bedruckten Farbtonbildes wiedergegeben. In der Druckschrift
DE 10 2018 219 034 A1 ist ein Verfahren zur automatisierten Kalibrierung einer Druckmaschine offenbart. In der Druckschrift
US 2006/0232805 A1 ist ein System zur Verteilung und Überprüfung der Farbwiedergabe an mehreren Stellen offenbart.
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Die zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, bei dem auf einfache und zuverlässige Weise eine Konfiguration eines Kamerasystems ermittelt wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im abhängigen Anspruch angegeben.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Konfiguration eines Kamerasystems zum Erfassen der Druckbilder mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 simuliert das Simulationsmodell eine Auswirkung mindestens einer ersten Komponente des Kamerasystems auf ein von dem Kamerasystem erfasstes Bild und eine Auswirkung mindestens einer zur ersten Komponente alternativen zweiten Komponente des Kamerasystems auf das erfasste Bild. Die erste Komponente weist mindestens einen ersten Parameterwert eines Parameters auf und die zweite Komponente weist mindestens einen von dem ersten Parameterwert verschiedenen, zweiten Parameterwert des Parameters auf.
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Ausgehend von den Druckdaten und von dem ersten Parameterwert wird mit Hilfe des Simulationsmodells ein erstes simuliertes Bild simuliert, ausgehend von denselben Druckdaten und von dem zweiten Parameterwert wird mit Hilfe des Simulationsmodells ein zweites simuliertes Bild simuliert. Ferner wird jeweils ein Messwert einer vorbestimmten Bildeigenschaft des ersten simulierten Bildes und des zweiten simulierten Bildes ermittelt und mit einem Sollwert verglichen. Als Komponente für die Konfiguration des Kamerasystems wird diejenige Komponente ausgewählt, bei der die Abweichung des ermittelten Messwerts der Bildeigenschaft des simulierten Bildes zum Sollwert geringer ist. Alternativ werden ein Messwert der vorbestimmten Bildeigenschaft des ersten simulierten Bildes und ein Messwert der vorbestimmten Bildeigenschaft des zweiten simulierten Bildes miteinander verglichen, und diejenige Komponente ausgewählt, bei der der ermittelte Messwert größer oder kleiner ist, d.h. bei der der ermittelte Messerwert in eine vorteilhafte Richtung vom Messwert der anderen Komponente abweicht.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine automatisierte und optimierte Auswahl der Komponenten des Kamerasystems erfolgen kann, bei der insbesondere kein Expertenwissen notwendig ist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand von schematischen Figuren beschrieben.
Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Druckeinheit zum Bedrucken eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers,
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Simulationsmodells zum Erzeugen eines simulierten Bildes,
- 3 exemplarisch einen Verlauf eines Signal-Rauschverhältnisses eines Kamerasystems zum Erfassen eines Druckbildes,
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Konfiguration des Kamerasystems zum Einsatz in der Druckeinheit, und
- 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln der Qualität des von der Druckeinheit gedruckten Druckbildes.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Druckeinheit
10 zum Bedrucken eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers
12. Die Druckeinheit
10 ist in dem Ausführungsbeispiel als bekannte Tintenstrahl-Druckeinheit ausgeführt. Eine solche Druckeinheit ist beispielsweise aus dem Dokument
DE 10 2014 106 424 A1 bekannt.
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Die Druckeinheit 10 weist pro Grundfarbe mindestens einen Druckriegel 16 bis 24 mit einem oder mehreren Druckköpfen auf, die quer zu einer Transportrichtung T1 des kontinuierlich antreibbaren bahnförmigen Aufzeichnungsträgers 12 angeordnet sind. Die Transportrichtung T1 entspricht damit auch einer Druckrichtung T1. Der Aufzeichnungsträger 12 kann aus
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Papier, Pappe, Karton, Textil, einer Kombination davon und/oder sonstigen geeigneten und bedruckbaren Medien hergestellt sein.
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Alternativ zu kontinuierlich zugeführten bahnförmigen Aufzeichnungsträgern 12 können der Druckeinheit 10 auch blattförmige Aufzeichnungsträger zum Bedrucken zugeführt werden. Weiterhin kann die Druckeinheit 10 alternativ beispielsweise als elektrographische Druckeinheit ausgebildet sein.
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Der Aufzeichnungsträger 12 wird über Einzugswalzen 28, 30 und mehrere Führungswalzen 32 bis 42 unter den Druckriegeln 16 bis 24 an diesen vorbeigeführt und durch die Druckeinheit 10 hindurchgeführt, wobei nicht dargestellte Druckköpfe der Druckriegel 16 bis 24 ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 12 in Form von Druckpunkten aufbringen.
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Mit Hilfe eines Kamerasystems 44 wird das gedruckte Druckbild über die gesamte bedruckbare Breite des Aufzeichnungsträgers 12 zeilenweise erfasst. Das Kamerasystem 44 umfasst bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Zeilenkamera, beispielsweise eine allPixa Pro Kamera des Anbieters Chromasens, die eine lichtempfindliche Zeile mit einer Vielzahl von Bilderfassungsbereichen umfasst, wobei die Bilderfassungsbereiche insbesondere Bilderfassungsbereiche eines CCD-, CMOS-, NMOS- oder InGaAs-Sensors sind.
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Mit Hilfe einer Abzugswalze 46 wird der Aufzeichnungsträger 12 weiter zu einer nicht dargestellten Trocknung und gegebenenfalls zu einer nachfolgenden weiteren Druckeinheit geführt, in der insbesondere die Rückseite des Aufzeichnungsträgers 12 bedruckt wird. Anschließend oder alternativ kann der Aufzeichnungsträger 12 einer Nachverarbeitung zugeführt werden, in der der Aufzeichnungsträger 12 geschnitten, gefaltet und/oder in sonstigen Arbeitsschritten endverarbeitet wird.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Simulationsschritten S10 bis S22 eines Simulationsmodells S zum Erzeugen eines simulierten Bildes, bei dem Auswirkungen verschiedener Komponenten des Kamerasystems 44 auf von dem Kamerasystem 44 erfasste Druckbilder simuliert werden. Die Komponenten sind insbesondere ein Beleuchtungssystem, ein Linsensystem und/oder ein Bilderfassungssystem des Kamerasystems 44. Das mit Hilfe des Simulationsmodells S simulierte Bild weist im Ergebnis charakteristische Störungen, Schwankungen und Abweichungen auf, die durch die Komponenten des Kamerasystems 44 verursacht werden.
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Das Simulationsmodell wird im ersten Simulationsschritt S10 gestartet. Anschließend wird im Simulationsschritt S12 das Beleuchtungsprofil, d.h. die Beleuchtung des Druckbildes mit Hilfe des Beleuchtungssystems des Kamerasystems 44 simuliert. Dabei werden eine Beleuchtungsintensität und/oder ein Beleuchtungsspektrum des Beleuchtungssystems berücksichtigt. Das Beleuchtungssystem umfasst bei einer bevorzugten Ausführungsform mindestens eine Leuchtdioden-Leiste, wobei bei dem Simulationsschritt S12 der Eingangsstrom und die Konfiguration der Leuchtdioden (LEDs) berücksichtigt werden. Jede LED erzeugt eine Beleuchtungsintensität in Form einer Gauß'schen Kurve, die vorzugsweise aus einer LED-Spezifikationstabelle des Herstellers des Kamerasystems 44 bekannt ist. Das Beleuchtungsprofil ergibt sich aus der Überlagerung der Einzelkurven in Abhängigkeit von Anzahl, Anordnung und Entfernung der LEDs zum Druckbild.
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In dem nachfolgenden Simulationsschritt S14 wird, ausgehend von Druckdaten, ein Eingangsbild simuliert, auf welches die weiteren Simulationsschritte S16 bis S22 angewendet werden. Das Eingangsbild kann ein von dem Simulationsmodell S erzeugtes Muster oder ein zu druckendes Druckbild sein, wobei das Muster beispielsweise aus vertikalen Linien mit bekannter Anzahl, Breite und Teilung bestehen kann.
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In dem darauffolgenden Simulationsschritt S16 wird eine optische Abbildung durch ein Linsensystem des Kamerasystems 44 auf ein Bilderfassungssystem des Kamerasystems 44 simuliert, wobei das Bilderfassungssystem vorzugsweise mindestens einen Bilderfassungssensor umfasst. Bei der Simulation im Simulationsschritt S16 werden bei einer bevorzugten Ausführungsform Abbildungsfehler und/oder Kontrastverluste und/oder optische Weglängen berücksichtigt. Vorzugsweise wird eine vom Hersteller des Kamerasystems 44 anforderbare Modulationsübertragungsfunktion (MTF) verwendet, wobei mit Hilfe der MTF eine horizontale und eine vertikale Linienspreizfunktion (LSF) ermittelt werden. Die LSF ist im Wesentlichen eine eindimensionale Punktspreizfunktion (PSF), mit deren Hilfe Unschärfen des Linsensystems simuliert werden.
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In dem nachfolgenden Simulationsschritt S18 wird eine Bilderfassung mit Hilfe des Bilderfassungssystems simuliert. Bei der Simulation der Bilderfassung wird vorzugsweise eine Übertragungseffizienz des Bilderfassungssensors berücksichtigt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform führt das Simulationsmodell im Simulationsschritt S18 eine Abtastfunktion durch, bei der die Anzahl hochauflösender Abtastpunkte über die Zeilenbreite variiert wird. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kamerasystem 44 CCD-Bilderfassungssensoren, wobei eine Übertragungseffizienz, die sogenannte Charge Transfer Efficiency (CTE), im Simulationsschritt S18 berücksichtigt wird. Die CTE beschreibt den Verlust an Ladung beim Verschieben von Ladungen auf dem Weg zu einem Ausleseverstärker.
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In dem nachfolgenden Simulationsschritt S20 simuliert das Simulationsmodell eine Digitalisierung und/oder eine Verarbeitung des mit Hilfe des Bilderfassungssystems erfassten Bildes in dem Kamerasystem 44. In dem Simulationsschritt S20 werden insbesondere ein Signal-Rauschverhältnis und/oder ein Weißabgleich berücksichtigt. Das Simulationsmodell S wird im Simulationsschritt S22 beendet.
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3 zeigt exemplarisch einen Verlauf des Signal-Rauschverhältnisses, kurz SNR, des Kamerasystems 44 über eine Hälfte des Bilderfassungssensors, wobei ein Abfall des SNR im Randbereich sichtbar ist. Dies führt im Ergebnis zu einer charakteristischen Verfälschung des von dem Kamerasystem 44 erfassten Bildes, die in dem simulierten Bild berücksichtigt wird. Das Sensorpixel 0 ist in der Mitte der Sensorzeile des Bilderfassungssensors angeordnet und das Sensorpixel 3000 ist am rechten Rand des Bilderfassungssensors angeordnet. Das Signal-Rausch-Verhältnis ist in dB angegeben.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten V10 bis V36 eines Verfahrens V zum Ermitteln einer Konfiguration des Kamerasystems 44 zum Einsatz in der Druckeinheit 10. Basierend auf dem Simulationsmodell S und auf Parameterwerte von Parametern der Komponenten des Kamerasystems 44, die insbesondere aus Datenblättern der Hersteller bekannt sind, wird die Eignung des Kamerasystems 44 für den Einsatz in der Druckeinheit 10 ermittelt.
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Das Verfahren V wird im ersten Verfahrensschritt V10 gestartet. Im Verfahrensschritt V12 werden dann eine erste Komponente K1 und eine zweite Komponente K2 des Kamerasystems 44 ausgewählt, deren Auswirkungen auf ein von dem Kamerasystem 44 erfasstes Bild simuliert werden. Die erste Komponente K1 kann insbesondere ein erstes Beleuchtungssystem, ein erstes Linsensystem oder ein erstes Bilderfassungssystem sein. Die zweite Komponente K2 kann insbesondere ein von dem ersten verschiedenes zweites Beleuchtungssystem, zweites Linsensystem oder zweites Bilderfassungssystem sein.
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Nachfolgend wird in Verfahrensschritt V14 ein erster Parameterwert P1 des Parameters der Komponente K1 ermittelt. Wird beispielsweise ein erstes Beleuchtungssystem als erste Komponente K1 gewählt, so kann als Parameter das Beleuchtungsprofil des Beleuchtungssystems und als erster Parameterwert P1 die Anzahl, die Anordnung und/oder die Entfernung der LEDs zum Druckbild ermittelt werden.
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Mit Hilfe des Simulationsmodells S und des ersten Parameterwerts P1 wird anschließend in dem Verfahrensschritt V16 ein erstes simuliertes Bild erzeugt. In dem Verfahrensschritt V18 wird dann mindestens ein simulierter Messwert E1 einer vorbestimmte Bildeigenschaft des ersten simulierten Bildes ermittelt. Bevorzugte Bildeigenschaften sind Signal-Rauschverhältnisse, Helligkeitsverteilungen und/oder Pixelgrößen. Der Messwert E1 wird nachfolgend im Verfahrensschritt V20 mit einem vorgegebenen Sollwert Z verglichen.
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Im Verfahrensschritt V22 wird dann der zweite Parameterwert P2 des Parameters der Komponente K2 ermittelt, der sich vom ersten Parameterwert P1 unterscheidet. Mit Hilfe des Simulationsmodells S und des zweiten Parameterwerts P2 wird anschließend im Verfahrensschritt V24 ein zweites simuliertes Bild erzeugt. In einem weiteren Verfahrensschritt V26 wird der simulierte Messwert E2 der mindestens einen vorbestimmte Bildeigenschaft des zweiten simulierten Bildes ermittelt. Der Messwert E2 wird im Verfahrensschritt V28 mit dem Sollwert Z verglichen.
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Im Verfahrensschritt 30 wird die Abweichung des ermittelten Messwerts E1 zum Sollwert Z mit der Abweichung des ermittelten Messwerts E2 zum Sollwert Z verglichen. Wenn die Abweichung des ermittelten Messwerts E1 zum Sollwert Z geringer ist, als die Abweichung des Messwerts E2 zum Sollwert Z, wird die erste Komponente K1 im Verfahrensschritt V32 als Komponente für die Konfiguration des Kamerasystems 44 gewählt. Wenn die Abweichung des Messwerts E2 zum Sollwert Z geringer ist, als die Abweichung des Messwerts E1 zum Sollwert Z, wird die zweite Komponente K2 im Verfahrensschritt V34 als Komponente für die Konfiguration des Kamerasystems 44 gewählt. Das Verfahren V wird anschließend im Verfahrensschritt V36 beendet.
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Bei einer alternativen Ausführungsform wird der Messwert E1 mit dem Messwert E2 verglichen, wobei die erste Komponente K1 als Komponente für die Konfiguration des Kamerasystems 44 gewählt wird, wenn der Messwert E1 größer bzw. kleiner ist als der Messwert E2. Die zweite Komponente K2 wird hingegen als Komponente für die Konfiguration des Kamerasystems 44 gewählt, wenn der Messwert E2 größer bzw. kleiner ist als der Messwert E1. Das heißt, dass die Komponente K1, K2 ausgewählt wird, bei der der ermittelte Messewert E1, E2 in eine vorteilhafte Richtung vom Messwert E1, E2 der anderen Komponente K1, K2 abweicht.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm mit den Verfahrensschritten Q10 bis Q26 eines Verfahrens Q zum Ermitteln der Qualität eines von der Druckeinheit 10 gedruckten Druckbildes. Das Verfahren wird im Verfahrensschritt Q10 gestartet. Nachfolgend wird in dem Verfahrensschritt Q12 ausgehend von den Druckdaten zum Erzeugen des Druckbildes mit Hilfe des Simulationsmodells S ein simuliertes Bild erzeugt. Im darauffolgenden Verfahrensschritt Q14 wird das Druckbild ausgehend von den Druckdaten mit Hilfe der Druckeinheit 10 gedruckt und anschließend im Verfahrensschritt Q16 von dem Kamerasystem 44 erfasst. Das mit Hilfe des Kamerasystems 44 erfasste Bild des Druckbildes und das simulierte Bild werden mit Hilfe einer Steuereinheit anhand vorbestimmter Bildeigenschaften verglichen.
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Hierzu wird im Verfahrensschritt Q18 ein Messwert E3 einer Bildeigenschaft, insbesondere das Signal-Rauschverhältnis, die Helligkeitsverteilung und/oder die Pixelgrößen, des simulierten Bildes mit Hilfe einer Steuereinheit ermittelt. Im Verfahrensschritt Q20 wird der Messwert E4 der Bildeigenschaft des erfassten Bildes mit Hilfe der Steuereinheit ermittelt. Die beiden Messwerte E3 und E4 werden im Verfahrensschritt Q22 mit Hilfe der Steuereinheit miteinander verglichen, wobei im Verfahrensschritt Q24 eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn die Abweichung der Messwerte E3, E4, einen vorbestimmten Grenzwert G überschreiten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt während eines Druckvorgangs ein kontinuierlicher Vergleich des erfassten Bildes des Druckbildes und des simulierten Bildes, wobei jeweils die Qualität des Druckbildes ermittelt wird.
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Bei einer alternativen Ausführungsform erfolgt während eines Druckvorgangs innerhalb vorbestimmter zeitlicher Intervalle ein Vergleich des erfassten Bildes des Druckbildes und des simulierten Bildes, wobei die Qualität des Druckbildes ermittelt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Druckeinheit
- 12
- Aufzeichnungsträger
- 16 bis 24
- Druckriegel
- 28, 30
- Einzugswalzen
- 32 bis 42
- Führungswalzen
- 44
- Kamerasystem
- 46
- Abzugswalze
- E1 bis E4
- Messwert
- K1, K2
- Komponente
- P1, P2
- Parameterwert
- Q, V
- Verfahren
- S
- Simulationsmodell
- T1
- Transportrichtung
- Q10 bis Q26, V10 bis V36
- Verfahrensschritte
- S10 bis S22,
- Simulationsschritte
- Z
- Sollwert
