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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zu Erfassung von Passermarken in einer Druckmaschine.
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Derartige Passermarken werden zur Kontrolle und Steuerung von vielfältigen Bearbeitungsprozessen im Druckmaschinenbereich eingesetzt.
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Aus der
US 5 676 058 A ist ein Kamerasystem bekannt, welches zur Kontrolle einer korrekten Ausrichtung einer Flexodruck-Druckplatte an einem Druckzylinder dient. Zur Kontrolle, ob die Flexodruck-Druckplatte entlang einer vorgegebenen Linie mit dem Druckzylinder kontaktiert wird, wird eine Kamera eingesetzt, mittels derer Marken auf der Flexodruck-Druckplatte erfasst werden. Die Marken sind in Form von Punkten ausgebildet, die in vorgegebenen Positionen auf der Flexodruck-Druckplatte eingeformt sind.
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Nachteilig hierbei ist, dass die Anbringung der Marken auf der Flexodruck-Druckplatte einen hohen Aufwand mit sich bringt, da die Marken in einem Formungsprozess aufgebracht werden müssen. Zudem ist nachteilig, dass eine relativ große Anzahl von Marken zur Kontrolle der Positionierung der Flexodruck-Druckplatte relativ zum Druckzylinder benötigt wird.
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Die
DE 37 19 766 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Registerfehlers bei mit Druckmaschinen hergestellten Mehrfarbendrucken durch Detektion von Passermarken. Die Vorrichtung umfasst ein Visier, welches in der Bodenfläche des Gehäuses eingelassen ist, eine Optik, welche vom Visier beabstandet ist und deren optische Achse zum visier hin gerichtet ist, einen Spiegel, welcher zwischen der Optik und dem Visier angebracht ist, der das innerhalb des Visiers remittierte Licht ablenkt, eine Lichtempfangseinheit, welche mit vom Spiegel abgelenktem Licht bestrahlt wird und eine Auswerteeinheit, welche die Information des von der Lichtempfangseinheit aufgenommenen Lichts auswertet.
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Die einen nachveröffentlichten Stand der Technik bildende
DE 103 41 306 A1 betrifft eine Druckmaschine mit einer Steuereinheit für mindestens ein Druckwerk mit einer Druckplatte und/oder zumindest einem Farbwerk mit einer Farbversorgungseinrichtung. Um eine falsche Zuordnung von Druckplatte und/oder Druckfarbe zu vermeiden, ist vorgesehen, dass die Druckmaschine zumindest eine Detektionsvorrichtung aufweist, die durch Detektion von Codierungen überprüft, ob in dem Druckwerk die richtige Druckplatte eingeführt ist und/oder ob in dem Farbwerk die richtige Druckfarbe vorhanden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine verbesserte und erweiterte Funktionalität aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Kamera und eine Auswerteeinheit. Die Kamera ist als CCD-Kamera oder CMOS-Kamera ausgebildet. In der Kamera ist eine Beleuchtungseinheit integriert. Alternativ ist der Kamera eine externe Beleuchtungseinheit zugeordnet. Mittels der Vorrichtung sind Passermarken in einer Druckmaschine erfassbar. Die Passermarken sind jeweils von einem Matrix-Code gebildet. Die Auswerteeinheit weist eine Dekodiereinheit auf, in welcher Codeinformationen des Matrixcodes dekodierbar sind, wodurch ein Arbeitsmedium identifizierbar ist. In der Auswerteeinheit sind geometrische Kenngrößen des Matrixcodes zu dessen Lagebestimmung auswertbar.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, als Passermarke einen Matrix-Code zu verwenden, durch dessen Erfassung mittels der Kamera nicht nur eine Zustellbewegung zur Positionierung eines Arbeitsmediums, sondern auch gleichzeitig eine Identifikation des mit dem Matrix-Code gekennzeichneten Arbeitsmediums ermöglicht wird.
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Die Erfindung kann für verschiedenartige Bearbeitungsprozesse, die mit Passermarken kontrolliert werden, eingesetzt werden.
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Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kontrolle von Arbeitsvorgängen in Druckmaschinen eingesetzt.
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Insbesondere können die Arbeitsmedien von Druckplatten gebildet sein, die positionsgenau auf Druckwalzen einer Mehrfarbendruckmaschine aufgebracht werden müssen.
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Für einen Druckvorgang mit einer bestimmten Farbe muss jeweils eine spezifische Druckplatte auf die Druckwalze aufgebracht werden. Da durch die Kennzeichnung der Druckplatte mit dem Matrix-Code nicht nur die Positionierung dieser Druckplatte an der Druckwalze kontrollierbar ist, sondern zugleich eine eindeutige Identifikation der Druckplatte durch Erfassung des Matrix-Codes erfolgt, kann ohne zusätzlichen Aufwand kontrolliert werden, ob für den durchzuführenden Druckvorgang die korrekte Druckplatte verwendet wird. Dies führt zu einer wesentlich erhöhten Prozesssicherheit bei dem Betrieb der Druckmaschine.
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Anhand der in der Kamera generierten Bildinformationen kann vorzugsweise in einer der Kamera zugeordneten Auswerteeinheit sowohl eine Lagebestimmung des Matrix-Codes als auch eine Dekodierung des Matrix-Codes erfolgen. Im Vergleich zu zwei separaten Erfassungssystemen zur Positionsbestimmung der Passermarke und zur Identifikation des Arbeitsmediums, wie dies bei bekannten derartigen Anlagen notwendig ist, wird durch die Doppelfunktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine erhebliche Kosteneinsparung erzielt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der als Passermarke verwendete Matrix-Code von einem Data-Matrix-Code gebildet. Ein wesentlicher Vorteil dieses Data-Matrix-Codes besteht darin, dass dessen Strukturelemente derart beschaffen sind, dass mit diesen eine exakte und reproduzierbare Positionierung möglich ist. Dabei ist insbesondere ein L-förmiger Balken als Finder-Element innerhalb des Data-Matrix-Codes als Bezugsgröße zu Positionierzwecken geeignet.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Data-Matrix-Codes beschränkt. Weitere geeignete Matrix-Codes sind beispielsweise QR-Codes, Maxi-Codes und Aztec-Codes.
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Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1: Schematische Darstellung einer Anordnung mit einer Vorrichtung zur Erfassung von Passermarken.
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2: Blockschaltbild der Vorrichtung gemäß 1.
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3: Verschiedene Ausführungsformen von Passermarken bildenden Matrix-Codes
- a) Data-Matrix-Code
- b) Maxi-Code
- c) Aztec-Code
- d) QR-Code
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Die in 1 dargestellte Anordnung zeigt einen Ausschnitt einer Mehrfarbendruckmaschine. Der dargestellte Ausschnitt zeigt eine Druckwalze 1, auf welche eine Druckplatte 2 aufgezogen wird. Zur Erstellung eines Mehrfarbendrucks werden die einzelnen Farben in separaten Druckprozessen auf eine Papierbahn oder dergleichen aufgedruckt. Für jeden Druckprozess mit einer bestimmten Farbe wird auf die Druckwalze 1 eine bestimmte hierfür vorgesehene Druckplatte 2 als Arbeitsmedium auf die Druckwalze 1 aufgezogen.
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Um ein einwandfreies Mehrfarbendruckbild zu erhalten, müssen die einzelnen Druckplatten 2 jeweils exakt in einer jeweils vorgegebenen Sollposition auf der Druckwalze 1 aufgebracht werden. Dabei müssen die Druckplatten 2 sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung der Druckwalze 1 mit einer Genauigkeit von typischerweise 10 μm positioniert und fixiert werden.
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Zur Einhaltung dieser Genauigkeit ist auf jede Druckplatte 2 eine Passermarke 3 aufgebracht, deren Ausrichtung relativ zu einem Passerstift 4 an der Druckwalze 1 kontrolliert wird. Wie aus 1 ersichtlich weist die Druckplatte 2 an ihrem oberen Rand eine Aussparung 5 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf. Die Druckplatte 2 wird in ihre Sollposition eingeschoben, in welcher die der Passerstift 4 in dieser Aussparung 5 liegt. Die Passermarke 3 liegt unmittelbar angrenzend an die Aussparung 5 im Bereich des oberen Randes der Druckplatte 2.
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Die Ausrichtung der Passermarke 3 relativ zum Passerstift 4 wird mit einer Vorrichtung 6 kontrolliert, welche von einem optischen Sensorsystem gebildet ist. Dieses Sensorsystem erfasst innerhalb eines vorgegebenen Sichtfelds 7 ein Bild der Oberflächen der Druckwalze 1 und der Druckplatte 2, wobei das Sichtfeld 7 derart gewählt ist, dass in diesem die Passermarke 3 und der Passerstift 4 liegt.
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Der Ausbau der Vorrichtung 6 ist in 2 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 6 ist in einem Gehäuse 8 integriert und weist als Sensorkomponente eine Kamera 9 auf. Die Kamera 9 ist im vorliegenden Fall als CCD-Kamera ausgebildet, welche als photoempfindliche Elemente eine matrixförmige Anordnung von CCD-Elementen aufweist. Alternativ kann die Kamera 9 als CMOS-Kamera 9 mit einer Anordnung von CMOS-Elementen ausgebildet sein.
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Der Kamera 9 ist ein Objektiv 10 vorgeordnet, welches das von Objektstrukturen innerhalb des Sichtfelds 7 zurückreflektierte Empfangslicht 11 auf die Kamera 9 projiziert. Zur Beleuchtung des Sichtfelds 7 weist die Vorrichtung 6 eine Beleuchtungseinheit 12 auf. Im vorliegenden Fall ist die Beleuchtungseinheit 12 als LED-Beleuchtung ausgebildet, die im Gehäuse 8 der Vorrichtung 6 integriert ist. Prinzipiell sind auch externe Beleuchtungseinheiten 12 außerhalb des Gehäuses 8 einsetzbar. Generell emittiert die Beleuchtungseinheit 12 Lichtstrahlen 13, die das Sichtfeld 7 möglichst homogen ausleuchten. Generell können Beleuchtungseinheiten 12 eingesetzt werden, die Lichtstrahlen im sichtbaren und/oder Infrarot und/oder UV-Bereich emittieren. Dabei kann das emittierte Licht polarisiert oder unpolarisiert sein. Die Vorrichtung 6 weist weiterhin eine Auswerteeinheit 14 auf, die von einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist. An die Auswerteeinheit 14 sind sowohl die Kamera 9 als auch die Beleuchtungseinheit 12 angeschlossen. Mit der Auswerteeinheit 14 wird somit die Beleuchtungseinheit 12 angesteuert. Zudem erfolgt in der Auswerteeinheit 14 die Auswertung der mit der Kamera 9 erzeugten Bildinformationen. In Abhängigkeit der Bildinformationen werden in der Auswerteeinheit 14 Ausgangssignale generiert, die über eine Schnittstelleneinheit 15 ausgegeben werden. Über die Schnittstelleneinheit 15 können weiterhin Eingabegrößen, insbesondere Parameterwerte in die Auswerteeinheit 14 eingelesen werden. Die Schnittstelleneinheit 15 besteht beispielsweise aus einer RS 232-Schnittsstelle und einer Anordnung von binären Eingängen und Ausgängen.
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Um eine reproduzierbare Kontrolle der Positionierung der Passermarke 3 mittels der Vorrichtung 6 zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die Vorrichtung 6 exakt in einer festen Sollposition relativ zur Druckwalze 1 angeordnet ist. Die Vorrichtung 6 ist dabei an einer nicht dargestellten Befestigungsvorrichtung montiert. Zur Kalibrierung der Einbaulage der Vorrichtung 6 wird mit der Kamera 9 innerhalb eines Kalibriervorgangs wenigstens eine Referenzmarke erfasst. Im vorliegenden Fall ist die Referenzmarke von dem ortsfest an der Druckwalze 1 angebrachten Passerstift 4 gebildet. Mit der Kamera 9 wird das Bild des Passerstifts 4 erfasst. In der Auswerteeinheit 14 werden die geometrischen Merkmale des Passerstifts 4 ausgewertet. Die Vorrichtung 6 liegt dann innerhalb der Sollposition, wenn die geometrischen Merkmale des Passerstifts 4 in vorgegebenen Soll-Lagen erkannt werden.
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Erfindungsgemäß sind die Passermarken 3 von Matrix-Codes gebildet, welche auf die Druckplatten 2 aufgebracht sind. Jeder Matrix-Code enthält eine Kodierung, anhand derer die jeweilige Druckplatte 2 eindeutig identifizierbar ist.
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Die Auswerteeinheit 14 enthält eine Dekodiereinheit, in welcher die in den Bildinformationen enthaltenen Codeinformationen eines Bildes eines Matrix-Codes dekodiert werden.
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Weiterhin enthält ein Matrix-Code geometrische Kenngrößen, die in der Auswerteeinheit 14 zur Lagebestimmung des Matrix-Codes ausgewertet werden. Da innerhalb des Sichtfeldes 7 der Vorrichtung 6 neben dem jeweiligen Matrix-Code auch der Passerstift 4 liegt, kann durch die Auswertung der Bildinformationen auch die Lage des Matrix-Codes relativ zum Passerstift 4 erfasst und kontrolliert werden.
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Somit kann durch die Erfassung eines Matrix-Codes mittels der Vorrichtung 6 sowohl eine Identifizierung der Druckplatte 2 erfolgen, als auch eine Kontrolle der Position der Druckplatte 2 relativ zum Druckzylinder durchgeführt werden.
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Die 3a–d zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von Matrix-Codes, die sich zur Verwendung als Passermarken 3 eignen.
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3a zeigt eine erste Ausführungsform eines eine Passermarke 3 bildenden Matrix-Codes. Der Matrix-Code ist in diesem Fall von einem Data-Matrix-Code 31 gebildet. Der Data-Matrix-Code 31 weist eine quadratische Außenkontur auf, wobei die Größe des Data-Matrix-Codes 31 variabel sein kann.
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Der Data-Matrix-Code 31 weist eine Anordnung von hellen und dunklen quadratischen Pixeln 311 auf. Diese Pixel 311 definieren den Code des Data-Matrix-Codes 31, der zur Identifikation der jeweiligen Druckplatte 2 dient.
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Der obere und der rechte Rand des Data-Matrix-Codes 31 sind von einer alternierenden Folge von dunklen und hellen quadratischen Pixeln 311 gleicher Größe begrenzt.
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Der linke und der untere Rand des Data-Matrix-Codes 31 sind jeweils von einem dunklen Balken 312, 313 konstanter Breite begrenzt. Diese dunklen Balken 312, 313 ergänzen sich zu einem L-förmigen Finder-Element.
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Das Finder-Element wird zur Lagebestimmung des Data-Matrix-Codes 31 verwendet. Bei der Auswertung der Bildinformationen der Kamera 9 wird dabei die Orientierung des Finder-Elements innerhalb des erfassten Bildes ermittelt.
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Alternativ oder zusätzlich wird zur Lagebestimmung die Position des Zentrums des Data-Matrix-Codes ermittelt.
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3b zeigt eine zweite Ausführungsform eines Matrix-Codes. In diesem Fall ist der Matrix-Code als Maxi-Code 32 ausgebildet. Der Maxi-Code 32 weist wiederum eine quadratische Außenkontur auf, wobei die Größe des Maxi-Codes 32 variabel sein kann.
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Der Maxi-Code 32 weist eine flächige Anordnung von sechseckigen hellen und dunklen Pixeln 321 auf, die die Codeinformationen des Maxi-Codes 32 enthalten.
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In der Mitte des Maxi-Codes 32 befinden sich konzentrisch angeordnete belle und dunkle Kreise 322. Diese dienen als Zielmarkierung zur Positionsbestimmung des Maxi-Codes 32.
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3c zeigt einen als Aztec-Code 33 ausgebildete Matrix-Code mit einer quadratischen Kontur variabler Größe.
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Der Aztec-Code 33 weist eine flächige Anordnung von quadratischen hellen und dunklen Pixeln 331 auf, die die Codeinformationen des Matrix-Codes enthalten.
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Zudem sind im Zentrum des Aztec-Code 33 konzentrische quadratische Markierungen 332 vorgesehen, anhand derer die Lagebestimmung des Aztec-Codes 33 erfolgen kann.
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3d zeigt einen als QR-Code 34 ausgebildeten Matrix-Code, welcher wiederum eine quadratische Kontur variabler Größe aufweist.
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Die Codeinformationen sind wiederum in einer Anordnung von quadratischen hellen und dunklen Pixeln 341 enthalten.
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Weiterhin sind in drei Ecken des QR-Codes 34 quadratische Identifikationsmuster 342 vorgesehen, welche zur Lagebestimmung des QR-Codes 34 verwendet werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckwalze
- 2
- Druckplatte
- 3
- Passermarke
- 4
- Passerstift
- 5
- Aussparung
- 6
- Vorrichtung
- 7
- Sichtfeld
- 8
- Gehäuse
- 9
- Kamera
- 10
- Objektiv
- 11
- Empfangslicht
- 12
- Beleuchtungseinheit
- 13
- Lichtstrahlen
- 14
- Auswerteeinheit
- 15
- Schnittstelleneinheit
- 31
- Data-Matrix-Code
- 311
- Pixel
- 312
- Balken
- 313
- Balken
- 32
- Maxi-Code
- 321
- Pixel
- 322
- Kreise
- 33
- Aztec-Code
- 331
- Pixel
- 332
- Markierungen
- 34
- QR-Code
- 341
- Pixel
- 342
- Identifikationsmuster
