DE1935422C - Vorrichtung zum Umwandeln eines On ginals m ein verzerrtes Bild - Google Patents

Description

i Θ35

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln eines Originals, dessen unverfälschtes Bild auf der Mantelflache einer gezogenen Dose erscheinen soll, in ein verzerrtes Bild, das auf eine ebene Platine, aus der die Dose gezogen werden soll, übertragbar, z, B, aufdruckbar ist, mit einer reflektierender! Kegelstumpffläche, innerhalb deren das zylindrisch zusammengerollte Original gleichachsig angeordnet ist, und mit einem ebenfalls gleichachsig zur Kegelstumpffläche angeordneten Aufnahmegerät, z. B. Fotoappa- ι ο rat.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Gattung umfaßt einen kegelstumpflörmigen.nach innen reflektierenden Spiegel, innerhalb dessen das abzubildende Original um einen gleichachsig mit dem Spiegel angeordneten, durchscheinenden Zylinder gewickelt ist. Auf derselben Achse wie der Spiegdlvund der Zylinder ist in einem gewissen Abstand ein Aufnahmegerät angeordnet. Das Original wird von erner innerhalb des durchscheinenden Zylinders angeordneten Lichtquelle durchleuchtet; die durch das Original hindurchgegangenen Lichtstrahlen treffen auf den Spiegel und werden von diesem zum Aufnahmegerät reflektiert.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß sich eine anfangs ebene Platine, aus der eine Dose gezogen wird, nicht in ihrem gesamten, den Dosenmantel bildenden Ringbereich gleichmaßig längt. Die Längung der Platine ändert sich nach einer nicht linearen Gesetzmäßigkeit mi: dem Abstand vom Dosenboden: diese Eigenschaft wird als Nichtlinearität der Längung bezeichnet. Außerdem ist die Lär.^ung infolge der Anisotropie des Blechs, aus dem die Platine hergestellt ist, längs der verschiedenen Radien selbst bei einer kreisförmigen Platine, aus der eine Dose von kreisförmigem Querschnitt gezogen wird, ungleich, so daß an der Dose meist vier Ecken entstehen; diese Erscheinung wird als Asymmetrie der Lä'ngung bezeichnet.

Für die Dose an sich ist die Asymmetrie ebenso unschädlich wie die Nichtlinearität. denn die an der Dose entstandenen Ecken können bei der Weiler- \o. verarbeitung abgeschnitten werden. Die beiden genannten Erscheinungen machen es aber unmöglich, mit der beschriebenen bekannten Vorrichtung ein derart verzerrtes Bild eines Originals herzustellen, daß aus einer Platine, auf die dieses verzerrte Bild übertragen, z. B. aufgedruckt worden ist. durch Ziehen eine Dose entsteht, auf der ein originalgetreues Bild erscheint.

Wenn die Nichtlinearität und/oder die Asymmetrie korrigiert werden soll, kann man sich bei der bekannten Vorrichtung allenfalls dadurch helfen, daß man ein Original verwendet, das sich von dem Bild, welches auf der Abwicklung des Dosenmantels entstehen soll, durch bestimmte Korrekturen unterscheidet, die von Fall zu Fall empirisch ermittelt werden müssen, was schwierig und zeitraubend ist.

Darau» ergibt sieh die Erfindungsa ifgabe, eine Vorrichtung der eingang» Beschriebenen Oaitung derart weiterzubilden, dal die im Hinblick auf die Nichttinearität und/oder Asymmetrie der Längung der Platine erforderlichen Korrekturen selbsttätig aufgeführt werden.

Diese Aufgabe ist erflndungsgemöD dadurch gelöst, daß «wischen der KegelstumpJnBche und dem Auf· nahnwgerai eine Korrekturünse angeordnet ist, die 6$ Verformungen für die Korrektur der asymmetrischen und/oder niehtlinearen Ungung der Platine beim Ziehen aufweist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemößen Vorrichtung ist die Korrekturlinse aus zwei Teilen zusammengesetzt, von denen der eine die Asymmetrie und der andere die Nichtlinearität der Längung der Platine korrigiert.

Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Korrekturlinse einen dem Boden der Dose entsprechenden planparallelen mittleren Bereich und einen diesen umgebenden Ringbereich umfaßt, der an Harnl einer Versuchsweise aus einer mit einer Längeneinieilung versehenen Platine gezogenen Dose festgelegt ist, an der die Längung des Metalls ermittelt und in der Weise in Kurven über den einzelnen Radien der Platine aufgetragen ist, daß Tür jeden Punkt des Dosenrrantels die Differenz H zwischen der theoretischen, gleichmäßigen Längung und der wirklichen Längung festgestellt ist, woraus sich die Steigerung A der Tangente an jedem Punkt der Oberfläche der Korrekturlinse nach der Formel

^A *

ergibt, wobei L der Abstand des betrachteten Punktes der Korrekturlinse vom entsprechenden Punkt des von der Kegelstumpffläche gelieferten Bildes ist. Im planparallelen mittleren Bereich der Korrekturlinse findet keine Verzerrung statt, da der Boden der Dose sich beim Ziehen nicht oder nur unwesentlich verändert, so daß ein unverzerrtes Bild auf ihn übertragen werden kann.

Die reflektierende Kegelstumpffläche ist vorzugsweise von der nach innen totalreflektierenden Außenfläche eines kegelstumpfförmigen Körpers aus hochtransparentem Werkstoff gebildet, dereine das Original aufnehmende, axiale Ausnehmung aufweist.

Diese zuletzt beschriebene Gestaltung ermöglicht es, die Vorrichtung zum Hcrste'lcn eines verzerrten Bildes Tür eine Platine, aus der eine Dose von nicht kreisförmigem Querschnitt gezogen werden soll, in der Weise weiterzubilden, daß der äußere und innere Umriß des kegelsiumpflörmigen Körpers in jedem beliebigen Querschnitt sowie der äußere und innere Umriß des Ringbereichs der Korrekturlinse dem Dosenquerschnitt geometrisch ähnlich sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert Es zeigt

l· i g. I eine Gesamtansicht der Vorrichtung.

F i g. 2 die Abwicklung der Seitenwand einer zu verzierenden Dose, deren fotografisches Bild das Original darstellt.

F i g. 3 das von der Vorrichtung erzeugte verzerrte Bild, so wie es auf der Ziehplatinc reproduziert wird, F i g. 4 die durch Ziehen hergestellte Dose,

F i g. 5 die Grundlinie einer rechteckigen Dose von der Art einer Sardinendose, mit mehreren, durch Bezugszeichen gekennzeichneten MantelUnien,

F1 g. 6 ein für die Bestimmung der Korrekiurlinse erforderliches Diagramm,

Fig. 7 eine geometrische Zeichnung zur ErIHu* terung der Berechnung der Kurrekturlinse.

F i g. 8 und 9 zwei Schnitte durch die Korrektur* linse längs der in F i g. 5 bezeichneten Mantcltinien,

F i g. to den Verlauf von Kurven gleichen Niveaus einer ta der Dose gemiiD F i g. 5 passenden Korrektur* linse.

Pie in F i g, 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine verzerrende Optik, die von einem Kegelstumpf 2 und einer Korrekturlinse 4, neide aus hochtransparentem optischem Werkstoff, gebildet ist, sowie einen Fotoapparat 3,

Per Kegelstumpf 2 weist eine Ausnehmung auf, durch die eine zylindrische Innenwand 22 gebildet ist, deren Querschnitt demjenigen der herzustellenden Dose geometrisch ähnlich ist, Dieser Querschnitt ist als ein kreisförmiger Querschnitt dargestellt, er kann aber auch von irgendeiner anderen in sich geschlossenen Kurve gebildet sein, die, vorzugsweise in ihrem niitileien Bereich, einen Punkt aufweist, der im folgenden als Mittelpunkt bezeichnet wird und eine solche 1 ;ige hat, daß jeder von ihm ausgehende polare HaIb- >' rahl die Kurve nur in einem einzigen Punk t schneidet. Her Querschnitt kann beispielsweise ein Quadrat, K echteck. Dreieck, eine Ellipse oder eine Kombination

'ser Formen sein. Die beiden Rasisflächen der kegelffbi Aßd 21 d Kö 2 id Die Zeichnung gemUß F i b, 3 wird auf die Platine übertrugen, und diese wird dann gezogen; dadurch nimmt das Dekor auf der Seitenwand gemäß F i g. 4 wieder die in F i g, 2 dargestellte Form an, von der

angenommen ist, sie sei um die zylindrische Wand der Dose herumgelegt.

Der Werkstoff, aus dem der Kegelstumpf besteht, weist vorzugsweise einen großen Brechungsindex auf, Als Beispiel sei ein Polymer auf der Basis von Methyl-

,o methacrylat genannt, dessen Durchlässigkeit im sichtbaren Spektrum 92% und dessen Brechungsindex für die Natriumlinie D bei 2O⁰C 1,493 beträgt. Wegen der ausgezeichneten Lichtdurchlässigkeit und Reinheit des Werkstoffs kann der Kegelstumpf 2 entweder von

außen oder von einer im Inneren seiner zylindrischen Ausnehmung angeordneten Lichtquelle beleuchtet werden. Die Verteilung der Lichtenergie auf reflektierte und gebrochene austretende Strahlen hängt von der Polarisation des Lichts ib; in jedem Fall entsteht klfli Aßnfläche

•.iTimpnarmigen Außenwand 21 "des" Körpe-sY sind 20 jedoch ein durch die kegelstumoflormige^Außenflache j-iii Querschnitt des inneren Zylinders ähnlich. Die

Außenwand 21 und die Innenwand 22 haben eine gemeinsame Achse 300.

Die Korrekturlinse 4 besitzt in der Umgebung der \chse einen dem Boden der Dose entsprechenden Bereich 41 mit parallelen Stirnflächen. Rund um diesen mittleren Bereich erstreckt sich eine Randzone 42, deren Form weiter unten beschrieben wird.

Das Original 100, nämlich die Seitenwand der fotografisch reproduzierten gewünschten Dose, wird an die Innenwand22 des Kegelstumpfs2 angelegt und dann mit dem Fotoapparat 3 durch die Korrekturlinse 4 hindurch fotografiert. Man erhält dadurch ein Negativ 110, das für die weitere Vervielfältigung ausreicht, nachdem es gegebenenfalls durch ein nicht verzerrtes, den Boden der Dose darstellendes Negativ ergänzt worden ist. Die Vervielfältigung kann nach einem beliebigen bekannten Verfahren geschehen, beispielsweise durch Lichtpausen, Offsetdruck oder

j die kegeltug

21 reflektierter Lichtstrahl, der durch die Basis aus dem Körper austritt.

Die zum Fotografieren erforderliche Belichtungszeit ist kurz und liegt in der Praxis unter 30 Sekunden. daher ist es nicht schwierig, einen durch abnehmenden Eintrittswinkel auftretenden Energieverlust des austretenden, reflektierten Lichtstrahls auszugleichen, indem man einfach die Belichtungszeit entsprechend erhöht.

Der gesamte Durchlässigkeitsfaktor läßt sich erheblich verbessern, indem man den Wirkungsgrad der Lichtübertragung beim Eintritt des Bildes in den Kegelstumpf durch Eintauchen verbessert, d. h. dadurch, daß man zwischen dem Original 100 und der Innenwand 22 des Kegelstumpfes eine Flüssigkeit einbringt, die eine vollkommene Berührung zwischen beiden bewirkt.

Da das Objektiv 31 vom Kegelstumpf 2 entfernt ist, kann man annehmen, das reflektierte Licht be-

lll Lihthl

30

35

Xerographie. Die Anordnung des Originals innerhalb 40 stehe aus einer Gesamtheil paralleler Lichtstrahlen; des Kegelstumpfes, die Vergrößerung des. Fotoappa- unter diesen Umständen ergibt sich keine Verfälschung

'" ""'" ^J des Bildes. Das vorgesehene Objektiv ist ein foto

grafisches Objekt mit großer Brennweite und arbeitet mit kleiner Blende.

45 Die Verwendung des Kegelstumpfes 2 hat den Vorteil, daß es gleichgültig ist, ob man ein transparentes oder lichtundurchlässiges Original 100 verwendet, das an die zylindrische Innenwand 22 geklebt ist. Nur die 1. sie Belichtungszeit, die sich aus der Integration der rewird gemäß F i g. 2 bis 4 hergestellt. F' i g 2 zeigt 50 flektierten Lichtmenge ergibt, ist unterschiedlich und das Original 100, d. h. die fotografisch abgebildete entspricht der Veränderung der Herkunft des Lichts

~ ··■■■-'■- und dem unterschiedlichen Strahlengang im Kegelstumpf. Wenn man ein transparentes Original ver-

...... —^ ._.. _w wendet, muß die Lichtquelle im Inneren des Originals

Apparat 3 erhält man die F i g. 3, in der die horizon- 55 angeordnet sein, wogegen sie außerhalb des Originals talen Geraden 104,105 und 106 als durch den Mittel- angeordnet sein muß, wenn man ein lichtundurch- punkl301 verlaufende Geraden 114, US und 116 ab- lässiges Original verwendet. In beiden Fällen ist es gebildet sind. Eine dieser durch den Mittelpunkt 301 erforderlich, eine Streuscheibe zu verwenden, damit verlaufenden Geraden, beispielsweise die Gerade 114, Schatten vermieden werden, die bei direkter Beschneidet die Kurven 111 und 112 in Punkten, deren 60 leuchtung entstehen könnten. Der Kegelstumpf hat Abstand man erhält, indem man die Höhe der Dose ferner den Vorteil, daß er die Herstellung der Ver-

des Kegelstumpfes, die Vergrößerung des. Fotoappa rates und der Abstand der Korrekturlinse werden so gewählt, daß man ein Negativ 110 von den gewünschten Abmessungen erhält.

Nach dem Ziehen der Platine erhält man eine Dose, deren Seitenwand den gewünschten Gegenstand darstellt.

Die in F i g. I dargestellte kreisförmige Platine entspricht einer Dose von kreisförmigem Querschnitt. Sie id äß F i 2 bi 4 hrtllt F i g 2 zeigt da gl 10, g abgebil

Seitenwand der herzustellenden Dose, die zur Erläuterung der späteren Verformung mit einem Liniennetz bezeichnet ist. Durch Fotografieren mit dem

i 3 i d di

mit dem Kehrwert der beim Ziehen eintretenden Unsung mullipütierl. Die Abstände der konzentrischen Kurven 111 bis 113 sind ungleich, was auf die Korrektur der NichtHnearität der Verformung des 6j Metalls zurUckzuiuhren isi; die ebenfalls erkennbare Verformung diewr Kurven beruht auf der Korrektur de* Eckeneffettt».

ferner den Vorteil, da Herstellung der Ver

zerrungsvorrichtung erleichtert, da ein Kegelstumpf aus dem verwendeten Kunststoff leicht zu bearbeiten und zu polieren ist; falls erforderlich, ist es möglich, den Kegelstumpf nachzuarbeiten oder beschädigte Flüchen erneut zu polieren, so daß man nicht gezwungen ist, einen neuen Kegelstumpf herzustellen. Die Korrekturlinse wird in folgender Weise her-

1 936

gestelle Man beginnt damit, daß man eine Dose versuchsweise vefförfflt, wobei man von einer Platine ausgeht, deren Umriß die gleiche Form hat wie die als Grundlinie bezeichnete, den Böden der Dose begrenzende Kurve 119 und auf der läng» der zu dieser Grundlinie normalen Mantellinien eine Millimetereinteilung aufgetragen ist, Diese Dose ermöglicht es, Kurven aufzuzeichnen, die die Längung des Metalls in Abhängigkeit von der Abszisse χ des Punktes auf dem Rohling darstellen. Flg. 5 zeigt zwei solche Mantellinien 117 und 118 bei einer Dose von rechteckiger, bei Sardinendosen üblicher Form. In Fig. 6 ist mit einer unteren Geraden der theoretische Verlauf bei einer Längung von der Größe Null dargestellt, und mit einer oberen Kurve die beobachtete Längung; die Differenz zwischen den Ordinaten dieser beiden Kurven ist mit \H bezeichnet und stellt den zu korrigierenden Fehler dar.

Wenn bei der beschriebenen Verzerrungsvorriehtung die Korrekturlinse 4 weggedacht wird und man auf dem optischen Strahl, der einen bestimmten Punkt auf dem vom Kegelstumpf 1 gelieferten Bild mit dem Objektiv verbindet, in einem Abstand L von diesem Bild ein Prisma von geringem Winkel A und einem Brechungsindex η anordnet, wird dieser Strahl um einen Winkel

D = /J(M-I)

abgelenkt. Die Korrekturlinse ist eine ununterbrochene Gesamtheit solcher Prismen, wobei der Winkel A die örtliche Neigung der Oberfläche der Linse darstellt. Um den Fehler If/ zu korrigieren, setzt man gemäß F i g. 1

20

D =

= /Mn-I);

daraus folgt

A=-

H-I

JL

Es ist schwierig, die Linse auf Grund der Neigung der Tangente in.jedem einzelnen ihrer Punkte zu konstruieren; und außerdem wird es vorgezogen, jeden dieser Punkte durch seinen Koordinaten festzulegen. Die Abszisse χ und die Ordinate y in Abhängigkeit von χ ergeben sich durch grafische Integration. Es gilt:

dy

ΛΗ

n-i

unterschiede im Vergleich mit einer Platte mit parallelen Stirnseiten 0,4 mm bei einer Höhe von 20 mm. gemessen atm der Mantellinie 117, und I mm bei derselben Höh«, gemessen an der Mantelfinie 118« die an

einer Ecke liegt. Schließlich stellt Fig. 10 Kurven gleichen Niveaus der für dieselbe Dose vorgesehenen Korrekturlinse dar.

Die beschriebene Korrekturlinse kann aus ?wei Teilen bestehen, die miteinander verklebt sein können.

to und von denen der eine die Korrektur der Anisotropie und der andere die Korrektur der Nichtlineariläi der Längung bewirkt.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zum Umwandeln eines Originals, dessen unverfälschtes Bild auf der Mantelfläche einer gezogenen Dose erscheinen soll, in ein verzerrtes Bild, das auf eine ebene Platine, aus der die Dose gezogen werden soll, übertragbar, z. B. aufdruckbar, mit einer reflektierenden Kegelstumpffläche, innerhalb deren das zylindrisch zusammengerollte Gnginal gleichachsig angeordnet ist. und mit einem ebenfalls gleichachsig zur Kegelstumpffläche angeordneten Aufnahmegerät, z. B. Fotoapparat, d adurch gekenn/eichn et. daß zwischen der Kegelstumpffläche (21) und dem Aufnahmegerät (3) eine Korrekturlinse (4) angeordnet ist, die Verformungen für die Korrektur der asymmetrischen und/oder nichtlinearen Längung der Platine beim Ziehen aufweist.

   2 Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturlinse (4) aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, von denen der eine die Asymmetrie und der andere die Nichtlinearität der Längung der Platine korrigiert.

   3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturlinse (4) einen dem Boden der Dose entsprechenden planparallelen mittleren Bereich (41) und einen diesen umgebenden Ringbereich (42) umfaßt, der an Hand einer Versuchsweise aus einer mit einer Längeneinteilung versehenen Platine gezogenen Dose festgelegt ist, an der die Längung des Mete'te ermittelt und in der Weise in Kurven über den einzelnen Radien der Platine aufgetragen ist, daß Tür jeden Punkt des Dosenmantels die Differenz 1H zwischen der theoretischen, gleichmäßigen Längung und der wirklichen Längung festgestellt ist. woraus sich die Steigerung Λ der Tangente an jedem Punkt der Oberfläche der Korrekturlinse nach der Formel

   35

   40

   45

   daraus folgt:

   AH

   dx.

   55

   60

   In F i g. 8 ist ein Schnitt durch die Korrekturlinse längs der Mantellinie 117 und in F i g. 9 ein Schnitt durch dieselbe Linse längs der Mantellinie 118 dargestellt. Bei einer zum Bebildern einer üblichen Sardinendose geeigneten Linse betragen die Dicken- A =

   AH (n-1)

   ergibt, wobei L der Abstand des betrachteten Punktes der Korrekturlinse vom entsprechenden Punkt des von der Kegelstumpffläche (21) gelieferten Bildes ist.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Kegelstumpffläche (21) von der nach innen totalreflektierenden Außenfläche eines kegelstumpfförmigen Körpers (2) aus hochtransparentem

   Werkstoff gebildet ist, der eine das Original auf' nehmende, axiale, zylindrische Ausnehmung auf' weist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4 ium Herstellen eines verzerrten Hildes für eine Platine, aus der eine De-fi von nicht kreisförmigem Querschnitt pe zogen werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere und innere Umriß des kegelstumpf? ffirrrilgen Körpers (1) in jedem beliebigen Querschnitt sowie der äußere und innere Umriß des Ringbereiehs(42)derKorrekturlinse(4)dcm Dosen' querschnitt geometrisch ähnlich sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   109 641/277