DE2620765A1

DE2620765A1 - Verfahren zum bestimmen der relativpositionen von einander entsprechenden punkten oder bereichen eines prueflings und einer vorlage und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2620765A1
Application number: DE19762620765
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Ehrat
Original assignee: Gretag AG
Current assignee: Gretag AG
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1977-11-17
Also published as: JPS52133296A; FR2349861B1; GB1583072A; DE2620765C2; CH609795A5; FR2349861A1; US4131879A

Description

DR.BERG DIPL-ING. STAPF

DIPL.-ING. SCHWABE DR. CR. SANDMAlR 2620765

PATENTANWÄLTE ■ VONCttEN 80 · MAUERKlHCHERSTfl.4«

GRETAG AKTIENGESELLSCHAFT, 8105 Regensdorf/ZH (Schweiz)

Anwaltsakte 27 091 11. Mai 1976

Case 87-10456/GTD 417

Verfahren zum Bestimmen der Relativpositionen von einander entsprechenden Punkten oder Bereichen eines Prüflings und einer Vorlage und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum

Bestimmen der Relativpositionen von einander entsprechenden Punkten oder Bereichen eines Prüflings und einer Vorlage.

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Eine der wichtigsten Voraussetungen für den maschinellen Vergleich eines Prüflings mit einer Vorlage, beispielsweise eines Druckerzeugnisses mit einem Standarddruck zwecks Beurteilung der Druckqualität, ist die exakte Erfassung der Relativposition der Vergleichsobjekte beim Vergleich. Erst bei genau bekannter Relativposition können sich entsprechende Punkte auf Prüfling und Vorlage einander eindeutig zugeordnet und verglichen werden. Die Anforderungen an die Genauigkeit der Relativpositionserfassung steigen naturgemäss mit den Anforderungen an die Genauigkeit der Uebereinstimmung zwischen Prüfling und Vorlage und sind beispielsweise bei der Qualitätsbeurteilung von Banknoten besonders hoch. Hier könnten schon geringste Relativpositionsfehler fälschlich als Druckfehler interpretiert werden und damit zu Fehlbeurteilungen der zu untersuchenden Banknoten führen.

Besonders schwierig ist die Bestimmung der Relativpositionen von Druckerzeugnissen, die mehrere nach unterschiedlichen Druckverfahren, z.B. Offset-Druck, Tiefdruck, Buchdruck, Ubereinandergedruckte Teilbilder aufweisen, wie dies beispielsweise bei Banknoten der Fall ist, deren Bilder üblicherweise in zwei bis drei verschiedenen Druckvorgängen hergestellt werden.. Die von den einzelnen Druckvorgängen stammenden Teilbilder können dabei aufgrund unregelmässigen Bildverzugs, ungleichmassiger Papierquetschung etc. von Banknote zu Banknote um bis zu 1,5mm gegeneinander verschoben sein. Derartige Verschiebungen sind aber zulässig und dürfen daher nicht als Druckfehler inter-

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pretiert werden, sondern müssen bei der Bestimmung der Relativ-

posxtionen mit berücksichtigt werden.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Bestimmung der Relativpositionen besteht darin, dass Prüflinge unregelmässig verzogen sein können, sodass verschiedene Punkte oder Bereiche des Prüflings unterschiedliche Relativpositionen zu den entsprechenden Punkten oder Bereichen der Vorlage besitzen. In solchen Fällen wäre die Bestimmung der Relativposition des integralen Prüflings zur integralen Vorlage anhand von beispielsweise zwei Bildrändern ungenügend, da schon in kurzer Entfernung von den Bildrändern im Bildinneren befindliche Bildpunkte deutlich von denen der Bildpunkte auf den Bildrändern abweichende Relativpositionen besitzen können.

An sich können zur Bestimmung der Relativpositionen die bekannten Methoden der Kreuzkorrelation oder der minimalen Fehlerquadratsumme herangezogen werden. Bei den bekannten mit diesen Methoden arbeitenden Relativpositionsmessverfahren wird jedoch die Gesamtheit oder zumindest der grösste Teil der Vorlagen- bzw. Prüflingsbildpunkte zur Auswertung herangezogen. Abgesehen vom für diese Verfahren erforderlichen ^? grossen technischen Aufwand sind jedoch zur Auffindung oo der maximalen Korrelationswerte bzw. der J 1

^ minimalen Fehlerquadratsumme selbst bei modernster Technologie

^ verhältnismässig lange Rechenzeiten nötig. Diese bekannten Veroo

^ω fahren sind daher in der Praxis zumindest in all denjenigen Fällen nicht geeignet, in denen es auf kürzeste Rechenzeiten ankommt. Kurze Rechen- bzw. Verarbeitungszeiten sind aber Voraussetzung für hohe Prüfleisturigen maschineller Vergleichs-

bzw. Prüfeinrichtungen. Gerade hohe PrUfleistungen machen den Einsatz maschineller Prlifungseinrichtungen aber erst sinnvoll bzw. wirtschaftlich.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zu schaffen, das wenigstens die schwerwiegendsten der vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten überwindet und die Voraussetzung für kurze Rechenzeiten schafft. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass auf Prüfling und Vorlage in gleicher Weise einzelne bezüglich der gesamten Vorlagen- bzw. Prüflingsfläche vergleichsweise kleine Positionier-Bildbereiche ausgewählt, die Relativpositionen der einander entsprechenden Positionier-Bildbereiche des Prüflings und der Vorlage bestimmt und aus diesen Relativpositionen die Relativpositionen der übrigen Bildpunkte durch Inter- bzw. Extrapolation ermittelt werden.

Die Anzahl der Positionier-Bildbereiche kann dabei zwischen 2 und 40, vorzugsweise etwa zwischen 10 und 20 liegen. Die Gesamtfläche der Positionier-Bildbereiche beträgt zweckmässig etwa 0,5 Promille bis 10 Promille, vorzugsweise etwa 1 Promille bis 1 Prozent .der Gesamtvorlagenf lache. Dies entspricht einer Fläche eines einzelnen Positionier-Bildbereichs von etwa 0,02 Promille bis 2 Promille, vorzugsweise etwa 0,1 Promille bis 0,2 Promille der Gesamtvorlagenflache.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden Prüfling und Vorlage punktweise abgetastet und die Relativpositionen der Posiüionier-

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Ik

Bildbereiche durch Vergleich der Abtastwerte in einander entsprechenden Rasterpunkten, welche den Positionier-Bildbereichen entsprechend ausgewählten Rasterbereichen angehören, ermittelt. Dies kann nach den Methoden der Kreuzkorrelation oder der ^minimalen Fehlerquadratsumme erfolgen. Vorzugsweise wird dazu aber so vorgegangen, dass für jeden Rasterbereich die Differenzen der Abtastwerte einander entsprechender Rasterpunkte von Prüfling und Vorlage gebildet werden, dass positive und negative Differenzwerte je für sich über jeden einzelnen Rasterbereich summiert werden, und dass die ermittelten positiven und negativen Summenwerte als Mass für die zu ermittelnden Relativpositionen herangezogen werden.

Gemäss einer weiteren bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung werden bei einem ein Druckerzeugnis mit nach verschiedenen Druckverfahren aufgebrachten Bildinhalten darstellenden Prüfling separate Teilvorlagen mit entsprechend den verschiedenen Druckverfahren verschiedenen Bildinhalten und vorbestimmter gegenseitiger Bildpunktzuordnung verwendet und die Relativ-

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Positionen der Bildpunkte des Prüflings zu denen der Teilvorlagen für jede Teilvorlage separat ermittelt.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Vorrichtung ist versehen mit einer ersten punktweise arbeitenden Abtastvorrichtung zur Erzeugung von Abtastwerten in jedem einzelnen Abtastrasterpunkt, mit einer zweiten zumindest bezüglich des Abtastrasters mit der ersten gleichen Abtastvorrichtung oder einem an die erste Abtastvorrichtung anschliessbaren ersten Speicher mit der Anzahl der Abtastrasterpunkte entsprechender Anzahl von Speicherplätzen, und mit einer der ersten Abtastvorrichtung und der zweiten Abtastvorrichtung bzw. dem ersten Speicher nachgeschalteten Verknüpfungsstufe für die Abtastwerte von der ersten Abtastvorrichtung und der zweiten Abtastvorrichtung bzw. dem ersten Speicher, und ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Verknüpfungsstufe eine Selektionierstufe vorgeschaltet ist, die aus der Gesamtheit der Abtastwerte jeweils nur solche auswählt, die aus vorgegebenen, einzelnen Rasterbereichen angehörenden Rasterpunkten bzw. Speicherplätzen stammen, dass die VerknUpfungsstufe als Subtrahierschaltung zur Bildung der Differenzen der ausgewählten Abtastwerte von der ersten Abtastvorrichtung und der zweiten Abtastvorrichtung bzw. dem ersten Speicher ausgebildet ist, und dass der Verknüpfungs-

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stufe eine von der Selektiomerstufe gesteuerte Summierstufe zur nach Vorzeichen getrennten Bildung,der Summenwerte positiver und negativer Abtastwertdifferenzen über die Rasterpunkte jeweils eines Rasterbereichs nachgeschaltet ist. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung besitzt einen der Summierstufe nachgeschalteten Speicher für die Summenwerte der einzelnen Rasterbereiche und einen an den Speicher angeschlossenen Positionenrechner, der aus den einzelnen Summenwerten S. nach der Beziehung Pj =

iί ^i ^m^ ^vorg^eg^e^^enen Konstanten K^ · eine vorgegebene Anzahl von Positionswerten P. bildet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema eines Ausfuhrungsbeispiels

der erfindungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 2 Details aus Fig. 1 in grösserem Massstab,

Fig. 3a-8c Beispiele von Rasterbereichen und deren

Remissionsverläufen,

Fig. 9a-d Remissionskurven zur Erläuterung der Tiefpass filtrierung,

Fig. 10 eine stilisierte Banknote mit eingezeichneten

Rasterbereichen und Feldeinteilung,

Fig. 11-13 Blockschaltschemen diverser Details aus

Fig. 1,

Fig. 14a-c Ausschnitte aus Abtastrastern, und Fig. 15 und 16 Blockschaltschemen weiterer Details aus Fig.

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Al

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist für Druckerzeugnisse bestimmt, welche nach zwei verschiedenen Druckarten aufgebrachte Bildinformationen besitzen. Beispielsweise können dies, wie dargestellt, Banknoten mit einem Offset-Druckbild und einem Tiefdruckbild sein. Für solche Druckerzeugnisse werden, wie schon erwähnt, zwei separate Teilvorlagen, die nur die Bildinformation jeweils einer einzigen Druckart enthalten, verwendet und die Relativpositionen des zu prüfenden Druckerzeugnisses in Bezug auf jede Teilvorlage separat ermittelt. Dementsprechend ist die Vorrichtung mit drei untereinander gleichen Abtastsystemen l-7p, 1-7γ und 1-7q ausgestattet, und zwar je eines für den Prüfling Dp, für die Teilvorlage D_T mit dem Tiefdruckbild und für die Teilvorlage D_Q mit dem Offset-Druckbild. Falls der Prüfling Dp ausser der Tiefdruck-Bildinformation und der Offset-Druck-Bildinformation noch weitere Bildinformationen nach anderen Druckarten (z.B. Buchdruck) enthält, wären entsprechend viele weitere Abtastsysteme für die zusätzlichen Teilvorlagen vorzusehen.

Die in der Zeichnung verschiedenen Bezugsziffern beigefügten Indices P,T,O beziehen sich auf Prüfling (P), Tiefdruckvorlage (T) und Offset-Druckvorlage (O) und werden im folgenden, wo keine Verwechslungsgefahr besteht, der Einfachheit halber weggelassen.

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Die Abtastsysteme für den Prüfling Dp und die Teilvorlagen D^ und Dq umfassen je eine Spanntrommel W, die auf einer gemeinsamen, in Lagern 2 drehbar gelagerten und über einen nicht dargestellten Motor in Pfeilrichtung X angetriebenen Welle 1 befestigt sind, eine Abbildungsoptik 3 mit Aperturblande 4, fotoelektrische Wandler 5, einen Verstärker 6 und einen A/D-Wandler 7.

Die Spanntrommeln sind an sich bekannte Saugtrommeln mit in ihrem Umfang eingelassenen und an eine nicht dargestellte Saugquelle eingeschlossenen Saugschlitzen. Eine besonders vorteilhafte und zweckmässige Spanntrommel dieser Art ist in der DT-Patentanmeldung Nr. P 25523OO.6 beschrieben.

Die fotoelektrischen Wandler sind sogenannte Fotodiodenarrays mit einer Vielzahl von geradlinig angeordneten Einzeldioden. Diese Fotodiodenarrays sind parallel zu den Trommelachsen angeordnet und empfangen das von je einer Mantellinie der Spanntrommeln bzw. der darauf befestigten Druckbilder remittierte Licht. Die Beleuchtung für die Druckbilder ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Durch den gegenseitigen Abstand der Einzeldioden der Arrays einerseits und durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Spanntrommeln andererseits ist die gegenseitige Lage der

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Abtastrasterpunkte, also das Abtastraster festgelegt. Eine zentrale Steuereinheit 23 sorgt dafür, dass während der Drehung der SpanntrommeIn · um die Distanz zweier Rasterzeilen jede einzelne Diode der Arrays einmal abgefragt wird. Die von den einzelnen Fotodioden erzeugten elektrischen Signale werden den Verstärkern 6 zugeführt und nach Verstärkung in den Analog/Digital-Wandlern 7 digitalisiert. An den Ausgängen 8 der A/D-Wandler 7 erscheinen dann in Sequenz Rasterzeile um Rasterzeile die Remissionswerte der einzelnen Rasterpunkte der abzutastenden Druckbilder in Form elektrischer Digitalsignale.

Anstelle eigener Abtastsysteme für die beiden Teilvorlagen D_T und D_Q könnten auch, wie in Fig. 1 strichliert angedeutet, Speicher 26 und 27 mit einer der Anzahl der Rasterpunkte des dem verbleibenden Abtastsystem für den Prüfling zugrundeliegenden Abtastrasters entsprechenden Anzahl von Speicherplätzen vorgesehen sein. Die beiden Teilvorlagen D_T und D_Q müssten dann vorgängig der eigentlichen Prüfung über das PrUflingsabtastsystem abgetastet und die dabei gewonnenen Remissionswerte in den Speichern 26 und 27 gespeichert werden, aus weichen sie dann zur weiteren Verarbeitung entnommen werden könnten.

Es versteht sich, dass die Abtastung der Druckbilder nicht nur bezüglich der Helligkeit des remittierten Lichtes, sondern auch bezüglich dessen Farbzusammensetzung erfolgen kann.

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Dies wUrde lediglich etwas aufwendiger sein, da für jede Farbe ein eigenes'Abtastsystem erforderlich wäre; prinzipiell würde es aber gleich wie die hier und im folgenden beschriebene Hell-Dunkel-Abtastung vor sich gehen.

Die Ermittlung der Relativpositionen . zwischen Vorlagen und Prüfling erfolgt in einer als Ganzes mit 29 bezeichneten Messschaltung. Diese umfasst drei von einer Steuerstufe 17 angesteuerte Tore 9p,9_T und 9q, eine Mischstufe 11, eine Subtrahierstufe 12, eine ebenfalls von der Steuerstufe 17 angesteuerte Summier stufe 13,-. einen Speicher 14, einen Positionenrechner 15 und einen Positionenspeicher 16.

•Die Steuerstufe 17 steuert die Tore 9 derart, dass nur Remissionswerte von jeweils bestimmten

Bereichen des Abtastrasters angehörenden Rasterpunkten an die Mischstufe 11 bzw. die Subtrahierstufe 12 weitergelangen können. In der Mischstufe 11 werden die von den Toren 9™ und 9q durchgelassenen Remissionswerte derart miteinander verknüpft, dass das entstehende Mischprodukt mit dem vom Tor 9p durchgelassenen Remissionswerten direkt vergleichbar wird. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Teilvorlagen nur je ein Druckbild aufweisen, während beim Prüfling zwei Druckbilder Ubereinandergedruckt sind. In der Mischstufe 11 werden die beiden Teilvorlagen gewissermassen wieder zusammengefügt bzw. der Ueberdruck elektronisch nachgebildet,

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copy

Die Mischstufe 11 ist in der Praxis z.B. durch eine Multiplizierschaltung realisiert. Die in der Mischstufe 11 gemischten Remissionswerte der von der Steuerstufe 17 ausgewählten Vorlagen-Raster punkte werden in der .Subtrahierstufe 12 von den Remissionswerten der entsprechenden Prüflings-Rasterpunkte subtrahiert.

Die dabei gewonnenen Remissiondifferenzwerte werden in der Summierstufe 13 über jeweils einen Rasterbereich, d.h. jeweils eine bestimmte Gruppe von Rasterpunkten nach Vorzeichen getrennt summiert. Die so gebildeten negativen und positiven Summenwerte werden an je einem Speicherplatz im Speicher 14 vorübergehend abgespeichert. Im Positiortenrechner 15 wird aus den gespeicherten Summenwerten durch Inter- bzw. Extrapolation eine Reihe von Positionswerten P. gebildet, die dann im Positionenspeicher 16 abgelegt werden und aus diesem über Leitungen 40 zur Verwertung, beispielsweise zur Remissionswertkorrektur bei einem Bildvergleich abgerufen werden können. Das Blockschaltbild einer für diese Operationen besonders vorteilhaften Vorrichtung ist im linken oberen Teil von Fig. 1 dargestellt und wird weiter unten erläutert.

In Fig. 13 ist eine bevorzugte Ausführungsform "*■* der Steuerstufe 17 detaillierter dargestellt. Die Steuerstufe

op 17 ist im wesentlichen ein korrigierbarer Vorwahlzähler und o> umfasst einen korrigierbaren Vorwahlspei.cher 173, einen Vergleicher 4i. 175, einen Zähler 176 und eine Rasterbereichverschiebungsstufe

ω 172. Der mit dem Abtasttakt übereinstimmende Zähltakt 174 wird aus. der zentralen Steuereinheit 23 zugeführt. Im Vorwahl-

speicher 173 sind die Ordnungs- |— j

*" ί^: ■

COPY

nummern aller derjenigen Rasterpunkte gespeichert, deren zugehörige Abtast- bzw. Remissionswerte weiter verarbeitet werden sollen. Sobald der Zahler 176 bei einer solchen gespeicherten Ordnungsnummern ankommt, gibt der Vergleicher 175 einen Impuls ab, welcher die Tore 9 fllr den betreffenden Rasterpunkt öffnet. Der Vorwahlspeicher 173 ist korrigierbar, d.h. durch Anlegen eines geeigneten Korrektursignals können die Ordnungsnummern um bestimmte Beträge vergrössert oder verkleinert werden.Zur Erzeugung dieses Korrektursignals werden in noch zu erklärender Weise bestimmte mittels der Rasterbereichverschiebungsstufe 172 aus den im Speicher 14 gespeicherten Summenwerten ausgewählte Summenwerte herangezogen.

In Fig. 11 ist ein Ausflihrungsbeispiel der Summierstufe 13

detaillierter/

'dargestellt. Sie umfasst ein Schieberegister 135, zwei Gruppen von über Leitungen 137 und 138 mit je einem Ausgang des Schieberegisters verbundenen Torschaltungen 139a und 139b, zwei mit je einer der TorSchaltungsgruppen verbundene Summierschaltungen 131 und 132, zwei an die Summierschaltungen angeschlossene Schwellenwertdetektoren 131a und 132a sowie eine an die Schwellenwertdetektoren angeschlossene Diskriminatorschaltung

ο 133.
co

op Die von der Subtrahierstufe 12 ankommenden

^ Remissionsdifferenzen gelangen in das Schieberegister 135. In

**> der am weitesten rechts gezeichneten der Registerstufen 135a

°* ist eine solche Remissionsdifferenz durch die Binärzahlenreihe lOllOlO angedeutet. Das achte Bit 136 bildet dabei ein Vorzeichenbit, wobei "1" positive und "O" negative Diffe-

renzwerte bedeuten soll. Die Informationen des Schieberegisters 135 gelangen über die "Torschaltungen 139a oder 139b in die Summierschaltung 131 oder 132, je nachdem, welche der Torschaltungen durch den Vorzeichenbit 136 gerade geöffnet wird. Auf diese Weise werden z.B. in der Summierschaltung 131 nur die positiven und in der Summierschaltung 132 nur die negativen Remissionsdifferenzen aufsummiert.

Die Schwellenwertdetektoren 131a und 132a geben ein Signal ab, sobald die Ausgänge der Summierschaltungen, also die Summenwerte einen gewissen Schwellenwert überschritten haben. Die Diskriminatorschaitung 133 stellt nun fest, bei welchen der Schwellenwertdetektoren dies zuerst der Fall ist und erzeugt an ihrem Ausgang z.B. eine logische "1", wenn das Ausgangssignal der Schwellenwertschaltung 131a früher,und eine logische "0", wenn das Ausgangssignal der Schwellenwertschaltung 131a später als das der anderen Schwellenwertschaltung 132a eintrifft. Diese Information gelangt nun zusammen mit den in den Summierschaltungen 131 und 132 gebildeten Summenwerten in den nachfolgenden Speicher 14. Die Ausgangsinformation der Diskriminatorschaltung gibt, wie aus dem weiter unten stehenden klar wird, die Richtung der gegenseitigen Lagedistanz von Prüfling und Vorlage an.

Der prinzipielle Aufbau des Positionenrechners 15 ist in Fig. 12 dargestellt. Er umfasst einen Festwertspeicher 154 und eine Anzahl von untereinander im wesentlichen

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gleichen, je aus Multiplikatoren 151-153 und einem Summierer 150 bestehenden Rechenschaltungen, von denen der Einfachheit halber nur eine einzige dargestellt ist. Die Anzahl der Rechenschaltungen hängt von der noch zu beschreibenden Feldeinteilung der Vergleichsobjekte ab. Die beiden Eingänge der Multiplikatoren sind jeweils mit einem Speicherplatz des Festwertspeichers 154 und einem der Speicherplätze 140 oder 141 des dem Positionenrechner 15 vorgeschalteten Speichers

14 verbunden. Die Ausgänge der Multiplikatoren sind an die Eingänge des zugehörigen Summierers angeschlossen. An den Ausgängen 155 der einzelnen Summierer 150 liegen dann Positionswerte P.., die mit jeweils einer bestimmten Anzahl der im Speicher 14 gespeicherten Summenwerte S₁ über die Beziehung Pj=^KiJ-S. zusammenhängen, wobei mit K₁^ die im Festwertspeicher gespeicherten Multiplikationskonstanten bezeichnet sind. Die Bedeutung dieser Positionswerte wird weiter unten erläutert.

Wie schon einleitend erwähnt, ist die Bestimmung der Relativpositionen zwischen dem Prüfling Dp und den Vorlagen D_T und D₀ mittels Orientierung an den Bildrändern nicht ausreichend. Gemäss der Erfindung werden daher mehrere ausgewählte, relativ kleine und über die gesamte Bildfläche verteilte Positionier-Bildbereiche zur Messung herangezogen. Es werden die Relativpositionen einander entsprechender Positionier-Bildbereiche von Prüfling und Vorlage ermittelt und von diesen rechnerisch auf die Relativpositionen der einzelnen Bildpunkte geschlossen. Vorzugsweise wird aber nicht die Relativposition eines jeden Bildpunkts einzeln ausgerechnet, sondern die Bildfläche wird

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as

in einzelne Felder eingeteilt und es wird in einer der Praxis genügenden Näherung angenommen, dass die Bildpunkte innerhalb jeden Feldes untereinander gleiche Relativpositionen besitzen, sodass nur die Relativpositionen der einzelnen Felder bestimmt zu .werden brauchen.

Ein Beispiel für die Feldetnteilung sowie die Verteilung bzw. Anordnung von Positionier-Bildbereichen ist in Fig. 10 dargestellt. Das Druckbild D ist in sechzig Felder Fi...F^...F^₀ eingeteilt. Ueber seine Oeberflache sind acht Positionier-Bildbereiche Ρχ ...P^ , Py ...Ργ verteilt. Die Auswahl bzw. Anordnung dieser Positionier-Bildbereiche ist so getroffen, dass sie jeweils Bildpartien mit stark kontrastierenden Bildkanten umfassen, wobei diese Bildkanten zudem in verschiedenen Positionier-Bildbereichen senkrecht aufeinander stehen. Ferner sollten die Bildkanten möglichst in Achsen- oder in Umfangsrichtung der Spanntrommeln verlaufen. Die Vorteile einer solchen Positionier-Bildbereichsauswahl erhellen unmittelbar aus dem Nachstehenden.

Ein weiteres Auswahlkriterium für die Positionier-Bildbereiche besteht in der Verschiedenheit der Bildinhalte der einzelnen Teilvorlagen. Gemäss Fig. 1 sind die Positionier-Bildbereiche beispielsweise so ausgewählt, dass einige von ihnen auf solche Bildpartien fallen, an denen der Prüfling D_p nur Bildinformation von dem einen oder dem anderen Druckverfahren, nicht aber von beiden Druckverfahren zugleich enthält. So fallen z.B. die Positionier-Bildbereiche Ρχ(τ) und Py^j) des Prüflings auf eine nur nach dem Tiefdruckverfahren aufgebrachte Bildpartie,

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was aus der Offset-Teilvorlage Dq sofort ersichtlich ist, welche an den entsprechenden Stellen keine Information enthält. Analog fallen die Positionier-Bildbereiche SWq) und Ργ(ο) ^auf reine Offset-Druck-Bildpartien. Zur Bildbereich-Relativpositions-Messung müssen dann selbstverständlich die entsprechenden Vorlagen-Positionier-Bildbereiche Ρχ^τν *Ύ(Τ) ^utl(^ ^XfOV ^YfO ^au^ ^^en zugehörigen Teilvorlagen D^, bzw. D„ herangezogen werden.

Zum Verständnis des Folgenden muss sich vor Augen gehalten werden, dass der Begriff Positionier-Bildbereich bildbezogen ist, d.h. einen bestimmten Ausschnitt der Prüflingsoder Vorlagenbildflache bezeichnet. Im Unterschied dazu sind Rasterbereiche, unter welchen im folgenden Gruppen von Rasterpunkten des Abtastrasters verstanden werden, auf das Abtastraster bezogen und demnach sozusagen ortsfest. Das heisst mit anderen Worten, einander entsprechende Rasterbereiche der verschiedenen Abtastsysteme umfassen Rasterpunkte mit exakt denselben Ordnungsnummern.

Die Bestimmung der Relativposition von zwei zugeordneten Positionier-Bildbereichen auf Prüfling und Vorlage geschieht nun dadurch, dass ein entsprechender Rasterbereich mit dem Vorlagen-Positionierbereich übereinstimmend ausgewählt und damit festgelegt wird und dann die Remissionswerte in den einzelnen Rasterpunkten dieses für alle Abtastsysteme festen Rasterbereichs für Prüfling und Vorlage ermittelt und miteinander verglichen werden. Bei bezüglich des Abtastrasters nicht in allen Bildpunkten

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identisch mit der Vorlage ausgerichtetem Prüfling wird der Prüfling-Positionierbildbereich nicht mit dem ortsfesten Rasterbereich zusammenfallen und es werden daher die Remissionswerte in den Rasterpunkten des Prüflings nicht mit denen der Vorlage übereinstimmen. Der Grad der Uebereinstimmung wird dann wie noch weiter unten beschrieben zur Bestimmung der Relativposition ausgewertet.

Die Auswahl der Rasterbereiche und damit der Positionier-Bildbereiche erfolgt elektronisch, und zwar in der Steuerstufe 17 durch entsprechende Programmierung des Vorwahlspeichers 173.

In Fig. 2 ist je ein Bilddetail aus Prüfling D_p und Tiefdruck-Teilvorlage D_T vergrössert dargestellt. Die strichpunktierten Quadrate geben dabei die Lage der Rasterbereiche relativ zum Bilddetail auf Prüfling und Vorlage an. Fig. 3a zeigt den Remissionsverlauf I im Rasterbereich Ρ_χ/_ΤΝ des Prüflings beim Abtasten in X-Richtung (Umfangsrichtung) längs einer der Linien AC von X₀ bis X-, . Fig. 3b zeigt den Remissionsverlauf I längs

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derselben Rasterlinie bei der Vorlage. Der Verlauf der Differenz Δι der Remissionswerte geht aus Fig. 3c hervor. Die unter der Differenzkurve Δΐ liegende Fläche ist ein Mass für die Relativposition Δ X der betreffenden Positionier-Bildbereiche bezüglich der X-Richtung. Eine positive Flache bedeutet dabei, dass die Vorlage gegenüber dem Prüfling bzw. der untersuchte Vorlagen-Positionier-Bildbereich gegenüber dem entsprechenden Prüflings-Positionier-Bildbereich.in Plus-X-Richtung verschoben ist.

In der Praxis wird natürlich nicht nur eine einzige Rasterlinie, sondern der gesamte Rasterbereich abgetastet. Durch Mittelwertbildung über die einzelnen Abtastlinien AL kann dann beispielsweise der Einfluss zufälliger Druckunregelmässigkeiten ausgeglichen werden.

In Fig. 4a und 4b sind die Remissionsverläufe I und

•k

I* beim Abtasten der Rasterbereiche Ργ/_τ\ und Ρ_γ/-_τ\ iti Y-Richtung (parallel zur Spanntrommelachse) längs ein und derselben Rasterlinie Yq ""^Yl dargestellt. Der Verlauf der Remiss ions diff er enz Δ I=I-I* ist aus Fig. 4c ersichtlich. Die Fläche der Remissionskurve ist ein Mass für die Relativposition Δ Υ der betreffenden Positionier-Bildbereiche bezüglich der Y-Richtung. Die hier negative Fläche bedeutet, dass die Vorlage gegenüber dem Prüfling im untersuchten Positionier-Bildbereich in Minus-Y-Richtung

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verschoben ist.

Aus den weiter unten erläuterten Gründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Abbildung der Druckbilder auf die Fotodiodenarrays etwas unscharf zu machen. Durch die Einführung der Unscharfe werden die Remissionsverlaufe geglättet, Die Fig. 5a-5c zeigen als Beispiel die den Remissionsverläufen nach Fig. 4a-4c entsprechenden Remissionsverlaufe bei unscharfer Abbildung.

Die in den Fig. 3a bis 5c dargestellten kontinuierlichen Remis s ions verlaufe können sich selbstverständlich nur bei kontinuierlicher Abtastung ergeben. Wegen der Abtastung in diskreten Rasterpunkten bestehen die Kurven in Wirklichkeit nur aus einzelnen diskreten Punkten.

In Fig. 5d, die im Prinzip denselben Remissionsdifferenzenverlauf wie Fig. 5c darstellt, sind die diskreten Rasterpunkte b^...bc mit ihren diskreten Remissionsdifferenzwerten Δΐι... ^^s eingetragen. Fig. 5e zeigt einen Rasterbereich Py/_T\ mit durch Minus-Zeichen markierten Rasterpunkten.

Wie schon gesagt, bilden die Flächen der Remissionsdifferenzenverläufe ein Mass für die Relativpositionen ΔX und Δγ. Diese Flächen können nun leicht durch Summieren der

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diskreten Remissionswertdifferenzen längs einer Rasterlinie (innerhalb des betreffenden Rasterbereichs) ermittelt werden. Um von Zufälligkeiten unabhängig zu sein, wird jedoch die Summe nicht nur über eine einzige Rasterlinie, sondern Über sämtliche Rasterlinien bzw. sämtliche Rasterpunkte des betreffenden Bereichs erstreckt. Dieser Summenwert S^ ist dann selbstverständlich ebenso ein Mass für die Relativposition des jeweiligen Positionier-Bildbereichs, aber von Zufälligkeiten befreit und daher aussagekräftiger .

Fig. 6 zeigt einen Remissionsverlauf ähnlich Fig. 5a mit eingetragenen Rasterpunkten Y~, b-,...b,-, Y-, . Strichliert ist ein kontinuierlicher Kurvenzug 31 dargestellt (entsprechend Fig. 5a), voll ausgezogen dagegen ein Kurvenzug 32, der sich aus einzelnen, jeweils zwei diskrete Remissionswerte I, verbindenden Geraden zusammensetzt. Es ist leicht ersichtlich, dass an den für die Bestimmung der Relativpositionen relevanten steilen Stellen des Remissionsverlaufs (z.B. bei I . ) der Positionsfehler Yp₁, welcher bei diskreter Abtastung und linearer Interpolation zwischen zwei diskreten Remissionswerten (anstatt kontinuierlicher Abtastung mit kontinuierlichem Kurvenverlauf) entsteht, verschwindend gering ist.

Die Fig. 7a-7g erläutern, dass die zur Bestimmung der ausgewählten Positionier-Bildbereiche nicht unbedingt immer

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eine scharfe Bildkante, d.h. zwei stark kontrastierende im wesentlichen homogene Zonen mit relativ scharfer Grenzlinie aufweisen müssen, sondern dass auch solche Positionier-Bildbereiche geeignet sind, die z.B. einen Bildstrich, also eine linienförmige Zone auf einerstark kontrastierenden Untergrundzone enthalten. Fig. 7a zeigt die Lage je eines solchen Vorlagen-Bildstrichs S* und PrUfling-Bildstrichs S in Bezug auf das ortsfeste Abtastraster, das durch die Koordinatenachse X repräsentiert ist. Fig. 7d zeigt dieselben Striche, jedoch mit grösserem gegenseitigem Abstand ΔX. Die Fig. 7b und 7e zeigen die Verläufe der Remissionen I und I* für die Strichanordnungen gemäss Fig. 7a bzw. 7d und die Fig. 7c und 7f die entsprechenden Remissionsdifferenzenverläufe /\T.

Der wesentlichste Unterschied gegenüber den

Remissionsdifferenzenverläufen bei Positionier-Bildbereichen mit Bildkanten besteht darin, dass jetzt Remissionsdifferenzwerte nicht nur eines Vorzeichens, sondern beider Vorzeichen auftreten. Während der Absolutwert der Relativposition ΔΧ durch die über die gesamte Rasterbereichfläche erstreckte Summe entweder der positiven oder der negativen Remissionsdifferenzen allein schon gegeben ist, hängt das Vorzeichen der Relativposition davon ab, ob die positiven oder die negativen Remissionsdifferenzen beim Abtasten längs einer Rasterzeile zuerst auftreten. Fig. 7g zeigt einen Rasterbereich Ρν/·τ.\> *·^η welchem

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diejenigen Rasterpunkte, in denen entsprechend Fig. 7f positive Remissionsdifierenzen auftreten, mit einem Plus-Zeichen und die übrigen Rasterpunkte mit einem Minus-Zeichen markiert sind.

Die Auswertung des zeitlich früheren Eintreffen der von Remissionsdifferenzen des einen oder des anderen Vorzeichens geschieht in der in Fig. 11 dargestellten Summierstufe .

In Fig. 8a-8c ist angedeutet, dass die Bildkanten in den Positionier-Bildbereichen nicht unbedingt parallel zu den Rasterlinien des Abtastrasters (Richtungen X und Y) verlaufen müssen, sondern auch schräg dazu verlaufen können. Die beiden rechteckigen Rasterbereiche P-^ und P2 in Fig. 8a und 8b sind ebenfalls schräg zu den Koordinatenachsen (Fig. 8c) geneigt . Die Bildkanten in Prüfling und Vorlage sind mit K, und K, bzw. K_? und K~ bezeichnet. Die Summen der in den mit + markierten Rasterpunkten gemessenen Remissionswertdifferenzen sind dann ein Mass für die Distanzen As, und As^ der einander zugeordneten Bildkanten. Die Relativpositionen ΔΧ und ΔΥ der Positionier-Bildbereiche lassen sich dann aus diesen Distanzen in einfacher Weise über die (bekannten) Winkel τ, und ^y der Bildkanten zu den Koordinatenachsen bestimmten.

Die Fig. 9a-9d geben Aufschluss über den Einfluss verschiedener Bildinformationsstrukturen auf die erforderliche

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Genauigkeit bei der Bestimmung der Relativpositionen des jeweils betreffenden Bildbereichs. Fig. 9a zeigt in X-Richtung hintereinander drei Bildstrukturen, wie sie für Banknoten typisch sind. Die erste Struktur ist eine Fläche homogener Dichte mit zwei begrenzenden Bildkanten BKl und BK2. Die zweite Struktur setzt sich aus einer feinen Strichstruktur und einer homogenen Fläche zusammen, wobei die Strichstruktur eine in X-Richtung zunehmende Dichte aufweist. Die Begrenzungskanten der homogenen Fläche sind mit BK3 und BK4 bezeichnet. Die dritte Struktur umfasst eine Reihe gröberer Striche BK5. Die Fig. 9b zeigt die zu den einzelnen Bildstrukturen gehörenden Remissionsverläufe bei scharfer Abbildung. In Fig. 9c stellt die voll ausgezogene Linie den Remissionsverlauf derselben Bildstrukturen bei unscharfer Abbildung dar. Die strichlierte Linie ist der Remissionsverlauf einer um Δ^ verschoben gedachten identischen Bildstruktur. Fig. 9d zeigt den Verlauf der Differenzen der beiden Remissionskurven I und I* von Fig. 9c. Es ist klar ersichtlich, dass grössere Differenzwerte Δΐ nur an denjenigen Stellen der Bildstrukturen auftreten, welche scharfe Bildkanten enthalten. In diesen BiIdpartlen müssen die Relativpositionen also besonders genau bestimmt werden, da hier bereits kleinste nicht über die Relativpositionsmessung korrigierte Verschiebungen zwischen Prüfling und Vorlage zu Fehlinterpretationen beim Vergleich derselben führen können. Bildpartien mit getönten Flächen oder gröberen Strich-

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strukturen (Lattenzäune) sind für die Ermittlung der Relativpositionen wenig geeignet. Hier brauchen die Relativpositionen aber auch nicht so exakt bestimmt zu werden, da in solchen Bildpartien kleinere Positionsabweichungen nicht so sehr ins Gewicht faIlen.

Im allgemeinen wird es wohl fast immer möglich sein, die Positionier-Bildbereiche so auszuwählen, dass sie parallel zu den Rasterlinien verlaufende Bildkanten enthalten. Allerdings werden die dichteren Zonen dieser Positionier-Bildbereiche kaum immer homogen sein oder auch nur aus einer Strichstruktur mit zur Bildkante parallelen Tönungs-Strichen bestehen. In der Regel werden die Tönungsstriche vielmehr geneigt zur Bildkante verlaufen, sodass letztere gar nicht scharf, sondern gewissermassen ausgefranst erscheint. Durch geeignete Bemessung der Unscharfe bei der Abbildung auf die Fotodiodenarrays können diese "ausgefransten" Bildkanten jedoch künstlich scharf gemacht werden.

Es versteht sich, dass anstelle der unscharfen

to Abbildung auch eine elektronische Tiefpassfiltrierung ver-

** wendet werden könnte.

oo "Anhand des vorstehend Beschriebenen wird also

eine Reihe von Positionier-Bildbereichen , und zwar pro Vorlage mindestens 2, vorzugsweise aber 10 bis 20, ausgewählt und für jeden einzelnen Bereich die Relativposition zum entsprechenden

Bereich der Vorlage bestimmt. Ein Mass für die Relativpositionen ΔX undZSY sind dann, wie gesagt, jeweils die für jeden einem Positionier-Bildbereich zugeordneten Rasterbereich gebildeten Summenwerte S. der Remissionsdifferenzen. Aufgrund der speziellen Auswahl der Positionier-Bildbereiche mit zu den Rasterlinien parallelen Bildkanten oder Bildstrichen werden ausserdem für gewisse Positionier-Bildbereiche nur die Relativpositionen Δ Χ und für andere nur die Relativpositionen Δ Υ vorhanden sein. Die ersteren sind beispielsweise in Fig. 10 mit ^χτ·'·^χΑ ^un<* die letzteren mit Ργι···ΡγΛ bezeichnet.

Die Positionier-Bildbereiche sind wegen ihrer Auswahlkriterien im allgemeinen recht unregelmässig über die Bildflache verteilt. Für den Vergleich von Prüfling und Vorlagen müssen aber die Relativpositionen von allen Bildpartien verfügbar sein. Deshalb wird nun das Druckbild gemäss Fig. 10 in z.B. lauter gleich grosse Felder eingeteilt und aus den Relativpositionen der jedem Feld nächstliegenden Positionier-Bildbereiche die Relativposition (ΔΧ, ΔY) der einzelnen Felder durch Inter- bzw* Extrapolation berechnet. Wenn der Index j die Nummer eines Feldes und der Index i die Nummer eines Summenwerts bzw. einer Relativposition ΔX oder AY eines Positionier-Bildbereichs ist, errechnen sich die Relativpositionen ΔΧρ_# und ΔΥ_ρί des Felds Fj nach den folgenden Formeln:

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Δ Χ, - 2V

^Δϊρ. ■ Z^₁,- ^Δγι

In diesen Formeln bedeuten die K_Y und IC,

empirisch ermittelte Interpolationskonstanten, die im wesentlichen von der Entfernung D_Y. . und D_v (Fig. 10) zwischen dem Positionierbereich mit der Nummer i und dem Zentrum des Felds mit der Nummer j abhängen. Die Indizes X und Y beziehen sich lediglich auf die Zuordnung der Konstanten K zu Δ X-Positionier-Bildbereichen oder zu ΔY-Positionier-Bildbereichen, Die Summen laufen je nach Lage der Felder j für verschiedene j Über dieselben oder Über verschiedene i-Werte. Für das in Fig. 10 dargestellte Feld Nr. 27 lauten die obigen Formeln explizit wie folgt:

Δ x^ = κ_γ · Δ x, + K„ . Δ Xo + K^ · Δ χ *27 ^X4,27 ^{4 X}3,27 ³ ^2,27 ²

Ay₁₅. = k„ ·Δυ, + IL. ·ΔΥο + Κγ . Δυ,

^F27 ^Υ4,27 ^{4 Ύ}3,27 ^{3 Ύ}2,27 ³

Die Durchführung dieser Rechenoperationen erfolgt im schon beschriebenen Positioriienrechner 15. Die Konstanten K sind im Festwertspeicher 154 gespeichert.

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- τη -

Zur Festlegung der Konstanten K_x ^ und γ kann man sich auch folgender NäherungsformeIn bedienen:

¹I,j ^Di+l,j ^Di+2,j

Darin ist c eine empirische Konstante, die beispielsweise 1 sein kann. Die Formel gilt sowohl für K_v als auch für K_v ; die Indices X und Y wurden daher weggelassen.

^Yi,j
Ferner sollen die folgenden Bedingugen erfüllt sein:

0<K <1 ; 0_<Κγ -" K =1 ^-* K. =1

i ^Kx_i>j ι *Y

Unter Umständen kann es erforderlich sein, nicht nur .die jeweils nächstliegenden Positionier-Bereiche zur Berechnung der Relativpositionen der einzelnen Felder heranzuziehen sondern auch weiter weg liegende Positionier-Bereiche, wie z.B. den Bereich Ρ_χ (mit der Relativposition Δ X,) für das Feld ¥„-. in Fig. 10. Da die weiter entfernt liegenden Positionier-Bildbereiche durch die näher liegenden gewissermassen abgeschirmt sind, muss deren Einfluss verhältnismässig reduziert werden, was z.B. durch Multiplikation des betreffenden Ausdrucks K. . ·Δχ, mit einem Abschirmfaktor sin M\ . . erfolgen kann. Darin bedeutet ^f ... den Winkel, unter welchem die Distanz zwischen abgeschirmtem Positionier-Bildbereich V_v und abschirmendem Positionier-Bildbereich P.

IX X.

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vom Mittelpunkt des Felds F. aus erscheint.

Bisher wurden nur translatorische Relativverschiebungen zwischen Prüfling und Vorlagen berücksichtigt. Selbstverständlich können auch Relativverdrehungen in die Berechnung der Relativpositionen der Felder miteinbezogen werden. Am besten werden dazu zwei möglichst weit auseinander liegende Positionier-Bildbereiche, z.B. Py, und P„o in Fig. 10, ausgewählt und aus deren Relativpositionendifferenz

( z.B. ΔΥη - ΔΥι) durch Division durch deren Abstand (A) der Winkel der Grobverdrehung der gesamten Vorlage gegenüber dem genannten Prüfling bestimmt.

In Fig. 1 war in den ausgewählten Positionier-Bildbereichen nur Bildinformation je eines einzigen Druckverfahrens (nur Tiefdruck oder nur Offset-Druck) vorhanden. Dies ist der günstigste Fall, da dadurch die unabhängige Relativpositionsermittlung vom jeweils anderen Druck nicht gestört wird. Die Mischstufe 11 hat in diesem Fall eher die Funktion eines Oder-Tores, da gleichzeitig Bildinformation entweder nur von der Offset-Vorlage oder nur von der Tiefdruck-Vorlage kommt. Es kann aber durchaus verkommen, dass man auf Positionier-Bildbereiche angewiesen ist, in welchen Information aus beiden Druckverfahren vorhanden ist, z.B. eine ausgeprägte Bildkante aus einem und eine wenig ausgeprägte Strich- oder Tftnungs-

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struktur aus dem anderen Druckverfahren. In diesem Fall wirkt die Mischstufe 11 als Ueberdruckrechner, welcher aus den Einzelremissionswerten von Tiefdruck- und Offset-Vorlage die kombinierten Remissionswerte errechnet, welche denjenigen des beide Drucke enthaltenden Prüflings entsprechen soll. Damit werden z.B. die resultierenden RemissionsSprünge an Bildkanten nach der Mischstufe gleich gross wie diejenigen des Prüflings, sodass in der Subtrahierstufe die richtigen Differenzwerte gebildet werden können.

Wie schon beschrieben, erfolgt die Auswahl der

Rasterbereiche und damit der für die gesamte Rechnung benötigten Positionier-Bildbereiche durch entsprechende Programmierung des korrigierbaren Vorwahlspeichers 173. Da die zu ermittelnden Relativpositionen in einem recht grossen Intervall liegen können, müssten die Positionier-Bildbereiche relativ gross gewählt werden, um ein sicheres "Einrasten" des ganzen Funktionsablaufs zu gewährleisten. Je grosser aber die Positionier-Bildbereiche gewählt werden, desto geringer ist die zu erwartende Genauigkeit und ausserdem wird mehr Rechenzeit benötigt. Um nun die Positionier-Bildbereiche möglichst kleinflächig zu halten, wird ihre Lage anhand einer ersten Grobpositionsmessung korrigiert. Dazu,werden z.B. die Relativpositionen Δ X, Δγ bestimmter ausgewählter Positions-Bildbereiche ausgetnessen und dem korrigierbaren Vorwahlspeicher

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als Korrekturwerte zugeführt. Dadurch werden dann die übrigen Positionier-Bildbereiche bzw. Rasterbereiche nach Massgabe dieser ausgewählten Relativpositionen verschoben bzw. korrigiert. Die Auswahl der für diese Korrektur herangezogen Relativpositionswerte bzw. Positionier-Bildbereiche erfolgt durch die bereits erwähnte und geeignet programmierte Rasterbereichverschiebungsstufe 172. . Selbstverständlich werden diese Rasterbereiche bzw. Positionierbildbereiche so gelegt, dass ihre Abtastung vor derjenigen der übrigen Positionier-Bildbereiche beendet ist.

Im übrigen ist es vorteilhaft, die Positionier-Bildbereiche bzw. Rasterbereiche so auszuwählen, dass sich kein Rasterpunkt eines Bereichs in derselben Rasterzeile (Y-Richtung) wie ein Rasterpunkt irgendeines anderen Bereichs befindet. Auf diese Weise vereinfacht sich der schaltungstechnische Aufwand für die für jeden Rasterbereich getrennte Summierung der Remissionsdifferenzen beträchtlich.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass zu Beginn jeder Messung selbstverständlich ein Abgleich der Hell- und Dunkelpegel zwischen Vorlage und jeweiligem Prüfling vorgenommen wird.

• Im folgenden wird die in Fig. 1 als Ganzes mit

28 bezeichnete Bildvergleichsschaltung beschrieben, in welcher die Remissionswerte aus einander entsprechenden Bildpunkten von Prüfling und Vorlagen anhand der im Speicher 16 zur Verfugung stehenden RelativpositLonswerte einander zugeordnet und miteinander verglichen werden und dann anhand der Vergleichsergebnisse eine Fehlerbewertung durchgeführt wird. 7Q9&£ft/ßl|t'a

Die Bildvergleichsschaltung 28 umfasst drei Zwischenspeicher lO_p, 10™ und 1O_Q, zwei mit dem Positionen^ speicher 16 über je eine Leitung 40 verbundene und die Zwischen speicher ansteuernde Zuordner 18 und 19, eine Mischstufe 20, eine Subtrahierstufe 21 und einen Fehlerrechner 22.

Die Remissionswerte von Prüfling und Vorlagen

gelangen von den Ausgängen 8 der A/D-Wandler 7 in die Zwischenspeicher 10, wo sie vorübergehend gespeichert werden. Die in den Vorlagen-Zwischenspeichern 10„, und 1O₀ gespeicherten Remissionswerte werden von den Zuordnern 18 und 19 nach Massgabe der ihnen zugeführten Positionswerte abgerufen und in der Mischstufe 20 in gleicher Weise wie in der Mischstufe 11 der Auswerteschaltung 29 verknüpft. Diese verknüpften Vorlagenremissionswerte werden, dann in der Subtrahier stufe 21 analog der Subtrahierstufe 12 von den aus dem Zwischenspeicher lÖ_p nach einer vorgegebenen Verzögerung ebenfalls abgerufenen Prüflingsremissionswerten abgezogen. Die so gebildeten Remissionsdifferenzwerte werden dann im Fehlerrechner 22 nach bestimmten Bewertungskriterien ausgewertet. Die einzelnen Funktionsabläufe werden wiederum von der zentralen Steuereinheit 23 gesteuert.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Zuordner 18 und 19 sowie der Zwischenspeicher 1O_T und 1O₀

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sollen zunächst die Figuren 14a-c erläutert werden. Diese zeigen je einen Ausschnitt aus den unter sich gleichen Abtastrastern der drei Abtastsysteme, und zwar Fig. 14a für den Prüfling, Fig. 14b für die Offset-Vorlage und Fig. 14c für die Tief druck-Vor la ge. Die Distanz (K) zwischen je zwei Rasterlinien 41 ist in beiden Richtungen gleich gross.

In Fig. 14a ist ein ausgewählter Prüflings-Bildpunkt eingetragen und mit P_p bezeichnet. Aufgrund z.B. der Ungenauigkeit beim Aufspannen des Prüflings und der Vorlagen auf die Spanntrommeln werden die dem Prüflingsbildpunkt Pp entsprechenden Vorlagenbildpunkte in der Regel aber nicht mit den mit (P_p) bezeichneten Rasterpunkten der Vorlagen-Abtastraster übereinstimmen, sondern werden sich in mehr oder weniger grosser Entfernung (AX_tot)_Q, (Δ.Υ_£ο{;)_ο; ίό>\_ο1Λ_τ, (ΔΥ )_t von diesen befinden, beispielsweise etwa an den mit (Pa _x Ay)₀ bzw· (^ρΑχ Αγ^τ ^^eze^^cnneten Zwischenpunkten. Diese Zwischenpunkte werden ausserdem in der Regel, wie dargestellt, nicht mit einem Rasterpunkt übereinstimmen, sondern irgendwo zwischen vier Umgebungsrasterpunkten P,...P, liegen. Die Abstände der Zwischenpunkte von dem den Punkten (P_p) jeweils am nächsten liegenden Umgebungsrasterpunkt P-. sind mit Δχ undAY bezeichnet. Die Vorlagen-Remissionswerte in diesen Zwischenpunkten werden nun aus den Vorlagen-Remissionswerten in den jeweils vier Umgebungsrasterpunkten durch vorzugsweise

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- JJ -

lineare Interpolation ermittelt. Diese Interpolationswerte werden dann an die Mischetufe 20 weitergeleitet, und zwar genau in dem Moment, dass sie zugleich mit dem Remissionswert des Prtlflingspunkts P_p aus dem Zwischenspeicher 10_p an der Subtrahierstufe 21 ankommen.

In Flg. 15 und 16 sind die Vorlagen-Zwischenspeicher 1O₀ und 10« sowie die Zuordner 18 und 19 detaillierter

\ einen Schreibspeicher mit wahlfreiem Zugriff/ dargestellt, jeder der beiden Zwischenspeicher umfasst f (RAM) 101 und einen Interpolationsrechner 104. Die beiden Zuordner umfassen je eine Welche 195, zwei Quotientenbilder 182 und 183, vier Speicher 184, 185, 186 und 187 und einen Schaltprogrammgeber 190. Die Quotientenbildner und die Speicher sind in einem Quotientenrechner 196 zusammengefasst.

Der Prüflings-Zwischenspeicher l0_p enthalt im wesentlichen nur ein RAM und ist deswegen nicht detailliert dargestellt.

Die in der Messschaltung 29 ermittelten,

über die Leitungen 40 den Zuordnern 18 und 19 über die Leitungen 40 den Zuordnern 18 und 19 sugefUhrten Positionwerte Δχ und Δ Y (entsprechend ΔX_fcot und Δγ^.^ in Fig. 14b und 14c) gelangen in den Eingang 197 der Weiche 195.(FIg. 16). Dieses leitet dieΔx-Werte an den Quotientenbildner 182 und die Δ Y-Werte an den Quotientenbilder 183 weiter. In diesen werden die Positionswerte durch die Rasterdistanz K dividiert. Die ganzen Quotientenwerte (ganze Zahlen) werden dann jeweils in den Speichern 184 und 186, allenfalls verbleibende Reste

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n 185 und 187 abgelegt.

(echte Brüche) in den Speichern 185 und 187 abgelegt. Die ganzen Quotientenwerte entsprechen den Abständen (ΔΧ_ϋο{.-Δχ) bzw. (AY_tot-AY) zwischen den Punkten (P_p) und P, in Fig. 14b und 14c, die Reste den Distanzen Δ Χ und Δ Y zwischen P, und den Zwischenpunkten P/y\ γ Λγ\· Die ganzen Quotientenwerte werden dann über Leitungen und 194 an den Schaltprogranungeber weitergeleitet, der nach Massgabe dieser Werte aus dem ihm Über die Leitung 191 von der zentralen Steuereinheit 23 zugeführten Steuertakt einen Selektioniertakt erzeugt. Der am Ausgang 192 des SchaItprograimngebers anstehende Selektioniertakt wird über eine Leitung 106 dem RAM lOl des jeweils mit dem Zuordner verbundenen Zwischenspeichers 10 (Fig. 15) zugeführt. Die Restwerte aus den Speichern 185 und 187 gelangen über Leitungen 188 bzw. 189 an die Eingänge 107 urid 108 des Interpolationsrechners 104 des betreffenden Zwischenspeichers.

Die von den Ausgängen 8 der A/D-Wandler 7 ankommenden Remissionswerte werden in den RAM's der drei Zwischenspeicher gespeichert. Dabei sorgt der über Leitungen 102 jedem RAM von der zentralen Steuereinheit zugeführte Steuertakt dafür, dass Remissionswerte von Rasterpunkten mit gleicher Ordnungsnummer in allen drei RAM's jeweils unter derselben Adresse abgespeichert werden.

Von den RAM's 101 der beiden Zwischenspeichers 1O₀ und 1O_T gelangen nun über Transferleitungen 109 die

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Remissionswerte gleichzeitig von jeweils vier benachbarten Rasterpunkten in die jeweiligen Interpolationsrechner 104. Die Auswahl der vier Rasterpunkte wird durch die von den Schaltprogrammgebern 190 erzeugten Selektioniertakte bewirkt. Die Interpolationsrechner 104 ermitteln nun die Remissionswerte der durch die an den Eingängen 107 und 108 anliegenden Δ X- und Δγ-Werte definierten Zwischenpunkte und geben diese über die Ausgänge 105 an die Mischstufe 20 weiter. Gleichzeitig werden die Remissionswerte der den jeweiligen.Zwischenpunkten entsprechenden Prllflingsrasterpunkte aus dem RAM des PrUflings-Zwisehenspeichers 10„ abgerufen.

Die Interpolation selbst ist zweckmässigerweiae

linear und erfolgt vorzugsweise in diskreten Schritten durch entsprechende Teilung der Rasterdistanz K. Dabei kann so vorgegangen werden, dass zunächst zwei Interpolationswerte zwischen jeweils zwei auf je einer Rasterzeile liegenden Rasterpunkten gebildet werden und aus diesen Interpolationswerten dann durch einen weiteren Interpolationsprozess der definitive Remissionswert der Zwischenpunkte bestimmt wird. Selbstverständlich sind auch andere Interpolationsverfahren möglich.

Obwohl die Erfindung vorstehend nur im Zusammenhang mit der Qualitätsprüfung von Druckerzeugnissen, insbesondere Banknoten beschrieben ist, ist es selbstverständlich,

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dass das erfindungsgemMsse Relativpositrfonsmessverfahren auch im Zusammenhang mit anderen Informationsträgern, beispielsweise Magnetkarten oder dergleichen sinngemäss verwendbar ist.

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Claims

Patentansprüche

fly Verfahren zum Bestimmen der Relativpositionen

von einander entsprechenden Punkten oder Bereichen eines Prüflings und einer Vorlage, dadurch gekennzeichnet, dass auf Prüfling und Vorlage in gleicher Weise einzelne bezüglich der gesamten Vorlagen- bzw. Prüflingsfläche vergleichsweise kleine Positionier-Bildbereiche ausgewählt, die Relativpositionen der einander entsprechenden Positionier-Bildbereiche des Prüflings und der Vorlage bestimmt und aus diesen Relativpositionen die Relativpositionen der übrigen Bildpunkte durch Inter- bzw. Extrapolation ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2-40, vorzugsweise etwa 10-20 Positionier-Bildbereiche ausgewählt und derenRelativpositionen bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und Grosse der Positionier-Bildbereiche so gewählt wird, dass ihre Gesamtfläche von 0,5 Promille bis etwa 10 Prozent, vorzugsweise 1 Promille bis 1 Prozent der Gesamtvorlagenflache beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grosse der Positionier-Bild-

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ORIGINAL INSPECTED

bereiche so gewählt wird, dass die Fläche eines jeden Bereichs von 0,02 Promille bis 2 Promille, vorzugsweise 0,1 Promille bis 0,2 Promille der Gesamtvorlagenfläche beträgt.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Positionier-Bildbereich so ausgewählt und bemessen wird, dass er auf einen Vorlagenbereich fällt, welcher nur zwei aneinandergrenzende, im wesentlichen homogene Zonen mit starkem gegenseitigen Kontrast enthält.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Positionier-Bildbereich so ausgewählt und bemessen wird, dass er auf einen Vorlagenbereiche fällt, welcher nur eine strichförmige Zone und eine dazu stark kontrastierende und im wesentliche homogene Umgebungszone enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionier-Bildbereich so ausgewählt wird, dass die Grenze zwischen den beiden Zonen geradlinig verläuft.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionier-Bildbereich derart ausge-

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wählt wird, dass die Grenzlinien der Zonen parallel zu den Achsen des dem Abtastraster zugrundeliegenden Koordinatensystems zu liegen kommen.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Positionier-Bildbereich nach denselben Kriterien ausgewählt wird, und dass die Positionier-Bildbereiche so ausgewählt werden, dass die Grenzlinie zwischen den Zonen zumindest eines Positionier-Bildbereichs zur Grenzlinie zwischen den Zonen zumindest eines anderen Positionier-Bildbereichs zumindest angenähert senkrecht verläuft.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vorlage und Prüfling in gleicher Weise in einzelne Felder eingeteilt und dass die Relativpositionen der einzelnen Prüflingsfelder bezüglich der jeweils entsprechenden Vorlagenfelder ermittelt werden.
11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Prüfling und Vorlage nach einem bezüglich der Vorlage ortsfesten Abtastraster punktweise abgetastet und die Relativpositionen der Positionier-Bildbereiche durch Vergleich der Abtastwerte in einander entsprechenden Rasterpunkten, welche den

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Positionier-Bildbereichen entsprechend ausgewählten Rasterbereichen angehören, ermittelt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativpositionen der einzelnen Positionier· Bildbereiche nach deaMethoden der Kreuzkorrelation oder minimalen Fehlerquadratsumme ermittelt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Rasterbereich die Differenzen der Abtastwerte einander entsprechender Rasterpunkte von Prüfling und Vorlage gebildet wrden, dass positive und negative Differenzwerte je für sich über jeden einzelnen Rasterbereich summiert werden, und dass die ermittelten positiven und negativen Summenwerte als Mass für die zu ermittelnden Relativpositionen herangezogen werden.
14. Verfahren nach Anspruch 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativpositionen der einzelnen Felder aus den in einem Teil der Rasterbereiche ermittelten Summenwerten bestimmt werden.

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15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativpositbn jedes Felds aus den Summenwerten einer Anzahl von dem betreffenden Feld räumlich am nächsten liegenden Rasterbereichen durch deren Entfernung berücksichtigende Inter- bzw. Extrapolation ermittelt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-15, dadurch gekennzeichnet, dass in gespeicherter Form vorliegende Abtastwerte der Vorlagen-Rasterpunkte verwendet werden.
17. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ein Druckerzeugnis mit nach verschiedenen Druckverfahren aufgebrachten Bildinhalten darstellenden Prüfling separate Teilvorlagen mit entsprechend den verschiedenen Druckverfahren verschiedenen Bildinhalten und vorbestimmter gegenseitiger BildpunktZuordnung verwendet werden, und dass die Relativposittonen der Bildpunkte des Prüflings zu denen der Teilvorlagen für jede Teilvorlage separat ermittelt werdeji.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest ein Positionier-Bildbereich so ausgewählt wird dass er auf/ '

/einen Prüflingsbereich fällt, dessen Bildinhalt ausschliesslich von denselben Druckverfahren stammt wie der einer ausgewählten Teilvorlage.

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19. Verfahren nach Anspruch 11 und 17, dadurch gekennzeichnet dass die Abtastwerte einander zugeordneter Rasterpunkte der Teilvorlagen elektronisch derart miteinander verknüpft werden, dass die sich so ergebenden verknüpften Abtastwerte direkt mit den Abtastwerten in den PrUflingsrasterpunkten vergleichbar
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-19, > dadurch gekennzeichnet, dass die Gewinnung der Abtastwerte eine Tiefpassfiltrierung mitumfasst.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefpassfiltrierung bei fotoelektrischer Abtastung durch unscharfe Abbildung der Rasterpunkte auf den fotoelektrischen Wandler erfolgt.
22. Verfahren nach Anspruch 11 und einem der

vorangehenden Ansprüche /

/dadurch gekennzeichnet, dass die Positionier-Bildbereiche derart ausgewählt werden, dass keiner der Rasterpunkte zweier verschiedener Rasterbereiche auf ein und derselben Rasterzeile liegt.

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und

'e
23.. Verfahren nach Anspruch 13'einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Rasterbereich eine erste Relativposition ermittelt wird, dass dann nach Massgabe dieser ersten Relativposition die übrigen Rasterbereiche in ihrer Lage verschoben werden, und dass schliesslich mit diesen so verschobenen Rasterbereichen die definitiven Relativpositionen ermittelt werden.
24. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer ersten punktweise arbeitenden Abtastvorrichtung (l_-7p) zur Erzeugung von Abtastwerten in jedem einzelnen Abtastrasterpunkt, mit einer zweiten zumindest bezüglich des Abtastrasters mit der ersten gleichen Abtastvorrichtung (1-p - 7-ji) oder einem an die erste Abtastvorrichtung anschliessbaren ersten Speicher (26) mit der Anzahl der Abtastrasterpunkte entsprechender Anzahl von Speicherplätzen, und mit einer der ersten Abtastvorrichtung (l_p - £ ) und der zweiten Abtastvorrichtung (Lj - 7-p) bzw. dem ersten Speicher

(26) nachgeschalteten Verknüpfungsstufe (12) für die Abtastwerte von der ersten Abtastvorrichtung und der zweiten Abtastvorrichtung bzw. dem ersten Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass der Verknüpfung stufe (12) eine Selektionierstufe (17,9p,9_T,9o) vorgeschaltet ist, die aus der Gesamtheit der Abtastwerte jeweils nur solche auswählt, die aus vorgegebenen, einzelnen

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Rasterbereichen angehörenden Rasterpunkten bzw. Speicherplätzen stammen, dass die Verknüpfungsstufe als Subtrahierschaltung zur Bildung der Differenzen der ausgewählten Abtastwerte von der ersten Abtastvorrichtung (l_p-7_p) und der zweiten Abtastvorrichtung (1_T-7_T) bzw. dem ersten Speicher (26) ausgebildet ist, und dass der Verkntipfungsstufe (12) eine von der . Selektionierstufe gesteuerte Summierstufe (13) zur nach Vorzeichen getrennten Bildung der Sumraenwerte positiver und negativer Abtastwertdifferenzen über die Rasterpunkte jeweils eines Rasterbereichs nachgeschaltet ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch einen der Summierstufe nachgeschalteten Speicher (14) für die Summenwerte der einzelnen Rasterbereiche und durch einen an den Speicher angeschlossenen Positionenrechner (15), der aus den einzelnen Summenwerten S^ nach der Beziehung Pj = ^ K.4 · S. mit vorgegebenen Konstanten K.· eine vorgegebene Anzahl von Positionswerten P. bildet.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Selektionierstufe (17,9_p,9_T,9₀) eine Verschiebungsstufe (172) enthält, die aus den von der Summierstufe (13) gebildeten Summenwerten zu vorgegebenen Rasterbereichen gehörende Summenwerte auswählt und in der Selektionierstufe die ausgewählten Rasterbereiche relativ zum Abtastraster nach Massgabe der ausgewählten Summenwerte verschiebt. 709846/0483
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24-26, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere der Selektionierstufe vorgeschaltete Abtastvorrichtung (Iq-7q) oder mindestens einen weiteren der Selektionierstufe vorgeschalteten und an die erste Abtastvorrichtung anschliessbaren Speicher (27) und durch eine der Selektionierstufe nachgeschaltete Mischstufe (11) zur Verknüpfung der ausgewählten Abtastwerte von der zweiten Abtastvorrichtung bzw. vom ersten ♦Speicher mit denen der mindestens einen weiteren Abtastvorrichtung bzw. des mindestens einen weiteren Speichers.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischstufe (11) eine Multiplizieretufe ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24-28, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Abtastvorrichtung eine unscharf eingestellte Abbildungsoptik aufweist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24-29, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Abtastvorrichtung zumindest ein Fotodiodenarray als fotoelektrischen Wandler aufweist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24-30, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der ersten Abtastvorrichtung ein Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet ist.

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