DE2741953B2 - Graviervorrichtung zum Herstellen von Druckformen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Graviervorrichtung zum Herstellen von Druckformen, bei welcher der elektromagnetisch gesteuerte Gravierstichel eine Grundschwingung ausführt und eine von der Vorlagenabtastung abhängige, taktmäßig erfolgende Bildsignal-Steuerung erfährt, wobei abtastseitig mit einer relativ zur Grundschwingung des Gravierstichels höheren Frequenz die Vorlagenproben genommen und somit zusätzliche digitale Zwischen-Bildwerte gewonnen werden, insbesondere nach Patenanmeldung P 27 39 977.5.

In der Patentanmeldung wird bereits eine Graviervorrichtung zum Herstellen von Druckformen beschrieben, bei der die zu reproduzierende Vorlage zum Zwecke einer besseren Konturenwiedergabe mit einer in Abtastrichtung höheren Auflösung als die des Druckrasters abgetastet wird, wodurch bei der Vorlagenabtastung zwischen den mit der Frequenz des Grundschwingungs-Steuerstromes (Rastersignals) gewonnenen digitalen Haupt-Bildwerten zusätzliche Zwischen-Bildwerte erzeugt und die Bildwerte nach der Rückwandlung in einen analogen Bildsignal-Steuerstrom gegebenenfalls mit einer Phasenverschiebung dem Grundschwingungs-Steuerstrom überlagert werden.

Die Graviervorrichtung kann einen Speicher enthalten, in dem die digitalen Bildwerte zwischen Vorlagenabtastung und Aufzeichnung zwischengespeichert werden, um z. B. eine Maßstabsänderung zwischen Vorlage und Reproduktion zu erzielen. In diesem Falle muß eine höhere Speicherkapazität zur Verfügung stehen, da die zu verarbeitende Informationsmenge durch die zusätzlichen Zwischen-Bildwerte größer ist

Es ist schon bekannt, bei der Vorlagenreproduktion zwischen einem Halbton-Code und einem Schrift-Code zu unterscheiden. Falls die Vorlage Halbton- und Schriftbereiche aufweist, werden zunäscht die abgetasteten Dichtewerte gleichzeitig in den Halbton-Code und in den Schrift-Code umgesetzt. Die Auswahl eines der Codes erfolgt dann mittels eines Steuersignals, das durch eine Maskenabtastung oder aus einer Messung der Flächenausdehnung der einzelnen Bereiche der Vorlage abgeleitet wird.

Das bekannte Verfahren ist nocht nicht geeignet, Speicherkapazität zu sparen. Da die Anteile von Halbton- und Schriftbereichen von Vorlage zu Vorlage

unterschiedlich sind, muß der Speicher immer für die größte Informationsmenge ausgelegt sein, die bei einer reinen Halbton-Vorlage auftritt

Das bekannte Verfahren hat außerdem den Nachteil, daß für jede Vorlage eine Steuermaske angefertigt werden muß, was äußerst zeitraubend ist Andererseits müssen die Ausdehnungen der Vorlagenbereiche bekannt sein, wodurch das Verfahren nicht universell anwendbar ist Weiterhin wird als nachteilig angesehen, daß das Steuersignal jeweils nur in Abhängigkeit der Vorlagenbereiche erzeugt wird, während Dichtesprünge in einem Halbton-Bereich nicht erfaßt werden.

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Graviervorrichtung zum Herstellen von Druckformen anzugeben, bei welcher π trotz einer erhöhten Informationsmenge die ursprüngliche Speicherkapazität erhalten bleibt oder ggf. noch verkleinert wird und bei welcher eine genauere Konturenerkennung erfolgt

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 12 näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einerGraviervorrichtnng;

F i g. 2 ein Zeitdiagramm für die Bildsignal-Verarbeitung;

F i g. 3 ein weiteres Zeitdiagramm für die Bildsignal-Verarbeitung;

Fig.4 eine grafische Darstellung der Programmierung des Festwertspeichers;

F i g. 5 einen Bildsignalverlauf;

F i g. 6 ein Ausführungsbeispiel für eine Konturen-Erkennungsschaltung;

F i g. 7 ein Zeitdiagramm für eine Umfeldabtastung;

Fig.8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Konturen-Erkennungsschaltung;

F i g. 9 einen Bildsignalverlauf;

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel einer Erkennungsschaltung für Halbton- und Schriftbereiche;

F i g. 11 eine weitere grafische Darstellung der Programmierung des Festwertspeichers;

Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel für die Umschaltung von Gradationsstufen.

F ί g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Gravieranlage zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Abtastzylinder 1 und ein Druckzylinder 2 sind über eine Kupplung 3 miteinander verbunden und werden von einem Synchronmotor 4 in Richtung eines Pfeiles 5 angetrieben. Der Synchronmotor 4 wird aus einem Kunstnetz 6 mit der Frequenz h gespeist das durch einen Umrichter 7 aus dem Primärnetz S mit der Frequenz /i gewonnen wird. Die Frequenz /2 des Kunstnetzes 6 und damit auch die Drehzahl des Synchronmotors 4 ist von der Frequenz der Führungstaktfolge 71 des Umrichters 7 abhängig.

Die Führungstaktfolge Γι wird durch Frequenzteilung aus einer Taktfolge 7ö eines Steueroszillators 9 ss gewonnen. Dazu ist zwischen Steueroszillator 9 und Umrichter 7 eine Teilerstufe 10 geschaltet dessen Teilungsfaktor q\ entsprechend der gewünschten Drehzahl des Sychronmotors 4 einstellbar ist.

Der Umrichterantrieb schafft eine absolut starre w> Zeitbeziehung zwischen der Taktfolge 75 und der Umfangsgeschwindigkeit der Zylinder. Selbstverständlich können die Zylinder auch getrennt durch je einen Synchronmotor angetrieben werden. Anstelle von Synchronmotoren kann auch ein mit Gleichlaufschwankungen behafteter Antriebsmotor für die gekoppelten Zylinder Anwendung finden. In diesem Falle ist der Steueroszillator 9 als impulsgeber ausgebildet, der mit der Welle der Zylinder verbunden ist Die Erfindung kann auch bei Flachbett-Gravieranlagen angewendet werden.

Auf dem Abtastzylinder 1 ist eine zu reproduzierende Vorlage 11 befestigt die Halbtonbereiche und Schriftbereiche aufweisen möge.

In einem Halbtonbereich, der z.B. Bilder enthält werden zwischen »Schwarz« und »Weiß« eine Vielzahl in sich verlaufender Dichtestufen unterschieden. Dichtesprünge treten nur an Konturen auf. Im Schriftbereich mit Texten und Strichdarstellungen werden lediglich zwei Dichtewerte, nämlich »Schwarz« und »Weiß«, unterschieden, wobei an den Schwarz-Weiü-Obergängen (Konturen) steile Dichtesprünge auftreten.

Zur Gewinnung eines Bildsignals wird die Vorlage 11 von einem optoelektrischen Abtastorgan 12 punkt- und bildlinienweise nach einem Abtastraster abgetastet

Das Abtastorgan 12 bewegt sich mit Hilfe einer Spindel 13 und eines Motors 14 parallel zum Abtasteylinder 1 in Richtung eines Pfeiles 15. Der Motor 14 wird von einer Taktfolge T₁ ü^! »;r eine Motorsteuerstufe 16 gespeist Die Taktfolge T₂ entsteht durch Teilung der Taktfolge To des Steueroszillators 9 in einer Teilerstufe 17 mit dem Teilungsfaktor φ.

Das Bildsignal wird einem Verstärker 18 zugeführt in dem es verstärkt und logarithmiert wird, so daß das Bildsignal der abgetasteten Vorlagendichte proportional ist

Das verstärkte Bildsignal gelangt auf einen A/D-Wandler 19. Der A/D-Wandler 19, z. B. vom Typ ADC 8S der Firma Analog Devices, hat eine Auflösung von 8 Bit d.h. ein von Null (Schwarz) bis zum Maximalwert (Weiß) ansteigendes analoges Bildsignal wird in 256 diskrete Dichtewerte (Bildwerte) von Null bis 255 digitalisiert

Die Analog-Digital-Wandlung des Bildsignals wird durch eine Abtasttaktfolge Ta mit der Frequenz ί_Λ gesteuert wobei jedem Takt ein abgetasteter Bildpunkt zugeordnet ist Die Abtasttaktfolge Ta w>d durch Frequenzteilung der Taktfolge 7Ό in einer weiteren Teilerstufe 20 mit dem Teilungsfaktor q_A erzeugt und c»nem Steuereingang 21 des A/D-Wandlers 19 zugeführt

Das digitalisierte Bildsignal gelangt über eine Dateneingabe-Schaltung 22, eine Speichereinrichtung 23 und eine Datenausgabe-Schaltung 24 an einen D/A-Wandler 25, in dem es in ein analoges Bildsignal zurückgewandelt wird.

Das in einem nachgeschalteten Gravierverstärkter 26 verstärkte und mit einem Rastersignal überlagerte Bildsignal wird einem elektromagnetischem Gravierorgan 27 mit einem Gravierstichel als Schneidwerkzeug zugeführt das die Gravur der Näpfchen auf dem Druckzylinder 2 vornimmt

Das Gravierorgan 27 wird mit Hilfe einer Spindel 28 und eines Motois 29 parallel zum Druckzylinder 2 in Richtung eines Pfeiles 30 bewegt Der Motor 29 wird von einer Motorsteuerstufe 31 gespeist, die ebenfalls mit der Taktfolge T₂ beaufschlagt ist

Zur Erzeugung des Rastersignals wird dem Gravierverstärker 26 eine Graviertaktfolge To zugeführt die aus der Taktfolge TO des Steueroszillators 9 mitteis einer weiteren Teilerstufe 32 mit dem Ttilungsfaktor qc abgeleitet ist.

Die Graviertaktfolge Tc wird in dem Gravierverstärker 26 in ein kastersignal mit der Frequenz fc umgeformt.

Während das Rastersignal das Druckraster festlegt

und eine vibrierende Bewegung des Gravierstichels erzeugt, wobei dieser jeweils bei einem periodisch wiederkehrenden Amplitudenwert des Rastersignals seine größte Auslenkung in Richtung der Druckform erfährt und ein Näpfchen graviert, bestimmt das momentane Bildsignal die Eindringtiefe des Gravierstichels in die Druckform und damit den aufzuzeichnenden Tonwert.

Das Rastersignal kann z. B. eine sinusförmige oder dreieckförmige Wechselspannung sein.

Im folgenden wird die Verarbeitung der digitalen Bildwerte zwischen Abtastung und Aufzeichnung näher erläutert.

Die Vorlage 11 wird nach einem gegenüber dem Druckraster feineren Abtastraster abgetastet, so daß eine genauere Lagebestimmung einer Kontur erreicht und mehrere Bildinformationen pro Näpfchen erzeugt und weiterverarbeilet werden. Im Ausführungsbeispiel jet /jio AblSStiSiilhsii fioⁿⁿe!i SO ΖΓ^η\ϊ nAU/ähll crt Haft fijr wert berücksichtigt, wobei zunächst die 8-Bit-Informa· tionen des A/D-Wandlers 19 in kürzere 4-Bit-lnformationen, also in lediglich 16 Dichtestufen, umcodiert und dann jeweils die umcodierten Haupt- und Zwischen-Bildwerte eines Näpfchens zu einem Byte zusammengefügt und in die Speichereinrichtung 23 transferiert werden.

Eine in Fig. 1 nicht dargestellte Konturen-Erkennungsschaltung erzeugt auf einer Leitung 34 ein Konturen-Erkennungssignal (Erkennungsbit), das eine Aussage darüber liefert, ob gerade ein Halbton-Bilddetail (verlaufende Dichte) oder ein Konturen-Bilddetail (Dichtesprung abgetastet wird.

Das Erkennungssignal kann aus dem analogen oder digitalen Bildsignal, durch Umfeldauswertung oder durch Abtastung einer Maske gewonnen werden. Eine Entscheidung über die momentane Bildstruktur kann nach verschiedenen Kriterien erfolgen, auf die später ρίησρσαησρη wirrl

jedes zu gravierende Näpfchen zwei zeitlich versetzte Bildinformationen zur Verfügung stehen. Es wird ein Haupt-Bildwert und ein Zwischen-Bild wert unterschieden. Die Haupt-Bildwerte repräsentieren die Helligkeitsinformationen der den Näpfchen im aufzuzeichnenden Raster geometrisch zugeordneten Bildpunkte in der 2Ί Vorlage und die Zwischen-Bildwerte zwischen diesen Bildpunkten abgetastete Helligkeitsinformationen.

Die höhere Auflösung in Abtastrichtung wird im Ausführungsbeispitl durch eine gegenüber der Frequenz ic. des Rastorsignals höhere Frequenz f_A der i< > Abtasttaktfolge 7",« erreicht.

Allgemein ist der Zusammenhang zwischen der Frequenz f<, des Rastersignals und der Frequenz f_A der Abtasttaktfolge T_A durch die Formel f_A — π χ m χ fc, gegeben, wobei mit »nee die Abtastfeinheit und mit »m« i"> ein Proportionalitätsfaktor bezeichnet wird.

Da die Abtastfeinheit im Ausführungsbeispiel doppelt so groß ist, keine Maßstabsänderung erfolgen soll und die Zylinder gleiche Durchmesser aufweisen mögen, ist η = 2 und/π =1. *"

Zur Gewinnung der Zwischenwerte könnte auch ein zweiter A/D-Wandler mit einer entsprechenden Taktsteuerung vorgesehen werden. Ebenso könnte die Vorlage 11 auch mit einer in Abtastrichtung ausgerichteten Fotodiodenzeile abgetastet werden, wobei die -»ΐ Bildsignale zwischenzuspeichern wären.

Bei der Analog-Digital-Wandlung erscheint am Digitalausgang des A/D-Wandlers 19 für jeden abgetasteten Bildpunkt ein 8-bit-BiIdwert, der über eine Leitung 33 der Dateneingabe-Schaltung 22 zugeführt wird.

Dateneingabe-Schaltung

In der Dateneingabe-Schaltung 22 werden die Bildwerte durch Umcodieren und Packen in Abhängigkeit von den momentan abgetasteten Vorlagenbereichen derart umgeformt, daß trotz der doppelten Informationsmenge die Anzahl der Speicherplätze in der Speichereinrichtung 23 erhalten bleibt

Beim Abtasten eines Halbton-Bilddetaüs der Vorlage «> 11 wird für jedes Näpfchen jeweils nur der zugehörige Haupt-Bildwert mit der vollen Auflösung von 8-bit (I Byte), also mit 256 Dichtewerten in die Speichereinrichtung 23 übernommen.

Beim Abtasten eines Schrift-Bereiches oder eines Konturen-Bilddetails in einem Halbton-Bereich, zusammenfassend Konturen- Bilddetai! genannt werden dagegen für jedes Näpfchen der Haupt- und Zwischen-Bild-Die Wirkungsweise der Dateneingabe-Schaltung 22 ist im einzelnen folgende.

Im Falle, daß momentan ein Halbton-Bilddetail abgetastet wird, ist das Erkennungsbit »H«, das UND-Tor 35 vorbereitet und das UND-Tor 36 über einen Inverter 37 gesperrt.

Haupt- und Zwischen-Bildwerte werden laufend in der durch die Vorlagenabtastung festgelegten Reihenfolge über eine Leitung 33' und über ein Zwischen-Register 38 in ein Eingabe-Register 39 transferiert. Dei Transfer wird durch die Abtasttaktfolge T_A gesteuert mit der die Takteingänge 40 und 41 der Register 38 und 39 beaufschlagt sind.

In die Speichereinrichtung 23 wird jedoch nur jeweils der Haupt-Bildwert eines Näpfchens eingeschrieber und diesem das Erkennungsbit »H« als neuntes Bil hinzugefügt. Der Schreibvorgang läuft mit einei Schreibtaktfolge Ts an einem Eingang 42 ab, derer Frequenz halb so groß wie die der Abtasttaktfolge T, ist.

Für ein Halbton-Bilddetail besteht die Gravierinfor mation eines ein Näpfchen demnach aus einen 9-Bit-Speicherwort, wobei ein Bit das Erkennungsbii und acht Bit den Haupt-Bildwert als Dichteinformatior darstellen.

Gleichzeitig werden die von dem A/D-Wandler 15 gelieferten Bildwerte über eine Leitung 33" einerr Codierer 43 in Form eines programmierbaren Festwert Speichers (PROM) zugeführt In dem Festwertspeichel erfolgt die Umcodierung der 8-Bit-Bildwerte (Halbton Code) in 4-Bit-Bildwerte (Schrift-Code), indem dk Bildwerte entsprechende Adressen des Festwc tspei chers anwählen, unter denen die zugeordneten 4-Bit Bildwerte abgelegt sind.

Der Festwertspeicher ist z. B. vom Typ SN 74S47I der Firma Texas Instruments mit einer Speicherorgan! sation von 256 χ 8 Bit

Alle genannten Bausteine sind im Handel erhältlict und dem Fachmann bekanr», so daß eine ausführlich« Beschreibung unterbleiben kann.

Die umcodierten Haupt- und Zwischen-Bildwerti werden nacheinander mittels eines Demultiplexers 44 der z. B. aus Bausteinen vom Typ SN 7408 der Firm; Texas Instruments aufgebaut sein kann, in ein weitere Zwischen-Register 45 übertragen. Die Übertraguni erfolgt derart, daß sich jeweils der Haupt- und de Zwischen-Bild wert eines Näpfchens in den beidei Speicherbereichen 45' und 45" des Zwischen-Register 45 befinden.

Der Demultiplexer 44 wird durch eine Taktfolge 7_S gesteuert, die dem Selektionseingang 46 zugeführt wird. Zur Übernahme in das Zwischen-Register 45 sind zwei Taktfolgen Ti und T, vorgesehen, mit denen die Takteingänge 47 und 48 des Zwischen-Registers 45 beaufschlagt sind.

Im Falle, daß momentan ein Konturen-Bilddetail abge'istet wird, ist das Erkennungsbit »L«, UND-Tor 36 geöitmt und UND-Tor35 gesperrt.

Dann wird die gepackte Information laufend aus dem Zwischen-Register 45 in das Eingabp-Register 39 übernommen und von dort in die Speichereinrichtung 23 eingeschrieben, wobei das Erkennungsbil »Lh als neuntes Bit hinzugefügt wird.

Die gespeicherte Gravierinformation für ein Näpfchen besteht jetzt ebenfalls aus einem 9-Bit-Speicherwort, nämlich aus dem Erkennungsbit und dem gepackten Haupt- und Zwischen-Bildwert. Trotz der durch die höhere Abtastfeinheit bedingten größeren Informationsmenge bleibt die ursprüngliche Anzahl von Speicherplätzen in der Speichereinrichtung 23 erhalten.

Werden die Bildwerte in dem Codierer 43 statt in 4-Bit-Worte in 3-Bit-Worte umcodiert, ist die Wortlänge der gepackten Information kürzer als die durch den A/D-Wandler 19 vorgegebene Wortlänge, und die Speicherkapazität kann insgesamt reduziert werden.

Selbstverständlich ist jede andere Wortlänge und Form der Codierung möglich. Die Bildwerte können auch unterschiedliche Wortlängen aufweisen.

Speichereinrichtung

Die Speichereinrichtung 23 kann verschiedene Aufgaben erfüllen.

Zum Zwecke einer Maßstabsänderung zwischen Vorlage und Reproduktion ist die Speichereinrichtung 23 z.B. nach der DE-PS 1193 534 aufgebaut. Das Verhältnis von Schreib- und Lesetakt bestimmt den Reproduktionsmaßstab. Der zuvor genannte Proporuonalitätsfaktor m entspricht bei gleichen Durchmessern von Abtast- und Druckzylinder dem Maßstabsfaktor.

Zum Zwecke eines elektronischen Ausgleiches unterschiedlicher Durchmesser von Abtast- und Druckzylinder kann die Speichereinrichtung 23 z. B. nach DE-PS 25 08 734 aufgebaut sein. Der Proportionalitätsfaktor m entspricht dann dem Durchmesserverhältnis.

In den zuvor genannten Fällen werden jeweils nur wenige Bildlinien zwischengespeichert. Ebenso ist es denkbar, in der Speichereinrichtung 23 die Bildwerte der gesamten Vorlage zu speichern, um sie zeitversetzt oder ggf. an einem anderen Ort zur Steuerung des Gravierorgans auszulesen.

Datenausgabe-Schaltung

Die Datenausgabe-Schaltung 24 hat die Aufgabe, die gespeicherten Bildwerte in geeignete Steuerinformation für das Gravierorgan 27 umzuformen. Dazu werden zunächst die gepackten Daten zerlegt, um dann Haupt- und Zwischen-Bildwert eines Näpfchens nacheinander und in einer festen zeitlichen Zuordnung zum Rastersignal dem Gravierorgan 27 zuzuführen.

Die in der Speichereinrichtung 23 abgelegten Bildwerte werden mit einer Lesetaktfolge Tg am Leseeingang 49 ausgelesen, deren Frequenz gleich fc ist Dabei wird das Erkennungsbit abgespalten und untersucht.

Ist das Erkennungsbii bei einem Haibion-Biiddetail »H«, wird ein UND-Tor 50 über eine Leitung 51 vorbereitet und ein weiteres UND-Tor 52 über einen

Inverter 53 gesperrt.

In diesem Falle werden die ausgelesenen 8-Bit-Haupt-Bildwerte unverändert über ein Ausgabe-Register 54 und eine Leitung 55 mittels einer am Takteingang 56 des Ausgabe-Registers 54 anstehenden Taktfolge Γιο, mit der Frequenz fc an ein Übergabe-Registrr 56 transferiert. Vom Übergabe-Register 57 werden die Haupt-Bildwertc laufend dem A/D-Wandler 25 zugeführt. Dieser Vorgang wird mit einer Taktfolge Tn am Takieingang 58 des Übergabe-Registers 57 gesteuert, deren Frequenz doppelt so groß ist wie die Frequenz fa des Rastersignals, so daß innerhalb einer Periode des Rastersignals zweimal dieselbe Gravierinformation zeitversetzt an den D/A-Wandler 25 übertragen wird.

Ist dagegen das Erkennungs-Bit bei einem Konturen-Bilddetail »L«, werden UND-Tor 50 gesperrt und UND-Tor 52 geöffnet. Dann werden die ausgelesenen, gepackten 8-Bit-Bildwerte mittels eines Multiplexers 59 und einer Taktfolge T_n am Takteingang 60 in die Haupt- und Zwischen-Bildwerte a 4 Bit zerlegt und in Jer Reihenfolge ihrer Entstehung an einen Decodierer 61 gegeben, in dem sie nach einer vorgegebenen Funktion in 8-Bit-Gravierinformationen für das Gravierorgan 27 umgeformt werden.

Der Decodierer 61 ist wiederum ein Festwertspeicher (PROM) vom Typ SN 74S470.

Die Gravierinformationen werden ebenfalls mit 2/c an den D/A-Wandler 25 übertragen, derart, daß pro Periode des Rastersignals jeweils ein Zwischen- und ein Haupt-Bildwert eines Näpfchens übermittelt werden.

Ohne Erhöhung der Anzahl von Speicherplätzen in der Speichereinrichtung 23 stehen somit für jedes Näpfchen zwei Gravierinformationen zur Verfügung.

Die doppelte Gravierinformation pro Näpfchen bringt folgende Vorteile:

Bekanntlich weist ein elektromagnetisches Gravierorgan eine Tiefpaßcharakteristik auf, welche seine Übertragungseigenschaft, d. h. das Zusammenwirken von Eingangssignal und Bewegung des Gravierstichels, bestimmt. Bei einem Bildsignalsprung nimmt dt,-Gravierstichel daher seine durch den neuen Bildwert vorgegebene Sollage bei der Gravur eines Näpfchens mit einer gewissen Zeitverzögerung ein. Durch eine in bezug auf die Phasenlage des Rastersignals gesteuerte Überlagerung der Bildsignalsprünge läßt sich daher der Einstich und der Ausstich des Gravierstichels und die Eindringtiefe in die Druckform bei der Gravur der Näpfchen beeinflussen, wodurch eine Lageverschiebung der Näpfchen gegenüber dem Druckraster erzielt wird, die zur verbesserten Konturenwiedergabe ausgenutzt \ 'ird.

Im Falle eines Dichtesprunges (Kontur) in der Vorlage wird der zugehörige Bildsignalsprung beim Anmeldungsgegenstand in zwei Teilsprünge aufgeteilt, die als Zwischen- und Haupt-Bildwert nacheinander innerhalb einer Periode dem Rastersignal überlagert werden. Dabei gibt der Zwischenwert die »Tendenz« für die Bewegungsrichtung des Gravierstichels an, in die er durch den nachfolgenden Hauptwert ausgelenkt wird.

Die Verschiebung der Näpfchen erfolgt ir. dem Sinne, daß diejenigen Näpfchen, deren Größen Zwischenwerte zwisrhen zwei aneinandergrenzenden Dichteniveaus an einer Kontur entsprechen, dichter an diejenigen Näpfchen herangerückt werden, welche das höhere Dichteniveau repräsentieren.

Wie bereits erwähnt erfährt der Gravierstichel jeweils bei einem periodisch wiederkehrendem Ampli-

Uidenwert des Rastersignals die größe Auslenkung in Richtung der Druckform, wobei die Gravur eines Näpfchens im Bereich des Amplitudenwertes erfolgt.

Im Ausführungsbeispiel sind die Amplitudenwerte die Minimalwerte der Wechselspannung.

Die Übertragung der Bildwerte an den D/A-Wandler 25, die durch die Taktfolge Ti ι gesteuert wird, und damit auch die ÜbHagerung von Bildsignal und Wechselspannung, geschieht in einer festen zeitlichen Zuordnung zu den Minimalwerten der Wechselspannung.

In einem ersten Ausführungsbeispiel wird im Falle einer Kontur der zweite Teilsprung des Bildsignals (Haupt-Bildwert) jeweils im Minimalwert übertragen und überlagert. Minimalwerte und die Takte der Taktfolge 711 sind in Phase.

In einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform werden die zweiten Teilsprünge jeweils zeitlich voreilend gegenüber den Minimalwerten übertragen und überlagert.

Zwischen den Minimalwerten der Wechselspannung und den Takten der Taktfolge T_u besteht eine Phasenverschiebung φ» Zweckmäßig wird die Phasenverschiebung φ_ο so gewählt, daß der Gravierstichel beim Einschwingen bereits im Minimalwert der Wechselspannung seine durch den Bildsignalsprung vorgegebene neue Endlage erreicht hat. Die Phasenverschiebung <p„ kann an einem Programmiereingang 26' des Gravierverstärkers 26 eingestellt werden.

Häufig wird das Bildsignal zwischen Abtastung und Aufzeichnung nach einer vorgegebenen Gradationskurve modifiziert. Der Gradationsverlauf richtet sich nach dem Druckprozeß und nach gewünschten redaktionellen Änderungen der Reproduktion gegenüber dem Original. In der Gradationsstufe kann gleichzeitig auch die Logarithmierung des Bildsignals erfolgen.

Bei einer Modifizierung des analogen Bildsignals ist die Gradationsstufe ein Funktionsgeber, bei der Modifizierung des digitalen Bildsignals zweckmäßigerweise ein nach der Gradationsfunktion bzw. nach einer aus der Gradations- und Logarithmusfunktion gebildeten Summenfunktion programmierter Festwertspeicher.

Beispielsweise kann ein solcher Festwertspeicher dem A/D-Wandler 19 nachgeschaltet sein.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Bildsignal in Abhängigkeit der Vorlagenart nach unterschiedlichen Gradationsverläufen zu ändern.

Vorzugsweise wird eine erste Gradationsstufe 62 mit einer Halbton-Gradation in der Leitung 33' und eine zweite Gradationsstufe 63 mit einer Schrift-Gradation in der Leitung 33" angeordnet.

Dadurch erfolgt eine automatische Umschaltung des Bildsignals auf eine entsprechende Gradationsstufe in Abhängigkeit des Erkennungssignals auf der Leitung 34.

Eine vorteilhafte Ausführungsvariante besteht darin, die Datenumsetzung in dem Codierer 43 nicht linear, sondern nach der Schriftgradation zu vollziehen, so daß die Gradationsstufe 63 entfällt

Während die Halbton-Gradation nach den Druckerfordernissen variiert werden kann, wobei positive und negative Vorlagen zu berücksichtigen sind, ist der Verlauf der Schrift-Gradation von der Halbton-Gradation abhängig.

F i g. 2 zeigt ein Impulsdiagramm zum Verdeutlichen des zeitlichen Ablaufes der Bildsignalverarbeitung zwischen Abtastung und Zwischenspeicherung.

In A) ist ein willkürlicher Bildsignalverlauf bei Abtastung einer Bildlinie dargestellt, wobei der hohe Signalpegel dem Tonwert »Weiß« und der niedrige Signalpcgel de τ Tonwert »Schwarz« entspricht. Zu den Zeiten ti und U, wird jeweils eine Kontur bzw. ein Schwarz/Weiß-Übergang abgetastet.
■-, B) Zeigt die Abtasttaktfolge Ta, mit der die Analog-Digital-Wandlung des Bildsignals durchgeführt wird.

Im Diagramm C) sind schematisch die 8-Bit-Bildwerte des A/D-Wandlers 19 dargestellt, die mit jedem Takt

in der Abtasttaktfolge Ta in das Zwischen-Register 38 übernommen werden. Beispielsweise ist für das n-te Näpfchen der Haupt-Bildwert mit W_n und der Zwischen-Bildwert mit Z_n bezeichnet.
Diagramm D) zeigt die in dem Codierer 43

i, umgesetzten 4-Bit-Bildwerte, deren reduzierter Informationsgehalt durch eine geringere Strichhöhe symbolisiert ist.

In E) ist der jeweilige Inhalt des Zwischen-Registcrs 45 zu den Taktzeiten der Abtasttaktfolge Ta aufgezeich-

jii net, wobei zur Taktzeit fi der Zwischen-Bildwert Z_n und zur Taktzeigt /2 der Haupt-Bildwert H_n und der Zwischen-Bildwert Z_n als 8-Bit-Bildwert gepackt im Zwischen-Register 45 abgelegt sind.

F) zeigt das Erkennungssignal auf der Leitung 34. Da

:·> zwischen fo und fj ein Halbton-Bilddetail abgetastet wird, ist das Erkennungssignal »H«. Zu den Zeiten fi und U wird ein Konturen-Bilddetail erkannt, und das Erkennungsbit ist »L«. Das L-Signal liegt jeweils für die Dauer einer Periode der Abtasttaktfolge T_A an, damit mindestens zwei Biidinformationen als Kontur gewertet werden.

In G) ist der jeweilige Inhalt des Eingabe-Registers 39 zu den Taktzeiten der Abtasttaktfolge Ta angedeutet.
Im Diagramm H) sind diejenigen Bildwerte darge-

ü stellt, die mit den Schreibtakten Γ5 in die Speichereinrichtung 23 eingeschrieben werden. Jeder Bildwert enthält die Gravierinformation für ein Näpfchen.

F i g. 3 zeigt ein weiteres Impulsdiagramm zur Verdeutlichung des zeitlichen Ablaufes der Bildsignalen verarbeitung zwischen Zwischenspeicherung und Aufzeichnung.

In I) ist die Information dargestellt, die zu den Taktzeiten der Graviertaktfolge Tg in dem Ausgabe-Register 54 abgespeichert ist.

J) zeigt das Erkennungssignal auf der Leitung 51, das zu den Zeiten fs und fc eine Kontur signalisiert.

In dem Diagramm K) ist die Zerlegung der gepackten 8-Bit-Bildwerte in jeweils zwei zeitlich aufeinanderfolgende 4-Bit-Bildwerte dargestellt, die in dem Decodierer 61 in die 8-Bit-Steuerinformation für das Gravierorgan 27 umgesetzt werden, was in L) durch eine größere Strichhöhe angedeutet ist.

M) zeigt das Rastersignal als Wechselspannung, wobei die Minimalwerte jeweils die Zeitpunkte für die Gravur der Näpfchen in dem Druckraster festlegen.

Im Diagramm O) ist die Taktfolge Tu aufgetragen, mit der pro Periode der Graviertaktfolge Tg bzw. des Rastersignals jeweils zwei Bildwerte (L) an dem D/A-Wandler 25 übertragen werden.

P) zeigt das aus den digitalen Bildwerten (L) zurückgewandelte analoge Bildsignal, wobei zur Gravur des η-ten Näpfchens an der Kontur zwei Bildwerte Z_n und H_n zur Verfugung stehen.

In einer bevorzugten Weiterbildung besteht zwischen dem Rastersignal und der Taktfolge 7j 1 eine Phasenverschiebung q>o (N), so daß die Biidsignalsprünge bei Abtastung einer Kontur jeweils zeitlich vor der Gravur eines Näpfchens überlagert werden, wodurch eine

exakte Tonwertgravur erreicht, wird.

Fig.4 zeigt in einer grafischen Darstellung ein Beispiel für die Programmierung des Festwertspeichers indem Codierer43.

Auf der horizontalen Achse des Koordinatensystems sind die 256 Adressen des Festwertspeichers von Null bis 255 aufgetragen, die während der Vorlagenabtastung von den digitalen Bildsignalwerten mit einer 8-Bit-Auflösung angewählt werden.

Auf der vertikalen Achse sind die 16 möglichen Ausgangswerte des Festwertspeichers von Null bis 15 mit der geringeren 4-Bit-Auflösung dargestellt, die unter den 256 Adressen atgelegt sind.

Eine lineare Zuordnung der Bildsignalwerte zu den Ausgangswerten des Festwertspeichers ergibt sich nach dem Funktionsverlauf 64.

Im Falle einer Gradationsänderung des Bildsignals möge die Zuordnung dagegen durch den Funktionsverlaufes festgelegt sein.

F i g. 5 zeig; in einem Diagramm einen Bildsignalverlauf zwisrhen den Amplituden »Schwarz« (S) und »Weiß« (W) in einem Halbtonbereich 68 einer Vorlage mit einer Kontur 69 und in einem Schriftbereich 70. Die Kontur 69 ist durch einen Bildsignalsprung Ad\ und der Schriftbereich durch Dichtesprünge Ä02 gekennzeichnet.

Zur Erkennung solcher Dichtesprünge werden laufend aufeinanderfolgende Büdwerte miteinander verglichen und dann als Kontur gewertet, wenn die Dichtedifferenz eine festgelegte Größe überschreitet.

F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Konturen-Erkennungsschaltung, bei der das Konturen-Erkennungssignal aus dem eindimensionalen Datenfluß des digitalisierten Bildsignals abgeleitet wird.

Dem A/D-Wandler 19 sind zwei 8-Bit-Schieberegister 71 und 72 nachgeschaltet, in denen mittels der Abtasttaktfolge Ta auf einer Leitung 73 jeweils zwei aufeinanderfolgende 8-Bit-Bildwerte zwischengespeichert werden, bevor sie an die Dateneingabe-Schaltung 22 der Fig. 1 gelangen. Die zwischengespeicherten Bildwerte werden einem Subtrahierer 74 zugeführt, der jeweils die Differenz (A) aus zwei benachbarten Bildwerten bildet. Ein nachgeschalteter Vergleicher 75 vergleicht die Differenz (A) mit der als Binärzahl (B) vorgegebenen Dichtedifferenz Ad Ist A größer als B wird das Konturen-Erkennungssignal auf der Leitung 34 erzeugt. Die Dichtedifferenz kann beliebig nach den Erfordernissen variiert werden. Wählt man beispielsweise die Dichtedifferenz gleich Ä<h, bleiben Konturen im Halbtonbereich 68 unberücksichtigt und das Konturen-Erkennungssignal ist über den ganzen Schriftbereich 70 konstant. Selbstverständlich kann das Konturen-Erkennungssignal auch in einer analogen Schaltung, beispielsweise mit Sample-and-Hold-Schaltungen oder mittels einer in Abtastrichtung orientierten Fotodiodenzeile, erzeugt werden. Das Konturen-Erkennungssignal könnte auch im Sinne einer zweidimensionalen Umfeldauswertung aus den Daten der zu einem aktuellen Bildpunkt benachbarten Bildpunkte abgeleitet werden.

Dazu wäre eine Zwischenspeicherung der Daten einer Zeile und der benachbarten Zeilen notwendig.

Im Falle einer Ganzbildspeicherung könnte das Konturen-Erkennungssignal auch aus den insgesamt abgespeicherten Bilddaten einer Vorlage oder aus separat abgespeicherten ümfeiddaten errechnet werden.

F i g. 7 zeigt, veranschaulicht in einem Zeitdiagramm, wie ein weiteres Unterscheidungsmerkmal für eine Kontur in der Vorlage durch eine zweidimensionale optische Umfeldauswertung gewonnen wird. Da die Differenz aus Umfeld- und Bildsignal von dem

■-, Dichtegradienten abhängig ist, werden Schwellen festgelegt, bei deren Überschreiten die gerade abgetastete Bildinformation als Kontur gewertet und ein Konturen-Erkennungssignal abgeleitet wird.

Das Zeitdiagramm zeigt in a) eine Kontur, d'■>

κι gleichzeitig mit einer Bildblende 76 und einer im Durchmesser größeren Umfeldblende 77 in Richtung eines Pfeiles 78 abgetastet wird.

b) zeigt die Verläufe von Bildsignal 79 und Umfeldsignal 80 bei Abtastung der Kontur in Richtung

ι, des Pfeiles 78.

In c) ist das Differenzsignal aus Bild- und Umffldsignal sowie zwei Schwellen A und B dargestellt. Überschreitet das Differenzsignal die beiden Schwellen, wird die abgetastete Bildinformation als Kontur

>o gewertet.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Konturen-Erkensiungsschaltung mit optischer Umfeldauswertung.

Die Vorlage 11 wird von einer Lichtquelle 81

2^r, beleuchtet. Das von der Vorlage 11 reflektierte Licht fällt durch die Bildpunktblende 76 auf einen ersten optoelektronischen Wandler 82, in dem das Bildsignal gewonnen wird. Das durch die Umfeldblende 77 reflektierte Licht wird in einem zweiten fotoelektrisehen Wandler 38 in das Umfeldsignal umgewandelt. Bildsignal und Umfeldsignal gelangen zur Differenzbildung auf einen Subtrahierer 84. Das Differenzsignal wird zwei Komparatoren 85 und 86 zugeführt, in denen es mit den Schwellwerten A und B verglichen wird.

)) Die Komparatoren sind vorzugsweise Bausteine vom Typ LM 311 der Firma National Semiconductors. Die Bausteine liefern einen TLL-Ausgangspegel. so daß sie mit Logik-Schaltungen kombiniert werden können.

Die Ausgangssignale der Komparatoren 85 und 86 werden in einem Oder- Tor 87 verknüpft, dem ein UND-Tor 88 und ein Flip-Flop 89 nachgeschaltet sind. Zur Synchronisierung der Differenzsignale wird dem UND-Tor 88 die Abtasttaktfolge T_A zugeführt. Auf der Leitung 34 erscheint das gewünschte Kontur»-.)-Erken-

■ti nungssignal.

Fig. 9 zeigt eine .öglichkeit auf, ein Erkennungssignal für Halbton- und Schrift-Bereiche der Vorlage aus dem Bildsignal zu gewinnen. Im Diagramm ist der Verlauf des Bildsignals 69 in einem Halbton-Bereich 58 und in einem Schrift-Bereich 70 dargestellt. Der Dichteumfang zwischen der hellsten und der dunkelsten Bildstelle im Halbton-Bereich 68 wird durch den Schwarzpegel Sund durch den Weißpegel Wbegrenzt, welche in einem Eichvorgang eingestellt werden.

In dem Halbton-Bereich 68 verläuft das Bildsignal 69 zwischen diesen Pegeln, in dem Schrift-Bereich 70 dagegen überschreitet das Bildsignal die für den Halbton eingeeichten Pegel.

Es werden alle diejenigen Bildinformationen als Schrift oder Kontur gewertet, deren Bildsignalamplituden oberhalb des Weißpegels bzw. unterhalb des Schwarzpegels liegen.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Erkennungsschaltung für Halbton- und Schrift-Bereiche, die ein Erkennungssignal nach den in F i g. 9 dargestellten Unterscheidungsmerkmalen erzeugt

Das in dem A/D-Wandler 19 digitalisierte Bildsignal wird zwei Vergleichern 92 und 93 zugeführt, die z. B.

4-Bjt-Komparatoren vom Typ SN 7485 aufgebaut sind. Das Bildsignal (C) wird in den Vergleichern 92 und 93 mit dem als Binärzahl vorgegebenem Weißpegel (A) und dem Schwarzpegel (B) verglichen. Die Ausgangssignale der Vergleicher 92 und 93 werden in einem Oder-Tor 94 verknüpft, dem ein UND-Tor 95 und ein Flip-Flop 96 nachgeschaltet sind. Dem UND-Tor 95 wird wiederum die Abtasttaktfolge Ta zur Synchronisierung zugeführt. Auf der Leitung 34 erscheint das gewünschte Erkennungssignal für Halbton- und Schrift-Bereiche der Vorlage.

Selbstverständlich kann das Erkennungssignal auch mittels Schwellwert-Schaltungen aus dem analogen Bildsignal gewonnen werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Erkennungsschaltung nach Fig. 10 entfallen und das Erkennungisignal bzw. das Erkennungsbit mit in den Festwertspeicher des Codierers 45 der F i g. 1 eingespeichert werden, was in F i g. 11 in einer weiteren grafischen Darstellung veranschaulicht ist.

Die Programmierung des Festwertspeichers erfolgt zunächst in der Weise, wie es bereits in F i g. 4 gezeigt ist

Zusätzlich wird aber unter den Adressen 0 bis A und B bis 255 das Erkennungsbit »L« (Schrift) und unter den Adressen A bis B das Erkennungsbit »H« (Halbton) abgespeichert In diesem Falle ist die Leistung 34 in F i g. 1 mit dem Ausgang des Festwertspeichers im

Codierer 43 verbunden.

Mit Vorteil können die verschiedenen Erkennungsschaltungen auch dazu verwendet werden, das Bildsignal während der Reproduktion in Abhängigkeit der momentan abgetasteten Halbton- oder Schriftbereiche der Vorlage auf verschiedene Gradationsstufen zu schalten.

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Umschaltung von Gradationsstufen im Signalweg des ίο Bildsignals.

Das bei der Vorlagenabtastung gewonnene Bildsignal wird in dem. A/D-Wandler 19 digitalisiert und übet entsprechende UND-Tore 97 und 98 entweder einer mil einer Halbton-Gradation programmierten Gradations· is stufe 99 oder aber einer mit einer Schrift-Gradatior versehenen Gradationsstufe 100 zugeführt Das unterschiedlich modifizierte Bildsignal wird in dem nachgeschalteten D/A-Wandler 25 wieder in ein analoge: Bildsignal zurückgewandelt und dem Aufzeichnungsorgan zugeführt

Die UND-Tore 37 und 98 werden über einen Inverter 101 und über die Leitung 34 von einer Erkennungsschaltung 102 gesteuert

Selbstverständlich kann das analoge Bildsignal auch mittels eines durch eine geeignete Erkennungsschaltung gesteuerten Analogschalters auf verschiedene analoge Gradationsstufen umgeschaltet werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Graviervorrichtung zum Herstellen von Druckformen, bei welcher der elektromagnetisch gesteuerte Gravierstichel eine Grundschwingung aus- führt und eine von der Vorlagenabtastung abhängige, taktmäßig erfolgende Bildsignalsteuerung erfährt, wobei die Vorlage mit einer zur Frequenz der Grundschwingung des Gravierstichels höheren Frequenz abgetastet wird und somit zusätzlich digitale Zwischen-Bildwerte gewonnen werden, insbesondere nach Patentanmeldung P 27 39 977.5, dadurch gekennzeichnet, daß nur bei Vorkommen eines Sprunges im Bildsignal die Zwischen-Bildwerte mit einem benachbarten Haupt-Bildwert unter Kürzung beider Werte zu einem Speicherwort zusammengefaßt und auf dem an sich für den Haupt-Bildwert vorgesehenen Speicherplatz abgelegt werden.

2. Graviervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengefaßte Speicherwort nach dem Auslesen wieder in den Haupt-Bildwert und die Zwischen-Bildwerte zerlegt und nach einer Rückwandlung in den Bildsignal-Steuerstrom dem Grundschwingungs-Steuerstrom überlagert werden.

3. Graviervorrichtung nacdi Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage mit einer zur Frequenz der Grundschwingung doppelten Frequenz abgetastet und jeweils ein Haupt-Bildwert und der vorangegangene Zwischen-Bildwert zu einem Speic'.ierwort zusammengefaßt werden.

4. Graviervorrichtnng nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengefaßten Speicherworte die Wortlänge der unge- kürzten digitalen Bildwerte aurweisen.

5. Graviervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorkommen eines Sprungs im Bildsignal ein Erkennungssignal für eine Kontur in der Vorlage erzeugt wird und daß das digitalisierte Erkennungssignal mit dem zugehörigen Speicherwort zwischengespeichert wird.

6. Graviervorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegung des Speicherwortes von dem gespeicherten Erkennungssignal gesteuert wird.

7. Graviervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgelesene Speicherwort auf seine Zusammensetzung hin so untersucht und gegebenenfalls zerlegt wird.

8. Graviervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gekürzten Haupt- und Zwischen-Bildwerte nach der Zerlegung in eine größere Wortlänge umcodiert werden.

9. Graviervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umcodierung nach einer nichtlinearen Funktion erfolgt

10. Graviervorrichtung nach einem der Ansprüche

5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt- und Zwischen-Bildwerte in Abhängigkeit des Erkennungssignals nach unterschiedlichen Gradationsfunktionen umgeformt werden.

11. Graviervorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kürzung M der Haupt- und Zwischen-Bildwerte nach einer Gradationsfunktion durchgeführt wird.

12. Graviervorrichtung nach einem der Ansprüche

5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage unter Berücksichtigung des Umfeldes abgetastet und das Erkennungssignal aus der Differenz von BiId- und Umfejd-Signal abgeleitet wird,

13. Graviervorrichtung nach einem der Ansprüche S bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Erkennungssignal aus einem Vergleich aufeinanderfolgender Bildwerte abgeleitet wird.

14. Graviervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Erkennungssignal durch Abtasten einer Steuermaske gewonnen wird.

15. Graviervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Erkennungssignal aus einem Vergleich des Bildsignals mit Eichwerten gewonnen wird, welche die Tonwerte »Schwarz« und »Weiß« eines Halbtonbereiches der Vorlage entsprechen.