EP1839884A1 - Vorrichtung zum konturgenauen Drucken von Dekorbildern auf flächige Werkstücke - Google Patents

Vorrichtung zum konturgenauen Drucken von Dekorbildern auf flächige Werkstücke Download PDF

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EP1839884A1
EP1839884A1 EP07003270A EP07003270A EP1839884A1 EP 1839884 A1 EP1839884 A1 EP 1839884A1 EP 07003270 A EP07003270 A EP 07003270A EP 07003270 A EP07003270 A EP 07003270A EP 1839884 A1 EP1839884 A1 EP 1839884A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
printing
contour
station
digital
Prior art date
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Granted
Application number
EP07003270A
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English (en)
French (fr)
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EP1839884B1 (de
Inventor
Norbert Damm
Sascha Lämmle
Michael Poitinger
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Robert Buerkle GmbH
Original Assignee
Robert Buerkle GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/28—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for printing downwardly on flat surfaces, e.g. of books, drawings, boxes, envelopes, e.g. flat-bed ink-jet printers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J11/00—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form
    • B41J11/008—Controlling printhead for accurately positioning print image on printing material, e.g. with the intention to control the width of margins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/44—Typewriters or selective printing mechanisms having dual functions or combined with, or coupled to, apparatus performing other functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44F—SPECIAL DESIGNS OR PICTURES
    • B44F9/00—Designs imitating natural patterns
    • B44F9/02—Designs imitating natural patterns wood grain effects

Definitions

  • the invention relates to a device for printing decorative images on flat workpieces according to the preamble of claim 1.
  • a device for printing decorative images on flat workpieces according to the preamble of claim 1.
  • a device comprises a printing station, a transport device and a pressure control.
  • the printing station contains digitally controlled inking elements, and the transporting device transports the workpieces through the printing station.
  • the print control interacts with a digital image data store containing the decor images in the form of digital decor image data. To print these digital decor image data from the image data memory as pixels on the workpiece, the print controller digitally controls the inking elements.
  • Devices of this kind are for example from the DE 195 32 724 A1 , of the DE 100 31 030 A1 and the DE 103 23 412 A1 known.
  • the decals are here in particular images of grained wood surfaces that are printed on workpieces such as wood-based panels, furniture doors, moldings and the like to produce the visual impression of a real wood surface.
  • the inkjet printing method has the great advantage of increased flexibility over conventional printing by means of printing cylinders. With inkjet printing process even small lots with a variety of decorative images in a very short time succession economically printed become. Furthermore, in the ink-jet printing process, the printing of non-planar workpiece surfaces without loss of quality is easily possible.
  • the present invention seeks to improve a device of the type mentioned in terms of their contour accuracy for differently shaped and in particular for tolerances in their contour dimensions workpieces.
  • the printing station is thus preceded by a surveying station, which can be arranged in line directly in front of the printing station, or also spaced therefrom in a timed production process.
  • Contour sensors are located in this measuring station, with the aid of which the workpiece can be measured and contour data of the workpiece determined.
  • This may, for example, be such that the contour sensors are movable along the contour of the workpiece, so that a point measurement, for example by means of a light barrier, is sufficient to determine the contour coordinates of the workpiece together with the path data of the contour sensor.
  • contour sensors such as light band sensors, ultrasonic sensors or digital cameras are preferably used. Even tactile sensors are conceivable.
  • a single contour sensor is sufficient to measure the contour of the workpiece; It makes sense, however, to use two contour sensors, which are preferably movable in mutually orthogonal directions.
  • two contour sensors which are preferably movable in mutually orthogonal directions.
  • a digital line scan camera whose measurement data are incrementally linked to the motion data of the transport device during the measurement.
  • the variant with line camera is particularly suitable for an arrangement in line with the printing station. Since a line scan camera can be arranged, for example, on a portal arranged in front of the printing station via its transport device. In order to increase the resolution of the line scan camera, several line scan cameras, possibly with slightly offset pixel structures, can be arranged one behind the other.
  • a contour sensor a digital camera, which receives the workpiece in particular over the entire surface and based on a pixel-precise evaluation digitally determines the contour data. Again, this can be done in a line layout with the print station, although a timed process is more likely to provide accuracy of the survey.
  • the surveying station interacts with the printing control of the printing station by giving the data of the contour sensors, if necessary, to the printing controller, and the printing controller then can not print pixels of the decorative image that lie outside the contour of the workpiece, while the remaining pixels are unaffected stay.
  • the digital decor images are therefore usually larger than the largest flat workpiece that is to be printed, so that even the largest workpiece can be printed borderless. If it is now recognized in the surveying station that the decorative image extends beyond the contour of the workpiece, the image data is not recalculated and the decorative image reduced accordingly, so that no image data comes to rest outside the contour, but the decorative image is virtually along the Cut contour of the workpiece and accordingly those inking elements of the printing station locked, the pixels would print outside the contour of the workpiece.
  • each halftone dot corresponds to a pixel of the printing station - for example, a particular nozzle from a plurality of nozzles of an inkjet printhead.
  • the contour data of the workpiece obtained in the surveying station are then assigned to their respective grid points.
  • the result is then one virtual raster image of the workpiece before, in which for each raster point information is given whether this is inside, on or outside the contour of the workpiece.
  • the individual inking elements can be controlled digitally, either so that only pixels are printed that are within the grid points corresponding to the contour data of the respective workpiece, or that only pixels are printed on or within the contour data corresponding Grid points lie.
  • the finer the grid the more accurate the decorative image will be printed on the surface or contour of the workpiece.
  • a recalculation of the pixels is, as mentioned above, not performed, no matter how the workpiece is formed.
  • the surveying station already acquires the contour data in a digital grid, for example by means of a digital image sensor. Then, each pixel of the image sensor can be assigned to a raster point of the print grid, wherein the print control then decides in accordance with the brightness values of the pixel data obtained whether individual pixels are enabled or disabled by correspondingly activating or blocking the inking elements during printing. It is obvious that such direct assignment of digital survey data to the digital image data ensures very fast and easy signal processing and printing control.
  • inkjet printing technique in which the inking elements are designed as ink nozzles
  • other digital printing methods are conceivable and encompassed by the invention, for example the digital transmission of image data by means of laser on a pressure roller, as is common in laser copying machines for printing on paper is.
  • FIG. 1 shows, purely schematically, the most important modules of a device according to the invention for operation in line.
  • a workpiece 1 to be printed with a wood decor is transported on a conveyor belt 2 resting by a printing station 3.
  • a known inkjet printer is arranged, which applies a deriving from an image data storage 11 digital woodgrain decor image on the surface of the workpiece 1.
  • the printing station 3 is preceded by a surveying station 4, in this case arranged a line camera 5 as a portal is and generates digital data on the contour of the workpiece 1 as a function of the traveled path of the conveyor belt 2 and outputs to a pressure controller 12.
  • the print controller 12 combines the digital data received from the line camera 5 with the digital data of the decorative image from the image data memory 11, in such a way that the from the Image data memory 11 originated decor image virtually overlaid with the detected by the line camera 5 contour of the workpiece 1 and the lying outside the contour image data are cut off. This is done in realiter in the illustrated printing station 3 with a plurality of ink jet nozzles quite simply so that the respective nozzles that would print a pixel outside the contour of the workpiece 1, each switched inactive.
  • FIG. 2 shows the process of superimposing image data with the contour data of the workpiece 1.
  • a virtual screen 6, whose screen dots correspond to the resolution of the printing station 3, is placed over the workpiece 1; per pixel, the printing station 3 prints, so a grid point 8 of the grid 6 is present.
  • the number and arrangement of the dots transverse to the direction of passage may correspond to the number and arrangement of the ink jet nozzles;
  • FIG. 3 shows the schematic plan view of a first embodiment of a surveying station which, unlike in FIG. 1, is not arranged in line with the printing station 3 but operates independently of it.
  • the surveying station shown here for the workpiece 1 has a total of four contour sensors 10, which are each mounted movably on a measuring beam 9.
  • a first measuring beam 9a is movable in the x-direction, while the associated contour sensor 10a can be moved along the measuring beam 9a in the y-direction.
  • a second measuring beam 9b is orthogonal to this in the y-direction movable while the associated contour sensor 10b along the measuring beam 9b can be moved in the x-direction.
  • a third measuring beam 9c is fixedly arranged like a fourth measuring beam 9d, and the associated contour sensors 10c and 10d can be moved along these beams 9c, 9d in the x-direction (10c) and y-direction (10d), respectively.
  • the task of the surveying station shown in FIG. 3 is to detect the outer edges of the workpieces of rectangular plates, that is to say the contour 7.
  • a contour sensor 10 is provided per workpiece edge. Via a positioning system, the measuring bars 9 are placed so that they are located over the workpiece edges. Then, the contour sensors 10 are moved over the edges and the edge position detected depending on the incrementally recorded path. During the measuring process, the workpiece 1 is not moved. All four edges are detected simultaneously.
  • a height adjustability of the contour sensors 10 and / or the measuring beam 9 can be provided.
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a surveying station.
  • This exemplary embodiment uses the principle of a line camera 5, which can be moved in the manner of a portal over the workpiece 1 along the two measuring bars 9.
  • This system is suitable for arbitrarily shaped workpiece geometries. However, the measured value resolution increases or decreases depending on the travel speed of the line scan camera 5.
  • the Line scan camera 5 detects gray scale differences and links these with the position values of the measurement bars 9.
  • FIG 5 a third embodiment of a surveying station is shown, which is suitable for applications in the wood and furniture industry with rectangular workpiece formats, the workpieces 1 tolerance variations of previous processing steps (saw cuts) are subjected. While the workpiece 1 to be measured is conveyed into the surveying station 4, the measuring bars 9 adjust to the starting positions in accordance with the previously known coarse dimensions of the workpieces 1.
  • the contour sensors 10 are formed by CCD cameras, and they are arranged on the two movable measuring bars 9a and 9b in the x-direction and y-direction movable. During the actual measurement then neither the workpiece 1 nor the contour sensors 10 are moved. The contour sensors 10 record only the respective corner areas of the entire workpiece surface visible from above as an image.
  • the movable measuring bars 9a, 9b move over the workpiece to the opposite corner positions. There is a second measurement. With the light-dark analysis of the four corner point images results in the combination of the contour sensor positions with the data of the measuring bar 9, the coordinate information of the workpiece corner points. As a result, skewness of the nominally rectangular workpieces can be detected.
  • the computational connection of the measured vertices with straight lines in order to calculate a virtual workpiece surface can meet the requirements in this simple case.
  • FIG. 1 the arrangement of the components of a device according to the invention shown in FIG. 1 is only an example.
  • the direct assignment of the surveying station 4 to the printing station 3 on the same conveyor belt 2 is by no means mandatory for the realization of the invention.

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Ink Jet (AREA)
  • Record Information Processing For Printing (AREA)
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Abstract

Vorrichtung zum Drucken von Dekorbildern auf flächige Werkstücke, umfassend eine Druckstation 3 mit digital angesteuerten Farbauftragselementen, eine Transporteinrichtung 2 zum Transportieren der Werkstücke 1 durch die Druckstation 3, und eine Drucksteuerung 12, die mit einem digitalen Bilddatenspeicher 11 zusammenwirkt und die Farbauftragselemente zum Drucken von digitalen Dekorbild-Daten aus dem Bilddatenspeicher 11 als Bildpunkte auf das Werkstück 1 digital ansteuert. Der Druckstation 3 ist eine Vermessungsstation 4 vorgeschaltet, die mittels Kontursensoren 10 Konturdaten des Werkstücks 1 aufnimmt und mit der Drucksteuerung 12 derart zusammenwirkt, dass außerhalb der Kontur 7 des Werkstücks 1 liegende Bildpunkte des Dekorbildes nicht gedruckt werden, während die restlichen Bildpunkte unbeeinflusst bleiben.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drucken von Dekorbildern auf flächige Werkstücke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Demnach umfasst eine solche Vorrichtung eine Druckstation, eine Transporteinrichtung und eine Drucksteuerung. Die Druckstation enthält digital angesteuerte Farbauftragselemente, und die Transporteinrichtung transportiert die Werkstücke durch die Druckstation. Die Drucksteuerung wirkt mit einem digitalen Bilddatenspeicher zusammen, der die Dekorbilder in Form von digitalen Dekorbild-Daten enthält. Zum Drucken von diesen digitalen Dekorbild-Daten aus dem Bilddatenspeicher als Bildpunkte auf das Werkstück steuert die Drucksteuerung die Farbauftragselemente digital an.
  • Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der DE 195 32 724 A1 , der DE 100 31 030 A1 und der DE 103 23 412 A1 bekannt. Dort werden als Farbauftragselemente jeweils Tintenstrahldüsen verwendet, um Dekorbilder im Tintenstrahldruckverfahren auf flächige Werkstücke aufzubringen. Die Dekorbilder sind hierbei insbesondere Bilder von gemaserten Holzoberflächen, die auf Werkstücke wie Holzwerkstoffplatten, Möbeltüren, Zierleisten und dergleichen gedruckt werden, um den optischen Eindruck einer Echtholz-Oberfläche zu erzeugen.
  • Das Tintenstrahldruckverfahren hat hierbei gegenüber dem herkömmlichen Druck mittels Druckzylindern den großen Vorteil einer erhöhten Flexibilität. Mit Tintenstrahldruckverfahren können auch kleine Lose mit unterschiedlichsten Dekorbildern in sehr kurzer zeitlicher Aufeinanderfolge wirtschaftlich bedruckt werden. Des Weiteren ist im Tintenstrahldruckverfahren das Bedrucken von nicht ebenen Werkstückoberflächen ohne Qualitätsverlust leicht möglich.
  • Gerade bei Dekorbildern, die eine gemaserte Holzoberfläche darstellen, ist jedoch ein randloses Bedrucken der Werkstückoberflächen notwendig, um den gewünschten optischen Eindruck einer Echtholz-Oberfläche zu erzeugen. Schon kleinste Bildränder auf dem Werkstück in der Größenordnung von 0,1 Millimeter bis 0,15 Millimeter, was in etwa der optischen Auflösung des menschlichen Auges in 0,5 Meter bis 1 Meter Abstand entspricht, sind wahrnehmbar und beeinträchtigen somit den gewünschten optischen Eindruck nachhaltig. Dementsprechend druckt man aus Sicherheitsgründen üblicherweise ein Dekorbild auf die Werkstückoberfläche, das etwas größer ist als diese. Allerdings muss dann die Außenkante des flächigen Werkstückes durch beispielsweise Abkleben geschützt werden, damit der Tintenstrahldrucker die Kante nicht unabsichtlich mit dem über die Kontur des Werkstückes hinausgehenden Dekorbild bedruckt. Denn in einem solchen Fall wird nicht nur die Werkstückkante optisch beeinträchtigt, sondern es entsteht auch Overspray, der sich beispielsweise auf der Transporteinrichtung niederschlägt und im Übrigen einen unnötigen Mehrverbrauch an Druckfarbe verursacht.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art hinsichtlich ihrer Konturgenauigkeit für unterschiedlich geformte und insbesondere für in ihren Konturabmessungen toleranzbehaftete Werkstücke zu verbessern.
  • Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Ansprüchen 2 bis 12.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Druckstation also eine Vermessungsstation vorgeschaltet, die in Linie direkt vor der Druckstation angeordnet sein kann, oder in einem getakteten Produktionsprozess auch davon beabstandet.
  • In dieser Vermessungsstation befinden sich Kontursensoren, mit deren Hilfe das Werkstück vermessen und Konturdaten des Werkstücks ermittelt werden. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass die Kontursensoren entlang der Kontur des Werkstücks beweglich sind, so dass eine Punktmessung beispielsweise mittels einer Lichtschranke ausreicht, um zusammen mit den Wegdaten des Kontursensors die Konturkoordinaten des Werkstücks zu ermitteln. Anstelle einer solchen einfachen Lichtschranke werden allerdings bevorzugt Kontursensoren wie Lichtbandsensoren, Ultraschallsensoren oder Digitalkameras verwendet. Auch taktile Sensoren sind denkbar.
  • Im Prinzip reicht ein einziger Kontursensor aus, um die Kontur des Werkstücks zu vermessen; sinnvollerweise werden jedoch zwei Kontursensoren verwendet, die vorzugsweise in zueinander orthogonalen Richtungen beweglich sind. Soweit lediglich rechteckige Werkstücke bearbeitet werden sollen, wie es in der Holz- und Möbelindustrie der Regelfall ist, wird es ausreichen, lediglich die genaue Lage der Ecken der Werkstücke zu vermessen, um eventuelle Schiefwinkligkeiten, insbesondere eine Trapezform oder Toleranzschwankungen eines Sägeschnitts zu erkennen.
  • Ebenso ist es jedoch auch möglich, als Kantensensor eine digitale Zeilenkamera zu verwenden, deren Messdaten mit den Bewegungsdaten der Transporteinrichtung beim Vermessen inkremental verknüpft werden. Während die oben beschriebenen Möglichkeiten von entlang der Kontur des Werkstücks beweglichen Kontursensoren eher für einen getakteten Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet ist und die Vermessungsstation völlig unabhängig von der Druckstation sein kann, eignet sich die Ausführungsvariante mit Zeilenkamera insbesondere für eine Anordnung in Linie mit der Druckstation, da eine Zeilenkamera beispielsweise auf einen vor der Druckstation über deren Transporteinrichtung angeordneten Portal angeordnet werden kann. Um die Auflösung der Zeilenkamera zu erhöhen, können mehrere Zeilenkameras, gegebenenfalls mit etwas gegeneinander versetzten Pixelstrukturen, hintereinander angeordnet werden.
  • Alternativ ist es auch möglich, als Kontursensor eine digitale Kamera zu verwenden, die das Werkstück insbesondere ganzflächig aufnimmt und anhand einer pixelgenauen Auswertung die Konturdaten digital ermittelt. Auch dies kann in einer Linienanordnung mit der Druckstation durchgeführt werden, wobei sich allerdings ein getakteter Prozess eher anbietet, um die Genauigkeit der Vermessung zu gewährleisten.
  • Die Vermessungsstation wirkt nun erfindungsgemäß mit der Drucksteuerung der Druckstation zusammen, indem sie die Daten der Kontursensoren gegebenenfalls aufbereitet an die Drucksteuerung gibt, und die Drucksteuerung dann Bildpunkte des Dekorbildes, die außerhalb der Kontur des Werkstücks liegen, nicht drucken lässt, während die restlichen Bildpunkte unbeeinflusst bleiben.
  • Nach der vorliegenden Erfindung sind die digitalen Dekorbilder also üblicherweise größer als das größte flächige Werkstück, das bedruckt werden soll, so dass auch das größte Werkstück randlos bedruckt werden kann. Wenn nun in der Vermessungsstation erkannt wird, dass das Dekorbild über die Kontur des Werkstücks hinausreicht, werden nicht etwa die Bilddaten neu berechnet und das Dekorbild entsprechend verkleinert, so dass keine Bilddaten mehr außerhalb der Kontur zu liegen kommen, sondern das Dekorbild wird virtuell entlang der Kontur des Werkstücks abgeschnitten und dementsprechend diejenigen Farbauftragselemente der Druckstation gesperrt, die Bildpunkte außerhalb der Kontur des Werkstückes drucken würden.
  • Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass über den Rand der flächigen Werkstücke hinaus gedruckt wird; die Dekorbilder werden also kantengenau auf die Werkstücke aufgebracht. Gleichwohl ist keine zeitaufwendige Neuberechnung der Dekorbild-Daten aus dem Bilddatenspeicher notwendig. Ferner sind Bildverzerrungen ausgeschlossen.
  • Die Zusammenarbeit der erfindungsgemäßen Vermessungsstation mit der Drucksteuerung erfolgt vorzugsweise so, dass die Drucksteuerung ein virtuelles Raster über das zu bedruckende Werkstück legt, wobei jeder Rasterpunkt einem Bildpunkt der Druckstation entspricht - beispielsweise einer bestimmten Düse aus einer Vielzahl von Düsen eines Tintenstrahl-Druckkopfes. Die in der Vermessungsstation gewonnenen Konturdaten des Werkstücks werden dann ihren jeweiligen Rasterpunkten zugeordnet. Im Ergebnis liegt dann also ein virtuelles Rasterbild des Werkstücks vor, bei dem für jeden Rasterpunkt eine Information gegeben ist, ob dieser innerhalb, auf oder außerhalb der Kontur des Werkstücks liegt. Dementsprechend können dann die einzelnen Farbauftragselemente digital angesteuert werden, und zwar entweder so, dass nur Bildpunkte gedruckt werden, die innerhalb der den Konturdaten des jeweiligen Werkstücks entsprechenden Rasterpunkten liegen, oder aber dass nur Bildpunkte gedruckt werden, die auf den oder innerhalb der den Konturdaten entsprechenden Rasterpunkten liegen. Je feiner das Raster ist, umso genauer wird dann das Dekorbild an die Oberfläche bzw. Kontur des Werkstücks angepasst aufgedruckt. Eine Neuberechnung der Bildpunkte wird, wie oben bereits erwähnt, nicht durchgeführt, egal wie das Werkstück geformt ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vermessungsstation die Konturdaten bereits in einem digitalen Raster aufnimmt, beispielsweise mittels eines digitalen Bildsensors. Dann kann jedes Pixel des Bildsensors einem Rasterpunkt des Druckrasters zugeordnet werden, wobei dann die Drucksteuerung entsprechend der Helligkeitswerte der erhaltenen Pixeldaten entscheidet, ob einzelne Bildpunkte durch entsprechendes Ansteuern bzw. Sperren der Farbauftragselemente beim Druck freigegeben oder gesperrt werden. Es liegt auf der Hand, dass eine solche direkte Zuordnung von digitalen Vermessungsdaten zu den digitalen Bilddaten eine sehr schnelle und einfache Signalverarbeitung und Drucksteuerung sicherstellt.
  • Neben der bevorzugten Tintenstrahl-Drucktechnik, bei der die Farbauftragselemente als Farbdüsen ausgestaltet sind, sind weitere digitale Druckverfahren denkbar und von der Erfindung umfasst, beispielsweise die digitale Übertragung von Bilddaten mittels Laser auf eine Druckwalze, wie es bei Laser-Kopiergeräten zum Bedrucken von Papier üblich ist.
  • Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bedrucken von Werkstückoberflächen mit Dekorbildern von Holzmaserungen ist die bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung; jedoch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Es ist vielmehr denkbar, unterschiedlichste Dekorbilder auf Werkstücke mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu drucken.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im Folgenden mit unterschiedlichen Ausgestaltungen anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine perspektivische Schemazeichnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    Figur 2:
    eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der Konturerkennung;
    Figur 3:
    ein erstes Ausführungsbeispiel für eine separate Vermessungsstation, schematisch;
    Figur 4:
    ein zweites Ausführungsbeispiel für eine separate Vermessungsstation, schematisch;
    Figur 5:
    ein drittes Ausführungsbeispiel für eine separate Vermessungsstation, schematisch.
  • In Figur 1 sind rein schematisch die wichtigsten Module einer erfindungsgemä-ßen Vorrichtung für einen Betrieb in Linie dargestellt. Ein Werkstück 1, das mit einem Holzdekor bedruckt werden soll, wird auf einem Transportband 2 aufliegend durch eine Druckstation 3 transportiert. In der Druckstation 3 ist (hier nur schematisch dargestellt) ein an sich bekannter Tintenstrahl-Drucker angeordnet, der ein aus einem Bilddatenspeicher 11 stammendes digitales Holzmaserungs-Dekorbild auf die Oberfläche des Werkstücks 1 aufbringt. Um zu ermöglichen, dass unterschiedliche Formen von Werkstücken 1 bedruckt werden können - also nicht nur wie im vorliegenden Fall einfache Rechteckformen, sondern auch Vielecke oder runde Formen - ist der Druckstation 3 eine Vermessungsstation 4 vorgeschaltet, in der hier vorliegend eine Zeilenkamera 5 als Portal angeordnet ist und digitale Daten über die Kontur des Werkstücks 1 in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg des Transportbandes 2 generiert und an eine Drucksteuerung 12 abgibt. Die Drucksteuerung 12 verknüpft die von der Zeilenkamera 5 erhaltenen digitalen Daten mit den digitalen Daten des Dekorbildes aus dem Bilddatenspeicher 11, und zwar derart, dass das aus dem Bilddatenspeicher 11 stammende Dekorbild virtuell mit der von der Zeilenkamera 5 erfassten Kontur des Werkstücks 1 überlagert und die außerhalb der Kontur liegenden Bilddaten abgeschnitten werden. Dies erfolgt in realiter bei der dargestellten Druckstation 3 mit einer Vielzahl von Tintenstrahl-Düsen ganz einfach so, dass die jeweiligen Düsen, die einen Bildpunkt außerhalb der Kontur des Werkstücks 1 drucken würden, jeweils inaktiv geschaltet werden.
  • Figur 2 zeigt den Vorgang der Überlagerung von Bilddaten mit den Konturdaten des Werkstücks 1. Über das Werkstück 1 wird ein virtuelles Raster 6 gelegt, dessen Rasterpunkte der Auflösung der Druckstation 3 entsprechen; je Bildpunkt, den die Druckstation 3 druckt, ist also ein Rasterpunkt 8 des Rasters 6 vorhanden. Bei einem Tintenstrahldrucker mit entsprechend vielen Tintenstrahl-Düsen kann die Anzahl und die Anordnung der Rasterpunkte quer zur Durchlaufrichtung der Anzahl und der Anordnung der Tintenstrahl-Düsen entsprechen; soweit mit einem beweglichen Tintenstrahl-Druckkopf gearbeitet wird, oder mit einem anderen digitalen Druckverfahren, das beispielsweise mit einer Laserabtastung arbeitet, gibt es keine entsprechende hardwaremäßige Korrelation.
  • Wie die beiden Schaubilder der Figur 2 zeigen, wird bei der Zusammenführung der im Raster 6 gerasterten Bilddaten aus dem Bilddatenspeicher 11 und den Konturdaten aus der Vermessungsstation 4 digital erkannt, welche Rasterpunkte 8 außerhalb der Kontur 7 des Werkstücks 1 liegen (in Figur 2 mit "0" belegt), und welche Rasterpunkte 8 innerhalb der Kontur 7 des Werkstücks 1 liegen (in Figur 2 mit "1" belegt). Diese Information wird dann verwendet, um die Rasterpunkte 8 des Dekorbildes zu drucken oder eben nicht zu drucken.
  • In Figur 2 wurden jeweils nur diejenigen Rasterpunkte 8 mit einem Wert "1" belegt, die vollständig innerhalb der Kontur 7 des Werkstücks 1 liegen, während die Rasterpunkte 8, die von der Kontur 7 geschnitten werden, mit dem Wert "0" belegt werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass keinesfalls Druckfarbe über die Kante des Werkstücks 1, also über die gemessene Kontur 7 hinaus gelangt. Bei einer entsprechend hohen Auflösung der Druckstation 3 erzielt man dennoch hervorragende Ergebnisse, beispielsweise einen größten unbedruckten Rand des Werkstücks von etwa 0,1 Millimeter - dies entspricht in etwa dem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges in einem Betrachtungsabstand von ca. 0,5 Metern. Mit einer Auflösung der Druckstation 3 von ca. 200 dpi (dot per inch) ist diese Genauigkeit bereits zu erreichen.
  • Figur 3 zeigt die schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vermessungsstation, die anders als in Figur 1 dargestellt nicht in Linie mit der Druckstation 3 angeordnet ist, sondern unabhängig von dieser arbeitet. Die hier dargestellte Vermessungsstation für das Werkstück 1 weist insgesamt vier Kontursensoren 10 auf, die jeweils auf einem Messbalken 9 beweglich angebracht sind. Ein erster Messbalken 9a ist in x-Richtung beweglich, während der zugehörige Kontursensor 10a entlang des Messbalkens 9a in y-Richtung bewegt werden kann. Ein zweiter Messbalken 9b ist orthogonal hierzu in y-Richtung beweglich, während der zugehörige Kontursensor 10b entlang des Messbalkens 9b in x-Richtung verfahren werden kann. Ein dritter Messbalken 9c ist wie auch ein vierter Messbalken 9d fest angeordnet, und die zugehörigen Kontursensoren 10c und 10d können entlang dieser Balken 9c, 9d in x-Richtung (10c) bzw. y-Richtung (10d) verfahren werden.
  • Die Aufgabe der in Figur 3 dargestellten Vermessungsstation ist das Erfassen der Werkstückaußenkanten rechteckiger Platten, also der Kontur 7. Pro Werkstückkante ist ein Kontursensor 10 vorgesehen. Über ein Positioniersystem werden die Messbalken 9 so platziert, dass sie sich über den Werksstückkanten befinden. Sodann werden die Kontursensoren 10 über die Kanten bewegt und die Kantenposition abhängig vom inkremental aufgenommen Weg erfasst. Während des Messvorgangs wird das Werkstück 1 nicht bewegt. Aller vier Kanten werden simultan erfasst. Eine Höhenverstellbarkeit der Kontursensoren 10 und/oder der Messbalken 9 kann vorgesehen sein.
  • In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vermessungsstation dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel nutzt das Prinzip einer Zeilenkamera 5, welche nach Art eines Portals über dem Werkstück 1 entlang der beiden Messbalken 9 verfahrbar ist. Dieses System ist für beliebig geformte Werkstückgeometrien geeignet. Allerdings erhöht oder verringert sich die Messwert-Auflösung abhängig von der Verfahrgeschwindigkeit der Zeilenkamera 5. Die Zeilenkamera 5 detektiert Graustufen-Unterschiede und verknüpft diese mit den Positionswerten der Messbalken 9.
  • In Figur 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vermessungsstation gezeigt, die sich für Anwendungen in der Holz- und Möbelindustrie mit rechteckigen Werkstückformaten eignet, wobei die Werkstücke 1 Toleranzschwankungen vorausgegangener Bearbeitungsschritte (Sägeschnitte) unterworfen sind. Während das zu vermessende Werkstück 1 in die Vermessungsstation 4 eingefördert wird, stellen sich die Messbalken 9 entsprechend den vorbekannten Grobabmessungen der Werkstücke 1 auf die Ausgangspositionen ein. Die Kontursensoren 10 werden durch CCD-Kameras gebildet, und sie sind auf den beiden beweglichen Messbalken 9a und 9b in x-Richtung bzw. y-Richtung verfahrbar angeordnet. Während der eigentlichen Vermessung werden dann weder das Werkstück 1 noch die Kontursensoren 10 bewegt. Die Kontursensoren 10 nehmen von der gesamten von oben sichtbaren Werkstückoberfläche nur die jeweiligen Eckbereiche als Bild auf. Nach erfolgter erster Bildaufnahme verfahren die beweglichen Messbalken 9a, 9b über das Werkstück bis zu den gegenüberliegenden Eckpositionen. Dort erfolgt eine zweite Messung. Mit der Hell-Dunkel-Auswertung der vier Eckpunkt-Bilder ergibt sich durch die Verknüpfung der Kontursensor-Positionen mit den Daten der Messbalken 9 die Koordinateninformation der Werkstück-Eckpunkte. Hierdurch können Schiefwinkligkeiten der nominell rechteckförmigen Werkstücke erkannt werden. Die rechnerische Verbindung der gemessenen Eckpunkte mit Geraden, um eine virtuelle Werkstückfläche zu errechnen, kann in diesem einfachen Fall den Anforderungen genügen.
  • Abschließend darf nochmals erwähnt werden, dass die in Figur 1 dargestellte Anordnung der Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nur beispielhaft ist. Insbesondere die direkte Zuordnung der Vermessungsstation 4 zur Druckstation 3 an demselben Transportband 2 ist für die Realisierung der Erfindung keinesfalls zwingend.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Drucken von Dekorbildern auf flächige Werkstücke, umfassend eine Druckstation (3) mit digital angesteuerten Farbauftragselementen, eine Transporteinrichtung (2) zum Transportieren der Werkstücke (1) durch die Druckstation (3), und eine Drucksteuerung (12), die mit einem digitalen Bilddatenspeicher (11) zusammenwirkt und die Farbauftragselemente zum Drucken von digitalen Dekorbild-Daten aus dem Bilddatenspeicher (11) als Bildpunkte auf das Werkstück (1) digital ansteuert,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Druckstation (3) eine Vermessungsstation (4) vorgeschaltet ist, die mittels Kontursensoren (10) Konturdaten des Werkstücks (1) aufnimmt und mit der Drucksteuerung (12) derart zusammenwirkt, dass au-ßerhalb der Kontur (7) des Werkstücks (1) liegende Bildpunkte des Dekorbildes nicht gedruckt werden, während die restlichen Bildpunkte unbeeinflusst bleiben.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Druckstation (3) einen Druckkopf mit einer Vielzahl von als Farbdüsen ausgebildeten Farbauftragselementen umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Druckkopf ein Tintenstrahldrucker ist.
  4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drucksteuerung (12) so ausgebildet ist, dass sie ein virtuelles Raster (6) über jedes zu bedruckende Werkstück (1) legt, wobei jeder Rasterpunkt (8) einem Bildpunkt der Druckstation (3) entspricht, und
    dass sie die in der Vermessungsstation (4) gemessenen Konturdaten ihren jeweiligen Rasterpunkten (8) zuordnet.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drucksteuerung (12) so ausgebildet ist, dass nur Bildpunkte gedruckt werden, die innerhalb der den Konturdaten des jeweiligen Werkstücks (1) entsprechenden Rasterpunkten (8) liegen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drucksteuerung (12) so ausgebildet ist, dass nur Bildpunkte gedruckt werden, die auf den oder innerhalb der den Konturdaten des jeweiligen Werkstücks (1) entsprechenden Rasterpunkten (8) liegen.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vermessungsstation (4) eine digitale Kamera (5, 10) enthält.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kamera aus mindestens einer digitalen Zeilenkamera (5) besteht, deren Messdaten mit Bewegungsdaten der Transporteinrichtung (2) beim Vermessen inkremental verknüpft werden.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die digitale Kamera (5, 10) derart mit der Drucksteuerung (12) zusammenwirkt, dass jedes Pixel der Kamera einem Rasterpunkt (8) der Drucksteuerung (12) zugeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vermessungsstation (4) mindestens einen entlang der Kontur des Werkstücks (1) relativ zu diesem beweglich angeordneten Kantensensor (1) umfasst.
  11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vermessungsstation (4) an mindestens zwei Ecken von viereckigen Werkstücken (1) angeordnete Kantensensoren (10), insbesondere digitale Kameras umfasst.
  12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dekorbilder Holzoberflächen darstellen.
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