EP2191970B1

EP2191970B1 - Verfahren zur Regelung des Registers in einer Druckmaschine

Info

Publication number: EP2191970B1
Application number: EP09014763A
Authority: EP
Inventors: Klaus Reckefuss; Gerhard Lohmeyer; Bernd Morgenstern
Original assignee: Eltromat GmbH
Current assignee: BST Eltromat International Leopoldshoehe GmbH
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2029-11-26
Also published as: DE102008059584A1; DE102008059584B4; EP2191970A2; EP2191970A3; ES2404032T3; US20100139512A1; US8539883B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Registers in einer Druckmaschine gemäß Anspruch 1.
Beim Mehrfarbendruck In Rotationsdruckmaschinen müssen die Farben in den jeweiligen Druckwerken passerhaltig übereinander gedruckt werden. Gelingt dies nicht, so entsteht ein unansehnlicher und damit unverkäuflicher Druck, d.h. es entsteht ein Materialverlust. Beim kontinuierlichen Druckbetrieb können durch unterschiedlichste Ursachen Passerabweichungen auftreten, die kompensiert werden müssen, um eine hinreichende Druckqualität zu erzielen. Solche Passerabweichungen werden beispielsweise mittels eines Registerreglers vermessen und automatisch zurückgeregelt.
Eine in Rede stehende Rollendruckmaschine besteht aus mindestens zwei Druckwerken, wobei jedes davon aus mindestens einem an seiner Oberfläche die Druckform aufweisenden Zylinder und einem zweiten Zylinder besteht, zwischen denen das zu bedruckende Objekt, in der Regel eine Druckbahn oder ein Druckbogen zum Zwecke des Bedruckens hindurchgeführt wird.
Dazu wird heute üblicherweise von jeder Druckeinheit mindestens eine Markierung mitgedruckt, deren jeweilige Lage zu der von einer anderen Druckeinheit gedruckten Markierung oder einer anderen Positionsinformation aus der Druckmaschine, beispielsweise der Drehwinkelinformation eines der oben genannten Zylinder, vermessen wird. Aus der Abweichung von einer Sollposition, die einen Gutdruck repräsentiert, wird ein Registerkorrektursignal generiert, das dann durch geeignete Vorrichtungen (beispielsweise Registerwalzen) ausgeführt wird und so wieder einen passgerechten Druck herstellt.
Solche Registerregler sind seit langem bekannt. Die EP 0 637 286 B1 (Einkopfmessung) beschreibt grundsätzlich eine solche Vorrichtung in ihrer FIG 1.
Die DE 10 2005 019 566 A1 beschreibt in Fig. 1 einen Registerregler für eine Tiefdruckmaschine mit den typische Komponenten, insbesondere je einer Antriebseinrichtung und einer Messwertaufnahmevorrichtung in jedem Druckwerk.
Die DE 10 2005 054 975 beschreibt ein Regelungssystem für das Register in einer Druckmaschine, die zumindest ein Druckwerk aufweist und das Regelungssystem zumindest einen Registerregler aufweist, beim dem für die Beeinflussung des Registers eine Vorsteuergröße und eine Registerschätzgröße angewandt werden. Im Weiteren beansprucht die Anmeldung insbesondere in Anspruch 12 (Offeniegungsschrift vom 25.04.2007), dass die Druckmaschine nur einen einzigen Datenbus für die Übermittlung der Registerfehlerschätzgröße und der Vorsteuergröße sowie die Übertragung von Drehzahlgrößen und Lagegrößen für die Drehzahlregelung aufweist.
Weiterhin sieht die DE 10 2005 054 975 zwar vor, dass die Fehlerschätzgrößen, das sind im Sinne der zitierten Anmeldung, die Größen, die für eine Registerkorrektur in den einzelnen Antrieben auszuführen sind, über einen Bus übertragen werden sollen, nicht aber die Registerabweichungsmesswerte, deren Verarbeitung für eine Regelung jedoch von gleicher Bedeutung ist.
Als nachteilig erweist sich in beiden vorgenannten Einrichtungen und Verfahren, dass die Messwertaufnahmevorrichtungen direkt in den Antrieb (die Antriebseinheit) eingebunden sind und damit die Messwerte für die Registerpositionen und -Abweichungen nur an dem Druckwerk generiert werden und vorliegen, an dem sie aufgenommen werden. Damit entsteht als Konsequenz ein Regler mit einem dezentralen Regelungskonzept, was in einer Reihe von Anwendungsfällen durchaus nachteilig sein kann.
Grundsätzlich nachteilig ist jeder zusätzliche Verkabelungs- und Signalführungsaufwand sowie sie beispielsweise die Lösung der erstgenannten Schrift erfordert. Eine Vermeidung dieses Nachteils durch eine Benutzung üblicher Datenbus- und Betriebssysteme ist nur begrenzt zielführend, da solche Systeme trotz allgemein hoher Übertragungsraten eine relative zeitliche Undefiniertheit im Informationsaustausch aufweisen. Dadurch wird einerseits die Zykluszeit eines Regelungszyklus nach unten unzulässig begrenzt und andererseits auch die Genauigkeit der Ortsbestimmung vermindert. Die Verwendung eines Antriebsbusses zur Übertragung von Korrekturwerten, wie sie in der DE 10 2005 054 975 vorgeschlagen wird, löst das letztgenannte Teilproblem nur teilweise.
EP 1 619 026 A1 zeigt eine Druckmaschine mit einer Vorrichtung zur Triggerung einer Bildaufnahmeeinheit und/oder einer Beleuchtungseinrichtung. Es wird eine Vorrichtung zur Triggerung einer Bildaufnahmeeinheit und/oder einer Beleuchtungseinrichtung vorgeschlagen, wobei die Bildaufnahmeeinheit und die Beleuchtungseinrichtung jeweils zu einem in einer Druckmaschine angeordneten Inspektionssystem gehören, wobei das Inspektionssystem einen in der Druckmaschine bedruckten Bedruckstoff inspiziert, wobei eine Steuereinheit die Bildaufnahmeeinheit und/oder die Beleuchtungseinrichtung triggert, wobei die Steuereinheit die Bildaufnahmeeinheit und/oder die Beleuchtungseinrichtung jeweils in Abhängigkeit von einer Leitachsposition einer in der Druckmaschine definierten Leitachse triggert.
DE 10 2006 009 434 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zeitrichtigen Erfassen von in regelmäßigen Abständen auf einer Druckbahn befindlichen Druckmarken. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum zeitrichtigen Erfassen von in regelmäßigen Abständen auf einer Druckbahn befindlichen Druckmarken werden Kameras mit der Kamera zugeordneter Recheneinheit verwendet. Die Auslösung der Kamera wird nicht mehr zum Erfassen der Druckmarken extern getriggert. Stattdessen ist das Antriebssteuerungssystem, das eine Bewegung der Druckbahn ansteuert, an einen Bus angeschlossen, an dem auch die Kameras und damit die Recheneinheiten abgeschlossen sind. Es wird dadurch möglich, dass das Antriebssteuerungssystem den Recheneinheiten Prozessdaten zuführt, die die Recheneinheiten zur Berechnung von Erfassungszeitpunkten verwenden können. Die Auslösung der Kamera erfolgt aufgrund der Berechnung eigenständig durch die Kameras mit den Recheneinheiten selbst.
WO 2004/028805 A1 zeigt eine Antriebsvorrichtung und Verfahren zum Antrieb einer Bearbeitungsmaschine. Bei dem Verfahren zum Antrieb einer Bearbeitungsmaschine für Bahnen werden mehrere Einheiten mechanisch voneinander unabhängig durch Antriebe angetrieben, und Signale einer Leitachsposition einer virtuellen Leitachse in mindestens einer die Antriebe dieser Einheiten verbindenden Signalleitung geführt. Den Antrieben wird jeweils ein Offset zugeordnet, welcher eine permanente aber veränderbare Verschiebung einer Soll-Wikellage gegenüber der Leitachsposition festgelegt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, die zuvor erläuterten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend auszuräumen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahren zum Inhalt.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:
Fig.1 eine schematisch stark vereinfachtes Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaues der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung;
Fig. 2 einen Graphen zur Erläuterung der Bestimmung der Registerabweichung,
Fig. 3 ein Bespiel für ein Messmarkenfeld,
Fig. 4 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer Aufnahmezeile mit entlang der Bahnlaufrichtung angeordneten Druckmarken,
Fig. 5 einen Graphen, in dem Pixel-Nummern einer Aufgabezeile über Zeilenaufnahmen aufgetragen sind, und
Fig. 6 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Registerregelvorrichtung, die in diesem Falle eine Zeilenkamera verwendet.
Erfindungsgemäß wird gemäß Fig. 1 zur Signalübertragung für die Messwerte und für eine exakt determinierte Gewinnung der Messsignale ein Echtzeitbus-System 12 verwendet. Wesentlich daran ist, dass alle Ereignisse auf dem Bus-System 12 mit einer gemeinsamen Uhr permanent synchronisiert sind (z.B. entsprechend der Spezifikation der IEE1588). Eine erfindungsgemäße Registerregelungsvorrichtung 17 für eine Druckmaschine 18 weist daher gemäß Fig. 1 neben der Antriebsregelungseinrichtung für die elektrische Maschine als einem Teilnehmer eines solchen Bus-Systems 12 und neben anderen möglichen weiteren Busteilnehmern weiter mindestens eine Registerregelungseinheit 3, 7, eine Triggereinheit 4, 8, die die Erzeugung und Verarbeitung von Synchroninformationen bewirkt, und eine Messeinheit 2, 6 mit einem Messkopf 1, 5 auf. Die Ausführung aller Einheiten als Teilnehmer an ein und demselben Echtzeitbus-System 12 lässt es auch zu, dass eine einzelne Triggereinheit mehreren Meßeinheiten und/oder Regeleinheiten zugeordnet werden kann. Eine Abwandlung kann beispielsweise darin bestehen, dass die Triggereinheit in eine Messeinheit integriert ausgeführt wird. Eine feste Zuordnung einer bestimmten Messeinheit zu einer bestimmten Registerregeleinheit besteht jetzt nicht mehr, vielmehr kann aus allen zur Verfügung stehenden Daten von jeder Registerregeleinheit die für die ihr zugewiesene Funktion erforderliche Information gelesen und verarbeitet werden. Gleichermaßen können so auch von mehreren Meßeinheiten gewonnene Daten von einer Registerregeleinheit zur Berechnung eines Registerkorrekturwerts herangezogen werden.
Eine übliche Ausführungsform für die Erfassung von Registerabweichungen bedient sich beispielsweise der Vermessung einer Positionslage von Marken, von denen im Druckprozess mindestens von einem Druckwerk eine solche periodisch, in der Regel pro Druckformat, auf die Materialbahn aufgedruckt wird.
Eine solche Ausführung soll hier beispielhaft betrachtet werden, es könnte jedoch in anderer Ausführung eine jede charakteristische und damit mit technischen Mitteln identifizierbare Bildinformation an die Stelle einer hier beschriebenen Marke treten.
Aus von einer Messeinheit erfassten Daten wird die Lage dieser Marke entweder relativ zur Lage einer von einer anderen Druckeinheit gedruckten Marke ermittelt oder die ermittelte Lage mindestens einer gedruckten Marke wird mit einer Positionsinformation die mit der Drehwinkellage eines Druck-Formzylinders (oder eines das Druckbild tragenden Zylinders) im unmittelbaren Zusammenhang steht, verglichen. Daraus wird eine Lageinformation der gedruckten Marke errechnet. Die beiden Verfahren werden entweder als Bahn/Bahn - Verfahren oder Bahn/Zylinder Verfahren bezeichnet.
Zur Vermessung müssen die Marken in einem relativ kleinen Erfassungsfenster in Umfangsrichtung gedruckt liegen. Innerhalb dessen erfolgt dann die Messung. Eine solche Vermessung erfolgt in der Regel auf optischem Wege mittels einer optischen Reflexionsabtastung, wobei aus einem Abbild (oder einem zeitlichen Verlauf der Lichtremission bei Passieren eines punkförmig messenden Messkopfes) die Position der Druckmarken in Längs- und Seitenrichtung ermittelt werden. Dies erfolgt beispielsweise durch Anwendung eines an sich bekannten Kantendetektionsverfahrens.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden dazu Positionsinformationen von einzelnen Druckzylindern (in Fig. 1 Zylinder 13, 14 repräsentativ für alle Zylinder gekennzeichnet) und/oder einer übergeordneten anderen Drehwinkelinformationsquelle (beispielsweise einer virtuellen Leitachse 11) mit sehr präzisen definiert beabstandeten zugeordneten Zeitinformationen als Referenzdaten ( z.B. sogen. Zeitstempeln oder ersatzweise auch Buszyklen) auf dem Echtzeitbussystem 12 (beispielsweise nach IEE 1588, s.o.) übertragen. Eine so übertragene Positionsinformation wird dann von einer Triggereinheit 4 bzw. 8 benutzt, um den Zeitpunkt des Starts eines Messvorganges zu berechnen und einem oder mehreren Sensoren zur Auslösung eines vorbestimmten Funktionsablaufs, z.B. Auslösung eines Messvorganges, zuzuleiten. Positionsinformationen können auch mehrmals pro Druckformat über das Bussystem übertragen werden.
Da in einem Echtzeitbussystem alle Busteilnehmer miteinander zeitlich synchronisiert sind, erfolgt die Übermittlung jeder dieser Informationen sehr genau in einem gemeinsamen zeitlichen Kontext. In der Triggereinheit 4 bzw. 8 wird insbesondere vorteilhaft zusätzlich eine weiter verfeinerte, zu dem zeitlichen Kontext des Busses 12 jedoch immer synchrone eigene Teilung erzeugt, die eine hochgenaue zeitliche Auflösung zwischen den o.g. Referenzdaten (Zeitstempeln) liefert (s. Fig. 2). Aus bekannten Positionsinformationen, die beispielsweise vom Druckzylinder stammen, und den dazugehörigen Zeitinformationen wird ein zukünftiger Zeitpunkt errechnet, an dem ein Messvorgang über ein Triggersignal ausgelöst wird. Der Zeitpunkt dieses Triggersignals soll vorteilhaft möglichst nahe an dem letzten Referenzdatum liegen, damit die Zuordnung von Positionen zum Messobjekt an einem vorbestimmten Ort mit größtmöglicher Genauigkeit erfolgt. Das Triggersignal wird entweder direkt zum Auslösen des Messvorgangs verwendet, oder der vorherberechnete Triggerzeitpunkt zur Auslösung wird über das Bussystem zum Messsystem übertragen. Damit wird erreicht, dass jede Messung immer sehr genau an derselben Stelle der bedruckten Bahn und/oder sehr genau an einer vorbestimmten Drehwinkellage des Formzylinders einer Druckmaschine erfolgt.
Diese Arbeitsweise generiert insbesondere bei Einsatz eines Bahn/Zylinder Verfahrens höchste Genauigkeiten bei der Ermittlung der Lage des von einem Druckwerk aufgedruckten Druckbildes.
Als Meßsystem kann grundsätzlich sowohl mit einem Reflexions- oder Durchlicht- Bahntaster üblicher Bauweise als auch mit einer Flächenkamera durch ein auf diese Weise erzeugtes Startsignal ein Messvorgang angestartet werden.
Als erstes Beispiel soll hier eine Verwendung von Druckmarken und eine Abtastung mittels eines optischen Messkopfes beschrieben werden, unter dem die Druckmarken vorbeilaufen (s. auch Fig. 3). Gezeigt ist in Fig. 3 ein ID-Feld 100 und Druckmarken x2 bis x N.
Der optische Reflexionstastkopf zeichnet einen Helligkeitsverlauf auf und wertet (siehe beispielsweise EP 0 637 286 ) die erfassten Signale aus als Positionsinformationen aus, indem er beispielsweise Kanten von Druckmarken detektiert und diese verbunden mit der Kenntnis von deren Größe und Form (und ggf. auch noch deren Reihenfolge) in Lageinformationen der einzelnen Druckmarken umrechnet. Entscheidend für die Genauigkeit ist die richtige Zuordnung von Zeitverlauf des elektrischen Signals und Position der bedruckten Bahn. Zu diesem Zwecke wird aus den vorhandenen Positionsinformationen und Zeitinformationen eine geschwindigkeitsabhängige Abtastrate für die Digitalisierung des Helligkeitsverlaufs abgeleitet. Damit wird die gesamte Aufzeichnung praktisch geschwindigkeitsunabhängig ausgeführt und bewirkt so, durch eine hochgenau gleich bleibende Anzahl von Messpunkten pro Strecke, die für die Aufgabe erforderliche Messgenauigkeit.
Dazu werden die Messdaten mit zugehörigen Zeitstempeln gespeichert. Synchron dazu werden Drehwinkel-Positionsinformationen und Zeitstempel gespeichert. Das digitalisierte Verlaufssignal wird wie üblich ausgewertet (es werden beispielsweise Kanten detektiert). Die im Verlaufssignal vermessenen Daten zur Position der Druckmarken werden dann mittels der gespeicherten Positionsinformationen und Zeitstempel auf eine reale metrische Lage umgerechnet. Die Buszykluszeit und Verzögerungen aufgrund der Bustopologie haben keinen Einfluss auf das Messergebnis mehr, wodurch die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messung gegenüber bisherigen Verfahrensweisen, die eine unabhängig erzeugte Abtastrate verwenden, deutlich erhöht wird.
Das so errechnete Ergebnis der Positionsmessung wird über den Echtzeitbus 12 an die Registerregelungseinheit 3 bzw. 7 übertragen. In diesem Sinne kann es auch vorteilhaft sein, nur Messwertabweichungen von einer an sich bekannten Sollposition zu übertragen.
Die Registerregelungseinheit 3 bzw. 7 errechnet aus den Lage -oder Lageabweichungsdaten in Anwendung eines Regelungsalgorithmus und ggf. unter Hinzufügen aus anderer Quelle zufließender Daten ein Korrekturkommando für die Antriebsregelung und sendet dieses über denselben Bus 12 an einen oder mehrere Antriebsregler 9 bzw. 10.
Kommt im Messkopf 1 bzw. 5 eine Flächenkamera oder ein vergleichbarer bildaufnehmender Sensor zum Einsatz, so wird analog zum vorstehenden Verfahren vorgegangen. Lediglich an die Stelle des Kantendetektionsverfahrens tritt eine Bildauswertung, die sich anderer Verfahren zur Bestimmung der Position des Objektes Druckmarke (hier dann zumeist in einer kleinen punktartigen Ausbildung) bedient, beispielsweise einer Objektisolierung und/oder Schwerpunktbestimmung. Die beschriebene Digitalisierung eines analogen Verlaufs unter Nutzung einer hochgenauen Sampling-Rate würde dann entfallen.
Ein grundsätzliches Problem beim Einsatz einer Matrixkamera besteht darin, dass Bildfeldgröße und Auflösung voneinander abhängen. Die keilförmigen Druckmarken die in einem relativ großen Abstand voneinander angeordnet sind, würden bei einer gleichzeitigen bildhaften Aufnahme aller Marken mittels einer einzigen Kameraaufnahme ein so großes Bildfeld erfordern, dass bei Verwendung üblicher Kameras die Ortsauflösung des aufgenommenen Bildes nicht mehr ausreichend sein würde, um die Marken noch mit hinreichender Genauigkeit vermessen zu können. Ein Zusammensetzen von mehreren aus aufeinander folgenden Drucken gewonnenen Bildern zu einem Gesamtbild aller Druckmarken hat mehrere Nachteile, zum Einen, dass dazu viele Laufmeter Material in der Druckmaschine benötigt werden und zum Anderen, dass die Teilbilder aus unterschiedlichen Situationen stammen. Für die Regelung des Registers in einer Tiefdruckmaschine ist es aber von erheblichem Nachteil, wenn die zeitlichen Abstände zwischen 2 Messungen (beispielsweise über eine Vielzahl von aufeinander folgenden Exemplaren) relativ groß werden, da solche Maschinen in der Regel ein sehr dynamisches Registerverhalten zeigen, insbesondere bei der typischen Verarbeitung von Folien und Filmen.
Da eine Verwendung von Punktmarken jedoch den Vorteil einer Materialersparnis und auch einer höheren Genauigkeit der Messdaten aufweist und andererseits viele Zylinder mit keilförmigen Marken aus der Vergangenheit stammend in Benutzung sind und nur sehr kostenaufwändig verändert werden können, ist eine Lösung erstrebenswert, die alle Lageinformationen in einem einzigen zusammenhängenden Bild beinhaltet und auswerten kann und damit Keil- und Punktmarken mit einunddemselben Registerregler verarbeitet werden können.
Als eine weitere vorteilhafte Ausführung der vorgeschlagenen Erfindung soll daher ein Beispiel beschrieben, das den vorstehend genannten Mangel nicht aufweist.
Sie arbeitet mit einem bildaufnehmenden Sensorsystem, das sich einer zeilenweisen Aufnahme eines Bildes bedient, wobei die eine Achse durch die Sensor-Zeilenrichtung gebildet wird und die andere Achse durch die Bahnbewegung aufgespannt wird.
Zur Bildaufnahme wird eine Zeilenkamera eingesetzt, die in einer festen, sehr genau definierten und gesteuerten Abfolge von der unter der Kamera durchlaufenden Bahn Bildzeilen aufnimmt und diese zu einem Bild zusammenfügt, dessen Ausdehnung in Bahnlaufrichtung X eine Zeitachse und quer dazu eine Wegachse Y darstellt.
Mit der Verwendung eines Echtzeitbussystems und der Erzeugung einer weiter verfeinerten Zeitteilung verfügt das Registerregelungssystem über eine an allen Messstellen hochpräzise synchronisierte und hoch aufgelöste, an die Fortbewegungsmittel der Bahn gebundenen und damit ortsbezogene Taktfolge, die aus der Zeitachse gebildet ist. Vorzugsweise werden zur Generierung dieser Zeitachse Zeitinformationen aus dem Antriebsbus der Druckmaschine verwendet, so dass damit eine hochpräzise Beziehung zur Fortbewegung der bedruckten Bahn gesichert wird.
Die Aufnahmeeinrichtung besteht entsprechend Fig. 6 aus einer Zeilenkamera 1 ", die aus einem Sensor mit einer Vielzahl von nebeneinander zeilenförmig angeordneten Sensorelementen besteht (beispielsweise einer CCD Zeile mit mindestens 500 Elementen) und einer Beleuchtungseinrichtung 6", einer Aufnahme-Steuerung, die beispielsweise durch die Triggereinheit 4 (Fig. 1) bewirkt wird, einer Bildverarbeitungseinheit, die beispielsweise in der die Messeinheit 2 aus Fig. 1 realisiert ist und einem Businterface besteht, das im vorliegenden Beispiel das Echtzeitbussystem 12 ist.
Die Gesamtvorrichtung ist so ausgebildet, dass sie in unterschiedlichen Betriebsmodi zu arbeiten in der Lage ist, die sich voneinander im Wesentlichen durch unterschiedliche Abtastmodi und Auswertemodi unterscheiden. Im einfachsten Ausführungsfall werden dazu von einer übergeordneten Zentraleinheit die Triggereinheit, die Messeinheit und andere von der Umschaltung betroffene Komponenten entsprechend initialisiert.
Die Kamera arbeitet abhängig von Art und Größe der Marken, die zu vermessen sind, mit unterschiedlichen Zeilenaufnahmeregimes zur Erzeugung eines Gesamtbildes. So kann beispielsweise bei der Abtastung von Keilmarken, die eine wesentlich größere Ausdehnung insbesondere in Bahnlaufrichtung (X-Richtung) aufweisen können und selbst auch in der Regel eine größere bedruckte Fläche einnehmen, ein Abtastmodus gewählt werden, der ein Gesamtbild erzeugt, das auch Lücken aufweisen darf (s. auch Fig. 4). Aus der a priori - Kenntnis der Geometrie der Marken können auf einfache Weise die Bildlücken bei der Auswertung übergangen werden. Diese Vorgehensweise sorgt dafür, dass die Menge an Bildinformation so klein wie möglich bleibt und insbesondere redundante oder irrelevante Informationen (beispielsweise für die Registermessung nicht zu betrachtende Bildteile) weitgehend vermieden werden.
In einer vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wird die Sensorzeile der Zeilenkamera in einem Winkel zur Bahnbewegungsrichtung angeordnet, der nicht 90° beträgt. (beispielsweise 45°) Aufnahme und Auswertung erfolgen wie bereits erwähnt, in unterschiedlichen Modi, die von der Markenform (z.B. Keil- oder Punktmarke) abhängen.
Bei einem Feld mit dreieckförmigen Marken mit einer Größe von mehreren Millimetern Kantenlänge pro Marke und mit einer angepassten Zeilenauflösung benötigt z.B. eine Marke von 5 mm Breite wenige Zeilenbilder, um hinreichend genau vermessen werden zu können, Es können auf diese Weise alle hintereinander liegenden Marken mit einer Zeile in ein kontinuierliches Bild eingeordnet und danach vermessen werden, das aus einunddemselben gedruckten Formatabschnitt stammt.
Die Auswertung bedient sich aus der Bildverarbeitung an sich bekannter Kantendetektionsalgorithmen, beispielsweise einer Wendepunktbestimmung entlang eines Kantenüberganges, wobei dann der Wendepunkt als Kante lokalisiert wird.
Vorteilhaft erweist sich in diesem Falle eine Anordnung der Zeile in einem Winkel von ungleich 90° zur Bahnlaufrichtung, da damit für senkrecht zur Laufrichtung stehende Kanten eine verbesserte Auflösung erreicht werden kann.
Wird ein punktförmiges Muster verwendet, so wird die Aufnahme auf einen Modus umgeschaltet, der ein lückenloses Bild des entsprechenden Musters aufnimmt. Die Auswertung verläuft dann genauso, wie sie auch bei einem von einer Matrixkamera aufgenommenen Bild erfolgen würde, da in diesem Modus ein vollständiges Bild entsteht, das dem einer Matrixkamera nahe kommt und auch dementsprechend ausgewertet werden kann. Beispielsweise wird hier eine Objektsuche nach punktförmigen Bildobjekten bekannter Größe mit anschließender Schwerpunktbestimmung durchgeführt, wobei die Schwerpunkte als repräsentativ für die Position der gedruckten Marken angesehen werden.
Als Beleuchtung wird vorteilhaft eine Blitzlichtquelle, beispielsweise eine zeilenförmige LED-Anordnung, verwendet. Gegenüber einer kontinuierlichen Beleuchtung erzeugt eine solche eine Lichtquelle weniger Wärme in ihrem Umfeld. Als besonders vorteilhaft erweist sich bei einer solchen Lichtquelle die Möglichkeit, durch beispielsweise einen geeigneten spektralen Mix der emittierenden Elemente ein Beleuchtungsspektrum zu erzeugen, das bezüglich der abzutastenden Druckbildteile einen maximalen Kontrast herstellt.
Das vorstehend beschriebene Beispiel mit einer Zeilenkamera ist im Übrigen nicht zwingend an einen wie oben beschriebenen Echtzeitbus gebunden, seine Verwendung stellt lediglich eine sehr vorteilhafte Ausführung mit hoher Messgenauigkeit dar. Grundsätzlich kann es in geeigneten Anwendungen durchaus ausreichend sein, wenn eine hinreichend genau auflösende Impulsfolge beispielsweise durch eine Impulsvervielfachung generiert wird, die ihrerseits mit einem druckenden Zylinder synchronisiert ist. In diesem Falle kann es auch vorteilhaft sein, mindestens ein geometrisch bekanntes Muster (z.B. zwei bekannt beabstandete Markierungen) mitzudrucken, aus denen zusätzlich ein Geometriemaß für das aufgenommene Bild errechnet werden kann.
Abhängig von der Vielzahl und Größe der verwendeten Marken lassen sich mit einer solchen Verfahrensweise auch Markenmuster mit unterschiedlicher geometrischer Gestalt der einzelnen Marken mit ein und derselben Vorrichtung innerhalb eines Markenfeldes aufnehmen, vermessen und zur Regelung des Registers verwenden.
Mit dem erfindungsgemäß beschriebenen Verfahren wird es daher möglich, ein Registerregelungssystem zu schaffen, das eine sehr hohe Genauigkeit erreicht, geschwindigkeitsunabhängige Messdaten erzeugt, hochdynamischen Änderungen von Registerabweichungen sehr gut folgen kann, mit einem minimalen Verkabelungsaufwand auszukommen in der Lage ist und hochflexibel betrieben werden kann.
Gleichzeitig erlaubt ein erfindungsgemäß betriebenes System sowohl eine Regelung in vollständig dezentraler Arbeitsweise als auch auf zentrale Weise. Im letzteren Falle übernimmt eine Regelungseinheit alle Aufgaben zur Ermittlung der Registerverstellgrößen. Lesen von Messdaten, Steuern der Mess- und Triggereinheiten und Ausgabe der Korrekturgößen an die Antriebseinheiten erfolgen über den Echtzeitbus.
Schließlich ermöglicht eine geeignete Ausführung der vorgeschlagenen Lösung die Vermessung von Keil- und Punktmarken mit dem gleichen Registerregler.
Bezugszeichen 15 kennzeichnet eine Zentrale.
Bezugszeichen 1' steht für "Zeitstempel/ Referenzdatum (Echtzeitbus) Tn, T(n+1, ..)".
Bezugszeichen 2' steht für "synchrone eigene Teilung".
Bezugszeichen 3' steht für "Auslösung des Messvorgangs".
Bezugszeichen 4' steht für "Sollwert-Messmarken".
Bezugszeichen 5' steht für "gemessener Ist-Wert Registermarke".
Bezugszeichen 6' steht für "Registerabweichung".
Bezugszeichen 2" steht für "Druckbahn".
Bezugszeichen 3" steht für Bahnlaufrichtung".
Bezugszeichen 4" steht für "Druckmarken".
Bezugszeichen 5" steht für "Aufnahmezeile".
Bezugszeichen 1"' steht für "Bahnlaufrichtung".
Bezugszeichen 2'" steht für Aufnahmezelle".
Bezugszeichen 3"' steht für "Druckmarke".
Bezugszeichenliste

1, 5: Messkopf
2, 6: Messeinheit
3, 7: Register-Regel-Einheit
4, 8: Triggereinheit
9, 10: Antriebsregler
11: virtuelle Leitachse
12: Bus-System
13, 14: Druckzylinder
15: Zentrale
16: Bahn / Materialbahn / Bohrung / Bedruckstoff
DWn-1 bis DWn+2: Druckwerke
1': Zeitstempel / Referenzdatum (Echtzeitbus) Tn, T(n+1, ..)
2': synchrone eigene Teilung
3': Auslösung des Messvorgangs
4': Sollwert-Messmarken
5': gemessener Ist-Wert Registermarke
6': Registerabweichung
1": Zeilenkamera
2": Druckbahn
3": Bahnlaufrichtung
4": Druckmarken
5": Aufnahmezeile
6": Beleuchtung
1"': Bahnlaufrichtung
2"': Aufnahmezeile
3"': Druckmarke

Claims

Verfahren zur Regelung des Registers in einer Rotationsdruckmaschine (18) durch einen Registerregler (17), wobei die Druckmaschine mindestens 2 Druckwerke (DWn-₁ bis DWn+₂) aufweist, von denen jedes mindestens einen Zylinder (13), der ein zu übertragendes Druckbild trägt, und mindestens einen Zylinder (14), der den Bedruckstoff (16) an diesen andrückt, aufweist, und der Registerregler (17) mindestens eine Messeinheit (2, 6) und einen Messkopf (1, 5), eine Registerregeleinheit (3, 7), eine Triggereinheit (4, 8) und eine Antriebseinheit (9, 10) aufweist, wobei diese Teile (2, 6; 1, 5; 3, 7; 4, 8; 9, 10) des Reglers (17) über ein Echtzeit- Bussystem (12) miteinander verbunden sind, in dem alle Bus-Teilnehmer miteinander zeitlich synchronisiert sind, mit folgenden Verfahrensschritten:
a. für jede Trigger und/oder Messeinheit und/oder Registerregelungseinheit wird ein Referenzdatum erzeugt und über das Bus-System (12) übertragen, das sich auf eine allen gemeinsame zeitliche Referenz bezieht, die vom Bus-System (12) gebildet wird,

b. ein von mindestens 2 zeitlich nacheinander ausgegebenen Referenzdaten begrenztes Zeitintervall wird von der Triggereinheit durch Ausgabe mindestens eines zwischen den Referenzdaten liegenden Zeitsignals ferner unterteilt,

c. von der Triggereinheit wird aus der nach (b) gebildeten Signalfolge ein Signal zur Auslösung eines vom Messkopf durchführenden Messvorganges ausgewählt,

d. der Messkopf erfasst ein gedrucktes Muster, das ein Teil des gedruckten Druckbildes ist, und

e. in der Messeinheit werden aus dem vom Messkopf abgetasteten Muster Lageinformationen zu dem jeweils von einem Druckwerk übertragenen Druckbild ermittelt,

f. in der Registerregelungseinheit werden aus den Lageinformationen, die aus einer oder mehreren Messeinheiten ermittelt worden sind, sowie aus anderen Quellen übermittelten Informationen Korrekturwerte errechnet, und

g. die Korrekturwerte werden an die Antriebseinheiten übermittelt und dort ausgeführt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Messeinrichtung die Lageinformationen über das Echtzeit-Bus-System an mindestens einen Busteilnehmer überträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die von der Messeinheit ermittelten Korrekturwerte über das Echtzeit-Bus-System an die Antriebseinheiten weitergegeben werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Messkopf ein optischer Abtastkopf ist, der mittels mindestens eines Lichtflecks eine von einer vorbeilaufenden Markenanordnung hervorgerufene Remissionskurve, aufzeichnet und diese digitalisiert, wobei eine Samplingrate für die Digitalisierung in der Messeinheit synchron zu den nach Verfahrensschritten a. und b. des Anspruches 1 erzeugten Referenzdaten gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Messkopf einen flächenhaften Bildsensor enthält und die Bildaufnahme durchführt, die von der Triggereinheit ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche wobei eine Triggereinheit die Daten für mehrere Messeinheiten generiert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Registerregeleinheit für mehrere Druckwerke Registerkorrekturwerte ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Übertragung der Lageinformationen und /oder Registerkorrekturwerte und/oder Triggerinformationen über das Echtzeitbussystem erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Messeinheit Lageinformationen zu mehreren von verschiedenen Druckwerken gedruckten Druckbildern ermittelt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Messkopf als ein bildaufnehmender Sensor ausgebildet ist,
a. der Bilder mit einem Seitenverhältnis aufnimmt, das senkrecht zur Bahnlaufrichtung ein Mehrfaches dessen in Bahnlaufrichtung beträgt

b. wobei die Aufnahme eines Bildes so angesteuert wird, dass bei Ansteuerung jedesmal ein Bild aufgenommen wird,

c. die Ansteuerung so erfolgt, dass auf einem Druckformat eine Vielzahl solcher Bilder aufgenommen wird wobei der Abstand zwischen 2 Bildern unterschiedlich eingestellt werden kann

d. diese unterschiedliche Einstellung von einer zentralen Einheit (11) an die Trigger und/oder die Messeinheit als Arbeitsmodus vorgegeben wird,

e. eine Vielzahl solcher Bilder zu einem Auswerteframe aneinandergefügt werden

f. die Auswertung des Auswerteframes zur Vermessung von Registerabweichungen abhängig vom Arbeitsmodus auf unterschiedliche Weise erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei mindestens ein Arbeitsmodus ein lückenloses Bild erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei in einem Modus eine Vermessung eines Markenfeldes erfolgt, das aus Punktmarken besteht und in ein dem zweiten Modus ein Feld vermessen wird, das aus Keilmarken besteht.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der bildaufnehmende Sensor eine Zeilenkamera ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Zeilenkamera so ausgerichtet ist, dass die Sensorlinie in einem Winkel zur Bahnlaufrichtung geneigt ist , der von 90° abweicht.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Zeilenkamera um ihre optische Achse drehbar angeordnet ist und durch eine Verstellvorrichtung gesteuert verdreht werden kann.