EP3043998A2 - Sensor mit veränderbarem lichtstrahl zur optischen erfassung von markierungen auf einer laufenden materialbahn - Google Patents

Sensor mit veränderbarem lichtstrahl zur optischen erfassung von markierungen auf einer laufenden materialbahn

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Publication number
EP3043998A2
EP3043998A2 EP14762038.9A EP14762038A EP3043998A2 EP 3043998 A2 EP3043998 A2 EP 3043998A2 EP 14762038 A EP14762038 A EP 14762038A EP 3043998 A2 EP3043998 A2 EP 3043998A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
light receiver
sensor according
light spot
intensity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14762038.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Westhof
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Windmoeller and Hoelscher KG
Original Assignee
Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Windmoeller and Hoelscher KG filed Critical Windmoeller and Hoelscher KG
Publication of EP3043998A2 publication Critical patent/EP3043998A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/02—Arrangements of indicating devices, e.g. counters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0081—Devices for scanning register marks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2213/00—Arrangements for actuating or driving printing presses; Auxiliary devices or processes
    • B41P2213/90—Register control

Definitions

  • the invention relates to a sensor for the optical detection of markings on a moving material web.
  • Such a sensor is known, for example, from EP 1 050 843 A2 or from EP 2 278 361 A1.
  • Sensors for the optical detection of markings on a moving material web are used, for example, in printing presses in order to measure and if necessary regulate the so-called registration accuracy between successive printing units.
  • register accuracy is meant in the printing technique, the positional accuracy of a printed single layer with respect to a desired position.
  • the respective color layers of several consecutively arranged inking units must be printed exactly one above the other, so that the finished printed image is created with the desired color impression. Otherwise, the finished printed image will appear blurry and inferior quality.
  • register control For automatic correction of register deviations, a so-called register control is used in printing machines and in particular in gravure printing machines. For this purpose, the position of corresponding markings on the moving web of material in each printing unit - ie from the second printing unit - optically detected by sensors.
  • a light beam is directed onto the web by a light source.
  • a portion of the light backscattered from the web is returned via a lens to a light receiver capable of detecting the respective color changes as well as the respective mark edges on the web as a function of time.
  • the time difference between the respective straight edge marks of two register marks of the same color is a measure of the longitudinal register while the time difference between the mark edges of a single register mark is a measure of the page register.
  • a control command is calculated in a next step in a controller, which is fed to a corresponding register actuator motor.
  • About the adjustment by the register motor is then shortened or extended in a managesreg the path between two printing units and moved in a page register the web path between two printing units to the appropriate side.
  • the object of the invention is therefore to provide a sensor which can be used reliably without loss of the achievable accuracy for all possible combinations of printing inks and backgrounds. This object is achieved by a sensor according to claim 1.
  • the sensor according to the invention for the optical detection of markings on a moving material web comprises a light source for generating a light spot on the moving material web, wherein the intensity of the light spot is controllable by a driver, a light receiver for receiving the light reflected by the light spot, a signal processing unit for evaluation the output signal of the light receiver, and a switching unit for switching between a teach mode in which the intensity of the light spot is changed by the driver, and a detection mode in which the intensity of the light spot is kept constant by the driver.
  • the invention is based on the recognition that the increased variety of backgrounds and inks has an increase in the dynamic range of the light receiver result, which can not be reliably evaluated by the subsequent signal processing unit. With weak received signals, therefore, the signal-to-noise ratio is no longer sufficient for a reliable evaluation, while with strong received signals, the output signal of the light receiver goes into saturation and thus also unusable for a contrast comparison.
  • a control amplifier for optimum level control can be connected between the light receiver and the signal processing unit.
  • a control amplifier according to the invention is an amplifier with a variable, externally controllable gain factor.
  • a controllable driver according to the invention is a power module with a variable, externally controllable power, which is supplied to the light source.
  • the intensity of the light spot is preferably changed by the driver such that the output signal of the light receiver is in an optimal modulation range.
  • the currently available clock rates of, for example, 500 kHz it is possible to perform this teach mode within a register mark.
  • a clock frequency of 500 kHz would correspond to a clock period of 2 s.
  • an average print mark has a length of 5 mm and the typical web speed is 600 m / min, then the light spot of the sensor passes a print mark within 500 seconds.
  • 250 different clocks could be run through within a print mark in the teach mode in order to gradually change the intensity of the light spot and to set it to an optimum level.
  • stepwise changes within the output signal of the light receiver should also be detected in the detection mode.
  • the signal processing unit can detect whether the sensor is currently being operated in the teach mode or in the capture mode. Since the teach mode, as explained above, runs only for a short time period of a few seconds or within short distances of a few ⁇ , it is even possible for the signal processing unit to calculate back to certain signals which are actually to be detected during the teach mode. For this purpose, the signal processing unit can fall back on other system parameters, such as the travel sensors of the web cylinders or the web speed currently stored in the system.
  • optimal level control and / or optimal intensity control is somewhat similar to the use of an audio compressor or audio expander in audio engineering, for example to limit or expand the dynamic range during audio recording at given technical limitations of the recording medium. But also, for example, for the targeted processing of individual sound components within a sound image audio compressors are used.
  • the human vocal part of course, has a high degree of dynamic, which makes it difficult in unedited form to make the vocals come to the fore over the remaining tracks.
  • these level fluctuations can be compensated, whereby a continuously high average level and thus a significantly improved signal presence is achieved.
  • the audio input signal of an amplifier is amplified from a certain level with a lower amplification factor.
  • the audio input signal of an amplifier below a certain level is amplified with a higher amplification factor.
  • a compression of the dynamic range of the audio input signal is conceivable, in all cases a compression of the dynamic range of the audio input signal.
  • an audio expander is used to increase the dynamic range. This means that quiet passages are amplified even quieter and loud passages are amplified even louder.
  • the control amplifier according to the invention and / or the controllable driver according to the invention can be used both as a compressor and as an expander.
  • the light receiver is mounted such that the directly reflected light of the light spot strikes the light receiver.
  • the modulation range of the light receiver to matte surfaces of the moving material web
  • the light receiver at reflecting surfaces of the current Material web extremely overdriven.
  • you tune the control range of the light receiver on reflective surfaces then the signal disappears from matte surfaces in the noise.
  • the light receiver is mounted such that the diffusely scattered light of the light spot strikes the light receiver. If you tune the control range of the light receiver in this case on matte surfaces of the moving web, then you get at the light receiver at reflective surfaces of the moving web - depending on the mounting angle of the light receiver - lower signal level, but possibly unlikely to color changes of matte surfaces is different. There is thus the case of too low a dynamic range, so that one will use the expansion method described above.
  • both the directly reflected light and the diffusely scattered light are evaluated in two separate receiving channels and then the receiving channel is used in each case for the evaluation, which provides a more reliable signal.
  • the signal processing unit feed-back signal for determining the optimal level control and / or for optimal intensity control is supplied.
  • the output signal of the control amplifier is considered and, depending on the resulting envelope, the settings for the power of the controllable driver and for the amplification factor of the control amplifier in such a way be made that sets the desired modulation.
  • This method is very simple to use, but has the disadvantage of a certain dead time, so that transients may be unrecognized at low contrast differences.
  • the signal processing unit can be supplied with a feed-forward signal for determining the optimum level control and / or for optimum intensity control.
  • the actual light receiver a further light receiver is connected upstream.
  • the settings for the power of the controllable driver and for the gain of the control amplifier are made such that adjusts the desired level control on the downstream light receiver.
  • it is important that edge-like contrast differences of markings on a moving web of material be reliably detected then it must be ensured that adjustments to the performance of the controllable driver and to the gain of the variable gain amplifier do not take place at the times in which the contrast differences are suspected.
  • a plurality of light receivers are connected upstream of the actual light receiver so that several feed-forward signals are obtained in different stages, which result in an increase in accuracy from stage to stage.
  • the dynamic range could be optimized according to the compression method and / or the expansion method, while in the second stage, the times can be set in which no adjustments can be made to the performance of the controllable driver and to the amplification factor, so that in the last stage all necessary parameters for optimum level control and / or optimal intensity control are present.
  • the various feed-forward stages are not connected in series, but in parallel. A combined series and parallel connection of different feed-forward stages is conceivable.
  • Control amplifier is located in an upper area. A change to a matte color of a mark then causes a strong drop in level, which can be reliably detected at the light receiver.
  • the background of the moving web has a matte finish, whereas the marker is of a reflective color.
  • a change to a reflective color of a mark then causes a strong increase in level, which can be reliably detected at the light receiver.
  • the background of the moving web has a reflective surface and the mark itself is made of a reflective color.
  • An overall view of the four described cases shows that markings on a moving web at the light receiver can cause both level increases and level drops.
  • the time windows mentioned above can once again be used, within which changes to the Power of the controllable driver and are locked to the gain of the control amplifier. These time windows are determined by a feed forward stage provided for this, so that the actual sensor for detecting markings on a moving material web can use the following logic:
  • the light source is a high-power LED (LED for light-emitting diode or light-emitting diode or else luminescent diode).
  • High-power LEDs are already available for light levels in the range of 50 candela (unit of light intensity, symbol: cd) and for luminous fluxes of up to 100 lumen (unit of luminous flux, symbol: Im) with a diode current of a few hundred milliamperes.
  • High-power LEDs are available as single LEDs with white light color and an almost uniform light spectrum in the visible range.
  • multi-LEDs which can be multicolored. For example, 3 LED chips in the primary colors red, green and blue or even 4 LED chips in the primary colors red, green and blue and in white can be accommodated on an SMD carrier.
  • the LED driver can be realized, for example, in the form of two superimposed pulse width modulations. With a pulse width modulation of the effective diode current - and thus the brightness of the diode - set, while the second pulse width modulation is responsible for clocking the respective LED. As is known from the field of optical waveguide transmission technology, clock rates in the range of 1 megahertz can be realized without problems with an LED.
  • the clocking of an LED has the advantage, among other things, that in addition to a brightness value (LED on) a dark value (LED off) is available in each cycle. Behind the LED amplifier, the brightness value can then be subtracted from the dark value, so that disturbing influences can be eliminated.
  • the light receiver is a color voltage converter.
  • a color voltage converter can consist, for example, of 3 photodiodes, each of which is preceded by a color filter in the primary colors red, green and blue.
  • the photocurrent is a measure of the incidence of light in the corresponding wavelength range.
  • everyone Photodiode is then followed by a current-voltage converter, so that the output voltage is finally a measure of the incidence of light in the corresponding wavelength range.
  • this voltage can now be followed by a control amplifier for optimum level control.
  • a particularly preferred use of the sensor according to the invention is the use as a measuring element within a register regulator of a printing press. Further details and advantages of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In these show:
  • FIG. 1 shows a sensor according to the invention according to a first embodiment
  • Fig. 2 shows a sensor according to the invention after a second
  • Fig. 3 shows a sensor according to the invention according to a third embodiment
  • FIG. 4 shows a sensor according to the invention according to a fourth embodiment.
  • Fig. 1 shows a sensor 101 according to the invention according to a first embodiment, which is arranged behind a printing unit 102 of a gravure printing machine.
  • the printing cylinder 103 impression roller
  • the forme cylinder 104 are shown schematically by the printing unit 102.
  • the individual printing units of a gravure printing machine are arranged one behind the other, with the material web 105 passing through the individual printing units without interruption.
  • the impression roller 103 is frictionally driven via the forme cylinder 103 in contact with the material web 105.
  • the web of material can be charged electrostatically shortly before reaching the impression roller 103.
  • Each printing unit prints a mark on the material web (also called register mark).
  • a mark on the material web also called register mark.
  • three markers - ie the mark 106, the mark 107 and the mark 108 - are shown. This means that the material web 105 has already passed through three printing units.
  • the marking 106 originates from the first printing unit, the marking 107 from the second printing unit, and the marking 108 from the third printing unit.
  • a high-power LED 109 with white light emission is provided as the light source.
  • the LED 109 is powered by a controllable LED driver with power, the power via the control and evaluation is controllable.
  • the light beam generated by the LED 109 leaves the sensor 101 via a semitransparent mirror 1 1 1 and a lens 1 12 and generates on the material web a light spot 1 13.
  • the light of the light spot is 1 13 after a reflected back for the respective surface characteristic radiation pattern.
  • a portion of this reflected light is detected by the lens 1 12 and is passed from the semi-transparent mirror on the light receiver 1 14.
  • the light receiver 1 14 consists in principle of three photodiodes each with superior filters in the primary colors red, green and blue.
  • the photocurrents of the three photodiodes are conducted via a current-voltage converter to a control amplifier 1 15.
  • variable gain amplifier 15 Since three photocurrents must be amplified, the variable gain amplifier 15 is actually three separate amplifiers whose amplification factors can also be controlled separately via three separate level regulators. The outputs of the three amplifiers are also evaluated separately by the control and evaluation unit 16. In addition, the control and evaluation unit 1 16 also controls the level control separately. For the sake of simplicity, however, this entire assembly is referred to below as a variable gain amplifier 1 15 in the following. The output signal 1 17 of the control amplifier 1 15 of the control and evaluation unit 1 16 is supplied.
  • the control and evaluation unit 1 16 again has three outputs, namely a first control output 1 18 for controlling the Amplification factor of the control amplifier 1 15, a second control output 1 19 for controlling the LED driver and a signal output 120, from which the sensor signal - ie the measurement result - via a fieldbus (eg Ethernet Powerlink) is passed to a higher register controller ,
  • a fieldbus eg Ethernet Powerlink
  • the control and evaluation unit 16 evaluates the level of the output signal 17 of the control amplifier 15. If the level is overdriven, the control and evaluation unit reduces the amplification factor of the control amplifier by 10 dB via the control output 1 18. If there is still an override after this reduction, then the gain of the control amplifier is reset to the previous value and then takes place via the control output 1 19, a reduction in the power of the LED driver 1 10 by 10 dB. This process is repeated until the output signal 1 17 is no longer overdriven. This output signal 1 17 is then optimally controlled via the control output 1 18 by appropriate adjustment of the gain of the control amplifier 1 15.
  • the optimum level control and / or the optimal intensity control according to FIG. 1 thus takes place according to the feedback principle.
  • the feedback principle has the disadvantage of inherent dead time. This disadvantage can be avoided in a construction according to the feed-forward principle, as shown in Fig. 2.
  • FIG. 2 shows a sensor according to the invention according to a second embodiment.
  • Fig. 2 shows a sensor according to the invention according to a second embodiment.
  • the sensor according to FIG. 2 now consists of a feed-forward stage 201 and the actual measuring stage 203.
  • the measuring stage 203 receives via the feed-forward line 202 a feed-forward signal which provides rough estimates of the Contains level information and the position information of the markers. This information is then used by the measuring stage 203 for optimum level control and / or for optimal intensity control.
  • the sensor signal-that is, the measurement result- is then forwarded via a field bus (eg Ethernet Powerlink) to the higher-order register controller.
  • a field bus eg Ethernet Powerlink
  • the feed-forward stage 201 can thus only determine rough estimates of the level information and the position information of the markers due to the dead time, these estimation values are sufficient for the measuring stage 203 in order to obtain an optimum level control and / or a to ensure optimal intensity modulation.
  • the further mode of operation of the feed-forward principle reference is otherwise made to the above description in the introduction to the description.
  • FIG. 3 shows a sensor according to the invention according to a third embodiment.
  • Fig. 3 shows a sensor according to the invention according to a third embodiment.
  • the difference with respect to the sensor 101 according to FIG. 1 is that now the beam path of the light beam is such that the use of a semitransparent mirror can be dispensed with.
  • This has the advantage that the losses caused by the semitransparent mirror can be avoided.
  • the optical axis 302 of the light source and the optical axis 303 of the light receiver were tilted such that the angle of incidence of the optical axis 302 corresponds exactly to the angle of reflection of the optical axis 303.
  • Fig. 4 shows a sensor according to the invention according to a fourth embodiment. In the following, only the fundamental differences to FIG. 3 will be explained. Incidentally, reference is made to the descriptions of FIG. 1 and FIG. 3.
  • the difference with respect to the sensor 301 according to FIG. 3 is that the angle of incidence of the optical axis 402 no longer corresponds to the angle of reflection of the optical axis 403.
  • direct reflections from the web are avoided. Rather, only that diffusely scattered light of the light spot is reflected back to the light receiver, so that the light receiver is less overridden at highly reflective surfaces of a web.

Landscapes

  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Controlling Sheets Or Webs (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur optischen Erfassung von Markierungen auf einer laufenden Materialbahn. Um einen Sensor zu schaffen, der ohne Einbußen hinsichtlich der erreichbaren Genauigkeit zuverlässig für alle möglichen Kombinationen von Druckfarben und Hintergründen einsetzbar ist, umfasst der Sensor eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Lichtflecks auf der laufenden Materialbahn, wobei die Intensität des Lichtflecks von einem Treiber steuerbar ist, einen Lichtempfänger zum Empfangen des seitens des Lichtflecks zurückgeworfenen Lichts, eine Signalverarbeitungseinheit zur Auswertung des Ausgangssignals der des Lichtempfängers, und eine Umschalteeinheit zum Umschalten zwischen einem Teach-Modus, in dem die Intensität des Lichtflecks durch den Treiber verändert wird, und einem Erfassungs-Modus, in dem die Intensität des Lichtflecks durch den Treiber konstant gehalten wird.

Description

Sensor zur optischen Erfassung von Markierungen auf einer laufenden
Materialbahn
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur optischen Erfassung von Markierungen auf einer laufenden Materialbahn.
Ein derartiger Sensor ist beispielsweise aus der EP 1 050 843 A2 oder aus der EP 2 278 361 A1 bekannt. Sensoren zur optischen Erfassung von Markierungen auf einer laufenden Materialbahn werden beispielsweise in Druckmaschinen eingesetzt, um die sogenannte Registergenauigkeit zwischen hintereinander liegenden Druckwerken zu messen und ggf. zu regeln. Mit dem Begriff Registergenauigkeit ist in der Drucktechnik die Lagegenauigkeit einer gedruckten Einzelschicht mit Bezug auf eine Sollposition gemeint. So müssen die jeweiligen Farbschichten von mehreren hintereinander angeordneten Farbwerken exakt übereinander gedruckt werden, damit das fertig gedruckte Bild mit dem gewünschten Farbeindruck entsteht. Andernfalls erscheint das fertig gedruckte Bild verschwommen und qualitativ minderwertig. In Abhängigkeit von der jeweiligen Störgröße spricht man demzufolge also beispielsweise von einem Umfangsregister oder von einem Seitenregister. Zur automatischen Korrektur von Registerabweichungen wird in Druckmaschinen und insbesondere in Tiefdruckmaschinen eine sogenannte Registerregelung eingesetzt. Dazu wird in jedem Druckwerk - d. h. vom zweiten Druckwerk an - die Lage von entsprechenden Markierungen auf der laufenden Materialbahn über Sensoren optisch erfasst.
Zur Erkennung der Registermarken wird von einer Lichtquelle ein Lichtstrahl auf die Bahn gerichtet. Ein Teil des von der Bahn zurückgestreuten Lichts wird über eine Linse auf einen Lichtempfänger zurückgeleitet, der in der Lage ist, die jeweiligen Farbwechsel sowie die jeweiligen Markenflanken auf der Bahn in Abhängigkeit von der Zeit zu erfassen.
Wenn für die Registermarken beispielsweise eine dreieckige Form gewählt wird, dann ist die Zeitdifferenz zwischen den jeweils geraden Markenflanken von zwei Registermarken gleicher Farbe ein Maß für das Längsregister, während die Zeitdifferenz zwischen den Markenflanken einer einzelnen Registermarke ein Maß für das Seitenregister ist.
Aus dem Sensorsignal des Lichtempfängers wird in einem nächsten Schritt in einem Regler ein Stellbefehl errechnet, der einem entsprechenden Registerstellmotor zugeleitet wird. Über die Verstellung durch den Registerstellmotor wird dann bei einem Umfangsreg ister der Bahnweg zwischen zwei Druckeinheiten verkürzt bzw. verlängert und bei einem Seitenregister der Bahnweg zwischen zwei Druckeinheiten zur entsprechenden Seite hin verschoben.
Trotz des Einsatzes dieser Sensoren innerhalb einer Registerregelung lassen sich aber unter bestimmten Bedingungen immer noch Registerabweichungen im fertig gedruckten Bild feststellen. Ein gewichtiger Grund dafür ist darin zu sehen, dass es aufgrund der Variantenvielfalt der verfügbaren Druckfarben und Hintergründe immer schwieriger wird, für alle Kombinationen von Druckfarben und Hintergründen eine kontrastreiche und damit zuverlässige Registermessung zu gewährleisten. Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Sensor zu schaffen, der ohne Einbußen hinsichtlich der erreichbaren Genauigkeit zuverlässig für alle möglichen Kombinationen von Druckfarben und Hintergründen einsetzbar ist. Diese Aufgabe wird durch einen Sensor nach dem Patentanspruch 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Sensor zur optischen Erfassung von Markierungen auf einer laufenden Materialbahn umfasst eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Lichtflecks auf der laufenden Materialbahn, wobei die Intensität des Lichtflecks von einem Treiber steuerbar ist, einen Lichtempfänger zum Empfangen des seitens des Lichtflecks zurückgeworfenen Lichts, eine Signalverarbeitungseinheit zur Auswertung des Ausgangssignals der des Lichtempfängers, und eine Umschalteeinheit zum Umschalten zwischen einem Teach-Modus, in dem die Intensität des Lichtflecks durch den Treiber verändert wird, und einem Erfassungs-Modus, in dem die Intensität des Lichtflecks durch den Treiber konstant gehalten wird.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die gestiegene Variantenvielfalt von Hintergründen und Druckfarben eine Erhöhung des Dynamikumfangs an dem Lichtempfänger zur Folge hat, welcher von der nachfolgenden Signalverarbeitungseinheit nicht mehr zuverlässig ausgewertet werden kann. Bei schwachen Empfangssignalen reicht demnach das Signal-Rauschverhältnis für eine zuverlässige Auswertung nicht mehr aus, während bei starken Empfangssignalen das Ausgangssignal des Lichtempfängers in die Sättigung geht und damit für einen Kontrastvergleich ebenfalls unbrauchbar wird.
Wenn aber erfindungsgemäß in dem Sensor ein Teach-Modus vorgesehen wird, in dem die Intensität des Lichtflecks durch den Treiber verändert wird, dann ist es möglich, den Dynamikumfang des Empfangssignals zielgerichtet zu komprimieren und somit die zu erreichende Zuverlässigkeit des Sensors auf nahezu 100% zu steigern.
Alternativ oder auch zusätzlich kann zwischen dem Lichtempfänger und der Signalverarbeitungseinheit ein Regelverstärker zur optimalen Pegelaussteuerung geschaltet sein. Ein Regelverstärker im Sinne der Erfindung ist dabei ein Verstärker mit einem variablen, extern steuerbaren Verstärkungsfaktor.
Ein steuerbarer Treiber im Sinne der Erfindung ist dabei ein Leistungsmodul mit einer variablen, extern steuerbaren Leistung, die der Lichtquelle zugeführt wird.
In dem Teach-Modus wird die Intensität des Lichtflecks durch den Treiber vorzugsweise derart verändert, dass das Ausgangssignal des Lichtempfängers sich in einem optimalen Aussteuerungsbereich befindet. Mit den derzeit verfügbaren Taktraten von beispielsweise 500 kHz ist es möglich, diesen Teach-Modus innerhalb einer Registermarke durchzuführen. Eine Taktfrequenz von 500 kHz würde dabei einer Taktperiode von 2 s entsprechen. Wenn man weiter annimmt, dass eine durchschnittliche Druckmarke eine Länge von 5 mm aufweist und die typische Bahngeschwindigkeit 600 m/min beträgt, dann durchläuft der Lichtfleck des Sensors eine Druckmarke innerhalb von 500 s. Bei einer Taktperiode von 2 s könnten also innerhalb einer Druckmarke 250 verschiedene Takte im Teach-Modus durchlaufen werden, um die Intensität des Lichtflecks stufenweise zu verändern und auf einen optimalen Pegel einzustellen. Typischerweise sollen in dem Erfassungs-Modus allerdings auch stufenweise Änderungen innerhalb des Ausgangssignals des Lichtempfängers erfasst werden. Anhand der Schalterstellung der erfindungsgemäßen Umschalteeinheit kann die Signalverarbeitungseinheit allerdings erkennen, ob der Sensor gerade im Teach- Modus oder im Erfassungs-Modus betrieben wird. Da der Teach-Modus wie oben erläutert nur für kurze Zeiträume von wenigen s bzw. innerhalb kurzer Strecken von wenigen μηη abläuft, ist es für die Signalverarbeitungseinheit sogar möglich, auf bestimmte Signale zurückzurechnen, die während des Teach-Modus eigentlich erkannt werden sollen. Hierzu kann die Signalverarbeitungseinheit auf andere Systemparameter wie etwa die Weggeber der Bahnzylinder oder aber die momentan im System hinterlegte Bahngeschwindigkeit zurückgreifen.
Das Prinzip der optimalen Pegelaussteuerung und/oder der optimalen Intensitätssteuerung ähnelt in gewisser Weise dem Einsatz eines Audio- Kompressors oder eines Audio-Expanders in der Tontechnik, beispielsweise zur Einschränkung oder zur Erweiterung des Dynamikumfangs während einer Tonaufnahme bei vorgegebenen technischen Grenzen des Aufnahmemediums. Aber auch beispielsweise zur gezielten Bearbeitung von einzelnen Klangkomponenten innerhalb eines Klangbildes werden Audio-Kompressoren eingesetzt. So besitzt beispielsweise die menschliche Gesangsstimme naturgemäß ein hohes Maß an Dynamik, die es in unbearbeiteter Form problematisch macht, den Gesang gegenüber den restlichen Spuren in den Vordergrund treten zu lassen. Mittels eines Audio-Kompressors können diese Pegelschwankungen allerdings ausgeglichen werden, wodurch ein stetig hoher Durchschnittspegel und somit eine deutlich verbesserte Signalpräsenz erzielt wird.
Bei einem sogenannten Abwärts-Audio-Kompressor wird in der Tontechnik das Audio-Eingangssignal eines Verstärkers ab einem gewissen Pegel mit einem geringeren Verstärkungsfaktor verstärkt. Bei einem sogenannten Aufwärts- Audio-Kompressor wird dagegen das Audio-Eingangssignal eines Verstärkers unterhalb eines gewissen Pegels mit einem höheren Verstärkungsfaktor verstärkt. Selbstverständlich sind auch Kombinationen beider Prinzipien sowie nichtlineare Kennlinien des Verstärkungsfaktors denkbar, wobei in allen Fällen eine Kompression des Dynamikumfangs des Audio-Eingangssignals erfolgt. Der umgekehrte Fall liegt vor, wenn das Audio-Eingangssignal einen zu geringen Dynamikumfang aufweist. In diesem Fall wird ein Audio-Expander zur Erhöhung des Dynamikumfangs eingesetzt. Dies heißt also, dass leise Passagen noch leiser verstärkt werden und laute Passagen dagegen noch lauter verstärkt werden.
Der erfindungsgemäße Regelverstärker und/oder der erfindungsgemäße steuerbare Treiber können sowohl als Kompressor als auch als Expander eingesetzt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtempfänger derart montiert, dass das direkt reflektierte Licht des Lichtflecks auf den Lichtempfänger trifft. Wenn man in diesem Fall den Aussteuerungsbereich des Lichtempfängers auf matte Oberflächen der laufenden Materialbahn abstimmt, dann wird der Lichtempfänger bei reflektierenden Oberflächen der laufenden Materialbahn extrem übersteuert. Stimmt man umgekehrt den Aussteuerungsbereich des Lichtempfängers auf reflektierende Oberflächen ab, dann verschwindet das Signal von matten Oberflächen im Rauschen. Es liegt also der typische Fall eines zu hohen Dynamikbereichs vor, sodass man das oben beschriebene Kompressionsverfahren einsetzen wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtempfänger derart montiert, dass das diffus gestreute Licht des Lichtflecks auf den Lichtempfänger trifft. Wenn man in diesem Fall den Aussteuerungsbereich des Lichtempfängers auf matte Oberflächen der laufenden Materialbahn abstimmt, dann erhält man am Lichtempfänger bei reflektierenden Oberflächen der laufenden Materialbahn einen - in Abhängigkeit vom Montagewinkel des Lichtempfängers - geringeren Signalpegel, der aber möglicherweise gegenüber Farbwechseln von matten Oberflächen kaum zu unterscheiden ist. Es liegt damit der Fall eines zu niedrigen Dynamikbereichs vor, sodass man das oben beschriebene Expansionsverfahren einsetzen wird.
Sowohl die Auswertung des direkt reflektierten Lichts des Lichtflecks als auch die Auswertung des diffus gestreuten Lichts des Lichtflecks haben jeweils Vorteile und Nachteile. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es daher vorgesehen, dass sowohl das direkt reflektierte Licht als auch das diffus gestreute Licht in zwei getrennten Empfangskanälen ausgewertet werden und dann jeweils der Empfangskanal zur Auswertung herangezogen wird, der ein zuverlässigeres Signal liefert.
Bei der eigentlichen Ermittlung der optimalen Pegelaussteuerung und/oder der optimalen Intensitätsansteuerung bieten sich verschiedene Möglichkeiten an.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass der Signalverarbeitungseinheit Feed-Back- Signal zur Ermittlung der optimalen Pegelaussteuerung und/oder zur optimalen Intensitätsansteuerung zugeführt wird. Dies bedeutet, dass das Ausgangssignal des Regelverstärkers betrachtet wird und in Abhängigkeit von der resultierenden Hüllkurve die Einstellungen für die Leistung des steuerbaren Treibers und für den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers derart vorgenommen werden, dass sich die gewünschte Aussteuerung einstellt. Dieses Verfahren ist sehr einfach anzuwenden, hat allerdings den Nachteil einer gewissen Totzeit, sodass Übergangsvorgänge bei geringen Kontrastunterschieden möglicherweise unerkannt bleiben.
Eine weitere Möglichkeit insbesondere für zeitkritische Anwendungen besteht darin, dass der Signalverarbeitungseinheit ein Feed-Forward-Signal zur Ermittlung der optimalen Pegelaussteuerung und/oder zur optimalen Intensitätsansteuerung zuführbar ist. Hierzu wird dem eigentlichen Lichtempfänger ein weiterer Lichtempfänger vorgeschaltet. In Abhängigkeit von der resultierenden Hüllkurve des vorgeschalteten Lichtempfängers werden dann die Einstellungen für die Leistung des steuerbaren Treibers und für den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers derart vorgenommen, dass sich am nachgeschalteten Lichtempfänger die gewünschte Aussteuerung einstellt. Falls es darauf ankommt, dass flankenartige Kontrastunterschiede von Markierungen auf einer laufenden Materialbahn sicher erkannt werden, muss bei diesem Verfahren darüber hinaus sichergestellt werden, dass Einstellungen an der Leistung des steuerbaren Treibers und an dem Verstärkungsfaktors des Regelverstärkers in den Zeiten gerade nicht stattfinden, in denen die Kontrastunterschiede vermutet werden. Aufgrund dieser Anforderung ist es auch denkbar, dass dem eigentlichen Lichtempfänger mehrere Lichtempfänger vorgeschaltet werden, sodass man in verschiedenen Stufen mehrere Feed- Forward-Signale erhält, die von Stufe zu Stufe eine Genauigkeitssteigerung ergeben. So könnte zum Beispiel in der ersten Stufe der Dynamikumfang nach dem Kompressionsverfahren und/oder nach dem Expansionsverfahren optimiert werden, während in der zweiten Stufe die Zeiten festgelegt werden, in denen keine Einstellungen an der Leistung des steuerbaren Treibers und an dem Verstärkungsfaktors vorgenommen werden dürfen, sodass dann in der letzten Stufe alle erforderlichen Parameter zur optimalen Pegelaussteuerung und/oder zur optimalen Intensitätsansteuerung vorliegen. In analoger Weise ist es darüber hinaus auch denkbar, dass die verschiedenen Feed-Forward-Stufen nicht hintereinander, sondern parallel geschaltet werden. Auch eine kombinierte Reihen- und Parallelschaltung von verschiedenen Feed-Forward-Stufen ist denkbar. Es hat sich gezeigt, dass bei der optimalen Pegelaussteuerung und/oder bei der optimalen Intensitätsansteuerung zumindest vier Fälle unterschieden werden sollten, um Markierungen auf einer laufenden Materialbahn auf zuverlässige Weise optisch zu erfassen. Im Folgenden wird dabei angenommen, dass das direkt reflektierte Licht des Lichtflecks auf den Lichtempfänger trifft. Analoge Überlegungen gelten darüber hinaus für den Fall, dass das diffus gestreute Licht des Lichtflecks auf den Lichtempfänger trifft. · Der Hintergrund der laufenden Materialbahn weist eine matte Oberfläche auf und auch die Markierung selber besteht aus einer matten Farbe. In diesem Fall ist es empfehlenswert, den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers zunächst auf einen mittleren Wert einzustellen und dann die Intensitätsansteuerung derart zu wählen, dass bei einem matten Hintergrund die Aussteuerung am Ausgang des Regelverstärkers ebenfalls in einem mittleren Bereich liegt. Farbwechsel (entweder Pegelanstiege oder Pegelabfälle) aufgrund von Markierungen können dann am Lichtempfänger sicher erkannt werden. · Der Hintergrund der laufenden Materialbahn weist eine reflektierende Oberfläche auf, wohingegen die Markierung aus einer matten Farbe besteht. In diesem Fall ist es empfehlenswert, den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers zunächst auf einen mittleren Wert einzustellen und dann die Intensitätsansteuerung derart zu wählen, dass bei einem reflektierenden Hintergrund die Aussteuerung am Ausgang des
Regelverstärkers in einem oberen Bereich liegt. Ein Wechsel auf eine matte Farbe einer Markierung bewirkt dann einen starken Pegelabfall, welcher am Lichtempfänger sicher erkannt werden kann.
Der Hintergrund der laufenden Materialbahn weist eine matte Oberfläche auf, wohingegen die Markierung aus einer reflektierenden Farbe besteht. In diesem Fall ist es empfehlenswert, den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers zunächst auf einen mittleren Wert einzustellen und dann die Intensitätsansteuerung derart zu wählen, dass bei einem matten Hintergrund die Aussteuerung am Ausgang des Regelverstärkers in einem niedrigen Bereich liegt. Ein Wechsel auf eine reflektierende Farbe einer Markierung bewirkt dann einen starken Pegelanstieg, welcher am Lichtempfänger sicher erkannt werden kann.
• Der Hintergrund der laufenden Materialbahn weist eine reflektierende Oberfläche auf und auch die Markierung selber besteht aus einer reflektierenden Farbe. In diesem Fall ist es empfehlenswert, den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers zunächst auf einen mittleren Wert einzustellen und dann die Intensitätsansteuerung derart zu wählen, dass bei einem reflektierenden Hintergrund die Aussteuerung am Ausgang des Regelverstärkers ebenfalls in einem mittleren Bereich liegt. Farbwechsel (entweder Pegelanstiege oder Pegelabfälle) aufgrund von Markierungen können dann am Lichtempfänger sicher erkannt werden.
Eine Gesamtbetrachtung der vier beschriebenen Fälle zeigt, dass Markierungen auf einer laufenden Materialbahn am Lichtempfänger sowohl Pegelanstiege, als auch Pegelabfälle bewirken können. Um nunmehr sicher detektieren zu können, ob ein Pegelanstieg bzw. ein Pegelabfall einem Kontrastwechsel von einem Hintergrund auf eine Markierung oder umgekehrt einem Kontrastwechsel von einer Markierung auf einen Hintergrund zuzuordnen ist, können wiederum die bereits oben erwähnten Zeitfenster verwendet werden, innerhalb derer Veränderungen an der Leistung des steuerbaren Treibers und an dem Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers gesperrt sind. Diese Zeitfenster werden von einer dafür bereitgestellten Feed-Forward-Stufe ermittelt, sodass der eigentliche Sensor zur Erfassung von Markierungen auf einer laufenden Materialbahn folgende Logik anstellen kann:
• Tritt innerhalb von einem Zeitfenster ein Pegelanstieg und ein Pegelabfall bzw. umgekehrt ein Pegelabfall und ein Pegelanstieg auf, dann handelt es sich um eine Markierung.
• Treten dagegen innerhalb von einem Zeitfenster mehrere Pegelanstiege und/oder mehrere Pegelabfälle auf, so können diese Pegel nicht eindeutig einer Markierung zugeordnet werden. An das übergeordnete System wird dann eine entsprechende Fehlermeldung weitergegeben.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lichtquelle eine High-Power LED ist (LED für Light-Emitting Eiode oder Lichtemittierende Diode oder auch Lumineszenz-Diode) ist. High-Power LEDs sind inzwischen bereits für Lichtstärken im Bereich von 50 Candela (Einheit der Lichtstärke, Zeichen: cd) und für Lichtströme von bis zu 100 Lumen (Einheit des Lichtstroms, Zeichen: Im) bei einem Diodenstrom von einigen Hundert Milliampere verfügbar. High-Power LEDs sind als Einzel-LEDs mit weißer Lichtfarbe und einem nahezu gleichverteiltem Lichtsprektrum im sichtbaren Bereich verfügbar. Alternativ kann aber auch auf sogenannte Multi-LEDs zurückgegriffen werden, die mehrfarbig leuchten können. Beispielsweise können 3 LED-Chips in den Grundfarben Rot, Grün und Blau oder sogar auch 4 LED-Chips in den Grundfarben Rot, Grün und Blau sowie in Weiß auf einem SMD-Träger untergebracht sein.
Der LED-Treiber kann beispielsweise in Form von zwei überlagerten Pulsweitenmodulationen realisiert sein. Mit einer Pulsweitenmodulation wird der effektive Diodenstrom - und damit die Helligkeit der Diode - eingestellt, während die zweite Pulsweitenmodulation für das Takten der jeweiligen LED verantwortlich ist. Wie aus dem Bereich der Lichtwellenleiter- Übertragungstechnik bekannt, können Taktraten im Bereich von 1 Megahertz bei einer LED problemlos realisiert werden. Das Takten einer LED hat unter anderem den Vorteil, dass in jedem Takt neben einem Helligkeitswert (LED an) auch ein Dunkelwert (LED aus) zur Verfügung steht. Hinter dem LED- Verstärker kann der Helligkeitswert dann vom Dunkelwert abgezogen werden, sodass hiermit Störeinflüsse eliminierbar sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Lichtempfänger ein Farb-Spannungswandler ist. Ein Farb-Spannungswandler kann beispielsweise aus 3 Photodioden bestehen, denen jeweils ein Farbfilter in den Grundfarben Rot, Grün und Blau vorgeschaltet ist. Der Photostrom ist ein Maß für den Lichteinfall auf dem entsprechenden Wellenlängenbereich. Jeder Photodiode ist danach ein Strom-Spannungswandler nachgeschaltet, sodass die Ausgangsspannung schließlich ein Maß für den Lichteinfall auf dem entsprechenden Wellenlängenbereich ist. Erfindungsgemäß kann dieser Spannung nunmehr ein Regelverstärker zur optimalen Pegelaussteuerung nachgeschaltet werden.
Bei der Messung der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau sind dann also entsprechend auch drei Regelverstärker erforderlich.
Eine besonders bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Sensors ist die Verwendung als Messglied innerhalb eines Registerreglers einer Druckmaschine. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Sensor nach einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Sensor nach einem zweiten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Sensor nach einem dritten Ausführungsbeispiel, und
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Sensor nach einem vierten Ausführungsbeispiel. Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Sensor 101 nach einem ersten Ausführungsbeispiel, der hinter einem Druckwerk 102 einer Tiefdruckmaschine angeordnet ist. Von dem Druckwerk 102 schematisch dargestellt sind der Druckzylinder 103 (Presseur) und der Formzylinder 104. Die einzelnen Druckwerke einer Tiefdruckmaschine sind hintereinander angeordnet, wobei die Materialbahn 105 die einzelnen Druckwerke ohne Unterbrechung durchläuft. Der Presseur 103 wird kraftschlüssig über den Formzylinder 103 bei Kontakt mit der Materialbahn 105 angetrieben. Um die Farbübertragung von dem Formzylinder 104 auf die Materialbahn 105 zu begünstigen, kann die Materialbahn kurz vor Erreichen des Presseurs 103 elektrostatisch aufgeladen werden. Jedes Druckwerk druckt auf die Materialbahn eine Markierung (auch Registermarke genannt). In Fig. 1 sind drei Markierungen - also die Markierung 106, die Markierung 107 und die Markierung 108 - dargestellt. Dies bedeutet, dass die Materialbahn 105 bereits drei Druckwerke durchlaufen hat. Beispielsweise stammt also die Markierung 106 von dem ersten Druckwerk, die Markierung 107 von dem zweiten Druckwerk und die Markierung 108 von dem dritten Druckwerk.
In dem Sensor 101 ist als Lichtquelle eine High-Power LED 109 mit weißer Lichtabstrahlung vorgesehen. Die LED 109 wird von einem ansteuerbaren LED-Treiber mit Leistung versorgt, wobei die Leistung über die Steuer- und Auswerteeinheit steuerbar ist.
Der von der LED 109 erzeugte Lichtstrahl verlässt den Sensor 101 über einen halbdurchlässigen Spiegel 1 1 1 und über eine Linse 1 12 und erzeugt auf der Materialbahn einen Lichtfleck 1 13. In Abhängigkeit von der Oberfläche der Materialbahn wird das Licht des Lichtflecks 1 13 nach einem für die jeweilige Oberfläche charakteristischem Strahlungsdiagramm zurückgeworfen. Ein Teil dieses zurückgeworfenen Lichts wird von der Linse 1 12 erfasst und wird von dem halbdurchlässigen Spiegel auf den Lichtempfänger 1 14 geleitet.
Der Lichtempfänger 1 14 besteht im Prinzip aus drei Photodioden mit jeweils vorgesetzten Filtern in den Grundfarben Rot, Grün und Blau. Die Photoströme der drei Photodioden werden über einen Strom-Spannungswandler an einen Regelverstärker 1 15 geleitet.
Da drei Photoströme verstärkt werden müssen, handelt es sich bei dem Regelverstärker 1 15 tatsächlich um drei getrennte Verstärker, deren Verstärkungsfaktoren über drei getrennte Pegelregler auch getrennt gesteuert werden können. Die Ausgänge der drei Verstärker werden auch von der Steuer- und Auswerteeinheit 1 16 getrennt ausgewertet. Außerdem steuert die Steuer- und Auswerteeinheit 1 16 auch die Pegelregler getrennt an. Der Einfachheit halber wird aber im Folgenden diese gesamte Baugruppe insgesamt als Regelverstärker 1 15 bezeichnet. Das Ausgangssignal 1 17 des Regelverstärkers 1 15 wird der Steuer- und Auswerteeinheit 1 16 zugeführt. Die Steuer- und Auswerteeinheit 1 16 hat wiederum drei Ausgänge, nämlich einen ersten Steuerausgang 1 18 zum Steuern des Verstärkungsfaktors des Regelverstärkers 1 15, einen zweiten Steuerausgang 1 19 zum Steuern des LED-Treibers und einen Signalausgang 120, von dem aus das Sensorsignal - d. h. also das Messergebnis - über einen Feldbus (z. B. Ethernet Powerlink) an einen übergeordneten Registerregler weitergegeben wird.
Zur optimalen Pegelaussteuerung und/oder zur optimalen Intensitätsansteuerung wertet die Steuer- und Auswerteeinheit 1 16 den Pegel des Ausgangssignals 1 17 des Regelverstärkers 1 15 aus. Ist der Pegel übersteuert, reduziert die Steuer- und Auswerteeinheit über den Steuerausgang 1 18 den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers um 10 dB. Liegt nach dieser Reduzierung immer noch einer Übersteuerung vor, dann wird der Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers wieder auf den vorherigen Wert zurückgesetzt und es erfolgt dann über den Steuerausgang 1 19 eine Reduzierung der Leistung des LED-Treibers 1 10 um 10 dB. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das Ausgangssignal 1 17 nicht mehr übersteuert ist. Dieses Ausgangssignal 1 17 wird sodann über den Steuerausgang 1 18 durch entsprechende Einstellung des Verstärkungsfaktors des Regelverstärkers 1 15 optimal ausgesteuert.
Die optimale Pegelaussteuerung und/oder die optimale Intensitätsaussteuerung gemäß Fig. 1 erfolgt also nach dem Feed-Back-Prinzip. Bei echtzeitkritischen Anwendungen hat das Feed-Back-Prinzip allerdings den Nachteil der inhärenten Totzeit. Dieser Nachteil kann bei einem Aufbau nach dem Feed-Forward-Prinzip vermieden werden, wie dieser in Fig. 2 gezeigt ist.
Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Sensor nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Es werden im Folgenden nur die prinzipiellen Unterschiede zu Fig. 1 erklärt. Im Übrigen wird auf die Beschreibung gemäß Fig. 1 verwiesen.
Der Sensor gemäß Fig. 2 besteht nunmehr aus einer Feed-Forward-Stufe 201 und der eigentlichen Mess-Stufe 203. Die Mess-Stufe 203 erhält über die Feed-Forward- Leitung 202 ein Feed-Forward-Signal, das grobe Schätzwerte über die Pegel- Informationen und die Positions-Informationen der Markierungen enthält. Diese Informationen werden von der Mess-Stufe 203 dann zur optimalen Pegelaussteuerung und/oder zur optimalen Intensitätsansteuerung verwendet. Über den Signalausgang 204 wird dann das Sensorsignal - d. h. also das Messergebnis - über einen Feldbus (z.B. Ethernet Powerlink) an den übergeordneten Registerregler weitergegeben. Die Funktionsweise der Feed-Forward-Stufe 201 gleicht im Prinzip der Funktionsweise des Sensors 101 gemäß Fig. 1 , d. h. die optimale Pegelaussteuerung und/oder die optimale Intensitätsaussteuerung der Feed-Forward-Stufe 201 basiert auf dem in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Feed-Back-Prinzip. Aufgrund der Totzeit kann die Feed-Forward-Stufe 201 damit zwar nur grobe Schätzwerte über die Pegel- Informationen und die Positions-Informationen der Markierungen ermitteln, aber diese Schätzwerte reichen für die Mess-Stufe 203 aus, um eine optimale Pegelaussteuerung und/oder eine optimale Intensitätsaussteuerung zu gewährleisten. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise des Feed-Forward-Prinzips wird im Übrigen auf die obige Beschreibung in der Beschreibungseinleitung verwiesen.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Sensor nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Es werden im Folgenden nur die prinzipiellen Unterschiede zu Fig. 1 erklärt. Im Übrigen wird auf die Beschreibung gemäß Fig. 1 verwiesen.
Bei dem Sensor 301 gemäß Fig. 3 besteht der Unterschied gegenüber dem Sensor 101 gemäß Fig. 1 darin, dass nunmehr der Strahlengang des Lichtstrahls derart verläuft, dass auf die Verwendung eines halbdurchlässigen Spiegels verzichtet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die durch den halbdurchlässigen Spiegel verursachten Verluste vermieden werden können. Um dies zu erreichen, wurden die optische Achse 302 der Lichtquelle und die optische Achse 303 des Lichtempfängers derart verkippt, dass der Einfallswinkel der optischen Achse 302 gerade dem Ausfallswinkel der optischen Achse 303 entspricht. Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Sensor nach einem vierten Ausführungsbeispiel. Es werden im Folgenden nur die prinzipiellen Unterschiede zu Fig. 3 erklärt. Im Übrigen wird auf die Beschreibungen gemäß Fig. 1 und gemäß Fig. 3 verwiesen.
Bei dem Sensor 401 gemäß Fig. 4 besteht der Unterschied gegenüber dem Sensor 301 gemäß Fig. 3 darin, dass der Einfallswinkel der optischen Achse 402 nicht mehr dem Ausfallswinkel der optischen Achse 403 entspricht. Dies hat zur Folge, dass direkte Reflexionen seitens der Materialbahn vermieden werden. Vielmehr wird nur noch dass diffus gestreute Licht des Lichtflecks zum Lichtempfänger zurückgeworfen, sodass der Lichtempfänger bei stark reflektierenden Oberflächen einer Materialbahn weniger übersteuert wird. Mitunter kann auch daran gedacht werden, die beiden Anordnungen gemäß Fig. 3 und gemäß Fig. 4 zu kombinieren, so wie dies beispielsweise in der EP 2 278 361 A1 beschrieben ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Sensor zur optischen Erfassung von Markierungen auf einer laufenden Materialbahn, mit einer Lichtquelle zur Erzeugung eines Lichtflecks auf der laufenden Materialbahn, wobei die Intensität des Lichtflecks von einem Treiber steuerbar ist, mit einem Lichtempfänger zum Empfangen des seitens des Lichtflecks zurückgeworfenen Lichts, mit einer Signalverarbeitungseinheit zur Auswertung des Ausgangssignals der des Lichtempfängers, und mit einer Umschalteeinheit zum Umschalten zwischen einem Teach-Modus, in dem die Intensität des Lichtflecks durch den Treiber verändert wird, und einem Erfassungs-Modus, in dem die Intensität des Lichtflecks durch den Treiber konstant gehalten wird.
2. Sensor nach Anspruch 1 , wobei in dem Teach-Modus die Intensität des Lichtflecks durch den Treiber derart verändert wird, dass das Ausgangssignal des Lichtempfängers sich in einem optimalen Aussteuerungsbereich befindet.
3. Sensor nach einem der Ansprüche 1 - 2, wobei in dem Erfassungs-Modus stufenweise Änderungen innerhalb des Ausgangssignals des Lichtempfängers erfasst werden.
4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei zwischen dem Lichtempfänger und der Signalverarbeitungseinheit ein Regelverstärker zur optimalen Pegelaussteuerung geschaltet ist.
5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei der Lichtempfänger derart montiert ist, dass das direkt reflektierte Licht des Lichtflecks auf den Lichtempfänger trifft.
6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei der Lichtempfänger derart montiert ist, dass das diffus gestreute Licht des Lichtflecks auf den Lichtempfänger trifft.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei der Signalverarbeitungseinheit ein Feed-Forward-Signal zur optimalen Aussteuerung der Intensität des Lichtflecks zuführbar ist.
8. Sensor nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei der Signalverarbeitungseinheit ein Feed-Forward-Signal zur optimalen Pegelaussteuerung zuführbar ist.
9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei die Lichtquelle eine High- Power LED mit weißer Lichtabstrahlung ist.
10. Sensor nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei der Lichtempfänger ein Farb- Spannungswandler ist.
1 1 . Registerregler einer Druckmaschine mit einem Sensor nach einem der Ansprüche 1 - 10.
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