EP3245475A1 - Messsystem und verfahren zur kalibrierung von druckstationen - Google Patents

Messsystem und verfahren zur kalibrierung von druckstationen

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EP3245475A1
EP3245475A1 EP15813082.3A EP15813082A EP3245475A1 EP 3245475 A1 EP3245475 A1 EP 3245475A1 EP 15813082 A EP15813082 A EP 15813082A EP 3245475 A1 EP3245475 A1 EP 3245475A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
printing
information
measuring system
printing station
print head
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15813082.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Reiniger
Sascha Koers
Katrin Preckel
Daniel Teufert
Werner Van De Wynckel
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.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP3245475A1 publication Critical patent/EP3245475A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J25/00—Actions or mechanisms not otherwise provided for
    • B41J25/304—Bodily-movable mechanisms for print heads or carriages movable towards or from paper surface
    • 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
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41J3/40733—Printing on cylindrical or rotationally symmetrical objects, e. g. on bottles
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    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
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    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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    • B41F17/14—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for for printing on filamentary or elongated articles, or on articles with cylindrical surfaces on articles of finite length
    • B41F17/18—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for for printing on filamentary or elongated articles, or on articles with cylindrical surfaces on articles of finite length on curved surfaces of articles of varying cross-section, e.g. bottles, lamp glasses
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/04—Tripping devices or stop-motions
    • B41F33/14—Automatic control of tripping devices by feelers, photoelectric devices, pneumatic devices, or other detectors

Definitions

  • the invention relates to a measuring system according to the preamble
  • Claim 1 and to a method for calibration of printing stations according to the preamble of claim 12.
  • Devices for printing containers are known in different designs.
  • printing systems for printing on containers using digital ink jet or ink jet printing heads are known.
  • Printing systems or printing presses (for example, DE 10 2007 050 490 A1), in which they are driven in rotation on at least one vertical axis
  • Transport element a plurality of treatment or printing stations are formed for receiving a respective container to be printed on which the container under
  • An essential factor for optically high-quality printing of containers is the most exact alignment of the print head relative to the container to be printed. In this case, the calibration of the printhead within the respective printing station is of decisive importance.
  • the invention relates to a measuring system for measuring a printing station having a printing head.
  • the printhead is adjustable in position, in particular held by a motor adjustable at the printing station.
  • "adjustable" in the sense of the invention means, in particular, a translatory movement or a displacement in at least one, preferably in a plurality of spatial directions and / or a pivotability about at least one pivot axis. transmission) interface.
  • the measuring device is designed in particular for detecting measurement information of a positionally variable component of the printing station during its movement.
  • the positionally variable component may in particular be the print head itself, but also the positionally variable print head carrier on which the print head is held.
  • the measuring device is connected to the computer unit for the transmission of
  • the computer unit is designed to receive the measurement information provided by the measuring device, i. has a suitable interface, which is connected to an interface of the measuring device.
  • the computer unit is for determining actual position data of
  • Position information indicating a desired position or a desired trajectory of the position-variable component can be stored, for example, in a storage unit connected to the computer unit. This storage unit can be the measuring system, but also the respective printing station or these
  • the calibration information determined in this way is provided at the (transmission) interface and can then be suitably reused.
  • these can be assigned to one of the respective printing station
  • Memory unit are transmitted in order to calibrate by accessing this memory unit, the at least one printhead this print station can.
  • the calibration information can also be transmitted to a central storage unit assigned to the printing device.
  • the main advantage of the measuring system is that the print head can be calibrated very accurately and quickly to a defined target position, without any conclusions about a printed image of a printed container.
  • the measuring device is designed to determine three-dimensional measurement information. This allows an accurate recording of the actual position of the print head in three-dimensional space.
  • the measuring device is a camera
  • measurement information relating to the surfaces of the positionally variable component in the printing station can be determined, which contains information about the local position, in particular the three-dimensional position of the positionally variable component. Based on this
  • Measurement information position correction quantities can be determined as calibration information.
  • the positionally variable component is the print head carrier or a defined region of the print head carrier or a region of the print head.
  • the print head carrier can be, for example, a print head holder which can be displaced in different spatial directions and / or a print head holder which can be swiveled about at least one pivot axis.
  • the positionally variable component is at least one printhead nozzle.
  • the printhead nozzle represents the delivery point of the ink or printing ink and thus forms an ideal, from the measuring device to
  • the positionally variable component is at least one reference surface of the print head.
  • an area can be provided, for example, on the housing of the printhead or in the area of the printhead nozzles, which can be used as the reference area to be detected in order to determine the actual position data from the measurement information.
  • the print station is a replaceable one
  • Printing module wherein the measuring system for registration alignment and / or
  • the measuring system has a receptacle or a stop for the printing module, so that the printing module in the disassembled state, i. detached from the rotor or the support element to which the pressure module in the installed state at the
  • Pressure device is attached, can be measured. This ensures that a predetermined alignment between the measuring device and the
  • the interface is designed for coupling to a memory unit provided in the printing station or in the printing module and for transmitting the calibration information to this memory unit.
  • the printing station is designed as an exchangeable printing module
  • the measurement of the printing module can be measured after its first production or after an inspection at the manufacturer.
  • the calibration information can then be stored in the memory unit.
  • a calibration of the printing module can then be carried out on the basis of the calibration information.
  • the printing station or the printing module is recalibrated, for example, at certain intervals on the basis of the calibration information.
  • the interface is designed for coupling to a central storage unit connected to a multiplicity of printing stations and for transmitting the calibration information to this storage unit.
  • the calibration information of all printing stations of a printing device can be stored centrally, wherein an assignment of the calibration information has to be made to a defined printing station, for example by an identifier or an addressing.
  • the calibration information can then be read out and the printing stations can be assigned according to their assigned
  • the calibration information may indicate the direction of movement and the amount of movement required to move from an actual position to a desired position.
  • one or more encoders can be provided on the mechanism moving the print head, by means of which either an absolute position (absolute encoder) or a relative position (relative to a reference point, for example a reference mark or an end position) can be determined. This allows the printhead to be moved exactly to a desired setpoint position. Other positioning methods known from the prior art are also possible.
  • means are provided for the exact positioning and / or alignment of the measuring device relative to the printing station.
  • Such means may be, for example, optical means, which by detecting a Reference surface or other defined area of the printing station allow a desired orientation of the measuring device relative to the printing station.
  • mechanical alignment means are conceivable. This calibration inaccuracies can be minimized.
  • the invention relates to a method of calibrating print stations having a printhead comprising the steps of:
  • Data storage can work on different systems and on
  • the measurement information is stored in a memory unit of the print module itself, so that this measurement and calibration information is always available temporally and spatially together with the respective print module.
  • each printing module brings with it its own, unique characteristic of its own geometry and tolerance deviation when connecting or during installation at the intended location (printing station or printing device).
  • the printing module or the printing station has a port or recording option and data interface for removable, portable storage medium, such as a USB flash drive (USB flash drive), micro SD card, a USB security dongle or the like.
  • a USB flash drive USB flash drive
  • micro SD card micro SD card
  • USB security dongle or the like.
  • the measurement and calibration data are then stored on these removable storage media, which may also be stored, secured and / or shipped separately from the print modules or stations.
  • a print module can not be accessed without the associated portable
  • Storage medium to be put into operation On the portable storage medium, in addition to the measurement and calibration data, advantageously further suitable data in particular are stored for the print module and / or the print station.
  • the measurement and calibration data for a number of printing modules or stations are stored on only one of the portable storage media, wherein only a printing module, a printing station or the printing device itself has a recording facility and interface for this storage medium.
  • the data transfer from the measuring system to the portable memory is carried out in a known manner directly on the measuring system or downstream of a central control and computer unit.
  • the measured values can be stored and provided solely or additionally in the control or storage unit of the printing device, the printing stations or on a central server, here in particular also in an online cloud.
  • An online storage space offers esp. The advantages that easy availability of the data is given, which is advantageous in addition to the installation of modules for batch tracking and quality management.
  • the main advantage of the method according to the invention is that the print head can be calibrated very accurately and quickly by measuring at least one positionally variable component to a defined desired position, without any conclusions about a printed image of a printed container.
  • the position-variable component is moved during acquisition of the measurement information at least in two, preferably three independent spatial directions and / or by at least one
  • the calibration method becomes two-stage
  • Measurement information regarding the moving printhead support and in a second measuring step a set of measurement information with respect to a range of the moving printhead, in particular at least one printhead nozzle or a reference surface of the printhead is determined. Based on the measurement information determined in the first and second measurement steps, the
  • Calibration information determined This allows a more accurate calibration information obtained and thus a more accurate calibration of the printing station can be achieved.
  • the printing station is calibrated directly by the determined calibration information. That the won
  • Calibration information is transmitted via the interface of the measuring system directly to the printing station and there is a direct calibration of the
  • Print station based on this calibration information.
  • the calibration information can be stored in a central memory unit provided for a plurality of print stations and for the each print station is calibrated after transmission of Kalibrie nformationen to this printing station on the basis of this Kalib er some.
  • the calibration information is stored in a memory unit provided in the respective print station and for the print station to be calibrated using this calibration information stored in the memory unit.
  • the measurement and determination of the calibration information is carried out spatially and temporally separate from the actual calibration of the printing station, wherein, for example, the measurement is carried out by the manufacturer or a maintenance company for the printing stations and the calibration is performed only after the installation of the printing station in the printing device.
  • Recalibration is recalibrated based on the stored calibration information.
  • a printing device in a schematic plan view
  • 2 shows by way of example a printing station to be arranged on the printing device as a printing module in a perspective view
  • a printing station to be arranged on the printing device as a printing module in a perspective view
  • FIG. 3 shows by way of example an arrangement of a measuring system in front of a printing station in a schematic plan view
  • FIG. 4 shows by way of example an arrangement of a measuring system in front of a rotor comprising a plurality of printing stations in a schematic plan view.
  • Printing device 1 has a plurality of printing stations 3, on each of which at least one print head 2 is provided.
  • the printheads are in particular after the inkjet or ink-jet principle working digital printheads 2. Die
  • Printheads 2 each have a multiplicity of nozzles, which are provided successively on each print head 3, for example in a row in the vertical direction, and are individually electrically activatable.
  • the application of the printing ink or printing ink to the nozzles is carried out by appropriate control of electrodes or piezo elements.
  • the printing device 1 in the illustrated embodiment consists of a rotatable around a vertical machine axis MA, preferably continuously circulating rotatably driven rotor 6, at the periphery of a plurality of printing stations 3 are formed.
  • each printing station 3 is respectively associated with at least one print head 2, which is moved together with the respective printing station 3.
  • the to be printed containers are the
  • the printing of the containers at the printing stations 3 is carried out, for example, line by line by relative movement of the container to the print head 2, in the illustrated embodiment in that each with its container axis in the vertical direction, i. oriented parallel to the axis of rotation of the rotor 6 container during printing is controlled by its container vertical axis rotated.
  • the printing stations can be formed on the rotor 6 by individual circumferentially distributed arranged functional elements, for example, in each case at least one print head 2 and a container carrier, which is designed to receive a respective container, form a printing station 3. Furthermore, more
  • the peripherally provided on the rotor 6 printing stations 3 may each be formed by a pressure module, which is provided as such in entirety interchangeable on the rotor.
  • Each printing module in this case has a housing or at least one support structure, in / on which all the functional elements necessary for the function of the printing modules are arranged, for example at least one print head 2 and at least one holding and
  • Centering unit for a container or means for holding and re-releasing such a holding and centering unit is a container or means for holding and re-releasing such a holding and centering unit.
  • FIG. 2 shows, by way of example, a printing station 3 in the form of a printing module 20.
  • the printing module 20 has a print head 2 with print head nozzles 2. 1.
  • a receptacle 21 for a holding and centering unit (not shown) is provided on the printing module 20.
  • the holding and centering unit (not shown) is provided on the printing module 20.
  • Centering also be part of the print module 20.
  • FIG. 3 shows a measuring system 10 for calibrating a printhead 2 of FIG
  • Printing station 3 which is designed for example as a printing module 20 as shown in FIG.
  • the measuring system 10 can also be used to measure and calibrate a non-modular printing station 3, which is arranged on the rotor 6 of several
  • the measuring system 10 comprises at least one measuring device 1 1, a
  • the measuring system 10 is based on an optical measuring method for position measurement of a position-variable component of the printing station 3.
  • This position-variable component may be, for example, the print head 2 itself or a device for holding the print head 2. This device is referred to below as the printhead carrier 4.
  • the measuring device 1 1 of the measuring system 10 is for detecting measurement information of the
  • Measuring device 1 1 is particularly for receiving multi-dimensional, in particular three-dimensional position information of the positionally variable
  • a 3D laser scanner provides three-dimensional point clouds and thus a complete multi-dimensional image of the
  • the position-variable component or at least a portion of the component, which serves as a measuring point which serves as a measuring point.
  • geometric variables such as lengths and angles can be determined.
  • a 3D camera as a measuring device 1 1 will contain image information that allow a geometric measurement of the recorded components of the printing station 3.
  • Position variable component added.
  • the component can be moved, for example, in different spatial directions, for example in mutually orthogonal stationary spatial directions (x-y-z-direction).
  • the component may be provided pivotable at least about a pivot axis at the printing station, for example, to be able to print on inclined surfaces (container shoulder) on a container.
  • the position variable component is moved and / or pivoted over its entire adjustment. During this movement, measurement information is received by the measuring device 1 1.
  • the measurement information provided by the measuring device 11 is transmitted to a computer unit 12 of the measuring system 10.
  • the computer unit 12 can be coupled to the measuring device 11, for example, by wire or wireless.
  • the computing unit 12 receives the
  • Measurement information determines from this received measurement information a set of actual position data of the measured, positionally variable component.
  • This set of actual position data includes, for example, a plurality of
  • setpoint position data are stored in the measuring system 10, which indicate target position values of the position-variable component after the calibration.
  • the desired position data are those position data at which the positionally variable component should ideally, ie, be in the calibrated state.
  • the desired position data contain, for example, a multiplicity of position values in three-dimensional space, in particular x, y and z coordinates, at which the positionally variable component moves along the should preferably be multi-dimensional displacement.
  • the measuring system 10 may for example comprise a memory unit in which the desired position data are stored.
  • calibration information can be obtained which can be used to calibrate the printhead 2. For example, the deviations between the actual position data and the desired position data are determined and based on the deviations calibration information, for example in the form of
  • the calibration information or the magnification variables are preferably determined by the arithmetic unit 12.
  • Optimization routine be designed to be based on a variety of
  • Position values in the actual position data and position values in the desired position data are the most suitable for calibrating the print head 2
  • the Versteilieren can specify, for example, by what amount and in which direction the position variable component has to be moved or pivoted.
  • the obtained calibration information or the adjustment variables are provided by the measuring system 10 at the interface 13.
  • the calibration of the printhead 2 based on the calibration information can be done in different ways.
  • the calibration information can be transmitted directly to the respective printing station 3 and thus a calibration of the print head 2 can be performed.
  • actuators in particular motor drives, the one
  • calibration information may be after maintenance or
  • Memory unit 14 stored. The associated with the printing device 1
  • Memory unit 14 may in particular be a central memory unit which is coupled to all the printing stations 3 of the printing device 1, so that in this memory unit 14 the respective printing stations 3 associated
  • Calibration information can be stored. If necessary, for example in the
  • the calibration information can be read and transmitted to the respective printing stations 3, so that they can make the calibration of the printheads 2 based on the calibration information.
  • the memory unit may also be provided in the measuring system 10 or assigned to this measuring system 10.
  • the measuring system can preferably be adapted to the given design of the printing station 3 or the printing device 1.
  • the measuring system 10 can be designed to receive a respective printing module 20.
  • on the measuring system 10 may be provided a holder, a receptacle or a stop, by means of which the printing module 20 can be aligned in a desired relative position to the measuring device. Other measures are conceivable.
  • the measuring system 10 in the event that the printing stations 3 are not provided interchangeably on the rotor 6 or in the event that several printing stations 3 are to be measured or calibrated when arranged on the rotor 6, the measuring system 10, as shown in Figure 4, before the the printing stations 3 having rotor 6 are placed.
  • the measuring device 1 1 on a tripod or similar. be placed at the level of the printheads 2 in front of the rotor 6, in such a way that a
  • position variable component mitbewegter area of the printing station 3 can be used.
  • This may in particular be the receptacle 21 for holding a holding and centering unit or, in the case in which the holding and centering unit is part of the printing station 3, an area of the holding and centering unit itself.
  • the measurement or calibration of the printing station 3 is performed in several steps. As a result, a higher accuracy in the printing station calibration can be achieved.
  • the measurement can be carried out in particular in two separate steps. In a first step, for example, the position of the print head carrier 4, by means of the
  • Printhead 2 positionally variable in the printing station 3 is held, measured, and that when moving the same over a portion of its adjustment or over the entire adjustment.
  • This measurement of the print head carrier 4 can preferably take place with the print head 2 removed.
  • a first set of measurement information is thus obtained, which contains information about the actual position of the print head carrier 4 in different adjustment positions.
  • This first set of measurement information can be found in the central storage unit 14 or the printing station 3 associated storage unit 5 are stored.
  • a second measuring step is carried out, in which the position of the print head 2 is measured, namely when it moves over part of it
  • Adjustment range or over the entire adjustment range is installed between the first surveying step and the second surveying step.
  • the printhead 2 is installed on the printhead carrier 4.
  • a specific area of the print head 2 can be selected as a reference point, for example a reference area of the print head 2
  • Printhead 2 or printhead nozzle 2.1 The calculation of

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messsystem zur Vermessung einer einen Druckkopf (2) aufweisenden Druckstation (3), wobei der Druckkopf (2) in seiner Position verstellbar an der Druckstation (3) gehalten ist, wobei das Messsystem (10) folgendes umfasst: zumindest eine Messeinrichtung (11), die zur Erfassung von Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der Druckstation (3) während dessen Bewegung ausgebildet ist; eine Rechnereinheit (12), die zum Empfang der von der Messeinrichtung (11) bereitgestellten Messinformationen ausgebildet ist, wobei die Rechnereinheit (12) zur Ermittlung von Ist-Positionsdaten des positionsveränderlichen Bauteils aus den empfangenen Messinformationen, zum Vergleichen dieser Ist-Positionsdaten mit vorgegebenen Soll-Positionsdaten und zur Ermittlung von Kalibrierinformationen basierend auf den Ist-Positionsdaten und den Soll- Positionsdaten ausgebildet ist; eine Schnittstelle (13) zur Übertragung der Kalibrierinformationen.

Description

Messsystem und Verfahren zur Kalibrierung von Druckstationen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Messsystem gemäß dem Oberbegriff
Patentanspruch 1 sowie auf ein Verfahren zur Kalibrierung von Druckstationen gemäß dem Oberbegriff Patentanspruch 12.
Vorrichtungen zum Bedrucken von Behältern sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Insbesondere sind Drucksysteme zum Bedrucken von Behältern unter Verwendung von digitalen, nach dem Tintenstrahl- oder Ink-Jet-Prinzip arbeitenden elektrischen Druckköpfen bekannt. Bekannt sind dabei insbesondere auch
Drucksysteme oder Druckmaschinen (z.B. DE 10 2007 050 490 A1 ), bei denen an einem um wenigstens eine vertikale Achse umlaufend angetriebenen
Transportelement mehrere Behandlungs- oder Druckstationen zur Aufnahme jeweils eines zu bedruckenden Behälters gebildet sind, an denen die Behälter unter
Verwendung von elektronisch ansteuerbaren, nach dem Tintenstrahl- oder Ink-Jet- Prinzip arbeitenden, digitalen Druckköpfen bedruckt werden.
Ein wesentlicher Faktor für eine optisch hochwertige Bedruckung von Behältern ist möglichst exakte Ausrichtung des Druckkopf relativ zu dem zu bedruckenden Behälter. Dabei kommt der Kalibrierung des Druckkopfs innerhalb der jeweiligen Druckstation eine entscheidende Bedeutung zu.
Aus der Druckschrift DE 10 2012 005 046 A1 ist ein Verfahren zur Feststellung von Fehlern in der Ausrichtung von Druckbildern bekannt geworden. Dabei wird von wenigstens zwei Druckköpfen ein dem jeweiligen Druckkopf zuzuordnendes
Druckbild erzeugt. Anschließend werden die Druckbilder optisch erfasst und mittels Bildverarbeitungsmitteln ausgewertet, um eine Abweichung der Druckbilder der wenigstens zwei Druckköpfe zu ihrer nominalen Anordnung feststellen zu können. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, dass sich von unterschiedlichen
Bewegungsfreiheitsgraden des Druckkopfs verursachte Ausrichtungsfehler überlagern, so dass häufig nur unzureichende Rückschlüsse auf vorzunehmende Ausrichtungskorrekturen des Druckkopfs gezogen werden können. Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Messsystem anzugeben, mittels dem hochgenaue und zeitsparende Vermessung und Kalibrierung des zumindest einen Druckkopfs der Druckstation möglich ist.
Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Ein Verfahren zur Kalibrierung von Druckstationen ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 12. Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Messsystem zur Vermessung einer einen Druckkopf aufweisenden Druckstation. Der Druckkopf ist in seiner Position verstellbar, insbesondere motorisch verstellbar an der Druckstation gehalten. Unter„verstellbar" im Sinne der Erfindung wird dabei insbesondere eine translatorische Bewegung bzw. eine Verschiebung in zumindest einer, vorzugsweise in mehreren Raumrichtungen und/oder eine Verschwenkbarkeit um zumindest eine Schwenkachse verstanden. Das Messsystem umfasst dabei insbesondere eine Messeinrichtung, eine Rechnereinheit und eine (Übertragungs-)Schnittstelle.
Die Messeinrichtung ist insbesondere zur Erfassung von Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der Druckstation während dessen Bewegung ausgebildet. Das positionsveränderliche Bauteil kann dabei insbesondere der Druckkopf selbst, aber auch der positionsveränderliche Druckkopfträger sein, an dem der Druckkopf gehalten ist. Die Messeinrichtung ist mit der Rechnereinheit zur Übertragung von
Messinformationen gekoppelt. Die Rechnereinheit ist dabei zum Empfang der von der Messeinrichtung bereitgestellten Messinformationen ausgebildet, d.h. weist eine geeignete Schnittstelle auf, die mit einer Schnittstelle der Messeinrichtung verbunden ist. Die Rechnereinheit ist zur Ermittlung von Ist-Positionsdaten des
positionsveränderlichen Bauteils aus den empfangenen Messinformationen, zum Vergleichen dieser Ist-Positionsdaten mit vorgegebenen Soll-Positionsdaten und zur Ermittlung von Kalibrierinformationen basierend auf den Ist-Positionsdaten und den Soll-Positionsdaten ausgebildet. Die Soll-Positionsdaten sind dabei Positionsinformationen, die eine Soll-Lage oder eine Sollbewegungsbahn des positionsveränderlichen Bauteils angeben. Sie können beispielsweise in einer mit der Rechnereinheit verbundenen Speichereinheit abgelegt sein. Diese Speichereinheit kann dem Messsystem, aber auch der jeweiligen Druckstation oder der diese
Druckstation aufweisenden Druckvorrichtung (zentrale Speichereinheit) zugeordnet sein. Die derart ermittelten Kalibrierinformationen werden an der (Übertragungs-) Schnittstelle bereitgestellt und können dann geeignet weiterverwendet werden.
Beispielsweise können diese in eine der jeweiligen Druckstation zugeordnete
Speichereinheit übertragen werden, um durch Zugriff auf diese Speichereinheit den zumindest einen Druckkopf dieser Druckstation kalibrieren zu können. Alternativ können die Kalibrierinformationen auch an eine der Druckvorrichtung zugeordnete zentrale Speichereinheit übertragen werden. Außerdem ist es möglich, die
Druckstation direkt mit dem Messsystem über die (Übertragungs-)Schnittstelle zu verbinden, um eine direkte Kalibrierung des zumindest einen Druckkopfs dieser Druckstation vorzunehmen.
Der wesentliche Vorteil des Messsystems besteht darin, dass der Druckkopf sehr exakt und zeitsparend auf eine definierte Soll-Position kalibriert werden kann, und zwar ohne Rückschlüsse über ein Druckbild eines bedruckten Behälters.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Messeinrichtung zur Ermittlung von dreidimensionalen Messinformationen ausgebildet. Dadurch kann eine exakte Aufnahme der Ist-Position des Druckkopfs im dreidimensionalen Raum erfolgen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Messeinrichtung eine Kamera,
vorzugsweise eine 3D-Kamera oder ein Laserscanner, vorzugsweise ein SD- Laserscanner. Durch diese Messeinrichtungen werden Messinformationen bezüglich der Oberflächen des positionsveränderlichen Bauteils in der Druckstation ermitteln, die Informationen über die örtliche Lage, insbesondere die dreidimensionale Lage des positionsveränderlichen Bauteils enthalten. Basierend auf diesen
Messinformationen können Lagekorrekturgrößen als Kalibrierungsinformationen ermittelt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das positionsveränderliche Bauteil der Druckkopfträger bzw. ein definierter Bereich des Druckkopfträgers oder ein Bereich des Druckkopfs. Der Druckkopfträger kann beispielsweise eine in unterschiedliche Raumrichtungen verschiebbare und/oder eine um zumindest eine Schwenkachse verschwenkbare Druckkopfhalterung sein. Durch Aufnahme von Messinformationen am Druckkopfträger bzw. am Druckkopf selbst können für die Ermittlung der
Kalibrierungsinformationen notwendige Messinformationen erhalten werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das positionsveränderliche Bauteil zumindest eine Druckkopfdüse. Die Druckkopfdüse stellt den Abgabepunkt der Druckfarbe bzw. Drucktinte dar und bildet damit einen idealen, von der Messeinrichtung zu
erfassenden Messpunkt. Durch Verwendung der Druckkopfdüse als zu erfassenden Messpunkt kann eine optimierte Kalibrierung des Druckkopfs erreicht werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das positionsveränderliche Bauteil zumindest eine Referenzfläche des Druckkopfs. Abhängig vom verwendeten Druckkopftyp kann eine Fläche beispielsweise am Gehäuse des Druckkopfs oder im Bereich der Druckkopfdüsen vorgesehen sein, die als zu erfassende Referenzfläche genutzt werden kann, um aus den Messinformationen die Ist-Positionsdaten zu ermitteln.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Druckstation ein austauschbares
Druckmodul, wobei das Messsystem zur lagegenauen Ausrichtung und/oder
Halterung und Vermessung dieses Druckmoduls ausgebildet ist. Beispielsweise weist das Messsystem eine Aufnahme oder einen Anschlag für das Druckmodul auf, so dass das Druckmodul im ausgebauten Zustand, d.h. losgelöst vom Rotor bzw. dem Tragelement, an dem das Druckmodul im eingebauten Zustand an der
Druckvorrichtung befestigt ist, vermessen werden kann. Dadurch wird erreicht, dass eine vorgegebene Ausrichtung zwischen der Messeinrichtung und dem zu
vermessenden positionsveränderlichen Bauteil erreicht wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle zur Kopplung mit einer in der Druckstation oder in dem Druckmodul vorgesehenen Speichereinheit und zur Übertragung der Kalibrierinformationen an diese Speichereinheit ausgebildet. Für den Fall, dass die Druckstation als austauschbares Druckmodul ausgebildet ist, kann die Vermessung des Druckmoduls nach dessen Erstfertigung oder nach einer Inspektion beim Hersteller vermessen werden. Die Kalibrierinformationen können dann in der Speichereinheit abgelegt werden. Nach dem Einbau des Druckmoduls in die Druckvorrichtung kann dann eine Kalibrierung des Druckmoduls anhand der Kalibrierinformationen vorgenommen werden. Weiterhin ist es möglich, dass die Druckstation bzw. das Druckmodul beispielsweise in gewissen Zeitabständen anhand der Kalibrierinformationen neu kalibriert wird.
Alternativ ist es möglich, dass die Schnittstelle zur Kopplung mit einer zentralen, mit einer Vielzahl von Druckstationen verbundenen Speichereinheit und zur Übertragung der Kalibrierinformationen an diese Speichereinheit ausgebildet ist. Damit können die Kalibrierinformationen sämtlicher Druckstationen einer Druckvorrichtung zentral gespeichert werden, wobei eine Zuordnung der Kalibrierinformationen zu einer definierten Druckstation zu erfolgen hat, beispielsweise durch eine Kennung oder eine Adressierung. Zu Kalibrierzwecken können dann die Kalibrierinformationen ausgelesen und die Druckstationen gemäß den ihnen zugeordneten
Kalibrierinformationen kalibriert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Rechnereinheit zur Ermittlung von
Kalibrierinformationen ausgebildet, die Bewegungsinformationen für das
positionsveränderliche Bauteil zur Kalibrierung desselben auf eine Sollposition enthalten. Beispielsweise können die Kalibrierinformationen die Bewegungsrichtung und den Betrag der nötigen Bewegung angeben, um von einer Ist-Position in eine Soll-Position zu gelangen. Hierzu können an der den Druckkopf bewegenden Mechanik ein oder mehrere Encoder vorgesehen sein, mittels denen sich entweder eine absolute Position (Absolutencoder) oder eine relative Position (relativ zu einem Bezugspunkt, beispielsweise einer Referenzmarke oder einer Endstellung) ermitteln lässt. Damit lässt sich der Druckkopf exakt in eine gewünschte Sollposition verfahren. Auch andere, aus dem Stand der Technik bekannte Positionierverfahren sind möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind Mittel zur exakten Positionierung und/oder Ausrichtung der Messeinrichtung relativ zur Druckstation vorgesehen. Derartige Mittel können beispielsweise optische Mittel sein, die durch Erfassung einer Referenzfläche oder eines sonstigen definierten Bereichs der Druckstation eine gewünschte Ausrichtung der Messeinrichtung gegenüber der Druckstation ermöglichen. Auch mechanische Ausrichtungsmittel sind denkbar. Damit können Kalibrierungenauigkeiten minimiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Kalibrierung von einen Druckkopf aufweisenden Druckstationen umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen einer Messeinrichtung, die zur Erfassung von
Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der
Druckstation ausgebildet ist;
- Bewegen des positionsveränderlichen Bauteils relativ zur
Messeinrichtung;
- Erfassen von Messinformationen während der Bewegung des
positionsveränderlichen Bauteils durch die Messeinrichtung;
- Übertragen der Messinformationen an eine Rechnereinheit bzw. eine entsprechende Datenspeichereinheit;
- Ermitteln von Ist-Positionsdaten aus den Messinformationen;
- Ermitteln von Kalibrierinformationen aus den Ist-Positionsdaten und vorgegebenen Soll-Positionsdaten;
- Kalibrieren des Druckkopfs basierend auf den Kalibrierinformationen.
Die Datenspeicherung kann auf unterschiedlichen Systemen und an
unterschiedlichen Orten erfolgen. Insbesondere werden die Messinformationen in einer Speichereinheit des Druckmoduls selbst abgelegt, so dass diese Mess- und Kalibrierungsinformationen immer zeitlich und räumlich gemeinsam mit dem jeweiligen Druckmodul verfügbar sind. So bringt jedes Druckmodul seine eigene, einzigartige Charakteristik der eigenen Geometrie und Toleranzabweichung beim Verbinden oder beim Einbau an den bestimmungsgemäßen Ort (Druckstation oder Druckvorrichtung) mit.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Druckmodul oder die Druckstation einen Port oder Aufnahmemöglichkeit und Datenschnittstelle für ein auswechselbares, portables Speichermedium auf, wie bspw. einen USB-Stick (USB flash drive), Micro SD-Card, einen USB-Sicherheitsdongel oder dergleichen. Die Mess- und Kalibrierdaten werden dann auf diesen austauschbaren Speichermedien abgelegt, die ggf. auch getrennt von den Druckmodulen oder -Stationen gelagert, gesichert und/oder versendet werden können.
Somit kann ein Druckmodul nicht unbefugt ohne das dazugehörige portable
Speichermedium in Betrieb genommen werden. Auf dem portablen Speichermedium sind neben den Mess- und Kalibrierungsdaten vorteilhafterweise noch weitere geeignete Daten insb. zum Druckmodul und/oder der Druckstation abgelegt.
Bei einer Variante hiervon werden die Mess- und Kalibrierdaten für einen Anzahl von Druckmodulen oder -Stationen auf nur einem der portablen Speichermedien abgelegt, wobei nur ein Druckmodul, eine Druckstation oder die Druckvorrichtung selbst eine Aufnahmemöglichkeit und Schnittstelle für dieses Speichermedium hat.
Der Datenübertrag vom Messsystem auf den portablen Speicher erfolgt dabei in bekannter Art und Weise unmittelbar am Messsystem oder nachgeschaltet von einer zentralen Steuer- und Rechnereinheit aus.
Natürlich können die Messwerte alleinig oder auch zusätzlich in der Steuer- oder Speichereinheit der Druckvorrichtung, der Druckstationen oder auf einem zentralen Server gespeichert und bereitgestellt werden, hier insb. auch in einer online verfügbare Cloud. Ein online verfügbarer Speicherplatz bietet insb. die Vorteile, dass eine einfache Verfügbarkeit der Daten gegeben ist, was neben dem Einbau von Modulen auch für die Chargenverfolgung und das Qualitätsmanagement vorteilhaft ist.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Druckkopf sehr exakt und zeitsparend durch Vermessung von zumindest einem positionsveränderlichen Bauteil auf eine definierte Soll-Position kalibriert werden kann, und zwar ohne Rückschlüsse über ein Druckbild eines bedruckten Behälters. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das positionsveränderliche Bauteil während dem Erfassen der Messinformationen zumindest in zwei, vorzugsweise drei unabhängige Raumrichtungen verfahren und/oder um zumindest eine
Schwenkachse verschwenkt. Damit ist es möglich, Messinformationen aufzunehmen, die Informationen über die Bewegungsbahn des positionsveränderlichen Bauteils enthalten. Dadurch kann vorteilhafterweise eine exaktere Kalibrierung der
Druckstation vorgenommen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden Messinformationen eines
Druckkopfträgers und/oder eines Bereich des Druckkopfs, insbesondere zumindest einer Druckkopfdüse oder einer Referenzfläche des Druckkopfs gewonnen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Kalibrierverfahren zweistufig
durchgeführt, wobei in einem ersten Messschritt zunächst ein Satz von
Messinformationen hinsichtlich des bewegten Druckkopfträgers und in einem zweiten Messschritt ein Satz von Messinformationen hinsichtlich eines Bereichs des bewegten Druckkopfs, insbesondere zumindest einer Druckkopfdüse oder einer Referenzfläche des Druckkopfs ermittelt wird. Basierend auf den in dem ersten und zweiten Messschritt ermittelten Messinformationen werden anschließend die
Kalibrierinformationen ermittelt. Dadurch kann eine exaktere Kalibrierinformation gewonnen und damit eine exaktere Kalibrierung der Druckstation erreicht werden. Zudem ist es möglich, bei einem Druckkopfwechsel die im ersten Messschritt erhaltenen Messinformationen wiederzuverwenden, so dass ausschließlich der zweite Messschritt erneut durchgeführt werden muss.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Druckstation unmittelbar durch die ermittelten Kalibrierinformationen kalibriert. D.h. die gewonnenen
Kalibrierungsinformationen werden über die Schnittstelle des Messsystems direkt an die Druckstation übertragen und es erfolgt unmittelbar eine Kalibrierung der
Druckstation anhand dieser Kalibrierungsinformationen.
Alternativ ist es möglich, dass die Kalibrierinformationen in einer zentralen, für mehrere Druckstationen vorgesehenen Speichereinheit abgelegt werden und die jeweilige Druckstation nach der Übertragung der Kalibrie nformationen an diese Druckstation anhand dieser Kalib erinformationen kalibriert wird.
Weiterhin alternativ ist es möglich, dass die Kalibrierinformationen in einer in der jeweiligen Druckstation vorgesehenen Speichereinheit abgelegt werden und die Druckstation unter Verwendung dieser in der Speichereinheit abgespeicherten Kalibrierinformationen kalibriert wird. Damit ist es möglich, dass beispielsweise bei einer austauschbaren, als Druckmodul ausgebildeten Druckstation die Vermessung und Ermittlung der Kalibrierungsinformationen örtlich und zeitlich getrennt von der eigentlichen Kalibrierung der Druckstation durchgeführt wird, wobei beispielsweise die Vermessung bei dem Hersteller bzw. einer Wartungsfirma für die Druckstationen durchgeführt wird und die Kalibrierung erst nach dem Einbau der Druckstation in die Druckvorrichtung vorgenommen wird. Bei Ablegen der Kalibrierungsinformationen in einer zentralen oder der jeweiligen Druckstation zugeordneten Speichereinheit ist es möglich, dass die Druckstation in gewissen zeitlichen Abständen oder bei Feststellung des Bedarfs einer
Neukalibrierung basierend auf den abgespeicherten Kalibrierungsinformationen neu kalibriert wird.
Unter Behälter im Sinne der Erfindung werden sämtliche Behälter verstanden, insbesondere Flaschen, Dosen etc.
Der Ausdruck„im Wesentlichen" bzw.„etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: beispielhaft eine Druckvorrichtung in einer schematischen Draufsicht- Darstellung; Fig. 2 beispielhaft eine an der Druckvorrichtung anzuordnende Druckstation als Druckmodul in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 3 beispielhaft eine Anordnung eines Messsystems vor einer Druckstation in einer schematischen Draufsicht-Darstellung; und
Fig. 4 beispielhaft eine Anordnung eines Messsystems vor einem Rotor umfassend mehrere Druckstationen in einer schematischen Draufsicht-Darstellung.
In Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Druckvorrichtung umlaufender Bauart zum Bedrucken von Flaschen oder dergleichen Behältern gezeigt. Die
Druckvorrichtung 1 weist eine Vielzahl von Druckstationen 3 auf, an denen jeweils zumindest ein Druckkopf 2 vorgesehen ist. Die Druckköpfe sind insbesondere nach dem Tintenstrahl- oder Ink-Jet-Prinzip arbeitende digitale Druckköpfe 2. Die
Druckköpfe 2 weisen jeweils eine Vielzahl von Düsen auf, die an jedem Druckkopf 3 beispielsweise in einer Reihe in vertikaler Richtung aufeinander folgend vorgesehen und individuell elektrisch ansteuerbar sind. Das Ausbringen der Druckfarbe bzw. Drucktinte an den Düsen erfolgt durch entsprechende Ansteuerung von Elektroden oder Piezo-Elementen.
Mehr im Detail besteht die Druckvorrichtung 1 bei der dargestellten Ausführungsform aus einem um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend, vorzugsweise kontinuierlich umlaufend antreibbaren Rotor 6, an dessen Umfang eine Vielzahl von Druckstationen 3 gebildet sind. Vorzugsweise ist jeder Druckstation 3 jeweils zumindest ein Druckkopf 2 zugeordnet, der zusammen mit der jeweiligen Druckstation 3 bewegt wird. Die zu bedruckenden Behälter werden den
Druckstationen 3 über einen Behältereinlauf 7 zugeführt und anschließend zusammen mit dem dieser Druckstation 3 zugeordneten Druckkopf 2 bewegt, wobei während dieser Bewegung die Bedruckung des Behälters 2 erfolgt. Die bedruckten Behälter 2 werden der jeweiligen Druckstation 3 an einem Behälterauslauf 8 entnommen.
Das Bedrucken der Behälter an den Druckstationen 3 erfolgt beispielsweise zeilenweise durch Relativbewegung des Behälters zum Druckkopf 2, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform dadurch, dass jeder mit seiner Behälterachse in vertikaler Richtung, d.h. parallel zur Drehachse des Rotors 6 orientierte Behälter während des Bedruckens um seine Behälterhochachse gesteuert gedreht wird. Die Druckstationen können am Rotor 6 durch einzelne umfangsseitig verteilt angeordnete Funktionselemente gebildet sein, wobei beispielsweise jeweils zumindest ein Druckkopf 2 und ein Behälterträger, der zur Aufnahme jeweils eines Behälters ausgebildet ist, eine Druckstation 3 bilden. Ferner können weitere
Funktionselemente, beispielsweise Mittel zum Aushärten der Druckfarbe bzw.
Drucktinte etc. vorgesehen sein. Alternativ können die umfangsseitig am Rotor 6 vorgesehenen Druckstationen 3 jeweils durch ein Druckmodul gebildet werden, das als solches in Gänze austauschbar am Rotor vorgesehen ist. Jedes Druckmodul weist dabei ein Gehäuse oder zumindest eine Tragstruktur auf, in/an dem/der sämtliche zur Funktion der Druckmodule notwendige Funktionselemente angeordnet sind, beispielsweise zumindest ein Druckkopf 2 und zumindest eine Halte- und
Zentriereinheit für einen Behälter oder Mittel zum Halten- und Wiederfreigeben einer solchen Halte- und Zentriereinheit.
Figur 2 zeigt beispielhaft eine Druckstation 3 in Form eines Druckmoduls 20. Das Druckmodul 20 weist, wie zuvor beschrieben einen Druckkopf 2 mit Druckkopfdüsen 2.1 auf. Ferner ist an dem Druckmodul 20 eine Aufnahme 21 für eine Halte- und Zentriereinheit (nicht dargestellt) vorgesehen. Alternativ kann die Halte- und
Zentriereinheit auch Bestandteil des Druckmoduls 20 sein. Um eine hochgenaue Bedruckung des Behälters ermöglichen zu können, ist es notwendig, den zumindest einen Druckkopf 2 jeder Druckstation 3 zu kalibrieren, damit dieser Druckkopf 2 eine gewünschte Position, nachfolgend Sollposition bezeichnet, beim Bedrucken einnimmt.
Fig. 3 zeigt ein Messsystem 10 zur Kalibrierung eines Druckkopfs 2 einer
Druckstation 3, die beispielsweise als Druckmodul 20 gemäß Fig. 20 ausgebildet ist. Das Messsystem 10 kann jedoch auch zur Vermessung und Kalibrierung einer nicht modulartigen Druckstation 3, die aus mehreren am Rotor 6 angeordneten
Einzelkomponenten besteht (siehe Fig. 1 ) verwendet werden.
Das Messsystem 10 umfasst zumindest eine Messeinrichtung 1 1 , eine
Rechnereinheit 12 und eine Schnittstelle 13, die vorzugsweise eine
Übertragungsschnittstelle ist. Das Messsystem 10 beruht auf einem optischen Messverfahren zur Lagevermessung eines positionsveränderlichen Bauteils der Druckstation 3. Dieses positionsveränderliche Bauteil kann beispielsweise der Druckkopf 2 selbst bzw. eine Einrichtung zur Halterung des Druckkopfs 2 sein. Diese Einrichtung wird im Folgenden Druckkopfträger 4 bezeichnet. Die Messeinrichtung 1 1 des Messsystems 10 ist zur Erfassung von Messinformationen des
positionsveränderlichen Bauteils innerhalb der Druckstation 3 ausgebildet. Sie kann beispielsweise durch eine Kamera, insbesondere eine 3D-Kamera oder einen Laserscanner, beispielsweise einen 3D-Laserscanner gebildet sein. Die
Messeinrichtung 1 1 ist insbesondere zur Aufnahme von mehrdimensionalen, insbesondere dreidimensionalen Lageinformationen des positionsveränderlichen
Bauteils ausgebildet. So liefert beispielsweise ein 3D-Laserscanner dreidimensionale Punktwolken und somit ein vollständiges mehrdimensionales Abbild des
positionsveränderlichen Bauteils oder zumindest eines Abschnitt des Bauteils, der als Messpunkt dient. Anhand der Punktwolke können beispielsweise geometrische Größen wie z.B. Längen und Winkel bestimmt werden. Im Falle der Verwendung einer 3D-Kamera als Messeinrichtung 1 1 werden Bildinformationen enthalten, die eine geometrische Vermessung der aufgenommenen Bauteile der Druckstation 3 ermöglichen. Vorzugsweise werden die Messinfornnationen bei Bewegung des
positionsveränderlichen Bauteils aufgenommen. Das Bauteil kann beispielsweise in unterschiedliche Raumrichtungen verfahrbar sein, beispielsweise in zueinander orthogonal stehende Raumrichtungen (x-y-z-Richtung). Des weiteren kann das Bauteil zumindest um eine Schwenkachse verschwenkbar an der Druckstation vorgesehen sein, beispielsweise um Schrägflächen (Behälterschulter) an einem Behälter bedrucken zu können. Vorzugsweise wird das positionsveränderliche Bauteil über dessen gesamten Verstellbereich verfahren und/oder verschwenkt. Während dieser Bewegung werden Messinformationen durch die Messeinrichtung 1 1 aufgenommen. Alternativ ist es möglich, dass lediglich Teilbereiche des
Verstellbereichs abgefahren werden oder einzelne Stellen im Verfahrbereich angefahren werden und an diesen einzelnen Stellen Messinformationen
aufgenommen werden.
Die durch die Messeinrichtung 1 1 bereitgestellten Messinformationen werden an eine Rechnereinheit 12 des Messsystems 10 übertragen. Die Rechnereinheit 12 kann beispielsweise drahtgebunden oder drahtlos mit der Messeinrichtung 1 1 gekoppelt sein. In einem Ausführungsbeispiel empfängt die Rechnereinheit 12 die
Messinformationen und ermittelt aus diesen empfangenen Messinformationen einen Satz von Ist-Positionsdaten des vermessenen, positionsveränderlichen Bauteils. Dieser Satz von Ist-Positionsdaten enthält beispielsweise eine Vielzahl von
Positionswerten im dreidimensionalen Raum, insbesondere x-, y- und z-Koordinaten, an denen sich das positionsveränderliche Bauteil zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Vermessung befunden hat.
Ferner sind in dem Messsystem 10 Soll-Positionsdaten hinterlegt, die Ziel- Positionswerte des positionsveränderlichen Bauteils nach der Kalibrierung angeben. In anderen Worten sind die Soll-Positionsdaten diejenigen Positionsdaten, an denen sich das positionsveränderliche Bauteil idealerweise, d.h. im kalibrierten Zustand befinden soll. Die Soll-Positionsdaten enthalten beispielsweise eine Vielzahl von Positionswerten im dreidimensionalen Raum, insbesondere x-, y- und z-Koordinaten, an denen sich das positionsveränderliche Bauteil bei Verstellung entlang des vorzugsweise mehrdimensionalen Verstellwegs befinden soll. Das Messsystem 10 kann beispielsweise eine Speichereinheit aufweisen, in dem die Soll-Positionsdaten hinterlegt sind. Durch einen Vergleich der Ist-Positionsdaten mit den Soll-Positionsdaten können Kalibrierungsinformationen gewonnen werden, die zur Kalibrierung des Druckkopfs 2 verwendet werden können. Beispielsweise werden die Abweichungen zwischen den Ist-Positionsdaten und den Soll-Positionsdaten ermittelt und basierend auf den Abweichungen Kalibrierungsinformationen, beispielsweise in Form von
Versteilgrößen ermittelt, basierend auf denen der Druckkopf 2 verstellt werden muss, um dessen Kalibrierung zu erreichen. Die Kalibrierungsinformationen bzw. die Versteilgrößen werden vorzugsweise durch die Recheneinheit 12 ermittelt.
Vorzugsweise kann die Rechnereinheit 12 zur Durchführung einer
Optimierungsroutine ausgebildet sein, um basierend auf einer Vielzahl von
Positionswerten in den Ist-Positionsdaten und von Positionswerten in den Soll- Positionsdaten die zur Kalibrierung des Druckkopf 2 am besten geeigneten
Versteilgrößen zu ermitteln. Die Versteilgrößen können beispielsweise angeben, um welchen Betrag und in welche Richtung das positionsveränderliche Bauteil verfahren bzw. verschwenkt werden muss.
Die gewonnenen Kalibrierungsinformationen bzw. die Versteilgrößen werden durch das Messsystem 10 an der Schnittstelle 13 bereitgestellt.
Die Kalibrierung des Druckkopfs 2 basierend auf den Kalibrierungsinformationen kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. In einem ersten Ausführungsbeispiel können die Kalibrierungsinformationen direkt an die jeweilige Druckstation 3 übertragen und damit eine Kalibrierung des Druckkopfs 2 vorgenommen werden.
Beispielsweise werden Aktuatoren, insbesondere motorische Antriebe, die eine
Verstellung der Position des Druckkopfs 2 in der Druckstation 3 bewirken, basierend auf den Kalibrierungsinformationen angesteuert, so dass der Druckkopf 2 in eine kalibrierte Position verfahren wird. Es kann auch eine Zwischenspeicherung in einer
Speichereinheit des Messsystems 10 vorgenommen werden. In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird, wie in Figur 3 gezeigt, wird die
Kalibrierungsinformation in einer der Druckstation 3 zugeordneten Speichereinheit 5 abgespeichert. Dies ist insbesondere bei als auswechselbare Druckmodule 20 ausgebildeten Druckstationen 3 vorteilhaft. Durch die in der Druckstation 3 bzw. im Druckmodul 20 abgespeicherte Kalibrierungsinformation ist es möglich, dass jede Druckstation 3 sich ohne Zugriff auf eine zentrale Speichereinheit kalibriert.
Beispielsweise können Kalibrierungsinformation nach einer Wartung bzw.
Instandsetzung von Komponenten eines Druckmoduls 20 durch das Messsystem 10 fernab von dem Aufstellort der Vorrichtung 1 bestimmt und in dem Druckmodul 20 abgespeichert werden. Die eigentliche Kalibrierung findet anschließend nach dem Verbinden des Druckmoduls 20 mit an dem Rotor 6 vorgesehenen Anschlussstellen statt. In anderen Worten wird der Druckkopf 2 des jeweiligen Druckmoduls 20 nach dem Anbringen des Druckmoduls 20 an den Rotor 6 basierend auf den in der Speichereinheit 5 abgelegten Kalibrierungsinformationen kalibriert.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wird, wie in Figur 4 gezeigt, die
Kalibrierungsinformation in einer der Druckvorrichtung 1 zugeordneten
Speichereinheit 14 abgespeichert. Die der Druckvorrichtung 1 zugeordnete
Speichereinheit 14 kann insbesondere eine zentrale Speichereinheit sein, die mit sämtlichen Druckstationen 3 der Druckvorrichtung 1 gekoppelt ist, so dass in dieser Speichereinheit 14 den jeweiligen Druckstationen 3 zugeordnete
Kalibrierungsinformationen ablegbar sind. Bei Bedarf, beispielsweise bei der
Inbetriebnahme der Druckvorrichtung 1 oder aber auch bei einer
Zwischenkalibrierung können die Kalibrierungsinformationen ausgelesen und an die jeweiligen Druckstationen 3 übertragen werden, so dass diese basierend auf den Kalibrierungsinformationen die Kalibrierung der Druckköpfe 2 vornehmen können. Alternativ kann die Speichereinheit auch im Messsystem 10 vorgesehen sein bzw. diesem Messsystem 10 zugeordnet sein. Das Messsystem kann vorzugsweise an die gegebene Ausbildung der Druckstation 3 bzw. der Druckvorrichtung 1 angepasst sein. Für den Fall, dass die Druckstationen 3 als austauschbare Druckmodule 20 ausgebildet sind, kann das Messsystem 10 zur Aufnahme jeweils eines Druckmoduls 20 ausgebildet sein. Beispielsweise kann an dem Messsystem 10 eine Halterung, eine Aufnahme oder ein Anschlag vorgesehen sein, mittels der/dem das Druckmodul 20 in einer gewünschten Relativposition zur Messeinrichtung ausrichtbar ist. Auch andere Maßnahmen sind denkbar. Für den Fall, dass die Druckstationen 3 nicht austauschbar am Rotor 6 vorgesehen sind bzw. für den Fall, dass mehrere Druckstationen 3 bei Anordnung am Rotor 6 vermessen bzw. kalibriert werden sollen, kann das Messsystem 10, wie in Figur 4 gezeigt, vor dem die Druckstationen 3 aufweisenden Rotor 6 platziert werden.
Beispielsweise kann die Messeinrichtung 1 1 auf einem Stativ o.ä. in Höhe der Druckköpfe 2 vor dem Rotor 6 platziert werden, und zwar derart, dass eine
Aufnahme von Messinformationen des Druckkopfs 2 bzw. eines Druckkopfträgers 4 möglich ist.
Bei der Berechnung der Ist-Positionsdaten aus den von der Messeinrichtung 1 1 erhaltenen Messinformationen kann als Bezugspunkt ein nicht mit dem
positionsveränderlichen Bauteil mitbewegter Bereich der Druckstation 3 verwendet werden. Dies kann insbesondere die Aufnahme 21 zur Halterung einer Halte- und Zentriereinheit sein oder, für den Fall, dass die Halte- und Zentriereinheit Bestandteil der Druckstation 3 ist, ein Bereich der Halte- und Zentriereinheit selbst.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Vermessung bzw. Kalibrierung der Druckstation 3 in mehreren Schritten vollzogen. Dadurch kann eine höhere Genauigkeit bei der Druckstationskalibrierung erreicht werden. Die Vermessung kann insbesondere in zwei getrennten Schritten durchgeführt werden. In einem ersten Schritt wird beispielsweise die Lage des Druckkopfträgers 4, mittels dem der
Druckkopf 2 positionsveränderlich in der Druckstation 3 gehalten ist, vermessen, und zwar bei Bewegung desselben über einen Teil dessen Verstellbereichs oder über den gesamten Verstellbereich. Diese Vermessung des Druckkopfträgers 4 kann vorzugsweise bei demontiertem Druckkopf 2 erfolgen. Während des ersten Schritts wird damit ein erster Satz von Messinformationen erhalten, der Informationen über die Ist-Position des Druckkopfträgers 4 in unterschiedlichen Verstellpositionen enthält. Dieser erste Satz von Messinformationen kann beispielsweise in der zentralen Speichereinheit 14 oder der der Druckstation 3 zugeordneten Speichereinheit 5 abgelegt werden.
Anschließend bzw. im zeitlichen Versatz zu dem ersten Vermessungsschritt wird ein zweiter Vermessungsschritt durchgeführt, bei dem die Lage des Druckkopfs 2 vermessen wird, und zwar bei Bewegung desselben über einen Teil dessen
Verstellbereichs oder über den gesamten Verstellbereich. In anderen Worten ist zwischen dem ersten Vermessungsschritt und dem zweiten Vermessungsschritt ein Einbau des Druckkopfs 2 auf den Druckkopfträger 4 erfolgt. Bei der Vermessung des Druckkopfs 2 kann, wie zuvor beschrieben, ein bestimmter Bereich des Druckkopfs 2 als Bezugspunkt gewählt werden, beispielsweise eine Referenzfläche des
Druckkopfs 2 oder eine Druckkopfdüse 2.1 . Die Berechnung der
Kalibrierungsinformationen erfolgt anschließend basierend auf den
Messinformationen, die im ersten Vermessungsschritt und im zweiten
Vermessungsschritt erhalten wurden.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen oder Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 Druckvorrichtung
2 Druckkopf
2.1 Druckkopfdüse
3 Druckstation
Druckkopfträger
5 Speichereinheit
6 Rotor
7 Behältereinlauf
8 Behälterauslauf
10 Messsystem
1 1 Messeinrichtung
12 Rechnereinheit
13 Schnittstelle
14 Speichereinheit
20 Druckmodul
21 Aufnahme
MA Maschinenachse

Claims

Patentansprüche
1 . Messsystem zur Vermessung einer einen Druckkopf (2) aufweisenden
Druckstation (3), wobei der Druckkopf (2) in seiner Position verstellbar an der Druckstation (3) gehalten ist, wobei das Messsystem (10) folgendes umfasst:
- zumindest eine Messeinrichtung (1 1 ), die zur Erfassung von
Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der Druckstation (3) während dessen Bewegung ausgebildet ist;
- eine Rechnereinheit (12), die zum Empfang der von der Messeinrichtung (1 1 ) bereitgestellten Messinformationen ausgebildet ist, wobei die
Rechnereinheit (12) zur Ermittlung von Ist-Positionsdaten des positionsveränderlichen Bauteils aus den empfangenen
Messinformationen, zum Vergleichen dieser Ist-Positionsdaten mit vorgegebenen Soll-Positionsdaten und zur Ermittlung von
Kalibrierinformationen basierend auf den Ist-Positionsdaten und den Soll- Positionsdaten ausgebildet ist;
- eine Schnittstelle (13) zur Übertragung der Kalibrierinformationen.
2. Messsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Messeinrichtung (1 1 ) zur Ermittlung von dreidimensionalen Messinformationen ausgebildet ist.
3. Messsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Messeinrichtung (1 1 ) eine Kamera, vorzugsweise eine 3D-Kamera oder ein Laserscanner, vorzugsweise ein 3D-Laserscanner ist.
4. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass positionsveränderliche Bauteil der Druckkopfträger (4) oder ein Bereich des Druckkopfs (2) ist.
5. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das positionsveränderliche Bauteil zumindest eine Druckkopfdüse (2.1 ) ist.
6. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das positionsveränderliche Bauteil zumindest eine Referenzfläche des Druckkopfs (2) ist.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Druckstation (3) ein austauschbares Druckmodul (20) ist und dass das Messsystem (10) zur lagegenauen Ausrichtung und/oder Halterung und Vermessung dieses Druckmoduls (20) ausgebildet ist.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (13) zur Kopplung mit einer in der Druckstation (3) oder in dem Druckmodul (20) vorgesehenen Speichereinheit (5) und zur Übertragung der Kalibrierinformationen an diese Speichereinheit (5) ausgebildet ist.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (13) zur Kopplung mit einer zentralen Speichereinheit (14) und Übertragung der Kalibrierinformationen an diese Speichereinheit (14) ausgebildet ist, wobei die Speichereinheit (14)
- Teil einer Druckvorrichtung (1 ) für eine Vielzahl von Druckstationen (3) und/oder Druckmodulen (30) ist oder
- Teil eines zentralen Servers und/oder eine Datencloud ist.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit (12) zur Ermittlung von
Kalibrierinformationen ausgebildet ist, die Bewegungsinformationen für das positionsveränderliche Bauteil zur Kalibrierung desselben auf eine Sollposition enthalten. 1 1 Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass Mittel zur exakten Positionierung und/oder Ausrichtung der Messeinrichtung (1 1 ) relativ zur Druckstation (3) vorgesehen sind. Verfahren zur Kalibrierung von einen Druckkopf (2) aufweisenden
Druckstationen (3) umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen einer Messeinrichtung (1 1 ), die zur Erfassung von
Messinformationen eines positionsveränderlichen Bauteils der
Druckstation (3) ausgebildet ist;
- Bewegen des positionsveränderlichen Bauteils relativ zur
Messeinrichtung (1 1 );
- Erfassen von Messinformationen während der Bewegung des
positionsveränderlichen Bauteils durch die Messeinrichtung (1 1 );
- Übertragen der Messinformationen an eine Rechnereinheit;
- Ermitteln von Ist-Positionsdaten aus den Messinformationen;
- Ermitteln von Kalibrierinformationen aus den Ist-Positionsdaten und
vorgegebenen Soll-Positionsdaten;
- Kalibrieren des Druckkopfs (2) basierend auf den Kalibrierinformationen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das
positionsveränderliche Bauteil während dem Erfassen der Messinformationen zumindest in zwei, vorzugsweise drei unabhängige Raumrichtungen verfahren und/oder um zumindest eine Schwenkachse verschwenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass
Messinformationen eines Druckkopfträgers (4) und/oder eines Bereich des Druckkopfs (2), insbesondere zumindest einer Druckkopfdüse (2.1 ) oder einer Referenzfläche des Druckkopfs (2) gewonnen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierverfahren zweistufig durchgeführt wird, wobei in einem ersten Messschritt zunächst ein Satz von Messinformationen hinsichtlich des bewegten Druckkopfträgers (4) und in einem zweiten Messschritt ein Satz von Messinformationen hinsichtlich eines Bereichs des bewegten Druckkopfs (2), insbesondere zumindest einer Druckkopfdüse (2.1 ) oder einer Referenzfläche des Druckkopfs (2) ermittelt wird und dass basierend auf den in dem ersten und zweiten Messschritt ermittelten Messinformationen die Kalibrierinformationen ermittelt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstation (3) unmittelbar durch die ermittelten Kalibrierinformationen kalibriert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierinformationen in einer zentralen, für mehrere Druckstationen (3) vorgesehenen Speichereinheit (14) abgelegt werden und die jeweilige
Druckstation (3) nach der Übertragung der Kalibrierinformationen an diese Druckstation (3) anhand dieser Kalibrierinformationen kalibriert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierinformationen in einer in der jeweiligen Druckstation (3)
vorgesehenen Speichereinheit (5) abgelegt werden und die Druckstation (3) unter Verwendung dieser in der Speichereinheit (5) abgespeicherten
Kalibrierinformationen kalibriert wird.
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