JP2005262883A - 印刷技術機械での運転過程を制御する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】僅かな手間と僅かなコストで、１つのカメラだけを用いて３Ｄシーンのパラメータを得ることができ、パラメータに基づいて運転過程を制御する、印刷技術機械での運転過程制御方法を提供する。
【解決手段】学習フェーズにおいて、対象物および対象物の周囲を順次、異なる複数の光源によって異なる方向から照明し、画像撮影装置によって、対象物およびその周囲をあらわす画像信号を得て、画像信号を処理し、対象物の縁部および対象物の影との間の、各光源に対する明確な割当てを定め、かつ記憶し、運転フェーズにおいて、対象物およびその周囲を複数の光源によって同時に照明し、画像撮影装置によって対象物とその周囲をあらわす画像信号を得て、学習フェーズにおいて記憶されたデータと運転フェーズにおいて得られた画像信号とから、空間における対象物の位置を定める、印刷技術機械での運転過程を制御する方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像撮影装置によって可動対象物の位置信号を得て、この位置信号を処理して、運転過程に所望のように影響を与える形式の、印刷技術機械での運転過程を制御する方法に関する。

本発明は、紙処理機械の自動化を可能にする。ここでは３Ｄシーン内に存在する所定の状態パラメータがカメラおよび画像処理部によって検出される。状態パラメータの検出は視覚的に機械操作者によって実行される。ここで立体的に見ることによる空間認知機能を有する人間の視覚系統が役に立つ。機械操作者は自身の頭部を順次異なる位置に動かし、包括的な３Ｄ印象を実現する。

印刷機械での紙走行を観察するためにカメラを用いることはＤＥ４３２１１７９Ａ１から公知である。このカメラは二次元画像データを印刷画像および印刷材料から形成する。この画像データに基づき、部分画像相互の相対的な位置および印刷材料縁部に対する印刷画像の位置および搬送装置のエレメントに相対する印刷材料の位置が求められる。

ＤＥ４２０２７２３Ａ１に記載された印刷機械の調整方法では、調整機能はカメラ信号に依存して実行される。このカメラ信号は機械エレメントの存在および位置に対する情報を含む。

ＤＥ１０３０１６３６Ａ１には枚葉紙積層体または枚葉紙の特徴を識別する装置が記載されている。ここでは、カメラおよび画像データ処理ユニットによって枚葉紙積層体の二つの縁部が同時に検出される。

上述した全ての方法では常に光源およびカメラが、対象物の二次元位置および大きさを求めるために使用される。２Ｄ画像の処理は情報内容が少ないために不十分である。

更に、測定カメラを用いて対象物（例えば建造物または風景）を少なくとも２つの位置から測定する測定カメラが公知である。画像座標から点ごとに３Ｄ対象物座標が定められる。カメラを用いた写真撮影では対象物の投影から情報が得られ、処理される。

ＤＥ１９６３６３５４Ａ１に記載された方法では、対象物を照明するための調整可能な光学手段を用いて、３Ｄ測定が行われる。第１のビーム源を用いて、測定されるべき表面上に模様が投影される。カメラの撮影角度と投影角度が異なる場合、画像変換器上の模様の結像によって３Ｄ情報が得られる。第２のビーム源によって表面が交互に完全に照明される。
ドイツ連邦共和国特許出願第４３２１１７９Ａ１号公報 ドイツ連邦共和国特許出願第４２０２７２３Ａ１号公報 ドイツ連邦共和国特許出願第１０３０１６３６Ａ１号公報 ドイツ連邦共和国特許出願第１９６３６３５４Ａ１号公報

本発明の課題は、僅かな手間と僅かなコストで、１つのカメラだけを用いて３Ｄシーンのパラメータを得ることができ、このパラメータに基づいて運転過程を制御する、印刷技術機械での運転過程を制御する方法を提供することである。

上述の課題は、先行する学習フェーズにおいて、静止状態にある対象物および当該対象物の周囲を順次、位置固定された異なる複数の光源によって異なる方向から照明し、各照明シーンごとに画像撮影装置によって、前記対象物および当該対象物の周囲をあらわす画像信号を得て、当該画像信号を処理して、対象物の縁部および対象物の影との間の、各光源に対する明確な割当てを定め、かつ記憶し、運転フェーズにおいて、移動対象物および当該対象物の周囲を複数の光源によって同時に照明し、前記画像撮影装置によって、前記対象物と当該対象物の周囲をあらわす画像信号を得て、前記学習フェーズにおいて記憶されたデータと前記運転フェーズにおいて継続的に得られた画像信号から、空間における前記対象物の位置を定める、ことを特徴とする、印刷技術機械での運転過程を制御する方法によって解決される。有利な構成は従属請求項に記載されている。

本発明でははじめに機械の３Ｄシーンが静止状態において順次異なる光源によって照明され、属する各画像がカメラによって撮影される。光源は有利には次のように選択される。即ち、光源がスペクトルおよび／またはその方向的な特徴において明確に異なり、異なる位置に配置されるように選択される。３Ｄシーンに属する対象物の画像内で可視である縁部および影は一義的に光源およびその位置に割当てられる。このフェーズにおいてこの割当ては画像処理システムによって学習される。

後続の機械の運転では対象物が移動する際に、シーンが同時に複数の光源によって照明され、カメラによる連続的な画像撮影が行われる。ここで撮影された画像は事前に学習されたパラメータの重畳を含む。シーン内の対象物の種々異なる投影に基づいて、対象物の実際の位置が計算される。

有色光および／または不可視の赤外光または紫外光を有する光源および／または偏光された光を有する光源が使用可能である。更に、光入射の種類から付加的な選択的な情報が得られる。殊に光入射を拡散性にまたは配向してまたは平行にまたは構造化して設定することができる。カメラとしては多チャンネルカメラ（例えばＲＧＢカラーカメラ）、特別なチャネル（殊にＩＲチャンネル）を有するカラーカメラおよび／または偏光フィルタを有するカメラが使用される。光源およびカメラからの配置はシーンおよび識別されるべき対象物に相応して行われる。

学習フェーズにおけるステップはシステムの導入のために一度だけ実行されてもよいし、または、連続運転において周期的に繰り返されてもよい。これは、大きさおよび配置が公知の基準対象物を使用して行われる。

本発明による方法の利点は１つの画像だけに所望の情報が含まれるということである。対象物に対する３Ｄ情報を得るために１つのカメラだけが必要である。１回だけの画像撮影の場合には、迅速に動くプロセスでの使用が可能である。

本発明を以下で実施例に基づいてより詳細に説明する。

図１には、枚葉紙１を印刷機械内に搬送するシーンが示されている。枚葉紙１は、印刷時に搬送装置によって、無接触で枚葉紙案内薄板２を介して方向３へ動かされる。搬送路に沿って枚葉紙１上に２つの光源４，５が配置されている。これらの光源の光は枚葉紙角６およびその周辺を照明している。光源４，５は固定的に異なる場所に配置されており、異なる波長の光ビーム７，８を生じさせる。シーンの画像撮影のために、カラーカメラ９が光源４，５とは異なる場所に固定的に配置されている。

有利な構成では、スペクトル放射において異なる光源を使用する、または空間的な光伝播の特性において異なる光源を使用する、または送出された光の偏光方向において異なる光源を使用する。さらに、有利な構成ではスペクトル感度を伴う画像撮影装置を使用する、または定められた偏光方向を有する光に対する感度を伴う画像撮影装置を使用する。

図２に基づいて、以下にこの方法の実施を説明する。ステップは、図２においてそれぞれ波線で囲まれている学習フェーズ１０および運転フェーズ１１で構成される。

学習フェーズ１０では枚葉紙１が学習のために枚葉紙案内薄板２上で、印刷機械の運転中に所望されている位置に相当する位置に運ばれる。動かない枚葉紙１の枚葉紙角６はステップ１２で光源４の光ビーム７にさらされる。枚葉紙１の下に位置する枚葉紙案内薄板２上には、枚葉紙縁部１４、１５の外郭を有する影１３が生じる。さらなるステップ１６ではカラーカメラ９によって画像が撮影され、ステップ１７で影１３の画像が基準として記憶される。その後、ステップ１８において光源４がスイッチオフされ、光源５がスイッチオンされる。光ビーム８は枚葉紙角６の別の影１９を枚葉紙案内薄板２上に生じさせる。次のステップ２０において再びカラーカメラ９によって画像が撮影され、ステップ２１において影１９の画像が基準として記憶される。これによって学習フェーズ１０は終了する。

運転フェーズ１１では枚葉紙１は個々に順次、枚葉紙案内薄板２上に搬送される。ステップ２２ではそれぞれ、枚葉紙１の移動中に枚葉紙角６が２つの照明源４，５によって照明される。光ビーム７，８によって同時に影１３，１９が生じる。枚葉紙１の搬送路から導出された時点で、カラーカメラ９によって、ステップ２３において画像撮影が行われる。引き続きステップ２４においてこの画像から、空間における枚葉紙の位置に対する３Ｄ情報が得られ、評価される。ここでステップ１７，２１で記憶された影画像が先験的な知識として処理される。次のステップ２５では３Ｄ情報が妥当性について検査される。妥当性がある場合には、枚葉紙１の位置がステップ２６に所望のように影響を与えるために３Ｄ情報が使用される。枚葉紙１の搬送と光源４，５による連続的な照明が続けられる。これはフローチャートではステップ２２への戻り線２６によって示されている。３Ｄ情報に妥当性がない場合、これは印刷機械の運転過程の制御には使用されず、３Ｄ情報が新たに学習フェーズ１０を介して作成されなければならない。これはステップ１２への戻り線２７を介して示されている。

枚葉紙を印刷機械内に搬送する場合でのこの方法の使用を単に例として示した。この方法は、３Ｄ情報に基づく各運転過程（例えば枚葉紙の個別化時、枚葉紙供給時および搬出時または見当合わせ制御時）の制御に使用される。本発明は同じように、レーンで処理を行う機械に使用可能である。

印刷機内への枚葉紙搬送時に本発明による方法を実行するための装置の概略図。 本発明による方法を実行するためのフローチャート。

符号の説明

１ 枚葉紙、 ２ 枚葉紙案内薄板、 ３ 方向、 ４，５ 光源、 ６ 枚葉紙角、 ７，８ 光ビーム、 ９ カラーカメラ、 １０ 学習フェーズ、 １１ 運転フェーズ、 １２ ステップ、 １３ 影、 １４，１５ 枚葉紙縁部、 １６〜１８ ステップ、 １９ ステップ、 ２０〜２５ ステップ、 ２６，２７ 戻り線

Claims (6)

1. 印刷技術機械での運転過程を制御する方法であって、
   画像撮影装置によって移動対象物の位置信号を得て、
   当該位置信号を処理して、運転過程に所望のように影響を与える形式の方法において、
   先行する学習フェーズ（１０）において、静止状態にある対象物（１）および当該対象物の周囲を順次、位置固定された異なる複数の光源（４，５）によって異なる方向から照明し、
   各照明シーンごとに画像撮影装置（９）によって、前記対象物（１）および当該対象物の周囲をあらわす画像信号を得て、
   当該画像信号を処理して、対象物の縁部（１４，１５）および対象物の影（１３，１７）との間の、各光源（４，５）に対する明確な割当てを定め、かつ記憶し、
   運転フェーズ（１１）において、移動対象物（１）および当該対象物の周囲を複数の光源（４，５）によって同時に照明し、
   前記画像撮影装置（９）によって、前記対象物（１）と当該対象物の周囲をあらわす画像信号を得て、
   前記学習フェーズ（１０）において記憶されたデータと前記運転フェーズにおいて継続的に得られた画像信号から、空間における前記対象物（１）の位置を定める、
   ことを特徴とする、印刷技術機械での運転過程を制御する方法。
2. スペクトル放射（７，８）において異なる光源（４，５）を使用する、請求項１記載の方法。
3. 空間的な光伝播（７，８）の特性において異なる光源（４，５）を使用する、請求項１記載の方法。
4. 送出された光（７，８）の偏光方向において異なる光源（４，５）を使用する、請求項１記載の方法。
5. スペクトル感度を伴う画像撮影装置（９）を使用する、請求項１記載の方法。
6. 定められた偏光方向を有する光（７，８）に対する感度を伴う画像撮影装置（９）を使用する、請求項１記載の方法。

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