WO2014072021A1 - Qualitätsprüfung eines kippbildes einer linsenstruktur - Google Patents

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WO2014072021A1
WO2014072021A1 PCT/EP2013/003168 EP2013003168W WO2014072021A1 WO 2014072021 A1 WO2014072021 A1 WO 2014072021A1 EP 2013003168 W EP2013003168 W EP 2013003168W WO 2014072021 A1 WO2014072021 A1 WO 2014072021A1
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lens structure
image
holder
test pattern
carrier
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PCT/EP2013/003168
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Georg Kruse
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Giesecke & Devrient Gmbh
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    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
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    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
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    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205—Testing spectral properties

Definitions

  • the invention discloses an apparatus and method for checking the quality of a tilted image of a lens structure which is placed on a support, e.g. a portable data carrier is located.
  • a laser inscription for the representation of images, it is customary to work in raster mode, ie the image is written in a well-defined and uniform distance from one another line by line or line by line using a pulsed laser in serial processing.
  • the eye of the beholder no longer sees the individual halftone dots on the finished label, but depending on the size of the dots and the distance to each other and depending on the ratio of black dots to a light background, a more or less strong gray. If either the laser or the mirror or the carrier, for example a card, is moved irregularly during a laser inscription, for example by coupling in mechanical vibrations or vibrations, then the spacing of the screen dots changes accordingly.
  • stripe structures can result if an electrical coupling, for example a 50 Hz hum, disturbs the drive or positioning logic of the deflection mirrors.
  • Other effects that can lead to stripe structures in the laser image are, for example, laser power fluctuations, ie dot size changes, during laser marking.
  • the challenge now is to determine if a personalized card or passport is a good or a bad ("reject") document.
  • a personalized card or passport is a good or a bad ("reject") document.
  • the corresponding document is rejected as a reject.
  • the examination of the quality of information to be displayed in a data carrier which are executed in the form of a tilted image of a lens structure in a portable data carrier, is carried out by a subjective visual examination and evaluation of, for example, the contrast, the tilting behavior or the overall intensity.
  • a carrier For a carrier, all suitable carriers come into question.
  • portable data carriers are used as carriers.
  • Lens structures are placed on portable data carriers, such as e.g. Credit cards, health cards, passports, identity cards, visa, banknotes, entrance tickets, SIM cards, etc. applied.
  • a disadvantage of the subjective examination is that neither an objective evaluation of the quality of the information to be displayed is possible nor an objective comparison between two lens structures, which each represent a tilted image, is possible.
  • WO 2010/043443 A discloses a method and a device for the inspection of lens structures.
  • the brightness values or color values represented by a lens structure are checked at two different angles without an inscription being applied.
  • defects in or near the lens surface can be detected.
  • the costs for producing the cards have already been incurred.
  • a conclusion on the problem causing the quality reduction is in most cases no longer possible at this stage.
  • An examination of the quality of representation of incorporated into the lens structure Infomation taking into account the tilting behavior is not possible here.
  • the lens parameters are determined by geometric measurement of the lens parameters, e.g. measured by means of a height sensor.
  • this test method only checks the geometric or optical properties of the lens structures and provides no information about the tilting behavior and the quality of the representation of written infomations.
  • tilting behavior, display quality, sharpness and contrast are determined by a complex interplay between lens parameters, design of the label, e.g. Resolution, color, and map design determined.
  • a final assessment of the quality of the tilting behavior of the lens structures or the quality of the information represented by the tilting behavior of the lens structure is therefore only at the end product, i. on already produced carrier with applied lens structure possible.
  • the object of the invention is to find a solution for overcoming the disadvantages of the prior art.
  • the invention discloses a device for checking the quality of a tilted image of a lens structure, which is arranged on a carrier, characterized in that the device comprises
  • an optical pickup device for picking up at least one image of the lens structure during rotation of the holder
  • a data processing device for evaluating the at least one image taken by the optical pickup device for color values and for controlling the motor.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the motor is a stepping motor to rotate the holder gradually by a defined angle.
  • the optical recording device is a camera.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that the device has a shield against extraneous light.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that at least the holder and / or the light source and / or the optical detection device are set up such that a distance and / or an angle to the lens structure can be variably adjusted.
  • the optical detection device is a microscope.
  • Another advantageous embodiment is characterized in that the light source generates a white or a colored light.
  • Another advantageous embodiment is characterized in that the carrier is a portable data carrier.
  • the invention further discloses a method for checking the quality of a tilted image of a lens structure which is arranged on a support, characterized in that the method comprises at least the following steps
  • An advantageous embodiment is characterized in that at least one field to be measured is defined in the lens structure to be tested. Another advantageous embodiment is characterized by the fact that in at least two fields to be measured, the fields are the same or different sizes. Another advantageous embodiment is characterized in that at least one test pattern is introduced into the lens structure.
  • test pattern comprises at least two surfaces which have the same or different color values.
  • test pattern comprises at least two surfaces which are the same or different in size.
  • test pattern is introduced into the lens structure by means of a laser.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that the color values are evaluated for all the images which are taken by the lens structure during rotation of the holder for at least one surface and / or test pattern to be measured.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that at least one image is taken of the lens structure per an angular position to be determined during the rotation.
  • the present invention provides an objective measuring method which makes it possible to objectively judge the quality of the presentation of information by means of the tilting effect of a lens structure.
  • the measuring method can be carried out, for example, by means of suitably prepared carriers having a lens structure, with which the assessment of an expected quality of a production batch can be carried out.
  • the invention makes it possible, on the one hand, to check the quality of lens-producing production means, such as laminating sheets. Conversely, the invention makes it possible to sort out unsuitable means of production. On the other card designs, such as film thicknesses, film coatings, etc., are tested for their basic suitability for the representation of tilting effects.
  • carriers having tilting lens structures have been tested by positioning a lens-structured carrier by hand relative to a fixed light source.
  • the carrier was tilted about the transverse axis and tested with the naked eye, the tilting image of the lens structure on a tilting out.
  • a lens structure to be tested is applied to a carrier, such as a credit card or a passport page.
  • a test pattern can be introduced into the lens structure, for example by means of a laser.
  • the lens structure to be tested is measured with the above-described device and methods described above, and checked. The determined color value is then displayed as a function of the angle at which the optical detection device has taken pictures from the lens structure.
  • a measurement curve showing the course of the color values as a function of the angle which lies between the rotated holder and the optical detection device is assessed on the basis of defined criteria.
  • the trace has a so-called Gaussian shape.
  • a broad and flat curve means poor quality.
  • a narrow and high curve means a good quality.
  • the test pattern according to the invention consists of different light to dark gray areas.
  • the surfaces may also be black or white or any other suitable color.
  • so-called gray wedges may be included in the test pattern.
  • a gray wedge has a stepless progression from light to dark, e.g. from black to white.
  • the test pattern according to the invention is introduced into the lens structure by means of a laser.
  • a so-called calibrated laser system which a defined laser power or a defined color value, e.g. a gray value.
  • dpi value dot-per-inch value
  • the test pattern is centered within the lens structure.
  • the test pattern has a scaling of, for example, 1: 1. This means that a grid of, for example, square areas has an area of 0.64 x 0.64 square millimeters. This can be used, for example, to measure or control the lens width.
  • the carrier is mounted on a holder.
  • the holder is rotated by a motor.
  • a stepping motor is used.
  • a stepper motor has the advantage that the holder is rotated stepwise, whereby each the step corresponds to a certain angle. The angle can be adjusted. The smaller the angle, the better the accuracy of the data to be evaluated.
  • An optical pickup device captures at least one image of the lens structure during rotation.
  • at least one image is taken for each angular step by which the holder is rotated.
  • ROI regions of interest
  • a plurality of ROI's are defined, where at least one ROI is recommended for a light, eg white one , and define a dark, eg black, area in the image.
  • the ROIs advantageously have the same area size and before the evaluation of the captured images, it is checked whether the ROIs for each measured angle or each image are correctly positioned.
  • the color value e.g. Gray value, black level, white level, etc.
  • the color value determined for each angle of rotation of the holder with the lens structure From these values, it is then advantageous to determine an average over all images for the respective ROI, e.g. a mean gray value or a mean white value for the respective ROI.
  • the color values determined are entered into a diagram via the angle and evaluated, as described above.
  • a great advantage of the invention is that any quality-reducing effects are detected early, for example, before a mass production, since the quality inspection prepared by means of accordingly so-called test specimens are performed, which are corresponding carriers with lens structure with tilting effect.
  • the method can be used to determine the cause of quality-reducing effects associated with tilting images. For example, critical laminating sheets can be checked and replaced if necessary.
  • the reject rate is reduced and the corresponding costs are avoided.
  • the device and method are expandable.
  • the positions of lenses, their radii or the angular accuracy of inscribed in the lens structure, for example, rectangular structures are checked and measured.
  • Further extensions are, for example, the examination of the quality of representation of metallic structures in the data carrier, such as a hologram or a kinegram or a security thread.
  • FIG. 2 shows exemplary measured curves for color values determined according to the invention, in this case gray values, of two patterns which are plotted over the angle when taking the picture
  • FIG. 3 shows a test pattern according to the invention
  • FIG. 4 shows an inventive image of a lens structure with an area to be measured according to the invention, so-called region of interest (ROI).
  • ROI region of interest
  • Figure 1 shows the basic structure of a device according to the invention.
  • the device according to the invention for checking the quality of a tilting image of a lens structure 4, which is arranged on a carrier 2, comprises a holder 6, for fixing the carrier 2.
  • the holder 6 is rotated by a motor 8.
  • a light source 10 illuminates the lens structure 4.
  • An optical pickup device 12 picks up at least one image of the lens structure 4 during rotation of the holder 6.
  • a data processing device 14 evaluates the at least one image taken by the optical recording device 12 regarding its color values and controls the motor 8.
  • the data processing device 14 is provided with suitable contact-bound and / or contactless communication links with the motor 8, the light source 10 and the optical pickup device 12 connected.
  • the motor 8 is advantageously a stepper motor to turn the holder 6 stepwise by a defined angle.
  • the device according to the invention has a shield against extraneous light.
  • the shield is not shown for reasons of clarity.
  • the shield consists of an opaque material.
  • the shield can be opened and closed be used to insert a to be tested carrier 2 with lens structure 4 in the holder 6 and to remove from this.
  • At least the holder 6 and / or the light source 10 and / or the optical detection device 12 are arranged so that a distance and / or an angle to the lens structure 4 are variably adjustable.
  • the optical pickup device 12 is advantageously a microscope or a camera.
  • the optical recording device 12 comprises a combination of a microscope and a camera.
  • the optical pickup device 12 is capable of taking frames and / or taking continuous pictures in the form of a film.
  • Positioning aids are advantageously located in the optical pickup device 12, e.g. to display a target cross, a frame, a grid or similar in the picture to be taken.
  • a calibration of the optical pickup 12 may be performed with the aim of obtaining a mm scale instead of a scale of a number of pixels.
  • a mm scale is applied and this is taken with the optical recording device 12 ; on, so-called "teaching / learning" of the optical recording device 12.
  • the mm scale can then be reached by simple conversion.
  • the scale thus determined can then be superimposed on the picture taken and remains valid as long as the focus and the working distance of the optical recording device 12 to the carrier 2 to be checked does not change. In principle, you can also superimpose a reference image such as a gray wedge on the captured image.
  • image filtering e.g. by Sobel filter, etc., e.g. Highlight edges, e.g. to obtain a machine evaluable criterion.
  • image filtering e.g. by Sobel filter, etc.
  • Highlight edges e.g. to obtain a machine evaluable criterion.
  • the light source 10 produces a white or a colored light or a light of a suitable wavelength, e.g. infrared or ultraviolet. Furthermore, the generated light is uniform and diffuse.
  • a suitable wavelength e.g. infrared or ultraviolet.
  • the carrier 2 is a portable data carrier, such as e.g. a chip card, a passport, an ID card, a driver's license, a credit card, a health card, a visa, a document of value, a banknote etc.
  • a portable data carrier such as e.g. a chip card, a passport, an ID card, a driver's license, a credit card, a health card, a visa, a document of value, a banknote etc.
  • the present invention further discloses a method for checking the quality of a tilted image of a lens structure 4, which is arranged on a support 2.
  • a surface 26 to be measured so-called “region of interest", abbreviated to ROI, is defined in the lens structure 4 to be inspected, with at least two surfaces 26 to be measured, the surfaces 26 being equal or different in size
  • Test pattern 16 is incorporated into the lens structure 4.
  • the test pattern 16 comprises at least two areas which have the same or different color values at least two surfaces which are equal or different in size.
  • the test pattern 16 is advantageously introduced into the lens structure 4 by means of a laser.
  • the color values are evaluated for all and / or at least one surface 26 and / or test pattern 16 to be measured over all images taken by the lens structure 4.
  • the color values can be evaluated with regard to the brightness and / or the color information.
  • at least one image is taken of the lens structure 4 per one angular position to be determined during the rotation. For example, if the motor 8 is a stepper motor and the holder 6 rotates in three degree increments, at least one image from the lens structure 4 is picked up by the optical pickup 12 for every three degree increment.
  • the images After the images have been taken by the optical recording device 12, the images are evaluated.
  • the area to be measured 26 (ROI) is positioned the same for all images of the sequence, so that the area to be measured 26 is completely within the test pattern 16 for each angular position to be measured. Depending on the angle, different color values result for the pictures of a sequence. Alternatively, several subregions of each image of a sequence can be evaluated. If one evaluates for each image a plurality of differently positioned surfaces 26 to be measured and compares the results of each image with one another, it is possible, for example, to obtain statements regarding the uniformity of the lens structure 4 to be tested.
  • a so-called white balance for the optical recording device 12 can be achieved, for example by subtraction of the determined gray or color values. This is useful if the optical recording device used does not have a manual white balance.
  • the invention may be used to qualify personalization devices for portable data carriers, such as credit cards, identity cards, etc.
  • portable data carriers such as credit cards, identity cards, etc.
  • this can happen during the initial acceptance of such systems, but on the other hand, it can also be used in ongoing production in order to determine possible quality defects in personalization.
  • Corresponding tests are also carried out after a plant has been repaired in order to prove that it has been successfully repaired or adjusted before resuming production.
  • a prepared and geometrically defined test pattern 16 eg a test grid
  • a well-defined map, eg of reference material having dimensions and properties according to ISO 7810 are used.
  • the equipment to be qualified writes the test pattern 16 on a support 2, e.g. a credit card. This test pattern 16 is then checked for correct size, tilt, distortion, etc.
  • a further test step in the qualification and acceptance of personalization systems is the control of the gray value calibration, in particular in the case of laser systems, or the color calibration, in particular in personalization systems with printing technology.
  • the verification of a gray value calibration can be carried out, for example, by comparing a carrier 2 with lens structure 4 described with a so-called gray wedge 20 against a reference card, which consists of the same card material, in which case a reference material is necessary.
  • a gray wedge 20 is a stepless progression from a light to a dark color, eg a stepless progression from black to white. Comparison by visual inspection is common but inaccurate. A comparison By contrast, by means of densitometer, although accurate, but very expensive and is carried out only in exceptional cases. With the invention described herein, it is possible to perform such a comparison quickly, easily and objectively.
  • FIG. 2 shows exemplary measurement curves of two patterns for color values determined according to the invention, in this case gray values which are plotted over the angle when taking the picture.
  • the measurement curve of pattern 1 whose measuring points are marked with squares, is narrow and high and indicates a good quality. Accordingly, the measurement curve of pattern 2, whose measurement points are marked with circles, shows a broad and low profile and thus a poorer quality than the measurement curve of pattern 1.
  • For representing and interpreting the measurement points one carries the respectively measured color values, e.g. Brightness, above the respective angle at which the optical pickup device 12 has received the lens structure 4.
  • the evaluation of the substrate 2 to be tested with lens structure 4 takes place relative to threshold values for the contrast which are to be determined in advance, ie the difference between the light and dark areas, corresponding to FIG Height of the top, as well as the contrast, ie the width of the top.
  • Measured values below this threshold give poor quality above this threshold. More specifically, a high tip means good quality and a flat tip means poor quality.
  • a narrow tip With a narrow tip, a large change in contrast occurs with little change in the viewing angle. At a wide peak, the contrast changes only slightly with a larger change in the viewing angle, the lens structure 4 shows only a small reaction. Correspondingly, a narrow tip means a good, a wide tip a bad quality.
  • Test results show that for significantly different lens radii, the shape of the measured curve is different. Accordingly, the quality criterion for a good or a bad lens structure 4 is different for different lens radii.
  • Further quality criteria may be a uniformity or continuity of the measurement curve as well as a respective standard deviation of the gray values.
  • Unsteady or noisy curves indicate disturbances within the surface 26 to be measured, which are visible only at certain angles, eg lens inclusions, air bubbles or incompletely shaped lenses, eg lamination marks.
  • a large standard deviation, ie a low measurement accuracy, indicates strongly noisy gray values, caused for example by an uneven lens surface.
  • subsequence of images If one takes more than one image per angular position, a so-called subsequence of images, then one can vary within a subsequence, for example, the position of the surface 26 to be measured and / or change the aperture, focus, shutter speed, etc. of the camera and consequently with methods, which are known from digital image processing extend the respective surface to be measured 26, for example, to achieve higher depth of field or greater brightness dynamics, so-called focus stacking technique or high dynamic range technology.
  • the device according to the invention is initially to be used as a separate device.
  • the device according to the invention can also be installed in the form of a module in personalization systems and then used for process control or quality assurance.
  • FIG. 3 shows a test pattern 16 according to the invention.
  • the test pattern 16 includes four areas 18, each comprising black and white squares. In each case, a gray wedge 20 runs horizontally, the gray wedge 20 being dark on the outside and becoming lighter towards the center of the test pattern 16. In the middle of the test pattern 16 are a black strip 22 and a white strip 24, with both strips 22 and 24 arranged vertically.
  • the test pattern 16 consists in the simplest case of a black area with a certain size, for example 5 x 5 square millimeters. In principle, the larger the area 26 to be measured of the test pattern 16, the lower is the measurement error.
  • the test pattern 16 is present, for example, in the form of a file, for example as a JPG or TIF-coded picture.
  • a carrier 2 with lens structure 4 to be tested is subjected to a step preceding the actual measurement under defined conditions, such as e.g. fixed ink or laser power defined, dpi value, etc., described with a test pattern 16, printed or lasered.
  • the test pattern 16 is thereby e.g. inscribed in the lens structure 4 by means of a laser beam at an angle in a region of the carrier 2 to be tested.
  • a single-stage tilt image is generated, which is sufficient for the measuring method described here.
  • test pattern 16 may be supplemented with white or gray areas. This is e.g. the setting of the laser power for the labeling process easier.
  • test pattern 16 contains geometrically defined elements, e.g. square or circular surfaces or checkerboard-like patterns, so it can also be tested for distortion, faithfulness of the personalization or absolute size of the lens structure 4.
  • a plurality of possibly different test patterns 16 are defined, which are inscribed at different angles in the carrier 2 to be tested and completely or partially overlap. This results in a multiple tilt effect, which can also be tested with the method described here.
  • a corresponding test pattern 16 can also be preceded by a lamination of a carrier 2 to be tested in the form of a card benefit by printing. tecrinik be applied during application of a design print. In this way, different types of tilting images are generated.
  • FIG. 4 shows a photo of a section of a lens structure 4 with a surface 26 to be measured according to the invention, a so-called region of interest (ROI).
  • ROI region of interest
  • the surface 26 to be measured may take any suitable form. Here a square shape was chosen. A round or polygonal or asymmetrical shape can also be selected for the surface 26 to be measured if this corresponds to the requirements for a measurement to be performed.
  • ROI region of interest

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur (4), welche auf einem Träger (2) angeordnet ist, welche sich dadurch auszeichnet, dass der Träger (2) auf einer Halterung (6) befestigt wird, wobei die Halterung (6) von einem Motor (8) gedreht wird. Eine Lichtquelle (10) beleuchtet die Linsenstruktur (4) während eine optische Aufnahmevorrichtung (12) mindestens ein Bild von der Linsenstruktur (4) während der Drehung der Halterung (6) aufnimmt. Eine Datenverarbeitungseinrichtung (14) wertet das mindestens eine aufgenommene Bild der Linsenstruktur (4) hinsichtlich seiner Farbwerte aus und steuert den Motor (8).

Description

Q u al itätsp rüf u n g e i ne s Ki p b il d e s e ine r
Lin s e ns tr uktur Die Erfindung offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur, welche sich auf einem Träger, z.B. ein tragbarer Datenträger, befindet.
Zur Beschriftung eines Trägers mittels Laser nutzt man über eine elektrische Ansteuerung bewegliche Ablenkspiegel. Der Abstand zwischen Träger und Laser ist in der Regel relativ groß. Folglich ist solch ein Verfahren sehr empfindlich gegenüber Störungen.
Während einer Laserbeschriftung zur Darstellung von Bildern wird übli- cherweise im Rastermodus gearbeitet, d.h. das Bild wird mittels eines gepulst betriebenen Lasers in serieller Abarbeitung Punkt für Punkt Zeilen- o- der spaltenweise in wohldefinierten und gleichförmigen Abstand zueinander geschrieben. Das Auge des Betrachters sieht auf der fertig beschrifteten Karte dann nicht mehr die einzelnen Rasterpunkte, sondern je nach Punktgröße und Abstand zu einander und je nach Verhältnis von schwarzen Punkten zu hellem Hintergrund ein mehr oder weniger kräftiges Grau. Wird nun während einer Laserbeschriftung entweder der Laser oder der Spiegel oder der Träger, z.B. eine Karte, irregulär bewegt, z.B. durch Ein- kopplung von mechanischen Schwingungen oder Erschütterungen, so verändert sich der Abstand der Rasterpunkte entsprechend. Je nach Art und Dauer der Störung ergeben sich dann dunkle, d.h. ein kleinerer Punktab- stand, oder helle, d.h. ein größerer Punktabstand, Streifen im gelaserten Bild. Entsprechend können sich Streifenstrukturen ergeben, wenn eine elektrische Einkopplung, z.B. ein 50-Hz-Brumm, die Ansteuer- bzw. Positionierlogik der Ablenkspiegel stört. Weitere Effekte, die zu Streifenstrukturen im Laserbild führen können, sind z.B. Laserleistungsschwankungen, d.h. Punktgrößenänderungen, während der Laserbeschriftung.
Zusätzlich zu Streifen gibt es Qualitätsmängel in Form von mehr oder weni- ger punktförmigen bzw. fleckenhaften dunklen oder hellen Strukturen im Bereich gelaserter Bilder bzw., in schweren Fällen, auch im Bereich von gela- serten Buchstaben. Die Ursachen dafür sind in der Regel eher komplex und können zum Einen durch lokal begrenzte Einschlüsse in der Karte, z.B. Fusseln erklärt werden, gehen über Abhängigkeit von der/ den verwendeten Druckfarbe(n) incl. UV-Druck bis hin zu Kurzzeit-Effekten im Bereich des Lasers wie z.B. fehlerhaft eingestellte Erstpuls-Unterdrückung etc..
Entsprechende qualitätsmindernde Effekte, die zur Streifenbildung oder Fleckenbildung führen, gibt es auch bei Personalisierungsverfahren die mit Drucktechnik arbeiten (z.B. ink jet Druck).
Innerhalb einer laufenden Kartenpersonalisierung unter Produktionsbedingungen besteht nun die Herausforderung festzustellen, ob eine personalisierte Karte bzw. ein Paß ein Gut- oder ein Schlecht- ("Reject-") Dokument ist. Als Kriterium dafür kann man z.B. Anzahl und jeweilige Größe der Störungen bestimmen. Übersteigt nun Anzahl oder Größe der Störungen ein vorher festgelegtes Maß, so wird das entsprechende Dokument (Karte, Paß) als Reject ausgesteuert. Die Prüfung der Qualität von darzustellenden Informationen in einem Datenträger, welche in Form eines Kippbildes einer Linsenstruktur in einem tragbaren Datenträger ausgeführt sind, erfolgt durch eine subjektive visuelle Prüfung und Bewertung z.B. des Kontrastes, des Kippverhaltens oder der Gesamtintensität.
Für einen Träger kommen alle geeigneten Träger in Frage. Insbesondere werden tragbare Datenträger als Träger verwendet. Linsenstrukturen werden auf tragbare Datenträger, wie z.B. Kreditkarten, Gesundheitskarten, Päs- sen, Personalausweisen, Visum, Geldscheinen, Eintrittskarten, SIM-Karten etc. aufgebracht.
Nachteilig an der subjektiven Prüfung ist, dass weder überhaupt eine objektive Bewertung der Qualität der darzustellenden Information möglich ist noch ein objektiver Vergleich zwischen zwei Linsenstrukturen, welche jeweils ein Kippbild darstellen, möglich ist.
WO 2010/043443 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Überprüfung von Linsenstrukturen. Hier werden die von einer Linsenstruk- tur dargestellten Helligkeitswerte bzw. Farbwerte unter zwei verschiedenen Winkeln ohne eine eingebrachte Beschriftung geprüft. Damit können beispielsweise Defekte in oder nahe der Linsenoberfläche festgestellt werden. Prinzipiell ist es so möglich, vor einer Beschriftung von Karten mit Linsenstrukturen, die Karten auszusortieren, welche schlechte Linsen aufweisen. Die Kosten zur Herstellung der Karten sind dann allerdings bereits entstanden. Ein Rückschluss auf das die Qualitätsminderung verursachende Problem ist in den meisten Fällen in diesem Stadium nicht mehr möglich. Eine Prüfung der Darstellungsqualität von in die Linsenstruktur eingebrachter Inf ormation unter Berücksichtigung des Kippverhaltens ist hier nicht möglich.
Um die Ausformung und Ausführung von Linsenstrukturen zu prüfen und zu bewerten werden die Linsenparameter mittels geometrischer Vermessung der Linsenparameter, z.B. mittels eines Höhentasters vermessen. Dieses Prüfverfahren prüft allerdings nur die geometrischen bzw. optischen Eigenschaften der Linsenstrukturen und liefert keine Aussage über das Kippverhalten und die Qualität der Darstellung von eingeschriebenen Inf ormatio- nen. Kippverhalten, Darstellungsqualität, Schärfe und Kontrast werden allerdings über ein komplexes Zusammenspiel zwischen Linsenparametern, Ausführung der Beschriftung, z.B. Auflösung, Farbe, und Kartenaufbau bestimmt. Ein abschließende Beurteilung der Qualität des Kippverhaltens der Linsenstrukturen bzw. die Qualität der durch das Kippverhalten der Linsen- struktur dargestellten Information ist deshalb erst am Endprodukt, d.h. am bereits hergestellten Träger mit aufgebrachter Linsenstruktur möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Lösung zur Überwindung der Nachteile des Stands der Technik zu finden.
Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine Lösung zu finden, um eine objektive Beurteilung der Darstellungsqualität des Kippeffekts einer Linsenstruktur zu ermöglichen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch den unabhängigen Anspruch und den nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Die Erfindung offenbart zur Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur, welche auf einem Träger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung um- fasst
- eine Halterung, zur Befestigung des Trägers,
- einen Motor, um die Halterung zu drehen,
- einer Lichtquelle, um die Linsenstruktur zu beleuchten,
eine optische Aufnahmevorrichtung, um mindestens ein Bild von der Linsenstruktur während der Drehung der Halterung aufzunehmen,
eine Datenverarbeitungseiririchtung, um das mindestens eine von der optischen Aufnahmevorrichtung aufgenommene Bild hinsichtlich seiner Farbwerte auszuwerten und um den Motor zu steuern.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Motor ein Schrittmotor ist, um die Halterung schrittweise um einen definierten Winkel zu drehen. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die optische Aufnahmevorrichtung eine Kamera ist.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung eine Abschirmung gegen Fremdlicht aufweist.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens die Halterung und/ oder die Lichtquelle und/ oder die optische Erfassungseinrichtung so eingerichtet sind, dass ein Abstand und/ oder ein Winkel zur Linsenstruktur variabel einstellbar sind. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die optische Erfassungseinrichtung ein Mikroskop ist.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtquelle ein weißes oder ein farbiges Licht erzeugt.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Träger ein tragbarer Datenträger ist.
Die Erfindung offenbart ferner zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur, welche auf einem Träger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umf asst
- befestigen des Trägers auf einer Halterung,
- drehen der Halterung mittels eines Motors,
- beleuchten der Linsenstruktur mit einer Lichtquelle, aufnehmen mindestens eines Bildes von der Linsenstruktur während der Drehung der Halterung mittels einer optischen Aufnahmevorrichtung,
auswerten des mindestens einen von der optischen Aufnahmen- Vorrichtung aufgenommenen Bilds hinsichtlich seiner Farbwerte und steuern des Motors mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein zu vermessendes Feld in der zu prüfenden Linsenstruktur definiert wird. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus,, dass bei mindestens zwei zu vermessenden Feldern, die Felder gleich oder unterschiedlich groß sind. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Testmuster in die Linsenstruktur eingebracht wird.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Testmuster mindestens zwei Flächen umf asst, welche gleiche oder unterschiedliche Farbwerte haben.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Testmuster mindestens zwei Flächen umfasst, welche gleich oder unterschiedlich groß sind.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Testmuster mittels Laser in die Linsenstruktur eingebracht wird.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass über alle Bilder, welche während einer Drehung der Halterung von der Linsenstruktur aufgenommen werden, für mindestens eine zu messende Fläche und/ oder Testmuster die Farbwerte ausgewertet werden.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Bild von der Linsenstruktur pro einer zu bestimmenden Winkelstellung während der Drehung aufgenommen wird. Die vorliegende Erfindung stellt ein objektives Messverfahren zur Verfügung, das es ermöglicht die Qualität der Darstellung von Information mittels Kippeffekt einer Linsenstruktur objektiv zu beurteilen. Das Messverfahren kann beispielsweise mittels entsprechend vorbereiteter zu prüfender Träger mit Linsenstruktur durchgeführt werden, mit dem die Beurteilung einer zu erwartenden Qualität eines Produktionsloses durchgeführt werden kann. Ferner ermöglicht die Erfindung zum einen die Prüfung der Qualität von linsenerzeugenden Produktionsmitteln, wie z.B. Kaschierblechen. Im Um- kehrschluss ermöglicht die Erfindung ein Aussortieren von ungeeigneten Produktionsmitteln. Zum anderen können Kartenaufbauten, wie z.B. Foliendicken, Folienschichtungen, etc., auf ihre prinzipielle Eignung zur Darstellung von Kippeffekten geprüft werden.
Bisher wurden Träger mit Linsenstrukturen mit Kippeffekt geprüft, indem ein Träger mit Linsenstruktur mit der Hand relativ zu einer feststehenden Lichtquelle positioniert wurde. Der Träger wurde um die Querachse gekippt und mit dem bloßen Auge das Kippbild der Linsenstruktur auf ein Wegkippen hin geprüft. Zum Prüfen wird erfindungsgemäß eine zu prüfende Linsenstruktur auf einen Träger, wie z.B. eine Kreditkarte oder eine Passseite, aufgebracht. Optional kann in die Linsenstruktur ein Testmuster z.B. mittels Laser eingebracht werden. Anschließend wird die zu prüfende Linsenstruktur mit oben beschriebener Vorrichtung und oben beschriebenen Verfahren vermessen und geprüft. Der ermittelte Farbwert wird dann in Abhängigkeit vom Winkel, in welchem die optische Erfassungseinrichtung von der Linsenstruktur Bilder aufgenommen hat, dargestellt. Eine Messkurve, welche den Verlauf der Farbwerte in Abhängigkeit vom Winkel, welcher zwischen der gedrehten Halterung und der optischen Erfassungseinrichtung liegt, zeigt, wird anhand festgelegter Kriterien beurteilt. In der Regel hat die Messkurve eine sogenannte Gauss-Form. Eine breite und flache Kurve bedeutet eine schlechte Qualität. Eine schmale und hohe Kurve bedeutet eine gute Qualität.
Das erfindungsgemäße Testmuster besteht aus unterschiedlich hell- bis dunkelgrauen Flächen. Alternativ können die Flächen auch schwarz oder weiss oder jede andere geeignete Farbe aufweisen. Ferner können auch sogenannte Graukeile im Testmuster enthalten sein. Ein Graukeil weist einen stufenlosen Verlauf vom Hellen ins Dunkel auf, z.B. von Schwarz nach Weiß. Das erfindungsgemäße Testmuster wird mittels Laser in die Linsenstruktur eingebracht. Beim Einbringen wird eine sogenannte kalibrierte Laseranlage verwendet, welche eine definierte Laserleistung bzw. einen definierten Farbwert, z.B. einen Grauwert, aufweist. Beispielsweise ist auch ein sogenannter Dot-per-Inch-Wert (dpi- Wert) definiert. Das Testmuster liegt beispielsweise mittig innerhalb der Linsenstruktur. Das Testmuster hat eine Skalierung von beispielsweis 1:1. Das bedeutet, dass ein Raster aus beispielsweise viereckigen Flächen eine Fläche von 0,64 x 0,64 Quadratmillimeter groß ist. Dies kann beispielsweise zur Vermessung oder zur Kontrolle der Linsenbreite verwendet werden.
Zur Prüfung des Trägers mit einer Linsenstruktur mit Kippeffekt wird der Träger auf einer Halterung befestigt. Die Halterung wird über einen Motor gedreht. Vorteilhafterweise wird ein Schrittmotor verwendet. Ein Schrittmotor hat den Vorteil, dass die Halterung schrittweise gedreht wird, wobei je- der Schritt einem bestimmten Winkel entspricht. Der Winkel kann eingestellt werden. Je kleiner der Winkel ist, desto besser ist die Genauigkeit der auszuwertenden Daten. Eine optische Auinahmeeinrichtung nimmt mindestens ein Bild von der Linsenstruktur während der Drehung auf. Vorteilhafterweise wird für jeden Winkelschritt, um den die Halterung gedreht wird, mindestens ein Bild aufgenommen. Nach der Aufnahme der Bilder für zumindest eine teilweise Drehung wird zumindest eine in den Bildern zu messende Fläche, sogenannte„Regions of interest (ROI)" definiert. Vorteilhafterweise werden mehrere ROI's definiert. Hier empfiehlt es sich zumindest eine ROI für eine helle, z.B. weiße, und eine dunkle, z.B. schwarze, Fläche im Bild zu definieren. Die ROIs haben vorteilhafterweise gleiche Flächengröße. Vor Auswertung der aufgenommen Bilder wird kontrolliert, ob die ROIs für jeden gemessenen Winkel bzw. eines jeden Bilds richtig positioniert sind.
Für jede ROI wird dann der Farbwert, z.B. Grauwert, Schwarzwert, Weißwert, etc., für jeden Winkel der Drehung des Halters mit der Linsenstruktur bestimmt. Aus diesen Werten wird dann vorteilhafterweise ein Mittelwert über alle Bilder für die jeweilige ROI bestimmt, z.B. einen mittleren Grauwert oder einen mittleren Weißwert für das jeweilige ROI. Die ermittelten Farbwerte werden über den Winkel in ein Diagramm eingetragen und ausgewertet, wie dies oben beschrieben wurde.
Somit ist eine objektive Qualitätsprüfung eines Kippbildes einer Linsenstruktur mit der vorliegenden Erfindung möglich.
Ein großer Vorteil der Erfindung ist, dass eventuelle qualitätsmindernde Effekte frühzeitig beispielsweise bereits vor einer Massenproduktion erkannt werden, da die Qualitätsprüfung anhand von entsprechend vorbereiteten sogenannten Prüflingen durchgeführt wird, welche entsprechende Träger mit Linsenstruktur mit Kippeffekt sind.
Das Verfahren kann dazu benutzt werden, um die Ursache von qualitäts- mindernden Effekten im Zusammenhang mit Kippbildern festzustellen. So lassen sich beispielsweise kritische Kaschierbleche überprüfen und gegebenenfalls ersetzen.
Nach Behebung der Ursache für eine Qualitätsminderung wird die Aus- schussrate gesenkt und entsprechende Kosten werden vermieden.
Die Vorrichtung und das Verfahren sind erweiterbar. So können z.B. die Positionen von Linsen, ihre Radien oder die Winkeltreue von in die Linsenstruktur eingeschriebenen beispielsweise rechteckigen Strukturen geprüft und vermessen werden. Weitere Erweiterungen sind beispielsweise die Prüfung der Darstellungsqualität von metallischen Strukturen im Datenträger wie beispielsweise eines Hologramms oder eines Kinegramms oder eines Sicherheitsfadens. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Es zeigen Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 beispielhafte Messkurven für erfindungsgemäß bestimmte Farbwerte, hier Grauwerte, von zwei Mustern, welche über den Winkel bei der Aufnahme des Bildes aufgetragen sind, Figur 3 ein erfindungsgemäßes Testmuster,
Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Bild einer Linsenstruktur mit einer er- findungsgemäßen zu messenden Fläche, sogenannte Region of Interest (ROI).
Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur 4 , welche auf einem Träger 2 angeordnet ist, umfasst eine Halterung 6, zur Befestigung des Trägers 2. Die Halterung 6 wird durch einen Motor 8 gedreht. Eine Lichtquelle 10 beleuchtet die Linsenstruktur 4. Eine optische Aufnahmevorrichtung 12 nimmt mindestens ein Bild von der Linsenstruktur 4 während der Drehung der Halterung 6 auf. Eine Datenverarbeitungseinrichtung 14 wertet das mindestens eine von der optischen Auf nähme Vorrichtung 12 aufgenommene Bild hinsichtlich seiner Farbwerte aus und steuert den Motor 8. Die Datenverarbeitungseinrichtung 14 ist über geeignete kontaktgebundene und/ oder kontaktlose Kommunikationsverbindungen mit dem Motor 8, der Lichtquelle 10 und der optischen Aufnahmevorrichtung 12 verbunden.
Der Motor 8 ist vorteilhafterweise ein Schrittmotor, um die Halterung 6 schrittweise um einen definierten Winkel zu drehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Abschirmung gegen Fremdlicht auf. Die Abschirmung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Abschirmung besteht dazu aus einem lichtundurchlässigen Material. Vorteilhafterweise kann die Abschirmung geöffnet und geschlossen werden, um einen zu prüfenden Träger 2 mit Linsenstruktur 4 in die Halterung 6 einzusetzen bzw. aus dieser zu entnehmen.
Mindestens die Halterung 6 und/ oder die Lichtquelle 10 und/ oder die opti- sehe Erfassungseinrichtung 12 sind so eingerichtet, dass ein Abstand und/ oder ein Winkel zur Linsenstruktur 4 variabel einstellbar sind.
Die optische Aufnahmevorrichtung 12 ist vorteilhafterweise ein Mikroskop oder eine Kamera. Vorteilhafterweise umfasst die optische Aufnahmevor- richtung 12 eine Kombination aus einem Mikroskop und einer Kamera. Die optische Aufnahmevorrichtung 12 ist in der Lage Einzelbilder und/ oder eine Aufnahme von kontinuierlichen Bildern in Form eines Films aufzunehmen.
In der optischen Aufnahmevorrichtung 12 befinden sich vorteilhafterweise Positionierungshilfen, um z.B. ein Zielkreuz, einen Rahmen, ein Gitter oder ähnliches in das aufzunehmende Bild einzublenden.
In einem der Aufnahme eines Bildes vorgeschalteten Schritt kann eine Eichung der optischen Aufnahmevorrichtung 12 durchführt werden, mit dem Ziel statt einer Skala von einer Anzahl von Pixeln eine mm-Skala zu erhalten. Dazu bringt man beispielsweise an Stelle eines zu prüfenden Trägers 2 eine mm-Skala an und nimmt diese mit der optischen Aufnahmevorrichtung 12 ; auf, sogenanntes "Teachen/ Anlernen" der optischen Aufnahmevorrichtung 12. Zur mm-Skala gelangt man dann über einfache Umrechnung. Die so er- mittelte Skala kann dann in das auf enommene Bild eingeblendet werden und bleibt solange gültig, wie sich an der Fokussierung und dem Arbeitsabstand der optischen Aufnahmevorrichtung 12 zum zu prüfenden Träger 2 nichts ändert. Prinzipiell kann man auch ein Referenzbild wie z.B. einen Graukeil dem aufgenommenen Bild überlagern.
Mittels Bildverarbeitung können insbesondere bestimmte Farbwerte, Helligkeit, etc. unterdrückt oder verstärkt werden.
Weiterhin kann man über eine Bildfilterung, z.B. mittels Sobel-Filter, etc., z.B. Kanten hervorheben, um z.B. ein maschinell auswertbares Kriterium zu erhalten. Damit lässt sich die vollautomatische Vermessung beispielsweise eines auf einem Träger 2 aufgebrachten Testmusters 16 oder die Detekti- on/ Vermessung von Druckmarken realisieren.
Die Lichtquelle 10 erzeugt ein weißes oder ein farbiges Licht oder ein Licht einer geeigneten Wellenlänge, wie z.B. infrarot oder ultraviolett. Ferner ist das erzeugte Licht gleichmäßig und diffus.
Der Träger 2 ist ein tragbarer Datenträger, wie z.B. eine Chipkarte, ein Reise- pass, ein Personalausweis, ein Führerschein, eine Kreditkarte, eine Gesundheitskarte, ein Visum, ein Wertdokument, ein Geldschein etc..
Die vorliegende Erfindung offenbart ferner ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur 4, welche auf einem Träger 2 angeordnet ist. Dafür wird rnindestens eine zu vermessende Fläche 26, sogenannte„Region of Interest", abgekürzt mit ROI, in der zu prüfenden Linsenstruktur 4 definiert. Bei mindestens zwei zu vermessenden Flächen 26, sind die Flächen 26 gleich oder unterschiedlich groß. Ferner kann optional mindestens ein Testmuster 16 in die Linsenstruktur 4 eingebracht wird. Das Testmuster 16 umfasst mindestens zwei Flächen, welche gleiche oder unterschiedliche Farbwerte haben. Darüber hinaus umfasst das Testmuster 16 mindestens zwei Flächen, welche gleich oder unterschiedlich groß sind. Das Testmuster 16 wird vorteilhafterweise mittels Laser in die Linsenstruktur 4 eingebracht wird.
Während oder im Anschluss an eine Drehung der Halterung 6 werden über alle Bilder, welche von der Linsenstruktur 4 aufgenommen wurden, für das gesamte und/ oder mindestens eine zu messende Fläche 26 und/ oder Testmuster 16 die Farbwerte ausgewertet. Die Farbwerte können hinsichtlich der Helligkeit und/ oder der Farbinformation ausgewertet werden. Vorteilhafterweise wird mindestens ein Bild von der Linsenstruktur 4 pro einer zu bestimmenden Winkelstellung während der Drehung aufgenommen. Wenn der Motor 8 ein Schrittmotor ist und die Halterung 6 beispielsweise in Schritten von drei Grad dreht, dann wird für jeden Schritt von drei Grad mindestens ein Bild von der Linsenstruktur 4 von der optischen Aufnahmevorrichtung 12 aufgenommen.
Nach der Aufnahme der Bilder durch die optische Aufnahmevorrichtung 12, werden die Bilder ausgewertet.
In der einfachsten Ausführungsform wird nur eine zu vermessende Fläche 26 oder ein Teilbereich jedes Bildes einer Folge von aufgenommenen Bildern ausgewertet.
Die zu vermessende Fläche 26 (ROI) wird für alle Bilder der Folge gleich positioniert, so daß die zu vermessende Fläche 26 für jede zu vermessende Winkelstellung komplett innerhalb dem Testmuster 16 liegt. In Abhängigkeit vom Winkel ergeben sich für die Bilder einer Folge unterschiedliche Farbwerte. Alternativ können mehrere Teilbereiche jedes Bildes einer Folge ausgewertet werden. Wertet man für jedes Bild mehrere unterschiedlich positionierte zu vermessende Flächen 26 aus und vergleicht die Ergebnisse jedes Bildes untereinander, so kann man z.B. Aussagen bzgl. der Gleichmäßigkeit der zu prüfenden Linsenstruktur 4 gewinnen.
Mittels jeweils einer zu vermessenden Fläche 26 im weißen und im schwarzen Bereich des in die Linsenstruktur 4 eingeschriebenen Testmusters 16 eines jeden Bildes einer Folge kann, beispielsweise durch Differenzbildung der ermittelten Grau- bzw. Farbwerte, ein sogenannter Weißabgleich für die optische Aufnahmevorrichtung 12 erzielt werden. Dies ist dann sinnvoll, wenn die verwendete optische Aufnahmevorrichtungl2 über keinen manuellen Weißabgleich verfügt.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist es außerdem möglich, Effekte herauszurechnen, die sich z.B. durch eine ungleichmäßige Ausleuchtung der zu prüfenden Linsenstruktur 4 während der Bildaufnahme bzw. der Bildfolge ergeben.
Beispielsweise kann die Erfindung verwendet werden, um Personalisie- rungsanlagen für tragbare Datenträger, wie z.B. Kreditkarten, Personalausweise, etc., zu qualifizieren. Dies kann einerseits bei der Erstabnahme solcher Anlagen geschehen, kann aber andererseits auch in der laufenden Produktion eingesetzt werden, um eventuelle Qualitätsmängel bei der Personalisierung festzustellen. Entsprechende Tests werden außerdem nach Instandsetzung einer Anlage durchgeführt, um vor Wiederaufnahme der Produktion den Nachweis einer erfolgreichen Reparatur bzw. Justage führen zu können. Dazu wird ein vorbereitetes und geometrisch definiertes Testmuster 16, z.B. ein Testgitter, und eine wohldefinierte Karte, z.B. aus Referenzmaterial, welche Maße und Eigenschaften entsprechend ISO 7810 aufweist, benutzt.
Die zu qualifizierende Anlage schreibt das Testmuster 16 auf einen Träger 2, z.B. eine Kreditkarte. Dieses Testmuster 16 wird dann auf korrekte Größe, Verkippung, Verzerrung etc. kontrolliert.
Ein weiterer Prüf schritt bei der Qualifizierung bzw. Abnahme von Personali- sierungsanlagen ist die Kontrolle der Grauwertkalibrierung, insbesondere bei Laseranlagen, bzw. der Farbkalibrierung, insbesondere bei Personalisie- rungsanlagen mit Drucktechnik.
Dabei wird überprüft, ob die Personalisierungsanlage den vollen Umfang aller Grauwerte zwischen schwarz und weiß, bzw. bei Farbwerten den vollen Farbumf ang, darstellen kann und ob die Darstellung der Grauwerte, insbesondere der Farbwerte, stabil, d.h. ohne Drift, z.B. über einen ganzen Produktionstag möglich ist.
Außerdem können damit mehrere Anlagen gleichen Typs auf gleiche Qualität justiert werden.
Die Überprüfung einer Grauwertkalibrierung kann z.B. durchgeführt werden, indem ein mit einem sogenannten Graukeil 20 beschriebener Träger 2 mit Linsenstruktur 4 gegen eine Referenzkarte, welche aus dem gleichen Kartenmaterial besteht, wobei hier ein Referenzmaterial nötig ist, verglichen wird. Ein Graukeil 20 ist ein stufenloser Verlauf von einer hellen zu einer dunklen Farbe, z.B. ein stufenloser Verlauf von Schwarz nach Weiß. Ein Vergleich mittels visueller Überprüfung ist üblich, aber ungenau. Ein Vergleich mittels Densitometer ist demgegenüber zwar genau, aber sehr aufwendig und wird nur in Ausnahmefällen durchgeführt. Mit der hier beschriebenen Erfindung ist es möglich, einen solchen Vergleich schnell, einfach und objektiv durchzuführen.
Figur 2 zeigt beispielhafte Messkurven von zwei Mustern für erfindungsgemäß bestimmte Farbwerte, hier Grauwerte, welche über den Winkel bei der Aufnahme des Bildes aufgetragen sind. Die Messkurve von Muster 1, deren Messpunkte mit Vierecken gekennzeichnet sind, ist schmal und hoch und gibt eine gute Qualität an. Entsprechend zeigt die Messkurve von Muster 2, deren Messpunkte mit Kreisen gekennzeichnet sind, einen breiten und niedrigen Verlauf und somit eine schlechtere Qualität als die Messkurve von Muster 1. Zur Darstellung und Interpretation der Messpunkte trägt man die jeweils gemessenen Farbwerte, z.B. Helligkeit, über dem jeweiligen Winkel auf, bei dem die optische Aufnahmevorrichtung 12 die Linsenstruktur 4 aufgenommen hat. Es ergibt sich eine Kurve, die für eine typische Linsenstruktur 4 in etwa einer Gauss'schen Glockenkurve mit einer, bei mehrstufigen Kippbil- dern entsprechend mehreren, ausgeprägten Spitze/ n entspricht. Bereiche weit außerhalb des Winkels, unter dem das Testmuster 16, d.h. eine "schwarze" Fläche, eingeschrieben wurde, haben üblicherweise eine große Helligkeit, d.h. kleine Grauwerte, Bereiche innerhalb des Winkels, unter dem das Testmuster 16 eingeschrieben wurde, haben eine geringe Helligkeit, also große Grauwerte.
Die Bewertung des zu prüfenden Trägers 2 mit Linsenstruktur 4 erfolgt relativ zu vorher festzulegenden Schwellenwerten für den Kontrast, d.h. den Unterschied zwischen den hellen und dunklen Bereichen, entsprechend der Höhe der Spitze, sowie den Kontrastverlauf, d.h. die Breite der Spitze.
Messwerte unterhalb dieser Schwelle ergeben schlechte, oberhalb dieser Schwelle gute Qualität. Genauer gesagt bedeutet eine hohe Spitze eine gute Qualität und eine flache Spitze eine schlechte Qualität. .
Bei einer schmalen Spitze findet eine große Änderung des Kontraste bei geringer Änderung des Betrachtungswinkels statt. Bei einer breiten Spitze ändert sich der Kontrast auch bei größerer Änderung des Betrachtungswinkels nur wenig, die Linsenstruktur 4 zeigt nur eine geringe Reaktion. Entsprechend bedeutet eine schmale Spitze eine gute, eine breite Spitze eine schlechte Qualität.
Bei mehrstufigen Kippbildern kann man außerdem durch Auswertung der Maxima und Minima der Kurve eine Trennschärfe zwischen den einzelnen Kippbildern bestimmen.
Testergebnisse zeigen, daß für deutlich unterschiedliche Linsenradien auch die Form der gemessenen Kurve unterschiedlich ist. Demnach ist das Qualitätskriterium für eine gute bzw. eine schlechte Linsenstruktur 4 für unterschiedliche Linsenradien verschieden.
Weitere Qualitätskriterien können eine Gleichförmigkeit bzw. Stetigkeit der Messkurve sowie eine jeweilige Standardabweichung der Grauwerte sein. Unstetige bzw. verrauschte Kurven deuten dabei auf Störungen innerhalb der zu messenden Fläche 26 hin, die nur unter bestimmten Winkeln sichtbar sind, also z.B. Linseneinschlüsse, Luftblasen oder unvollständig ausgeformte Linsen, z.B. Kaschierflecken. Eine große Standardabweichung, also eine geringe Messgenauigkeit weist auf stark verrauschte Grauwerte hin, hervorgerufen z.B. durch eine ungleichmäßige Linsenoberfläche. Im Folgenden sollen weitere Möglichkeiten zur Auswertung von aufgenommenen Bildern beschrieben werden. Nimmt man pro Winkelstellung mehr als ein Bild auf, eine sogenannte Subsequenz von Bildern, so kann man innerhalb einer Subsequenz z.B. die Position der zu messenden Fläche 26 variieren und/ oder auch Blende, Fokus, Verschlusszeit etc. der Kamera verändern und folglich mit Methoden, die aus der digitalen Bildverarbeitung bekannt sind, die jeweilige zu vermessende Fläche 26 erweitern, z.B. um höhere Schärfentiefe oder größere Helligkeitsdynamik zu erzielen, sogenannte Focus Stacking-Technik oder High Dynamic Range-Technik.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zunächst als eigenständige Vorrichtung zu verwenden. Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Vorrichtung aber auch in Form eines Modules in Personalisierungsanlagen eingebaut und dann zur Prozesskontrolle bzw. Qualitätssicherung verwendet werden.
Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Testmuster 16.
Das Testmuster 16 umfasst vier Bereiche 18, welche jeweils schwarze und weiße Quadrate umfassen. Horizontal verläuft jeweils ein Graukeil 20, wobei der Graukeil 20 außen dunkel ist und zur Mitte des Testmusters 16 heller wird. In der Mitte des Testmusters 16 befinden sich ein schwarzer Streifen 22 und ein weißer Streifen 24, wobei beide Streifen 22 und 24 senkrecht angeordnet sind.
Das Testmuster 16 besteht im einfachsten Fall aus einer schwarzen Fläche mit einer gewissen Größe, z.B. 5 x 5 Quadratmillimeter. Prinzipiell gilt, dass je größer die zu vermessende Fläche 26 des Testmusters 16 ist, desto geringer ist der Messfehler. Das Testmuster 16 liegt beispielsweise in Form einer Datei z.B. als JPG- oder TIF-codiertes Bild vor.
Ein zu prüfender Träger 2 mit Linsenstruktur 4 wird in einem der eigentlichen Messung vorausgehenden Schritt unter definierten Bedingungen, wie z.B. festgelegte Druckfarbe bzw. definierte Laserleistung, dpi-Wert etc., mit einem Testmuster 16 beschrieben, bedruckt oder belasert. Das Testmuster 16 wird dabei z.B. mittels Laserstrahl unter einem Winkel in einen Bereich des zu prüfenden Trägers 2 in die Linsenstruktur 4 eingeschrieben. Dadurch wird im einfachsten Fall ein einstufiges Kippbild erzeugt, welches für das hier beschriebene Messverfahren ausreicht.
In einer erweiterten Ausführungsform kann das Testmuster 16 mit weißen oder grauen Flächen ergänzt werden. Damit wird z.B. die Einstellung der Laserleistung für den Beschriftungsvorgang erleichtert.
Enthält das Testmuster 16 geometrisch definierte Elemente, wie z.B. quadratische oder kreisrunde Flächen oder auch schachbrettartige Muster, so kann damit auch auf Verzeichnung, Winkeltreue der Personalisierung oder Absolutmaß der Linsenstruktur 4 geprüft werden.
In einer weiteren Ausführungsf orm werden mehrere, ggf. unterschiedliche Testmuster 16 definiert, die unter unterschiedlichen Winkeln in den zu prüfenden Träger 2 eingeschrieben werden und ganz oder teilweise überlappen. Dadurch ergibt sich ein Mehrfach-Kippeffekt, der mit dem hier beschriebenen Verfahren ebenfalls geprüft werden kann.
Prinzipiell kann ein entsprechendes Testmuster 16 auch vor einer Kaschierung eines zu prüfenden Trägers 2 in Form eines Kartennutzens per Druck- tecrinik während eines Aufbringens eines Designdrucks aufgebracht werden. Auf diese Weise werden auch andersartige Kippbilder erzeugt.
Figur 4 zeigt ein Foto eines Ausschnitts einer Linsenstruktur 4 mit einer erfindungsgemäß zu messenden Fläche 26, einer sogenannten Region of Inte- rest (ROI).
Die zu vermessende Fläche 26 kann jede geeignete Form annehmen. Hier wurde eine viereckige Form gewählt. Eine runde oder mehreckige oder asymmetrische Form kann für die zu vermessende Fläche 26 ebenfalls gewählt werden, wenn dies den Anforderungen an eine durchzuführende Messung entspricht.
Bezugszeichenliste
2 Träger
4 Linsenstruktur
6 Halterung
8 Motor
10 Lichtquelle
12 optische Aufnahmevorrichtung
14 Datenverarbeitungseinrichtung
16 Testmuster
18 Bereich mit schwarzen und weißen Quadraten
20 Graukeil
22 schwarzer Streifen
24 weißer Streifen
26 zu vermessende Fläche, Region of Interest (ROI)

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur (4), welche auf einem Träger (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst
- eine Halterung (6), zur Befestigung des Trägers (2),
- einen Motor (8), um die Halterung (6) zu drehen,
- einer Lichtquelle (10), um die Linsenstruktur (10) zu beleuchten,
- eine optische Aufnahmevorrichtung (12), um mindestens ein Bild von der Linsenstruktur (4) während der Drehung der Halterung (6) aufzunehmen,
eine Datenverarbeitungseinrichtung (14), um das mindestens eine von der optischen Aufnahmevorrichtung (12) aufgenommene Bild hinsichtlich seiner Farbwerte auszuwerten und um den Motor (8) zu steuern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (8) ein Schrittmotor ist, um die Halterung (6) schrittweise um einen definierten Winkel zu drehen.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Abschirmung gegen Fremdlicht aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Halterung (6) und/ oder die Lichtquelle (10) und/ oder die optische Aufnahmevorrichtung (12) so eingerichtet sind, dass ein Abstand und/ oder ein Winkel zur Linsenstruktur (4) variabel einstellbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Aufnahmevorrichtung (12) ein Mikroskop ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10) ein weißes oder ein farbiges Licht erzeugt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) ein tragbarer Datenträger ist.
8. Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer Linsenstruktur (4), welche auf einem Träger (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst
- befestigen des Trägers (2) auf einer Halterung (6),
- drehen der Halterung mittels eines Motors (8),
- beleuchten der Linsenstruktur (4) mit einer Lichtquelle (10),
- aufnehmen mindestens eines Bildes von der Linsenstruktur (4) während der Drehung der Halterung (6) mittels einer optischen Aufnahmevorrichtung (12),
- auswerten des mindestens einen von der optischen Aufnahmevorrichtung (12) aufgenommenen Bilds hinsichtlich seiner Farbwerte und steuern des Motors (8) mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung (14).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zu vermessendes Feld (26) in der zu prüfenden Linsenstruktur (4) definiert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens zwei zu vermessenden Feldern (26), die Felder (26) gleich oder unterschiedlich groß sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Testmuster (16) in die Linsenstruktur (4) eingebracht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das
Testmuster (16) mindestens zwei Flächen umfasst, welche gleiche oder unterschiedliche Farbwerte haben.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das
Testmuster (16) mindestens zwei Flächen umfasst, welche gleich oder unterschiedlich groß sind.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Testmuster (16) mittels Laser in die Linsenstruktur (4) eingebracht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass über alle Bilder, welche während einer Drehung der Halterung (6) von der Linsenstruktur (4) aufgenommen werden, für mindestens eine zu vermessende Fläche (26) und/ oder Testmuster (16) die Farbwerte ausgewertet werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bild der Linsenstruktur (4) pro einer zu bestimmenden Winkelstellung während der Drehung aufgenommen wird.
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