Verfahren zum rapportgenauen Erfassen einer laufenden Warenbahn

Abstract

 Ein Verfahren zum rapportgenauen Bearbeiten einer laufenden Warenbahn (2) wertet eine längenbezogene Bahngröße aus. Zusätzlich wird wenigstens ein Teilbereich der Warenbahn (2) optisch erfaßt und in Daten (11) umgewandelt. Diese Daten (11) werden gespeichert und bei folgenden Rapporten bzw. folgenden gleich ausgebildeten Warenbahnen (2) zur Synchronisation des jeweiligen Rapportbeginns (7) herangezogen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum rapportgenauen Erfassen einer laufenden Warenbahn gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Aus der DE 83 04 988 U1 ist eine mit Gegendruckwalze arbeitende Druckmaschine bekannt. Diese Druckmaschine druckt zusätzlich zum Druckbild Passermarken auf, die von der Vorrichtung abgelesen werden. Mit Hilfe dieser Passermarken können hintereinander angeordnete Druckprozesse zur Bildung eines mehrfarbigen Druckes positionsgenau ausgeführt werden. Diese Passermarken bestimmen gleichzeitig den Rapport des Druckbildes

[0003] Aus der Praxis ist außerdem bekannt, aus der Drehung von Transportwalzen ein Taktsignal abzuleiten, das für die Rapportbestimmung ausgelesen wird. In der Regel ist der Rapport jedoch nicht synchron zu diesem Taktsignal, so daß sowohl die Rapportlänge als auch der Rapportanfang von Hand eingegeben werden müssen, um eine rapportgenaue Bearbeitung der Warenbahn zu erzielen. Bei immer größer werdenden Bahnlaufgeschwindigkeiten und komplexer werdenden Druckbildern ergibt sich dabei eine zunehmende Makulatur, die sich negativ auf die Kosten der Warenbahn auswirkt.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine verringerte Makulatur auszeichnet.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Verfahrensschritten des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Das Verfahren gemäß Anspruch 1 dient zum rapportgenauen Bearbeiten einer laufenden Warenbahn, wobei insbesondere an eine bedruckte Bahn aus einem polymeren, textilen bzw. zellulosehaltigen Material gedacht ist. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch auf diese Materialien nicht eingeschränkt. Um den Rapport festzulegen, wird in an und für sich beliebiger Weise ein periodisches Lagesignal erfaßt. Im einfachsten Fall wird hierzu ein einfacher Längensensor eingesetzt, der beispielsweise bei jeder Umdrehung einer Transportwalze der Warenbahn einen entsprechenden Impuls ausgibt. Dieses periodische Lagesignal ergibt damit eine geschwindigkeitsunabhängige Maßeinheit für Positionen entlang der Warenbahn längs zu deren Laufrichtung. Aus diesem Lagesignal kann grundsätzlich durch Multiplikation mit einem festen Faktor die periodische Abfolge des Rapports berechnet werden. In der Regel ist es jedoch auch notwendig, einen entsprechenden Offset zu ermitteln, so daß jeder Rapport zuverlässig mit einer neuen Mustereinheit, beispielsweise einem neuen Druckbild, beginnt. Die korrekte Ausrichtung der Bearbeitung zum Rapport muß auch während der Bearbeitung ständig überprüft werden, da durch verschiedene Fehler der reale Rapportbeginn vom berechneten Rapportbeginn wegdriften kann und damit der weiteren Warenbahnbearbeitung ein falscher Rapport zugrunde liegt. Wird zu einem späteren Zeitpunkt eine im Prinzip gleiche Warenbahn gefahren - was bei gleichen Folgeaufträgen öfter der Fall ist - so muß die gesamte Synchronisationsprozedur jedes Mal von neuem durchgeführt werden. Um einerseits diese Arbeit zu erleichtern und andererseits den bei der Synchronisation anfallenden Ausschuß zu reduzieren, wird zusätzlich wenigstens ein Teilbereich der Warenbahn optisch erfaßt und in Daten umgewandelt. Diese Daten werden dabei vorzugsweise so ausgewählt, daß sie einen Teil des Druckbildes oder sonstwie aufgebrachten Musters repräsentieren. Diese Daten werden bei folgenden Rapporten bzw. gleich ausgebildeten Warenbahnen herangezogen, um den jeweiligen Rapportbeginn zu synchronisieren. Aufgrund dieser permanenten Synchronisation wird erreicht, daß jeder Synchronisationsfehler sofort erkannt und korrigiert wird, noch ehe dieser Fehler zu einer falschen Bearbeitung der Warenbahn führen kann. Bei Folgeaufträgen mit der gleichen Warenbahn muß die bedienende Person überhaupt keine Synchronisation mehr einstellen. Es genügt vielmehr, die gespeicherten Daten des entsprechenden Vorauftrags zu laden, wonach die Synchronisation des Rapportbeginnes selbsttätig erfolgt. Auf diese Weise werden sowohl Fehlbedienungen ausgeschlossen als auch der Makulaturanfall auf ein sehr geringes Maß reduziert. Im einfachsten Fall wird gemäß Anspruch 2 bei der optischen Erfassung der Warenbahn wenigstens ein Grau- bzw. Farbvektor berechnet. Diese Vektoren enthalten entweder die Helligkeits- oder Farbverläufe der Warenbahn aus dem entsprechenden Teilbereich. Die Teilbereiche sind vorzugsweise rechteckförmig über die Warenbahn verteilt und stellen ein charakteristisches Element des optischen Eindrucks der Warenbahn dar. Anhand einer Übereinstimmung der gespeicherten Vektoren mit den aktuell gewonnenen Vektoren kann die korrekte Synchronisation ermittelt werden.

[0007] Alternativ oder zusätzlich zur Speicherung der gesamten Grau- oder Farbvektoren ist es gemäß Anspruch 3 günstig, wenn aus dem Vektor mindestens eine positionsrelevante Größe berechnet und gespeichert wird. Diese Größe gibt ein einfach zu speicherndes und damit auch schnell zu verarbeitendes Charakteristikum des optischen Eindrucks wieder. Wichtig ist lediglich, daß dieses Charakteristikum tatsächlich positionsbezogen ist, um eine Synchronisation des Rapportanfangs durchführen zu können. So sind beispielsweise Frequenzkomponenten eines Fourierspektrums nicht positionsbezogen und damit für diesen Zweck unbrauchbar. Phasenkomponenten des Fourierspektrums sind dagegen positionsrelevant und daher einsetzbar.

[0008] Gemäß Anspruch 4 ist es vorteilhaft, wenn bei der Synchronisation wenigstens in Bahnlaufrichtung eine Korrelationsfunktion der gespeicherten Bilddaten mit den aktuell gewonnenen Bilddaten berechnet wird. Dabei wird der Wert der Korrelationsfunktion über eine relative Verschiebung beider Bilddaten zumindest in Bahnlaufrichtung ermittelt. Diese Funktion ergibt den Grad der Übereinstimmung beider Bilddaten in Abhängigkeit von der rechnerischen Verschiebung wieder und ermöglicht dadurch auf einfache Weise die Synchronisation mit dem tatsächlichen Rapport. Eine zusätzliche Korrelationsbildung quer zur Bahnlaufrichtung ist lediglich in jenen Fällen erforderlich, in denen die Position des Bildes auch quer zur Bahnlaufrichtung abweichen kann. Bei modernen Druckmaschinen ist dies in der Regel nicht der Fall. Die Konsequenz einer derartigen Verschiebung wäre jedoch, daß überhaupt keine Übereinstimmung zwischen den gespeicherten und gemessenen Bilddaten gefunden würde, was die Synchronisation des Rapports völlig unmöglich machen würde. In diesem Fall führt eine zweidimensionale Korrelation jedoch zum Erfolg.

[0009] Gemäß Anspruch 5 ist es günstig, wenn aus der Korrelationsfunktion das Maximum berechnet wird und als Indikator für den Rapportanfang eingesetzt wird. Das absolute Maximum der Korrelationsfunktion gibt unabhängig davon, ob es sich um eine ein- oder zweidimensionale Berechnung handelt, die Relativverschiebung beider Bilder zueinander wieder, bei der eine maximale Übereinstimmung der Bilddaten besteht. Die relative Verschiebung beider Bilder zueinander gibt allerdings nichts anderes als den gegenwärtigen Rapportfehler an, so daß diese Verschiebung ein guter Indikator zur Bestimmung des echten Rapportanfangs darstellt.

[0010] Zur Erzielung einer großen Flexibilität ist es wünschenswert, wenn der Rapport im wesentlichen unabhängig vom Lagesignal sein kann. In diesem Fall ist es jedoch zwingend erforderlich, zusätzlich zur Bestimmung des individuellen Markierungselements auch einen entsprechenden Offset zur Berechnung des realen Rapportbeginns zu speichern bzw. zu bestimmen. Dies geschieht am einfachsten gemäß Anspruch 6, wenn das ermittelte Maximum der Korrelationsfunktion mit einem gespeicherten Offset addiert wird. Damit muß auch der Offsetwert nur einmal, vorzugsweise vor der realen Bearbeitung der Warenbahn, eingegeben werden und steht insbesondere bei Folgeaufträgen direkt zur Verfügung.

[0011] Zur Verbesserung der Erfassung des Lagesignals ist es gemäß Anspruch 7 günstig, auf der Warenbahn mindestens eine Markierung vorzusehen, welche abgetastet wird. Diese Markierung kennzeichnet dabei insbesondere die Position auf der Warenbahn und bildet eine Art Lineal. Um aus der Markierung den echten Rapport bestimmen zu können, muß ermittelt werden, welches konkrete Markierungselement den Rapportanfang kennzeichnet und ob ein zusätzlicher Offset zur Korrektur des Rapportbeginns erforderlich ist. Ein zusätzlicher Offset kann grundsätzlich auch entfallen, wenn beispielsweise vereinbart wird, daß jeder Rapport bei einem Markierungselement beginnt und damit der Offset immer auf Null gesetzt ist. Um zu ermitteln, welches Markierungselement den Rapportanfang definiert, muß die bedienende Person verschiedene Markierungselemente durchprobieren, bis die Bearbeitung rapportgenau erfolgt.

[0012] Schließlich ist es gemäß Anspruch 8 vorteilhaft, wenn die aktuell gewonnenen Daten mit mehreren gespeicherten Daten verglichen werden. Auf diese Weise kann bei einem Folgeauftrag sehr einfach der korrekte Datensatz ermittelt werden, ohne den Vorauftrag exakt spezifizieren zu müssen. Vorzugsweises werden die Daten hierzu in einer entsprechenden Datenbank abgelegt, die dann entsprechend durchgearbeitet wird. Die Eingabe einer Auftragsnummer oder eines anderen Identifikationsmerkmals ist dabei entbehrlich.

[0013] Der Erfindungsgegenstand wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, ohne den Schutzumfang zu beschränken.

[0014] Es zeigt:

Figur 1

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bearbeiten einer Warenbahn und

Figur 2

ein Ablaufschema der Vorrichtung gemäß Figur 1.

[0015] Eine Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 dient zum Bearbeiten einer Warenbahn 2, welche in Laufrichtung 3 bewegt wird. Die Vorrichtung 1 weist ein Bearbeitungselement 4 auf, welches lediglich beispielhaft als Schneidmesser 5 dargestellt ist. Grundsätzlich ist auch jedes beliebige andere Bearbeitungselement 4 vorstellbar. Das Schneidmesser 5 soll dabei die Warenbahn 2 exakt zwischen je zwei Druckbildern 6 trennen. Die Mitte zwischen zwei Druckbildern 6 bildet dabei einen Rapportbeginn. Die regelmäßige Abfolge der Druckbilder bezeichnet den Rapport.

[0016] Die Vorrichtung 1 weist eine Kamera 8 auf, die zumindest einen Teil des Druckbildes 6 und eine ebenfalls auf der Warenbahn 2 vorgesehene Markierung 9 erfaßt. Die Markierung 9 wird dabei von einzelnen, strichförmigen Markierungselementen 10 gebildet. Die Kamera 8 erzeugt aus den eingehenden optischen Signalen Daten 11, die an eine Recheneinheit 12 weitergeleitet werden. Diese Recheneinheit 12 gibt Rapportdaten 13 an eine Steuereinheit 14 aus, die wiederum das Bearbeitungselement 4 ansteuert. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Warenbahn 2 korrekt am jeweiligen Rapportbeginn 7 vom Schneidmesser 5 durchtrennt wird.

[0017] Alternativ oder zusätzlich kann statt bzw. neben einer aufgedruckten oder sonstwie in die Warenbahn 2 eingebrachten Markierung 10 auch ein externer Taktgeber eingesetzt werden. Beispielsweise kann an einer Walze 31, welche die Warenbahn 2 transportiert, ein Geber 32 beispielsweise in Form einer Lichtschranke, eines induktiven Näherungsschalters, eines Encoders oder eines Detektors der Ansteuerspannung eines Walzenantriebs vorgesehen sein, der bei jeder Walzenumdrehung einen oder mehrere Impulse abgibt, die ein Lagesignal bilden. Alternativ oder zusätzlich kann das Lagesignal 29 auch aus den Signalen des Gebers 32 anstatt den Markierungselementen 10 berechnet werden, so daß der Rechenschritt 15 entfallen kann.

[0018] Die nähere Erläuterung der Funktion der Recheneinheit 12 erfolgt anhand des Ablaufdiagramms gemäß Figur 2. Die Kamera 8 erfaßt die Warenbahn 2 optisch und wandelt diese in elektrische Signale um, die den Daten 11 entsprechen. Diese Daten 11 repräsentieren den optischen Eindruck der Warenbahn 2 in einem gegebenenfalls einstellbaren Be obachtungsfenster in Form aufeinanderfolgender Grau- oder Farbwerte.

[0019] In einem Rechenschritt 15 werden diese Daten 11 in zwei Teilbereiche 16, 17 getrennt. Der Teilbereich 16 enthält dabei die Daten, die einen Ausschnitt des Druckbildes 6 repräsentieren, während der Teilbereich 17 ausschließlich die Markierung 9 enthält.

[0020] Die Daten 11, die dem Teilbereich 17 zugeordnet sind, werden anschließend in Laufrichtung 3 derart ausgewertet, daß die Lage jedes Markierungselements 10 erfaßt wird, so daß sich auf diese Weise ein Zähler für die Rapportbestimmung ergibt.

[0021] Der Teilbereich 16 mit den Bilddaten wird in einem Schritt 18 in Grau- 19 oder Farbvektoren 20 umgewandelt. Diese Vektoren 19, 20 werden anschließend einem Speicher 21 zugeführt und abgelegt.

[0022] In einem Rechenschritt 22 werden aus den ermittelten Grau- 19 und Farbvektoren 20 positionsbezogene charakteristische Elemente berechnet, die ebenfalls dem Speicher 21 zugeführt werden. Diese charakteristischen Elemente 23 können beispielsweise eine Phaseninformation der Fouriertransformierten und ähnliche Werte sein.

[0023] Die Vektoren 19, 20 werden zusammen mit den im Speicher 21 befindlichen Vergleichsvektoren einer Korrelationsanalyse 24 unterworfen. Die Korrelationsanalyse 24 kann sowohl eindimensional in Bahnlaufrichtung 3 oder zweidimensional erfolgen. Das Ergebnis dieser Korrelationsanalyse 24 ist eine Funktion der Übereinstimmung beider Vektoren in Abhängigkeit von deren gegenseitiger Verschiebung.

[0024] Diese Korrelationsfunktion 25 wird anschließend einer Maximumsuche 26 unterworfen, welche jene Verschiebung berechnet, bei der die Übereinstimmung der aktuell gewonnen Bilddaten mit den gespeicherten Bilddaten optimal ist. Die auf diese Weise gewonnene Verschiebung 27 wird zusammen mit einem Offset 28 aus dem Speicher 21 und der Lage 29 der Markierungselemente 10 einem weiteren Rechenschritt 30 unterworfen. In diesem Rechenschritt 30 wird aus der berechneten Verschiebung 27 und der Lage des Markierungselements der Beginn des Rapports bestimmt und nachgeregelt. Der Rapport wird auf diese Weise synchronisiert. Zusätzlich wird der Rapport um den aus dem Speicher 21 gewonnenen Offset 28 verschoben. Im Rechenschritt 30 werden dabei die Rapportdaten 13 ermittelt, welche direkt die Steuereinheit 14 ansteuern.

Bezugszeichenliste

[0025] 

1

Vorrichtung

2

Warenbahn

3

Laufrichtung

4

Bearbeitungselement

5

Schneidmesser

6

Druckbild

7

Rapportbeginn

8

Kamera

9

Markierung

10

Markierungselement

11

Daten

12

Recheneinheit

13

Rapportdaten

14

Steuereinheit

15

Rechenschritt

16

Teilbereich (Bildda- ten)

17

Teilbereich (Markie- rung)

18

Schritt

19

Grauvektor

20

Farbvektor

21

Speicher

22

Rechenschritt

23

charakteristisches Element

24

Korrelationsanalyse

25

Korrelationsfunktion

26

Maximumsuche

27

Verschiebung

28

Offset

29

Lage des Markierungs- elements

30

Rechenschritt

31

Walze

32

Geber

Ansprüche

1. Verfahren zum rapportgenauen Erfassen einer laufenden Warenbahn (2), insbesondere einer gedruckten Bahn (2) aus einem polymeren, textilen und/oder zellulosehaltigen Material, wobei mindestens ein periodisches Lagesignal (29) erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Teilbereich der Warenbahn (2) optisch erfaßt und in Daten (11) umgewandelt wird, die gespeichert werden, um bei folgenden Rapporten und/oder gleich ausgebildeten Warenbahnen (2) den jeweiligen Beginn (7) des Rapports zu synchronisieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der optischen Erfassung der Warenbahn (2) wenigstens ein Grau- (19) und/oder Farbvektor (20) berechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Vektor (19, 20) mindestens eine positionsrelevante Größe (23) berechnet und gespeichert wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Synchronisation wenigstens in Bahnlaufrichtung (3) mindestens eine Korrelationsfunktion (25) der gespeicherten Daten (11) mit den aktuell gemessenen Daten (11) berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Maximum der Korrelationsfunktion (25) berechnet und als Indikator für den Rapportanfang (7) genutzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ermittelte Maximum (26) der Korrelationsfunktion (25) mit einem gespeicherten Offset (28) addiert wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Warenbahn (2) mindestens eine Markierung (9) vorgesehen ist, aus deren Abtastung das periodische Lagesignal (29) gewonnen wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuell gewonnenen Daten (11) mit den gespeicherten Daten (11) verglichen werden, um den passenden gespeicherten Datensatz zu ermitteln.

Zeichnung