[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung einer Bahn eines Bedruckstoffs
zu Druckprodukten und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
[0002] Rotationsdruckmaschinen im Offset- und Tiefdruckverfahren und leistungsfähige Digitaldruckmaschinen
bedrucken Bahnen eines Bedruckstoffs ab einer Rolle. Nach dem Druck muss die Bahn
geschnitten und gegebenenfalls zu Bogen gefalzt werden. Die Bahn muss vom Druckort
bis zu den die Druckbogen zuschneidenden und falzenden Weiterverarbeitungsvorrichtungen
meist eine längere Wegstrecke zurücklegen. Dabei muss das Druckbild zum Querschneider
und zur Falzvorrichtung aufsynchronisiert werden, damit die Druckbogen korrekt geschnitten
und/oder gefalzt werden. Dabei werden an relevanten Stellen auf der Bahn Druckmarken
aufgedruckt, welche mittels Erkennungssystemen identifiziert werden. Druckmarken sind
zusätzlich zum Druckbild aufgebrachte Symbole, meistens ein Strich, welche durch ihre
Position auf dem Bedruckstoff anzeigen, wo ein Folgeprozess, wie z.B. Falzen und/oder
Schneiden, stattfinden soll. Die entsprechenden Weiterverarbeitungsvorrichtungen lesen
zu diesem Zwecke mittels optischen Ausleseeinheiten die Druckmarken ein. Dabei können
die Druckmarken für unterschiedliche Weiterverarbeitungsprozesse variieren, beispielsweise
sind unterschiedliche Druckmarken für das Schneiden und Falzen allgemein bekannt.
Dementsprechend werden diese Druckmarken auch als Schnitt- bzw. Falzmarken bezeichnet.
Die bekannten Erkennungsverfahren setzen voraus, dass die Druckmarken freigestellt
sind, d.h. dass sich in einer Nutzspur der Bahn nur Druckmarken befinden, oder dass
mindestens in der Umgebung der Druckmarken keine andere Bedruckung vorhanden ist.
[0003] Im Zusammenhang mit Druckmarken stellen sich noch weitere, verwandte Mess- und Regelprobleme,
die heute mit zusätzlichen Spezialsensoren gelöst werden. Insbesondere beim Digitaldruck
ab Rolle muss der Bogen nach dem Aufdrucken auf die Bahn noch identifiziert werden,
denn nach dem Querschneider müssen die einzelnen unterschiedlichen Bogen zu Druckprodukten
zusammengeführt werden. Dabei ist es unbedingt erforderlich, den ersten Bogen eines
Druckproduktes, welches aus mehreren Einzelbogen bestehen kann, sicher identifizieren
zu können. Weiter kann sich die Bahn seitlich verschieben. Daher muss auch die Querposition
der Bahn erfasst werden, was mit weiteren speziellen Sensoren bewerkstelligt wird.
Ferner ist es bei bekannten Verfahren mit nebeneinander auf der Bahn angeordneten
Mehrfachnutzen, bei denen die bedruckte Bahn in Transportrichtung in mehrere einzelne
Bahnen aufgeschnitten wird, von Vorteil, die Position des Schneidens ebenfalls nachregeln
zu können.
[0004] Druckmarken und insbesondere Schnittmarken werden heute meist so angelegt, dass in
Transportrichtung der Bahn eine Spur von mindestens einigen mm Breite unbedruckt belassen
wird und nur die Druckmarken, insbesondere die Schnittmarken, in dieser Spur gedruckt
werden. Ein schneller Fototaster erkennt das Auftreten eines Strichs oder eines anderen
einfachen Symbols einer Druckmarke praktisch ohne Zeitverzug und setzt ein Signal
mit nur wenigen Mikrosekunden Verzögerung, das beispielsweise von einer Servosteuereinheit
des Querschneiders verarbeitet wird. Aus der bekannten, theoretischen Sollposition
und der effektiv gemessenen Istposition kann die Servosteuereinheit die Abweichung
ermitteln und korrigieren. Das Freistellen einer Spur in der Bahn für Druckmarken
erzeugt jedoch mehr Beschnitt und somit mehr Abfall.
[0005] In der
DE102008059584A1 wird ausführlich beschrieben, wie mittels Druckmarken Druckwerke aufeinander synchronisiert
werden können. Insbesondere wird dort beschrieben, dass Druckmarken nicht nur Striche,
sondern auch komplexer aufgebaute Drucksymbole sein können. Auch wird beschrieben,
wie Matrixkameras anstelle von gewöhnlichen Lichttastern eingesetzt werden können.
Das Synchronisieren von Druckwerken ist grundsätzlich die gleiche Problemstellung
wie das Aufsynchronisieren von nachfolgenden Weiterverarbeitungsvorrichtungen bis
zum Querschneiden der bedruckten Bahn. Der Nachteil dieser Verfahren ist aber, dass
sie nur anwendbar sind, wenn die Druckmarken freigestellt sind, also keine andere
Bedruckung in der unmittelbaren Nähe mindestens in Laufrichtung der bedruckten Bahn
vorhanden ist. Lichttaster wie auch Matrixkameras, welche die heute üblichen Druckmarken
einlesen, können die Druckmarken nicht zuverlässig von der restlichen Bedruckung unterscheiden.
Mit einer sogenannten Fenstertechnik kann versucht werden, den Lichttaster oder die
Kamera nur in einem bekannten, kurzen Fenster zu aktivieren, in dem die Druckmarke
unter dem Lichttaster bzw. Kamera durchfahren muss. Allerdings muss der unbedruckte
Bereich zwischen zwei Bogen so gross sein, dass die Variation des Transportweges kleiner
ist als der unbedruckte Bereich mit den Druckmarken. Somit wird in der Regel wieder
viel Beschnitt und damit kostspieliger Verlust an Papier erzeugt.
[0006] Es sind auch Verfahren bekannt, wie Druckwerke in Rotationsdruckmaschinen, die die
genaue Lage der Druckposition der verschiedenen Farbwerke steuern. Mit hochauflösenden
Digitalkameras werden Bilder der Bedruckung, die an ungefähr bekannten Positionen
des Bedruckstoffs aufgenommen wurden, analysiert, wodurch die Lage der verschiedenen
Druckbilder gegeneinander bestimmt werden kann. Mit einem solchen Verfahren könnte
man grundsätzlich auf Druckmarken verzichten und über Bilder des Bogenaufdruckes und
deren Analyse bestimmen, wo gefalzt und geschnitten werden soll. Diese Verfahren sind
aber teuer und zudem schwierig in der Umsetzung für den Weiterverarbeitungsbereich,
was ganz besonders für den Digitaldruck zutrifft, bei dem sich die Bedruckung der
Bogen ständig ändert.
[0007] Aus der europäischen Patentanmeldung
EP2062738 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei denen in einer eigenen Spur
der Papierbahn ein Code aufgedruckt wird, der von einer Weiterverarbeitungsvorrichtung
eingelesen wird. Der Code enthält Angaben, die es den Weiterverarbeitungsvorrichtungen
erlauben, durch Suchen und Einlesen des Codes neue Einstellungen an der Weiterverarbeitungsvorrichtung
vorzunehmen. Die Aufdruckposition des Codes hat aber keinen direkten Bezug zur Funktion
des Codes, was bedeutet, dass ein um einige Millimeter verschoben aufgedruckter Code
keinerlei Einfluss auf die Weiterverarbeitungsvorrichtungen hat, welche den Code lesen
und interpretieren.
[0008] Es stellt sich also die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung
einer Bahn eines Bedruckstoffs bereitzustellen, bei denen die Synchronisierung der
Bahn des Bedruckstoffs mit der Weiterverarbeitung schon im frühen Stadium kostengünstiger
und flexibler gestaltet werden kann.
[0009] Die Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäss den unabhängigen
Ansprüchen gelöst.
[0010] Das erfindungsgemässe Verfahren zur Verarbeitung der Bahn eines Bedruckstoffs zu
Druckprodukten, umfasst die Schritte
- a) Aufbringen mindestens einer einem Druckbogen der Bahn zugeordneten Druckmarke auf
eine Nutzspur der Bahn, wobei die mindestens eine Druckmarke eine kodierte Druckmarke
aufweist,
- b) Aufnehmen mindestens eines Bildes, das einen Bereich der Bahn abbildet, in dem
sich die mindestens eine aufgebrachte Druckmarke befindet,
- c) Suchen nach und Identifizieren der mindestens einen Druckmarke in dem mindestens
einen aufgenommenen Bild,
- d) Bestimmen der Position der Druckmarke in dem mindestens einen aufgenommenen Bild
und aus der bestimmten Position erfolgendes Ableiten einer Position der Druckmarke
auf der Bahn,
- e) in Abhängigkeit von der Position der Druckmarke auf der Bahn erfolgendes Bestimmen
mindestens eines Korrekturwerts zur Synchronisierung einer nachfolgenden Weiterverarbeitung
mit der Bahn.
[0011] Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten konventionellen Druckmarken,
welche lediglich die Position von zu erfolgenden Prozessschritten angeben, enthalten
kodierte Druckmarken Hinweise auf die Positionierung von konventionellen Druckmarken
und/oder Hinweise auf Informationen, welche im Weiterverarbeitungsprozess benötigt
werden, wie beispielsweise die Dicke des Bedruckstoffs, die Nummer des Druckbogens,
das Format oder den Typ des Druckprodukts.
[0012] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Verarbeitung einer Bahn eines Bedruckstoffs
zu Druckprodukten, umfasst ein auf die bedruckte Seite der Bahn gerichtetes Bilderfassungssystem
zur Aufnahme von Bildern, welches mit einem Bildverarbeitungssystem zur Auswertung
der Bilder verbunden ist und eine Steuereinheit für das Bilderfassungssystem und das
Bildverarbeitungssystem, welche zur Steuerung der Verfahrensschritte des erfindungsgemässen
Verfahrens ausgestaltet ist.
[0013] Ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens und Vorrichtung ist, dass keine freie
Spur in Transportrichtung der Bahn benötigt wird, da die Druckmarken in der Nutzspur
der Bahn gedruckt werden können. Aufgrund der Verwendung kodierter Druckmarken ist
es ferner möglich, den sich aktuell in einer Weiterverarbeitungsvorrichtung befindliche
Bereich der Bahn zu identifizieren. Diese Vorteile führen einerseits zu einer Einsparung
beim Bedruckstoff, was die Herstellungskosten senkt. Andererseits ist der Verarbeitungsprozess
flexibler, da aufgrund der Kodierung der Druckmarken Positionsinformationen der Bahn
bzw. der auf der Bahn aufgedruckten Bogen ermittelt werden können, so dass nachfolgende
Verarbeitungsschritte leichter an die gerade gültigen Anforderungen der Weiterverarbeitungsvorrichtung
angepasst werden können. Die Flexibilität ist insbesondere beim Digitaldruck wichtig,
da hier ständig wechselnde Formate des Bedruckstoffs verarbeitet werden müssen und
die Auflagen so klein werden können, dass sie lediglich ein Exemplar umfassen.
[0014] Es ist bevorzugt, wenn bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ein stationäres Referenzelement,
welches maschinenlesbare Markierungen aufweist, vorgesehen ist. Das Referenzelement
erweitert die Flexibilität der erfindungsgemässen Vorrichtung, indem es die Erzeugung
von Korrekturwerten zur Synchronisierung der Bahn mit der nachfolgenden Weiterverarbeitung
unterstützt, was nachfolgend im Zusammenhang mit besonders bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung detaillierter beschrieben wird.
[0015] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung mit Bezugnahme auf die Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer beispielhaften Druckweiterverarbeitungsanlage,
Fig. 2 ein stationäres Referenzelement,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Bahn der Anlage aus Fig. 1 in einer ersten Situation,
mit einer im Sichtbereich des Bilderfassungssystems befindlichen Druckmarke,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Bahn der Anlage aus Fig. 1 in einer zweiten Situation,
in der sich keine Druckmarke im Sichtbereich des Bilderfassungssystems befindet und
Fig. 5 ein aufgenommenes Bild gemäss Fig. 3, in vergrösserter Darstellung.
[0016] In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. gleich wirkende Komponenten.
[0017] Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer vereinfachten Weiterverarbeitungsanlage P,
in der eine beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung V zum Einsatz kommt. Eine
Bahn 10 eines Bedruckstoffs wird von einer Rolle 1 abgewickelt und gelangt in eine
Druckmaschine 50. Die Druckmaschine 50 umfasst ein Druckwerk 52 und einen Antrieb
51, vorzugsweise eine erste Servoeinheit, für den Transport der Bahn 10 in eine Transportrichtung
T. Der Antrieb 51 legt im Wesentlichen die Geschwindigkeit des Bedruckstoffs fest,
welcher im beschriebenen Ausführungsbeispiel aus Papier besteht. Natürlich sind auch
andere Bedruckstoffe, wie beispielsweise Folien geeignet.
[0018] Die aus der Druckmaschine 50 kommende, bedruckte Bahn 10 wird in einer als Querschneider
ausgebildeten Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 in einzelne Druckbogen geschnitten.
Der Querschneider steht hier als Beispiel für eine Weiterverarbeitungsvorrichtung
60, es können jedoch auch andere Vorrichtungen in Frage kommen, wie z.B. eine Falzvorrichtung.
Die Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 umfasst eine zweite Servoeinheit 61, welche
mit der ersten Servoeinheit 51 zusammenwirkt, um die Spannung der Bahn 10 einzustellen
oder aufrechtzuerhalten. Durch die Position der zweiten Servoeinheit 61 ist auch die
Position der Bahn 10 mit einer bestimmten Abweichung bekannt. Die Abweichung ergibt
sich vor allem aus Inhomogenitäten der Bahn 10 und aus dem Schlupf zwischen Bahn 10
und hier nicht gezeigten Antriebsrollen der ersten und zweiten Servoeinheit 51, 61.
Die Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 umfasst zudem eine Schneidtrommel 62 mit einem
beispielhaften, insbesondere als Trommelmesser ausgebildeten Messer 63.
[0019] Zwischen Druckmaschine 50 und Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 ist eine beispielhafte
Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung V angeordnet. Es können auch mehrere
Weiterverarbeitungsvorrichtungen 60 mit jeweils einer eigenen Vorrichtung V längs
der Bahn 10 angeordnet sein. Die Vorrichtung V umfasst ein Bilderfassungssystem 30,
ein Bildverarbeitungssystem 40 und eine Steuereinheit 80. Ausserdem ist ein stationäres
Referenzelement 20 mit im Wesentlichen parallel zur Bahn 10 angeordneten, maschinenlesbaren
Markierungen vorgesehen, welche beispielsweise als eine Referenzlinie oder Barcodes
ausgebildet sind. Die Markierungen werden im Zusammenhang mit Fig. 2 detailliert erläutert.
Die als Referenzlinie ausgebildete, maschinenlesbare Markierung 21 und die Spitze
des Messers 63 definieren einen Abstand L, der vorzugsweise so kurz wie möglich gewählt
wird. Der Aufbau des stationären Referenzelements 20 wird im Zusammenhang mit Fig.
2 und die Funktion im Zusammenhang mit Fig. 3, 4 und 5 detailliert erläutert. Die
Steuereinheit 80 ist über Steuerleitungen mit dem Bilderfassungs- und Bildverarbeitungssystem
30, 40 verbunden und steuert diese. Vorzugsweise ist sie weiter mit einer Steuereinheit
64 der Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 verbunden. Ferner kann die Steuereinheit
80 mit einer zentralen Anlagensteuerung verbunden sein, was hier nicht gezeigt ist.
Dies hat den Vorteil, dass Programmieranpassungen bzw. Eingaben von Korrekturwerten,
von Informationen zur Bedruckung und zu den aufgedruckten Druckmarken etc. direkt
von einem zentralen Bedienpult der Anlage vorgenommen werden können. Die Verbindungen
der Steuereinheit 80 mit den anderen Komponenten erfolgt über Daten- und Kontrollleitungen,
welche als Datenbussystem ausgeführt sein können. Das Bilderfassungssystem 30 umfasst
in diesem Beispiel eine Kamera 35, es kann jedoch auch mehrere Kameras umfassen. Die
Kamera 35 kann insbesondere eine Matrixkamera oder eine Zeilenkamera sein. Das Datenbussystem
umfasst eine Datenleitung 71 zur Übermittlung der Kameradaten, insbesondere von aufgenommenen
Bildern, an das Bildverarbeitungssystem 40. Steuersignale zur Auslösung der Aufnahme
von Bildern werden in diesem Beispiel von der Steuereinheit 80 über eine Steuerleitung
70 an die Kamera 35 gesendet. In diesem Fall meldet die Steuereinheit 80 der Weiterverarbeitungsvorrichtung
60 z.B. die Position einer Schnittmarke. Die Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 kann
nun entsprechend die Schneidtrommel 62 neu aufsynchronisieren. Das Steuersignal zur
Auslösung der Aufnahme eines Bildes 31 kann auch von der Weiterverarbeitungsvorrichtung
60 kommen, wobei in diesem Fall das Bildverarbeitungssystem keinerlei Positionsinformationen
der Bahn 10 kennen und lediglich den zum entsprechenden Steuersignal zugehörigen Wert
des Abstands L in ausreichend kurzer Zeit an die Weiterverarbeitungsvorrichtung 60
übermitteln muss. Das Datenbussystem umfasst weiter eine Steuerleitung 73 für die
Einstellung der Schnittposition und eine Leitung 72 zur Übergabe eines Positionswerts
von der zweiten Servoeinheit 61 an die Steuereinheit 80. Die Leitungen 70, 71, 72,
73 sind so ausgeführt, dass die Daten mit einer erforderlichen Genauigkeit übertragen
werden können. So kann z.B. die Datenleitung 71 für eine 16-bit Datenbreite 16 Einzelleitungen
aufweisen. Dies ist dem Fachmann bekannt und wird nicht näher erläutert.
[0020] Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines stationären Referenzelements 20 mit als Referenzlinie
bzw. als Massstab ausgebildeten, maschinenlesbaren Markierungen 21; 22a-22d. Das stationäre
Referenzelement 20 ist vorzugsweise eine fest montierte Platte, die möglichst nahe
an der Bahn 10 und im Wesentlichen parallel dazu angeordnet ist. Dabei wird die der
Bahn 10 zugewandte Fläche der Platte in einer Farbe ausgeführt, welche einen höchstmöglichen
Kontrast mit der Farbe der darauf aufgedruckten Markierungen 22a-22d und/oder der
als Referenzlinie ausgebildeten Markierung 21 bietet. Bevorzugt wird die Fläche der
Platte in schwarzer Farbe ausgeführt, während die Markierungen 21, 22a-22d in weisser
Farbe dargestellt sind. Je nach Anforderung kann auch nur die als Referenzlinie ausgebildete
Markierung 21 vorhanden sein oder es werden lediglich die Markierungen 22a-22d verwendet.
Die als Referenzlinie ausgebildete Markierung 21 ist ungefähr in der Bildmitte eines
von der Kamera 35 aufgenommenen Bildes 31 angeordnet. Die Markierungen 22a-22d stellen
ein Beispiel für einen durch das Bildverarbeitungssystem 40 leicht interpretierbaren
Massstab dar. Die Markierungen 22a-22d sind in diesem Beispiel kurze Barcodes, im
folgenden Kurzbarcodes genannt, welche Zahlenwerte von z.B. 0, 1, 2, ....99 darstellen
können. Die Zeilen der Markierungen 22a-22d sind zueinander versetzt, damit sich die
einzelnen Kurzbarcodes nicht überlagern. Die vom Kurzbarcode dargestellten Zahlen
nehmen von links nach rechts zu und repräsentieren die Position ihres eigenen ersten
Schwarz-Weiss-Überganges, beispielsweise in mm. Die geometrischen Grössen wie beispielsweise
der Abstand zwischen einzelnen Markierungen 22a-22d in einer Zeile, der Zeilenabstand
der Markierungen 22a-22d, die Höhe der Markierungen 22a-22d etc. sind dem Bildverarbeitungssystem
40 bekannt bzw. werden diesem übermittelt. Die Lage aller ersten Schwarz-Weiss-Übergänge
jedes einzelnen Blocks von Kurzbarcodes kann dazu verwendet werden, die Genauigkeit
der Erfassung der Markierungen 22a-22d zu erhöhen. Andere Kodierungen sind auch möglich.
Die Bahn 10 hat zwei seitliche Kanten 13 und 15. Mit Hilfe der Markierungen 22a-22d
kann die Lage der Kante 13 der Bahn 10 bezogen auf das stationäre Referenzelement
20 aus dem Bild 31 bestimmt werden. Dies wird im Zusammenhang mit Fig. 3 näher erläutert.
Selbstverständlich kann das Referenzelement und die Vorrichtung V auch so angeordnet
sein, dass die Lage der Kante 15 bestimmt werden kann. Eine Nutzspur der Bahn 10 ist
mit N bezeichnet. Die Nutzspur N wird als Bereich der Bedruckung der Bahn 10 verstanden,
welcher später im fertigen Druckprodukt sichtbar ist. Wie in Fig. 3 zu sehen ist,
weist die Bahn 10 jeweils im Bereich der Kanten 13, 15 eine schmale, nicht bedruckte
Spur auf. Diese beiden Spuren gehören nicht zur Nutzspur N. Die Nutzspur N kann auch
so angeordnet sein, dass nur auf einer Seite der Bahn 10 eine nicht bedruckte Spur
vorhanden ist. Weist die Nutzspur N die gleiche Breite wie die Bahn 10 auf, entfallen
die nicht bedruckten Spuren.
[0021] Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der bedruckten Bahn 10 aus der Richtung der Kamera
35 gesehen. Das stationäre Referenzelement 20 wird in diesem Beispiel durch die Bahn
10 überlappt und ist hinter dar Bahn 10 angeordnet. Eine Überlappung wird immer gewährleistet,
um zuverlässig die Lage der Kante 13 zu ermitteln. Wird beispielsweise eine schmale
Bahn 10 verwendet, so kann das stationäre Referenzelement 20 entsprechend quer zur
Transportrichtung T der Bahn 10 verschoben werden, um die Überlappung sicherzustellen.
Je nach Aufnahmefeld der Kamera 35, kann diese im genannten Fall auch quer zur Bahn
10 verschoben werden. Das stationäre Referenzelement 20 kann aber auch vor der Bahn
10 angeordnet sein, sofern es die auf der Bahn 10 aufgedruckten Druckmarken 11, 12
nicht überdeckt. Links neben der Bahn 10 ist ein von der Kamera 35 aufgenommenes Bild
31 dargestellt. Dieses Bild 31 umfasst mindestens einen Teil des stationären Referenzelements
20 und einen für die Erfassung von Druckmarken 11, 12 genügend grossen Bereich der
Bahn 10. Die in Fig. 1 dargestellte Steuereinheit 80 steuert die Kamera 35 so an,
dass die Bahn 10 vorzugsweise lückenlos in einer breiten Spur von beispielsweise 10
cm abgebildet wird. Der Zeitpunkt der entsprechenden Steuersignale wird aus der Kenntnis
der Position der Bahn 10 von der zweiten Servoeinheit 61 abgeleitet. Dabei werden
in regelmässigen Abständen von beispielweise einigen Zentimetern Steuersignale an
die Kamera 35 gesendet. Zu jedem Steuersignal merkt sich die Steuereinheit 80 die
aktuelle Position des Bedruckstoffs, was durch eine über die Leitung 72 erfolgende
Abfrage der Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 geschieht. Die Frequenz der zur Aufnahme
von Bildern 31 ausgesandten Steuersignale kann auch während des Betriebs geändert
werden, was insbesondere automatisch geschieht. Die Steuersignale könnten auch direkt
von der Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 ausgelöst werden. In diesem Fall muss nur
die Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 die genaue Position speichern, an der das jeweilige
Bild 31 aufgenommen worden ist.
[0022] In Fig. 3 ist eine Situation dargestellt, in der das Bilderfassungssystem 30 ein
Bild 31 aufgenommen hat und das Bildverarbeitungssystem 40 in dem Bild 31 eine kodierte
Druckmarke 11 und eine zugehörige konventionelle, als Schnittmarke ausgebildete Druckmarke
12 identifiziert. Vorliegend wird die allgemeine Bezeichnung Druckmarke so verstanden,
dass sie die kodierte Druckmarke 11 und die konventionelle, als Schnittmarke ausgebildete
Druckmarke 12 umfasst. Es kann auch eine andere konventionelle Druckmarke als die
Schnittmarke verwendet werden. Die Druckmarke 11, 12 wird vorzugsweise in einem, insbesondere
unbedruckten, Bereich der Bahn 10 zwischen zwei aufeinanderfolgenden, auf der Bahn
aufgedruckten Druckbogen hinzugefügt, wie in Fig. 3 zu sehen ist. Da in diesem Bereich,
in dem die Bahn 10 später in Bogen geschnitten wird, stets eine Zone von einigen Millimetern
von unbedrucktem Bedruckstoff vorhanden ist, kann in dieser Zone immer eine kodierte
Druckmarke 11 und allenfalls eine dazu korrespondierende konventionelle Druckmarke
12 mit einem bekannten, geometrischen Bezug zur restlichen Bedruckung gedruckt werden.
Die Kodierung der Druckmarke 11 stellt eine Bezeichnung dar, welche sonst nirgends
im übrigen Druckbild der Nutzspur N der Bahn 10 erscheint, insbesondere einen eindimensionalen
oder einen zweidimensionalen Barcode, beispielsweise einen Datamatrix-Code, mittels
welchem ein Druckbogen und/oder ein Druckprodukt eindeutig identifiziert werden kann.
Besonders geeignet ist ein längerer Barcode, beispielsweise der weit verbreitete Code
128, der eine 12-stellige Dezimalzahl darstellt.
[0023] Mögliche Kodierungen der Druckmarke 11 eines Druckbogens und/oder eines Druckprodukts
können dem Bildverarbeitungssystem 40 vor der Ausführung des Schritts c) des erfindungsgemässen
Verfahrens, also der Suche nach Druckmarken 11, 12 im Bild 31, mitgeteilt werden.
[0024] Die Position der Druckmarke 11, 12 wird bezogen auf die als Referenzlinie ausgebildete
Markierung 21 und/oder auf der Kante 13 der Bahn 10 aus dem Bild 31 ermittelt. Danach
errechnet das Bildverarbeitungssystem 40 eine Verschiebung (Offset) der Druckmarke
11, 12 gegenüber der Referenzlinie des stationären Referenzelements 20. Die Steuervorrichtung
80 addiert einen der festgestellten Verschiebung der Druckmarke 11, 12 entsprechenden
Wert zur aktuellen Position des Bedruckstoffs und teilt diesen der Weiterverarbeitungsvorrichtung
über die Steuerleitung 73 mit. Die Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 kennt mit dem
Abstand L auch die geometrische Weglänge der Bahn 10 von der Bildmitte der Kamera
35 bis zum Messer 63. Aufgrund der Kenntnis der aktuellen Position des Bedruckstoffs
ist die Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 in der Lage, die Position des Messers 63
so zu korrigieren, dass dieses die Bahn 10 genau bei der als Schnittmarke ausgebildeten
Druckmarke 12 durchschneidet.
[0025] Fig. 4 zeigt eine zweite Situation, in der Kamera 35 einen Steuerimpuls zur Aufnahme
eines Bildes 31 erhalten hat, bevor die kodierte Druckmarke 11 und/oder die konventionelle
Druckmarke 12 im Sichtbereich der Kamera 35 ist. Das Bildverarbeitungssystem 40 sucht
in diesem Fall das Bild 31 erfolglos nach einer Druckmarke ab und beendet die Auswertung
damit.
[0026] Fig. 5 zeigt das Bild 31 aus Fig. 3 in einer vergrösserten Darstellung, anhand dessen
die Auswertung der Positionserkennung der Druckmarke 11, 12 nachfolgend näher beschrieben
wird. Quer zur Transportrichtung T gesehen kann die absolute Lage der Bahn 10 aus
dem Abstand 33 eines Schwarz-Weiss Übergangs der hier als Kurzbarcode ausgebildeten
Markierung 22b von der Kante 13 der Bahn 10 bestimmt werden. Um die Position der Kante
13 zu bestimmen, nutzt man den Umstand, dass der Bedruckstoff einige Millimeter um
die Druckmarken 11, 12 herum unbedruckt ist, so dass es immer möglich ist, die Kante
13 der Bahn 10 gegenüber dem schwarzen Hintergrund des stationären Referenzelements
20 zu erkennen. Daraus ergibt sich auch, dass die Detektierung der Kante 13 der Bahn
10 auch einen Riss der Bahn 10 feststellt, da im Bild 31 keine Kante 13 detektiert
wird. Ferner kann die Ausrichtung der Bahn 10 derart aus dem Bild 31 ermittelt werden,
dass ein Winkel zwischen der Kante 13 der Bahn 10 und der Referenzlinie des stationären
Referenzelements 20 ermittelt und mit einem Referenzwinkel, insbesondere von 90°,
verglichen wird. Wird eine Abweichung festgestellt, so bedeutet das, dass die Bahn
10 nicht korrekt ausgerichtet ist und der nachfolgende Verarbeitungsschritt voraussichtlich
nicht genau ausgeführt werden kann. In einem solchen Fall kann die Steuereinheit 80
eine Warnung generieren, welche z.B. an die zentrale Anlagensteuerung geschickt werden
kann. Es ist auch denkbar, dass die Winkelabweichung mittels Aktoren korrigiert wird.
[0027] Der Abstand 34 entspricht der Position der kodierten Druckmarke 11 bezogen auf die
Kante 13 der Bahn 10 quer zur Transportrichtung T. Dabei wird zunächst die Startposition
des Barcodes bestimmt oder, wenn bereits bekannt, abgerufen. Die absolute Position
des Barcodes ergibt sich aus der Addition des Abstands 33 und 34. Da das Bildverarbeitungssystem
40 über Informationen zur Art des gedruckten Barcodes verfügt, kann aus der Lage des
gefundenen Barcodes auch auf die Lage der konventionellen Druckmarke 12 geschlossen
werden.
[0028] In Transportrichtung T entspricht der Abstand 32 dem Offset der kodierten Druckmarke
11 von der als Referenzlinie ausgebildeten Markierung 21. Die Genauigkeit der Bestimmung
des Offsets 32 kann durch die Auswertung der Lage der Schnittmarke erhöht werden.
Falls das Referenzelement 20 komplett durch die Bahn 10 abgedeckt ist und die Referenzlinie
nicht sichtbar ist, kann als Referenz die Bildmitte der Kamera 35 verwendet werden.
[0029] Die ermittelten Abstände 32, 33, 34 liefern damit Korrekturwerte zur Synchronisierung
der Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 mit der Bahn 10 in Abhängigkeit von der Position
der Druckmarke 11, 12. Dabei wird insbesondere die Position der kodierten Druckmarke
11 an die Steuereinheit 80 des Bildverarbeitungssystems 40 weitergegeben, d.h. die
Seiten- oder Längsverschiebung der Druckmarke 11, 12 gegenüber einer Referenzposition
oder deren Winkel bzw. Position gegenüber der Bahn 10. Bei der Referenzposition handelt
es sich entweder um die maschinenlesbaren Markierungen 21, 22a, 22b, 22c, 22d des
stationären Referenzelements 20 oder um die Position der Kamera 35. Zur Justierung
der Schnittposition, werden die Korrekturwerte schliesslich an die Steuereinheit 64
der Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 übergeben.
[0030] In einem anderen, hier nicht gezeigten Beispiel, kann als Weiterverarbeitungsvorrichtung
60 eine Falzvorrichtung vorgesehen sein. In diesem Fall wäre der zu übergebende Korrekturwert
eine Position eines Querfalzes des Druckbogens auf der Bahn 10. Diese Position könnte
sich durch die bereits erläuterte Bestimmung einer Schnittmarke, in diesem Fall einer
Falzmarke, ergeben.
[0031] Eine weitere Verwendung der Vorrichtung V kann darin bestehen, dass eine aktuelle
Spannung der Bahn 10 bestimmt wird. Dies geschieht durch eine Messung der Grösse einer
Druckmarke 11, 12.
[0032] Im ersten Fall kann mittels der Bestimmung der Grösse einer Druckmarke 11, 12, insbesondere
einer Breite 36 der kodierten Druckmarke 11 senkrecht zur Transportrichtung T, die
Spannung der Bahn 10 berechnet werden. Da die Breite der Bahn 10 proportional zur
Zugspannung in Transportrichtung abnimmt, verkürzt sich mit zunehmender Zugspannung
auch die Breite 36 der kodierten Druckmarke 11.
[0033] Im zweiten Fall kann eine Referenzgrösse des Massstabs der Kamera 35 aus dem Verhältnis
der tatsächlichen Grösse der Druckmarke 11, 12 und der in einer Referenzebene der
Bahn 10 aufgenommene Bildgrösse der Druckmarke 11, 12 angegeben werden. Diese Referenzgrösse
kann im Betrieb der Anlage mit einem errechneten Massstab verglichen werden. Wenn
die Bahn 10 durchhängt, ist das Bild 31 kleiner als ein fiktives, sich in der Referenzebene
befindliches Bild. Folglich würde die Referenzgrösse nicht mit dem errechneten Massstab
übereinstimmen. Aus dieser Differenz kann die Abweichung des Abstands der Kamera 35
von der Druckmarke 11, 12 berechnet werden, wodurch weiter ein Mass für die Spannung
der Bahn 10 hergeleitet werden kann. Bekannte Algorithmen berechnen beispielsweise
Abstände von zwei parallelen Kanten in einem Druckbild Subpixel genau.
[0034] Die Spannung der Bahn 10 kann auch absolut bestimmt werden, wenn aus mehreren zeitlich
kurz aufeinanderfolgenden, sich überlappenden Bildern 31 der sich verändernde, für
jedes Bild 31 errechnete, Massstab dazu verwendet wird, die Schwingungsfrequenz der
Papierbahn zu ermitteln.
[0035] Eine kodierte Druckmarke, die vorzugsweise ein Barcode ist und als Ersatz oder zum
Auffinden von konventionellen Druckmarken dient, kann gleichzeitig zur Identifikation
der Druckbogen benutzt und aufgrund ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten auch als
intelligente Druckmarke bezeichnet werden. Mit anderen Worten kann der Korrekturwert
aus Schritt e) des erfindungsgemässen Verfahrens ein mindestens einem Druckbogen zugeordneter
Identifikationscode zu einer Produktverfolgung im Laufe von nachfolgenden Weiterverarbeitungsschritten
sein. Insbesondere im Digitaldruck ist es wichtig zu verifizieren, welcher Druckbogen
sich momentan in einer Weiterverarbeitungsvorrichtung befindet. Besonders geeignet
ist eine "sprechende" Codierung, bei der erkannt wird, zu welcher Bogennummer eines
späteren Druckproduktes die kodierte Druckmarke gehört und/oder bei der das spätere
Druckprodukt eindeutig identifiziert wird. Vorteilhaft meldet die Druckmaschinensteuerung
der Steuereinheit 80, welche Druckmarken kürzlich aufgedruckt worden sind. So kann
erreicht werden, dass zum Produktdruck gehörende Barcodes oder Barcode-ähnliche Symbole
keine Fehlinterpretationen auslösen, da die Steuereinheit nur die gerade aktuellen
Barcodes akzeptiert. Die Vorrichtung V kann daher auch nur dazu gebraucht werden,
einen Druckbogen sicher und eindeutig zu identifizieren, um eine exakte Produktverfolgung
zu gewährleisten und stromabwärts weitere Aktionen, gesteuert durch die Produktidentifikation,
auslösen zu können.
[0036] Zusammenfassend ist die Vorrichtung V in der beschriebenen Ausführungsform, welche
im Wesentlichen ein Bildverarbeitungssystem 40, eine Steuereinheit 80 mit einer oder
mehreren angebundener Kameras 35 und Leitungen 70, 71, 72, 73 für den internen Datenaustausch
und den Datenaustausch mit externen Einheiten 61, 62 umfasst, in der Lage, nach kodierten
Druckmarken 11, 12 in einer vorbei fahrenden Bahn 10 zu suchen. Ein Steuersignal,
das in Abständen von einigen Zentimetern Vorschub der Bahn 10 auftritt, löst eine
Aufnahme eines Bildes 31 von der Bahn 10 aus. Gleichzeitig wird die momentane Position
der Servoeinheiten 51, 61, beispielsweise von der Steuereinheit 64 des Querschneiders
und allenfalls von der Steuereinheit 80 des Bildverarbeitungssystems 40 abgespeichert.
Das Bildverarbeitungssystem 40 erkennt auf dem Bild 31, ob eine kodierte Druckmarke
11, 12 vorhanden ist. Falls eine solche gefunden wurde, wird nun die genaue Position
der kodierten Druckmarke 11 oder der zugehörigen konventionellen Druckmarke 12 bestimmt.
Weiter wird auch die Position der als Referenzlinie ausgebildeten Markierung 21 des
Referenzelements 20 bestimmt, die vorteilhaft ungefähr in der Bildmitte liegt. Die
Positionsinformationen der Druckmarke 11, 12 bzw. eine Identifikation eines zur Druckmarke
zugehörigen Druckbogens wird zur Ausführung nachfolgender Verarbeitungsschritte an
die als Querschneider ausgebildete Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 übermittelt.
[0037] Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung V ist, dass durch die Verwendung eines stationären
Referenzelements 20, welches Teil de Vorrichtung V sein kann, das Kalibrieren der
Kamera 35 entfällt, oder dass mindestens dann eine Kalibrierung vollautomatisch erfolgt,
wenn kein Bedruckstoff vorhanden ist. Ist das stationäre Referenzelement 20 sichtbar,
so haben kleinere, mechanische Veränderungen der Kameraposition durch Schwingungen,
Wärmeverformung, etc. keinen oder vernachlässigbaren Einfluss auf die Messung. Wiederum
erlaubt jede Bildaufnahme eine Neukalibrierung wichtiger Parameter, welche durch die
Kameraposition und ihre Abbildungseigenschaften beschrieben sind. Zum Beispiel kann
bei der Auswertung eines Bildes 31 eine Abweichung der im Bild 31 sichtbaren Lage
der als Referenzlinie ausgebildeten Markierung 21 von der Bildmitte des Bilderfassungssystems
30 ermittelt werden. So kann ein Austausch der Kamera 35 ohne Einmessen erfolgen und
kleinere, mechanische Veränderungen können durch Neubestimmung der Parameter kompensiert
werden.
[0038] Da die Druckmarken nicht mehr in einer unbedruckten Spur liegen müssen, kann man
zumindest in Querrichtung zur Bahn 10 die Lage der Druckmarken dort wählen, wo es
vom Prozess her am besten ist, z.B. in der Mitte des Bogens. Besonders vorteilhaft
ist dies beispielsweise bei mehreren Teilbahnen, um das positionsgerechte Übereinanderführen
der Teilbahnen zu einem Bahnenverbund zu gewährleisten. Werden mehrere Bahnen 10 parallel
zueinander geführt, so kann bei jeder Teilbahn der Offset 32 der kodierten Druckmarke
11 in Transportrichtung T, der Abstand 33 einer Massstabmarkierung 22a-d von der Kante
13 sowie der Abstand 34 der Position der kodierten Druckmarke 11 von der Kante 13
ermittelt werden und die Lage der Teilbahnen mittels Aktoren aufeinander abgestimmt
werden.
[0039] Ein weiterer Vorteil ist die Einsparung von Sensoren, da anstatt für jede Messgrösse
(Schnittmarkenposition, Messung von Bahnkanten, Bogenidentifikation, Position gegenüber
der Bahn) verschiedene Sensoren einzusetzen, wie dies bisher üblich war, nur ein Sensor,
z.B. eine Matrixkamera, eingesetzt werden muss, um die erwähnten Grössen zu messen.
[0040] In den Figuren wird nur beispielhaft ein Barcode als kodierte Druckmarke 11 verwendet.
Auch andere Symbole, die in der Nutzspur N nicht auftreten, können als kodierte Druckmarken
eingesetzt werden.
[0041] Die Weiterverarbeitung der Bahn 10 wird nach der Synchronisierung auf Basis des im
Schritt e) des erfindungsgemässen Verfahrens bestimmten Korrekturwerts vorgenommen.
Dabei können nicht nur Querschneider, wie in der beschriebenen Ausführungsform beispielhaft
angegeben, kodierte Druckmarken verwenden, sondern jede Weiterverarbeitungsvorrichtung,
die eine synchrone Operation wie beispielsweise Stanzen und/oder Etikettieren und/oder
Beschriften und/oder Perforieren und/oder Falzen und/oder Schneiden auf beziehungsweise
an der Bahn ausführen muss, kann mittels kodierter Druckmarken synchronisiert werden.
Die Bahn kann, wie im Ausführungsbeispiel erläutert, mit einer der Weiterverarbeitungsvorrichtung
vorgelagerten Druckmaschine bedruckt werden. Es ist auch möglich, der Weiterverarbeitungsvorrichtung
eine vorgängig bedruckte Bahn ab Rolle zuzuführen.
[0042] Obwohl vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben werden,
ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern sie kann im Rahmen des Geltungsbereiches
der folgenden Ansprüche auf andere Weise ausgeführt und angewendet werden.
1. Verfahren zur Verarbeitung einer Bahn (10) eines Bedruckstoffs zu Druckprodukten,
umfassend die Schritte
a) Aufbringen mindestens einer einem Druckbogen (14) der Bahn (10) zugeordneten Druckmarke
(11, 12) auf eine Nutzspur (N) der Bahn (10), wobei die mindestens eine Druckmarke
(11, 12) eine kodierte Druckmarke (11) aufweist,
b) Aufnehmen mindestens eines Bildes (31), das einen Bereich der Bahn (10) abbildet,
in dem sich die mindestens eine aufgebrachte Druckmarke (11, 12) befindet,
c) Suchen nach und Identifizieren der mindestens einen Druckmarke (11, 12) in dem
mindestens einen aufgenommenen Bild (31),
d) Bestimmen der Position (32; 33, 34) der Druckmarke (11, 12) in dem mindestens einen
aufgenommenen Bild (31) und aus der bestimmten Position erfolgendes Ableiten einer
Position der Druckmarke (11, 12) auf der Bahn (10),
e) in Abhängigkeit von der Position der Druckmarke (11, 12) auf der Bahn (10) erfolgendes
Bestimmen mindestens eines Korrekturwerts zur Synchronisierung einer nachfolgenden
Weiterverarbeitung mit der Bahn (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Druckmarke (11, 12) auf einen, insbesondere unbedruckten, Abschnitt
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Druckbogen (14) der Bahn (10) aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage einer Kante (13, 15) der Bahn (10) bezogen auf ein stationäres Referenzelement
(20) aus dem mindestens einen Bild (31) bestimmt wird, wobei das stationäre Referenzelement
(20) maschinenlesbare Markierungen (21, 22a, 22b, 22c, 22d) aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position (32; 34) der Druckmarke (11, 12) auf der Bahn (10) bezogen auf das stationäre
Referenzelement (20) und/oder auf die Kante (13, 15) der Bahn (10) aus dem mindestens
einen Bild (31) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Bahn (10) derart aus dem Bild (31) ermittelt wird, dass ein Winkel
zwischen der Kante (13, 15) der Bahn (10) sowie den maschinenlesbaren Markierungen
(21, 22a, 22b, 22c, 22d) des stationären Referenzelements (20) ermittelt und mit einem
Referenzwinkel verglichen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung der Druckmarke (11) einer Bezeichnung entspricht, mittels welcher ein
Druckbogen (14) und/oder ein Druckprodukt eindeutig identifiziert wird, wobei als
kodierte Druckmarke (11) insbesondere ein eindimensionaler oder ein zweidimensionaler
Barcode verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kodierungen der Druckmarke (11) eines Druckbogens und/oder eines Druckprodukts vor
der Ausführung des Schritts c) einem Bildverarbeitungssystem (40) übermittelt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmarke (11, 12) eine konventionelle Druckmarke (12), insbesondere eine Schnittmarke,
aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert die Position der Druckmarke (11, 12) auf der Bahn (10) gegenüber
einer Referenzposition kennzeichnet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert eine zur Weiterverarbeitung bestimmte Position eines Druckbogens
(14) auf der Bahn (10) kennzeichnet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenz von Steuersignalen für die Aufnahme von Bildern (31) während des Betriebs
und insbesondere automatisch angepasst wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Spannung der Bahn (10) durch eine Messung der Grösse der kodierten
Druckmarke (11) ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die kodierte Druckmarke (11) als ein mindestens einem Druckbogen (14) zugeordneter,
einer Produktverfolgung im Laufe der Weiterverarbeitung dienender Identifikationscode
verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt f) die Weiterverarbeitung der Bahn (10) nach der Synchronisierung
auf Basis des im Schritt e) bestimmten Korrekturwerts vorgenommen wird.
15. Vorrichtung (V) zur Verarbeitung einer Bahn (10) eines Bedruckstoffs zu Druckprodukten,
mit einem auf die bedruckte Seite der Bahn (10) gerichteten Bilderfassungssystem (30)
zur Aufnahme von Bildern (31), welches mit einem Bildverarbeitungssystem (40) zur
Auswertung der Bilder (31) verbunden ist und mit einer Steuereinheit (80) für das
Bilderfassungssystem (30) und das Bildverarbeitungssystem (40), welche zur Steuerung
der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgestaltet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder hinter der Bahn (10) ein stationäres Referenzelement (20) mit im Wesentlichen
parallel zur Bahn (10) angeordneten, maschinenlesbaren Markierungen (21, 22a, 22b,
22c, 22d) vorgesehen und insbesondere überlappend zur Bahn (10) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungssystem (30) mindestens eine Kamera (35), insbesondere eine Matrixkamera
umfasst.