[0001] Die Erfindung offenbart ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines Kippbildes einer
Linsenstruktur, welche sich auf einem Träger, z.B. ein tragbarer Datenträger, befindet.
[0002] 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.
[0003] Während einer Laserbeschriftung zur Darstellung von Bildern wird üblicherweise im
Rastermodus gearbeitet, d.h. das Bild wird mittels eines gepulst betriebenen Lasers
in serieller Abarbeitung Punkt für Punkt zeilen- oder spaltenweise in wohldefinierten
und gleichförmigen Abstand zueinander geschrieben.
[0004] 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.
[0005] Wird nun während einer Laserbeschriftung entweder der Laser oder der Spiegel oder
der Träger, z.B. eine Karte, irregulär bewegt, z.B. durch Einkopplung 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 Punktabstand, oder helle, d.h. ein größerer Punktabstand, Streifen im gelaserten
Bild.
[0006] Entsprechend können sich Streifenstrukturen ergeben, wenn eine elektrische Einkopplung,
z.B. ein 50-Hz-Brumm, die Ansteuer- bzw. Positionierlogik der Ablenkspiegel stört.
[0007] Weitere Effekte, die zu Streifenstrukturen im Laserbild führen können, sind z.B.
Laserleistungsschwankungen, d.h. Punktgrößenänderungen, während der Laserbeschriftung.
[0008] Zusätzlich zu Streifen gibt es Qualitätsmängel in Form von mehr oder weniger punktförmigen
bzw. fleckenhaften dunklen oder hellen Strukturen im Bereich gelaserter Bilder bzw.,
in schweren Fällen, auch im Bereich von gelaserten 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..
[0009] Entsprechende qualitätsmindernde Effekte, die zur Streifenbildung oder Fleckenbildung
führen, gibt es auch bei Personalisierungsverfahren die mit Drucktechnik arbeiten
(z.B. ink jet Druck).
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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, Pässen, Personalausweisen, Visum, Geldscheinen,
Eintrittskarten, SIM-Karten etc. aufgebracht.
[0013] 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.
[0014] WO 2010/043443 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Überprüfung von Linsenstrukturen.
Hier werden die von einer Linsenstruktur 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 Information
unter Berücksichtigung des Kippverhaltens ist hier nicht möglich.
[0015] 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 Informationen.
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 Linsenstruktur dargestellten Information ist deshalb erst am Endprodukt, d.h.
am bereits hergestellten Träger mit aufgebrachter Linsenstruktur möglich.
[0016] EP1852752 A2 offenbart eine Vorrichtung zum Prüfen eines Trägers der ein Kippbild aufweist, die
eine Vielzahl von Bildern des Trägers aufnimmt, während eine Einheit die optische
Beziehung zwischen einer Lichtquelle, einer Kamera und dem Träger ändert.
[0017] Aufgabe der Erfindung ist es eine Lösung zur Überwindung der Nachteile des Stands
der Technik zu finden.
[0018] Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine Lösung zu finden, um eine objektive
Beurteilung der Darstellungsqualität des Kippeffekts einer Linsenstruktur zu ermöglichen.
[0019] Die Aufgabe der Erfindung wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte
Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Der Umfang der Erfindung
wird somit durch die beigefügten Ansprüche definiert. Ausführungsbeispiele, die nicht
durch die Ansprüche abgedeckt sind, sind nicht Bestandteil der Erfindung.
[0020] Die Erfindung offenbart eine nicht beanspruchte Vorrichtung zum Prüfen der Qualität
eines Kippbildes einer Linsenstruktur, welche auf einem Träger angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst
- 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 Datenverarbeitungseinrichtung, um das mindestens eine von der optischen Aufnahmevorrichtung
aufgenommene Bild hinsichtlich seiner Farbwerte auszuwerten und um den Motor zu steuern.
[0021] Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Motor ein
Schrittmotor ist, um die Halterung schrittweise um einen definierten Winkel zu drehen.
[0022] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die
optische Aufnahmevorrichtung eine Kamera ist.
[0023] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die
Vorrichtung eine Abschirmung gegen Fremdlicht aufweist.
[0024] 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.
[0025] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die
optische Erfassungseinrichtung ein Mikroskop ist.
[0026] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die
Lichtquelle ein weißes oder ein farbiges Licht erzeugt.
[0027] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der
Träger ein tragbarer Datenträger ist.
[0028] 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
umfasst
- einbringen mindestens eines Testmusters in die zu prüfende Linsenstruktur mittels
eines Lasers mit einer definierten Laserleistung,
- 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 Aufnahmevorrichtung aufgenommenen
Bilds hinsichtlich seiner Farbwerte und steuern des Motors mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung,
wobei das Testmuster zur Vermessung oder Kontrolle der Linsenbreite verwendet wird.
[0029] Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens
ein zu vermessendes Feld in der zu prüfenden Linsenstruktur definiert wird.
[0030] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass bei
mindestens zwei zu vermessenden Feldern, die Felder gleich oder unterschiedlich groß
sind.
[0031] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das
Testmuster mindestens zwei Flächen umfasst, welche gleiche oder unterschiedliche Farbwerte
haben.
[0032] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das
Testmuster mindestens zwei Flächen umfasst, welche gleich oder unterschiedlich groß
sind.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] 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.
[0036] 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.
[0037] Ferner ermöglicht die Erfindung zum einen die Prüfung der Qualität von linsenerzeugenden
Produktionsmitteln, wie z.B. Kaschierblechen. Im Umkehrschluss ermöglicht die Erfindung
ein Aussortieren von ungeeigneten Produktionsmitteln.
[0038] Zum anderen können Kartenaufbauten, wie z.B. Foliendicken, Folienschichtungen, etc.,
auf ihre prinzipielle Eignung zur Darstellung von Kippeffekten geprüft werden.
[0039] 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.
[0040] Zum Prüfen wird erfindungsgemäß eine zu prüfende Linsenstruktur auf einen Träger,
wie z.B. eine Kreditkarte oder eine Passseite, aufgebracht. 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.
[0041] 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 wird
zur Vermessung oder zur Kontrolle der Linsenbreite verwendet.
[0042] 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 jeder 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 Aufnahmeeinrichtung 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.
[0043] 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.
[0044] Somit ist eine objektive Qualitätsprüfung eines Kippbildes einer Linsenstruktur mit
der vorliegenden Erfindung möglich.
[0045] 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.
[0046] Das Verfahren kann dazu benutzt werden, um die Ursache von qualitätsmindernden Effekten
im Zusammenhang mit Kippbildern festzustellen. So lassen sich beispielsweise kritische
Kaschierbleche überprüfen und gegebenenfalls ersetzen.
[0047] Nach Behebung der Ursache für eine Qualitätsminderung wird die Ausschussrate gesenkt
und entsprechende Kosten werden vermieden.
[0048] 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.
[0049] Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren
detailliert beschrieben.
[0050] 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 erfindungsgemäßen
zu messenden Fläche, sogenannte Region of Interest (ROI).
[0051] 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 Aufnahmevorrichtung 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.
[0052] Der Motor 8 ist vorteilhafterweise ein Schrittmotor, um die Halterung 6 schrittweise
um einen definierten Winkel zu drehen.
[0053] 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.
[0054] Mindestens die Halterung 6 und/ oder die Lichtquelle 10 und/oder die optische Erfassungseinrichtung
12 sind so eingerichtet, dass ein Abstand und/oder ein Winkel zur Linsenstruktur 4
variabel einstellbar sind.
[0055] Die optische Aufnahmevorrichtung 12 ist vorteilhafterweise ein Mikroskop oder eine
Kamera. Vorteilhafterweise umfasst die optische Aufnahmevorrichtung 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.
[0056] 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.
[0057] 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 ermittelte Skala
kann dann in das aufgenommene 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.
[0058] Prinzipiell kann man auch ein Referenzbild wie z.B. einen Graukeil dem aufgenommenen
Bild überlagern.
[0059] Mittels Bildverarbeitung können insbesondere bestimmte Farbwerte, Helligkeit, etc.
unterdrückt oder verstärkt werden.
[0060] 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 Detektion/Vermessung von Druckmarken realisieren.
[0061] 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.
[0062] Der Träger 2 ist ein tragbarer Datenträger, wie z.B. eine Chipkarte, ein Reisepass,
ein Personalausweis, ein Führerschein, eine Kreditkarte, eine Gesundheitskarte, ein
Visum, ein Wertdokument, ein Geldschein etc..
[0063] 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 mindestens 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.
[0064] 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.
[0065] Nach der Aufnahme der Bilder durch die optische Aufnahmevorrichtung 12, werden die
Bilder ausgewertet.
[0066] 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.
[0067] 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.
[0068] 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 Aufnahmevorrichtung12 über keinen
manuellen Weißabgleich verfügt.
[0069] 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.
[0070] Beispielsweise kann die Erfindung verwendet werden, um Personalisierungsanlagen 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.
[0071] 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.
[0072] 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.
[0073] Ein weiterer Prüfschritt bei der Qualifizierung bzw. Abnahme von Personalisierungsanlagen
ist die Kontrolle der Grauwertkalibrierung, insbesondere bei Laseranlagen, bzw. der
Farbkalibrierung, insbesondere bei Personalisierungsanlagen mit Drucktechnik.
[0074] Dabei wird überprüft, ob die Personalisierungsanlage den vollen Umfang aller Grauwerte
zwischen schwarz und weiß, bzw. bei Farbwerten den vollen Farbumfang, darstellen kann
und ob die Darstellung der Grauwerte, insbesondere der Farbwerte, stabil, d.h. ohne
Drift, z.B. über einen ganzen Produktionstag möglich ist.
[0075] Außerdem können damit mehrere Anlagen gleichen Typs auf gleiche Qualität justiert
werden.
[0076] 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.
[0077] 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.
[0078] 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
Kippbildern 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.
[0079] 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.
[0080] Bei einer schmalen Spitze findet eine große Änderung des Kontrasts 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.
[0081] Bei mehrstufigen Kippbildern kann man außerdem durch Auswertung der Maxima und Minima
der Kurve eine Trennschärfe zwischen den einzelnen Kippbildern bestimmen.
[0082] 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.
[0083] 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.
[0084] 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.
[0085] 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.
[0086] Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Testmuster 16.
[0087] 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.
[0088] 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.
[0089] 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.
[0090] 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.
[0091] 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.
[0092] In einer weiteren Ausführungsform 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.
[0093] Prinzipiell kann ein entsprechendes Testmuster 16 auch vor einer Kaschierung eines
zu prüfenden Trägers 2 in Form eines Kartennutzens per Drucktechnik während eines
Aufbringens eines Designdrucks aufgebracht werden. Auf diese Weise werden auch andersartige
Kippbilder erzeugt.
[0094] Figur 4 zeigt ein Foto eines Ausschnitts einer Linsenstruktur 4 mit einer erfindungsgemäß
zu messenden Fläche 26, einer sogenannten Region of Interest (ROI).
[0095] 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
[0096]
- 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)