DE102005053433B4

DE102005053433B4 - Method for detecting registration marks

Info

Publication number: DE102005053433B4
Application number: DE200510053433
Authority: DE
Inventors: Jörg Wörner; Herbert Köbel; Jürgen Schick
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2025-11-10
Also published as: DE102005053433A1

Abstract

Verfahren zum Erfassen von Passermarken (16, 17, 18), bei dem die Passermarken (16, 17, 18) beleuchtet und digital aufgenommen werden und die zu beaufschlagenden Beleuchtungsbedingungen vorab eingestellt werden, wobei die Passermarken (16, 17, 18) wenigstens zweimal aufgenommen werden und die Beleuchtungsbedingungen auf jeweils eine Passermarke (16, 17, 18) optimiert werden, gleichzeitig aber die anderen Passermarken (16, 17, 18) mit erfasst werden, und wobei die Einzelaufnahmen, welche jeweils auf eine der aufzunehmenden Passermarken optimiert sind unter Erhaltung aller korrekten Abstände und Zuordnungen zu einem Gesamtbild kombiniert werden.method for detecting registration marks (16, 17, 18) in which the registration marks (16, 17, 18) are illuminated and digitally recorded and to be acted upon Lighting conditions are set in advance, with the registration marks (16, 17, 18) are recorded at least twice and the lighting conditions on each one register mark (16, 17, 18) are optimized, simultaneously but the other registration marks (16, 17, 18) are recorded with, and taking the individual shots, each on one of the male Registration marks are optimized while maintaining all correct intervals and Mappings can be combined into one overall picture.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Passermarken.The The invention relates to a method for detecting registration marks.

Derartige Passer- oder Registermarken werden zur Kontrolle und Steuerung von vielfältigen Arbeitsprozessen, insbesondere zum automatischen Positionieren von Druckplatten eingesetzt. Üblicherweise werden die Druckplatten bei Druckmaschinen automatisch gewechselt. Um einen hochwertigen Druck zu gewährleisten, müssen diese Druckplatten nach dem Wechsel auf der Trommel oder einer sonstigen Unterlage mit einer im μm-Bereich liegenden Genauigkeit positioniert werden. Hierfür sind auf der Druckplatte Passer- bzw. Registermarken angebracht, auf dem Untergrund befinden sich zugehörige Passerstifte, welche Referenzmarken aufweisen. Die Positionen von Passermarken und Passerstiften müssen jeweils bestimmt und miteinander verglichen werden. Dies gibt Aufschluss über die Positionierung der Druckplatte relativ zum Untergrund und dient als Basis für die genaue Ausrichtung der Druckplatte.such Passer or register marks are used to control and control diverse Work processes, in particular for the automatic positioning of Used printing plates. Usually The printing plates are automatically changed in printing presses. To ensure a high quality print, these must be Printing plates after changing on the drum or other Pad with a μm range lying accuracy are positioned. For this are on the printing plate Passer or register marks attached, located on the ground associated registration pins, which reference marks have. The positions of registration marks and passer pins need each determined and compared with each other. This provides information about the Positioning the pressure plate relative to the ground and serves as a basis for the exact alignment of the printing plate.

Aus der DE 103 45 290 A1 ist ein System zum Erfassen von Passermarken bekannt. Hier werden Passermarken und Passerstifte an einer Druckwalze mittels einer CCD- oder CMOS-Kamera aufgenommen und zur Positionierung der Druckplatte verwendet. Prinzipiell funktioniert dieses Verfahren recht zuverlässig, es hat sich jedoch gezeigt, dass es insbesondere bei der Verwendung von extrem dunklen oder extrem hochglänzenden Druckmaterialien Probleme bei der Erfassung der Passermarken und damit Probleme bei der Positionierung der Druckplatte geben kann.From the DE 103 45 290 A1 is a system for detecting registration marks known. Register marks and registration marks are recorded on a pressure roller by means of a CCD or CMOS camera and used to position the printing plate. In principle, this method works quite reliably, but it has been shown that, especially when using extremely dark or extremely high-gloss printing materials, there may be problems in registering registration marks and thus problems in positioning the printing plate.

Die DE 195 11 782 A1 betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Farbdruckvorlagen auf ihre Richtigkeit und/oder Genauigkeit bezüglich Farbgebung, Ausrichtung, Druckbildanordnung und dgl., bei der hochschnellen Online-Fertigung von Verpackungs-, Etikettier- und vergleichbaren Massenprodukten auf unterschiedlichen Maschineneinheiten, deren Abläufe mittels vorgebbarer Codierungen gesteuert werden. Verwendet wird eine Mehrzahl von sequentiell angesteuerten Halbleiterstrahlungsquellen unterschiedlicher Spektralbereiche, wobei der reflektierte Strahlungsanteil der auf die Codierungen des Prüflings fokussierten Strahlung über eine rechnergesteuerte Auswerteelektronik nachfolgende Bearbeitungsvorgänge steuert. Die Halbleiterlichtquellen werden in einer Vielzahl von untereinander geometrisch und sich periodisch wiederholenden Anordnungen linien- und/oder zeilensynchron impulsweise angesteuert. Das erfolgt während der Online-Fertigung innerhalb von Stillstandszeiten von wenigen Millisekunden und der von dem Prüfling reemittierte Strahlungsanteil wird über eine Sammeloptik auf wenigstens ein CCD-Empfängerelement projeziert.The DE 195 11 782 A1 relates to a method for checking color print templates for correctness and / or accuracy with regard to coloring, alignment, print image arrangement and the like., In the high-speed on-line production of packaging, labeling and comparable mass products on different machine units whose operations are controlled by means of specifiable codings , A plurality of sequentially controlled semiconductor radiation sources of different spectral ranges is used, the reflected radiation component of the radiation focused on the codings of the test object controlling subsequent processing operations via a computer-controlled evaluation electronics. The semiconductor light sources are driven in a plurality of mutually geometrically and periodically repeating arrangements line and / or line synchronous pulse manner. This takes place during standstill times of a few milliseconds during on-line production, and the radiation component re-emitted by the test object is projected onto at least one CCD receiver element via a collecting optics.

Die DE 196 36 354 A1 betrifft ein Verfahren zur Durchführung von optischen Aufnahmen für die Darstellung und 3-D-Vermessung räumlicher Objekte, bei dem mindestens zwei Einzelaufnahmen nacheinander erfolgen und für die Einzelaufnahmen die für die Bildwandlung wirksame Menge der Strahlenenergie unterschiedlich gesteuert oder geregelt wird. Durch Verwendung stellbarer optischer Mittel für die Beleuchtung des Objekts beziehungsweise im Strahlengang zur Abbildung des Objekts auf dem Bildwandler wird die Erfassung eines größeren Umfangs von Bildinformationen über das betrachtete Objekt ermöglicht als aufgrund der bauartbedingten Grenzen des verwendeten Bildwandlers in einem Einzelbild zur Verfügung stehen.The DE 196 36 354 A1 relates to a method for performing optical recordings for the display and 3-D measurement of spatial objects, in which at least two individual recordings take place one after the other and for the individual recordings the effective amount for the image conversion of the beam energy is controlled or regulated differently. By using adjustable optical means for the illumination of the object or in the beam path for imaging the object on the image sensor, the detection of a larger amount of image information on the object being considered is possible due to the design limitations of the image converter used in a single image available.

Die DE 101 16 233 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer relativen Längenänderung eines Antriebs- oder Förderbandes durch eine Dehnung. Hierzu wird mittels einer Belichtungseinheit ein Lichtstrahl auf einen Oberflächenbereich des Antriebs- oder Förderbandes gerichtet, in dem zwei Bezugsmarken angebracht sind. Das von den Bezugsmarken reflektierte Licht wird durch einen als CCD-Sensor ausgeführten optischen Detektor mit zwei Bereichen, die jeweils einer mit dem Antriebs- oder Förderband verbundenen Bezugsmarke zugeordnet sind, erfasst. Zur Übertragung des reflektierten Lichtes wird eine Linearoptik eingesetzt, durch die das von den Bezugsmarken reflektierte Licht auf den zugeordneten Bereich des CCD-Sensors übertragbar ist.The DE 101 16 233 A1 relates to a method and an apparatus for determining a relative change in length of a drive or conveyor belt by an elongation. For this purpose, a light beam is directed onto a surface region of the drive or conveyor belt by means of an exposure unit, in which two fiducial marks are attached. The reflected light from the fiducial marks is detected by an optical detector, designed as a CCD sensor, having two regions each associated with a fiducial mark associated with the drive or conveyor belt. To transmit the reflected light, a linear optics is used, by which the reflected light from the reference marks on the associated region of the CCD sensor is transferable.

Die DE 100 30 007 A1 betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Festigkeit von Verbindungen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen der Festigkeit von Verbindungen, bei dem ein erstes Bild eines Prüflings aufgenommen wird, und das aufgenommene erste Bild zur Beurteilung der Festigkeit von Verbindungen verwendet wird, wobei der Prüfling nach oder vor der Aufnahme des ersten Bildes einem Gasstrom ausgesetzt wird, ein zweites Bild des Prüflings aufgenommen wird, während der Prüfling dem Gasstrom ausgesetzt ist, und das erste Bild mit dem zweiten Bild verglichen wird.The DE 100 30 007 A1 relates to a method for testing the strength of joints. In particular, the invention relates to a method of testing the strength of joints by taking a first image of a specimen and using the captured first image to assess the strength of joints, the specimen being a gas stream after or before taking the first image is exposed, a second image of the specimen is taken while the specimen is exposed to the gas flow, and the first image is compared with the second image.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem die Passermarken unabhängig vom Untergrund zuverlässig erfasst werden.Of the Invention is based on the object, a method of the initially to provide the type mentioned, in which the registration marks regardless of the background reliable be recorded.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der hochpräzisen Erfassung von Passermarken in guter Qualität unabhängig vom Untergrund, auf dem die Passermarke aufgebracht ist. Hierzu werden die Beleuchtungsbedingungen, also z. B. Beleuchtungsintensität und/oder Belichtungszeit für die Aufnahme auf die Passermarken und die jeweils verwendeten Untergrundmaterialien optimiert. Da die Materialien sowohl hochglänzend als auch dunkel diffus reflektierend oder gemischt sein können, so dass ein extremer Dichteumfang abgedeckt werden muss, müssen die Beleuchtungsbedingungen einen bestmöglichen Kompromiss darstellen. Gleichzeitig muss die Beleuchtung für die Passermarken selbst aber optimal abgestimmt sein, so dass die Passermarken gegenüber dem Untergrund mit größtmöglichem Kontrastumfang erfasst werden; nur so kann eine optimale Positionsbestimmung gewährleistet werden. Der Grundgedanke für eine Optimierung der Beleuchtungsbedingungen besteht darin, einerseits die Beleuchtung optimal an die jeweilige Passermarke anzupassen gleichzeitig aber eine Aufnahme zu machen, die alle Passermarken umfasst und somit eine Kompromiss für die verschiedenen Untergründe darstellt. Hierfür werden wenigstens zwei Aufnahmen gemacht, wobei bei jeder der Aufnahmen die Belichtungsbedingungen auf jeweils eine Passermarke optimiert werden, gleichzeitig aber die anderen Passermarken mit erfasst werden. Dadurch dass immer alle Passermarken mit erfasst werden, ist es möglich, die Einzelaufnahmen fehlerfrei und unter Erhalten aller korrekten Abstände und Zuordnungen zu einem Gesamtbild zu kombinieren. Würden dagegen immer nur Ausschnitte aufgenommen und anschließend kombiniert, so bestünde die Gefahr, dass bei der Kombination der Aufnahmen aufgrund unterschiedlicher Bedingungen der Teilaufnahmen Fehler bzw. Informationsverluste entstehen. Bei jeder der Aufnahmen werden also die Belichtungsbedingungen für eine Passermarke bzw. einen Untergrund optimiert, so dass sich für diese Passermarke ein optimales Kontrastverhältnis ergibt. Gleichzeitig wird bei jeder dieser Aufnahmen auch die Information mit erfasst, welche in dieser Einstellung nicht optimal ausgeleuchtet ist, für eine korrekte Überlagerung der Aufnahmen aber notwendig ist. Hierfür ist vorteilhaft, wenn die Aufnahmeeinheit so ausgestaltet ist, dass die gesamten Passermarken in einer Aufnahme erfassbar sind.The inventive method is used for the high-precision registration of registration marks in good quality regardless of the substrate on which the registration mark is applied. For this the Be lighting conditions, so z. B. illumination intensity and / or exposure time for the recording on the registration marks and the substrate materials used in each case optimized. Since the materials can be both high gloss and dark diffuse reflective or mixed, so that an extreme density range must be covered, the lighting conditions must be the best possible compromise. At the same time, however, the illumination for the registration marks themselves must be optimally attuned, so that the register marks are registered with respect to the background with the greatest possible contrast range; only in this way can an optimal position determination be guaranteed. The basic idea for optimizing the lighting conditions consists of optimally adapting the lighting to the respective registration mark, while at the same time taking a picture that encompasses all registration marks and thus represents a compromise for the various substrates. For this purpose, at least two shots are taken, with the exposure conditions being optimized for one registration mark in each of the shots, but at the same time the other registration marks are recorded as well. By always including all register marks, it is possible to combine the individual recordings without errors and to obtain all the correct distances and assignments to form a complete picture. If, on the other hand, only excerpts were taken and then combined, there would be a risk that errors or information losses would occur when combining the recordings due to different conditions of the partial recordings. In each of the shots, the exposure conditions are optimized for a registration mark or a background, so that there is an optimal contrast ratio for this registration mark. At the same time, the information is recorded in each of these shots, which is not optimally illuminated in this setting, but for a correct overlay of the recordings is necessary. For this purpose, it is advantageous if the receiving unit is designed so that the entire registration marks can be detected in a recording.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muss eine Auswerteeinheit mit einer Speichereinheit aufweisen, die es ermöglicht, wenigstens zwei derartige Aufnahmen gleichzeitig abzuspeichern und diese für die Überlagerung einer Überlagerungseinheit zuzuführen, welche genauso wie die Speichereinheit genügend Kapazität für wenigstens zwei vollständige Aufnahmen aller Passermarken aufweisen muss. Durch die Überlagerung wenigstens zweier Aufnahmen aller Passermarken, welche jeweils auf eine der aufzunehmenden Passermarken optimiert sind, lässt sich eine Gesamtaufnahme erzeugen, in der sowohl die jeweiligen Passermarken für eine exakte Positionsbestimmung enthalten ist, als auch die für eine Abstandsbestimmung der Passermarken unverzichtbare Information darüber, wie die Passermarken relativ zueinander angeordnet sind.The Apparatus for carrying out the method according to the invention must have an evaluation unit with a memory unit, the allows, at least two such recordings simultaneously store and this for the overlay an overlay unit supply, which as well as the storage unit has enough capacity for at least two complete Must have recordings of all registration marks. By the overlay at least two shots of all registration marks, each on one of the recorded registration marks are optimized, can be produce a total shot in which both the respective registration marks for one exact position determination is included, as well as for a distance determination The registration marks indispensable information about how the registration marks relative are arranged to each other.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die für die Aufnahme vorzusehenden Beleuchtungsbedingungen über die Auswertung einer Vorabtastung von der aufzunehmenden Passermarke selbst abgeleitet. Hierfür wird beispielsweise ein kleines Gebiet aufgenommen, in dem sich die relevante Passermarke befindet. Innerhalb dieses Gebietes wird die Standardabweichung der Pixelintensitäten ermittelt. Die Beleuchtungsbedingungen werden variiert, bis diese Standardabweichung ein Maximum erreicht. In diesem Fall ist der Kontrast zwischen der Passermarke und dem entsprechenden Untergrund besonders groß, d. h., die optimalen Beleuchtungsbedingungen für eine Aufnahme sind gefunden. Obwohl dieses Verfahren zur Ermittlung der Beleuchtungsbedingungen vorteilhaft ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht darauf beschränkt. Die Beleuchtungsbedingungen können auch aus der Suche nach einem maximalen Dichteumfang im Bereich der Passermarke oder anderen bekannten Verfahren zur Bestimmung der Beleuchtungsverhältnisse ermittelt werden.In an advantageous embodiment the invention are for the recording to be provided lighting conditions on the Evaluation of a prescan from the male registration mark derived yourself. Therefor For example, a small area is recorded in which the relevant registration mark is located. Within this area will be determines the standard deviation of the pixel intensities. The lighting conditions will be varies until this standard deviation reaches a maximum. In In this case, the contrast between the registration mark and the corresponding background extraordinary big, d. h., the optimal lighting conditions for a shot are found. Although this method of determining the lighting conditions is advantageous, the inventive method is not limited thereto. The Lighting conditions can also from the search for a maximum density range in the range the registration mark or other known method of determination the lighting conditions be determined.

Dieses Verfahren lässt sich sehr vorteilhaft auch für eine weitere Passermarke und damit eine weitere Aufnahme anwenden. So werden die Belichtungsbedingungen für verschiedene Aufnahmen auf verschiedene Passermarken optimiert, obwohl dennoch immer alle Passermarken, also auch die nicht optimiert beleuchteten, aufgenommen werden.This Procedure leaves very beneficial for apply another registration mark and thus another shot. So the exposure conditions for different shots on different Fiducial marks, although all registration marks are always So even those not optimized lit, be recorded.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Beleuchtungsbedingungen für eine Aufnahme aus der Vorabtastung der Passermarke abgeleitet, welche als Referenzmarke dient. Diese Marke, welche sich auf dem Passerstift befindet, hat definierte Eigenschaften und kann deshalb besonders vorteilhaft zur Einstellung der Beleuchtungsbedingungen verwendet werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention the lighting conditions for a recording derived from the prescan the registration mark, which serves as a reference mark. This brand, which is on the Passerstift has defined properties and therefore can be special used to adjust the lighting conditions become.

Für eine weitere Aufnahme ist es oftmals ausreichend, auf eine der auf dem Druckmedium befindlichen Passermarken zu optimieren. Falls der Untergrund, also beispielsweise eine Druckplatte, im Wesentlichen homogen in seinen Eigenschaften wie Dichte oder Reflexivität ist, ist es ausreichend für alle auf der Druckplatte befindlichen Passermarken eine Marke als Referenzmarke zu wählen, für die die Belichtung optimiert wird. Diese optimierten Beleuchtungsbedingungen können dann auf alle auf der Druckplatte befindlichen Passermarken angewandt werden, ohne dass es zu Problemen wie Überstrahlungen oder ähnlichem bei anderen Passermarken in der Aufnahme kommen kann. Hierdurch kann es ausreichend sein, nur zwei Aufnahmen, eine für die Passermarken auf der Druckplatte, eine für die Referenzmarke, zu machen, obwohl mehrere Passermarken aufzunehmen und mit der Referenzmarke auf dem Passerstift zu vergleichen sind. Wird dagegen ein Untergrund verwendet, der sehr variabel ist, kann es unter Umständen notwendig sein für jede Passermarke eine eigene Aufnahme zu machen.For another shot, it is often sufficient to optimize on one of the registration marks located on the print medium. If the background, for example a printing plate, is essentially homogeneous in terms of its properties, such as density or reflectivity, it is sufficient for all fiducial marks located on the printing plate to choose a mark as the reference mark for which the exposure is optimized. These optimized lighting conditions can then be applied to all fiducial marks on the printing plate, without causing problems such as glare or the like in other fiducials in the recording. This may be sufficient, only two shots, one for the pas make marks on the printing plate, one for the reference mark, although several registration marks are to be taken and compared to the reference mark on the registration pen. If, on the other hand, a background is used that is very variable, it may be necessary to make a separate recording for each registration mark.

Da die Passermarken selbst im Wesentlichen sehr ähnlich, die Hintergründe aber höchst verschieden sind, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Beleuchtung auch auf den Hintergrund der Passermarken optimiert werden. In diesem Fall würde eine Aufnahme auf den Hintergrund der Referenzmarke optimiert, während die Beleuchtungsbedingungen für die jeweils andere Aufnahme an das Druckmedium angepasst wird, auf dem sich die Passermarken befinden.There The registration marks themselves are very similar, but the backgrounds are maximum may be different in a further advantageous embodiment the invention, the lighting also on the background of registration marks be optimized. In this case, a shot would be on the background the reference mark optimized while the lighting conditions for the other recording is adapted to the print medium on the registration marks are located.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind nicht auf die Erfassung von Passermarken beschränkt und sind zur Erfassung beliebiger Objekte einsetzbar.The inventive method and the device according to the invention are not limited to the collection of registration marks and can be used to capture any object.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the drawings. It demonstrate:

1: schematische Darstellung einer Anordnung mit einer Vorrichtung zur Erfassung von Passermarken. 1 : schematic representation of an arrangement with a device for detecting registration marks.

2: Blockschaltbild der Vorrichtung gemäß 1. 2 : Block diagram of the device according to 1 ,

3: Schematische Darstellung eines Ausschnitts der Druckplatte mit Passermarken. 3 : Schematic representation of a section of the printing plate with registration marks.

Die in 1 dargestellte Anordnung zeigt einen Ausschnitt einer Mehrfarbendruckmaschine. Der dargestellte Ausschnitt zeigt eine Druckwalze 1, auf welche eine Druckplatte 2 aufgezogen wird. Zur Erstellung eines Mehrfarbendrucks werden die einzelnen Farben in separaten Druckprozessen auf eine Papierbahn oder dergleichen aufgedruckt. Für jeden Druckprozess mit einer bestimmten Farbe wird auf die Druckwalze 1 eine bestimmte hierfür vorgesehene Druckplatte 2 als Arbeitsmedium auf die Druckwalze 1 aufgezogen.In the 1 shown arrangement shows a section of a multi-color printing machine. The section shown shows a pressure roller 1 on which a printing plate 2 is raised. To create a multi-color print, the individual colors are printed in separate printing processes on a paper web or the like. For every printing process with a specific color is applied to the platen 1 a specific printing plate provided for this purpose 2 as a working medium on the pressure roller 1 reared.

Um ein einwandfreies Mehrfarbendruckbild zu erhalten, müssen die einzelnen Druckplatten 2 exakt in einer jeweils vorgegebenen Sollposition auf der Druckwalze 1 aufgebracht werden. Dabei müssen die Druckplatten 2 sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung der Druckwalze 1 mit einer Genauigkeit von typischerweise 10 μm positioniert und fixiert werden.To get a flawless multicolor print image, the individual plates need to be 2 exactly in a respective predetermined desired position on the pressure roller 1 be applied. The pressure plates must 2 both in the longitudinal direction and in the circumferential direction of the pressure roller 1 be positioned and fixed with an accuracy of typically 10 microns.

Zur Einhaltung dieser Genauigkeit ist auf jede Druckplatte 2 eine Passermarke 3 aufgebracht, deren Ausrichtung relativ zu einem Passerstift 4 an der Druckwalze 1 kontrolliert wird. Wie aus 1 ersichtlich weist die Druckplatte 2 an ihrem oberen Rand eine Aussparung 5 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf. Die Druckplatte 2 wird in ihre Sollposition eingeschoben, in welcher der Passerstift 4 in dieser Aussparung 5 liegt. Die Passermarke 3 liegt unmittelbar angrenzend an die Aussparung 5 im Bereich des oberen Randes der Druckplatte 2.To maintain this accuracy is on every pressure plate 2 a registration mark 3 applied, their orientation relative to a registration pin 4 at the pressure roller 1 is controlled. How out 1 As can be seen, the pressure plate 2 at its upper edge a recess 5 with a circular cross section. The printing plate 2 is inserted into its desired position, in which the registration pin 4 in this recess 5 lies. The registration mark 3 is immediately adjacent to the recess 5 in the area of the upper edge of the printing plate 2 ,

Die Ausrichtung der Passermarke 3 relativ zum Passerstift 4 wird mit einer Vorrichtung 6 kontrolliert, welche von einem optischen Sensorsystem gebildet ist. Dieses Sensorsystem erfasst innerhalb eines vorgegebenen Sichtfelds 7 ein Bild der Oberflächen der Druckwalze 1 und der Druckplatte 2, wobei das Sichtfeld 7 derart gewählt ist, dass in diesem die Passermarke 3 und der Passerstift 4 liegt.The orientation of the registration mark 3 relative to the passer pin 4 is with a device 6 controlled, which is formed by an optical sensor system. This sensor system detects within a given field of view 7 an image of the surfaces of the pressure roller 1 and the printing plate 2 , where the field of view 7 is chosen such that in this the registration mark 3 and the passer pin 4 lies.

Der Aufbau der Vorrichtung 6 ist in 2 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 6 ist in einem Gehäuse 8 integriert und weist als Sensorkomponente eine Kamera 9 auf. Die Kamera 9 ist im vorliegenden Fall als CMOS-Kamera ausgebildet, welche als photoempfindliche Elemente eine matrixförmige Anordnung von CMOS-Elementen aufweist. Alternativ kann die Kamera 9 als CCD-Kamera 9 mit einer Anordnung von CCD-Elementen ausgebildet sein.The construction of the device 6 is in 2 shown schematically. The device 6 is in a housing 8th integrated and has as a sensor component a camera 9 on. The camera 9 is formed in the present case as a CMOS camera, which has a matrix-like arrangement of CMOS elements as photosensitive elements. Alternatively, the camera 9 as a CCD camera 9 be formed with an array of CCD elements.

Der Kamera 9 umfasst ein Objektiv, welches das von Objektstrukturen innerhalb des Sichtfelds 7 zurückreflektierte Empfangslicht auf die Kamera 9 projiziert. Zur Beleuchtung des Sichtfelds 7 weist die Vorrichtung 6 eine Beleuchtungseinheit 10 auf. Im vorliegenden Fall ist die Beleuchtungseinheit 10 als LED-Beleuchtung ausgebildet, die im Gehäuse 8 der Vorrichtung 6 integriert ist. Prinzipiell sind auch externe Beleuchtungseinheiten 10 außerhalb des Gehäuses 8 einsetzbar. Generell emittiert die Beleuchtungseinheit 10 Lichtstrahlen, die das Sichtfeld 7 möglichst homogen ausleuchten. Es können z. B. Beleuchtungseinheiten 10 eingesetzt werden, die Lichtstrahlen im sichtbaren und/oder Infrarot und/oder UV-Bereich emittieren. Dabei kann das emittierte Licht polarisiert oder unpolarisiert sein. Der Beleuchtungseinheit 10 ist eine Steuereinrichtung 11 vorgeschaltet, die mit einer Auswerteinheit 12 in Verbindung steht, die von einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist. An die Auswerteinheit 12 ist ferner die Kamera 9 angeschlossen, so dass in der Auswerteeinheit 12 die Auswertung der mit der Kamera 9 erzeugten Bildinformationen erfolgt. In Abhängigkeit der Bildinformationen werden in der Auswerteeinheit 12 Ausgangssignale generiert, die über eine nicht dargestellte Schnittstelleneinheit ausgegeben werden.The camera 9 includes a lens which is that of object structures within the field of view 7 reflected back light on the camera 9 projected. To illuminate the field of view 7 has the device 6 a lighting unit 10 on. In the present case, the lighting unit 10 designed as LED lighting in the housing 8th the device 6 is integrated. In principle, external lighting units are 10 outside the case 8th used. Generally, the lighting unit emits 10 Beams of light that the field of vision 7 illuminate as homogeneously as possible. It can z. B. lighting units 10 can be used that emit light rays in the visible and / or infrared and / or UV range. In this case, the emitted light can be polarized or unpolarized. The lighting unit 10 is a control device 11 upstream, with an evaluation unit 12 connected, which is formed by a microprocessor or the like. To the evaluation unit 12 is also the camera 9 connected so that in the evaluation unit 12 the evaluation of the camera 9 generated image information is done. Depending on the image information are in the evaluation 12 Generates output signals that are output via an interface unit, not shown.

Um eine reproduzierbare Kontrolle der Positionierung der Passermarke 3 mittels der Vorrichtung 6 zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die Vorrichtung 6 exakt in einer festen Sollposition relativ zur Druckwalze 1 angeordnet ist. Die Vorrichtung 6 ist dabei an einer nicht dargestellten Befestigungsvorrichtung montiert. Zur Kalibrierung der Einbaulage der Vorrichtung 6 wird mit der Kamera 9 innerhalb eines Kalibriervorgangs wenigstens eine Referenzmarke erfasst. Im vorliegenden Fall ist die Referenzmarke von dem ortsfest an der Druckwalze 1 angebrachten Passerstift 4 gebildet. Mit der Kamera 9 wird das Bild des Passerstifts 4 erfasst. In der Auswerteinheit 12 werden die geometrischen Merkmale des Passerstifts 4 ausgewertet. Die Vorrichtung 6 liegt dann innerhalb der Sollposition, wenn die geometrischen Merkmale des Passerstifts 4 in vorgegebenen Soll-Lagen erkannt werden.To a reproducible control of the positioning of the registration mark 3 by means of the device 6 To ensure it is necessary that the device 6 exactly in a fixed set position relative to the pressure roller 1 is arranged. The device 6 is mounted on a fastening device, not shown. For calibration of the installation position of the device 6 is with the camera 9 detected within a calibration at least one reference mark. In the present case, the reference mark of the stationary on the pressure roller 1 attached registration pen 4 educated. With the camera 9 becomes the picture of the passer pin 4 detected. In the evaluation unit 12 become the geometric features of the passer pin 4 evaluated. The device 6 is then within the nominal position if the geometric features of the registration pin 4 be detected in predetermined target positions.

Um die Position von Passermarke 3 und Passerstift 4 hochpräzise erfassen zu können, ist eine qualitativ hochwertige, hochauflösende Aufnahme erforderlich, die Passermarke 3 und Passerstift 4 erfasst. Inbesondere ist es wichtig, dass das aufgenommene Bild von Passer- 3 und Referenzmarke 4 den maximalen Kontrast zeigt, der Vorraussetzung für eine hochpräzise Positionsbestimmung der Marken ist. Da jedoch die Druckplatte 2, welche den Untergrund der Passermarke 3 bildet, extrem unterschiedlich sein kann, ist der mögliche Dichteumfang der Aufnahmen so groß, dass es häufig zu Überstrahlungen an der Aufnahmeeinheit der Kamera 9 kommen kann. Deshalb ist eine exakte Ansteuerung der Beleuchtungseinheit 12 notwendig. Hierfür ist die Steuereinheit 11 vorgesehen. Hierbei ist zu erwähnen, dass es ebenso gut möglich ist, dass die Steuereinheit 11 die Integrationszeit der Kamera steuert, womit ebenfalls die Belichtung, in dem Fall über die Belichtungszeit der Aufnahmeeinheit variiert wird.To the position of registration mark 3 and passer pin 4 To capture high-precision, a high-quality, high-resolution recording is required, the registration mark 3 and passer pin 4 detected. In particular, it is important that the captured image of Passer- 3 and reference mark 4 shows the maximum contrast, which is a prerequisite for a high-precision positioning of the marks. However, because the pressure plate 2 , which is the background of the registration mark 3 forms, can be extremely different, the possible density range of the images is so large that it often leads to glare on the recording unit of the camera 9 can come. Therefore, an exact control of the lighting unit 12 necessary. This is the control unit 11 intended. It should be noted that it is equally possible that the control unit 11 the integration time of the camera controls, which also the exposure, in the case of the exposure time of the recording unit is varied.

Erfindungsgemäß weist die Auswerteinheit 12 zur Ermittlung der für eine optimale Gesamtaufnahme notwendigen Beleuchtungsbedingungen einen Speicher 13 auf, in dem wenigstens zwei vollständige Aufnahmen des gesamten Sichtfeldes 7 abspeicherbar sind. Die hierdurch ermöglichte Ermittlung einer Gesamtaufnahme von Passermarke 3 und Passerstift 4 wird beispielhaft unter Zuhilfenahme der 3 erläutert. In diesem Beispiel ist eine Referenzmarke 18 in der Aussparung 5 der Druckplatte 2 vorgesehen, welche ebenso wie die auf der Druckplatte 2 befindlichen Passermarken 16 und 17 aufzunehmen ist, um die exakte Position der Marken zu bestimmen, so dass eine Zuordnung zwischen Druckplatte 2 und Aussparung 5 und damit zwischen Druckplatte 2 und Druckwalze 1 vorgenommen werden kann. Für die erste in dem Speicher 13 abzuspeichernde Aufnahme des gesamten in der 3 gezeigten Ausschnitts von Druckplatte 2 und Aussparung 5 werden die Beleuchtungsbedingungen, welche an der Beleuchtungseinheit 10 einzustellen sind, an Hand eines um die Referenzmarke 18 herum festgelegten Referenzmarkengebietes 21 gewählt. Die für das relevante Gebiet 21, welches die Referenzmarke 18 sowie einen Ausschnitt des Passerstiftes 4 bzw. der Druckwalze 1 als Hintergrund umfasst, wird das Maximum der Standardabweichung der mit der Kamera 9 aufgenommenen Pixelintensitäten gesucht, welches ein Maß für den größten Kontrast und damit ein Maß für die optimale Beleuchtung der Referenzmarke 18 für eine Aufnahme zur hochpräzisen Positionsbestimmung darstellt. Obwohl die Beleuchtungsbedingungen welche an der Beleuchtungseinheit 10 eingestellt werden, nur auf das kleine Gebiet 21 optimiert werden, wird von der Aufnahme das gesamte in 3 gezeigte Feld umfasst und in Speicher 13 abgespeichert. Entsprechend wird eine zweite Gesamtaufnahme erzeugt, indem für die zu wählenden Beleuchtungsbedingungen das Passermarkengebiet 19 um die Passermarke 16 als Referenzgebiet zugrunde gelegt wird. Die zweite Aufnahme gibt also optimale Kontrastverhältnisse für die Passermarke 16 wieder, dennoch ist aber das gesamte in 3 gezeigte Feld wiederum von der Aufnahme erfasst. Bei einer Druckplatte 2 mit vergleichsweise homogener Oberfläche können diese beiden Aufnahmen genügen, um eine Gesamtaufnahme für die Positionsbestimmung der Marken 16 und 18 vorzunehmen. In diesem Fall kann nämlich davon ausgegangen werden, dass die Belichtungsbedingungen welche für das Passermarkengebiet 19 optimal sind ebenfalls ein Optimum für das Passermarkengebiet 20 und die darin enthaltene Passermarke 17 darstellen. Zeigt die Druckplatte 2 dagegen einen inhomogenen Untergrund oder will man in das Verfahren einfach eine weitere Absicherungsstufe einbauen, so wird eine dritte Gesamtaufnahme vorgenommen und im Speicher 13 abgespeichert, der Beleuchtungsverhältnisse zugrunde gelegt werden, welche auf das Passermarkengebiet 20 optimiert sind. Die zwei bzw. drei nunmehr in Speicher 13 abgespeicherten Aufnahmen der in 3 dargestellten Region werden an einer Überlagerungseinheit 14 zu einem einzigen Bild überlagert. In diesem Gesamtbild sind sowohl die Referenzmarke 18 als auch die Passermarken 16 und 17 in optimalem Kontrastumfang enthalten. Ferner sind die enthaltenen Passermarken 16, 17 und 18 in die immer mit aufgenommene Gesamtregion eingebettet, so dass davon auszugehen ist, dass die Marken auch in Lage und Verhältnis zueinander exakt wiedergegeben sind, was insbesondere für die Bestimmung des Abstandes der Marken zueinander extrem wichtig ist. Position und Abstand der Marken werden an der Bestimmungseinheit 15 bestimmt, welche ebenfalls Bestandteil der Auswerteinheit 12 ist.According to the invention, the evaluation unit 12 to determine the lighting conditions necessary for optimal overall recording a memory 13 in which at least two full shots of the entire field of view 7 are storable. The thus made possible determination of a total uptake of registration mark 3 and passer pin 4 is exemplified with the help of 3 explained. In this example is a reference mark 18 in the recess 5 the printing plate 2 provided, which as well as on the pressure plate 2 located registration marks 16 and 17 to record is to determine the exact position of the marks, so that an assignment between printing plate 2 and recess 5 and thus between pressure plate 2 and pressure roller 1 can be made. For the first in the store 13 to be stored recording of the whole in the 3 shown section of printing plate 2 and recess 5 be the lighting conditions, which at the lighting unit 10 to be adjusted, on the basis of one around the reference mark 18 around the reference marker area 21 selected. The for the relevant area 21 which is the reference mark 18 as well as a section of the Passerstiftes 4 or the pressure roller 1 As background, the maximum standard deviation is the one with the camera 9 sought pixel intensities, which is a measure of the largest contrast and thus a measure of the optimal illumination of the reference mark 18 represents a recording for high-precision positioning. Although the lighting conditions which on the lighting unit 10 be set, only in the small area 21 be optimized by recording the entire in 3 field shown and stored in memory 13 stored. Accordingly, a second overall image is generated by setting the registration mark area for the illumination conditions to be selected 19 around the registration mark 16 as a reference area. The second shot thus gives optimal contrast ratios for the registration mark 16 again, but nevertheless the whole is in 3 shown field again captured by the recording. With a printing plate 2 With a comparatively homogeneous surface, these two images can be sufficient to provide a complete picture for determining the position of the marks 16 and 18 make. In this case, it can be assumed that the exposure conditions for the registration mark area 19 Optimal are also an optimum for the registration mark area 20 and the registration mark contained therein 17 represent. Shows the pressure plate 2 on the other hand an inhomogeneous underground or if one simply wants to incorporate a further safety level into the procedure, then a third overall recording is made and stored 13 stored, the lighting conditions are based, which on the registration mark area 20 are optimized. The two or three now in memory 13 stored recordings of in 3 represented region are at a superposition unit 14 superimposed on a single image. In this overall picture are both the reference mark 18 as well as the registration marks 16 and 17 in optimal contrast range included. Also included are the registration marks 16 . 17 and 18 embedded in the always included with the entire region, so that it can be assumed that the brands are reproduced exactly in their position and relationship to each other, which is particularly important for determining the distance between the brands to each other extremely. Position and distance of the marks are at the destination unit 15 determined, which also part of the evaluation unit 12 is.

11: Druckwalzeplaten
22: Druckplatteprinting plate
33: Passermarkeregistration mark
44: PasserstiftPasser pin
55: Aussparungrecess
66: Vorrichtungcontraption
77: Sichtfeldfield of view
88th: Gehäusecasing
99: Kameracamera
1010: Beleuchtungseinheitlighting unit
1111: Steuereinrichtungcontrol device
1212: Auswerteinheitevaluation
1313: SpeicherStorage
1414: ÜberlagerungseinheitOverlay unit
1515: Bestimmungseinheitdetermining unit
1616: Passermarkeregistration mark
1717: Passermarkeregistration mark
1818: Referenzmarkereference mark
1919: PassermarkengebietRegistration mark area
2020: PassermarkengebietRegistration mark area
2121: ReferenzmarkengebietReference mark area

Claims

Method for detecting registration marks ( 16 . 17 . 18 ), in which the registration marks ( 16 . 17 . 18 ) and digitally recorded and the lighting conditions to be applied are pre-set, the registration marks ( 16 . 17 . 18 ) are recorded at least twice and the lighting conditions are limited to one registration mark each ( 16 . 17 . 18 ), but at the same time the other registration marks ( 16 . 17 . 18 ), and wherein the individual images, which are each optimized for one of the registration marks to be included, are combined while preserving all the correct distances and assignments to form an overall image.

Method according to claim 1, characterized in that that the lighting conditions for a recording based on a Derived reference object.

A method according to claim 2, characterized in that as a reference object, a reference mark ( 18 ) is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the lighting conditions based on the standard deviation the pixel intensities be determined.

Method according to claim 1, characterized in that that the lighting conditions based on the background of the objects be derived.