WO1996035939A1 - Gerät zur bestimmung der puderdichte auf einem bestäubten druckerzeugnis - Google Patents

Gerät zur bestimmung der puderdichte auf einem bestäubten druckerzeugnis Download PDF

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WO1996035939A1
WO1996035939A1 PCT/EP1996/001680 EP9601680W WO9635939A1 WO 1996035939 A1 WO1996035939 A1 WO 1996035939A1 EP 9601680 W EP9601680 W EP 9601680W WO 9635939 A1 WO9635939 A1 WO 9635939A1
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image
printed product
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converter
measuring
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PCT/EP1996/001680
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Hans Platsch
Albert Kiessling
Guido Hering
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Klaschka Gmbh & Co.
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Priority to DE59610029T priority patent/DE59610029D1/de
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Priority to AT96914974T priority patent/ATE230483T1/de
Priority to JP8533696A priority patent/JPH11505609A/ja
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B41F23/06—Powdering devices, e.g. for preventing set-off
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0036—Devices for scanning or checking the printed matter for quality control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
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    • G01N15/1468—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers with spatial resolution of the texture or inner structure of the particle
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    • G01N2015/0096—Investigating consistence of powders, dustability, dustiness
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    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N2015/1486—Counting the particles
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    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N2015/1493—Particle size

Definitions

  • the invention relates to a device for determining the
  • Powder density on a dusted printed product according to the preamble of claim 1.
  • Such a measuring device is the subject of the earlier patent application 195 01 346.8.
  • the present invention is intended to develop such a measuring device in such a way that even better recognition of the individual powder particles on the printed printed product is ensured.
  • a diaphragm body at the focal point on the image side of the optics imaging a region of the surface of the printed product on the image converter. Since the axis of the optics is set at an angle to the surface of the printed product that differs from the reflection angle of the measuring light beam, this results in a further improved suppression of light that is not reflected by powder particles.
  • the shape of the opening provided in the diaphragm body is adapted to the geometry of the image converter used in each case.
  • the powder density measurement can also be reliably extended to the entire area of the printed product, and thus not only measured in a direction that is transverse to the direction in which the printed product is passed through the pollination device, but also in the conveying direction itself. In this way, it is not only possible to determine whether some of the nozzles of the powder dusting device arranged transversely to the conveying direction of the printed product deliver unequal amounts of powder, but also to determine whether the various powder dispensing nozzles work constantly, that is to say without time fluctuations.
  • the development of the invention according to claim 8 permits grazing illumination of the surface of the printed product with compact dimensions of the measuring head and illumination unit.
  • the development of the invention according to claim 9 also serves to increase the contrast when generating the powder particle image, since reflections from measuring light on the underside of the housing of the measuring head and lighting unit are eliminated.
  • the conversion of a commercially available scanner into a powder density measuring device can be implemented with simple means and without serious intervention in the scanner.
  • the development of the invention according to claim 14 enables the same software to be used for determining the surface roughness in terms of number and size as for determining the powder density and the size of the various powder particles.
  • the angle of incidence of the measuring light beam can be varied, and so the most favorable conditions can be set for the measurement of the powder density and the measurement of the surface roughness.
  • a grazing incidence of the measuring light bundle is advantageous, while a slightly stronger adjustment of the axis of the measuring light bundle is advantageous when determining the number and measurement of surface roughness.
  • Figure 1 a schematic plan view of a measuring device for determining the powder density on a printed product and for determining the surface roughness of a printing substrate to be printed;
  • FIG. 2 a vertical central section through an illumination unit and a measuring head of the measuring device shown in FIG. 1 and through the underlying sections of a dusted printed product and a platen of the measuring device according to FIG. 1;
  • Figure 3 is an enlarged view of part of the
  • FIG. 4 a further enlarged view of a section of the image of a powder particle generated by the image converter, which is used to explain a program section which is used to determine the number and size of powder particles;
  • FIG. 5 a flow chart in which the most important sections of a program for determining the number and size of powder particles are shown.
  • Figure 6 a vertical section through a modified lighting unit and a modified
  • Measuring head which are obtained by converting a commercially available hand-held scanner.
  • 10 denotes a measuring table on which an arched printed product 12 lies. After printing, this has been dusted with a thin layer of powder, which prevents printing products from sticking together in a stack.
  • an optical measuring head is provided above the printed product, which in turn carries an illumination unit 16.
  • the measuring head 14 is attached to a carriage 18 which runs on a guide rod 20 and through a
  • Threaded spindle 22 is driven. The latter is rotated by a motor 24 which is coupled to a resolver 26.
  • a slide 27 carrying the guide rod 20 and the threaded spindle 22 in turn runs on a guide rod 28 and is moved by a threaded spindle 30 which is driven by a motor 32.
  • the latter is assigned a resolver 34.
  • a control and evaluation unit serves to evaluate the partial images of the surface of the printed product 12 generated by an image converter of the measuring head 14 and to supply energy to the lighting unit 16 and to control the motors 24 and 32 and to measure the position of the two carriages 18 and 27.
  • flexible and / or length-variable line sections are indicated by interruptions.
  • the control and evaluation unit 36 moves, via the motors 24 and 32, the unit formed by the measuring head 14 and the lighting unit step by step over the print template, the step sizes in the horizontal or vertical direction being predetermined by the edge lengths of the image field of the measuring head 14. Furthermore, the control and evaluation unit 36 evaluates the output signals of an image converter of the measuring head 14, as will be described in more detail later.
  • the control and evaluation unit 36 has a display 38 which, for. B. can be formed by an LCD panel.
  • Operating buttons 40, 42 serve to specify basic working methods of the control and evaluation unit 36, in particular to switch from the measurement of the density of powder particles already mentioned above to a working method in which the roughness of an unprinted printing pad is determined .
  • the lighting unit 16 has a housing 44 in which a light source 46 is arranged.
  • the light source 46 is a small halogen lamp that is close to a point light source.
  • the light source 46 is imaged by a lens 48 in the focal point of a small short focal length lens 50, which thus produces a parallel measuring light bundle 52 with a small cross section.
  • the latter then runs into a transparent prism body 56 which is provided with a mirrored deflection surface 58 at the lower end.
  • a measuring light beam which is incident on the printed product at a small angle to the surface thereof is obtained.
  • the angle of incidence can be between 2 and 10.
  • the measuring head 14 has a housing 68, in the lower wall of which a sleeve-shaped lens holding part 70 is inserted, which carries a lens 72 at its lower end.
  • a small circular opening 76 is provided in a transversely formed diaphragm body 74 of the holding part 70. The distance of the opening 76 from the main plane of the lens 72 corresponds to the focal length of this lens or is in the vicinity thereof.
  • an image converter 78 is arranged, which is supported by a printed circuit board 80.
  • the image converter 78 and the printed circuit board 80 and the components carried by them correspond to the functionally identical parts of a commercially available television camera.
  • the optical axis of the measuring head 14 is perpendicular to the surface of the printed product 12, and if this surface were free of powder particles 60 and ideally flat and smooth, no portions of the measuring light bundle 52 would reach the image converter 72.
  • the powder particles 60 located on the surface of the printed product scatter portions of the measuring light bundle 52, so that the lens 72 on the image converter 78 generates an image of the powder particles 60.
  • FIG. 3 schematically shows an image as it is obtained by the image converter 78 when the incidence is not extremely grazing.
  • the powder particles 60 appear as bright circular disks, the depressions 62 as darker irregular areas.
  • the image of the image converter 78 is organized in successive lines ZI, Z2, Zi, Zi + 1, ..., each of which is a sequence of pixels Pil, Pi2, Pi3, ..., Pij, Pij + 1, ... have.
  • FIG. 5 shows how the powder density and the size distribution of the powder particles can be determined from the image obtained by the image converter 78. The image is evaluated line by line.
  • the particle numbers in the various size classes are first set to zero and the measuring head 14 is moved into an initial position lying at a sheet corner.
  • the image of the image converter present in each case is read in and the mean image brightness is calculated by summing the brightness values for all pixels and dividing by the total number of pixels.
  • a powder image is generated in that all image pixels whose brightness is greater is set as the mean to be light, all other image pixels are set to dark.
  • a line counter is also set to zero.
  • the last line evaluated is saved as a comparison line, the line counter is increased by one, and the next line is read.
  • the bright line areas and their length are determined in a subsequent program block 90. Furthermore, a line area counter is set to zero.
  • the line area counter is increased by one.
  • the comparison line is used to check whether a light line area has disappeared. If this is the case, the number of particles in the particle class corresponding to the previously determined diameter is increased by one in a program block 94.
  • a branch 96 is used to check whether the dimension of the corresponding image area has increased or not. If this is the case, the object diameter is updated in a program block 98.
  • a further branch 99 checks whether the last image area of the line has already been reached. If this is not the case, the program jumps back to program block 91.
  • a further branch 102 it is checked whether the corner of the printed product opposite the starting point has already been reached. If this is not the case, the motors 24 and 32 are controlled in a program block 104 in such a way that the measuring head 14 is moved by a grid on a meandering path which leads from the exit corner of the printed product 12 to the opposite corner, or more generally from Measurement starting point leads to the measurement end point.
  • the average particle density and average particle size are calculated in a further program block 106.
  • a further program block 108 it is checked whether particle density and particle size lie within a predetermined window. If this is not the case, an alarm is triggered, e.g. B. by outputting an alphanumeric message on the screen of the control and evaluation unit 36.
  • the carriage 27 can also be provided in a fixed manner and the measuring head 14 can only be moved transversely over the printed product 12, so that only the transverse powder density profile is measured. It goes without saying that the flow chart according to FIG. 5 can then be simplified accordingly.
  • FIG. 6 shows a modified measuring head 14, the structure of which largely corresponds to that of a hand-held scanner, such as that used for reading in texts and graphics is used in a PC. Parts of the scanner which functionally correspond to parts of the measuring head 14 shown in FIG. 2 are again provided with the same reference symbols.
  • the holding part 70 is designed as a rectangular cross-section housing, on the rear side of which the image converter 78 and the printed circuit board 80 carrying it are attached.
  • the lens holder is arranged on a further printed circuit board 110, which is equipped with various electronic components 112, including a fork light barrier 114.
  • This works together with a stroboscope disc 116, which is driven by a friction wheel 118, which works together with the surface of the printed product 12.
  • the surface of the printed product 12 is imaged via a window 120 provided in the lower wall of the housing 68 and a triangular cross section of the strip-shaped deflection prism 122, the oblique prism side of which is mirrored.
  • the lighting unit 16 is mounted on the end face of the housing 68 on the left in FIG. 6.
  • This comprises a diode row 124 which comprises a plurality of diodes which follow one another perpendicular to the plane of the drawing in FIG.
  • the diode row 124 is imaged via a cylindrical lens 126 onto a prism bar 128 which has a mirrored prism surface which is essentially set at 45 ° at the lower end.
  • two narrow sliding ribs 130 are provided on the two sides of the housing 44 of the lighting unit 16, which protrude downward beyond the housing underside.
  • a wedge-shaped gap there is between the bottom of the housing 44 and the herewith aligned lower side of the housing 68 and the upper side of the printed product 12 a wedge-shaped gap, into the left end of which the lower end of the prism bar 128 protrudes.
  • light is directed in a substantially grazing manner against the surface of the printed product 12.
  • the lower surfaces of the housings 44 and 68 are colored black.
  • the measuring head 14 differs from a commercially available hand-held scanner only in the following:
  • the diode bar used there for illuminating the template has been removed and, together with the associated lens bar, is accommodated in the housing 44 of the lighting unit 16. Furthermore, the friction wheel provided for driving the stroboscope disk is replaced by a friction wheel which has an enlarged diameter in accordance with the height of the sliding ribs 130. Finally, the upper wall of the housing or holding part 70 has been drilled through, through which the diaphragm body 74 is inserted.
  • Its opening 76 is designed as a gap in view of the fact that the image converter 78 now only comprises one pixel line, the long gap axis lying in the plane of the drawing and being perpendicular to the axis of the image converter, while the short gap axis is perpendicular to the plane of the drawing and runs parallel to the converter axis.
  • the hand-held scanner is simply passed across a pollinating printed product to be tested, and the signals emitted by the line image converter 78 are stored in a read / write memory of the control and evaluation unit 36, which is called addressing of the individual memory cells as a function of the status of a counter which counts up according to the output pulses of the fork light barrier 114.
  • An image of an area of the powder layer running across the printed product is thus obtained in the read / write memory. This image can be evaluated in a similar manner to that described above.
  • the measuring device shown in FIG. 6 can equally be used to measure the surface roughness of a printing substrate to be printed, as described in detail above with reference to the measuring device according to FIG.
  • the angle at which the measuring light beam strikes the surface of the printed product can also be made adjustable, e.g. B. in that the lens 50 or the lens strip 126 is tilted or deflected in the lateral direction.
  • a somewhat enlarged angle between the measuring light beam and the surface of the printed product can then be used in the roughness measurement, while again working with the grazing light as possible to determine the powder density.

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Abstract

Zur Erzeugung eines kontrastreichen Bildes von auf der Oberfläche eines Druckerzeugnisses (12) befindlichen Puderpartikeln (60) weist ein Meßgerät eine Beleuchtungseinheit (16) auf, die ein streifend auf die Oberfläche des Druckerzeugnisses auffallendes Meßlichtbündel (52) erzeugt. Eine Meßoptik (72) hat eine senkrecht auf der Oberfläche des Druckerzeugnisses stehende Achse, und in ihrem bildseitigen Brennpunkt ist ein Blendenkörper (74) angeordnet. Die Meßoptik (72) bildet einen Oberflächenbereich des bestäubten Druckerzeugnisses auf einem Bildwandler (78) ab. Eine elektronische Auswerteeinheit ermittelt aus dem auf dem Bildwandler (78) erhaltenen Bild die Anzahl und Größe der Puderpartikel (60).

Description

Gerät zur Bestimmung der Puderdichte auf einem bestäubten Druckerzeugnis
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Bestimmung der
Puderdichte auf einem bestäubten Druckerzeugnis gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiges Meßgerät ist Gegenstand der älteren Pa- tentanmeldung 195 01 346.8.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein derartiges Meßgerät so weitergebildet werden, daß eine noch bessere Erkennung der einzelnen auf dem bedruckten Druckerzeugnis befindlichen Puderpartikel gewährleistet ist.
Für eine entsprechende Kontrastverschärfung wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 vorgeschlagen, beim bildseitigen Brennpunkt der einen Bereich der Oberfläche des Druckerzeugnisses auf den Bildwandler abbildenden Optik einen Blendenkörper anzuordnen. Da die Achse der Optik unter einem Winkel zur Oberfläche des Druckerzeug¬ nisses angestellt ist, der vom Reflexionswinkel des Meßlichtbündels verschieden ist, erhält man auf diese Weise eine nochmals verbesserte Unterdrückung von nicht von Puderpartikeln zurückgeworfenem Licht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter¬ ansprüchen angegeben.
Bei den Meßgeräten nach Anspruch 2 und 3 ist die Form der im Blendenkörper vorgesehenen Durchbrechung an die Geometrie des jeweils verwendeten Bildwandlers angepaßt.
Bei einem Meßgerät gemäß Anspruch 4 kann man auf einfache Weise das Druckerzeugnis zuverlässig ausmessen.
Dabei kann man mit der Weiterbildung gemäß Anspruch 5 die Puderdichtemessung zuverlässig auch auf den gesamten Bereich des Druckerzeugnisses ausdehnen, und so nicht nur in einer Richtung messen, die transversal zu derjeni¬ gen Richtung verläuft, in welcher das Druckerzeugnis durch das Bestäubungsgerät hindurch geführt wird, sondern auch in der Förderrichtung selbst. Man kann so nicht nur feststellen, ob einige der quer zur Förderrichtung des Druckerzeugnisses angeordneten Düsen des Puderbe¬ stäubungsgerätes ungleiche Pudermengen abgeben, sondern auch feststellen, ob die verschiedenen Puderabgabedüsen konstant, also ohne zeitliche Schwankungen arbeiten.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 gestat¬ tet die Realisierung eines Meßgerätes ausgehend von preis¬ günstig auf dem Markt erhältlichen Grundkomponenten, die nur geringfügig abgewandelt zu werden brauchen.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 ist im Hinblick auf eine nochmalige Verbesserung des Kon¬ trastes bei der Darstellung der Puderpartikel von Vor¬ teil.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 gestat¬ tet ein streifendes Beleuchten der Oberfläche des Druck¬ erzeugnisses bei kompakten Abmessungen von Meßkopf und Beleuchtungseinheit.
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 dient der Erhöhung des Kontrastes bei der Erzeugung des Puderpartikelbildes, da Reflexionen von Meßlicht an der Unterseite der Gehäuse von Meßkopf und Beleuch- tungseinheit ausgeräumt sind. Gemäß Anspruch 10 läßt sich der Umbau eines handelsüblichen Scanners in ein Puderdichte-Meßgerät mit einfachen Mitteln und ohne gravierenden Eingriff in den Scanner realisieren.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 wird dabei erreicht, daß das Eintrittsfenster des Scan¬ ners etwas von der Oberfläche des Druckerzeugnisses abgehoben wird, so daß beim Bewegen des Scanners die Puderpartikelverteilung nicht geändert wird. Zugleich wird zwischen der Unterseite des Scannergehäuses und der Oberfläche des Druckerzeugnisses ein kleiner spalt- förmiger Raum geschaffen, über welchen das Meßlichtbün¬ del zugeführt wird.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 erhält man auf einfache Weise zugleich eine elektro¬ nische Kontrastanhebung für die Herstellung des Bildes der auf der Oberfläche des Druckerzeugnisses befindli- chen Puderpartikel.
Den gleichen Vorteil erhält man gemäß Anspruch 13 für die Darstellung von Oberflächenrauhigkeiten auf einer Druckunterlage.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 ge¬ stattet es, für die Bestimmung der Oberflächenrauhig¬ keiten bezüglich Anzahl und Größe dieselbe Software einzusetzen wie für die Bestimmmung der Puderdichte und der Größe der verschiedenen Puderpartikel.
Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 15 bis 17 sind im Hinblick auf besonders einfache Be¬ stimmung der Anzahl und Größe von auf der Oberfläche des Druckerzeugnisses bzw. der Druckunterlage festge- stellten Objekten (Puderpartikel bzw. Rauhigkeiten) von Vorteil.
Bei einem Meßgerät gemäß Anspruch 18 und 19 erhält man automatisch eine Information des Bedienungspersonales, wenn die Puderdichte entweder soweit absinkt, daß ein zuverlässiges Trennen übereinanderliegender Druckerzeug¬ nisse nicht mehr gewährleistet ist, oder lokal so stark ansteigt, daß ein Verschmutzen der Druckmaschine durch überschüssigen Puder zu befürchten ist.
Bei einem Meßgerät gemäß Anspruch 20 erhält der Benutzer nach Ausmessung der Oberflächenrauhigkeit einer Druckunter¬ lage einen Vorschlag, welche Art von Puder in welcher Menge zum zuverlässigen Trennen übereinanderliegender bedruckter Druckbogen zu verwenden ist.
Bei einem Meßgerät gemäß Anspruch 21 kann man den Ein¬ fallswinkel des Meßlichtbündels variieren, und so für die Messung der Puderdichte und die Meßung der Oberflä¬ chenrauhigkeiten die jeweils günstigsten Bedingungen einstellen. Für die Messung der Puderdichte ist ein möglichst streifender Einfall des Meßlichtbündels von Vorteil, während bei der Bestimmung der Anzahl und Ab- rrtessung von Oberlächenrauhigkeiten eine geringfügig stärkere Anstellung der Achse des Meßlichtbündeis vor¬ teilhaft ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1: eine schematische Aufsicht auf ein Meßgerät zur Bestimmung der Puderdichte auf einem be- druckten Druckerzeugnis und zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit einer zu bedrucken¬ den Druckunterlage;
Figur 2: einen vertikalen mittigen Schnitt durch eine Beleuchtungseinheit und einen Meßkopf des in Figur 1 gezeigten Meßgerätes sowie durch die darunterliegenden Abschnitte eines be¬ stäubten Druckerzeugnisses und eines Vorlagen¬ tisches des Meßgerätes nach Figur 1;
Figur 3: eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der
Oberfläche des bestäubten Druckerzeugnisses wie es durch Darstellung der Pixel eines Bild¬ wandlers des in Figur 2 gezeigten Meßkopfes auf einem Monitor erhalten wird;
Figur 4: eine nochmals vergrößerte Ansicht eines Aus¬ schnittes des vom Bildwandler erzeugten Bildes eines Puderteilchens, welche zur Erläuterung eines Programmabschnittes verwendet wird, der zur Bestimmung der Anzahl und Größe von Puderpartikeln dient;
Figur 5: ein Flußdiagramm, in welchem die wichtigsten Abschnitte eines Programmes zum Bestimmen der Anzahl und Größe von Puderpartikeln wieder¬ gegeben sind; und
Figur 6: einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Beleuchtungseinheit und einen abgewandelten
Meßkopf, welche durch Umbau eines handelsübli¬ chen handgeführten Scanners erhalten sind.
In Figur 1 ist mit 10 ein Meßtisch bezeichnet, auf wel- chem ein bogenförmiges bedrucktes Druckerzeugnis 12 liegt. Dieses ist nach dem Bedrucken mit einer dünnen Puderschicht bestäubt worden, welche das Zusammenkleben von Druckerzeug¬ nissen in einem Stapel verhindert. Um messen zu können, ob die Puderdichte überall ausreichend, andererseits aber auch nicht unnötig groß ist, ist über dem Druckerzeugnis ein insgesamt mit 14 bezeichneter optischer Meßkopf vorgese¬ hen, der seinerseits eine Beleuchtungseinheit 16 trägt.
Der Meßkopf 14 ist an einem Schlitten 18 befestigt, der auf einer FührungsStange 20 läuft und durch eine
Gewindespindel 22 angetrieben wird. Letztere wird durch einen Motor 24 gedreht, der mit einem Drehmelder 26 gekoppelt ist.
Ein die FührungsStange 20 und die Gewindespindel 22 tragender Schlitten 27 läuft seinerseits auf einer Führungs- stange 28 und wird durch eine Gewindespindel 30 bewegt, die durch einen Motor 32 angetrieben ist. Letzterem ist ein Drehmelder 34 zugeordnet.
Eine insgesamt mit 36 bezeichnete Steuer- und Auswerte¬ einheit dient zur Auswertung der von einem Bildwandler des Meßkopfes 14 erzeugten Teilbilder der Oberfläche des Druckerzeugnisses 12 sowie zur Energieversorgung der Beleuchtungseinheit 16 und zum Ansteuern der Moto¬ ren 24 und 32 sowie zur Messung der Stellung der beiden Schlitten 18 und 27. In den sich zwischen der Steuer- und Auswerteeinheit 36 und den angeschlossenen Einhei¬ ten erstreckenden Leitungen sind flexible und/oder längen- veränderliche Leitungsabschnitte durch Unterbrechungen angedeutet.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 36 bewegt über die Motoren 24 und 32 die durch den Meßkopf 14 und die Beleuchtungsein- heit gebildete Einheit schrittweise über die Druckvorlage, wobei die Schrittgrößen in horizontaler bzw, vertikaler Richtung durch die Kantenlängen des Bildfeldes des Me߬ kopfes 14 vorgegeben sind. Ferner wertet die Steuer- und Auswerteeinheit 36 die Ausgangssignale eines Bildwandlers des Meßkopfes 14 aus, wie später noch genauer beschrieben wird.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 36 hat einen Anzeige 38, die z. B. durch ein LCD-Feld gebildet sein kann. Bedienungsknöpfe 40, 42 dienen dazu, Grund-Arbeitswei¬ sen der Steuer- und Auswerteeinheit 36 vorzugeben, ins¬ besondere von der oben schon angsprochenen Messung der Dichte von Puderpartikeln umzuschalten auf eine Arbeits¬ weise, in welcher die Rauhigkeit einer nicht bedruckten Druckunterlage ermittelt wird.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, hat die Beleuchtungseinheit 16 ein Gehäuse 44, in welchem eine Lichtquelle 46 ange¬ ordnet ist. Für die Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß die Lichtquelle 46 eine kleine Halogenlampe ist, welche einer Punktlichtquelle nahekommt.
Die Lichtquelle 46 wird durch eine Linse 48 in den Brenn¬ punkt einer kleinen kurzbrennweitigen Linse 50 abgebildet, welche so ein paralleles Meßlichtbündel 52 mit kleinem Querschnitt herstellt. Letzteres läuft dann in einen tranparenten Prismenkörper 56, der am unteren Ende mit einer verspiegelten Umlenkfläche 58 versehen ist. Auf diese Weise erhält man ein unter kleinem Winkel zur Oberfläche des Druckerzeugnisses auf letzteres auffallendes Meßlichtbündel. Der Einfallswinkel kann in der Praxis zwischen 2 und 10 betragen.
Wie ebenfalls aus Figur 2 ersichtlich, sind auf der Oberfläche des Druckerzeugnisses 12 Puderpartikel 60 angeordnet. Außerdem weist die Oberfläche des Druck¬ erzeugnisses selbst Vertiefungen 62 auf, die von einer durch eine gestrichelte Linie 64 angedeuteten Ideal- Oberfläche des Druckerzeugnisses 12 zurückspringen, ferner kleine Erhöhungen 66, die über diese Oberfläche überstehen.
Der Meßkopf 14 hat ein Gehäuse 68, in dessen untenlie¬ gende Wand ein hülsenförmiges Linsen-Halteteil 70 einge- setzt ist, das bei seinem unteren Ende eine Linse 72 trägt. In einem transversalen angeformten Blendenkörper 74 des Halteteiles 70 ist eine kleine kreisförmige Durchbrechung 76 vorgesehen. Der Abstand der Durchbrechung 76 von der Hauptebene der Linse 72 entspricht der Brennweite dieser Linse oder liegt in der Nähe derselben. Oberhalb des
Halteteiles 70 ist ein Bildwandler 78 angeordnet, der von einer gedruckten Leiterplatte 80 getragen wird. Der Bildwandler 78 und die Leiterplatte 80 sowie die von dieser getragenen Komponenten entsprechen den funktions- gleichen Teilen einer handelsüblichen Fernsehkamera.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, steht die optische Achse des Meßkopfes 14 senkrecht auf der Oberfläche des Druck¬ erzeugnisses 12, und wäre diese Oberfläche frei von Puderpartikeln 60 und ideal eben und glatt, würden keine Anteile des Meßlichtbündeis 52 auf den Bildwandler 72 gelangen. Die auf der Oberfläche des Druckerzeugnisses befindlichen Puderpartikel 60 streuen aber Anteile des Meßlichtbündeis 52, so daß die Linse 72 auf dem Bildwandler 78 ein Bild der Puderpartikel 60 erzeugt. Gleiches gilt in vermindertem Ausmaße für die Vertiefungen 62 und Erhöhungen 66. Je stärker streifend der Einfall des Meßlichtbündeis 52 auf die Oberfläche des Druckerzeugnisses 12 erfolgt, um so geringer ist der Beitrag der Vertiefungen 62 und der Erhöhungen 66 zu dem auf dem Bildwandler 78 erhaltenen Bild. Bei nur sehr kleiner Anstellung des Meßlichtbündels 52 besteht dieses Bild praktisch aus¬ schließlich aus dem Bild der Puderpartikel.
In Figur 3 ist schematisch ein Bild dargestellt, wie es vom Bildwandler 78 bei nicht extrem streifendem Einfall erhalten wird. Man erkennt Puderpartikel 60 unterschied¬ licher Größe, die statistisch über die Bildfläche verteilt sind, sowie Vertiefungen 62. Die Puderpartikel 60 erschei- nen als helle kreisförmige Scheiben, die Vertiefungen 62 als dunklere unregelmäßige Flächen.
Wie in Figur 4 dargestellt, ist das Bild des Bildwandlers 78 in aufeinanderfolgenden Zeilen ZI, Z2, Zi, Zi+1, ... organisiert, welche jeweils eine Aufeinanderfolge von Pixeln Pil, Pi2, Pi3, ..., Pij , Pij+1, ... aufweisen.
Figur 5 zeigt, wie man aus dem vom Bildwandler 78 erhal¬ tenen Bild die Puderdichte und die Größenverteilung der Puderpartikel ermitteln kann. Die Bildauswertung erfolgt zeilenweise.
In einem Initialisierungsblock 82 werden zunächst die Teilchenzahlen in den verschiedenen Größenklassen auf Null gesetzt und der Meßkopf 14 in eine bei einer Blatt- ecke liegende Ausgangsstellung bewegt.
In einem weiteren Block 84 wird das jeweils vorliegende Bild des Bildwandlers eingelesen und durch Summieren der Helligkeitswerte für alle Pixel und Division durch die Gesamtzahl der Pixel wird die mittlere Bildhelligkeit berechnet.
In einem weiteren Block 86 wird dadurch ein Puderbild erzeugt, daß alle Bildpixel, deren Helligkeit größer ist als der Mittelwert, auf hell gesetzt werden, alle anderen Bildpixel auf dunkel gesetzt werden. Ferner wird ein Zeilenzähler auf null gesetzt.
In einem weiteren Block 88 wird die zuletzt ausgewertete Zeile als Vergleichszeile gespeichert, der Zeilenzähler um eins erhöht, und die nächste Zeile eingelesen.
In einem anschließenden Programmblock 90 werden die hellen Zeilenbereiche und deren Länge bestimmt. Ferner wird ein Zeilenbereichszähler auf null gesetzt.
In einem nächsten Programmblock 91 wird der Zeilenbereichs- zähler um eins erhöht.
In einer sich anschließenden Verzweigung 92 wird anhand der Vergleichszeile geprüft, ob ein heller Zeilenbereich verschwunden ist. Ist dies der Fall, wird in einem Pro¬ grammblock 94 die Teilchenzahl in der dem zuvor ermittelten Durchmesser entsprechenden Teilchenklasse um eins erhöht.
Wurde in der Verzweigung 92 festgestellt, daß der be¬ trachtete Bildbereich eine Fortsetzung eines Bildbe¬ reiches der vorhergehenden Zeile ist, so wird in einer Verzweigung 96 geprüft, ob die Abmessung des entspre¬ chenden Bildbereiches zugenommen hat oder nicht. Ist dies der Fall, wird in einem Programmblock 98 der Objekt¬ durchmesser aktualisiert.
In einer weiteren Verzweigung 99 wird geprüft, ob der letzte Bildbereich der Zeile schon erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, erfolgt ein Rücksprung zum Programm¬ block 91.
In einer weiteren Verzweigung 100 wird geprüft, ob die letzte Zeile des Bildes schon erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, erfolgt ein Rücksprung zum Programm¬ block 88.
In einer weiteren Verzweigung 102 wird geprüft, ob schon die dem Ausgangspunkt gegenüberliegende Ecke des Drucker¬ zeugnisses erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, werden in einem Programmblock 104 die Motoren 24 und 32 so angesteuert, daß der Meßkopf 14 um ein Raster auf einem mäanderförmigen Weg weiterbewegt ist, der von der Ausgangs¬ ecke des Druckerzeugnisses 12 zur gegenüberliegenden Ecke führt, oder allgemeiner vom Messungs-Ausgangspunkt zum Messungs-Endpunkt führt.
Wird in der Verzweigung 102 festgestellt, daß die dem
Ausgangspunkt gegenüberliegende Ecke des Druckerzeugnisses schon erreicht ist, wird in einem weiteren Programmblock 106 die mittlere Teilchendichte und mittlere Teilchengröße berechnet. In einem weiteren Programmblock 108 wird geprüft, ob Teilchendichte und Teilchengröße innerhalb eines vorgegebenen Fensters liegen. Ist dies nicht Fall, erfolgt ein Alarm, z. B. durch Ausgabe einer alphanumeri¬ schen Nachricht auf dem Bildschirm der Steuer- und Aus- werteeinheit 36.
In Abwandlung des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles kann man auch den Schlitten 27 feststehend vorsehen und den Meßkopf 14 nur transversal über das Druckerzeugnis 12 bewegen, so daß man nur das transversale Puderdichte- Profil ausmißt. Es versteht sich, daß das Flußdiagramm gemäß Figur 5 dann entsprechend vereinfacht werden kann.
In Figur 6 ist ein abgewandelter Meßkopf 14 wiedergegeben, dessen Aufbau weitgehend dem eines handgeführten Scanners entspricht, wie er zum Einlesen von Texten und Graphiken in einen PC verwendet wird. Teile des Scanners, welche funktionsmäßig Teilen des in Figur 2 gezeigten Meßkopfes 14 entsprechen, sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen.
Das Halteteil 70 ist als rechteckigen Querschnitt aus¬ weisendes Gehäuse ausgebildet, an dessen Hinterseite direkt der Bildwandler 78 und die ihn tragende Leiter¬ platte 80 angebaut sind. Die Linsenhaiterung ist auf einer weiteren Leiterplatte 110 angeordnet, welche mit verschiedenen elektronischen Komponenten 112 bestückt ist, darunter eine Gabellichtschranke 114. Diese arbeitet mit einer Stroboskopscheibe 116 zusammen, die durch ein Reibrad 118 angetrieben wird, welches mit der Oberfläche des Druckerzeugnisses 12 zusammenarbeitet. Die Abbildung der Oberfläche des Druckerzeugnisses 12 erfolgt über ein in der unteren Wand des Gehäuses 68 vorgesehenes Fenster 120 sowie ein dreieckigen Querschnitt aufweisen¬ des leistenförmiges Umlenkprisma 122, dessen schräge - Prismenseite verspiegelt ist.
Auf die in Figur 6 links gelegene Stirnfläche des Gehäu¬ ses 68 ist die Beleuchtungseinheit 16 montiert. Diese umfaßt eine Diodenzeile 124, die eine Mehrzahl senkrecht zur Zeichenebene von Figur 6 aufeinanderfolgender Dioden umfaßt. Die Diodenzeile 124 wird über eine Zylinderlinse 126 auf eine Prismenleiste 128 abgebildet, die am unteren Ende eine im wesentlichen unter 45° angestellte verspie- gelte Prismenfläche aufweist.
Wie aus Figur 6 ersichtlich, sind bei den beiden Seiten des Gehäuses 44 der Beleuchtungseinheit 16 zwei schmale Gleitrippen 130 vorgesehen, welche über die Gehäuseunter¬ seite nach unten überstehen. Auf diese Weise ergibt sich zwischen der Unterseite des Gehäuses 44 und der hiermit fluchtenden Unterseite des Gehäuses 68 sowie der Oberseite des Druckerzeugnisses 12 ein keilförmiger Spalt, in dessen links gelegenes Ende das untere Ende der Prismenleiste 128 hineinragt. Durch diesen keilförmi- gen Spalt hindurch wird Licht im wesentlichen streifend gegen die Oberfläche des Druckerzeugnisses 12 gerichtet.
Um Reflexionen von Randstrahlen auszuschalten, sind die untenliegenden Flächen der Gehäuse 44 und 68 schwarz gefärbt.
Der Meßkopf 14 unterscheidet sich von einem handelsübli¬ chen handgeführten Scanner nur in folgendem:
Die dort zur Beleuchtung der Vorlage dienende Diodenleiste ist ausgebaut und zusammen mit der zugeordneten Linsen¬ leiste in dem Gehäuse 44 der Beleuchtungseinheit 16 untergebracht. Ferner ist das zum Antrieb der Stroboskop- scheibe vorgesehene Reibrad durch ein Reibrad ersetzt, welches gemäß der Höhe der Gleitrippen 130 vergrößerten Durchmesser aufweist. Schließlich ist in die obere Wand des Gehäuses oder Halteteiles 70 eingebohrt worden, durch welche der Blendenkörper 74 eingeführt ist. Dessen Durch¬ brechung 76 ist im Hinblick darauf, daß der Bildwandler 78 nun nur eine Pixelzeile umfaßt, als Spalt ausgebildet, wobei die lange Spaltachse in der Zeichenebene liegt und senkrecht auf der Achse des Bildwandlers steht, während die kurze Spaltachse senkrecht auf der Zeichenebene steht und parallel zur Wandlerachse verläuft.
Beim Einsatz wird der handgeführte Scanner einfach quer über ein zu prüfendes bestäubendes Druckerzeugnis geführt, und die vom Zeilen-Bildwandler 78 abgegebenen Signale werden in einem Schreib-/Lesespeicher der Steuer- und Auswerteeinheit 36 abgelegt, was unter Adressierung der einzelnen Speicherzellen in Abhängigkeit vom Stand eines Zählers erfolgt, der gemäß den Ausgangsimpulsen der Gabellichtschranke 114 nach oben zählt. Man erhält so im Schreib-/Lesespeicher ein Bild eines quer über das Druckerzeugnis verlaufenden Bereiches der Puderschicht, Dieses Bild kann ähnlich ausgewertet werden, wie oben beschrieben.
Es versteht sich, daß man das in Figur 6 gezeigte Meßge- rät gleichermaßen auch zur Messung der Oberflächenrauhig- keit einer zu bedruckenden Druckunterlage verwenden kann, wie obenstehend unter Bezugnahme auf das Meßgerät nach Figur 1 im einzelnen beschrieben.
In Abwandlung der oben erläuterten Ausführungsbeispiele kann man den Winkel, unter welchem das Meßlichtbündel auf die Oberfläche des Druckerzeugnisses auffällt, auch einstellbar machen, z. B. dadurch, daß man die Linse 50 oder die Linsenleiste 126 verkippt oder in seitlicher Richtung auslenkt. In diesem Falle kann man dann einen etwas vergrößerten Winkel zwischen Meßlichtbündel und Oberfläche des Druckerzeugnisses bei der Rauhigkeitsmes¬ sung verwenden, während man für die Bestimmung der Puder¬ dichte wieder mit möglichst streifendem Lichteinfall arbeitet.

Claims

Patentansprüche
1. Gerät zur Bestimmung der Puderdichte auf einem bestäubten Druckerzeugnis (12) mit einer Beleuch¬ tungseinheit (16) , welche ein schräg zur Oberfläche des Druckerzeugnisses (12) gerichtetes Meßlichtbündel (52) er¬ zeugt, mit einem Meßkopf (14), welcher aufweist: eine Optik (72) , deren Achse unter einem Winkel zur Oberflä- ehe des Druckerzeugnisses (12) angestellt ist, welcher sich betragsmäßig vom Anstellwinkel des Meßlichtbündeis (52) unterscheidet, sowie einen Bildwandler (78), der in der Bildebene der Optik (72) angeordnet ist, und mit einer Auswerteeinheit (36) zum Bestimmen der Anzahl und vorzugsweise auch der Größe von auf den Bildwand¬ ler (78) abgebildeten Objekten (60, 62, 66) , welche sich auf der Oberfläche des Druckerzeugnisses (12) be¬ finden, nach Patentanmeldung 19501346.8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in der Nähe des bildseitigen Brennpunktes der Optik (72) , vorzugsweise bei diesem, ein Blendenkörper (74) angeordnet ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildwandler (78) ein eine zweidimensionale Pixelanordnung umfassender Bildwandler ist und der Blen¬ denkörper (74) eine kreisförmige Durchbrechung (76) aufweist.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildwandler (78) ein eine eindimensionale Pixelanordnung umfassender Bildwandler ist und der Blen¬ denkörper (74) eine spaltförmige Durchbrechung aufweist, wobei die Spalteachse senkrecht zur Achse der Pixelzeile des Bildwandlers (78) verläuft.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeich¬ net durch mindestens einen Servoantrieb (24, 32) zum Verfahren des Meßkopfes (14) und der Beleuchtungsein¬ heit (16) über dem Druckerzeugnis (12) .
5. Gerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine auf den Servoantrieb (24, 32) arbeitende Steuerein¬ heit (36), welche die Servoantriebe (24, 32) so steuert, daß der Meßkopf (14) und die Beleuchtungseinheit (16) intermittierend um der Größe eines Bildfeldes entsprechen¬ de Strecken bewegt werden.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (14) durch einen im wesentlichen handelsüblichen Scanner gebildet ist, welcher zwischen seiner Optik (72) und dem Bildwandler (78) zusätzlich mit dem Blendenkörper (74) versehen ist und bei dem die Optik (72) und/oder die Beleuchtungs- einheit (16) so versetzt worden sind, daß ihre Achsen nicht der Reflexionsbedingung entsprechen.
7. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheit (16) ein unter kleinem Winkel von etwa 2 bis etwa 10 zur Oberfläche des Druckerzeugnisses (12) geneigtes, streifend auf das Druckerzeugnis auffallendes Meßlicht- bündel (52) erzeugt und die Achse der Optik (72) im wesent¬ lichen senkrecht auf der Oberfläche des Druckerzeugnisses (12) steht.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheit (16) einen der Ober¬ fläche des Druckerzeugnisses (12) benachbarten Umlenk- spiegel (58) umfaßt.
9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die der Oberfläche des Druck¬ erzeugnisses (12) zugewandten Gehäuseflächen des Me߬ kopfes (14) und der Beleuchtungseinheit (16) als das Meßlicht absorbierende Flächen ausgebildet sind.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheit (16) ein auf das Gehäuse (68) des Scanners aufgesetztes Zu- satzgehäuse (44) aufweist.
11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Scanner ein von Hand geführter Scanner ist und das Zusatzgehäuse (44) über die Unterseite des Scannergehäuse nach unten herabhängende Gleitrippen (130) aufweist.
12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (36) aus dem vom Bildwandler (78) ausgelesenen Bild dadurch ein
Bild der Puderpartikel (60) erzeugt, daß sie für das ganze Bild oder eine Bildzeile die mittlere Helligkeit aller Pixel berechnet und für das Puderbild diejenigen Bild¬ pixel verwendet, bei denen die Helligkeit größer ist als die mittlere Helligkeit.
13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (36) aus dem vom Bildwandler (78) ausgelesenen Bild dadurch ein Bild von Oberflächenrauhigkeiten erzeugt, daß sie für das ganze Bild oder eine Bildzeile die mittlere Hellig¬ keit aller Pixel berechnet und für das Rauhigkeiten¬ bild solche Bildpixel verwendet, bei denen die Hellig¬ keit kleiner ist als die mittlere Helligkeit.
14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (36) die dunklen Bereiche und die hellen Bereiche des Rauhigkeitsbildes vertauscht.
15. Gerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (36) für jede Zeile des Bildes helle Bildbereiche und dunkle Bildbereiche sowie deren Länge bestimmt.
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinheit (36) ermittelt, ob sich die hellen Bildbereich aufeinanderfolgender Bildzeilen überlappen und einen Partikelzähler jeweils um eins erhöht, wenn in der vorhergehenden Bildzeile ein Bildbereich festgestellt wurde, der in der aktuellen Bildzeile nicht mehr vorliegt.
17. Gerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Auswerteinheit (36) für jeden festgestell- ten Bildbereich eine Bereichsgrößenvariable dann gleich der in der vorliegenden Bildzeile festgestellten Bildbe¬ reichslänge setzt, wenn letztere größer ist, als die Partikelgröße und Puderdichte abgelegt sind und einen Satz dieser Arbeitsgrößen gemäß der jeweils gemessenen Rauhigkeit der Druckunterlage auswählt und zur Anzeige bringt.
18. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (36) ein Alarmsignal (108) erzeugt, wenn die Puderdichte in einem Bereich der Oberfläche des Druckerzeugnisses (12) unter einem vorgegebenen Mindestwert liegt.
19. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (36) ein Alarmsignal (108) erzeugt, wenn die Puderdichte in einem Bereich der Oberfläche des Druckerzeugnisses (12) über einem vorgegebenen Maximalwert liegt.
20. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (36) einen Festwertspeicher aufweist, in welchem für verschiedene Rauhigkeitswerte von Druckunterlagen Arbeitswerte für Partikelgröße und Puderdichte abgelegt sind und einen Satz dieser Arbeitsgrößen gemäß der jeweils gemessenen Rauhigkeit zur Anzeige bringt.
21. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekenn¬ zeichnet durch eine Einrichtung zum Verstellen des Einfallswinkels des Meßlichtbündels.
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