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    • 专利摘要:
    Eine Vorrichtung zur Erfassung eines Bildes von einem vorbestimmten Ausschnitt eines in Bewegung befindlichen Druckerzeugnisses umfaßt mindestens eine Kamera, mit einem zweidimensionalen elektronischen Bildsensor, und eine Beleuchtungseinrichtung, die auf den Beobachtungsbereich der Kamera gerichtet und zu dessen impulsartiger Ausleuchtung während des dortigen Aufenthalts des vorbestimmten Ausschnitts des Druckerzeugnisses geeignet ist. Die Beleuchtungseinrichtung besteht aus einer Vielzahl einzelner Lichtquellen, deren Licht aufgrund unterschiedlicher Emissionscharakteristik und/oder Filterung eine gruppenweise unterschiedliche spektrale Zusammensetzung aufweist, und die in einem regelmäßigen Muster so angeordnet sind, daß die Lichtquellen jeder einzelnen Gruppe eine regelmäßige Anordnung bilden, deren Ausleuchtungsbereich den Beobachtungsbereich der Kamera voll abdeckt. Durch eine Steuereinrichtung sind die einzelnen Gruppen von Lichtquellen dergestalt sequentiell ein- und ausschaltbar, daß der Beobachtungsbereich der Kamera mit einer Abfolge von Lichtimpulsen unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung beleuchtbar ist. Letztere wechselt periodisch und bei jedem Lichtimpuls wird ein Bild des gerade im Beobachtungsbereich der Kamera befindlichen Ausschnitts des Druckerzeugnisses erfaßt.
    公开号:DE102004003613A1
    申请号:DE200410003613
    申请日:2004-01-25
    公开日:2005-08-18
    发明作者:Theodor Dr. Tatarczyk
    申请人:Manroland Druckmaschinen AG；
    IPC主号:B41F33-14
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Bildes voneinem vorbestimmten Ausschnitt eines in Bewegung befindlichen Druckerzeugnissesnach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betriebeiner solchen Vorrichtung.
    [0002] ZurProzeßüberwachungbeim Drucken ist es üblich,auf den zu bedruckenden Bogen bzw. Bahnen außerhalb des Sujets mit farbigenTestmustern bedruckte Kontrollstreifen vorzusehen. Diese Kontrollstreifen,deren Längsrichtungquer zur Transportrichtung des Bedruckstoffs liegt, enthalten einensich in Längsrichtungperiodisch wiederholenden Satz von Meßfeldern, an denen jeweilseine bestimmte, die Druckqualitätcharakterisierende Kenngröße meßbar ist.Noch währendder Bewegung des zu untersuchenden Druckerzeugnisses in der Druckmaschinewird ein Bild von zumindest einem Teil des Kontrollstreifens erfaßt und ausgewertet.Alternativ zu einem eigens dafürvorgesehenen Kontrollstreifen kann im Prinzip auch ein Teil desSujets, d.h. des bedruckten Nutzbereiches des Bedruckstoffs, aufgenommenund ausgewertet werden.
    [0003] Inder DE 195 38 811C2 ist eine gattungsgemäße Vorrichtungbeschrieben, bei der von einer elektronischen Kamera ein digitalesBild von einem Teil eines Kontrollstreifens aufgenommen wird, während diesersich durch den Beobachtungsbereich der Kamera bewegt. Zur breitbandigenBeleuchtung des Kontrollstreifens während seines Aufenthalts imBeobachtungsbereich der Kamera sind Blitzlampen vorgesehen, beidenen es sich entweder um Gasentladungslampen oder um Glühlampenhandelt. Um eine farbselektive Auswertung des Bildes zu ermöglichen, istdie Kamera als Farbkamera ausgebildet. Durch einen farbselektivenStrahlteiler werden die unterschiedlichen Spektralanteile des indie Kamera einfallenden Lichtes auf drei verschiedene Bildsensoren verteilt,von denen je einer fürden roten, den grünen undden blauen Spektralbereich vorgesehen ist. Derartige Farbkamerassind im Aufbau aufwendig, dementsprechend kostspielig und zudemSchwarzweiß-Kamerasin der Empfindlichkeit unterlegen. Ferner hat jede Farbkamera einevorgegebene spektrale Empfindlichkeitscharakteristik, die nichtvon außenveränderbarist.
    [0004] BeiDensitometern ist aus der DE196 17 009 C2 das Konzept bekannt, eine Meßstellezeitlich aufeinanderfolgend mit verschiedenfarbigen Leuchtdioden(LEDs) zu beleuchten und das remittierte Licht mit einem einzigen,nicht farbselektiven optoelektronischen Sensor, nämlich einerSilizium-Photodiode zu empfangen. Aus den zeitlich nacheinanderbei verschiedenen Beleuchtungsphasen aufgenommenen Signalen ergibtsich eine Information überdie spektrale Zusammensetzung des remittierten Lichtes und damitauch überdie Farbe der an der Meßstelle vorhandeneDruckfarbe. Das in der genannten Schrift beschriebene Densitometerist allerdings nur füreine annäherndpunktförmigeMessung ausgelegt, indem das Licht dreier verschiedenfarbiger Leuchtdiodenentweder unmittelbar durch deren Anordnung oder mittels Lichtwellenleiternauf einen einzigen Meßpunktgerichtet wird. Ferner ist dieses Densitometer auch nur zur Messungan einem ruhenden Druckerzeugnis nach dessen Entnahme aus einer Druckmaschinevorgesehen, also fürden Offline-Betrieb, bei dem die Dauer der einzelnen Beleuchtungsphasenfrei gewähltwerden kann, um den Dynamikbereich des verwendeten Sensors optimalauszunutzen.
    [0005] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassungeines Bildes von einem vorbestimmten Ausschnitt eines Druckerzeugnisseswährenddessen Bewegung in einer Druckmaschine zu schaffen, die mit geringemapparativem Aufwand eine Gewinnung von Farbinformationen erlaubtund hierzu auf einfache Weise bedarfsgerecht konfigurierbar ist.Eine weitere Aufgabe besteht in der Angabe eines Verfahrens zumzweckmäßigen Betriebeiner solchen Vorrichtung.
    [0006] DieseAufgaben werden erfindungsgemäß durcheine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch einVerfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungensind in den jeweiligen Unteransprüchen 2 bis 15 bzw. 17 bis 20angegeben.
    [0007] Dieerfindungsgemäße Vorrichtungzeichnet sich dadurch aus, daß einenicht farbselektive Flächenkameraverwendet und mit einer Beleuchtungseinrichtung kombiniert wird,die den Beobachtungsbereich der Kamera mit verschiedenfarbigem Licht ausleuchtenkann. Hierzu umfaßtdie Beleuchtungseinrichtung mehrere Gruppen von Lichtquellen, derenLicht aufgrund ihrer Emissionscharakteristik und/oder durch Filterunggruppenweise verschiedenfarbig in den Beobachtungsbereich der Kameraeinfällt.Die Lichtquellen sind regelmäßig angeordnet, undzwar so, daß jedeGruppe einer Farbe den gesamten Beobachtungsbereich vollständig ausleuchtet.Die Regelmäßigkeitder Lichtquellenanordnung kann zwar auch eine Periodizität beinhalten,muß es aberkeineswegs. So könntenbeispielsweise die verschiedenen Beleuchtungsfarben mit unterschiedlichenAbständen,also räumlichenDichten der Lichtquellen realisiert werden, abhängig von der Leistungsfähigkeitder Lichtquellen jeder Farbe.
    [0008] DieLichtquellen sind von einer Steuereinrichtung gruppenweise sequentiellaktivierbar, wodurch der Beobachtungsbereich der Kamera mit einerAbfolge verschiedenfarbiger Lichtimpulse beleuchtbar ist. Aus nacheinanderbei verschiedenfarbigen Beleuchtungen vom gleichen Ausschnitt eines Druckerzeugnissesaufgenommenen Bildern läßt sichInformation überdie Farbzusammensetzung eines Musters, mit dem der Ausschnitt bedrucktist, gewinnen. Damit erübrigtsich nicht nur der Einsatz einer teueren Farbkamera, sondern dasoptische Meßsystemwird durch die höhereEmpfindlichkeit einer Schwarzweiß-Kamera auch leistungsfähiger. Darüber hinauskann die spektrale Auflösungdes Meßsystemsdurch die Auswahl der Lichtquellen hinsichtlich der Anzahl der Gruppensowie der spektralen Zusammensetzung des Lichtes jeder Gruppe gezieltan die Bedürfnissejedes Einsatzfalles angepaßtwerden, ohne daß einEingriff in die Kamera nötigwäre.
    [0009] InAnpassung an die eingangs erwähnte Streifenformder üblicherweiseauf einen Druckerzeugnis vorgesehenen Kontrollabschnitte ist es zweckmäßig, wenndie einzelnen Lichtquellen linear nebeneinander, also zeilenförmig, unddabei äquidistantangeordnet sind. Je nach der benötigtenAnzahl der verschiedenen Gruppen von Lichtquellen und der räumlichenDichte innerhalb jeder Gruppe kann es auch nötig sein eine zweidimensionaleAnordnung aus mehreren Zeilen vorzusehen, wobei die Zeilen matrixförmig zueinanderausgerichtet oder auch in Längsrichtunggegeneinander versetzt sein können. Miteiner solchen Anordnung könnenzwar Meßnormen,die bestimmte Einstrahlungswinkel verlangen, nicht mehr exakt erfüllt werden,was aber je nach Anwendung nicht immer nötig ist.
    [0010] Besondersvorteilhaft ist es, wenn das Anordnungsmuster der Lichtquellen einerBeleuchtungseinrichtung periodisch ist und aus einer ganzen ZahlvollständigerPerioden besteht, denn in diesem Fall können solche Beleuchtungseinrichtungen grundsätzlich unterFortsetzung der Periodizitätzu modular aufgebauten größeren Einheitenaneinandergereiht werden. Obwohl eine solche Periodizität aus Gründen dereinfachen Fertigung vorteilhaft ist, ist die Erfindung darauf nichtbeschränkt.Es kann beispielsweise sinnvoll sein, die Ränder des bestrahlten Bereichsgesondert zu behandeln, indem dort die Dichte der Lichtquellen erhöht wird,um eine am Rand nicht zu stark abfallende Beleuchtungsintensität zu realisieren.
    [0011] Beieiner zeilenförmigenAnordnung können auchmehrere Lichtquellenzeilen von verschiedenen, einander gegenüberliegendenSeiten der Kamera aus in den Beobachtungsbereich der Kamera einstrahlen,wobei sowohl eine Beleuchtung innerhalb einer Farbe aus mehrerenRichtungen, insbesondere von vorne und von hinten in Bezug zur Bewegung desBedruckstoffs, als auch eine Beleuchtung aus unterschiedlichen Richtungensortiert nach Farben möglichist, z.B. Rot und Blau von vorne, Grün mit doppelter Dichte vonhinten.
    [0012] Durcheine Überlappungder Strahlungskegel der einzelnen Lichtquellen jeder spektralenGruppe kann einerseits die Lichtintensität erhöht und die Gleichmäßigkeitder Ausleuchtung des Beobachtungsbereiches der Kamera verbessertwerden, andererseits läßt sichdadurch auch sicherstellen, daß beimAusfall einer einzelnen Lichtquelle das gesamte Meßsystemnicht schlagartig ausfällt,sondern mit örtlichverminderter Lichtintensitätnoch weiterbetrieben werden kann. So wird bei einer Farbdichtemessungbekanntlich die von einem bedruckten Bereich des Bedruckstoffesremittierte Lichtintensitätins Verhältniszu einer Referenzintensitätgesetzt, die von einem unbedruckten Bereich remittiert wird. Wenndie Referenzintensitätnicht global, sondern ebenfalls ortsabhängig gemessen wird, hat einelokale Verminderung der eingestrahlten Intensität höchstens Einfluss auf die erreichbareGenauigkeit der Farbdichtebestimmung. Die örtliche Verringerung der Referenzintensität erlaubtin diesem Fall sogar die Erkennung des Ausfalls einer Lichtquelle.Das Mindestmaß an Überlappungist dadurch gegeben, daß jeder Punktdes Beobachtungsbereiches der Kamera von zwei verschiedenen Lichtquellenjeder spektralen Gruppe direkt beleuchtet wird.
    [0013] Dadie spektralen Emissionscharakteristiken verfügbarer Lichtquellen an sichzumeist nicht den einschlägigenNormen fürdie Bestimmung der im vorliegenden Zusammenhang interessierenden Kenngrößen vonDruckerzeugnissen, wie insbesondere der Farbdichte, entsprechen,kann es erforderlich sein, den Lichtquellen Farbfilter vorzuschalten, umjeweils eine gewünschtespektrale Zusammensetzung des eingestrahlten Lichtes herbeizuführen.
    [0014] Wennes aus Gründendes Platzbedarfs nicht möglichist, die Lichtquellen aller verschiedener spektraler Gruppen abwechselndnebeneinander anzuordnen, dann besteht die Möglichkeit, aus verschiedenenRichtungen kommende Strahlenbündel verschiedenerLichtfarben durch einen oder mehrere farbselektive Strahlteilerin eine zumindest annäherndgleiche Richtung zum Beobachtungsbereich der Kamera hin abzulenken.
    [0015] Wegenihrer geringen Abmessungen sind lichtemittierende Halbleiterdiodenals Lichtquellen besonders gut geeignet, da mit ihnen eine hohePackungsdichte und damit ein hohes Ausmaß an gegenseitiger Überlappungder einzelnen Strahlungskegel erzielt werden kann. Dies bedeutetein hohes Ausmaß anRedundanz und damit Ausfallsicherheit sowie eine homogene und intensiveAusleuchtung des Beobachtungsbereiches der Kamera. Neben gewöhnlichenLeuchtdioden kommen auch Laserdioden als Lichtquellen in Frage.Darüberhinaus eignen sich aber auch Gasentladungslampen und Halogen-Glühlampengrundsätzlichals Lichtquellen, wobei Halogen-Lichtquellen zur Realisierung ausreichendkurzer Belichtungszeiten den Einsatz eines Verschlusses bei derKamera erfordern können.
    [0016] Durchdie Verwendung einer Abbildungsoptik zur Fokussierung des Lichtesder Lichtquellen auf den Bebachtungsbereich der Kamera kann derArbeitsabstand zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem Druckerzeugniserhöhtwerden. Dies ist insbesondere fürden Einsatz zur Inline-Messung in Bogendruckmaschinen von Interesse,da dort wegen der Art der Bewegung des Bedruckstoffes ein relativ großer Arbeitsabstandnötig ist.Bei einer langgestreckten zeilenförmigen Anordnung der Lichtquellen bietensich zur aufwandsparenden Realisierung einer Abbildungsoptik Zylinderlinsenan, da füreine Vielzahl von Lichtquellen nur eine einzige oder ggf. einigewenige im Strahlengang aufeinanderfolgende Zylinderlinsen benötigt werden,die sich in Richtung der längstenAbmessung der Lichtquellenanordnung, d.h. bei einer Zeile in derenLängsrichtung,entsprechend lang erstrecken müssen.Die Anzahl verschiedener zueinander zu justierender optischer Komponentenbleibt somit gering.
    [0017] Für eine modulareZusammenfügungmehrerer Beleuchtungseinrichtungen zu einer größeren Einheit ist es vorteilhaft,wenn die Gehäuseder einzelnen Beleuchtungseinrichtungen und die Halterungen ihreroptischen Komponenten so gestaltet sind, daß bei einer seitlichen Aneinanderreihungmit anderen Beleuchtungseinrichtungen gleicher Art die optischenKomponenten der einzelnen Beleuchtungseinrichtungen lückenlosaneinander anschließen.Hierzu gehörtbeispielsweise, daß dasGehäuseund die Halterung der Abbildungsoptik den Lichteintritt und -austrittaus bzw. in seitlicher Richtung, d.h. von einem eventuellen Nachbarmodulher bzw. zu einem solchen hin nicht behindern oder gar verhinderndürfen, umdie Überlappungder Lichtkegel im Übergangsbereichnicht zu unterbrechen, und daß seitliche Gehäusewände entwederausreichend dünnbemessen oder abnehmbar ausgelegt sein müssen, damit der passende Lichtquellenabstandauch im Übergangsbereicheingehalten werden kann. Letzteres bedeutet bei einer periodischenLichtquellenanordnung, daß im Übergangsbereichdie Periodizitätgewahrt bleibt.
    [0018] Umeinen schmalen Kontrollstreifen zu erfassen, der sich über nahezudie gesamte Breite eines Druckerzeugnisses quer zu dessen Bewegungsrichtungerstreckt, ist eine lineare Aneinanderreihung von Kameramodulenzweckmäßig, derenBeobachtungsbereiche lückenlosaneinander anschließen odersich geringfügig überlappen,so daß sichinsgesamt ein zusammenhängenderBeobachtungsbereich ergibt. Zur Beleuchtung des gesamten Beobachtungsbereicheseiner solchen zusammengesetzten Kameraanordnung ist eine entsprechendeKombination von modularen Beleuchtungseinrichtungen zweckmäßig, dieebenfalls lückenlosaneinander anschließen.Damit die Homogenitätder Ausleuchtung entlang des gesamten Beobachtungsbereiches der Kameraanordnunggewahrt bleibt, ist es hierbei notwendig, daß das regelmäßige Anordnungsmuster derverschiedenfarbigen Lichtquellen jeder einzelnen Beleuchtungseinrichtungdurch die Aneinanderreihung ungestört fortgesetzt wird. Bei einemperiodischen Muster bedeutet dies eine Fortsetzung der Periodizität. Fernerist in diesem Fall eine synchrone Aktivierung der einzelnen Beleuchtungseinrichtungen nötig, d.h.daß sämtlicheLichtquellen einer spektralen Gruppe in allen Beleuchtungseinrichtungen gleichzeitigein- und ausgeschaltet werden müssen. Diemodulare Aneinanderreihung gleicher Beleuchtungseinrichtungen zueiner größeren Einheitsetzt aber nicht zwingend eine entsprechende modulare Kameraanordnungvoraus. Vielmehr kann sie auch zur Ausleuchtung des Beobachtungsbereicheseiner einzigen Kamera nützlichsein, wenn dieser eine entsprechend große Länge hat.
    [0019] Einzweiter Aspekt der Erfindung besteht in einem Verfahren, welchesvon der erfindungsgemäßen VorrichtungGebrauch macht. Der Kern dieses Verfahrens besteht in einer sequentiellenAktivierung der einzelnen Gruppen von Lichtquellen zur Ausleuchtungdes Beobachtungsbereiches der Kamera mit Lichtimpulsen abwechselnderspektraler Zusammensetzung zur Aufnahme von Bildern eines gerade imBeobachtungsbereich befindlichen vorbestimmten Ausschnitts einesDruckerzeugnisses.
    [0020] Dabeikönntedie spektrale Zusammensetzung der Lichtimpulse im Grundsatz auchdurch eine gleichzeitige Aktivierung unterschiedlicher spektraler Gruppenvon Lichtquellen eingestellt werden, doch ist es bevorzugt, zu jedemZeitpunkt immer nur eine einzige Gruppe von Lichtquellen zu aktivieren.
    [0021] Wennsich das Druckerzeugnis sehr schnell bewegt, kann es schwierig odersogar unmöglich sein,alle verschiedenen Gruppen von Lichtquellen nacheinander zu aktivierenund jeweils ein Bild zu erfassen, während sich ein und dasselbeExemplar des vorbestimmten, interessierenden Ausschnitts des Druckerzeugnissesim Beobachtungsbereich der Kamera aufhält. Dies ist aber praktischauch gar nicht notwendig. Vielmehr erscheint es sowohl für die Überwachung,als auch fürdie Regelung eines Druckprozesses als ausreichend, wenn von jedem Exemplardes fraglichen Ausschnitts nur ein einziges Bild bei einer einzigenBeleuchtungsart aufgenommen wird und die Beleuchtung bei Aufenthaltenaufeinanderfolgender Exemplare des interessierenden Ausschnittsperiodisch abwechselt, so daß verschiedeneFarben an verschiedenen aufeinanderfolgenden Exemplaren erfaßt werden.Diesem Vorgehen liegt die Annahme zugrunde, daß sich die interessierendenKenngrößen einesDruckerzeugnisses, wie z.B. die Farbdichte, zwischen wenigen aufeinanderfolgendenExemplaren einer Meßstruktur,d.h. eines Kontrollstreifens, nicht nennenswert ändern, also die Zeitkonstantender fürsolche Änderungenmaßgeblichen Vorgänge groß gegenüber demzeitlichen Abstand des Auftretens aufeinanderfolgender Exemplareim Beobachtungsbereich der Kamera sind. Dabei ist es nicht unbedingterforderlich, bei jedem Auftreten eines Exemplars des Kontrollstreifensein Bild aufzunehmen, sondern es können auch Exemplare ausgelassenwerden, z.Bsp. wenn deren zeitlicher Abstand im Verhältnis zurDauer der Auslesung und Verarbeitung eines Bildes zu kurz ist.
    [0022] Ummit Leuchtdioden Lichtimpulse hoher Intensität zu erzielen, ist es vorteilhaft,die Dioden mit Stromimpulsen zu beaufschlagen, deren Höhe ein Mehrfachesdes zulässigenMaximalstromes im kontinuierlichen Betrieb beträgt. Solange diese Impulse entsprechendkurz sind, daß esdabei nicht zu einer thermischen Überlastung kommt, verkraftenLeuchtdioden einen solchen Betrieb ohne weiteres. Ein Richtwertfür dasAusmaß einersolchen Übersteuerung,die ohne Beschädigungder Leuchtdioden zu einer wesentlich höheren Lichtausbeute führt, istdas Fünffachedes zulässigenMaximalstromes im Dauerbetrieb.
    [0023] Nachfolgendwird ein Ausführungsbeispiel derErfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt
    [0024] 1 einevereinfachte perspektivische Ansicht der wesentlichen optischenKomponenten einer Ausführungsformder erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    [0025] 2 einelektrisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
    [0026] 3 einealternative Ausführungsformeiner fürdie Erfindung verwendbaren Beleuchtungseinrichtung in einer schematischenQuerschnittsansicht.
    [0027] 1 zeigtin vereinfachter Form die wesentlichen optischen Komponenten einerbevorzugten Ausführungsformder erfindungsgemäßen Vorrichtung,nämlicheine elektronische Kamera 1 und eine zugehörige Beleuchtungseinrichtung 2.Dabei sind mehrere gleichartige Kameras 1, 101 und 201 sowiemehrere diesen jeweils zugeordnete Beleuchtungseinrichtungen 2, 102 und 202 modularaneinandergereiht. Diese Möglichkeit,mehrere jeweils eine Kamera und eine Beleuchtungseinrichtung umfassendeModule 0, 100 und 200 zu einer größeren Einheitzu kombinieren, ist eine besonders vorteilhafte Eigenschaft derErfindung. Zunächstsoll jedoch der Aufbau eines einzelnen Moduls und dessen Funktionsweiseanhand des Moduls 0, welches die Kamera 1 unddie Beleuchtungseinrichtung 2 umfaßt, erläutert werden.
    [0028] DieKamera 1 ist dazu bestimmt, ein Bild von einem vorbestimmtenAusschnitt eines- Druckerzeugnisses, beispielsweise von einem Kontrollstreifen 3 miteiner Vielzahl sich periodisch wiederholender Meßfelder 4 aufzunehmen,währendsich dieser durch einen in diesem Fall ebenfalls streifenförmigen,in 1 gestrichelt eingezeichneten Beobachtungsbereich 5 derKamera 1 bewegt. Die Bewegungsrichtung des Kontrollstreifens 3 istin 1 durch den Pfeil 6 angedeutet.
    [0029] DieKamera 1 ist eine Schwarzweiß-Kamera mit einem Flächenbildsensor 7.Das von diesem erfaßteBild besteht aus einer rechteckigen Matrix von Bildpunkten, wobeifür jedenBildpunkt ein elektrisches Signal abgegeben wird, das ein Maß für die Intensität des einfallendenLichtes ist. Zur verkleinernden Abbildung des Beobachtungsbereiches 5 auf denBildsensor 7 ist ein Objektiv 8 vorgesehen. Vor demObjektiv 8 kann noch ein Polarisationsfilter 9 angeordnetsein. Wenn der Beobachtungsbereich 5 ein schmaler langgestreckterStreifen ist, dann wird nicht die gesamte aktive Fläche desrechteckigen Bildsensors, dessen Länge/Breite-Verhältnis üblicherweise nichtallzu groß ist,zur Aufnahme des Beobachtungsbereiches 5 benötigt, sondernebenfalls nur ein relativ schmaler Streifen. In diesem Fall wirdnach der Aufnahme eines Bildes auch nur ein solcher Streifen aus demBildsensor 7 ausgelesen. Zusätzlich kann auch der Strahlengangdurch Teile des in 1 nicht dargestellten Gehäuses derKamera 1 entsprechend verengt sein, so daß nur vondem beabsichtigten Beobachtungsbereich 5 aus Licht zu demBildsensor 7 gelangen kann.
    [0030] ZurBeleuchtung des Beobachtungsbereiches 5 der Kamera 1 während desdortigen Aufenthalts eines Exemplars des Kontrollstreifens 3 isteine Beleuchtungseinrichtung 2 vorgesehen. Sie soll im richtigenAugenblick einen kurzen Lichtimpuls abgeben, um eine Momentaufnahmedes Kontrollstreifens 3 durch die Kamera 1 zuermöglichen.Die Beleuchtungseinrichtung 2 weist eine Vielzahl von einzelnen Lichtquellen 10 inForm von Leuchtdioden (LEDs) L1 bis L9 auf, die äquidistant, linear und periodischnebeneinander angeordnet und auf den Beobachtungsbereich 5 ausgerichtetsind. Dabei verläuftdie Längsrichtungder von den Leuchtdioden L1 bis L9 gebildeten Zeile parallel zur Längsrichtungdes Beobachtungsbereiches 5.
    [0031] Ummit der Schwarzweiß-Kamera 1 eineFarbinformation gewinnen zu können,enthältdie Beleuchtungseinrichtung 2 mehrere Gruppen von Lichtquellen 10,von denen jede eine andere spektrale Emissionscharakteristik aufweist.So könnenbeispielsweise drei verschiedene Gruppen L1-L4-L7, L2-L5-L8 und L3-L6-L9 vonLeuchtdioden L1 bis L9 mit denEmissionsfarben Rot, Grünund Blau vorgesehen sein, um anhand entsprechend unterschiedlich bedruckterMeßfelder 4 desKontrollstreifens 3 die Dichtemessung der Druckfarben Cyan,Magenta und Gelb zu ermöglichen.Hierzu wird der Kontrollstreifen nacheinander von der roten GruppeL1-L4-L7,der grünenGruppe L2-L5-L8 und der blauen Gruppe L3-L6-L9 der LeuchtdiodenL1 bis L9 beleuchtetund bei jeder Beleuchtung von der Kamera 1 ein Bild desKontrollstreifens 3 aufgenommen. Die Farbdichtebestimmungder Druckfarbe Cyan wird dann anhand der so bedruckten Meßfelder 4 indem bei der Beleuchtung mit roten Licht aufgenommenen Bild vorgenommen. Dieentsprechenden Dichtebestimmungen der Druckfarben Magenta und Gelberfolgen analog hierzu anhand der jeweils so bedruckten Meßfelder 4 getrenntvoneinander in den bei den Beleuchtungen mit grünem bzw. blauen Licht aufgenommenenBildern.
    [0032] DieLeuchtdioden L1 bis L9 werdenalso nicht alle gleichzeitig, sondern gruppenweise nacheinanderimpulsartig aktiviert. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, daß der Beobachtungsbereich 5 vonjeder einzelnen spektralen Gruppe L1-L4-L7, L2-L5-L8 und L3-L6-L9 derLeuchtdioden L1 bis L9 für sich jeweilsvollständigausgeleuchtet werden muß.Dabei ist auch eine möglichstgleichmäßige Ausleuchtung erwünscht, weshalbdie Leuchtdioden L1 bis L9 innerhalbjeder spektralen Gruppe L1-L4-L7, L2-L5-L8 und L3-L6-L9 für sich eineregelmäßige periodischeAnordnung bilden und sich innerhalb jeder Gruppe L1-L4-L7, L2-L5-L8 und L3-L6-L9 dieLichtkegel zweier benachbarter Leuchtdioden jeder Gruppe L1-L4-L7,L2-L5-L8 undL3-L6-L9 inder Längsrichtungdes Beobachtungsbereiches 5 überlappen.
    [0033] Soist bei der hier als Beispiel dienenden Dreiteilung des sichtbarenSpektralbereiches in die Emissionsfarben Rot, Grün und Blau die erste LeuchtdiodeL1 rot, die zweite L2 grün, die dritteL3 blau, die vierte L4 wiederrot, usw.. Da es im Hinblick auf die Aneinanderreihung gleichartigerModule 0, 100 und 200 nötig ist,daß dieBeleuchtungseinrichtung 2 eine ganze Zahl vollständiger Periodenjeder spektralen Gruppe L1-L4-L7, L2-L5-L8 und L3-L6-L9 enthält, endetbei dem angenommenen Beispiel mit den drei Farben Rot, Grün und Blaudie Anordnung der Leuchtdioden L1 bis L9 mit einer blauen Leuchtdiode L9,Anhand der blauen Leuchtdioden L3, L6 und L9 ist in 1 die gegenseitige Überlappungder Strahlungskegel der Lichtquellen 10 jeder spektralen GruppeL1-L4-L7,L2-L5-L8 undL3-L6-L9 inLängsrichtungdes Beobachtungsbereiches 5 skizziert.
    [0034] Esversteht sich, daß dieAnzahl von drei spektralen Gruppen ebenso nur beispielhaft gemeint istwie die Anzahl von drei Perioden, aus denen sich durch Multiplikationeine Gesamtzahl von neun Leuchtdioden L1 bisL9 ergibt. Ferner könnte eine Gruppe der Lichtquellen(10) aus Gründender geringeren Lichtausbeute mit höherer räumlicher Dichte angeordnetsein als die anderen oder sogar jede der Gruppen in ihrer Lichtausbeuteentsprechender Dichte, so daß dieAnordnung der Lichtquellen (10) zwar noch ein regelmäßiges Muster,aber keine Periodizitätder zuvor beschriebenen Art aufweisen würde.
    [0035] Der Übersichtlichkeithalber hat die skizzierte Überlappungallerdings nicht das tatsächlichbevorzugte Ausmaß.Damit bei einem Ausfall einer einzelnen Leuchtdiode L1 bisL9 noch kein Totalausfall einer Meßfunktionerfolgt, muß jederPunkt des Beobachtungsbereiches 5 von mindestens zwei Leuchtdioden L1 bis L9 gleicherFarbe direkt bestrahlt werden. Tatsächlich ist es sogar bevorzugt,daß jederPunkt von mindestens drei Leuchtdioden L1 bisL9 gleicher Farbe direkt bestrahlt wird.
    [0036] ZurFokussierung des von den Leuchtdioden L1 bisL9 emittierten Lichtes auf den Beobachtungsbereich 5 derKamera 1 ist eine aus zwei Zylinderlinsen 11A und 11B bestehendeAbbildungsoptik vorgesehen, wobei die Anzahl der im Strahlengangaufeinanderfolgenden Zylinderlinsen bedarfsabhängig variieren kann. Vorteilhaftist hierbei, daß nichtfür jedeeinzelne Leuchtdiode L1 bis L9 eineigenes Linsensystem benötigtwird, sondern nur ein einziges, das sich einstückig entlang der gesamten Zeilevon Lichtquellen 10 erstreckt. Denkbar wäre auch,daß sichjede Zylinderlinse 11A und 11B aus wenigen identischen, fluchtend aneinandergereihtenTeilen zusammensetzen könnte,solange die Anzahl dieser Teile wesentlich geringer wäre als dieAnzahl der einzelnen Lichtquellen 10. Dies würde gegenüber einemeigenen Linsensystem fürjede einzelne Lichtquelle 10 immer noch eine gewisse Kostenersparnisbedeuten. Besonders bevorzugt ist aber eine einstückige Ausbildungjeder Linse 11A, 11B der Abbildungsoptik.
    [0037] Zwischenden Leuchtdioden L1 bis L9 undder Abbildungsoptik 11A, 11B befindet sich eineFilteranordnung 12, die benötigt wird, um die spektraleZusammensetzung des auf den Kontrollstreifen 3 eingestrahltenLichtes an die fürdie beabsichtigten Messungen gültigenNormen anzupassen, da die Emissionscharakteristiken verfügbarer Leuchtdiodendiesen Normen in der Regel zumindest nicht ausreichend genau entsprechen.Es versteht sich, daß für jede GruppeL1-L4-L7,L2-L5-L8 undL3-L6-L9 von LeuchtdiodenL1 bis L9 ein jeweilspassender Filtertyp benötigtwird, d.h. daß sichin der Filteranordnung 12 unterschiedliche Typen von Filtern,d.h. solche mit unterschiedlichem Durchlaßbereich, analog zu den unterschiedlichenEmissionsfarben der Leuchtdioden L1 bisL9 periodisch abwechseln. Die Filteranordnung 12 bestehtdemnach aus einer Trägerplattemit äquidistanten Öffnungen,die von Filtern unterschiedlicher Typen in besagter regelmäßiger Periodizität abgedecktsind. Ferner kann die Filteranordnung 12 auch zusätzlich Polarisationsfilterenthalten, wie sie fürFarbdichtemessungen zur Elimination der Oberflächenreflexion der Druckfarbenbenötigtwerden.
    [0038] DieLeuchtdioden L1 bis L9 werdenvon einer Leiterplatte 13 getragen, auf der auch die zugehörige Ansteuerelektronikuntergebracht ist. Auf diese wird später noch näher eingegangen.
    [0039] Wieaus 1 zu ersehen ist, eignet sich eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung zumAufbau einer größeren Einheitdurch lineares Aneinanderfügenmehrerer identischer Beleuchtungseinrichtungen 2, 102 und 202.Im dargestellten Fall ist jede dieser Beleuchtungseinrichtungen 2, 102 und 202 jeweilseiner Kamera 1, 101 bzw. 201 zugeordnet,so daß jedeKamera 1, 101 und 201 mit ihrer zugehörigen Beleuchtungseinrichtung 2, 102 bzw. 202 jeweilsein Bildaufnahmemodul 0, 100 bzw. 200 bildet.Dabei schließendie Beobachtungsbereiche 5, 105 und 205 derKameras 1, 101 bzw. 201 lückenlos aneinanderan oder überlappensich ein wenig, so daß insgesamtein zusammenhängenderBeobachtungsbereich 5, 105, 205 mit etwader dreifachen Längejedes einzelnen der Beobachtungsbereiche 5, 105 und 205 entsteht.
    [0040] DieaneinandergefügtenBeleuchtungseinrichtungen 2, 102 und 202 sollenden gesamten Beobachtungsbereich 5, 105, 205 genausolückenlos undgleichmäßig ausleuchtenwie eine einzige Beleuchtungseinrichtung dreifacher Länge. Hierzuumfassen die Lichtquellen 10 jeder einzelnen Beleuchtungseinrichtung 2, 102 und 202 jeweilseine ganze Zahl von Perioden, d.h. im beispielhaft dargestellten Falldrei, und der Abstand der beiden äußersten Leuchtdioden L1 und L9 vom Endeder Leiterplatte 13 beträgt die Hälfte des Rasterabstandes derLeuchtdioden L1 bis L9.Bei einer unmittelbaren Aneinanderfügung zweier Leiterplatten 13 ergibtsich somit eine lückenloseund ungestörteFortsetzung des periodischen Anordnungsmusters der LeuchtdiodenL1 bis L9 zu einerzusammengesetzten Beleuchtungseinheit doppelter Länge.
    [0041] Gleichesgilt sinngemäß auch für die Filteranordnung 12,deren Trägerplattedie gleiche Länge hatwie die Leiterplatte 13. Ebenfalls die gleiche Länge habendie Zylinderlinsen 11A und 11B. Dabei sind dieLeiterplatte 13, die Filteranordnung 12 und die Linsen 11A und 11B ineinem Gehäusegehaltert, dessen Seitenwändezumindest teilweise abnehmbar sind, um eine lückenlose Aneinanderfügung der optischenKomponenten der Beleuchtungseinrichtung 2 an diejenigender benachbarten Beleuchtungseinrichtung 102 zu erlauben.Dabei müssenbei einer Beleuchtungseinrichtung 102, an die sich zu beidenSeiten andere Beleuchtungseinrichtungen 2 bzw. 202 anschließen, beideSeiten im Bereich der optischen Komponenten offen sein, während diesbei einer Beleuchtungseinrichtung 2 und 202, welchedie größere Einheit 2, 102, 202 aneinem Ende abschließt,nur auf einer Seite der Fall zu sein braucht. Die in 1 der Übersichtlichkeithalber nicht dargestellten Gehäusemüssenauch geeignete mechanische Verbindungsvorrichtungen zur festen Verbindungbei exakt miteinander fluchtender Ausrichtung aufweisen. Die Realisierungsolcher Verbindungsvorrichtungen ist dem Fachmann geläufig undbedarf daher keiner Erläuterung.
    [0042] Wenngleiches bevorzugt ist, daß jeeine Kamera 1, 101 und 201 und eine Beleuchtungseinrichtung 2, 102 bzw. 202 jeweilszusammen ein Bildaufnahmemodul 0, 100 bzw. 200 bilden,so ist es auch denkbar, einer einzigen Kamera mehrere untereinandergleiche Beleuchtungseinrichtungen zuzuordnen, was dann sinnvollsein kann, wenn der Beobachtungsbereich der Kamera so groß ist, daß dessenBeleuchtung mit mehreren modular zusammengesetzten Beleuchtungseinrichtungendie kostengünstigere Lösung ist.
    [0043] DieAneinanderfügungkombinierter Kamera-Beleuchtungsmodule 0, 100, 200,usw. zielt darauf ab, die Ausdehnung des gemeinsamen Beobachtungsbereiches 5, 105, 205,usw. in dessen Längsrichtungflexibel an die unterschiedlichen Arbeitsbreiten verschiedener Typenvon Druckmaschinen anpassen zu können,indem jeweils bedarfsgerecht eine ausreichende Anzahl von Modulen 0, 100, 200, usw.vorgesehen werden, welche insgesamt einen Beobachtungsbereich 5, 105, 205,usw. haben, der die maximal bedruckbare Breite des Bedruckstoffes vollabdeckt.
    [0044] Einelektrisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt 2.Demnach ist dem Bildsensor 7 der Kamera 1 eineKamerasteuerung 14 zugeordnet, welche die Bilderfassungeinleitet und ein aufgenommenes Bild oder Teilbild aus dem Bildsensor 7 ausliest.Ebenso gehörtzu der Beleuchtungseinrichtung 2 außer den Lichtquellen 10 in Formder Leuchtdioden L1 bis L9 nocheine Beleuchtungssteuerung 15. Die Aufgabe der Beleuchtungssteuerung 15 istdie kurzzeitige Aktivierung, d.h. das Ein- und Ausschalten von Gruppender Lichtquellen 10 auf entsprechende Befehlssignale derAblaufsteuereinheit (Sequencer) 16 hin. Auch die Aufnahmeeines Bildes durch den Bildsensor 7 und das Auslesen einesBildes aus dem Bildsensor 7 werden von der Ablaufsteuereinheit 16 ausgelöst.
    [0045] Dieeigentliche Bildverarbeitung, d.h. die Erkennung der einzelnen Meßfelder 4 innerhalbdes Kontrollstreifens 3 und die Ermittlung von Kenndaten deszu untersuchenden Druckerzeugnisses aus den Bildern dieser Meßfelder 4 erfolgtin Echtzeit in einem Bildverarbeitungsrechner (Industrie-PC) 17 entsprechenderLeistungsfähigkeit,der ebenso wie die Ablaufsteuereinheit 16 Bestandteil einer übergeordnetenSystemeinheit 18 ist, die unabbhängig von der Anzahl der daranangeschlossenen Kameras 1, 101, 201,usw. und Beleuchtungseinrichtungen 2, 102, 202,usw. nur einmal vorhanden ist.
    [0046] Damitdie Ablaufsteuereinheit 16, deren Kernstück ein Mikrocontrollerist, ihre Befehlssignale an die Beleuchtungssteuerung 15 unddie Kamerasteuerung 14 zum richtigen Zeitpunkt absetzenkann, empfängtsie Sensorsignale von einem Drehwinkelsensor (Encoder) 19 undvon einem Optotaster 20. Dabei erfaßt der Drehwinkelsensor 19 denDrehwinkel einer Rolle, auf der das zu untersuchende Druckerzeugnisbei der Aufnahme des Bildes des Meßstreifens 3 unterSpannung aufliegt und deren Umfangsgeschwindigkeit folglich derBewegungsgeschwindigkeit des Druckerzeugnisses entspricht. Der Optotasterist ein einfach aufgebauter optoelektronischer Sensor, der speziellzur Detektion einer vorbestimmten Marke auf dem Druckerzeugnis ausgelegt istund bei deren Auftreten in seinem Beobachtungsbereich ein Triggersignalausgibt. Die Lage dieser Marke in Bezug auf den Messstreifen 3 istbekannt, so daß dieAblaufsteuereinheit 16 aus dem Triggersignal des Optotasters 20 unddem Drehwinkelsignal des Encoders 19 ermitteln kann, wannsich ein Exemplar des Kontrollstreifens 3 im Beobachtungsbereich 5 derKamera 1 befindet und zum richtigen Zeitpunkt durch dieAbsendung entsprechender Befehlssignale an die Beleuchtungssteuerung 15 unddie Kamerasteuerung 14 die Aufnahme eines Bildes auslösen kann.
    [0047] DieLeitungen 21 und 22 von dem Sequencer 16 zurKamerasteuerung 14 bzw. zur Beleuchtungssteuerung 15 sindBusleitungen, an die nicht nur die Steuerung 14 einer einzigenKamera 1 bzw. die Steuerung 15 einer einzigenBeleuchtungseinrichtung 2 anschließbar sind. Vielmehr können dieseBusleitungen 21 und 22 zu einer Vielzahl von weiterenKameras 101, 201, usw. beziehungsweise weiterenBeleuchtungseinrichtungen 102, 202, usw. weitergeführt werden,die dann alle gemeinsam von dem Sequencer 16 ausgelöst werdenkönnen.In 2 sind hierzu eine weitere Kamera 101 undeine weitere Beleuchtungseinrichtung 102 sowie die Fortführungen derBusleitungen 21 und 22 gestrichelt angedeutet. DieSteuerungen der weiteren Kameras 101, 201, usw.sind in diesem Fall auch an die Busleitung 23 angeschlossen, über welchedie aufgenommenen Bilder zur Verarbeitung in den Bildverarbeitungsrechner 17 übertragenwerden.
    [0048] Grundsätzlich wäre es möglich, daß der Sequencer 16 beieinem einzigen Aufenthalt des Kontrollstreifens 3 im Beobachtungsbereich 5 derKamera 1 sämtlichespektralen Gruppen von Lichtquellen 10 nacheinander aktiviertund dementsprechend viele Bildaufnahmen durch die Kamera 1 auslöst. Dies stelltaber extrem hohe Anforderungen an die Arbeitsgeschwindigkeit derBeleuchtungseinrichtung 2 und der Kamera 1, diemit zunehmender Anzahl zu messender Druckfarben kaum noch zu erfüllen sind, dapro Farbe ein eigenes Bild aufzunehmen ist.
    [0049] Deshalbwerden die verschiedenen Farben vorzugsweise nacheinander bei aufeinanderfolgendenAufenthalten verschiedener Exemplare des Kontrollstreifens 3 imBeobachtungsbereich 5 der Kamera 1 gemessen. Diesbedeutet, daß derSequencer 16 bei jeder Ankunft eines Exemplars des Kontrollstreifens 3 nureine einzige spektrale Gruppe von Lichtquellen 10 zu einemLichtblitz aktiviert und nur die Aufnahme eines einzigen Bildesauslöst.Um alle Farben zu messen, werden also so viele Aufnahmen nacheinandergemacht, wie Farben zu messen sind. Diese sequentielle Abarbeitungder einzelnen Farben wiederholt sich periodisch. Die Meßfrequenzjeder einzelnen Farbe ist somit um einen der Anzahl der zu messendenFarben entsprechenden Faktor geringer als die Frequenz des Auftretensdes Kontrollstreifens 3 im Beobachtungsbereich 5 derKamera 1. Dafür kannaber eine relativ großeAnzahl von Farben mit hoher Genauigkeit untersucht werden.
    [0050] Indiesem Zusammenhang sei erwähnt,daß derfür dieBeleuchtung in Frage kommende Spektralbereich keineswegs auf densichtbaren Wellenlängenbereichbeschränktist. So kann es beispielsweise füreine selektive Schwarzmessung notwendig sein sein, mit Infrarotlichtzu beleuchten, oder es kann fürdie Untersuchung von Druckerzeugnissen, bei denen der BedruckstoffAufhellsubstanzen enthält,eine Beleuchtung mit ultraviolettem Licht von Interesse sein. Esgehörtzu den besonderen Vorteilen der vorliegenden Erfindung, daß die spektralenEigenschaften der Beleuchtung in weiten Grenzen bedarfsgerecht andie jeweilige Meßaufgabeangepaßt werdenkönnen.
    [0051] Auchsoll die wiederholte Bezugnahme auf Farbdichtemessungen nicht bedeuten,daß dieErfindung nur hierfürgeeignet wäre.Vielmehr ist sie ebensogut auch für eine spektralphotometrischeFarbmessung geeignet, wobei der Spektralbereich und die spektraleAuflösungdurch die Auswahl der verschiedenen spektralen Gruppen von Lichtquellen 10 gezieltauf die jeweilige Meßaufgabezugeschnitten werden kann. Dabei kommt es im übrigen grundsätzlich auchin Frage, zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht nur eine einzige spektraleGruppe von Lichtquellen 10 zu aktivieren, sondern mehreregleichzeitig, um eine bestimmte spektrale Zusammensetzung des eingestrahltenLichtes durch Überlagerungzu erreichen.
    [0052] Wasden Betrieb der Lichtquellen 10 angeht, so müssen dievon diesen abgegebenen Lichtblitze in ihrer Dauer einerseits sokurz bemessen sein, daß sichder Kontrollstreifen 3 während eines Lichtblitzes nichtnennenswert bewegt, andererseits müssen sie aber eine ausreichendeIntensitätaufweisen, um für einesinnvolle Ausnutzung des Dynamikbereiches des Bildsensors 7 zusorgen. Diese beiden Anforderungen stehen bei gegebener maximalerLichtstärke derLichtquellen 10 im Widerspruch zueinander und bedürfen dahereiner Abwägung.Grundsätzlichist somit eine möglichsthohe Lichtstärkeerwünscht,um einen Bildsensor 7 mit einem möglichst kurzen Lichtblitz ausreichendaussteuern zu können.
    [0053] BeiLeuchtdioden L1 bis L9 alsLichtquellen kann eine deutliche Steigerung der Lichtstärke durch einekurzzeitige Überhöhung desStromes überden fürDauerbetrieb zulässigenMaximalwert hinaus erreicht werden. Diese ist möglich, da die Zerstörung einerLeuchtdiode L1 bis L9 durcheinen zu hohen Strom im Dauerbetrieb in erster Linie auf eine thermische Überlastungdurch die in Wärmeumgesetzte Verlustleistung zurückzuführen ist.Wenn Strom nur in Form von sehr kurzen Impulsen zugeführt wird, dannkann der fürDauerbetrieb spezifizierte Maximalstrom weit überschritten werden, ohne daß eine LeuchtdiodeL1 bis L9 Schadennimmt, wobei selbstverständlichgewährleistetsein muß,daß diedurchschnittliche Verlustleistung die Schwelle der thermischen Überlastungnicht erreicht. Bei den im vorliegenden Zusammenhang in Frage kommendenFrequenzen der abzugebenden Lichtimpulse ist eine Stromüberhöhung aufdas fünf-bis zehnfache des für Dauerbetriebspezifizierten Maximalstromes möglich, wodurchsich die füreine ausreichende Aussteuerung des Bildsensors 7 benötigte Dauerder Lichtimpulse deutlich verkürzenläßt. Diesermöglichtbei gegebener Maximalgeschwindigkeit des Druckerzeugnisses entsprechendgeringere Mindestanforderungen an die Höhe des Kontrollstreifens 3 undsomit eine Flächenersparnis.
    [0054] Umzu verdeutlichen, daß diein 1 dargestellte Realisierung der Lichtquellen 10 durchLeuchtdioden L1 bis L9 keineswegsdie einzig möglicheist, zeigt 3 eine alternative Realisierungmit Gasentladungsblitzlampen 24 bis 26. Die Blitzlampen 24 bis 26 sinduntereinander identisch und emittieren breitbandiges, annähernd weißes Licht.Jeder der Blitzlampen 24 bis 26 ist ein jeweilsverschiedenes Farbfilter 27 bis 29 vorgeschaltet,beispielsweise der Lampe 24 ein Rotfilter 27,der Lampe 25 ein Grünfilter 28 undder Lampe 26 ein Blaufilter 29.
    [0055] Diegefilterten und damit nun spektral unterschiedlich zusammengesetztenLichtstrahlenbündel 30 bis 32 werdenmittels eines farbselektiven Strahlteilers 33 in eine annähernd gleicheRichtung, nämlichauf den Beobachtungsbereich einer Kamera ausgerichtet. Das roteStrahlenbündel 30 unddas blaue Strahlenbündel 32 werdenan unterschiedlichen Grenzflächendes Strahlteilers 33 aus unterschiedlichen Richtungen kommendin annähernddieselbe Richtung abgelenkt, in der das grüne Strahlenbündel 31 denStrahlteiler 33 ohne Ablenkung passiert, wobei diese Richtungdie Richtung zum Beobachtungsbereich einer Kamera ist. Im Strahlengang kannnach dem Strahlteiler 33 auch noch eine Abbildungsoptik 34 vorgesehensein.
    [0056] DieWirkungsweise von optischen Strahlteilern ist an sich bekannt undbedarf daher keiner Erläuterung.Der Grund fürdie Verwendung eines Strahlteilers 33 liegt in den größeren Abmessungen vonGasentladungslampen 24 bis 26 im Vergleich zu LeuchtdiodenL1 bis L9, weshalbmit Gasentladungslampen 24 bis 26 keine so hohePackungsdichte erreichbar ist. Die Lampen 24 bis 26 unddie Filter 27 bis 29 könnten daher nicht so eng nebeneinanderangeordnet werden, daß ihreStrahlen nahezu parallel zueinander auf einen gemeinsamen Zielbereichgerichtet wären.Wie bereits bei der zuvor anhand 1 beschriebenenAusführungsformmit Leuchtdioden ist auch hier die Anzahl drei der verschiedenen Lichtfarbenals rein beispielhaft zu verstehen und soll den Schutzbereich desPatents ebenfalls keineswegs einschränken.
    [0057] Wenngleichdie anhand 1 beschriebene Ausführungsformmit Leuchtdioden L1 bis L9 alsLichtquellen 10 besonders bevorzugt ist, so ist die Erfindungdoch keineswegs auf die Verwendung dieser speziellen Art von Lichtquellen 10 beschränkt, was durchdie zuletzt beschriebene alternative Ausführungsform der Lichtquellen 10 alsGasentladungslampen 24 bis 26 untermauert wird.Allerdings ist die anhand 3 erläuterte Umlenkungverschiedenfarbiger Lichtstrahlenbündel in eine gemeinsame Zielrichtungan sich unabhängigvon der Art der verwendeten Lichtquellen. So könnten die Gasentladungslampen 24 bis 26 beispielsweisedurch Leuchtdiodenzeilen jeweils einheitlicher Lichtfarbe ersetztwerden. Gegenüberder Anordnung nach 1 ließe sich damit die Packungsdichteder Leuchtdioden jeder Farbe und damit auch die Lichtintensität jeder Farbeannäherndum den Faktor drei erhöhen,wenn man von den durch den Strahlteiler verursachten Verlusten absieht.
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] Vorrichtung zur Erfassung eines Bildes von einemvorbestimmten Ausschnitt eines in Bewegung befindlichen Druckerzeugnisses,mit mindestens einer Kamera, die einen zweidimensionalen elektronischenBildsensor aufweist, und mit einer Beleuchtungseinrichtung, dieauf den Beobachtungsbereich der Kamera gerichtet und zu dessen impulsartiger Ausleuchtungwährendeines dortigen Aufenthalts des vorbestimmten Ausschnitts des Druckerzeugnissesgeeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (1) eineSchwarzweiß-Kameraist, deren Bildsensor (7) Intensitätssignale ohne Farbinformationliefert, daß dieBeleuchtungseinrichtung (2) aus einer Vielzahl von Gruppen(L1, L4, L7; L2, L5,L8; L3, L6, L9) einzelnerLichtquellen (10) besteht, deren Licht aufgrund unterschiedlicherEmissionscharakteristik und/oder Filterung beim Einfall in den Beobachtungsbereich(5) der Kamera (1) eine gruppenweise unterschiedlichespektrale Zusammensetzung aufweist, und die in einem im regelmäßigen Musterso angeordnet sind, daß dieLichtquellen (10) jeder einzelnen spektralen Gruppe (L1, L4, L7;L2, L5, L8; L3, L6,L9) eine regelmäßige Anordnung bilden, derenAusleuchtungsbereich den Beobachtungsbereich (5) der Kamera(1) voll abdeckt, und daß eine Steuereinrichtung (15, 16)vorgesehen ist, durch welche die einzelnen Gruppen (L1,L4, L7; L2, L5, L8;L3, L6, L9) von Lichtquellen (19) dergestaltsequentiell ein- und ausschaltbar sind, daß der Beobachtungsbereich (5)der Kamera (1) mit einer Abfolge von Lichtimpulsen unterschiedlicherspektraler Zusammensetzung beleuchtbar ist.
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieeinzelnen Lichtquellen (10) linear nebeneinander in gleichenAbständenangeordnet sind.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieeinzelnen Lichtquellen (10) zweidimensional in Form mehrererZeilen mit jeweils gleichem Abstand der einzelnen Lichtquellen (10)innerhalb jeder Zeile und mit gleichem Abstand der Zeilen angeordnetsind.
    [4] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß dasregelmäßige Mustervon Lichtquellen (10) periodisch ist und aus einer ganzenZahl vollständigerPerioden besteht.
    [5] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß dieeinzelnen Lichtquellen (10) in mindestens zwei separaten,zueinander parallelen Reihen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Kamera(1) angeordnet sind.
    [6] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß sichdie Strahlungskegel der einzelnen Lichtquellen (10) jederGruppe (L1,L4,L7; L2, L5,L8; L3, L6, L9) im Beobachtungsbereich(5) der Kamera (1) so weit überlappen, daß bei gleichzeitigemBetrieb aller Lichtquellen (10) einer Gruppe (L1, L4, L7;L2, L5, L8; L3, L6,L9) jeder Punkt des Beobachtungsbereiches(5) von mindestens zwei Lichtquellen (10) derselbenGruppe (L1, L4,L7; L2, L5, L8; L3,L6, L9) direkt beleuchtetwird.
    [7] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,daß zwischenden Lichtquellen (10) und dem Beobachtungsbereich (5)der Kamera (1) gruppenweise unterschiedliche Farbfilter (12; 27, 28, 29)angeordnet sind.
    [8] Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß zwischenden Farbfiltern (27, 28, 29) und demBeobachtungsbereich (5) der Kamera (1) mindestensein farbselektiver Strahlteiler (33) angeordnet ist, welchervon den verschiedenen Lichtquellen (24, 25, 26)aus verschiedenen Richtungen kommende Strahlenbündel (30, 31, 32)verschiedener spektraler Zusammensetzung in eine zumindest annähernd gleicheRichtung zum Beobachtungsbereich (5) der Kamera (1)hin ablenkt.
    [9] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,daß dieLichtquellen (10) lichtemittierende Dioden (L1 bisL9) oder Laserdioden sind.
    [10] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnetdaß dieLichtquellen (24, 25, 26) Gasentladungslampenoder Halogen-Glühlampensind.
    [11] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,daß zwischenden Lichtquellen (10) und dem Beobachtungsbereich (5) derKamera (1) eine Abbildungsoptik (11A, 11B)angeordnet ist, die das Licht der Lichtquellen (10) auf denBeobachtungsbereich (5) der Kamera (1) fokussiert.
    [12] Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß dieAbbildungsoptik (11A, 11B) aus einer einzigenoder mehreren im Strahlengang aufeinanderfolgenden Zylinderlinsen(11A, 11B) besteht, deren axiale Länge zumindestannäherndder längstenAbmessung der Anordnung der Lichtquellen (10) entspricht.
    [13] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,daß dasGehäuseder Beleuchtungseinrichtung (2) und die Halterungen ihreroptischen Komponenten (10, 11A, 11B, 12)so gestaltet sind, daß beieiner seitlichen Aneinanderreihung mit anderen Beleuchtungseinrichtungen(102, 202) gleicher Art die optischen Komponentender einzelnen Beleuchtungseinrichtungen (2, 102, 202)lückenlosaneinander anschließen.
    [14] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,daß eineVielzahl von untereinander gleichen Beleuchtungseinrichtungen (2, 102, 202)dergestalt linear nebeneinander angeordnet sind, daß sich insgesamtein zusammenhängenderstreifenförmigerAusleuchtungsbereich ergibt, daß sichdie Regelmäßigkeitdes Anordnungsmusters der Lichtquellen (10) am Übergangzwischen zwei benachbarten Beleuchtungseinrichtungen (2, 102; 102, 202)ungestörtfortsetzt und daß die einzelnenBeleuchtungseinrichtungen (2, 102, 202) durchihre jeweiligen Steuereinrichtungen synchron aktivierbar sind.
    [15] Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,daß einegleiche Vielzahl von untereinander gleichen Kameras (1, 101, 201)in derselben Richtung wie die Beleuchtungseinrichtungen (2, 102, 202)linear nebeneinander angeordnet sind, wobei jeder Kamera (1; 101; 201)jeweils eine Beleuchtungseinrichtung (2; 102; 202)zugeordnet ist.
    [16] Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einemder Ansprüche1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung dieeinzelnen Gruppen (L1,L4,L7; L2, L5,L8; L3, L6, L9) von Lichtquellen (10)dergestalt sequentiell ein- und ausschaltet, daß der Beobachtungsbereich (5)der Kamera (1) mit einer periodischen Abfolge von Lichtimpulsenunterschiedlicher spektraler Zusammensetzung beleuchtet wird, unddaß dieKamera (1) bei jedem Lichtimpuls ein Bild des gerade inihrem Beobachtungsbereich (5) befindlichen Ausschnitts(3) des Druckerzeugnisses erfaßt.
    [17] Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,daß beijeder Bilderfassung durch die Kamera (1) genau eine derverschiedenen Gruppen (L1, L4,L7; L2, L5, L8; L3,L6, L9) von Lichtquellen(10) einen Lichtimpuls abgibt.
    [18] Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet,daß beijedem Aufenthalt eines Exemplars des vorbestimmten Ausschnitts (3) desDruckerzeugnisses im Beobachtungsbereich (5) der Kamera(1) höchstenseine Bilderfassung erfolgt.
    [19] Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet,daß beiVerwendung von Leuchtdioden (L1 bis L9) als Lichtquellen (10) die Dioden(L1 bis L9) zurLichtemission von der Steuereinrichtung (15, 16)mit kurzen Stromimpulsen beaufschlagt werden, deren Höhe ein Vielfachesdes für denkontinuierlichen Betrieb zulässigenMaximalstromes beträgt,wobei Dauer und Abstand der Impulse so bemessen sind, daß die maximalzulässigemittlere Verlustleistung zumindest nicht überschritten wird.
    [20] Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,daß dieHöhe derStromimpulse mindestens das Fünffachedes zulässigenMaximalstromes der Leuchtdioden (L1 bisL9) beträgt.
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