L' invention concerne un procédé et un dispositif de positionnement d' objets les uns par rapport aux .au¬ tres , applicables en particulier à l ' impression en couleurs d' un support quelconque (papier , tissu, etc) et notamment 1* impression de papier dans une presse rotative offset.

L' impression en quadrichromie du papier dans une pres ¬ se rotative offset est basée sur le principe de la su- perposition, sur le papier, de quatre images imprimées chacune dans une couleur fondamentale (noir, bleu, jaune, rouge) . Le papier défile sous quatre rouleaux d' impression dont chacun porte un cliché ou analogue fixé sur le rouleau dans une disposition déterminée de façon précise et imprime sur le papier une image dans une couleur fondamentale, les quatre images de¬ vant être exactement superposées pour éviter les débor

déments des couleurs les unes par rapport aux autres. Les rouleaux d' impression sont équipés de moteurs permettant de les déplacer «dans deux directions per¬ pendiculaires (déplacement par rotation autour de l' axe du rouleau et déplacement transversal le long de cet axe) , les positions des rouleaux étant réglées et ajustées en général par rapport au rouleau. d ' im¬ pression de la couleur noire.

Dans le cas de l' impression recto-verso simultanée, le papier défile dans des groupes successifs de deux rouleaux d' impression qui sont associés tous les deux à la même couleur fondamentale, le principe de l ' im¬ pression sur chaque face du papier restant le même que celui exposé ci -dessus. Lorsqu ' on désire une impression de très bonne qualité , il est souhaitable que les cadres des images imprimées sur les deux faces du pa¬ pier ne soient pas décalés l ' un par rapport à l ' autre à travers le papier, ce qui amène en général à régler la position du rouleau d ' impression de la couleur noi- re sur le verso par rapport à celle du rouleau d ' im¬ pression de la même couleur sur le recto.

On connaît déjà des procédés et dispositifs de régla- ge automatique de la superposition des couleurs, se¬ lon lesquels une marque visible est imprimée par cha¬ que rouleau sur le papier au voisinage de l ' image im¬ primée, dans une zone qui doit disparaître lors de la coupe du papier à la sortie de la presse rotative . Des moyens sont prévus pour détecter successivement les positions de ces marques sur le papier, pour dé¬ terminer les écarts de positions de ces marques les unes par rapport aux autres et pour produire des si¬ gnaux de commande des moteurs de déplacement des rou- leaux d' impression, tendant à réduire et annuler les

écarts de positionnement des marques et obtenir ainsi une superposition exacte des" couleurs. Toutefois , les marques formées sur le papier ont des dimensions rela¬ tivement importantes , ce qui fait qu' elles ne dispa¬ raissent pas toujours complètement lors de la coupe du papier. De plus, la précision de la détection des marques est relativement limitée. Enfin, les procédés et dispositifs connus conduisent à modifier le chemi¬ nement du papier par adjonction de rouleaux.

Par ailleurs , il est important que la durée des divers réglages de positions des rouleaux d' impression, per¬ mettant d' obtenir une bonne superposition des couleurs, soit réduite autant que possible. Ces réglages sont effectués lorsque la presse rotative tourne et comme la vitesse de défilement du papier dans la presse est élevée (de 5 à 10 mètres/seconde) , le gâchis de papier consommé pendant ces réglages est important et onéreux.

L' invention a notamment pour but de réduire dans une très large mesure ces divers inconvénients, grâce à un procédé et un dispositif permettant un positionne¬ ment rapide et précis des rouleaux d' impression les uns par rapport aux autres.

Elle propose à cet effet un procédé de positionnement d'objets les uns par rapport aux autres, en particu¬ lier des rouleaux d' impression de couleurs dans une presse rotative offset, consistant à prévoir sur chaque objet un repère de positionnement dans un plan, à for¬ mer au moyen de chaque repère une marque visible sur un support parallèle à ce plan,à détecter les posi¬ tions de ces marques sur le support,à les comparer entre elles pour calculer des écarts de positionnement et à déplacer les objets les uns par rapport aux autres

selon deux axes perpendiculaires audit plan pour ré¬ duire et annuler ces écart /-caractérisé en ce qu'il consiste à prendre une image instantanée d'un groupe de marques sur le support, à faire subir à cette image une conversion analogique-numérique, à .comparer cette image numérisée à une fenêtre d'analyse contenant un point de référence affecté à une marque du support qui est choisie arbitrairement comme marque de réfé¬ rence, à centrer la fenêtre d'analyse sur l'image par superposition du point de référence à ladite marque de référence, à déterminer les écarts, par rapport à deux axes parallèles aux axes de déplacement des ob¬ jets, entre chaque marque autre que la marque de réfé¬ rence et le point de référence précité, et à activer des actionneurs pour déplacer les objets le long des- dits axes pour rendre ces écarts égaux à des valeurs théoriques prédéterminées.

Grâce à la détection simultanée et instantanée des marques formées sur le support, et au traitement numé¬ rique des positions détectées des marques pour là dé¬ termination des signaux de commande de déplacement des objets, l'invention permet de positionner ces ob¬ jets les uns par rapport aux autres avec une précision et une rapidité très largement supérieures à celles de la technique antérieure.

En particulier, lorsque l'invention est appliquée au positionnement des rouleaux imprimeurs dans une presse rotative offset, elle permet de réduire à quelques dizaines de secondes la durée des réglages nécessaires pour la superposition exacte des couleurs, limitant ainsi la quantité de papier gâchée pendant ces réglages.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention.

on améliore encore la précision de ces réglages en déterminant les barycentres "des images des marques et en calculant les écarts entre ces barycentres et le point de référence précité de la fenêtre d ' analyse avant de rendre ces écarts égaux aux valeurs théori¬ ques prédétermi nées .

Selon encore une autre caractéristique de l ' invention, le procédé consiste à prendre les images instantanées d' un nombre prédéterminé de groupes successifs de mar¬ ques formées sur le support, à déterminer les posi¬ tions des barycentres des images des marques, et à vérifier les formes des images des marques et la co¬ hérence des positions des barycentres avant de calcu- 1er ou non les écarts précités à partir des valeurs moyennes des positions des barycentres .

On évite ainsi de prendre en compte , comme marque , un défaut ou une tache du support, une déformation accidentelle d'une marque, ou tout autre défaut cor¬ respondant.

Selon encore une autre caractéristique de l ' inven¬ tion, on prévoit sur chaque objet deux repères de positionnement qui forment deux marques distantes l' une de l ' autre sur le support , et on détecte l ' écart entre une droite passant par ces deux marques et une droite de référence correspondant à l ' axe de dépla¬ cement du support.

On peut ainsi détecter un positionnement en travers d'un objet par rapport aux autres.

Selon encore une autre caractéristique de l ' invention, applicable notamment au cas de l ' impression recto-verso

simultanée , le support se trouve entre deux ensembles d' objets précités et est formé avec des groupes de marques sur ses deux faces/ on détecte les positions d' au moins une marque sur une face du support et de la marque correspondante sur l ' autre face du support, et on déplace l ' un des deux obj ets correspondants qui sont situés de part et d' autre du support . pour obte nir le recalage de ces deux marques .

On peut ainsi assurer la superposition des cadres d' images imprimés sur les deux faces d 'une feuille ou d' une bande de papier.

L' invention propose également un dispositif de posi- tionnement d' objets les uns par rapport aux autres, en particulier des rouleaux d' impression de couleurs dans une presse rotative offset, ces objets compor¬ tant des repères de positionnement dans un plan qui forme nt des marques sur un support parallèle à ce plan, le dispositif comprenant des moyens de détection des marques, des moyens de calcul des écarts entre les positions des marques et des positions théoriques , et des moyens de commande de déplacement des objets chacun le long de deux axes perpendiculaires du plan précité , caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent des moyens vidéo de prise d ' une image ins¬ tantanée d' un groupe de marques formées sur le support, un convertisseur analogique-numérique reliant ces mo¬ yens de prise d' images à des mémoires d' enregistrement numériques , et des moyens de traitement de l ' informa¬ tion pour comparer l' image numérique enregistrée à une fenêtre d' analyse comprenant un point fixe de référence correspondant à une marque prédéterminée, pour centrer l' image dans la fenêtre d ' analyse, pour mesurer les écarts, par rapport à deux axes perpendiculaires, entre

le point de référence et les positions des autres ar* ques dans la fenêtre d'analyse pour détermi rer des signaux de modification d'écarts qui sont appliqués aux moyens de commande de déplacement des objets.

Les moyens de prise d'image et les moyens correspon¬ dants d'éclairage peuvent être fixés sur des bâtis extérieurs, ne nécessitant aucune modification du αhemin de roulement de la presse.

Avantageusement, les moyens de traitement de l'infor¬ mation comprennent des moyens de calcul des barycen¬ tres des images des marques, et de détermination des positions de ces barycentres par rapport au point de référence de la fenêtre d'analyse.

De préférence, les moyens de prise d'images compren¬ nent une caméra matricielle par exemple du type CCD. (Charge Coupled Device) ,qui est munie par exemple d'un objectif à longueur focale variable.

Pour améliorer la précision, cette caméra peut être associée à un stroboscope pour la prise d'images fi¬ xes d'un support défilant à grande vitesse.

Dans le cas de l'impression simultanée des deux fa¬ ces du support, ce dispositif comprend deux moyens identiques de prise d'image instantanée, disposés d'un côté et de l'autre du support et reliés aux- mêmes moyens de traitement de l'information, ces derniers étant propres à détermirer l'écart entre une marque formée sur une face du support et une marque correspondante formée sur l'autre face du support, et à produire un signal de commande de déplacement d'ob- jet pour annuler cet écart.

Dans la description qui suit, faite à titre d ' exemple , on se réfère aux dessins annexés , dans lesquels :

- la figure 1 est une vue en plan, très simplifiée, d'une presse rotative offset;

- la figure 2 est une vue en élévation de cette presse;

- la figure 3 représente une partie d' une bande de pa- pier imprimée par cette presse;

- la figure 4 représente schématiquement un disposi¬ tif selon l ' invention, appliqué à l' impression recto-verso du papier dans une presse du type de celle représentée dans les figures 1 et 2;

- la figure 5 illustre le positionnement des images des marques imprimées, dans une fenêtre d' analyse;

- la figure 6 est un organigramme des phases essen¬ tielles du procédé selon l' invention.

On se réfère d' abord aux figures 1 et 2 qui représen¬ tent, de façon très schématique et simplifiée, une presse rotative offset pour l ' impression recto-verso d' une bande de papier 10 déroulée à partir d' une bobi¬ ne non représentée et se déplaçant dans le sens indi¬ qué par la flèche 12 à une vitesse relativement impor¬ tante, comprise en général entre 5 et 10 mètres par seconde.

La presse rotative comprend, dans le cas d'une impres¬ sion en quadrichromie, quatre groupes de deux rouleaux d' impression 14 dont l' axe est horizontal et perpendi- cuiaire à la direction 12 de déplacement de la bande

de papier. Ces rouleaux 14 sont groupés deux à deux en étant verticalement superposés l 'un par rapport à l ' autre , les différents groupes de rouleaux étant écartés les uns des autres dans la' direction de défi- le ent du papier. Chaque rouleau 14 supporte l' image d' un cliché à imprimer dans l ' une des quatre couleurs fondamentales . Par exemple, les rouleaux 1 4 les plus à gauche dans les figures 1 et 2 sont destinés à l ' impression de la couleur noire, tandis que les rou- leaux suivants impriment les couleurs bleue, rouge , et jaune . Des groupes de rouleaux supplémentaires peuvent être prévus pour l ' impression de couleurs particuliè¬ res, par exemple doré , argenté, etc.

comme indiqué plus haut, les images imprimées par les différents rouleaux sur la bande de papier 10 doivent être exactement superposés, pour éviter les déborde¬ ments des couleurs les unes par rapport aux autres . Bien que les clichés soient positionnés et fixés sur les rouleaux avec le plus grand soin, d' une façon qu ' il n' est pas nécessaire de rappeler ici, il est iné¬ vitable de procéder à des réglages supplémentaires de positionnement pour obtenir une superposition exacte des images imprimées. Pour cela, les rouleaux 14 sont munis de moyens permettant de les déplacer dans un plan parallèle au plan de dé filement de la bande de papier 10 , selon deux axes perpendiculaires qui sont schématisés en figure 1 , dont l'un est parallèle à la direction de défilement du papier et dont l' autre est parallèle à l ' axe des rouleaux 14. Les déplacements de chaque rouleau 14 le long de ces deux axes sont assurés par deux moteurs électriques 16 et 18, par exemple des moteurs asynchrones triphasés, le moteur 16 assu¬ rant le positionnement angulaire d' un rouleau 14 par rapport à l' axe de son arbre d' entraînement en rota-

tion, ce qui correspond à un déplacement de l' image imprimée par ce rouleau le long de l ' axe 12 de défi¬ lement de la bande de papier , tandis que le moteur 18 assure un déplacement du rouleau 1 4 et de son arbre d' entraînement dans le sens transversai.

Le rouleau 1 4 d' impression de la couleur noire sur le recto 20 de la bande de papier 10 , sert par exemple de rouleau de référence et, en conséquence, ses mo- teurs 1 6 et 1 8 de déplacement selon les deux axes perpendiculaires ne seront pas utilisés.

On se réfère maintenant à la figure 3 représentant une partie du recto 20 de la bande de papier 10 , à la sortie des rouleaux imprimeurs 14. Le recto 20 porte donc une succession d' images 24 , imprimées à inter¬ valles réguliers , chaque image 24 étant formée par superposition de quatre images dans les quatre cou¬ leurs fondamentales . Entre le bord longitudinal d' une image 24 et le bord longitudinal correspondant de la bande de papier 10 , sont imprimées quatre marques 26, 28 , 30 et 32 , qui sont précédées, dans le sens de dé¬ filement du papier, par une marque 34 , telle qu ' une barre transversale de couleur noire par exemple.

Selon l'invention, les quatre marques 26, 28, 30 et 32 sont des points de petites dimensions, ayant par exemple un diamètre inférieur à" 1 mm, qui sont groupés sensiblement en carré ou en rectangle. Chaque point est imprimé par un rouleau différent et est l'image imprimée d'un repère de positionnement prévu sur le cliché fixé sur le rouleau imprimeur en question. La marque 26 sera donc par exemple un point noir, la mar¬ que 28 un point bleu, la marque 30 un point rouge et l marque 32 un point jaune, bien que la couleur de

chaque point n'ait aucune importance pour la suite des opérations.

Les repères de positionnement formés sur les clichés et produisant les marques 26, 28, 30 et _* 32 sont dis¬ posés les uns par rapport aux autres sur les clichés de façon à ce que les quatre marques se trouvent aux quatre coins d'un carré ou d'un rectangle prédéterminé sur le recto de la bande de papier lorsque les quatre images de couleurs différentes sont exactement super¬ posées à l'impression. Les dimensions de ce carré ou de ce rectangle peuvent être relativement très faibles, et inférieures à 1 cm en longueur et en largeur.

Bien entendu, dans le cas de l'impression recto-verso simultanée d'une bande de papier, les deux faces de la bande de papier comprennent les marques précitées 26, 28, 30, 32 au voisinage immédiat de chaque image im¬ primée, ces marques n'étant pas nécessairement juxta- posées verticalement à travers l'épaisseur du papier.

On se réfère maintenant à la figure 4,qui représente schématiquement un dispositif selon l'invention, per¬ mettant le positionnement des rouleaux imprimeurs d'une presse rotative offset à impression recto-verso simultanée.

Ce dispositif est placé à la sortie de la presse, en aval des rouleaux imprimeurs par rapport à la direc- tion de défilement du papier et en amont des moyens de coupe du papier.

Il comprend essentiellement deux caméras 36 qui sont par exemple verticalement alignées et disposées de part et d'autre de la bande de papier v10,deux cellu-

les photoélectriques 38 de déclenchement des caméras 36 , des moyens 40 de tr ai tentent de l' information, un clavier 42 ou des moyens _; aηalogues d ' entrée d ' infor¬ mation dans les moyens de traitement 40 , et un écran vidéo de visualisation 44.

Les caméras 36 sont des caméras matricielles du type C CD. dont la sortie est reliée par un convertisseur analogique -numérique à des mémoires d' enregistrement des moyens 40 de traitement de l' information.

De préférence, on prévoit un stroboscope 46 entre l'objectif d'une caméra 36 et la bande de papier 10 qui défile sous cet objectif de façon à ce que la caméra puisse prendre une image fixe instantanée du groupe de quatre marques imprimées 26, 28 , 30 et 32 qui défilent sous l' objectif .

Le fonctionnement de la caméra pour la prise d ' une image d' un groupe de marques est commandé par la cel-

Iule de déclenchement 38, qui détecte le passage de la marque particulière 34 imprimée en avant de chaque groupe de quatre marques 26, 28, 30, 32. Le fonction¬ nement de la cellule de déclenchement 38 peut lui-même être autorisé à intervalles réguliers uniquement, par exemple en utilisant le signal de sortie d'une roue codeuse 48 qui équipe en général une presse rotative offset et qui permet une coupe très précise de la ban¬ de de papier 10. Les impulsions fournies par la roue codeuse 48 sont par exemple comptées par un compteur faisant partie des moyens de traitement 40 et qui au¬ torise le fonctionnement de la cellule 38 chaque fois qu'un nombre prédéterminé d'impulsions a été compté.

On va maintenant décrire, en référence aux figures 5

et 6, le procédé selon l'invention ainsi que le fonc¬ tionnement du dispositif dé.la figure 4.

L'image vidéo de quatre marques imprimées 26, 28, 30, 32,prise par une caméra 36 et enregistrée sous forme numérique dans des mémoires des moyens de traitement 40, est comparée à une fenêtre d'analyse représentée schématiquement en figure 5 et ayant un format déter¬ miné comprenant par exemple environ 480 points d'ana- lyse par ligne et 360 points d'analyse par colonne. La fenêtre d'analyse 50 comprend un point de référence O par lequel passent deux axes perpendiculaires de référence x et y qui correspondent aux axes de dépla¬ cement des rouleaux 14.

La fenêtre d'analyse 50 est tout d'abord '.entrée sur l'image des quatre marques 26, 28, 30, 32 par super¬ position du point de référence O et du centre (ou ba- rycentre) de l'image de la marque 26 formée sur le papier par le rouleau 14 d'impression de la couleur noire.

Dans la fenêtre d'analyse 50, les points B, R et J représentent les positions théoriques que devraient occuper les barycentres des images des marques 28, 30 et 32 lorsque les images imprimées sur le papier dans les quatre couleurs fondamentales sont parfai¬ tement superposées.

Le procédé selon l'invention consiste à déterminer les barycentres des images des marques 26, 28, 30, 32, à superposer le barycentre de l'image de la marque 26 et le point O de référence, à déterminer les coordon¬ nées, par rapport aux axes x et y, des barycentres des images des marques 28, 30 et 32, et à déterminer

les écarts de ces barycentres par rapport aux points B, R et J respectivement. Ces écarts de positions étant déterminés, les moyens 40 de traitement de l'in¬ formation déterminent les signaux qui doivent être appliqués aux moyens de commande des moteurs 16, 18 des différents rouleaux 14 pour réduire et annuler ces écarts.

De préférence, on prévoit de prendre un certain nom- bre d'images de groupes de marques 26, 28, 30, 32, qui défilent sous l'objectif de la caméra, de déterminer les barycentres des images des marques, de faire subir un test de cohérence aux formes des images des marques et aux positions déterminées des barycentres, ce qui permet de ne pas prendre en compte des défauts tels que des taches du papier et, en cas de résultats sa¬ tisfaisants du test, de calculer les écarts de posi¬ tionnement à partir des valeurs moyennes des positions des barycentres des images de marques. Les signaux de correction de position des rouleaux 14,élaborés par les moyens de traitement 40, sont appliqués aux moteurs 16 et 18 de déplacement des rouleaux, puis, après un intervalle de temps prédéterminé, les opéra¬ tions précitées sont répétées pour vérifier la parfai- te superposition des images imprimées sur la bande de papier par les différents rouleaux 14.

L'écran vidéo 44 permet l'affichage des écarts de positionnement calculés par les moyens de traitement 40. Par ailleurs, le clavier ou analogue 42 permet à un opérateur de modifier les écarts entre les posi¬ tions théoriques des marques, c'est-à-dire les posi¬ tions des points théoriques B, R et J par rapport au point O, lorsqu'il le juge nécessaire pour l'obten- tion de meilleurs résultats, et/ou de valider, après

1.5

un premier réglage sur la base des valeurs théoriques des écarts, les écarts mesurés pour leur faire jouer le rôle des écarts théoriques pour la suite des opé¬ rations.

Bien entendu, les moyens 40 de traitement de l'infor¬ mation ont une capacité permettant les réglages simul¬ tanés de superposition des couleurs sur les deux faces de la bande de papier 10, ces réglages étant indépen- dants l'vm de l'autre.

Ce dispositif permet également de régler les positions l'une par rapport à l'autre des images qui sont impri¬ mées sur le recto et sur le verso de la bande de pa- ⁴ pier. Il suffit pour cela que la marque 26 imprimée sur le recto de la bande de papier 10 par le rouleau 14 d'impression de la couleur noire ait des coordonnées mesurées sensiblement égales à celle de la marque correspondante 26 imprimée sur le verso.Les moyens 40 de traitement de l'information permettent de comparer les positions des barycentres des images des deux mar¬ ques 26 formées sur le recto et sur le verso de la bande de papier et de calculer les signaux de commande des moteurs 16 et 18 de déplacement du rouleau 14 d'impression de la couleur noire sur le verso de la bande de papier. On obtient ainsi le recalage des ca¬ dres des images qui sont imprimées sur le recto et sur le verso du papier.

Le procédé et le dispositif selon l'invention permet¬ tent également de détecter et d'afficher le travers d'un cliché sur un rouleau.

On prévoit pour cela, comme représenté en figure 3, que chaque cliché fixé sur un rouleau imprimeur 14 va

comprendre deux repères de positionnement, l'un au voisinage d'une extrémité longitudinale de l'image à imprimer, l'autre au voisinage de l'autre extrémité longitudinale de cette image. L'un de ces repères de positionnement va former sur le papier «la marque 26 déjà décrite, dans le cas de la couleur noire, l'autre repère de positionnement va former une marque.26' qui est écartée de la marque 26, dans le sens de dé¬ filement du papier, d'une distance qui est du même ordre que la longueur du cliché fixé sur le rouleau imprimeur. De même, les clichés fixés sur les autres rouleaux d'impression peuvent former sur le papier des marques 28', 30* et 32' en avant desquelles sera imprimée une barre transversale 34' de déclenchement ,. d'une cellule photoélectrique 38' commandant une prise d'image par la caméra vidéo correspondante 36.

Pour détecter le travers d'un cliché, il suffit de vérifier si une droite passant par deux points 26 et 26* correspondant à la même image 24 correspond à une droite de référence passant par le point 26 ou si elle s'en écarte en oblique.

La mesure de l'angle représentant le travers peut être également affichée sur l'écran 44.

Des essais ont montré que le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de réduire à quelques dizaines de secondes la durée de réglage de la super- position de couleurs dans une presse rotative offset, et de réduire ainsi la quantité de papier gâchée durant ces réglages. En outre, la précision des réglages réalisés est très supérieure à celle que l'on pouvait obtenir auparavant. Cette précision peut être augmen- tée autant qu'on le souhaite, lorsque la caméra vidéo

utilisée est équipée d'un objectif^ longueur focale variable et que les marques .26, 28, 30, 32 imprimées sur le papier sont proches les unes des autres.

Le procédé et le dispositif selon l'invention ne sont pas limités au réglage de la superposition des couleurs dans une presse du type offset et s'appliquent: égale¬ ment à l'impression des tissus et au positionnement en général d'objets les uns par rapport aux autres, lors- que ces objets sont déplaçables les uns par rapport aux autres dans un plan.