Verfahren zur fotografischen Abbildung eines Objektes und Anordnung zur Ausführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fotografischen Abbildung eines Objektes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Anordnung zur Ausführung dieses Verfahrens nach Anspruch 10.

Durch die DE 202015 104 751 U1 ist eine Inspektionsvorrichtung zur Inspektion von auf einer durch eine Führungsvorrichtung geführten Mate rial bahn angeordneten Erzeugnissen bekannt, wobei die Materialbahn eine Vorderseite, auf der die Erzeugnisse anordenbar sind, und eine der Vorderseite gegenüberliegend angeordnete Rückseite aufweist, mit einer Kamera mit einem Fokusbereich, einer ersten Beleuchtungseinrichtung, einer zweiten Beleuchtungseinrichtung, und einer Auslöseeinrichtung zum Auslösen einer Bildaufnahmefunktion der Kamera, einer Beleuchtungsfunktion der ersten Beleuchtungseinrichtung und einer Beleuchtungsfunktion der zweiten Beleuchtungseinrichtung, wobei die Auslöseeinrichtung dazu eingerichtet ist, dass bei einer Anordnung

- der Kamera derart an die Materialbahn, dass die Materialbahn in dem Fokusbereich führbar ist und die Vorderseite der Materialbahn in dem Fokusbereich der Kamera zugewandt ist,

- der ersten Beleuchtungseinrichtung derart, dass in dem Fokusbereich die Vorderseite durch die erste Beleuchtungseinrichtung beleuchtbar ist, und

- der zweiten Beleuchtungseinrichtung derart, dass in dem Fokusbereich die Rückseite durch die zweite Beleuchtungseinrichtung beleuchtbar ist, die Bildaufnahmefunktion der Kamera, die Beleuchtungsfunktion der ersten Beleuchtungseinrichtung und die Beleuchtungsfunktion der zweiten Beleuchtungseinrichtung derart auslösbar sind, dass bei einem Auslösen der Bildaufnahmefunktion der Kamera der Fokusbereich durch mindestens eine aktive Beleuchtungseinrichtung aus der Gruppe der ersten Beleuchtungseinrichtung und der zweiten Beleuchtungseinrichtung beleuchtbar ist.

Durch die DE 202014 105 096 U1 ist eine Kamera zur Erfassung von Objekten in einem Erfassungsbereich bekannt, wobei die Kamera einen Lichtempfänger mit einer Vielzahl von Lichtempfangspixeln, eine multispektrale Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Erfassungsbereichs in unterschiedlichen Spektralbändern und eine Auswertungseinheit aufweist, die dafür ausgebildet ist, den Erfassungsbereich mittels der Beleuchtungseinrichtung während verschiedener Beleuchtungszeitfenster in einem jeweils anderen Spektralband zu beleuchten und mit dem Lichtempfänger in Aufnahmezeitfenstern Bilddaten aus dem Erfassungsbereich aufzunehmen, wobei der Lichtempfänger als Doppelzeilenempfänger mit einer ersten Zeile und einer zweiten Zeile von Lichtempfangspixeln ausgebildet ist und wobei die Aufnahmezeitfenster für die erste Zeile und die zweite Zeile unterschiedlich sind, wobei die Beleuchtungseinrichtung für die Beleuchtung vorzugsweise in mindestens zwei der folgenden Spektralbänder ausgebildet ist: rot, grün, blau, sichtbar, infrarot, ultraviolett und wobei die Auswertungseinheit dafür ausgebildet ist, die Aufnahmezeitfenster für zumindest eine Zeile jeweils über zwei Beleuchtungszeitfenster festzulegen, so dass eine Aufnahme jeweils während der Beleuchtung zuerst mit einem und dann mit einem anderen Spektralband erfolgt.

Durch die DE 102013223 852 A1 ist ein Verfahren zur Erstellung von mindestens zwei Bildern eines Messobjekts mit einer Kameravorrichtung bekannt, wobei in einem ersten Aufnahmehauptschritt eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Messobjekts in einem Messbereich in einer ersten Beleuchtungsart angesteuert wird und eine Bildaufnahmeeinrichtung, die einen Flächensensor umfasst, der mehrere Sensorzeilen aufweist, wobei jede der Sensorzeilen eine Bildzeile einer Gegenstandszeile aufnehmen kann, zur Aufnahme eines ersten Messbilds mit mindestens n Sensorzeilen angesteuert wird, wobei das erste Messbild für jede der mindestens n Sensorzeilen eine erste Bildzeile aufweist, wobei nachfolgend in einem ersten Bewegungshauptschritt eine Bewegungseinrichtung zur relativen Verschiebung des Messobjekts und der Bildaufnahmeeinrichtung um einen Weg, der einer Gegenstandszeile oder einer Mehrzahl der Gegenstandszeilen entspricht, angesteuert wird und wobei nachfolgend in einem zweiten Aufnahmehauptschritt die Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Messbereichs in einer zweiten Beleuchtungsart angesteuert wird und die Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines zweiten Messbilds mit den gleichen mindestens n Sensorzeilen angesteuert wird, wobei das zweite Messbild für jede der mindestens n Sensorzeilen eine zweite Bildzeile aufweist, wobei nachfolgend in einem zweiten Bewegungshauptschritt die Bewegungseinrichtung zur relativen Verschiebung des Messobjekts um einen Weg, der einer oder einer Mehrzahl der Gegenstandszeilen entspricht, angesteuert wird und wobei nachfolgend eine Sequenz umfassend zumindest den ersten Aufnahmehauptschritt, den ersten Bewegungshauptschritt, den zweiten Aufnahmehauptschritt und den zweiten Bewegungshauptschritt wiederholt angesteuert wird, und wobei eine Auswerteeinrichtung auf Basis der ersten Messbilder ein erstes Bild mit der ersten Beleuchtungsart und auf Basis der zweiten Messbilder ein zweites Bild des Messobjekts mit der zweiten Beleuchtungsart erstellt.

Durch die EP 1 607 220 A2 ist ein Inline-Inspektionssystem in einer Druckmaschine bekannt, wobei das Inline-Inspektionssystem eine Zeilenkamera und eine Beleuchtungseinrichtung aufweist, wobei die Zeilenkamera z. B. einen UV-Filter als Objektivschutz aufweist und die Beleuchtungseinrichtung eine Gruppe von weißes Licht emittierenden Lichtquellen aufweisen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur fotografischen Abbildung eines Objektes und eine Anordnung zur Ausführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit denen ein Objekt in einem industriellen Produktionsprozess maschinell und rationell auf Einhaltung einer bestimmten Qualität prüfbar ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Die jeweils abhängigen Ansprüche betreffen jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen der gefundenen Lösung.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass in einem industriellen drucktechnischen Produktionsprozess insbesondere von Wertdokumenten, vorzugsweise von Banknoten, deren Prüfung auf Einhaltung einer bestimmten Qualität und/oder auf Echtheit verbessert wird. Besonders vorteilhaft ist, dass unterschiedliche optische Eigenschaften eines Wertdokumentes oder eines Druckbildes, welches außer mindestens einem Bildelement, das mit einer für das menschliche Auge sichtbaren Druckfarbe gedruckt wird, mindestens ein weiteres Bildelement aufweist, das mittels einer UV-reaktiven oder mit einer IR-reaktiven Druckfarbe gedruckt wird, und/oder welches im betreffenden Druckbild und/oder im Bedruckstoff jeweils mindestens ein UV-reaktives oder ein IR-reaktives Sicherheitsmerkmal aufweist, inline, d. h. während einer laufenden Produktion gemeinsam geprüft werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt ein Diagramm für die Steuerung einer Belichtungseinrichtung.

Wertdokumente wie z. B. Banknoten werden i. d. R. in einem industriellen drucktechnischen Produktionsprozess dadurch hergestellt, dass in einer Druckmaschine, vorzugsweise in einer Rotationsdruckmaschine, ein z. B. bogenförmiger Bedruckstoff mit mindestens einem Druckbild, vorzugsweise mit mehreren Druckbildern, insbesondere mit mehreren gleichen Druckbildern bedruckt wird. Dabei kann das betreffende Druckbild sowohl solche Bildelemente aufweisen, die mit einer für das menschliche Auge sichtbaren Druckfarbe gedruckt werden, als auch Bildelemente, die mit einer UV-reaktiven Druckfarbe oder mit einer IR-reaktiven Druckfarbe gedruckt werden. Überdies können insbesondere Wertdokumente mindestens ein UV-reaktives Sicherheitsmerkmal oder ein IR-reaktives Sicherheitsmerkmal z. B. im Druckbild und/oder im Bedruckstoff des betreffenden Wertdokumentes aufweisen. Ein Bildelement, das mit einer UV-reaktiven Druckfarbe gedruckt worden ist, und/oder ein UV-reaktives Sicherheitsmerkmal können jedoch durch eine Belichtung mit Weißlicht fotografisch nicht abgebildet werden. Ein UV- reaktives Bildelement und/oder ein UV-reaktives Sicherheitsmerkmal erfordern für ihr Sichtbarwerden für das menschliche Auge jeweils eine äußere energetische Anregung, insbesondere durch eine Bestrahlung mit UV-Licht, so dass ein solches Bildelement oder ein solches Sicherheitsmerkmal aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz für das menschliche Auge sichtbar wird. Auch ein IR-reaktives Bildelement oder ein IR-reaktives Sicherheitsmerkmal lässt sich nicht ohne Weiteres mit einer für Weißlichtaufnahmen ausgelegten Kamera fotografisch abbilden. Denn auch ein IR-reaktives Bildelement oder ein IR-reaktives Sicherheitsmerkmal ist bei einer Belichtung allein mit Weißlicht für das menschliche Auge zunächst einmal nicht sichtbar. Erst durch eine Belichtung mit I R-Licht löst ein IR-reaktives Bildelement oder ein IR-reaktives Sicherheitsmerkmal eine mit einer für Weißlichtaufnahmen ausgelegten Kamera fotografisch erfassbare Reaktion aus, indem das IR-reaktive Bildelement oder das IR-reaktive Sicherheitsmerkmal das einfallende IR- Licht i.d.R. jeweils absorbieren und/oder reflektieren und aufgrund dessen dann unter Weißlicht insbesondere im Vergleich zu ihrer jeweiligen unmittelbaren Umgebung jeweils als eine Dunkelstelle erscheinen.

Um in einem industriellen drucktechnischen Produktionsprozess maschinell und rationell die Einhaltung einer bestimmten Qualität dieser Druckbilder zu überprüfen, wird i. d. R. jedes auf den Bedruckstoff aufgedruckte Druckbild noch während des Transports des Bedruckstoffes durch die Druckmaschine, d. h. also inline fotografisch abgebildet. Diese fotografische Abbildung des mindestens einen Druckbildes erfolgt an einer ortsfesten Position innerhalb der Druckmaschine insbesondere mittels mindestens einer als Zeilenkamera ausgebildeten Kamera in einer Sequenz von jeweils mindestens eine Bildzeile aufweisenden Aufnahmeperioden, wobei die mindestens eine Zeilenkamera innerhalb jeder Aufnahmeperiode von einer Steuereinheit für eine bestimmte Einschaltzeit eingeschaltet wird. Dabei bildet jede Bildzeile jeweils einen sich quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes erstreckenden streifenförmigen Abschnitt des Druckbildes fotografisch ab. Jeder streifenförmige Abschnitt des betreffenden fotografisch abzubildenden Druckbildes wird mit einer sich quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes erstreckenden von der Steuereinheit gesteuerten Belichtungseinrichtung für eine von der jeweiligen Einschaltzeit der mindestens einen Zeilenkamera abhängigen Belichtungszeit belichtet. In einer bevorzugten Ausführung sind die mindestens eine Zeilenkamera zur Erstellung der fotografischen Abbildung und die mit der betreffenden Zeilenkamera zusammenwirkende Belichtungseinrichtung auf einen Transportweg des durch die Druckmaschine transportierten und dort in mindestens einem Druckwerk bedruckten Bedruckstoff gerichtet und auf derselben Seite des Bedruckstoffes angeordnet, wobei der die aufgedruckten Druckbilder aufweisende Bedruckstoff auf einer Transporteinrichtung aufliegend transportiert wird. Diese Transporteinrichtung ist z. B. als ein Transportband oder als ein Transportzylinder ausgebildet, wobei der die aufgedruckten Druckbilder aufweisende Bedruckstoff auf der Mantelfläche des rotierenden Transportzylinders aufliegend transportiert wird. Die betreffende Zeilenkamera, die Belichtungseinrichtung und die Steuereinheit sind jeweils z. B. Komponenten eines zur Druckmaschine gehörenden Inspektionssystems.

Erfindungsgemäß wird als Druckbild ein solches verwendet, welches außer mindestens einem Bildelement, das mit einer für das menschliche Auge sichtbaren Druckfarbe gedruckt wird, mindestens ein weiteres Bildelement aufweist, das mittels einer UV- reaktiven Druckfarbe oder mit einer IR-reaktiven Druckfarbe gedruckt wird, und/oder welches mindestens ein UV-reaktives oder ein IR-reaktives Sicherheitsmerkmal aufweist, wobei jeder streifenförmige Abschnitt des fotografisch abzubildenden Druckbildes innerhalb der ihn fotografisch abbildenden Aufnahmeperiode während der Einschaltzeit der mindestens einen Zeilenkamera asynchron, also ungleichzeitig für die Dauer einer ersten Belichtungszeit mit Weißlicht und für die Dauer einer zweiten Belichtungszeit im Fall eines UV-reaktiven Bildelementes oder eines UV-reaktiven Sicherheitsmerkmals jeweils mit ultraviolettem Licht, d. h. mit UV-Licht, oder im Fall eines IR-reaktiven Bildelementes oder eines IR-reaktiven Sicherheitsmerkmals jeweils mit I R-Licht belichtet wird. Dabei können die Dauer der ersten Belichtungszeit mit Weißlicht und/oder die Dauer der zweiten Belichtungszeit mit UV-Licht oder mit I R-Licht z. B. von oder zumindest an der mit der betreffenden Zeilenkamera zusammenwirkenden Steuereinheit innerhalb eines zuvor festgelegten Wertebereiches variabel eingestellt werden. Beispielsweise ist die Dauer der ersten Belichtungszeit mit Weißlicht kürzer eingestellt als die Dauer der zweiten Belichtungszeit mit UV-Licht oder mit I R-Licht. So beträgt die Dauer der ersten Belichtungszeit mit Weißlicht z. B. weniger als die Hälfte der Dauer der zweiten Belichtungszeit mit UV-Licht oder mit I R-Licht. In jedem Fall wird jeder, d. h. ein und derselbe streifenförmige Abschnitt des fotografisch abzubildenden Druckbildes innerhalb der ihn fotografisch abbildenden Aufnahmeperiode jeweils mit mindestens zwei Lichtarten belichtet. Insbesondere ist vorgesehen, dass jeder streifenförmige Abschnitt des fotografisch abzubildenden Druckbildes innerhalb der ihn fotografisch abbildenden Aufnahmeperiode von der Belichtungseinrichtung während der Einschaltzeit der mindestens einen Zeilenkamera alternierend mit Weißlicht und mit UV-Licht oder mit IR- Licht belichtet wird.

In einer vorteilhaften Ausbildung der gefundenen Lösung wird zur Einschaltung der Belichtungszeit mit Weißlicht und/oder zur Einschaltung der Belichtungszeit mit UV-Licht oder mit I R-Licht ein in der Druckmaschine angeordneter mit der Steuereinheit zumindest datentechnisch verbundener Encoder oder Absolutwertgeber verwendet, so dass die Belichtungszeit mit Weißlicht und/oder die Belichtungszeit mit UV-Licht oder mit I R-Licht jeweils mit einem durch den Encoder oder Absolutwertgeber gegebenen definierten Ortsbezug zum durch die Druckmaschine transportierten Bedruckstoff erfolgt.

Es können auch zwei in der Druckmaschine z. B. parallel vorzugsweise quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes nebeneinander angeordnete Zeilenkameras verwendet werden, wobei jeder streifenförmige Abschnitt des fotografisch abzubildenden Druckbildes innerhalb der ihn fotografisch abbildenden Aufnahmeperiode von der Belichtungseinrichtung während einer Einschaltzeit der ersten Zeilenkamera für die Dauer der ersten Belichtungszeit mit Weißlicht und zeitversetzt, d. h. zu einer anderen Zeit während einer Einschaltzeit der zweiten Zeilenkamera für die Dauer der zweiten Belichtungszeit mit UV-Licht oder mit I R-Licht belichtet wird.

Wird mit nur einer einzigen Zeilenkamera gearbeitet, muss zur fotografischen Abbildung des betreffenden Druckbildes die doppelte Anzahl an Bildzeilen aufgenommen werden. Das in der betreffenden Aufnahmeperiode aufgenommene Weißlichtbild und das UV- Lichtbild oder IR-Lichtbild werden dadurch ineinander verschachtelt und müssen anschließend durch ein Zeilen-Demultiplex-Verfahren voneinander separiert werden. Wird mit zwei vorzugsweise parallel, d. h. quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes nebeneinander angeordneten Zeilenkameras gearbeitet, ist dies nicht notwendig. Allerdings müssen die Zeitpunkte der Bildzeilenaufnahme an die jeweilige Belichtungseinrichtung, d. h. an die jeweils zeitversetzte Belichtung mit Weißlicht und mit UV-Licht oder I R-Licht angepasst werden.

Die Figur zeigt ein Diagramm für die Steuerung einer zur Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens verwendeten Belichtungseinrichtung. Der in einer mindestens ein Druckwerk aufweisenden Druckmaschine z. B. auf der Mantelfläche eines Transportzylinders angeordnete, z. B. als ein Druckbogen ausgebildete Bedruckstoff wird durch einen streifenförmigen Aufnahmebereich der mindestens einen Zeilenkamera geführt, wobei diese mindestens eine Zeilenkamera in der Druckmaschine in Transportrichtung des Bedruckstoffes nach dem betreffenden diesen Bedruckstoff bedruckenden Druckwerk ortsfest angeordnet ist. Die Transportrichtung des Bedruckstoffes ist in der Figur durch einen Richtungspfeil angedeutet. Die fotografische Abbildung des mindestens einen auf dem Bedruckstoff aufgedruckten Druckbildes erfolgt in einer Sequenz von sich quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes erstreckenden Bildzeilen, wobei die die betreffende Bildzeile aufnehmende Zeilenkamera von ihrer zugehörigen Steuereinheit für die Dauer T 1 einer bestimmten z. B. von der Transportgeschwindigkeit des Bedruckstoffes abhängigen Einschaltzeit EZ eingeschaltet wird. Diese Einschaltzeit EZ der betreffenden Zeilenkamera dauert maximal solange wie eine Aufnahmeperiode TA dieser von der Steuereinheit gesteuerten Zeilenkamera. In jeder Aufnahmeperiode TA bildet die betreffende Zeilenkamera jeweils einen sich quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes erstreckenden streifenförmigen Abschnitt des Druckbildes fotografisch ab.

Wie aus der Figur ersichtlich ist, erfolgt während der Dauer T 1 der Einschaltzeit EZ der betreffenden Zeilenkamera eine Belichtung des sich quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes erstreckenden streifenförmigen Abschnittes des Druckbildes für die Dauer T2 einer ersten Belichtungszeit WS mit Weißlicht und in dem dargestellten Beispiel für die Dauer T3 einer zweiten Belichtungszeit UV mit UV-Licht. Die zeitliche Abfolge der jeweiligen Belichtung kann auch umgekehrt erfolgen, als in der Figur dargestellt, d. h. dass die Belichtung mit UV-Licht zeitlich vor der Belichtung mit Weißlicht erfolgt. In dem in der Figur dargestellten Beispiel erfolgen die Belichtung mit Weißlicht und die Belichtung mit UV-Licht intermittierend, vorzugsweise alternierend. Entsprechendes gilt auch für die Ausführungsvariante mit IR-Licht. Die jeweilige Belichtung erfolgt jeweils insbesondere durch eine Belichtungseinrichtung, in welcher die unterschiedliche Lichtarten emittierenden Lichtquellen integriert, d. h. in einem selben Gehäuse jeweils auf den Bedruckstoff gerichtet angeordnet sind, wobei in der bevorzugten Ausführung diese verschiedenen Lichtquellen zudem in einer Linienanordnung, d. h. auf einer sich quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes erstreckenden Geraden angeordnet sind, so dass die Belichtungseinrichtung als eine Linienbelichtungseinrichtung ausgebildet ist. Die in der Belichtungseinrichtung angeordneten Lichtquellen sind vorzugsweise jeweils von der Steuereinheit gesteuert. Dabei erfolgt die Steuerung dieser Lichtquellen z. B. in Abhängigkeit von einem Signal eines z. B. am Transportzylinder angeordneten Encoders oder Absolutwertgebers, wobei der Transportzylinder durch seine Rotation den auf seiner Mantelfläche aufliegenden Bedruckstoff durch den sich in Axialrichtung dieses Transportzylinders erstreckenden streifenförmigen Aufnahmebereich der mindestens einen Zeilenkamera transportiert. Die Lichtquellen der Belichtungseinrichtung sind vorzugsweise jeweils als LEDs oder Laserdioden ausgebildet.

Somit ergibt sich auch eine Anordnung zur Ausführung des vorgenannten Verfahrens, aufweisend mindestens eine in einer Druckmaschine angeordnete Zeilenkamera und eine Belichtungseinrichtung, wobei die betreffende Zeilenkamera und die Belichtungseinrichtung auf einen Transportweg eines durch die Druckmaschine transportierten und dort in mindestens einem Druckwerk bedruckten Bedruckstoff gerichtet angeordnet sind, wobei die Belichtungseinrichtung in einem selben Gehäuse und vorzugsweise auf einer sich quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes erstreckenden Geraden insbesondere in einer alternierenden Anordnung außer einer Lichtquelle zur Belichtung des Bedruckstoffes mit Weißlicht zusätzlich eine Lichtquelle zur Belichtung des Bedruckstoffes mit UV-Licht und/oder eine Lichtquelle zur Belichtung des Bedruckstoffes mit I R-Licht aufweist, wobei die Lichtquelle zur Belichtung des Bedruckstoffes mit Weißlicht und die Lichtquelle zur Belichtung des Bedruckstoffes mit UV-Licht und/oder die Lichtquelle zur Belichtung des Bedruckstoffes mit I R-Licht von einer Steuereinheit asynchron und intermittierend aktiviert sind. Zudem ist die Steuereinheit z. B. durch Ausführung eines entsprechenden Steuerungsprogramms derart ausgebildet, dass sie die betreffende Zeilenkamera und die Belichtungseinrichtung jeweils in Abhängigkeit von einem Signal eines in der Druckmaschine angeordneten Encoders oder Absolutwertgebers steuert.

Bezugszeichenliste

EZ Einschaltzeit der Zeilenkamera

WS Belichtungszeit mit Weißlicht

UV Belichtungszeit mit UV-Licht

TA Aufnahmeperiode

T 1 Dauer der Einschaltzeit der Zeilenkamera

T2 Dauer der Belichtungszeit mit Weißlicht

T3 Dauer der Belichtungszeit mit UV-Licht