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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Umfangspassers
in einer digitalen, Bögen bedruckenden
Mehrfarben-Druckmaschine während eines
Druckprozesses, insbesondere einer elektrofotografisch arbeitenden
Druckmaschine, bei dem für jeden
Bogen jeweils wenigstens eine Registermarke pro Farbdruckwerk der
Mehrfarben-Druckmaschine erstellt, diesem Bogen zugeordnet und hinsichtlich ihrer
Position, vorzugsweise relativ zu einer der Farbmarken selbst, bestimmt
wird, wobei diese Farbmarken vorzugsweise auf einem Träger für diese
Bögen und
bevorzugt hinter dem jeweils zugeordneten Bogen aufgebracht werden,
und aufgrund der Positionsbestimmung der Registermarken eines Bogens
der Umfangspasser wenigstens eines dem diesen bestimmten Registermarken
zugeordneten Bogen im Druckprozess nachfolgenden Bogens geregelt
wird.
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Des
weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung des
Umfangspassers für
eine digitale, Bögen
bedruckende Mehrfarben-Druckmaschine während eines Druckprozesses,
insbesondere einer elektrofotografisch arbeitenden Druckmaschine,
bei dem für
jeden Bogen jeweils wenigstens eine Registermarke pro Farbdruckwerk
der Mehrfarben-Druckmaschine erstellt, diesem Bogen zugeordnet und
hinsichtlich ihrer Position, vorzugsweise relativ zu einer der Farbmarken
selbst, bestimmt wird, wobei diese Farbmarken vorzugsweise auf einem Träger für diese
Bögen und
bevorzugt hinter dem jeweils zugeordneten Bogen aufgebracht werden,
und aufgrund der Positionsbestimmung der Registermarken eines Bogens
der Umfangspasser wenigstens eines dem diesen bestimmten Registermarken
zugeordneten Bogen im Druckprozess nachfolgenden Bogens geregelt
wird, umfassend wenigstens eine Kontroll- und Regelungseinrichtung
zur Erfassung von Registermarken, zur zumindest relativen Bestimmung
der Positionen dieser Registermarken und zur Regelung der Farbdruckwerke
aufgrund der vorgenannten Registermarkenpositionen, vorzugsweise zur
Durchführung
des vorgenannten Verfahrens.
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Zum
Zweck des passergenauen Druckens wurden in der Vergangenheit eine
Reihe von Regel- und Vorsteueralgorithmen entwickelt, die den Einfluss
unterschiedlicher Störgrößen korrigieren.
Fast allen diesen Verfahren liegt zugrunde, dass Registermarken
auf ein Transportband gedruckt und von einem Registersensor gelesen
werden. Die so gewonnenen Daten werden entweder nach erfolgter Tiefpassfilterung
direkt zur Regelung des Umfangspassers benutzt (in Form einer sogenannten
Verzögerungs-Driftregelung)
oder, insbesondere während spezieller
Kalibrier-Drucksequenzen, zur Berechnung von bestimmten Korrekturparametern
weiterverarbeitet. Ein Verfahren der eingangs genannten Gattung
wird in der EP-A-1 156 384 A2 (Absatz 28ff) beschrieben.
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Die
Grundzüge
einer Verzögerungs-Driftregelung
sind wie folgt: Beim Drucken wird jeweils zwischen zwei Bedruckstoffbögen eine
Registermarkengruppe auf das Transportband gedruckt, wobei jede Registermarke
vorzugsweise aus einer Linie besteht. (Es wird mindestens eine Registermarke
pro aktivem Druckmodul bzw. -werk gedruckt.) Diese Marken werden
vom Registersensor hinter dem letzten Druckmodul vermessen, und
anhand der Messwerte wird der Umfangspasser des Bogens bestimmt,
der den Registermarken einer Gruppe unmittelbar vorausging. Abweichungen
vom optimalen Umfangspasser werden somit ermittelt und der Umfangspasserfehler
nachfolgender Bögen
wird entsprechend gegen Null geregelt. Dies kann frühestens
für den Bogen
erfolgen, der als nächster,
zum Beispiel durch einen Vorderkantensensor, erfasst wird.
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Es
liegt in einer Druckmaschine gegebenenfalls jedoch eine beträchtliche
Wegstrecke zwischen dem eingangs genannten Registersensor und dem vorgenannten
Vorderkantensensor. Dies führt
dazu, dass unmittelbar nach der Vermessung einer bestimmten Registermarke
z. B. noch sechs A3-Bögen mit
Werten, die gemäß vorangegangener
Messungen berechnet wurden, gedruckt werden (oder sich schon teilweise
bedruckt zwischen den einzelnen Druckmodulen auf dem Transportband
befinden). Die Totzeit des Verzögerungs-Driftreglers
beträgt
also z. B. sechs Bögen
A3.
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Dies
ist vor allem dann nachteilig, wenn sich das Umfangsregister nicht
wesentlich langsamer verändert,
als es der Totzeit des Reglers entspricht.
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Mit
dem bekannten Verzögerungs-Driftregler kann
der Passerfehler während
eines Druckjobs unter Umständen
etwa eine Rechteckform aufweisen. Es ist offensichtlich, dass der
Umfangspasser während
eines Druckjobs dann alles andere als optimal ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung der eingangs genannten Gattungen aufzuzeigen, die es
ermöglichen,
die Passerregelung zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird in Verfahrenshinsicht erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
bei einer beidseitigen Bedruckung eines Bogens im Schöndruck und
im Widerdruck für
jede der Seiten jeweils Registermarken aufgebracht, der jeweiligen
Seite des Bogens zugeordnet und hinsichtlich ihrer Position bestimmt
werden, dass zur Regelung des Schöndrucks wenigstens eines nachfolgenden
Bogens die Positionen einer Schöndruckseite
eines früheren
Bogens zugeordneter Registermarken ausgewertet werden und dass zur
Regelung des Widerdrucks wenigstens eines nachfolgenden Bogens die
Positionen einer Widerdruckseite eines früheren Bogens zugeordneter Registermarken
ausgewertet werden.
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Es
ist erfindungsgemäß erkannt
und berücksichtigt
worden, dass der Umfangspasser synchron zu den Schön- und Widerdruckseiten
eines Druckjobs gestört
wird. Dies tritt insbesondere besonders häufig oder stark dann auf, wenn
sich z. B. die Papierbeschaffenheit auf der Schön- und Widerdruckseite stark
unterscheidet oder wenn der Druckbildinhalt und damit der Toner-Auftrag
auf beiden Seiten stark unterschiedlich ist, z. B. bei einem großen, stark farbigen
Bild auf der Schöndruckseite
und nur etwas Text auf der Widerdruckseite, denn auch die Menge des
Toners auf dem Bogen verändert
den Umfangspasser. Derartige Fehler werden erfindungsgemäß mit Vorteil
systematisch verhindert bzw. beseitigt.
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Somit
muss sich nicht mehr ein einziger Regler auf eine periodisch wechselnde
Situation einstellen, sondern es können die Umfangspasserfehler von
Schön-
und Widerdruckseite getrennt ausgeregelt werden. Sollten bestimmte
Bögen ausschließlich im
Schöndruck
in der Druckmaschine bedruckt werden, so werden die Messwerte beiden
Teilreglern (Vorder- sowie Rückseiten-Regler)
zugeführt,
und der Umfangspasser wird auf Grund der Ausgaben des Vorderseiten-Reglers
korrigiert.
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Es
können
tatsächlich
körperlich
separate Kontroll- und Regelungseinrichtungen zur Auswertung der
Registermarken der Schöndruckseiten
und der Widerdruckseiten vorgesehen sein, die dann vorzugsweise
gleich ausgebildet sind, es könnte
aber auch ein- und dieselbe Kontroll- und Regelungseinrichtung für beide
Auswertungen benutzt werden. Insbesondere kann eine Kontroll- und
Regelungseinrichtung für
die jeweils separate Kontrolle und Regelung eines Schöndrucks
und eines Widerdrucks softwaretechnisch virtuell verdoppelt werden.
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Nach
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,
dass in einem Normalfall die Regelung im wesentlichen nach Art einer
Regelschleife erfolgt, bei der ein aktuell ermittelter Regelschritt
(i) mit einem vorhergehend ermittelten Regelschritt (i-1) addiert
wird, wobei der aktuelle Regelschritt (i) als Summand mit einem
prozentualen Gewichtungsfaktor gewichtet wird, der einem Filterkoeffizienten
(a0) entspricht, und der vorhergehend ermittelte
Regelschritt (i-1) als Summand mit einem prozentualen Gewichtungsfaktor
gewichtet wird, der gleich der Differenz zwischen 100 Prozent und
dem Gewichtungsfaktor des aktuellen Regelschrittes (i) ist.
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Dabei
wird bevorzugt, dass der Filterkoeffizient (a0)
sich mit einer Exponentialfunktion berechnet aus 1 – ex, wobei der Exponent x der negative Quotient
aus der zwischen dem aktuellen Regelschritt (i) und dem vorhergehenden
Regelschritt (i-1) vergangenen Zeit (Δ t) und einer vorgegebenen Zeitkonstante
(τ) ist.
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In
einen Regelschritt kann eine ermittelte systematische Drift eingehen.
Dabei kann zum Beispiel der Register- bzw. Passerfehler zusätzlich eine statistische Streuung
aufweisen, während
die systematische Drift zum Beispiel einen etwa linearen Verlauf
haben könnte.
(Auch ein anderer funktionaler Verlauf wäre denkbar, erfassbar und korrigierbar, zum
Beispiel ein etwa quadratischer Verlauf.)
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Eine
andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass
in besonderen Fällen
eine sogenannte harte Regelung durchgeführt wird, bei der der aktuelle
Regelschritt (i) stärker
gewichtet Berücksichtigung
findet als bei der Regelung im Normalfall. Ein solcher besonderer
Fall kann zum Beispiel vorliegen, wenn zu Beginn eines Druckprozesses
zunächst
der aktuelle Regelschritt (i) aus einer Vorkalibrierung der Druckmaschine
ermittelt wird, um mit einem vernünftigen Startwert beginnen
zu können,
bevor während
des Druckprozesses selbst bereits ein aktuellerer Wert ermittelt
werden konnte, und dass die Regelung im weiteren Verlauf sodann durch
eine harte Regelung unter stärker
gewichteter Berücksichtigung
an einen der ersten während
des Druckprozesses ermittelten aktuellen Regelschritte angepasst
wird, um den tatsächlichen
Druckverhältnissen
in dem aktuellen Druckprozess schneller Rechnung zu tragen.
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Es
kann vorgesehen sein, dass für
die harte Regelung der Gewichtungsfaktor a0 selbst
durch eine (künstlich
unterstellte) Vergrößerung der
zwischen zwei Regelschritten (i) und (i-1) vergangenen Zeit (Δ t) vergrößert wird.
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Für eine Vorrichtung
zur Regelung des Umfangspassers für eine digitale, Bögen bedruckende Mehrfarben-Druckmaschine
während
eines Druckprozesses, insbesondere einer elektrofotografisch arbeitenden
Druckmaschine, bei dem für
jeden Bogen jeweils wenigstens eine Registermarke pro Farbdruckwerk
der Mehrfarben-Druckmaschine erstellt, diesem Bogen zugeordnet und
hinsichtlich ihrer Position, vorzugsweise relativ zu einer der Farbmarken selbst,
bestimmt wird, wobei diese Farbmarken vorzugsweise auf einem Träger für diese
Bögen und
bevorzugt hinter dem jeweils zugeordneten Bogen aufgebracht werden,
und aufgrund der Positionsbestimmung der Registermarken eines Bogens
der Umfangspasser wenigstens eines dem diesen bestimmten Registermarken
zugeordneten Bogen im Druckprozess nachfolgenden Bogens geregelt
wird, umfassend wenigstens eine Kontroll- und Regelungseinrichtung
zur Erfassung von Registermarken, zur zumindest relativen Bestimmung
der Positionen dieser Registermarken und zur Regelung der Farbdruckwerke
aufgrund der vorgenannten Registermarkenpositionen, vorzugsweise
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
die sich in Lösung der
gestellten Aufgabe erfindungsgemäß dadurch auszeichnet,
dass für
eine beidseitige Bedruckung von Bögen im Schöndruck und im Widerdruck die Kontroll-
und Regelungseinrichtung so eingerichtet ist, dass bei der Erfassung
von Registermarken, bei der zumindest relativen Bestimmung der Positionen dieser
Registermarken und bei der Regelung der Farbdruckwerke aufgrund
der Registermarkenpositionen unterschieden wird oder unterscheidbar
ist, ob die jeweilige Registermarke einer Schöndruckseite oder einer Widerdruckseite
eines Bogens zugeordnet ist so dass zur Regelung der Farbdruckwerke
aufgrund der Registermarkenpositionen für einen Schöndruck nur die Positionen von
einer Schöndruckseite
zugeordneten Registermarken und für einen Widerdruck nur die
Positionen von einer Widerdruckseite zugeordneten Registermarken
heranziehbar sind und Berücksichtigung
finden, wird auch selbständiger
Schutz beansprucht.
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Die
sich daraus ergebenden Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
geschildert.
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Wie
bereits weiter oben erwähnt,
kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Kontrolleinrichtungen
zur jeweiligen Erfassung von Registermarken von Schöndruckseiten
und von Widerdruckseiten und zur zumindest relativen Bestimmung
der Positionen dieser Registermarken vorhanden sind.
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Es
können
auch wenigstens zwei komplette Kontroll- und Regelungseinrichtungen
für die
jeweilige Bedruckung von Schöndruckseiten
und die Bedruckung von Widerdruckseiten vorgesehen sein, obwohl
natürlich
sich die Einrichtungen als solche nicht wesentlich voneinander unterscheiden
müssen, so
dass gegebenenfalls auch eine einzige Kontroll- und Regelungseinrichtung
für die
beiden Aufgaben genutzt werden könnte.
Diese könnte
somit für
die jeweils separate Kontrolle und Regelung eines Schöndrucks
und eines Widerdrucks softwaretechnisch virtuell verdoppelt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, aus dem sich auch weitere erfinderische Merkmale
ergeben können,
auf das die Erfindung in ihrem Umfang aber nicht beschränkt ist,
ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 Bögen in der
Draufsicht auf einem Transportband,
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2 eine
Seitenansicht von Druckwerken einer elektrofotografisch arbeitenden
Druckmaschine oberhalb eines Transportbandes für Bögen,
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3 eine
Art Flussdiagramm für
eine erfindungsgemäße Kontroll-
und Regelungseinrichtung und
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4 eine
Art Blockschaltbild für
eine erfindungsgemäße Kontroll-
und Regelungseinrichtung.
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1 zeigt
in der Draufsicht Bögen 1,
die auf einem nicht näher
dargestellten Transportband in Richtung eines Pfeils 2 transportiert
werden. Jeweils hinter jedem Bogen 1 ist eine Gruppe von
strichförmigen
Registermarken 3 auf das Transportband aufgebracht. Im
vorliegenden Falle sind beispielhaft jeweils fünf Registermarken zu erkennen.
Es könnte
zum Beispiel (entgegen der Transportrichtung 2 gesehen) zunächst eine
Art Leitmarke aufgebracht sein, zu der relativ die Position der
anderen Registermarken bestimmt werden. Diese könnte bevorzugt in Schwarz aufgebracht
sein, also von einem Druckwerk mit der Druckfarbe „Key" produziert sein.
Danach folgen entgegen der Transportrichtung 2, also in
der Reihenfolge der Aufbringung, für jedes vorhandene Druckwerk einer
Mehrfarben-Druckmaschine noch einmal jeweils eine Registermarke,
im vorliegenden Falle zum Beispiel in den Druckfarben „Key", „Yellow" (Gelb), „Magenta" und „Cyan" (Zyan). Sollten
weitere Druckwerke, zum Beispiel mit Sonderfarben, ver wendet werden,
müssten
auch diese Druckwerke weitere Registermarken produzieren. Nebenbei
sei bemerkt, dass hier von einem „Aufbringen" der Registermarken
gesprochen wird. Es könnte
prinzipiell auch von einem „Drucken" gesprochen werden,
jedoch wird in einer elektrofotografisch arbeitenden Druckmaschine für die Registermarken
auf dem Transportband normalerweise nur Toner aufgebracht, ohne
diesen zu fixieren, um ihn hinterher besser wieder vom Transportband
entfernen zu können.
Es lässt
sich aber darüber
diskutieren, ob zu einem elektrofotografischen Drucken auch das
Fixieren gehört
oder nicht. Hier sollen die Begriffe „Drucken", „Aufbringen" oder „Erstellen" im Zusammenhang
mit den Registermarken im Zweifel synonym verstanden werden. Gemeint
ist insbesondere die Erzeugung einer erkennbaren und ausmessbaren
Registermarke.
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2 zeigt
in einer Seitenansicht einen Teil einer elektrofotografisch arbeitenden
Druckmaschine, wiederum sehr schematisch.
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Gezeigt
ist ein Transportband (Web) 4 gemäß 1, das in
Richtung des Pfeils 2 bewegt wird. Oberhalb dieses Transportbandes 4,
auf dem Bögen 1 transportiert
werden können,
befinden sich vier Druckwerke oder Druckmodule 5. Diese
Druckwerke 5 sind mit den von ihnen verwendeten Druckfarben gekennzeichnet,
die hier mit „K(ey)", „Y(ellow)", „M(agenta)" und „C(yan)" abgekürzt sind.
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Jedes
dieser Druckwerke 5 umfasst im wesentlichen einen Schreibkopf
(Write Head) 6, eine Tonerstation (Toning Station), einen
Bildzylinder (Imaging Cylinder) 8 und einen Gummituchzylinder
(Blanket Cylinder) 9. Der Schreibkopf 6 dient
zur Bebilderung des Bildzylinders 8, zum Beispiel mittels
Laserdioden, zur Erzeugung eines latenten Druckbildes auf dem Bildzylinder 8,
das anschließend
mit Toner aus der Tonerstation 7 entwickelt wird. Über einen Druckspalt
(Nip1) 10 wird dieses Druckbild an den Gummituchzylinder 9 übergeben,
der dieses Druckbild in einem Druckspalt (Nip2) 11 auf
einen Bogen überträgt, der
auf dem Transportband transportiert wird. Die Ankunft eines solchen
Bogens wird durch einen Vorderkantensensor (Lead Edge Sensor) 12, der,
beispielsweise nach Art einer Lichtschranke, die Vorderkante des
Bogens erkennt, angekündigt.
Für den Transport
wird das Transportband 4 durch Antriebsrollen (Drive Roller) 13 angetrieben.
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Mit
den Druckwerken 5 werden, wie bereits erwähnt, auch
die Gruppen von Registermarken 3 jeweils hinter jedem Bogen 1 auf
das Transportband 4 aufgebracht. Diese Registermarken werden
dann mit einem Registermarkensensor (Registration Sensor) 14 erkannt
und können
somit erfindungsgemäß ausgewertet
werden. Die Auswertung der Registermarken erlaubt eine erfindungsgemäße Regelung
nachfolgender Bedruckungen von Bögen
in demselben Druckprozess. Die Regelung auf der Grundlage einer gerade
vom Registermarkensensor 14 erfassten Registermarke kann
aber frühestens
für einen
Bogen genutzt werden, der als nächstes
am Vorderkantensensor 13 eintrifft, weil er noch alle Druckwerke 5 vor sich
hat. Da das Transportband 4 jedoch besser ausgenutzt wird,
befinden sich auch bereits weitere Bögen zwischen den beiden Sensoren 13 und 14,
die von dieser Regelung nicht mehr profitieren können, zum Beispiel sechs Bögen im DIN
A3-Format.
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Kontrolliert
wird erfindungsgemäß der Umfangspasser,
also das Farbregister, das heißt,
die korrekte, relative Positionierung der von den Druckwerken 5 erzeugten
Farbauszüge
oder Teilfarbenbilder zueinander. Bei eine Offset-Druckmaschine
werden hierzu mit Hilfe der Registermarken die Druckwerke zueinander
auf mechanische Weise korrekt positioniert. Bei einer digitalen
Druckmaschine, insbesondere einer elektrofotografisch arbeitenden Druckmaschine
wie der in 2 dargestellten Druckmaschine,
kann die Auswertung der Registermarken sehr viel eleganter für eine zeitlich
korrigierte Bedruckung genutzt werden, indem nämlich die Bebilderung durch
den Schreibkopf 6 jeweils zeitlich entsprechend der vom
Registermarkensensor 14 erhaltenen neuen Information mit
dem Eintreffen, und somit mit der Position, des nächsten am
Vorderkantensensor 13 ankommenden Bogens und dessen weiterer Transportgeschwindigkeit
und daraus errechneter Ankunftszeit im Druckspalt 11 abgestimmt
wird. Dabei kann berücksichtigt
werden, dass ein großer
Teil möglicherweise
auftretender Register- und Passerfehler bereits durch Kalibrierungsläufe vor
einem eigentlichen Druckauftrag erfasst und durch eine entsprechende
Vorkalibrierung der Druckmaschine korrigiert werden können und
korrigiert werden.
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3 zeigt
eine Art Flussdiagramm für
eine erfindungsgemäße Kontroll-
und Regelungseinrichtung für
die im Vorhergehenden kurz beschriebene Regelung.
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Die
erfindungsgemäße Kontroll-
und Regelungseinrichtung umfasst insbesondere zwei Registermarkensensoren 14 (real)
oder einen Registermarkensensor 14 der zwei Aufgaben erfüllt und
quasi virtuell verdoppelt ist. Dieser Registermarkensensor 14 erfasst
die Gruppen von Registermarken 3, die in der 3 der
Einfachheit halber nur als dicke Balken angedeutet sind. Die so
gewonnenen Registrierungsdaten gibt der Registermarkensensor 14 an
eine Abfrage 15 weiter, die abfragt, ob die Daten von Registermarken
stammen, die einer Vorder- oder Schöndruckseite (Front Surface)
eines Bogens zugeordnet sind (yes) oder nicht (no), also statt dessen
einer Rück-
oder Widerdruckseite eines Bogens zugeordnet sind. Im Falle der
Bejahung werden die Daten von einer Vorderseiten-Kontrolleinrichtung (Front Surface Controller) 16,
im Falle der Verneinung von einer Rückseiten-Kontrolleinrichtung
(Back Surface Controller) 17 ausgewertet. Darauf basierend,
werden Regelungsdaten ausgegeben, und zwar einerseits an die Registermarkensensor-Einrichtung 14' zurück und insbesondere
auch an die Druckwerke 5. Auch die Kontrolleinrichtungen 16, 17 können zweifach körperlich
oder virtuell vorhanden sein.
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4 zeigt
eine Art Blockschaltbild für
eine Kontroll- und Regelungseinrichtung.
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Wie
bereits weiter oben erwähnt,
erfolgt bei einer digitalen Druckmaschine die Regelung des Umfangspassers
durch eine zeitliche Steuerung der Bebilderung des Bildzylinders 8 durch
den Schreibkopf 6. Für
den Bebilderungsbereich auf dem Bildzylinder 8 wird ein
gedachter Rahmen (Frame) vorgegeben. Zeitlich gesteuert wird der
(zeitliche) Beginn oder Anfang dieses Rahmens (Start Of Frame),
abgekürzt SOF.
Ein Fehler des Umfangspassers kann somit auch als Fehler des SOF
angesehen werden, und dieser Fehler soll (quasi definitionsgemäß) gleich Null
sein (SOLL-Wert). Mit dieser Forderung (Desired SOF Error := 0)
wird am Punkt 18 in die Kontroll- und Regelungseinrichtung
in 4 eingetreten. In dem dargestellten Regelkreis
ist nur der Vollständigkeit halber
ein mit „P" bezeichnetes Proportionalitätsglied 19 angedeutet,
das im vorliegenden Falle einen beobachteten Wert 21 als
Regelabweichung, nachdem er bei 28 invertiert worden ist,
lediglich mit einem Proportionalitätsfaktor "1" multipliziert,
also unverändert lässt, so
dass aus dem beobachteten Wert 21 der Stellwert 27,
wie angedeutet, wird. Die Ermittlung bzw. Gewinnung dieses beobachteten
Werts 21 bzw. des Stellwerts 27 wird nachfolgend
näher beschrieben.
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In
einem Modell des betrachteten bzw. beobachteten Systems (System
Model) 23 wird über
eine Regelstrecke davon ausgegangen, dass innerhalb der bereits
weiter vorn beschriebenen „Totzeit" (Dead Time), in
der sich ein Bogen vom Vorderkantensensor 13 zum Registermarkensensor 14 bewegt
und durch die Druckwerke 5 bearbeitet wird, der Umfangspasser
zu diesem Bogen einer Drift und einem statistischen Rauschen unterliegt,
wobei dieser Drift quasi durch gegenläufiges „Vorhalten" zur Korrektur gegengesteuert werden
soll. Beispielhaft wird von einer im wesentlichen linearen, systematischen
Drift (System Drift) ausgegangen, die von dem genannten Rauschen überlagert
wird und über
die Zeit zu Positionsveränderungen
der Registermarken führt,
wie es im Bereich 20 veranschaulicht ist. Dies ist der IST-Wert,
der in dem System entsteht und am Punkt 29 vorliegt. Wird
die Drift herauskorrigiert, bleibt, wie im Bereich 22 veranschaulicht,
nur noch das statistische Rauschen um den geforderten SOLL-Wert
Null (SOF Error) erhalten, das nicht weiter herauskorrigiert werden
kann.
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Um
diese gewünschte
Regelung zu erreichen, wird das System auf Seiten eines „Beobachters" (Observer) über die
Regelstrecke nachgebildet. Auf Beobachterseite (Observer) 24 des
beobachteten Systems wird die Drift des Systems beobachtet und über den
bei 29 erhaltenen IST-Wert in Punkt 25 berücksichtigt.
Zur Synchronisierung des Beobachters mit dem System muss zudem auch
die schon im Systemmodel 23 genannten Totzeit (Dead Time)
berücksichtigt
werden.
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Der
im Punkt 25 aus dem System erhaltene IST-Wert, wie er sich
im Bereich 20 darstellt, wird zu seiner Glättung und
Beseitigung des Rauschens als Filterein gangsdaten (Filterln) in
einen mit „PT1" bezeichneten
Filter 26 eingegeben, der im wesentlichen als Tiefpassfilter
ausgebildet ist bzw. wirkt. Dies geschieht nach folgendem Filterln-Algorithmus: Filterln (i) = DriftCorrection
(i – d) – RegError
(i)
= DriftCorrection (i – d) – {RegData
(i) – DesiredValue} (1)mit dem aktuellen
Regelschritt i und der Totzeit d. Die Parameter darin sind weitgehend
selbsterklärend, nämlich mit „Filterln" dem Eingangswert
für den
Filter 26, „DriftCorrection" der unter Berücksichtigung
der Totzeit zu korrigierenden Drift, „RegError" dem zu korrigierenden Passerfehler, „RegData" den registrierten
Registermarkendaten (IST-Werten) und „DesiredValue" den gewünschten
Registermarkendaten (SOLL-Werten). Dabei wird durch die Differenzbildung
(i – d)
berücksichtigt,
dass bei der Korrektur im Bereich des Vorderkantensensors 13 angesetzt
wird, also um die Totzeit d früher
als die Registermarkendaten im Bereich des Registermarkensensors 14 (zum „Zeitpunkt" i) registriert wurden.
Diese Differenzbildung kann auch als Mittelung über diesen Zeitabschnitt verstanden
werden.
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Der
FilterOut-Wert ergibt sich sodann durch den Filter
26 nach:
FilterOut (i) = a0·Filterln
(i) + (1 – a0)·FilterOut
(i – 1) (2)mit dem aktuellen
Regelschritt i und dem vorhergehenden Regelschritt (i – 1). a
0 ist ein Filterkoeffizient mit:
dabei ist Δ t die Zeit
zwischen dem aktuellen und dem vorhergehenden Regelschritt: t (i) – t (i – 1) und τ eine Zeitkonstante
des Filters
26. Mit einer künstlichen Vorgabe, insbesondere
Vergrößerung,
von Δ t
kann der Filterkoeffizient oder Gewichtungsfaktor a
0 in
seiner Größe variiert
werden und es können
somit auch die Anteile der beiden Summanden in der Gleichung (2)
vorgegeben werden. Dies bestimmt die „Härte" oder „Weichheit" mit der stärker die aktuellen oder die bisherigen
Daten bei der Regelung berücksichtigt werden.
Besonders zu Beginn eines Druckprozesses dürfte zunächst eine härtere Regelung bevorzugt werden.
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Schließlich wird
der FilterOut-Wert aus Gleichung (2), der als beobachteter Wert
(Observed Drift) im Bereich 21 dargestellt ist und die
geglättete,
vom Rauschen befreite Drift zeigt, wie bereits weiter vorn beschrieben,
für die
nächste
Regelung am Punkt 28 berücksichtigt mit: DriftCorrection (i) = FilterOut
(i) (4)
