NL8301054A

NL8301054A - Werkwijze voor de controle van patronen en inrichting daarvoor.

Info

Publication number: NL8301054A
Application number: NL8301054A
Authority: NL
Original assignee: Stork Screens Bv
Priority date: 1983-03-25
Filing date: 1983-03-25
Publication date: 1984-10-16
Also published as: AU2614584A; US4646353A; JPS59180672A; AU571500B2; NZ207623A; EP0123336A1; CA1207908A

Description

% 825146/Timmers

Korte aanduiding: Werkwijze voor de controle van patronen en inrichting daarvoor.

Door aanvraagster worden als uitvinders genoemd: J. Tenge P.A. Tenge

De uitvinding heeft betrekking op een methode voor het controleren van afwijkingen naar maatvoering en kontrast van patronen, die met een nagenoeg konstante snelheid van een continu variabel instelbare grootte ter controle worden 5 aangeboden, zoals bijv. een op een strook vlak dragermate-riaal op een repeterend vast patroon van onderlinge afstanden gedrukte rij van gelijke streepcodes, waarbij de hoek oi. tussen de richting van de strepen en de langsrichting van de strook dragermateriaal konstant is, doch iedere waarde 10 tussen 0° en 1180°[ kan bezitten, met behulp van een optisch electronische camera, waarin een beeldopnamestelsel is ondergebracht, bestaande uit een of meer rijen van aaneengeslo-ten lichtgevoelige electronische opneemelementen met daarbij behorende electronische schakelingen, een verlichtings-15 stelsel en een electronisch rekentuig.

Uit de vakliteratuur zijn verschillende methoden bekend voor het gebruik van optisch electronische camera's voor diverse toepassingen. Een globaal overzicht is gegeven in het artikel "Optische Datenerfassung mit CCD-Kamera" van 20 Ing.(grad.) Alfred Dümlein in het tijdschrift "Elektronik" nr. 25 van 17.12.1982.

Het doel van de uitvinding is een methode te verschaffen voor het met grote snelheid en nauwkeurigheid op maatvoering en kontrast kunnen controleren van in het bijzonder 25 streepcodes, die in een willekeurige doch wel repeterend patroon van onderlinge afstanden en met willekeurige doch we1 nagenoeg konstante snelheid langs een dergelijk camerasysteem met een of meer evenwijdige rijen van opneemelementen wordt langsgevoerd, waarbij ten eerste de controle 30 kan worden uitgevoerd, onafhankelijk van het drukformaat en stand van het patroon, en waarbij ten tweede met een gering aantal rijen opneemelementen zelfs bij slechts één rij, controle over een groot aantal punten in lengterichting der strepen mogelijk is.

- JfiSl 8301054 4 # » 2

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt door elk te controleren patroon optisch op een vast formaat (dat van het referentiepatroon) af te beelden en daarvan een aantal * doorsnijdingsbeelden onder een hoek β met de richting der 5 strepen op te nemen met behulp van de rij(en) aangesloten elektrische opneemelementen, welke doorsnijdingsbeelden serieel worden uitgelezen en daarna ingevoerd in de centrale elektronische verwerkingseenheid ter vergelijking met het referentie-patroon. De afbeeldingen worden gevormd ten tijde 10 van de passage van het patroon voorlangs de camera door verlichting van het patroon door middel van een serie kortstondige verlichtingsflitsen, waarvan de herhalingsfrequentie evenredig is met de passeersnelheid van het patroon. Alhoewel beeldverschuiving ten gevolge van de passeersnelheid van het 15 patroon reeds wordt onderdrukt door toepassing van zeer kortstondige verlichtingsflitsen (ca. 2 ^u sec.) zou deze bij grotere waarden van de passeersnelheid toch aanleiding kunnen geven tot ongewenste onnauwkeurigheden als gevolg van beeldverschuiving. Voor een dergelijke ongewenste beeldverschui-20 ving kan echter in het rekentuig worden gecompenseerd op basis van meting van de transportsnelheid van de strook vlak dragermateriaal, waarop de patronen zijn gedrukt.

De uitvinding heeft verder ten doel een inrichting te verschaffen voor het uitvoeren van de methode volgens het 25 voorgaande met een optisch electronische camera, waarin een beeldopnamestelsel is ondergebracht uit een of meer rijen van aaneengesloten lichtgevoelige elektrische opneemelementen met daarbij behorende electronische schakelingen, een verlichtingsstelsel en een electronisch rekentuig, waarbij 30 de camera instelbaar in hoogte boven en in dwarsrichting over de strook vlak dragermateriaal waarop de te controleren patronen zijn gedrukt, is aangebracht in een gestel. Volgens de uitvinding is de camera hiertoe roteerbaar om de optische as van zijn lenzenstelsel in het gestel opgenomen. De voor 35 de hoogte-, dwars- en rotatieverstelling aangebrachte elek-tromotorische aandrijvingen zijn voor hun besturing bij voorkeur aangesloten op het electronisch rekentuig. Even- 8301054 * 3 % % zeer is dit het geval voor de verstelaandrijving van het lenzenstelsel.

Teneinde de meetgevoeligheid van de elektrische op-neemelementen op een konstante en optimale waarde te houden 5 is in de camera een voorziening aangebracht voor het op konstante temperatuur houden van de rij(en) elektrische opneemelementen. Bij voorkeur bestaat deze voorziening uit een of meer "Peltier" elementen.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de 10 figuren.

Fig. 1A-D tonen mogelijke standen der gedrukte codes op een strook dragermateriaal;

Fig. 2A dient ter toelichting van het op een aantal tijdstippen aftasten van een code met één rij elektrische 15 opneemelementen, loodrecht ten opzichte van de strepen;

Fig. 2B dient ter toelichting van op een aantal tijdstippen aftasten van een code met één rij elektrische opneemelementen die een [β + 90° maakt met de strepen;

Fig. 2C dient ter toelichting van het op een aantal 20 tijdstippen aftasten van een code met meer (2) rijen elektrische opneemelementen, loodrecht ten opzichte van de strepen;

Fig. 2D dient ter toelichting van het op een aantal tijdstippen aftasten van een code met meer (2) rijen elek-25 trische opneemelementen die onder een [β +90° ten opzichte van de strepen staan;

Fig. 2E dient ter toelichting van het op een tijdstip j aftasten van een code met meer (3) rijen elektrische opneeme1ementen; 30 Fig. 3 toont schematisch de opbouw van een volgens de uitvinding toegepaste optisch-elektronische camera;

Fig. 4 toont het blokschema van een inrichting volgens de uitvinding.

In fig. 1A-Dzijn een aantal voorbeelden gegeven van 35 een met zgn. barcodes (1) bedrukte strook vlak dragermateriaal (2). De codes bevinden zich op een vaste positie van elk repeterend gedrukt veld (3); de stand van de code, 8301054 _jd $ 0 4 gedefinieerd door de grootte van de hoek c£ tussen de richting der strepen en de langsrichting van de strook dragermateriaal is willekeurig doch uiteraard voor een strook constant. Voor een gegeven code ligt de verhouding tussen de lengte a en 5 de hoogte b van het formaat vast, de gedrukte code kan echter een willekeurig formaat bezitten, die kleiner of groter kan zijn dan de standaardformaat afmetingen. Voor het meten der codes dient de optische camera zodanig in dwarsrichting over de strook dragermateriaal te worden verplaatst, dat 10 de optische as de verbindingslijn (4) door de middelpunten der gedrukte codes snijdt. Verder dienen hoogte van de camera boven het dragermateriaal en de lensinstelling zodanig te zijn ingesteld, dat een scherpe afbeelding op standaardformaat grootte wordt verkregen. De voor de te controleren 15 code karakteristieke gegevens, d.w.z. het specifieke patroon, worden op basis van het standaardformaat als referentiepatroon in de centrale verwerkingseenheid ingetoetst en tevens de vergrotingsfactor van de gedrukte code tot het standaardformaat.

* 20 In het geheugen van de voor het uitvoeren van de werk wijze volgens de uitvinding gebruikte centrale electronische verwerkingseenheid zijn voor de verschillende gebruikelijke codesoorten (UPC, EAN etc.) voor het standaardcodefornaat de breedten der spaties de nominale lijndikten/en de toleraties daarop opgenomen 25 alsmede de toleranties als functie van een vergrotingsfactor van de gedrukte code ten opzichte van het standaardformaat.

De gemeten lijndikten worden vergeleken met de nominale lijndikten ter bepaling van de grootte van de afwijkingen en hiervan wordt bepaald of deze binnen dan wel buiten de 30 toleranties vallen.

In fig. 2A-E is aan de hand van een aantal voorbeelden verduidelijkt hoe volgens een aantal doorsnijdingen de code op verschillende plaatsen over het gehele formaat kan worden afgetast ter verkrijging van meetgegevens, die volgens een 35 bepaald programma door de centrale electronische verwerkingseenheid worden verwerkt met als doel elke code te controleren op afwijkingen in maatvoering en contrast. In de figuren stelt de pijl (5) de transportrichting en -snelheid “V” voor van de strook dragermateriaal. De transportrichting 8301054 5 is uiteraard dezelfde als de langsrichting van de strook dragermateriaal. De hoek tussen de transportrichting (5) en de streeprichting (6) is aangegeven door cL . De hoek tussen de rij opneemelementen (7) in het beeldvlak van de camera 5 en de richting van de strepen (6) is aangegeven met β .

In fig. 2A is het geval uitgebeeld dat één rij elektrische opneemelementen {7) is gebruikt en de camera zodanig is geroteerd om de optische as dat [/& - 90°. Tijdens het passeren van een code in het voorwerpvlak van de lens van 10 de camera wordt de code repeterend een aantal keren kortstondig verlicht waardoor achtereenvolgens een aantal door-snijdingsvoorbeelden van de code door de rij opneemelementen wordt opgenomen. Het verwerkingsprogramma kan relatief eenvoudig zijn omdat elke doorsnijding steeds hetzelfde aantal 15 strepen en spaties omvat. Voor een gegeven lengte 1 van de rij elektrische opneemelementen met een bepaald aantal opneemelementen is de meetnauwkeurigheid het grootst wanneer de lengte van de doorsnijding een zo groot mogelijke fraktie is van 1. Dit wordt echter alleen gerealiseerd wanneer de 20 code zodanig is georienteerd dat de richting van de strepen ongeveer dezelfde is als de langsrichting van de strook dragermateriaal. Door de keuze van het gewenste aantal doorsnijdingen n over de hoogte a van de gedrukte code is het tijdsincrement a t tussen de opeenvolgende kortstondige ver-25 lichtingen vastgelegd als functie van de transportsnelheid ^van het dragermateriaal, de hoeken <C enβ , het aantal doorsnijdingen n en de afmetingen a en b van het formaat van de gedrukte code. Aannemende dat de eerste en de laatste doorsnijding vlakbij de randen van het codeformaat liggen, 30 dan is deze relatie: q a2 + b2 [ cos (d-90°- E) - sin(«C-90°-£)-tg( 180°-£) ]

At — ^ (n-1) a waarbij £ = bg tg ^ .

Uiteraard mag t niet kleiner zijn dan de zgn. integratietijd d.w.z. de tijd die nodig is voor het opnemen in en overzetten 35 uit de elektrische opnemers van het aldaar gevormde elektrische beeld. Om At in te stellen dient uiteraard de snelheid -v~ 8301054 _ ^ __ __—_— Μ 1 t 6 te worden gemeten. Naarmate de oriëntatie van de codes meer de situatie nadert dat de strepen loodrecht staan op de langsrichting vande strook dragermateriaal zal de verhouding tussen de gegeven lengte 1 van de rij opneemelementen en 5de lengte (of breedte) van het beeld van de code groter moeten zijn terwijl gelijktijdig *t groter kan worden. In fig.

2C is het geval uitgebeeld van 2 evenwijdige rijen elektrische opneemelementen/ waarbij de camera evenals in fig. 2A zodanig is geroteerd om de cilinderas dat ook hier = 90°. Princi-lOpieel gelden hiervoor dezelfde opmerkingen als voor fig. 2A.

Nu echter kan volstaan worden met een geringer aantal ver-lichtingspulsen om hetzelfde aantal doorsnijdingen te verkrijgen. De meetonnauwkeurigheid bij overeenkomstige waarden van de hoek oC is echter groter dan in het voren beschreven 15 geval daar de lengte van de rijen opneemelementen relatief groter moet zijn om te bewerkstelligen dat bij passage van het beeld van een scheef georienteerde code het bovenste en onderste hoekpunt niet buiten de rijen vallen. Codes die zodanig zijn gedrukt, dat de strepen loodrecht staan 20 op de langsrichting van de strook dragermateriaal kunnen bij haakse doorsnijding van de strepen op meer plaatsen alleen worden gecontroleerd door gebruik te maken van meer rijen opneemelementen met één verlichtingspuls per passerend beeld.

Zie fig. 2E. Een werkwijze die universeel bruikbaar is voor 25 het gehele bereik van de hoek oC is als voorbeeld gegeven in fig. 2B en 2D voor respectievelijk een camera met 1 rij en met 2 rijen opneemelementen. Hierbij is (zijn) de rij(en) opnemers onder een hoek β ^ 90° geplaatst ten opzichte van de strepen. Afhankelijk van hoek oC waaronder de codes 30 op de strook dragermateriaal zijn gedrukt kan hoek β zodanig worden gekozen dat de verhouding tussen de beeldafmeting en de lengte van een rij zo groot mogelijk is, waardoor zo goed mogelijk gebruik kan worden gemaakt van het optische oplossend vermogen van de rij. Bij toenemende snelheid 'V' 35 van de met codes bedrukte strook dragermateriaal zal niettegenstaande het toepassen van een zeer korte verlichtingspuls beeldverschuiving optreden. Hiervoor kan op basis van meting van de transportsnelheid "ν'* door.middel van een daartoe strekkend programma in het elektronisch rekentuig worden 8301054

---------- ----- - . ___I

7 gecompenseerd ter vergroting van de meetnauwkeurigheid.

Fig. 3 toont schematisch de opbouw van een voor het uitvoeren van de werkwijze te gebruiken camera. Een gestel 20 draagt een tweetal geleidestangen 21, 22 en verschuifbaar 5 daarlangs is aangebracht een slede 23 welke via de legers 24, 25 het camerahuis 26 draagt. Dit camerahuis kan op deze wijze bewegen in de richting loodrecht op het vlak van tekening en rond de optische as 27. Het bevat een schematisch aangegeven optisch afbeeldingsstelsel 28 en de drager 29 voor de opneem-10 elementen. Teneinde deze op de voor bedrijf meest gunstige temperatuur te houden kan de drager 29 voor de opneemelementen worden gekoeld door middel van een, niet getekend, Peltier-element. Het dragermateriaal 30 met de te controleren barcodes wordt in de richting van de pijl 31 geleid over de geleide-15 plaat 32 en de verlichting van de te controleren barcodes geschiedt door middel van een schematisch getekende flitslicht- i bron 33.

Fig. 4 toont het blokschema van de complete inrichting j waarmee de werkwijze volgens de uitvinding kan worden uitge-20 voerd. In de centrale verwerkingseenheid 40 van de elektronische rekeninrichting worden gegevens ingevoerd betreffende de snelheid van de materiaalbaan 30, verkregen via de snelheids-opnemer 41 en de relatieve positie van de patronen verkregen door middel van de encoder 42 welke bijv. is gekoppeld met 25 een wals waarvan de omtrekssnelheid evenredig is met de voortbewegingssnelheid van de materiaalbaan. Deze wals kan bijv. een wals zijn van een complete drukmachine.

De onderlinge posities van de verschillende patronen kunnen in de centrale 30 verwerkingseenheid worden ingevoerd door met de hand een ; aantal successievelijke barcodepatronen onder de camera 26 te brengen en na het positioneren van het patroon een geschikt instelsignaal aan de verwerkingseenheid in te voeren.

Het door de opnemers geleverde signaal gaat via het 35 interface 43 naar de centrale verwerkingseenheid 40; met behulp van het toetsenbord 44 kunnen alle voor de juiste werking van de inrichting noodzakelijke gegevens worden ingevoerd.

De inrichting kan zijn voorzien van een printer 45 voor .............

8301054 8 het uitprinten van meetresultaten en een monitor 46 waarop de momentane resultaten weergegeven worden. De verschillende instelfunkties voor de camera: hoogte-instelling, dwars-instelling, rotatie-instelling en scherpte-instelling zijn 5 schematisch weergegeven met de blokken 47 t/m 50; de daarvan afkomstige stuursignalen worden toegevoerd naar de camera 26.

De mogelijkheid bestaat om bij het vormen van ieder doorsnijdingsbeeld de grootte van het kontrast der overgangen 10 tussen streep en spatie te bepalen; dit is een op zich bekende techniek.

Het vormen van de momentane beelden is mogelijk door, zoals beschreven, de verlichting van het patroon met behulp van een flitslamp welke uit de centrale verwerkingseenheid 15 wordt gestuurd; het is echter ook mogelijk door het in het bemonsterritme bekrachtigen (effectief doen zijn) van de opneemelementen.

- conclusies - 8301054

Claims

1. Werkwijze voor het controleren van afwijkingen naar maatvoering en contrast van patronen, die met een nagenoeg constante snelheid van een continu variabel instelbare grootte ter controle worden aangeboden zoals bijv. een op 5 een strook vlak dragermateriaal op een repeterend vast patroon van onderlinge afstanden gedrukte rij van gelijke streepcodes, waarbij de hoek cC tussen de richting van de strepen en de langsrichting van de strook dragermateriaal constant is, doch iedere waarde tussen 0 en |180°| kan be-10 zitten, met behulp van een optisch electronische camera, waarin een beeldopnamestelsel is ondergebracht, bestaande uit een of meer rijen van aaneengesloten lichtgevoelige electrische opneemelementen met daarbij behorende electronische schakelingen, een verlichtingsstelsel en een electro-15 nisch rekentuig, met het kenmerk elk te controleren patroon optisch op een vast formaat (dat van het referentiepatroon) af te beelden en daarvan een aantal doorsrïijdingsbeelden onder een hoek/3 met de richting der - strepen op te nemen met behulp van de rij(en) aaneengesloten 20 elektrische opneemelementen, welke doorsnijdingsbeelden serieel worden uitgelezen en daarna ingevoerd in de centrale electronische verwerkingseenheid ter vergelijking met het referentiepatroon.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het ken-25 merk, dat wanneer één rij elektrische opneemelementen wordt gebruikt, voor alle waarden vanβ buiten 0° en 180° en voor alle waarden vand^- onder voorwaarde dat β 4= 90° en 4= 270° wanneer <&= 90° of 270° - de doorsni jdingsbeelden worden verkregen op een aantal opeenvolgende tijdstippen die 30 gescheiden zijn door een tijdsincrement At waarbij de richting der rij opneemelementen niet evenwijdig is met de looprichting van het dragermateriaal. . ......... 8301054 * - U

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat wanneer meer rijen elektrische opneemelementen worden gebruikt voor alle waarden vanβ buiten 0° en 180° en voor alle waarden vanc£- onder voorwaarde dat β =]= -90° en 5 270° wanneer<λ= 90° of 270° - de doorsnijdingsbeelden kunnen worden verkregen zowel op hetzelfde tijdstip als op een aantal opeenvolgende tijdstippen, die gescheiden zijn door een tijds-crement At, waarbij de richting der rij opneemelementen niet evenwijdig is_met de looprichting.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, -dat voor het geval dat er een of meer rij,en elek- bl/? o trische opneemelementen worden gebruikt geldt datp =90 en |<£| =9 0° de doorsni jdingsbeelden worden verkregen op een en hetzelfde tijdstip.

5. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 2-4, met het kenmerk, dat de afbeeldingen worden gevormd ten tijde van de passage van het patroon voor langs de camera door verlichting van het patroon door middel van een serie kortstondige verlichtingsflitsen, waarvan de her- 20 halingsfrequentie evenredig is met de passeersnelheid van het patroon.

6. Werkwijze volgens conclusie 5,met het kenmerk, dat in het rekentuig kan worden gecompenseerd voor beeldverschuiving tijdens de kortstondige belichting 25 op basis van meting van de transportsnelheid van de strook vlak dragermateriaal, waarop de patronen zijn gedrukt. 7. · Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een of meer der voorgaande conclusies met een optisch electronische camera, waarin een beeldopnamestelsel 30 is ondergebracht, bestaande uit een of meer rijen van aaneengesloten lichtgevoelige elektrische opneemelementen met daarbij behorende electronische schakelingen, een verlich-tingsstelsel en een electronisch rekentuig, waarbij de camera instelbaar in hoogte boven en in dwarsrichting over 35 de strook vlak dragermateriaal waarop de te controleren patronen zijn gedrukt, is aangebracht in een gestel, 83 0 1 0 5 4' *' «Μ -- ·. met het kenmerk, dat de camera roteerbaar om de optische as van zijn lenzenstelsel in het gestel is opgenomen.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het k e n - 5 merk, dat de voor de hoogte-, dwars- en rotatieverstel- lingen aangebrachte electronische aandrijvingen voor hun besturing kunnen zijn aangesloten op het electronisch rekentuig-

9. Inrichting volgens conclusie 7,met het ken- 10 merk, dat de voor de verstelling van het lenzenstelsel aangebrachte electronische aandrijvingen voor hun besturing kunnen zijn aangesloten op het electronisch rekentuig.

10. Inrichting volgens conclusie 7,met het ken- 15 merk, dat in de camera een voorziening is aangebracht voor het op een konstante temperatuur houden van de rij(en) elektrische opneemelementen.

11. Inrichting volgens conclusie 10 , m e t het kenmerk , dat de voorziening bestaat uit een of meer

20 Peltier-elementen. | 8301054