(57)【要約】本発明は、概して印刷機の分野に係り、特に、ＣＭＯＳ）を基盤とした画像記録装置及び望ましくはＬＥＤ光源を用いて、印刷機上のウェブの動きを視覚的に検査する方法及び装置に関する。
2005538874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷機の基体と光学的に情報伝達可能に構成された視覚的検査システムであって、この視覚的検査システムは、
基体上に印刷された画像を記録するように構成されたＣＭＯＳ画像記録装置と、
前記記録装置に接続された処理ユニットであって、基体の位置調整に関する情報を含んでいる出力を生成するように構成された処理ユニットとを備えていることを特徴とする視覚的検査システム。
【請求項２】
更に照明システムを備えていることを特徴とする請求項１に記載の視覚的検査システム。
【請求項３】
前記照明システムは、非ストロボ型及び非白熱灯型であることを特徴とする請求項２に記載の視覚的検査システム。
【請求項４】
前記照明システムは、複数の高強度ＬＥＤを備えていることを特徴とする請求項２に記載の視覚的検査システム。
【請求項５】
前記複数の高強度ＬＥＤは、円形配置となっていることを特徴とする請求項４に記載の視覚的検査システム。
【請求項６】
前記円形配置は、前記記録装置を取り囲んでいることを特徴とする請求項５に記載の視覚的検査システム。
【請求項７】
前記位置は、前記基体の横方向位置を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の視覚的検査システム。
【請求項８】
前記位置は、前記基体の長手方向位置を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の視覚的検査システム。
【請求項９】
印刷機の基体と光学的に情報伝達可能に構成された視覚的検査システムであって、この視覚的検査システムは、
基体上からの画像を記録するように構成されたＣＭＯＳ画像記録装置と、
前記記録装置に接続された制御システムであって、前記印刷機の動作を制御するために記録された前記基体の画像を使用する制御システムとを備えていることを特徴とする視覚的検査システム。
【請求項１０】
更に非ストロボ型及び非白熱灯型の照明を備えていることを特徴とする請求項９に記載の視覚的検査システム。
【請求項１１】
前記照明は、複数のＬＥＤを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の視覚的検査システム。
【請求項１２】
前記ＬＥＤは高強度型であることを特徴とする請求項１１に記載の視覚的検査システム。
【請求項１３】
前記ＬＥＤは、矩形及び円形配置の１つの形態で配置されることを特徴とする請求項１１に記載の視覚的検査システム。
【請求項１４】
前記配置は、前記記録装置を取り囲んでいることを特徴とする請求項１３に記載の視覚的検査システム。
【請求項１５】
前記制御システムは、切断制御システムであることを特徴とする請求項９に記載の視覚的検査システム。
【請求項１６】
前記制御システムは、色制御システムであることを特徴とする請求項９に記載の視覚的検査システム。
【請求項１７】
前記制御システムは、登録制御システムであることを特徴とする請求項９に記載の視覚的検査システム。
【請求項１８】
前記制御システムは、ウェブ検査制御システムであることを特徴とする請求項９に記載の視覚的検査システム。
【請求項１９】
前記記録装置は、固定されていることを特徴とする請求項９に記載の視覚的検査システム。
【請求項２０】
前記記録装置は、前記印刷機に対して固定されていることを特徴とする請求項９に記載の視覚的検査システム。
【請求項２１】
印刷機の基体と光学的に情報伝達可能に構成された視覚的検査システムであって、この視覚的検査システムは、
基体上に印刷された画像を記録するように構成されたＣＭＯＳ画像記録装置と、
前記記録装置に接続された制御システムであって、前記印刷機の動作を制御するために記録された前記画像を使用する制御システムと、
前記記録装置を取り囲むような構成で配置された複数の高強度ＬＥＤを有する照明システムを備えていることを特徴とする視覚的検査システム。
【請求項２２】
オフセット輪転印刷機のウェブと光学的に情報伝達可能に構成された視覚的検査システムであって、この視覚的検査システムは、
ウェブ上に印刷された画像を記録するように構成されたＣＭＯＳ画像記録装置と、
前記記録装置に接続された制御システムであって、前記印刷機の動作を制御するために記録された前記画像を使用する制御システムと、
前記記録装置を取り囲むような構成で配置された複数の高強度ＬＥＤを有する照明システムを備えていることを特徴とする視覚的検査システム。
【請求項２３】
印刷機の基体と光学的に情報伝達可能に構成された視覚的検査システムであって、この視覚的検査システムは、
基体上に印刷された画像を記録するように構成されたＣＭＯＳ画像記録装置と、
前記記録装置に近接して前記基体を照明するように位置決めされた複数の高強度ＬＥＤを備えたことを特徴とする視覚的検査システム。
【請求項２４】
前記記録装置はレンズを備え、前記ＬＥＤは前記レンズを囲んで円形状に向けられて配置されていることを特徴とする請求項２３に記載の視覚的検査システム。
【請求項２５】
印刷機の基体を視覚的に検査する方法であって、この方法は、
前記基体上に印刷された画像を記録するように構成されたＣＭＯＳ画像記録装置を含むカメラ装置を用意する工程と、
前記ＣＭＯＳ画像記録装置を使って少なくとも１つの画像を記録し、出力を生成する工程とを備えている視覚的に検査する方法。
【請求項２６】
更に前記基体を照明する工程を備えたことを特徴とする請求項２５に記載の視覚的に検査する方法。
【請求項２７】
前記基体は、非ストロボ型、非白熱灯型の光源で照明されることを特徴とする請求項２６に記載の視覚的に検査する方法。
【請求項２８】
前記ウェブは、ＬＥＤを使って照明されることを特徴とする請求項２６に記載の視覚的に検査する方法。
【請求項２９】
更に前記出力に応じて前記印刷機の状態を制御する工程を備えたことを特徴とする請求項２５に記載の視覚的に検査する方法。
【請求項３０】
オフセット輪転印刷機のウェブを視覚的に監視する方法であって、この方法は、
前記ウェブ上に印刷された画像を記録するように構成されたＣＭＯＳ画像記録装置を含むカメラ装置を用意する工程と、
複数のＬＥＤで前記ウェブを照明する工程と、
前記ＣＭＯＳ画像記録装置を使って少なくとも１つの画像を記録する工程と、
出力を生成する工程と
前記出力に応じて前記印刷機の状態を制御する工程とを備えている視覚的に検査する方法。
【請求項３１】
印刷機の画像記録装置のための照明配置構造であって、印刷機の基体を照明するのに適応する照明配置構造であり、この照明配置構造は、前記記録装置を囲むように円形形状に配置された複数の高強度ＬＥＤを備えていることを特徴とする照明配置構造。
【請求項３２】
印刷機の基体と光学的に情報交換できるように構成された視覚的検査システムであって、この視覚的検査システムは、
前記基体上に印刷された画像を記録するように構成された複数のＣＭＯＳ画像記録装置と、
前記複数の記録装置のそれぞれと接続され前記記録された画像を処理するようにされた処理ユニットとを備えたことを特徴とする視覚的検査システム。
【請求項３３】
前記複数の記録装置は、前記印刷機に対して固定されていることを特徴とする請求項３２に記載の視覚的検査システム。
【請求項３４】
印刷機の基体と光学的に情報交換できるように構成された視覚的検査システムであって、前記基体上には繰り返される反復物を有しており、この視覚的検査システムは、
前記基体に繰り返し反復的に印刷された全ての画像を記録するように構成されたＣＭＯＳ画像記録装置と、
前記記録装置と接続され前記記録された画像を処理するようにされた処理ユニットとを備えたことを特徴とする視覚的検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して印刷機の分野に係り、特に、印刷機に沿って移動する基体(substrate)上の画像(image)を、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）を基盤とした画像記録装置及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を用いて、視覚的に検査する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフセット輪転印刷機(web offset press)のような例示的な印刷機において、材料のウェブ（典型的には紙）はリール台(reel stand)のような収納機構から、ウェブに繰り返しの画像を印刷する１つ又はそれ以上の印刷ユニットへ供給される。印刷されたウェブは一般的には、乾燥ユニット、冷却台、及び／又は被覆器(coating machine)のような多数の処理ユニットを通して搬送される。そしてウェブは折り重ね装置／折り装置に搬送される。
【０００３】
印刷機の様々な条件（例えば、ウェブの張力、継目の存在及び折り重ね装置、切断機、印刷機、糊付け機や他の処理機器の影響）が、処理ステーション（即ち、印刷ユニット、処理ユニット、折り重ね装置／折り装置等）に関してウェブの位置を径時的に変化させる原因となっている。従って、ウェブの長手方向位置を進めたり遅らせたり、及び／又はウェブの横方向の位置を調節することによって、ウェブと処理ステーションとの位置関係を定期的に調節する必要がある。
【０００４】
ウェブと処理ステーションとの位置関係の調整を制御する制御システムは一般的に知られており、切断制御も含んでいる。典型的に位置調節の量は、視覚的検査システム及び／又はウェブを手動で観察する印刷機操作者を使って、ウェブの動きを監視することによって決定される。他の印刷機制御システムは、色登録(color registration)、色制御及びウェブ検査を含んでいる。
【０００５】
制御システムと共に動作する既存の視覚的検査システムは、典型的には少なくとも１つのカメラ装置を利用する。カメラ装置は典型的には、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラのような画像記録装置を備えている。カメラ装置はまた典型的には、画像が記録されるときに画像記録装置の視野を照明するための照明システムを備えている。既存の照明システムは、パルスキセノンストロボ及び／又は白熱灯のような光源を備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、視覚的検査システムで使用される各カメラ装置は、専用の処理ユニット（即ち、単一のカメラ装置だけを収容する処理ユニット）に接続されており、これにより印刷機の状態を制御するために使用される制御システムに接続される。制御システムの少なくとも一部は、専用の処理ユニット内に収納される。既存の視覚的検査システムの技術要件では、一般的にカメラ装置と専用の処理ユニットとの内部接続を最長でも約4.6ｍ（15フィート）未満にする必要がある。既存のカメラ装置は、典型的には一連の軸エンコーダ(shaft encoder)を用いて移動するウェブと同期される。既存のカメラ装置は、移動するウェブの全ての回転又は反復を記録する能力は有していない（即ち、カメラ装置は移動するウェブ上に印刷された画像の少なくとも一部を記録するのに十分高いサンプリングレートを備えていない）。従って、既存のカメラ装置は、移動するウェブの動きを分析するためのサンプリング技術に依存する。既存の視覚的検査システムは、初期のウェブ移動の場合と同じ面ではない如何なる方向でも、ウェブの位置変化を検出することはできない。
【０００７】
既存の視覚的検査システムの照明システムに利用される光源は一般的に熱を発生するが、この熱は画像品質に対する熱の有害効果（例えば、レンズの歪みによる低下する画像品質）を低減するために放出しなければならない。加えて、光源は低い消費電力で、コストが安く、長寿命であることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、印刷機上を移動する基体を、ＣＭＯＳを基盤とする画像記録装置を使って視覚的に検査できる印刷機用の視覚的検査システムを提供する。本発明の視覚的検査システムは、既存の視覚的検査システムよりも低い経費で高い水準の機能を提供する。本発明の視覚的検査システムは、多数の異なる応用（例えば、側部配置制御(side lay control)、印刷−切断制御(print-to-cut control)、印刷−折り制御(print-to-fold control)、印刷−処理制御(print-to-process control)、色登録(color registration)、色制御(color control)、ウェブ検査(web inspection)あるいは基体の視覚的検査が必要な他の応用を含むリボン又はウェブ制御）に利用される制御システムに対し、基体の視覚的検査を実行するために、新しい印刷機及び既存の印刷機においても助けになる。
【０００９】
本発明は、更に基体を照明するためのＬＥＤ光源を提供する。
本発明の他の特徴及び利点は、詳細な説明及び添付図面を考慮することによって明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態を詳しく説明する前に、本発明は以下の説明及び以下の図面に示されている構成要素の細かな構造及び配置の適用に限定されるものでないことは理解すべきである。本発明は、他の実施形態でも可能であり、様々な運用及び方法で実施される。また、ここで使用される言葉使いや語句は説明の目的であって限定する意図のものではないことを理解すべきである。「含む」、「備える」、「有する」等の使用及びこれらの変形は、追加の要素と共に後述列記されるもの及びその均等物を含める意味である。
【００１１】
図１を参照すると、多数の反復画像をウェブ(web)１２（例えば、紙）のような基体上に印刷するための代表的な印刷機１０が示されている。図示された印刷機１０は、ウェブ１２のリール(reel)１６を支持するリール台１４を含む輪転オフセット印刷機(web offset press)である。尚、本発明は枚葉給紙印刷機(sheet fed presses)や、例えばグラビア印刷や新聞印刷のような他の非オフセット印刷にも同様に適用できる。
【００１２】
印刷機１０は印刷ユニット１８，２０，２２，２４を備え、それぞれは異なる色インクで印刷する。この形式の印刷は、一般的に輪転オフセット印刷と呼ばれる。図示された印刷機１０において、ウェブ１２と対面する第１印刷ユニット１８は黒色インクで印刷し、他の印刷ユニット２０，２２，２４は他の色で印刷する。例えば、印刷ユニット２０はマゼンタインクで印刷し、印刷ユニット２２はシアンインクで印刷し、印刷ユニット２４は黄色インクで印刷する。しかし、本発明はそのような各印刷ユニットを用いて異なる色で、及び／又はそれよりも少ないか或いは多い印刷ユニットで印刷を実行できることは理解すべきである。印刷機１０は駆動システム２６を備えており、この駆動システムはリール１６から各印刷ユニット１８，２０，２２，２４を通してウェブ１２を搬送する駆動ローラ２８を備えている。各印刷ユニット１８，２０，２２，２４によって印刷された画像は、移動するウェブ１２上に複合多色画像を生成するために重なり合う。
【００１３】
各印刷ユニット１８，２０，２２，２４は、ウェブ１２を挟む一対の平行回転ブランケット回転胴３０，３２を備えている。各印刷ユニット１８，２０，２２，２４は更に印刷版を担持する印刷版回転胴３４を備えており、ブランケット回転胴３０にインク画像を付与する。随意的には、仮にウェブ１２の両面に印刷することが必要な場合には、各印刷ユニット１８，２０，２２，２４は更に印刷版を担持する印刷版回転胴３６を備え、ブランケット回転胴３２にインク画像を付与する。ブランケット回転胴３０，３２は、印刷版回転胴３４，３６から受け取ったインク画像をウェブ１２に転写する。
【００１４】
印刷ユニット１８，２０，２２，２４を出た後には、ウェブ１２は乾燥機３８、冷却台４０、被覆機４２のような必要な様々な処理ユニットを通して案内される。そして、ウェブはフォーマ(former)／折り装置(folder)４４に運ばれる。
【００１５】
自動化された輪転印刷工程は、一般的にウェブ１２と光学的に情報伝達できる少なくとも１つのカメラ装置を備えている。各カメラ装置は、印刷機の主制御システムのためにウェブの観察に利用される。印刷機１０は少なくとも１つの視覚的検査システムと接続されている。図２に示すように、本発明の視覚的検査システム４６は、側部フレームユニット４８（例えば、処理ユニット）と、ウェブ１２と光学的に情報伝達できるように構成された少なくとも１つのカメラ装置５０を備えている。視覚的検査システム４６はまた、少なくとも１つのカメラ装置位置決めユニット５２を備えている。カメラ装置５０とカメラ装置位置決めユニット５２との組合せは、カメラシステム５４としても理解できる。
【００１６】
例えば使用するカメラ装置が単一のカメラ装置５０又はウェブ１２の必要な全ての領域を捉える視野を得る複数の協働するカメラ装置５０であるならば、カメラ装置位置決めユニット５２は不要である。視覚的検査システム４６に含まれる各カメラ装置５０及び／又はカメラシステム５４は、視覚的検査が必要な領域におけるウェブ１２の視野を得るために、印刷機１０に取り付けられる。視覚的検査システム４６は、カメラ装置５０及び／又はカメラシステム５４の数及び位置の両方について、将来的な選択肢を残している。
【００１７】
側部フレームユニット４８は、使用されている各カメラ装置５０間の少なくとも１つの内部接続及び使用される各カメラ装置位置決めユニット５２間の少なくとも１つの内部接続を有している。内部接続は、情報の伝達を向上させるのに適用される低電圧差動送信機及び受信機によって許容される最長距離よりも短くなければならない。情報の伝達のために非多重伝送プロトコルが使用される場合、内部接続の距離は約91ｍ（300フィート）である。情報の伝達のために多重伝送プロトコルが使用される場合、内部接続の距離は約9.1ｍ（30フィート）である。望ましい実施形態においては、非多重伝送プロトコルが使用される。一実施形態において、内部接続のために使用される配線は、高周波伝送に定格されている。
【００１８】
印刷機１０が安定した状態で動作している間は、例えば８台までのカメラ装置５０を単一の側部フレームユニット４８に好適に収容することができる。加えて、側部フレームユニット４８は、印刷機１０の制御システム５６及び判断機器から約304ｍ（1000フィート）まで離れて設置できる。一実施形態において、各制御システム５６及び判断機器は、イーサネット（登録商標）接続を介して側部フレームユニット４８に接続されている。本発明は、側部フレームユニット４８の容量に基づく視覚的検査システム４６の構成要素の取り付けにおける柔軟性を向上させ、内部接続のための距離の拡張、及び適用される構成要素及び組み込まれる設計により既存のカメラ装置と比較した時のカメラ装置５０の寸法の減少を可能にする。
【００１９】
側部フレームユニット４８は、単一基板コンピュータ（ＳＢＣ）５８、電源６０及び少なくとも１つのカメラインターフェース基板（ＣＩＢ）６２を備えている。各カメラインターフェース基板６２は、単一基板コンピュータ５８に配置されたバス接続器を介して単一基板コンピュータ５８に接続される。各カメラインターフェース基板６２は、カメラ装置５０の何れか１つ又は複数に接続される。各カメラインターフェース基板６２は、このカメラインターフェース基板６２に接続されて各カメラ装置５０を動かすのに適合する各カメラ装置位置決めユニット５２に接続される。
【００２０】
単一基板コンピュータ５８は一般的な形式のコンピュータであり、クロック速度が少なくとも330MHｚのペンティアム（登録商標）かそれ以上のプロセッサと、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）アーキテクチャと、周辺機器内部接続規格（ＰＣＩ）（即ち、パーソナルコンピュータバス）と、約32ＭＢのメモリ（半導体メモリ及び／又はディスクドライブ記憶装置）と、イーサネット（登録商標）ポートを備えている。随意的には、単一基板コンピュータ５８は、統合ドライブ機器接続規格（ＩＤＥ）（即ち、固定ディスク）制御部と、映像描画アレイ（ＶＧＡ）ドライバと、キーボード入力装置を備えている。必要なメモリの大きさは、保存されている履歴データの量に支配される関数である。仮に限定された履歴データだけが必要な場合には、メモリの必要量は少なくてもよい。単一基板コンピュータ５８は、遠隔ソフトウェア登録及び遠隔システム診断が可能なように構成されている。
【００２１】
各カメラ装置５０は画像記録装置６４及び望ましくは照明システム６６を備えている。望ましい実施形態において、画像記録装置６４は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ社から提供される型式ＭＣＭ２００１４のようなＣＭＯＳを基盤とした画像記録装置（例えば、ＣＭＯＳカメラ及び／又はＣＭＯＳセンサ）や、他の製造者からの同様の素子である。ＣＭＯＳを基盤とした画像記録装置の利点は、低い電力消費と、低いデータ伝送要件と、単一の集積チップへの直接書き換え可能な取得パラメータである。
【００２２】
照明システム６６は、視野を照明するための光源を備えている。望ましい実施形態において、光源はＬＥＤ光アレイであり、より望ましくは複数の高強度ＬＥＤである。そのようなＬＥＤは、ＬｕｍｉＬｅｄｓ社からの型式ＬＸＨＬ−ＰＨ０１として提供され、或いは他の製造者から他の同様な素子が提供される。ＬＥＤ光アレイ６７は、図３に示す円形形状のように画像記録装置６４のレンズの回りに位置するパターン又は構成で具体化することが望ましい。しかし、矩形形状のような他の構成やパターンも適用できることは注意すべきである。ＬＥＤのように、非ストロボ及び非白熱灯光源の使用は、ストロボや白熱灯光源と比べて、発熱を低減し、製造コストを削減し、電力消費を抑え、長寿命を実現する。しかし、ストロボＬＥＤ及び白熱灯光源も本発明に適用できることは注意すべきである。
【００２３】
図２に戻って参照すると、視覚的検査システム４６は同期モジュール６８によってウェブ１２の動きと同期することが望ましい。同期モジュール６８は、ウェブ１２のそれぞれの主要回転毎に通過による変化（例えば、画像の各繰り返しで変化が検出される）が検出されるように印刷機１０に接続されている。視覚的検査システム４６は、カメラ装置５０を繰り返し通過するそれぞれのそして全ての画像の少なくとも一部分の画像の記録をするための内部タイミングを生成するために、変化を利用する。
【００２４】
視覚的検査システム４６は、少なくとも１つの同期モジュール６８を利用する。一般的に、印刷機１０の監視される各制御面では、専用の同期モジュール６８を備えている。代替実施形態においては、同期モジュール６８からの信号は、多数の制御アプリケーションによる使用のために、一緒に多重化され或いは次々とつなげられる。本発明は視覚的検査システム４６と、毎秒30フレームを越える速度での外部刺激動作との同期を可能とする。このように、視覚的検査システム４６は、約0.57ｍ（22.5インチ）の繰り返し割合において毎分約1067ｍ（毎分3500フィート）を超える速度割合で繰り返し印刷機１０のカメラ装置５０を通過する全ての画像の少なくとも一部を記録することができる。加えて,視覚的検査システム４６は、毎秒５フレームから毎秒30フレームの間に入る典型的な範囲での速度範囲を超える外部刺激に同期することができる。
【００２５】
同期モジュール６８は、位置の細かい変化を表示する1000〜8000区分目盛りと共に上死点表示を含む軸エンコーダを備えている。代替案としては、同期モジュール６８が上死点表示だけを含む軸エンコーダを備えていてもよい。望ましい実施形態では、上死点表示だけを含む軸エンコーダを適用する。上死点表示だけを使用する方法は、次の繰り返しの交差のほとんど振動(jitter)の無い表示を可能にする。両方の方法は、正確な位置決めを可能にするために、変化の間の時間を十分な区画へ分割する。そして視覚的検査システム４６は、最新の変化からの時間を計測し、画像を記録するための正確な時間を示す制御信号をカメラ装置５０に自動的に提供する。
【００２６】
一般的な動作において、側部フレームユニット４８は多数の内部接続（例えば、データバス）によってカメラ装置位置決めユニット５２やカメラ装置５０と接続される。側部フレームユニット４８は、カメラ装置位置決めユニット５２に制御信号を送り、カメラ装置位置決めユニット５２は制御信号及びエンコーダ入力に基づいてウェブ１２上の位置へカメラ装置５０を移動させる。一実施形態において、カメラ装置位置決めユニット５２はカメラ装置５０を、カメラ装置位置決めユニット５２の機械的限界（例えば、設置位置及び各方向への移動長さ）に起因する所定の領域内のＸ座標及びエンコーダ入力に基づくＹ座標において移動させるように構成されている。カメラ装置５０の位置決めは自動的であるが、操作者が手動でカメラ装置５０を位置決めした場合には、印刷機１０の操作者によって位置決めは範囲を超えることができる。尚、各カメラ装置５０は、ウェブに対して停止することもできる。
【００２７】
側部フレームユニット４８はまた、画像記録装置６４及び照明システム６６に制御信号を送る。制御信号が画像を取得する要求を含んでいる場合、ウェブ１２は照明システム６６によって照明され、画像記録装置６４は同時に視野内の印刷画像の少なくとも一部を表す画像データを記録する。より詳しくは、ウェブ１２の画像は、最初に数画素列を与えてそしてそれらのセルに光を当てて、それから短い時間の後（画像記録装置６４のシャッタスピードに基づく）、それらの画素の画像が記録されて次の組の列が与えられることによって、記録される。この工程が、求められる画像の全ての列分だけ記録されるまで継続する。画像記録素子６４は、既存の画像記録装置を使った場合に記録される単一点若しくは単一線の情報だけの場合に代わり、視野内のウェブ１２の少なくとも代表的な一部を記録することができる。
【００２８】
画像記録装置６４の特徴は、正確な画像記録を可能にするために、制御されるべき画像の始まりと終わりのＸ−Ｙ寸法を与える。仮に次に記録しようとする画像の開始と終わりのＸ−Ｙ寸法が、対象となる目的物を含まないようにウェブ１２が移動する場合（即ち、対象となる目的物が画像記録装置６４の視野外に存在する）、カメラ装置５０は上記したようにカメラ装置位置決めユニット５２によって再度位置決めされ、記録されるべき画像の開始及び終わりのＸ−Ｙ寸法内に対象となる目的部が来るようにする。
【００２９】
一実施形態において、画像記録装置６４は内部集積回路（Ｉ２Ｃ）通信線及び以下のＩ２Ｃプロトコルを使って初期化される。画像記録装置６４内の様々なレジスタが、画像記録装置６４の処理を全体的に制御するために与えられる。しばしば利用されるレジスタ（初期化以外の時）としては、シャッタスピードレジスタ、コラム利得レジスタ(column gain register)、及びウィンドウサイズレジスタとを含んでいる。
【００３０】
ウィンドウサイズレジスタは、設定されるべき画像の寸法を与える。画像の寸法は、画像記録装置６４の視野全体として又はその一部として設定可能である。仮に画像の寸法が視野の一部分だけに設定された場合、画像は視野内の何れかのＸ−Ｙ座標を占めることになる。しかし、画像の寸法は、通常の速度変化及び同期振動にわたって、ウェブ１２の必要な部分の連続監視を可能にするのに十分な寸法が設定される必要がある。
【００３１】
画像記録装置６４のシャッタスピードレジスタは印刷機１０の様々な速度での画像記録を最適化するように設定される。シャッタスピードは、毎分約1067ｍ（毎分3500フィート）を超える速度割合（即ち、ウェブが毎分約1067ｍ（毎分3500フィート）を超える速度割合で移動している）で完全な停止状態にするのに十分速い速度である。加えて、ＣＭＯＳ画像記録装置のシャッタスピードは、１マイクロ秒から１秒の範囲での露出時間を実現するために可変である。一実施形態において、単一のシャッタスピード設定も広い範囲の印刷速度に使用できる。
【００３２】
画像記録装置６４のコラム利得レジスタは、照明システム６６の色温度に対する色利得を安定させるために使用される。上記したように、どのような形式の光源が使用されるかに依存して、熱の発生が記録された画像の歪みの原因となる。コラム利得レジスタの調整はこれを調整する。ＬＥＤ光アレイ６７は既存の光源より発生する熱が少なく、従って熱の発生により生じる歪みの修正を低減できる。加えて、側部フレームユニット５６によって使用される画像分析アルゴリズムは、更に熱の有害効果を低減する。全てのレジスタに対する値は、開始段階であらかじめ登録されており、実行中に登録するのが必要な場合だけレジスタの値が変化する。その値は、初期化の目的のためにデータベースに保存される。
【００３３】
画像が画像記録装置６４によって記録された後、記録された画像は側部フレームユニット４８へ転送される。後続列が記録された時に、各組のデータ列が転送される。記録された画像（又はその一部）は、画像記録装置６４から直接メモリアクセス（ＤＭＡ）を介して側部フレームユニット４８に伝達されるか、或いは他の実施形態では、画像記録装置６４と側部フレームユニット４６が外部メモリを分け合い、従ってメモリへの転送は内部的に実行される。転送される画像データの量は、記録された画像の物理的寸法に依存する。側部フレームユニット４８は、各カメラ装置５０のために用意され接続されている数メガバイトの記憶領域（例えば、バッファ）を備えている。バッファは、最初の複数の記録画像が転送された後に、複数の記録画像が側部フレームユニット４８に提供されるように、循環形式で使用されている。一旦バッファが一杯になると、新しい画像データはバッファ内の最も古い画像データに上書き保存される。一実施形態において、画像データは将来的な履歴分析を可能にするために、分析された後に他のメモリに転送される。他の実施形態において、バッファの大きさは履歴分析を行うのに十分大きい。
【００３４】
一旦側部フレームユニット４８が記録画像を受け取ると、記録画像が分析された制御面(control aspect)に従って処理される。以下に示す例において、折り装置内での切断制御が制御される。側部フレームユニット４８は、既存のカメラ装置が認識できる単一マークや線状に延びるマークに加えて、パターン状マーク（菱形、三角形或いは他のパターン）も認識することができる。この能力は、視覚的検査システム４６がウェブの横方向及び円周方向の両方についての位置の変化を検出することを可能とする。従って、この例における制御システム５６及び切断制御は、ウェブ１２の初期移動の方向と同じ面や他の面におけるウェブの制御調整のために使用できる。加えて、視覚的検査システム４６が認識するパターン状のマークは、特にウェブの動きを検出する目的のためにウェブ１２上に印刷されるマークよりもむしろ、画像の一部である方がよい。普通に生成される画像の部分を認識する能力は、ウェブ上へのこれらの特別なマークの配置（例えば、折り畳まれる部分や無駄に切断される領域）に関連する問題を低減する。
【００３５】
側部フレームユニット４６は、記録画像の濃度を分析するように構成され、また記録された画像の構成要素を横方向及び円周方向の両方において約25.4μｍ（0.001インチ）の範囲内に位置決めするように構成されている。分析技術は、数学的及び／又は幾何学的画像分析アルゴリズムを組み合わせている。一般的に、視覚的検査システム４６が多数のモード（例えば、初期化、定常状態動作、停止）で使用できるようにするために、多数のアルゴリズムが単一の側部フレームユニット４８で使用される。これらのモードの特定のアルゴリズムを使用することによって、印刷機１０の起動時にウェブ１２が毎分約91ｍ（300フィート）で移動している場合に、３秒未満でマークのパターンを捉えることを可能にする。
【００３６】
この切断制御においては例えば、分析は記録された画像の本体における明るい変化及び／又は暗くなる変化の位置を確認することによって始まる。少なくとも３回の明るくなる変化及び／又は暗くなる変化のパターンの位置が確認された後に、そのパターンを先行するデータの組と比較して、動いているウェブの移動があるかの判断をする。いくつかの組のマーク及び／又はパターンが、記録された画像からのマークやパターンと比較するために、側部フレームユニット４８に読み込まれる。検出されたいずれかの移動は、同期モジュール６８の解像度情報（例えば、上死点変化）、及びカメラ位置決めユニット５２を使って定量化される。側部フレームユニット４８は、どの程度速くウェブ１２が移動し、最後の既知のＸ−Ｙ位置が決定されてからどのくらいの時間が経過したかを判断することにより、参照マーク又はパターンのＸ−Ｙ座標を計算することができる。側部フレームユニット４８は、各カメラ装置に対する誤差を生成し、それを分析し、円周方向及び横方向の誤差の結果を代表的な制御システム６８に伝達する。この情報はその後、ウェブ１２と処理ステーションとの位置関係の必要な調整を制御するのに使用される。
【００３７】
側部フレームユニット４８は、発生した事象の履歴を構築し、ウェブ１２と処理ステーションとの位置関係の変化のパターンの履歴を分析する。エラートラッキング(error tracking)におけるパターン周期が決定された場合、側部フレームユニット４８は、予想されやがて来る事象の誤差修正を提供するために、これらの周期を先取り(look ahead)分析に提供するように構成されている。他の実施形態において、画像データをより良く分析するためのアルゴリズムをどのように改良するかの洞察を提供するオフライン分析のために、データが保存される。これらの形式の分析は、側部フレームユニット４８の全体的なメモリ要件を増大させる。
【００３８】
他の例において、視覚的検査システム４６は閉鎖リボン若しくはウェブ制御システムと接続される。一般的に、折り重ね装置／折り装置の全てのウェブの構成はメモリに保存されている。加えて、リボン制御システム設定情報も、メモリに保存されている。そのような情報は、カメラマッピング（設定に含まれている全てのリボンのための、補償器へのカメラ装置５０及び山形継目板(angle bar)の関係に対するカメラ装置５０）、同期モジュール６８のタイミング、ウェブ幅及び位置、その他リボン制御システムの性能を調整するのに関連した情報を含んでいる。
【００３９】
印刷機の起動時に、折り装置予設定システムは、リボン補償器と山形継目板を予め設定する。そしてリボン制御システムの側部配置機能は、各リボン（システムは２〜２４のリボンを含んでいる）を正確な開始位置に移動させる。正確な開始位置への移動は、視覚的検査システム４６を使って各リボンの特定の縁部を視覚的に検出することによって成し遂げられる。典型的には、カメラ装置５０は各リボンが見えるように取り付けられる。視覚的検査システム４６は、マークやパターンの位置を確認し、それからリボン制御システムはリボンの幅と視覚的検査システム４６によって与えられるマーク又はパターンのＸ−Ｙ座標に基づいて、リボンの縁部の絶対位置を計算する。ウェブ１２上のインクが定着したら直ぐに、カメラ装置５０は、位置を確認すべきマーク又はパターンのところのアレイに位置決めされる。
【００４０】
リボン制御システムがマーク認識を適用する場合、視覚的検査システム４６は、同期モジュール６８によって提供されるタイミングに基づいて、記録された画像によってマークの探索を開始する。一旦マークの位置が確認されると、その後リボン制御システムは印刷−切断(print-to-cut register)レジスタを調整し、印刷−折りレジスタ(print-to-fold register)を細かく整調する。本発明は、インクを可視化させる２回の版の回転におけるマークの位置を確認するように構成され、カメラ装置はアレイ上に配置される。
【００４１】
上記したように、ウェブ１２のパターン認識が要求された場合、ウェブ１２が毎分約91ｍ(300フィート)の速度で移動していると仮定すると、印刷機１０の起動から３秒以内にパターンの位置を確認するように構成されている。
【００４２】
リボン制御システムは、全ての設定パラメータを入力することなくジョブを呼び出すために使用できるジョブ構成ライブラリ(job configuration library)を備えていることが望ましい。仮にジョブがジョブ構成ライブラリに保存されている場合には、印刷機１０はジョブ構成ライブラリからジョブを選択することにより初期化され、ジョブの設定を確認し、必要ならば設定を調整し、システムを自動モードに置く。そして視覚的検査システム４６は、印刷機１０が自動モードの場合には、ウェブの動きの監視の権限を取得する。
【００４３】
もし実行される必要のあるジョブがジョブ構成ライブラリ内に無い場合、印刷機操作者は、カメラマッピングの定義、モータ出力極性を確立するための山形継目板リボン巻き付け方向の決定、モータ出力極性を確立するための補償器リボン巻き付け方向の決定、使用する少なくとも１つの同期モジュール６８の選択、そして、印刷機１０が自動モードに置かれる前のリボン幅と各リボンのオフセットの決定などを含む様々な処理を実行する必要がある。印刷機１０が自動モードに置かれる前に追加の処理が要求され、その数はマーク認識或いはパターン認識のどちらが適用されるかに依存している。
【００４４】
さて、図４及び図５に目を転じてみると、これらの図は２つの代表的な実行中の画面７０，７２をそれぞれ示しており、これらは印刷機１０の操作者が見ることができる。実行中の画面７０，７２は、印刷−切断及び印刷―折り動作を観察するために使用される。他の実施形態において、同様の実行画面が他の応用に対するウェブの移動を観察するために適用される。実行画面７０，７２は、動作の許容範囲７４を含んでいるＸ−Ｙ軸を備えている。一実施形態において、許容範囲７４は製造された製品が良好な製品と認められた場合には緑であり、不良な製品であると認められた場合には許容範囲７４は赤となる。十字線ポインタ７６は分析されるパターン又はマークのＸ−Ｙ座標を示している。基準偏差監視ボックス７８は、パターンやマークを分析するのに使用されるアルゴリズムに典型的に付随する誤差を示している。実行画面はチルトボックス(tilt box)８０、誤差修正量ボックス８２、パターン認識レベルボックス８４及び状態ボックス(status box)８６を含むように構成されている。チルトボックス８０は、実行画面が何を描写しているか（例えば、リボンが２４本のシステムの中のリボン番号２）を示している。誤差修正量ボックス８２は、対象物がＸ−Ｙ軸の原点からどのくらい離れているか（例えば、パターンが中心から左に約0.38ｍｍ（0.015インチ）で、中心から上方へ約0.38ｍｍ（0.015インチ））を示す。誤差修正量ボックス８２は単純に印刷機１０の操作者に誤差を定量化する。パターン認識レベルボックス８４は、どの程度の成功率で現状の分析アルゴリズムがパターンを認識しているか（例えば、89％の認識）を表示する。状態ボックス８６は更に、製品の状態（例えば、良好な製品、不良な製品）を表示する。実行画面７０，７２は更に、少ない或いは追加の機能を備えるように構成されていてもよい。
【００４５】
上記したように、本発明は印刷機１０の他の制御システムと共に適用でき、またウェブ１２の画像の取得が要求された場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は代表的なオフセット輪転印刷機の概略図である。
【図２】図２は本発明に係る視覚的検査システムのブロック図である。
【図３】図３は画像記録装置のレンズを囲んでいるＬＥＤ光アレイの斜視図である。
【図４】図４は例示的な実行画面である。
【図５】図５は例示的な実行画面である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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