印刷板，用于检测印刷板的位置的方法，用于用于检测印刷板的位置的系统的控制单元，用于检测印刷板的位置的系统，以及计算机程序与流程

1.本发明涉及一种印刷板，其具有用于检测印刷板的位置的至少一个光学标志。
2.本发明还涉及一种用于检测印刷板的位置的方法。
3.本发明还涉及一种控制单元，其用于用于检测印刷板的位置的系统，其中控制单元被配置为形成上述方法的步骤。
4.并且，本发明涉及一种系统，其用于检测印刷板的位置，包括如上所述的控制单元。
5.此外，本发明涉及一种计算机程序，其包括计算机可读程序代码方法，用于形成和/或运行上述方法的步骤。


背景技术：

6.印刷板通常需要精确地定位在印刷机内，以获得高质量的印刷结果。如果需要多色印刷，情况尤其如此。在这种情况下，待印刷的图像被分解为多个单色图像，多个单色图像依次印刷在基底上。所有单色图像一起形成多色图像。通常，每个单色图像使用特定的印刷板印刷在基底上。明显地，这些印刷板需要以最高的精度定位在印刷机内。否则，不同颜色的区域将相对于彼此偏移或倾斜。
7.在本领域中已知为印刷板配备光学标记。这些标记可用于在印刷机内精确定位印刷板。此类标志可以在印刷板上排列，使得创建待印刷的图像的一部分，例如标志在基底上产生印刷的图像的一部分。或者，标志可以在印刷板的边界区域排列。因此，标志仍然在基底上产生印刷，但标志不形成所需图像的一部分，因此可以被切掉。特别是在第一种情况下，标志需要是相对较小的，即所谓的微标志，以便不干扰印刷结果。在第二种情况下，可以使用更大的标志。在这两种情况下，都会分析标志创建的印刷位置。在此基础上，校正印刷机内对应的印刷板的位置，直到达到满意的校准。
8.另一种方法是，当印刷板安装在对应的印刷滚筒上时，使用标志检测印刷板的位置。在这种情况下，标志本身需要被检测到而不是由标志产生印刷。通常需要以自动的方式在对应的印刷滚筒上安装印刷板。在已知方法中，通过摄像系统观察印刷板上的标志。随后，处理捕获的图像以导出印刷板的目前位置并将其与所需位置进行比较。如果需要，印刷板的位置可以通过与其交互作用的操纵器调节。
9.然而，事实证明标志的检测质量并不令人满意。尤其在相对较小的标志的情况下。此外，已经发现标志的检测质量强烈地取决于环境条件以及印刷板的类型和材料。


技术实现要素：

10.因此，本发明要解决的问题是改进印刷板的标志，从而使得印刷板的标志是可以高精度和可靠性检测的。应避免在印刷板的制造中，环境条件、印刷板的类型和材料的影
响。
11.该问题通过具有用于检测印刷板的位置的至少一个光学标志的印刷板解决，其中光学标志包括位于标志外围内的光学可检测结构。标志的外围被理解为是界定标志的外边界之后的封闭线。光学可检测结构具有一定的规律性且是有目的性提供的，即光学噪声不被视为是光学可检测结构。由于光学可检测结构排列在外围内，在下文中也将其称为内部结构。尤其当将根据本发明的标志与仅依赖于其外围的检测的已知的标志比较时，结果是根据本发明的标志提供了更多的光学边缘(即不同的光学特性的区域之间的边界线)和更高的对比度(即沿着边缘的光学特性的差异)。这种情况可以概括为根据本发明的标志比已知的标志包括更多的光学信息。由于这些信息，检测可靠性和检测的精度增强。此外，环境条件和印刷板的性质的影响减小。这尤其在相对较小的标志的情况下。并且，通过提供内部结构增强识别的合理性，这由于减少了将不作为标志的印刷板结构被错误地认为是标志(假阳性检测)的概率。
12.因此，本发明的基本思想是创建具有光学可检测的内部结构的标志并为了检测目的，除标志的外围外，还使用内部结构。
13.根据本发明，标志的长度和/或宽度可以是0.2毫米至5毫米，优选为0.5毫米至3毫米。必须记住，在印刷结果中，较大的标志可能更易于检测，较小的标志的干扰可能较小。
14.光学可检测结构的元件优选为10微米至300微米宽，更优选为20微米至250微米宽。
15.在优选实施例中，印刷板是柔性凸版印刷板，例如凸版的凸起元件接收用于印刷的油墨。
16.光学可检测结构可以包括于亮度和/或空间频率不同的至少两个区域，尤其其中区域于各自的灰度不同。该情况下，术语“灰度”被理解为也包括黑色和白色。空间频率表征空间周期模式。更准确地说，空间频率是结构元件每单位距离的重复频率的度量。所有这些光学特性都是易于检测的。此外，它们可以以高可靠性和高精度被检测。而且，可以以低成本生产包括具有这种特性的结构的光学标志。
17.优选地，至少两个区域之间的所有边界线的累积长度超过标志的外围的长度。尤其优选所有边界线的累积长度超过外围的长度至少50％。所有边界线的累积长度也可以是外围的长度的100％,150％,200％或300％。至少两个区域之间的边界线也可以指定为边缘。该术语在自动图像处理领域更为常见。至少两个区域之间的边界线构成一种光学信息。如果检测大量的这种具有相对长的累积长度的边界线，则检测的可靠性和精度增强。仅检测边界线的一部分也是足够的。
18.区域中的至少一个可以具有环形段或多边形段的形式，尤其其中区域是环形的或多边形的。在这种情况下，多边形形状指向多边形链，而不是被其包围的表面。换句话说，区域具有带状的环形段或多边形段的形式。换句话说，区域对应于粗线的一部分。区域优选为圆形、椭圆形或矩形。几何元件也可以于各自的空间频率不同。这样的区域可以用于形成具有高含量的光学信息的内部结构，从而导致可靠的标志检测。
19.在实施例中，区域中的至少两个是环形的或多边形的，其中区域被同心地排列。这样的环形的或多边形的区域可能具有连续地封闭的外围。或者，外围可以是中断的，即外围可以包括空隙。在这两种情况下，同心地排列的结构导致了在标志检测中精度的提高。
20.在变体中，光学标志与印刷板是一体成型的。这意味着标志不是作为分开的部件形成的，而是像贴纸一样接合至印刷板。因此，标志不可分开地连接至印刷板，从而排除了标志的损失和标志相对于印刷板的位置错误。此外，一体地形成标志与印刷板导致相对较低的制造成本，尤其与单独生产标志和印刷板以及对应的接合操作相比。如果印刷板包括多层，标志与多层中的一层一体成型被理解为与印刷板一体成型。
21.在优选示例中，标志集成至印刷板的一层，该层由紫外线固化聚合物制成。该层可以是印刷板的顶层。在生产该类印刷板的过程中，未固化的紫外线固化聚合物层由覆盖层覆盖。覆盖层的某些区域将通过激光处理去除。这些区域可对应于用于印刷图像的区域。去除了这些区域的覆盖层也可指定为掩模。随后，应用紫外线至印刷板，其中紫外线固化聚合物在未由覆盖层覆盖的区域中固化或聚合但在由覆盖层覆盖的区域中保持未固化。此后，聚合物层未固化部分可以通过例如洗涤来去除。该过程的结果是创建了凸版印刷板，其中凸版的凸起元件被配置为接收用于印刷的油墨。明显地，光学标志可通过相同的工艺在紫外线固化聚合物的层中形成并同时产生凸版。因此，标志的集成只需要可以忽略不计的额外工作量。此外，例如形成标志的内部结构的非常小的结构，可以通过使用该过程集成至印刷板。
22.通过上述工艺产生的印刷板的紫外线固化聚合物层可以是透明的或半透明的，因此作用为光导。该特性可能会对标志的识别有干扰影响，这由于其中的区域可能看起来比标志更亮。然而，如果结构的尺寸减小，该影响减小。因此，当使用小尺寸的标志时，光导的影响是可以忽略不计的。这是对光泽的或无光泽的印刷板的情况。
23.可提供多于一个光学标志在印刷板上，尤其其中光学标志沿着直线排列。在这样的过程中，可以以提高的精度定位印刷板。这特别有助于大尺寸的印刷板。此外，通过使用多于一个标志，产生了一定的冗余，这进一步提高了检测的可靠性。
24.该问题还通过一种用于检测印刷板的位置的方法解决，包括以下步骤：
25.a)提供根据本发明的印刷板，
26.b)通过摄像单元捕获包括标志的印刷板或其至少一部分的图像，
27.c)通过识别在捕获的图像中位于标志的外围内的结构确定标志在捕获的图像中的位置，和
28.d)从捕获的图像中的标志的位置导出印刷板的位置。
29.由于识别了标志的内部结构，因此可以高可靠性检测标志。此外，由于内部结构的识别，可以高精度导出印刷板的位置。如前所述，环境条件和印刷板的特定性质对标志的检测只有微小影响。因此，该方法非常稳固。
30.在上述方法中，标志和印刷板的位置可以表示为相对或绝对位置。此外，位置可以定义为一维或二维位置。
31.尤其在方法中的步骤b)，可以照亮包括标志的印刷板的至少一部分以提高捕获的图像质量。
32.该方法可用于在对应的印刷滚筒上精确地定位印刷板。这意味着，导出的印刷板位置或者用于确定印刷板需要移动至期望位置的校正值，或者导出的位置用作使用印刷板的印刷机的参数。
33.如果根据本发明的方法的一个或多个步骤由计算机形成或运行，则这些步骤可以
累积地指定为计算机实现的方法。
34.上述方法可以由人执行，优选使用光学装置，例如放大镜和/或测量装置。或者，该方法可以至少部分地自动运行，这将在稍后解释。
35.根据一实施例，通过评估捕获的图像的灰度分布和/或空间频率分布来识别结构。这些评估可以以高速度和高可靠性运行。此外，灰度分布和空间频率的评估在图像处理中是已知的且行之有效的技术。因此，这样的方法可以以简单且稳固的方式执行。
36.也可以通过应用模式识别技术，对象识别技术和/或数字图像相关技术至捕获的图像来识别结构。这些技术在图像处理领域中是行之有效的，因此非常适合在短时间内可靠地识别结构。也可以通过应用多于一个模式识别技术或多于一个对象识别技术来提高方法的可靠性和精度。
37.在变体中，应用边缘检测技术至包括标志的捕获的图像的一部分。边缘检测技术在图像处理领域中也是众所周知的，且在短时间内提供高质量的结果。必须注意的是，边缘检测技术仅应用于显示标志的图像的那些部分。否则，印刷区域的边缘也会被认出。
38.在这种情况下，结构的检测到的边缘的累积的长度可被计算，尤其其中累积的长度被视为检测质量的指标。通过将每个检测到的边缘的长度相加，可以容易地计算所有可检测的边缘的累积的长度。标志的所有边缘的实际累积的长度可从标志的设计中得知。它构成了检测到的边缘的累积长度的理论最大值，因为并非不是所有边缘都可以检测到或不是所有边缘可以在其各自的整个长度上被检测到。由于边缘或多或少分布在标志的外围内，检测到的边缘的累积的长度与理论最大值的商可以被视为已被检测到的标志的百分比的指标。或者，检测到的边缘的其他累积长度可以被视为基准而不是理论最大值。在所有变体中，标志检测通过进一步提高方法可靠性的质量指标来增强。
39.根据本发明的方法提及的效果和优点也应用于根据本发明的印刷板，反之亦然。
40.该问题还通过用于用于检测印刷板的位置的系统的控制单元来解决，其中控制单元被配置成形成方法步骤b)至d)。优选地，印刷板是根据本发明的印刷板。具有这样的控制单元，可以支持以上方法，尤其是方法步骤b)至d)。该方法提及的效果和优点也应用于控制单元，反之亦然。控制单元优选为计算机。
41.控制单元可以被配置为使得摄像单元捕获包括标志的印刷板或其至少一部分的图像。为此，控制单元可以包括由软件和/或硬件实现的相机控制模块，其被配置为使得摄像单元捕获上述图像。
42.此外，控制单元可以被配置为通过识别在捕获的图像中位于标志的外围内的结构确定标志在捕获的图像中的位置。为此，控制单元可以包括图像处理模块，其接收摄像单元捕获的图像作为输入。图像处理模块可以包括被配置为评估在图像中的灰度分布的灰度评估模块，被配置为评估图像的空间频率分布的特别的频率评估模块，被配置为在图像上运行模式识别技术的模式识别模块，被配置为在图像上运行对象识别技术的对象识别模块，被配置为在图像上运行数字图像相关技术的数字图像相关模块和/或被配置为在图像上运行边缘检测技术的边缘检测模块。所有上述模块可以实现为软件模块、硬件模块或其组合。应注意的是，例如模式识别、对象识别和边缘检测也可以由人执行。
43.另外，控制单元被配置为从捕获的图像中的标志的位置导出印刷板的位置。
44.控制单元也可以包括被配置为计算检测的边缘的累积的长度的计算模块。优选
地，计算模块连接到边缘检测模块，使得描述检测的边缘数量的数据(例如坐标)可以从边缘检测模块传送至计算模块。计算模块为被配置为计算每个边缘的长度且将所有长度相加以得到所有检测的边缘的累积的长度。此外，计算模块可以实现为软件模块、硬件模块或其组合。
45.上述所有模块都有助于一个事实，即控制单元允许以可靠和精确的方式检测印刷板的位置。此外，环境条件和/或印刷版的性质的影响显着减少。
46.并且，该问题通过一种用于检测印刷板的位置的系统来解决，尤其是用于检测根据本发明的印刷板的位置的系统。该系统包括根据本发明的控制单元和摄像单元，其中摄像单元耦合至控制单元使得被摄像单元捕获的图像可被提供至控制单元。一旦提供了具有标志的印刷板，系统可以用于运行根据本发明的方法的剩余步骤。因此，与方法和/或控制单元有关的已经提到的相同效果和优点方法也适用于系统，反之亦然。
47.此外，该问题通过包括计算机可读程序代码装置的计算机程序来解决，如该计算机程序在计算机上被执行，尤其是在根据本发明的控制单元上被执行，该计算机程序用于形成根据本发明的方法的步骤b)及运行根据本发明的方法的步骤c)和d)。在此上下文中，程序代码方法是具有程序代码和/或程序代码模块形式的指令。程序代码或程序代码模块可以是编译的或非编译的，并且可以用任何编程语言或机器语言表示。
48.计算机程序可以包括程序代码模块，其基本上对应于如上所述的根据本发明的控制单元的模块。与控制单元的模块相关描述的特征、效果和优点也应用于程序代码模块。
49.如上所述的计算机程序可以存储在任何计算机可读数据介质上。换句话说，可以提供存储在根据本发明的计算机程序上的计算机可读数据介质或数据介质信号。
附图说明
50.现在将参照附图描述本发明。在附图中，
51.图1示出了根据本发明的系统，该系统用于检测印刷板的位置，该系统包括根据本发明的控制单元，根据本发明的计算机程序在该控制单元上存储和执行，和根据本发明的印刷板，其安装在对应的印刷滚筒上，
52.图2示出了图1的印刷板处于未安装在对应的印刷滚筒上的状态，
53.图3示出了图1和图2的印刷板的一部分，该一部分包括根据第一变体的标志，
54.图4示出了在图3的分区iv中的灰值分布，
55.图5示出了替代的印刷板的一部分，其中该视图对应于图3的视图，及在印刷板上提供与图3中的相同的标志，
56.图6示出了在图5的分区vi中的灰值分布，
57.图7示出了图1和图2的印刷板的一部分，该部分包括根据第二变体的标志，
58.图8示出了在图7的分区viii中的灰值分布，
59.图9示出了图5的印刷板的一部分，其中在印刷板上提供根据第二变体的标志，
60.图10示出了在图9的分区x中的灰值分布，
61.图11示出了配备有根据第三变体的标志的印刷板的一部分，和
62.图12示出了配备有根据第四变体的标志的印刷板的一部分。
具体实施方式
63.图1和2中示出了印刷板10，其包括两个光学标志12，14。
64.如果印刷板10处于平展位置，则光学标志12，14沿着直线16排列。
65.(参见图2)。
66.印刷板10是柔性凸版印刷板，其中在紫外线固化聚合物层中形成凸版。
67.光学标志12，14在该紫外线固化聚合物层中是一体成型的。
68.在下文中，将详细说明光学标志12，14。然而，为了便于说明，将仅以标志12作为参考。以下说明就实际情况经必要修改应用于光学标志14。
69.图3示出了根据第一变体的光学标志12，其在印刷板10的光滑的表面上形成。
70.光学标志12基本上为正方形，且光学标志12包括在光学标志12的外围20内的光学可检测结构18。
71.该结构由六个区域22a、22b、22c、22d、22e、22f组成，其中区域22a、22b、22c、22d、22e基本上成型为具有粗正方形线的形式的闭合的多边形带，及区域22f形成为正方形。
72.所有区域22a、22b、22c、22d、22e、22f被同心地排列。
73.从图3中可以直接看到且在图4中可以更详细地看到，区域22a、22b、22c、22d、22e、22f于它们的灰度不同，其中高灰度的区域和低灰度的区域以交替的方式沿着从标志的外围20向标志的中心延伸的方向排列。
74.为了将图3的标志映射至图4的图表上，两个图中都显示了两条辅助线24、26。此外，在灰度分布中的峰值旁标注对应区域的附图标记。
75.在图4中，灰值以范围0％到100％的相对方式表示。术语灰度和灰值是同义词。
76.不同灰值的两个区域之间的边界线被定义为边缘，且从图3可以清楚地得出所有边缘的累积的长度是标志12的外围20的长度的倍数。
77.图5还示出了根据第一变体的光学标志12，因此标志12基本上与图3中的标志12相同。在下文中，将仅说明与图3的印刷板10相比的差异。
78.标志12现在印刷板10的粗糙表面上形成，该印刷板10与图3中公开的印刷板10相比提供了较低的对比度。
79.从图5中可以看到且在图6中可以更详细地看到，这会导致不同的灰度分布。
80.图7示出了具有根据第二变体的光学标志12的印刷板10，该光学标志12被应用至印刷板10的基本光滑的表面上。再次，将仅说明与图3的实施例的差异。
81.光学标志12基本上为圆形，即光学标志12的外围20基本上是圆线。
82.外围20内的光学可检测结构18由八个区域22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h组成，其中区域22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g基本上成型为圆形带，及区域22h形成为圆。
83.所有区域22a-22h被同心地排列。
84.从图7中可以直接看到且在图8中可以更详细地看到，区域22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h于它们的灰度不同，其中当考虑从标志的外围20延伸至其中心的方向时，高灰度的区域和低灰度的区域以交替的方式排列。
85.为了将图7的标志映射到图8的图表上，两个图中都显示了两条辅助线24、26。此外，还在灰度分布中的峰值旁标注了对应区域的附图标记。
86.如果将两个不同灰值的区域间的边界线再次定义为边缘，那从图7可以清楚地得
出所有边缘的累积的长度是标志12的外围20的长度的倍数。
87.图9还示出了根据第二变体的光学标志12，因此该标志12基本上与图7中的标志12相同。在下文中，将仅解释与图7的印刷板相比的差异。
88.标志12现在印刷板10的粗糙表面上形成，该印刷板10较图7所示的印刷板10具有较低的对比度。
89.从图9中可以看到且在图10中可以更详细地看到，这会导致不同的灰度分布。
90.图11示出了具有根据第三变体光学标志12的印刷板10的一部分。根据第三变体的标志12与根据第二变体的标志的不同在于，不是提供不同灰值的八个区域，而是仅提供四个区域22a、22b、22c、22d。
91.区域22a、22b、22c形成为连续的圆形带，及区域22d形成为圆。
92.如果沿着从外围20延伸至标志12的中心的线分析，区域22a、22b、22c于宽度不同。在所示示例中，区域22a、22c比区域22b、22d宽。换句话说，区域22a、22b、22c、22d于空间频率不同。
93.除此之外，关于根据第二变体的标志12的解释也应用于根据第三变体的标志12。
94.图12示出了具有根据第四变体的光学标志12的印刷板10。
95.光学标志12基本上为正方形。
96.内部结构18由五个区域22a、22b、22c、22d、22e组成，其中区域22a、22b、22c、22d基本上成型为具有粗正方形线的形式的多边形带，及区域22e形成为正方形。
97.然而，低灰值的区域提供有中断28。
98.详细地，区域22b和22d不是由闭合的多边形带形成，而是多边形带在每一侧中断一次。在两个中断28间延伸的多边形带的部分也可以指定为多边形段。
99.除此之外，参考关于根据第一变体的标志12的说明。
100.可以通过运行以下方法来检测包括标志12的印刷板10的位置。
101.首先，需要提供包括标志12的印刷板10。在这种情况下，印刷板10可以提供在如图1所示的对应的印刷滚筒30。
102.然后，通过摄像单元32拍摄包括标志12的印刷板10或其至少一部分的图像。
103.随后，通过识别在捕获的图像中位于标志12的外围20内的结构18确定标志12在捕获的图像中的位置。
104.在本实施例中，这是通过评估如图4、6、8和10所示的灰度分布来实现的。
105.从这些灰度分布分别和在图3、5、7和9中表示的对应的印刷板10的比较中可以看出，内部结构18具有以下效果：在标志12的外围20不能清楚地被检测的情况下(参见例如图5和图6或图9和图10)，内部结构18仍是可检测的。
106.因此，在图3至图10所示的所有情况下，可以以高可靠性确定图像中标志12的位置。
107.除了评估灰度分布之外，应用边缘检测技术至图像。因此，确定例如不同灰度的区域22a
–
22h间的边界线的边缘，并计算这些边缘的对应长度。
108.累积所有边缘的长度且累积的长度被视为检测质量的指标。这意味着大的累积长度指示高检测质量，及短的累积长度指示低检测质量。
109.考虑到图3至图6，例如图5的右侧的区域22a和22b间的边缘是不可检测的。因此，
图5的示例中检测的边缘的累积长度低于图3的示例中的检测的边缘的累积长度。
110.基于捕获的图像中标志12的位置的确定，导出印刷板10的位置。
111.基本上有两种选择。
112.相对于未放置在印刷板10上的而是例如在印刷滚筒30上的附加标志34，印刷板10的位置可以被导出。此标志34需要在捕获的图像中被表示。
113.或者，通过使用处于已知的位置的校正的摄像单元32可以导出印刷板10的位置。因此，捕获的图像(例如单个像素或像素组)的至少一些部分的位置是已知的，及可以在此基础上导出印刷板10的位置。
114.值得注意的是，可以使用属于房间、印刷机或印刷滚筒的坐标系表示印刷板的位置。
115.图1还示出了用于检测印刷板10的位置的系统36。
116.除已提及的摄像单元32外，此系统36包括控制单元38，在所示示例中该控制单元38是计算机。
117.控制单元38和摄像单元32经由数据线40耦合，使得摄像单元32捕获的图像可被提供至控制单元38。
118.控制单元38还包括数据存储单元42和数据处理单元44。
119.包括计算机可读程序代码方法的计算机程序储存在数据存储单元42上，且可以通过数据处理单元44被执行。
120.控制单元38和可在其上执行的计算机程序被配置为形成通过摄像单元32捕获包括标志12的印刷板10的至少一部分的图像的方法步骤。
121.为此，信号从处理单元44经由数据线40发送至摄像单元32，触发摄像单元捕获图像并经由数据线40发送捕获的图像至控制单元38。
122.然后，将捕获的图像储存在数据存储单元42中。
123.控制单元38和可在其上执行的计算机程序还被配置为运行通过识别在捕获的图像中位于标志12的外围20内的结构18确定标志12在捕获的图像中的位置的步骤。
124.为此，使用数据处理单元44分析捕获图像中的灰度分布。
125.所得到的标志12的位置储存在数据存储单元42上。
126.此外，控制单元38和可在其上执行的计算机程序被配置为从捕获的图像中的标志12的位置导出印刷板10的位置。
127.控制单元38和可在其上执行的计算机程序根据这方面的上述备选方案中的一个被配置。
128.另外的标志34的位置也已经在捕获的图像中确定并储存在数据存储单元42中。
129.然后，通过比较标志34的位置和标志12的位置导出印刷板10的位置。
130.或者，校正摄像单元32使得至少对于被捕获的图像的一部分的对应位置是已知的。
131.在这种情况下，通过比较标志12的位置和捕获的图像部分的已知位置导出印刷板10的位置。
132.印刷板10被导出的位置可用于确定印刷板10的位置的应被校正的量和/或方向。
133.印刷板10的位置的检测及其对应的校正可以在闭环控制系统中运行。