Сенсорное устройство

Сенсорное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к люминесцентному сенсорному устройству и системе контроля для обнаружения и проверки печати флуоресцирующими или фосфоресцирующими красками на листах, подаваемых в печатную машину для печати ценных бумаг.

Как правило, системы печатных машин подвергаются воздействию различных вибраций, что приводит к возникновению дефектов, обусловленных изменением реологии красок, нарушению баланса краски и воды, температуры и др. Эти изменения и дефекты приводят к непрерывным изменениям цвета при печати печатной продукции.

Системы контроля качества цветов для контроля отклонений по цвету при запуске и на этапах длительной печати известны из уровня техники. Например, в патенте US 6024018 описана система контроля цветов для поддержания постоянного цвета на печатной странице в процессе печати в рамках пространственной системы восприятия цветов человеком, в состав которой входит удлиненная люминесцентная лампа, однородно освещающая полосу печатной продукции, ПЗС-камера, воспринимающая фактическое изображение печатного листа, блок обработки данных для анализа цветов фактического печатного листа с измерением отклонений относительно эталонных значений и управление винтом регулировки подачи печатной краски в печатной машине.

При сортировке используемых банкнот и других ценных бумаг все чаще применяются невидимые признаки, в частности флуоресцирующие и фосфоресцирующие признаки, для отличия различных маркировок и для выявления подделок.

Поэтому рекомендуется контролировать печатную продукцию невидимых люминесцентных красок, т.е. флуоресцирующих или фосфоресцирующих красок, поглощающих ультрафиолетовый цвет и излучающих видимый цвет, применяемых в печатной машине как для контроля качества печати, так и для контроля интенсивности сигнала.

Поэтому одним аспектом изобретения является обеспечение системы контроля люминесцентной краски, выполненной с возможностью обнаружения и контролирования печатных листов ценных бумаг, выполняемое в реальном времени со скоростью вплоть до максимальной и выше максимальной скорости работы печатной машины.

Другим аспектом изобретения является обеспечение системы контроля, обладающей теми же функциями в отношении печатной продукции, выполненной с применением видимых красок, излучающих инфракрасное излучение в световом спектре. Еще одной целью изобретения является создание системы контроля печатной продукции, выполненной иридирующими красками.

Дополнительным аспектом изобретения является обеспечение люминесцентного сенсорного устройства, выполненного с возможностью пропускания и контролирования печатных листов в реальном времени и обрабаботки данных с передачей люминесцентных изображений листов в главную ЭВМ.

Такая система контроля должна быть разработана для пользователя таким образом, чтобы он мог быстро идентифицировать дефекты в печатной продукции и мог принять меры по исправлению ситуации при недостаточном или избыточном нанесении краски.

Эти цели достигаются с помощью сенсорного устройства, в состав которого входит множество подблоков оптических чувствительных элементов; при этом каждый вышеуказанный подблок содержит

- средства подсветки, в частности средства ультрафиолетовой подсветки, способные вызывать свечение выбранной части образца;

- средства цифровой камеры, содержащие переднюю часть;

- средства зеркал, собирающих и направляющих свет, излучаемый участком указанного образца в переднюю часть камеры; и

- цифровой процессор сигналов (ЦПС), обрабатывающий сигналы, формируемые вышеуказанной передней частью камеры.

В соответствии с изобретением с помощью люминесцентного сенсорного устройства в режиме работы группа источников ультрафиолетовой подсветки вызывает флуоресцирующее и фосфоресцирующее свечение частиц невидимых напечатанных красок, включая люминесцентное свечение. Соответствующая группа камер и цифровых процессоров сигналов обнаруживает и обрабатывает это люминесцентное излучение и передает данные в главную ЭВМ. Программное обеспечение этого компьютера позволяет объединять собранные и обработанные данные, полученные от различных подблоков, с выдачей единого изображения контролируемого листа на экране контроля.

Предпочтительно размещать подблоки в ряд длиной, достаточной для восприятия и контроля листов, имеющих максимальную ширину при их подаче в печатную машину. Предпочтительно размещать группу подблоков в общем герметичном корпусе. Поскольку корпус является герметичным, чувствительная внутренняя часть сенсорного устройства защищена от пыли, смазочных материалов и всех растворителей, которые, как правило, присутствуют внутри печатной машины. В корпусе могут предусматриваться прозрачные окошки для ультрафиолетового излучения, размещаемые, как минимум, по линии излучения ультрафиолетовых лучей, испускаемых средствами ультрафиолетового излучения.

В состав применяемых цифровых камер входят КМОП-камеры. Сигнал, выдаваемый каждым подблоком-камерой, обрабатывается цифровым процессором сигналов. Цифровой процессор сигналов связан с устройством сопряжения (интерфейсом); в состав вышеуказанного интерфейса входит шина проводки противопожарной сигнализации, соединяющая все цифровые процессоры сигналов с внешним компьютером.

Люминесцентное свечение, излучаемое образцом, может иметь низкую интенсивность, поэтому средства зеркал каждого оптического подблока чувствительных элементов преимущественно содержат параболическое зеркало для сбора света, испускаемого контролируемым образцом. Этот свет фокусируется и передается на противоположно расположенное зеркало, которое, в свою очередь, отражает вышеуказанный свет и направляет его через объектив передней части камеры в фоточувствительный элемент камеры.

Настоящее изобретение предлагает усовершенствовать печатные машины для подачи ценных бумаг, в частности, усовершенствовать систему контроля для обнаружения и проверки красок печатной продукции, в частности, люминесцентных красок печатной продукции, вышеуказанная система контроля содержит сенсорное устройство, как указано выше, связанное с компьютером, подключенным к вышеуказанному устройству через интерфейс, таким образом обеспечивая сравнение полученного изображения каждого печатного листа с заданными значениями, введенными в программу, в частности, с заданным изображением одного или нескольких вышеуказанных листов.

Кроме этого, система контроля может содержать импульсный датчик положения для идентификации листов и выявления возможных опечаток и датчик наличия листа для запуска функции контроля и проверки.

Для восприятия и проверки листов, на которые нанесены флуоресцирующие и фосфоресцирующие краски со слабым люминесцентным излучением, в состав системы контроля могут входить дополнительные средства ультрафиолетовой подсветки. Этот блок дополнительной подсветки может состоять из набора ультрафиолетовых трубок, направленных в зону под подблоком чувствительных элементов.

Предпочтительно размещать в ряд подблоки чувствительных элементов, установленные в корпусе сенсорного устройства, таким образом, чтобы вышеуказанный ряд располагался параллельно с печатными листами и был повернут в поперечном направлении к направлению перемещения вышеуказанных листов.

Точность измерения и качество изображения листа может также повышаться путем установки присасывающей пластины параллельно ряду подблоков чувствительных элементов, под печатным листом, что, таким образом, позволит установить постоянное расстояние для измерения.

Корпус сенсорного устройства и присасывающая пластина устанавливаются лицевой стороной друг к другу и размещаются в любом нижнем положении нанесения люминесцентной краски, например, в пределах подающей секции печатной машины, в частности, непосредственно перед первой приемной стопкой. Это позволит направлять в отдельную стопку контроля листы, имеющие дефекты печати, с использованием интерфейса между системой контроля и печатной машиной.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидными для специалиста в этой области техники благодаря описанию предпочтительного варианта осуществления в связи с сопроводительными чертежами, в которых:

- Фиг.1 представляет вид сбоку печатной машины, оборудованной системой контроля в соответствии с изобретением, с указанием возможного положения корпуса сенсорного устройства и присасывающей пластины;

- Фиг.2 представляет фотографию корпуса сенсорного устройства и присасывающей пластины, установленной на печатной машине;

- Фиг.3 представляет вид в перспективе люминесцентного сенсорного устройства в соответствии с изобретением со снятой верхней крышкой корпуса;

- Фиг.4 представляет вид сбоку подблока с иллюстрацией функции компонентов, входящих в его состав;

- Фиг.5 представляет схематичный вид с поперечным сечением по оси АА' Фиг.4 люминесцентного сенсорного устройства;

- Фиг.6 представляет пример рабочего окна и рабочего окна монитора панели управления.

На Фиг.1 показано, что лист подается в печатную машину; система контроля согласно изобретению размещается за печатной секцией в пределах секции подачи печатных листов, непосредственно перед первой приемной стопкой. На Фиг.1 схематично показано положение корпуса 1 сенсорного устройства над узлом подачи печатных листов и положение присасывающей пластины 20, повернутой лицевой стороной в сторону корпуса 1 сенсорного устройства, установленной непосредственно под секцией подачи листов, таким образом обеспечивая постоянное расстояние между поверхностью контролируемого листа и люминесцентного сенсорного устройства.

На Фиг.2 представлена фотография с изображением расположения корпуса сенсорного устройства и присасывающей пластины на промышленной печатной машине, листовой ротационной машине высокой цифровой печати типа SuperNumerota 212 (ТМ) производства KBA-GIORI. В соответствии с Фиг.2 длина люминесцентного сенсорного устройства регулируется таким образом, чтобы охватить всю ширину секции подачи листов. Полная длина корпуса сенсорного устройства незначительно превышает 800 мм. Количество подблоков оптических чувствительных элементов в данном случае составляет пять подблоков и выбирается таким образом, чтобы охватить всю контролируемую длину, составляющую приблизительно 800 мм, с незначительным перекрытием полей, контролируемых соответствующими подблоками, при этом поле, охватываемое каждым подблоком камера/процессор цифровых сигналов, по ширине незначительно превышает величину 160 мм.

Присасывающая пластина, показанная на Фиг.2, состоит из перфорированной листовой металлической плиты, группы вентиляторов, присасывающих проходящий лист вниз к плите, обеспечивая постоянное расстояние между листом и сенсорным устройством.

На Фиг.3 приводится с видом в перспективе корпус 1 сенсорного устройства со снятой крышкой для удобства пояснения. Каждый подблок 2 чувствительного элемента содержит средства 3 подсветки. Средства подсветки выбираются из соответствующих монохроматических источников света или источников света широкого диапазона, таких как светодиоды ультрафиолетового излучения, которые, например, излучают свет с длиной волны 375 нм, светодиоды белого цвета, светодиоды инфракрасного излучения, ртутные лампы ультрафиолетового излучения, дейтериевые лампы ультрафиолетового излучения и др., учитывая полосы поглощения возбуждения контролируемых красок. Луч света каждого средства подсветки фокусируется на листе таким образом, чтобы покрыть площадь листа, контролируемую соответствующим подблоком. Таким образом, интенсивность и контроль измеряемых сигналов усиливается по сравнению с использованием удлиненных трубок, предназначенных для подсветки всей ширины листа.

Как показано на Фиг.4 и Фиг.5, каждый подблок 2 также содержит параболическое зеркало 4 и расположенное напротив зеркало 5, направленное на переднюю часть 6 камеры. На Фиг.4 схематически показан путь, который проходит свет от светодиода 3 до движущегося листа 7, излучающего флуоресцирующий или фосфоресцирующий свет на параболическое зеркало 4, которое фокусирует принятый свет на зеркале 5, расположенном напротив, которое, в свою очередь, отражает вышеуказанный свет в переднюю часть камеры. Свет принимается оптическим чувствительным элементом каждой камеры через объектив диаметром 6 мм.

Свет, излучаемый светодиодом 3, проходит через первое прозрачное окно 10 для ультрафиолетового излучения и попадает на лист, а повторно излучаемый свет вновь попадает в корпус через второе окно 11. Если второе окно 11 не является прозрачным окном для ультрафиолетового излучения, через него будет проходить только видимый свет, в состав которого входит свет, повторно излучаемый за счет флуоресценции/фосфоресценции, при этом отраженный ультрафиолетовый свет будет поглощаться.

Как показано на Фиг.3, каждый подблок 2 содержит узел 8 КМОП-камеры и узел цифрового процессора сигналов. Можно считывать любую заданную линию группы с помощью КМОП-камеры, тогда как это не представляется возможным при применении базовой ПЗС-камеры. Такая возможность позволяет легко настроить множество камер одна к другой без применения сложных механических процедур: настройка осуществляется путем выбора соответствующей линии визирования каждой камеры таким образом, чтобы изображение в одной камере совпадало с изображением следующей камеры, создавая камеру со строчной разверткой. Таким образом, предпочтительно применять КМОП-камеры.

На Фиг.5 показана группа, состоящая из пяти подблоков, что позволяет считывать всю ширину листа 7. Ширина каждого параболического зеркала составляет приблизительно 160 мм. Ряд из пяти независимых камер и цифровых процессоров сигналов подключен к главному ПК через проводную шину сигнализации для передачи данных, а также подключен к отдельному источнику питания, к средству запуска движения листа и построчному импульсному устройству.

Вышеуказанное размещение пяти блоков позволяет создать полную непрерывную линию контроля по всей ширине, которая составляет немногим более 800 мм. Сенсорное устройство имеет оптимальное расстояние контроля, которое составляет 100 мм от поверхности листа. Тем не менее, устройство может быть легко адаптировано для работы на другом расстоянии.

Размещение отдельных средств подсветки, связанных с каждым подблоком, в пределах корпуса сенсорного устройства позволяет создать компактную конструкцию.

Система контроля включает в себя также пошаговое кодирующее устройство (на чертежах не показано), установленное на подающем барабане, движущемся со скоростью один оборот на лист. Наличие листа контролируется с помощью фотоэлектрического бесконтактного переключателя. Отдельный контроллер, установленный на пульте управления оператора, гарантирует постоянную разрешающую способность по вертикали, например 0,5 мм на базе влияния этих двух компонентов. Контроллер выдает пусковой сигнал для каждого листа и импульс по каждой линии листа, движущегося в сторону люминесцентного сенсорного устройства. Импульсы генерируются только в случае наличия листа.

Пульт управления (не показан) выполняет функцию интерфейса с сенсорным устройством оператора. В его состав входит ПК, плоский экран, клавиатура и мышь, позволяющая устанавливать и управлять сенсорным устройством. Кроме этого, на пульте управления могут устанавливаться сигнальные лампы, указывая фактическое состояние устройства, например, синий цвет показывает, активирована ли функция контроля или нет; зеленая, оранжевая и красная лампочка служат в качестве светового сигнала и свидетельствуют об отклонении относительно допустимых ограничений в процессе печати. Кроме этого, пульт управления может иметь различные органы и кнопки управления, с помощью которых можно отключать питание сенсорного устройства, подсветку и кодирующий узел контроллера. На пульте управления также размещается источник бесперебойного питания, который выполняет функцию буферного устройства при отключении основного питания. ПК, расположенный также на пульте управления, может быть оборудован устройством записи компакт-дисков для резервирования установленных при контроле данных. Кроме этого, на пульте управления размещается источник питания и реле для питания лампочек сигнализации пульта и вышеуказанных контроллеров.

Интерфейс пользователя системы контроля имеет следующие функции:

а. Установка сенсорного устройства:

Установка сенсорного устройства должна производиться только один раз до первого запуска устройства; она остается неизменной в течение всего срока эксплуатации конкретного сенсорного устройства.

b. Установка функции контроля:

Для запуска определения новой установки контроля необходимо использовать эталонный лист или листы, информация по которым должна быть занесена по различным исследуемым зонам (ROI) с установкой их параметров. При установке листа общая ширина и высота печатного листа определяется путем установки границ вокруг зоны печати. Общая схема расположения банкнот или других ценных бумаг также определяется и распределяется на листе по введенному номеру колонок и рядов. Точная подгонка размещения может осуществляться вручную. Исследуемые зоны (ROI) могут определяться для конкретной банкноты/ценной бумаги и затем копируются автоматически по всем остальным ценным бумагам по колонкам и рядам.

Программное обеспечение системы контроля предусматривает различные возможности контроля исследуемых зон. Первый алгоритм заключается в оценке клише типа ROI 22. Он вычисляет среднюю плотность определяемой площади исследуемой зоны и сравнивает это среднее значение с предельно допустимыми значениями, установленными оператором.

Второй алгоритм распознает штриховые коды в пределах определенной зоны ROI 23 и их сравнивает с шаблоном.

с. Контроль в рабочем режиме:

При работе программное обеспечение системы контроля четко отображает на экране фактическое состояние различных исследуемых зон и постоянно информирует о возможных проблемах, возникающих в процессе печати. Программное обеспечение также регистрирует тенденции недостаточной или чрезмерной подачи краски, позволяя оператору принять корректирующие меры до выполнения дефектной печати. Результаты контроля отображаются на экране в реальном времени с выдачей предупредительного сигнала и идентификацией надлежащего контроля.

В процессе печати, в случае, если функция контроля активирована, на выходе из сенсорного устройства выдается световой сигнал в реальном времени, который поступает на экран пульта управления двумя различными способами (см. Фиг.6).

В главном окне 21 дается общая информация по листу. Моментальное состояние исследуемых зон 22 и 23 отображается в цветных рамках, которые обновляются для каждого листа. В том случае, когда все в порядке, рамки высвечиваются зеленым светом, при этом средние значения исследуемых зон находятся в установленных границах либо штриховые коды правильно распознаны.

Как только среднее значение исследуемой зоны превышает одну из заданных границ, цвет рамки постепенно изменяется либо на синий, либо на красный цвет. Тенденция изменения на синий цвет означает, что подается избыточное количество краски и средний показатель исследуемой зоны является слишком высоким. С другой стороны, тенденция изменения в сторону красного цвета показывает, что подается недостаточное количество краски и средний показатель исследуемой зоны является слишком низким. Изменение цветов сопровождается выдачей сообщения с указанием количества серых уровней, на которые измеренное среднее значение отличается от установленного предельного показателя. Сообщения от «-1» до «-9» или от «+1» до «+9» и др. являются предупреждениями и сопровождаются загоранием желтой сигнальной лампочки. Сообщения «слишком низкий» или «слишком высокий» обозначают ошибки в тех случаях, когда предельное значение превышено, например, более чем на 10 серых уровней. Сообщение об ошибке сопровождается загоранием желтой сигнальной лампочки или красной сигнальной лампочки на пульте управления.

Тенденции процесса печати отображаются в окне 24 производственного контроля помимо основного окна. В нем отображаются результаты по последним листам. Приводится пять параметров: количество общих ошибок, количество предупреждений «низких» значений, количество предупреждений по ошибкам «низких» значений, количество предупреждений «высоких» значений, количество предупреждений по ошибкам «высоких» значений на лист и количество ошибок по штриховым кодам. Ошибки по штриховым кодам происходят в тех случаях, когда система не обнаруживает штриховой код или обнаруживает неправильный штриховой код.

Специалист в данной области техники должен понимать, что в рамках изобретения можно также выбирать средства подсветки среди источников видимого или инфракрасного излучения в зависимости от поглощаемой длины волны краски, а также в зависимости от того, может ли соответствующая камера - фоточувствительное устройство обнаружить свет, повторно испускаемый печатной продукцией, например, изображения, напечатанные с применением флуоресцирующих красок или видимых красок, имеющие различную длину волны излучения в инфракрасном спектре.

1. Люминесцентное сенсорное устройство, содержащее множество подблоков, оптических чувствительных элементов, установленных в ряд и размещенных в общем герметичном корпусе, при этом каждый указанный подблок, установленный в указанном корпусе, содержит

средства подсветки, выполненные с возможностью вызывать свечение заданного участка образца;

средства цифровой камеры, содержащие переднюю часть камеры;

средства зеркал, собирающие свет, излучаемый с вышеуказанного участка образца и направляющие его в переднюю часть камеры; и

цифровой процессор сигналов, обрабатывающий сигналы, сформированные посредством передней части камеры.

2. Устройство по п.1, в котором вышеуказанная камера является КМОП-камерой.

3. Устройство по п.1, в котором устройство дополнительно содержит интерфейс, при этом интерфейс содержит шину противопожарной сигнализации, соединяющую вышеуказанные цифровые процессоры сигналов с компьютером.

4. Устройство по п.1, в котором каждое средство зеркал вышеуказанного подблока состоит из параболического зеркала и напротив установленного зеркала.

5. Устройство по п.1, в котором вышеуказанные средства подсветки представляют собой средства ультрафиолетового излучения, при этом в указанном корпусе предусмотрено прозрачное окно для ультрафиолетового излучения.

6. Система контроля для обнаружения и контроля флуоресцирующих и фосфоресцирующих красок печатной продукции на листе ценной бумаги, подаваемой в печатную машину, при этом система контроля содержит устройство по п.1, компьютерные средства, соединенные с вышеуказанным устройством, обеспечивающее сравнение полученного изображения каждого из вышеуказанных листов с заданным изображением вышеуказанного листа.

7. Система контроля по п.6, в которой указанные компьютерные средства соединены с указанным устройством посредством интерфейса, содержащего шину противопожарной сигнализации, соединяющую вышеуказанные цифровые процессоры сигналов с указанными компьютерными средствами.

8. Система контроля по п.6, в которой указанный ряд располагается параллельно указанным листам и поперек к направлению перемещения вышеуказанных листов.

9. Система контроля по п.8, которая дополнительно содержит присасывающую пластину, размещаемую параллельно вышеуказанному ряду.

10. Система контроля по п.6, кроме того, содержащая дополнительные средства подсветки, размещаемые за пределами указанного корпуса.

11. Система проверки по п.6, которая размещается в секции подачи указанной печатной машины, в частности, перед первой стопкой подачи.

12. Система проверки по п.6, в которой вышеуказанная камера является КМОП-камерой.

13. Система контроля по п.6, в которой каждое средство зеркал вышеуказанного подблока состоит из параболического зеркала и напротив установленного зеркала.

14. Система контроля по п.6, в которой вышеуказанные средства подсветки представляют собой средства ультрафиолетового излучения, при этом в указанном корпусе предусмотрено прозрачное окно для ультрафиолетового излучения.