DE2620765C2

DE2620765C2 -

Info

Publication number: DE2620765C2
Application number: DE2620765A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Steinmaur Ch Ehrat
Original assignee: Gretag AG
Current assignee: Gretag AG
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1987-10-01
Also published as: DE2620765A1; FR2349861B1; CH609795A5; FR2349861A1; GB1583072A; JPS52133296A; US4131879A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine der wichtigsten Voraussetzungen für den maschinellen Vergleich eines Prüflings mit einer Vorlage, beispielsweise eines Druckerzeugnisses mit einem Standarddruck zwecks Beurteilung der Druckqualität, ist die exakte Erfassung der Relativposition der Vergleichsobjekte beim Vergleich. Erst bei genau bekannter Relativposition können sich entsprechende Punkte auf Prüfling und Vorlage einander eindeutig zugeordnet und verglichen werden. Die Anforderungen an die Genauigkeit der Relativpositionserfassung steigen naturgemäß mit den Anforderungen an die Genauigkeit der Übereinstimmung zwischen Prüfling und Vorlage und sind beispielsweise bei der Qualitätsbeurteilung von Banknoten besonders hoch. Hier könnten schon geringste Relativpositionsfehler fälschlich als Druckfehler interpretiert werden und damit zu Fehlbeurteilungen der zu untersuchenden Banknoten führen.

Besonders schwierig ist die Bestimmung der Relativpositionen von Druckerzeugnissen, die mehrere nach unterschiedlichen Druckverfahren, z. B. Offset-Druck, Tiefdruck, Buchdruck, übereinandergedruckte Teilbilder aufweisen, wie dies beispielsweise bei Banknoten der Fall ist, deren Bilder üblicherweise in zwei bis drei verschiedenen Druckvorgängen hergestellt werden. Die von den einzelnen Druckvorgängen stammenden Teilbilder können dabei aufgrund unregelmäßigen Bildverzugs, ungleichmäßiger Papierquetschung etc. von Banknote zu Banknote um bis zu 1,5 mm gegeneinander verschoben sein. Derartige Verschiebungen sind aber zulässig und dürfen daher nicht als Druckfehler interpretiert werden, sondern müssen bei der Bestimmung der Relativpositionen mit berücksichtigt werden.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Bestimmung der Relativpositionen besteht darin, daß Prüflinge unregelmäßig verzogen sein können, so daß verschiedene Punkte oder Bereiche des Prüflings unterschiedliche Relativpositionen zu den entsprechenden Punkten oder Bereichen der Vorlage besitzen. In solchen Fällen wäre die Bestimmung der Relativposition des integralen Prüflings zur integralen Vorlage anhand von beispielsweise zwei Bildrändern ungenügend, da schon in kurzer Entfernung von den Bildrändern im Bildinneren befindliche Bildpunkte deutlich von denen der Bildpunkte auf den Bildrändern abweichende Relativpositionen besitzen können.

An sich können zur Bestimmung der Relativpositionen die bekannten Methoden der Kreuzkorrelation oder der minimalen Fehlerquadratsumme herangezogen werden. Bei den bekannten mit diesen Methoden arbeitenden Relativpositionsmeßverfahren wird jedoch die Gesamtheit oder zumindest der größte Teil der Vorlagen- bzw. Prüflingsbildpunkt zur Auswertung herangezogen. Abgesehen vom für diese Verfahren erforderlichen großen technischen Aufwand sind jedoch zur Auffindung der maximalen Korrelationswerte bzw. der minimalen Fehlerquadratsumme selbst bei modernster Technologie verhältnismäßig lange Rechenzeiten nötig. Diese bekannten Verfahren sind daher in der Praxis zumindest in all denjenigen Fällen nicht geeignet, in denen es auf kürzeste Rechenzeiten ankommt. Kurze Rechen- bzw. Verarbeitungszeiten sind aber Voraussetzung für hohe Prüfleistungen maschineller Vergleichs- bzw. Prüfeinrichtungen. Gerade hohe Prüfleistungen machen den Einsatz maschineller Prüfungseinrichtungen aber erst sinnvoll bzw. wirtschaftlich.

Aus der DE-OS 25 45 753 ist ein System zum Erkennen ähnlicher Objekte durch zeilenweisen Bildvergleich und Integration der Abtastdifferenzen bekannt, welche sich aber nicht zur Bestimmung der Relativposition von zwei (praktisch gleichen) Objekten eignet.

Aus der US-PS 38 98 617 ist eine Vorrichtung zur Auffindung der Position eines Bildmusters bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden aus dem Gesamtbild gewisse vorbestimmte Teilmuster, die in einem Speicher vorrätig gehalten werden, herausgesucht und deren Koordination in bezug auf ein Abtastsystem bestimmt. Anhand der so gewonnenen Koordination dieser Teilmuster werden dann die Koordinaten eines oder mehrerer nicht markierter Punkte auf dem Gesamtbild berechnet. Dabei ist vorausgesetzt, daß zwischen den Koordinaten der spezifischen Teilmuster und denen der gesuchten Punkte eine feste, bekannte geometrische Beziehung besteht. Es handelt sich dabei also lediglich um eine Art Peilverfahren zum indirekten Auffinden bestimmter nicht markierter Bildpunkte über gewisse Bezugspunkte (-muster) auf ein und demselben Objekt bzw. Gesamtmuster.

Aufgabe der Erfindung ist ein hochgenaues Verfahren von eingangs genannter Art zu schaffen, das gegenüber vergleichbaren Verfahren mit geringerem Rechenaufwand auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, deren Merkmale in Anspruch 24 beansprucht sind. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschema eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 Details aus Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 3a-8c Beispiele von Rasterbereichen und deren Remissionsverläufen,

Fig. 9a-d Remissionskurven zur Erläuterung der Tiefpaßfiltrierung,

Fig. 10 eine stilisierte Banknote mit eingezeichneten Rasterbereichen und Feldeinteilung,

Fig. 11-13 Blockschaltschemen diverser Details aus Fig. 1,

Fig. 14a-c Ausschnitte aus Abtastrastern, und

Fig. 15 und 16 Blockschaltschemen weiterer Details aus Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist für Druckerzeugnisse bestimmt, welche nach zwei verschiedenen Druckarten aufgebrachte Bildinformation besitzen. Beispielsweise können dies, wie dargestellt, Banknoten mit einem Offset-Druckbild und einem Tiefdruckbild sein. Für solche Druckerzeugnisse werden, wie schon erwähnt, zwei separate Teilvorlagen, die nur die Bildinformation jeweils einer einzigen Druckart enthalten, verwendet und die Relativpositionen des zu prüfenden Druckerzeugnisses in bezug auf jede Teilvorlage separat ermittelt. Dementsprechend ist die Vorrichtung mit drei untereinander gleichen Abtastsystemen 1-7_P, 1-7_T und 1-7_O ausgestattet, und zwar je eines für den Prüfling D _P, für die Teilvorlage D _T mit dem Tiefdruckbild und für die Teilvorlage D _O mit dem Offset-Druckbild. Falls der Prüfling D _P außer der Tiefdruck- Bildinformation und der Offset-Druck-Bildinformation noch weitere Bildinformationen nach anderen Druckarten (z. B. Buchdruck) enthält, wären entsprechend viele weitere Abtastsysteme für die zusätzlichen Teilvorlagen vorzusehen.

Die in der Zeichnung verschiedenen Bezugsziffern beigefügten Indices P, T, O beziehen sich auf Prüfling (P), Tiefdruckvorlage (T) und Offset-Druckvorlage (O) und werden im folgenden, wo keine Verwechslungsgefahr besteht, der Einfachheit halber weggelassen.

Die Abtastsysteme für den Prüfling D _P und die Teilvorlagen D _T und D _O umfassen je eine Spanntrommel W, die auf einer gemeinsamen, in Lagern 2 drehbar gelagerten und über einen nicht dargestellten Motor in Pfeilrichtung X angetriebenen Welle 1 befestigt sind, eine Abbildungsoptik 3 mit Aperturblende 4, fotoelektrische Wandler 5, einen Verstärker 6 und einen A/D-Wandler 7.

Die Spanntrommeln sind an sich bekannte Saugtrommeln mit in ihrem Umfang eingelassenen und an eine nicht dargestellte Saugquelle eingeschlossenen Saugschlitzen. Eine besonders vorteilhafte und zweckmäßige Spanntrommel dieser Art ist in der DE-Patentanmeldung Nr. P 25 52 300.6 beschrieben.

Die fotoelektrischen Wandler sind sogenannte Fotodiodenarrays mit einer Vielzahl von geradlinig angeordneten Einzeldioden. Diese Fotodiodenarrays sind parallel zu den Trommelachsen angeordnet und empfangen das von je einer Mantellinie der Spanntrommeln bzw. der darauf befestigten Druckbilder remittierte Licht. Die Beleuchtung für die Druckbilder ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Durch den gegenseitigen Abstand der Einzeldioden der Arrays einerseits und durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Spanntrommeln andererseits ist die gegenseitige Lage der Abtastrasterpunkte, also das Abtastraster festgelegt. Eine zentrale Steuereinheit 23 sorgt dafür, daß während der Drehung der Spanntrommeln um die Distanz zweier Rasterzeilen jede einzelne Diode der Arrays einmal abgefragt wird. Die von den einzelnen Fotodioden erzeugten elektrischen Signale werden den Verstärkern 6 zugeführt und nach Verstärkung in den Analog/Digital-Wandlern 7 digitalisiert. An den Ausgängen 8 der A/D-Wandler 7 erscheinen dann in Sequenz Rasterzeile um Rasterzeile die Remissionswerte der einzelnen Rasterpunkte der abzutastenden Druckbilder im Form elektrischer Digitalsignale,

Anstelle eigener Abtastsysteme für die beiden Teilvorlagen D _T und D _O könnten auch, wie in Fig. 1 strichliert angedeutet, Speicher 26 und 27 mit einer der Anzahl der Rasterpunkte des dem verbleibenden Abtastsystem für den Prüfling zugrundeliegenden Abtastrasters entsprechenden Anzahl von Speicherplätzen vorgesehen sein. Die beiden Teilvorlagen D _T und D _O müßten dann vorgängig der eigentlichen Prüfung über das Prüflingsabtastsystem abgetastet und die dabei gewonnenen Remissionswerte in den Speichern 26 und 27 gespeichert werden, aus welchen sie dann zur weiteren Verarbeitung entnommen werden könnten.

Es versteht sich, daß die Abtastung der Druckbilder nicht nur bezüglich der Helligkeit des remittierten Lichtes, sondern auch bezüglich dessen Farbzusammensetzung erfolgen kann.

Dies würde lediglich etwas aufwendiger sein, da für jede Farbe ein eigenes Abtastsystem erforderlich wäre, prinzipiell würde es aber gleich wie die hier und im folgenden beschriebene Hell-Dunkel-Abtastung vor sich gehen.

Die Ermittlung der Relativpositionen zwischen Vorlagen und Prüfling erfolgt in einer als Ganzes mit 29 bezeichneten Meßschaltung. Diese umfaßt drei von einer Steuerstufe 17 angesteuerte Tore 9_P, 9_T und 9_O, eine Mischstufe 11, eine Subtrahierstufe 12, eine ebenfalls von der Steuerstufe 17 angesteuerte Summierstufe 13, einen Speicher 14, einen Positionenrechner 15 und einen Positionenspeicher 16.

Die Steuerstufe 17 steuert die Tore 9 derart, daß nur Remissionswerte von jeweils bestimmten Bereichen des Abtastrasters angehörenden Rasterpunkten an die Mischstufe 11 bzw. die Subtrahierstufe 12 weitergelangen können. In der Mischstufe 11 werden die von den Toren 9_T und 9_O durchgelassenen Remissionswerte derart miteinander verknüpft, daß das entstehende Mischprodukt mit dem vom Tor 9_P durchgelassenen Remissionswerten direkt vergleichbar wird. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, daß die Teilvorlagen nur je ein Druckbild aufweisen, während beim Prüfling zwei Druckbilder übereinandergedruckt sind. In der Mischstufe 11 werden die beiden Teilvorlagen gewissermassen wieder zusammengefügt bzw. der Überdruck elektronisch nachgebildet. Die Mischstufe 11 ist in der Praxis z. B. durch eine Multiplizierschaltung realisiert. Die in der Mischstufe 11 gemischten Remissionswerte der von der Steuerstufe 17 ausgewählten Vorlagen-Rasterpunkte werden in der Subtrahierstufe 12 von den Remissionswerten der entsprechenden Prüflings-Rasterpunkte subtrahiert. Die dabei gewonnenen Remissionsdifferenzwerte werden in der Summierstufe 13 über jeweils einen Rasterbereich, d. h. jeweils eine bestimmte Gruppe von Rasterpunkten nach Vorzeichen getrennt summiert. Die so gebildeten negativen und positiven Summenwerten werden an je einem Speicherplatz im Speicher 14 vorübergehend abgespeichert. Im Positionenrechner 15 wird aus den gespeicherten Summenwerten durch Inter- bzw. Extrapolation eine Reihe von Positionswerten P _j gebildet, die dann im Positionenspeicher 16 abgelegt werden und aus diesem über Leitungen 40 zur Verwertung, beispielsweise zur Remissionswertkorrektur bei einem Bildvergleich abgerufen werden können. Das Blockschaltbild einer für diese Operationen besonders vorteilhalften Vorrichtung ist im linken oberen Teil von Fig. 1 dargestellt und wird weiter unten erläutert.

In Fig. 13 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Steuerstufe 17 detaillierter dargestellt. Die Steuerstufe 17 ist im wesentlichen ein korrigierbarer Vorwahlzähler und umfaßt einen korrigierbaren Vorwahlspeicher 173, einen Vergleicher 175, einen Zähler 176 und eine Rasterbereichverschiebungsstufe 172. Der mit dem Abtasttakt übereinstimmende Zähltakt 174 wird aus der zentralen Steuereinheit 23 zugeführt. Im Vorwahlspeicher 173 sind die Ordnungsnummern aller derjenigen Rasterpunkte gespeichert, deren zugehörige Abtast- bzw. Remissionswerte weiter verarbeitet werden sollen. Sobald der Zähler 176 bei einer solchen gespeicherten Ordnungsnummer ankommt, gibt der Vergleicher 175 einen Impuls ab, welcher die Tore 9 für den betreffenden Rasterpunkt öffnet. Der Vorwahlspeicher 173 ist korrigierbar, d. h. durch Anlegen eines geeigneten Korrektursignals können die Ordnungsnummern um bestimmte Beträge vergrößert oder verkleinert werden. Zur Erzeugung dieses Korrektursignals werden in noch zu erklärender Weise bestimmte mittels der Rasterbereichverschiebungsstufe 172 aus den im Speicher 14 gespeicherten Summenwerten ausgewählte Summenwerte herangezogen.

In Fig. 11 ist ein Ausführungsbeispiel der Summierstufe 13 detaillierter dargestellt. Sie umfaßt ein Schieberegister 135, zwei Gruppen von über Leitungen 137 und 138 mit je einem Ausgang des Schieberegisters verbundenen Torschaltungen 139 a und 139 b, zwei mit je einer der Torschaltungsgruppen verbundene Summierschaltungen 131 und 132, zwei an die Summierschaltungen angeschlossene Schwellenwertdetektoren 131 a und 132 a sowie eine an die Schwellenwertdetektoren angeschlossene Diskriminatorschaltung 133.

Die von der Subtrahierstufe 12 ankommenden Remissionsdifferenzen gelangen in das Schieberegister 135. In der am weitesten rechts gezeichneten der Registrierstufen 135 a ist eine solche Remissionsdifferenz durch die Binärzahlenreihe 1011010 angedeutet. Das achte Bit 136 bildet dabei ein Vorzeichenbit, wobei "1" positive und "0" negative Differenzwerte bedeuten soll. Die Informationen des Schieberegisters 135 gelangen über die Torschaltungen 139 a oder 139 b in die Summierschaltung 131 oder 132, je nachdem, welche der Torschaltungen durch den Vorzeichenbit 136 gerade geöffnet wird. Auf diese Weise werden z. B. in der Summierschaltung 131 nur die positiven und in der Summierschaltung 132 nur die negativen Remissionsdifferenzen aufsummiert.

Die Schwellenwertdetektoren 131 a und 132 a geben ein Signal ab, sobald die Ausgänge der Summierschaltungen, also die Summenwerte einen gewissen Schwellenwert überschritten haben. Die Diskriminatorschaltung 133 stellt nun fest, bei welchen der Schwellenwertdetektoren dies zuerst der Fall ist und erzeugt an ihrem Ausgang z. B. eine logische "1", wenn das Ausgangssignal der Schwellenwertschaltung 131 a früher, und eine logische "0", wenn das Ausgangssignal der Schwellenwertschaltung 131 a später als das der anderen Schwellenwertschaltung 132 a eintrifft. Diese Information gelangt nun zusammen mit den in den Summierschaltungen 131 und 132 gebildeten Summenwerten in den nachfolgenden Speicher 14. Die Ausgangsinformation der Diskriminatorschaltung gibt, wie aus dem weiter unten Stehenden klar wird, die Richtung der gegenseitigen Lagedistanz von Prüfling und Vorlage an.

Der prinzipielle Aufbau des Positionenrechners 15 ist in Fig. 12 dargestellt. Er umfaßt einen Festwertspeicher 154 und eine Anzahl von untereinander im wesentlichen gleichen, je aus Multiplikatoren 151-153 und einen Summierer 150 bestehenden Rechenschaltungen, von denen der Einfachheit halber nur eine einzige dargestellt ist. Die Anzahl der Rechenschaltungen hängt von der noch zu beschreibenden Feldeinteilung der Vergleichsobjekte ab. Die beiden Eingänge der Multiplikatoren sind jeweils mit einem Speicherplatz des Festwertspeichers 154 und einem der Speicherplätze 140 oder 141 des dem Positionenrechner 15 vorgeschalteten Speichers 14 verbunden. Die Ausgänge der Multiplikatoren sind an die Eingänge des zugehörigen Summierers angeschlossen. An den Ausgängen 155 der einzelnen Summierer 150 liegen dann Positionswerte P _j, die mit jeweils einer bestimmten Anzahl der im Speicher 14 gespeicherten Summenwerte S _i über die Beziehung

zusammenhängen, wobei mit K _ÿ die im Festwertspeicher gespeicherten Multiplikationskonstanten bezeichnet sind. Die Bedeutung dieser Positionswerte wird weiter unten erläutert.

Wie schon einleitend erwähnt, ist die Bestimmung der Relativpositionen zwischen dem Prüfling D _P und den Vorlagen D _T und D _O mittels Orientierung an den Bildrändern nicht ausreichend. Gemäß der Erfindung werden daher mehrere ausgewählte, relativ kleine und über die gesamte Bildfläche verteilte Positionier-Bildbereiche zur Messung herangezogen. Es werden die Relativpositionen einander entsprechender Positionier-Bildbereiche von Prüfling und Vorlage ermittelt und von diesen rechnerisch auf die Relativpositionen der einzelnen Bildpunkte geschlossen. Vorzugsweise wird aber nicht die Relativposition eines jeden Bildpunkts einzeln ausgerechnet, sondern die Bildfläche wird in einzelne Felder eingeteilt und es wird in einer der Praxis genügenden Näherung angenommen, daß die Bildpunkte innerhalb jeden Feldes untereinander gleiche Relativpositionen besitzen, so daß nur die Relativpositionen der einzelnen Felder bestimmt zu werden brauchen.

Ein Beispiel für die Feldeinteilung sowie die Verteilung bzw. Anordnung von Positionier-Bildbereichen ist in Fig. 10 dargestellt. Das Druckbild D ist in sechzig Felder F ₁ . . . F _j . . . F₆₀ eingeteilt. Über seine Oberfläche sind acht Positionier-Bildbereiche P _X₁ . . . P _X₄, P _Y₁ . . . P _Y₄ verteilt. Die Auswahl bzw. Anordnung dieser Positionier-Bildbereiche ist so getroffen, daß sie jeweils Bildpartien mit stark kontrastierenden Bildkanten umfassen, wobei diese Bildkanten zudem in verschiedenen Positionier-Bildbereichen senkrecht aufeinander stehen. Ferner sollten die Bildkanten möglichst in Achsen- oder in Umfangsrichtung der Spanntrommeln verlaufen. Die Vorteile einer solchen Positionier- Bildbereichsauswahl erhellen unmittelbar aus dem Nachstehenden.

Ein weiteres Auswahlkriterium für die Positionier-Bildbereiche besteht in der Verschiedenheit der Bildinhalte der einzelnen Teilvorlagen. Gemäß Fig. 1 sind die Positionier-Bildbereiche beispielsweise so ausgewählt, daß einige von ihnen auf solche Bildpartien fallen, an denen der Prüfling D _P nur Bildinformation von dem einen oder dem anderen Druckverfahren, nicht aber von beiden Druckverfahren zugleich enthält. So fallen z. B. die Positionier-Bildbereiche P _X(T) und P _Y(T) des Prüflings auf eine nur nach dem Tiefdruckverfahren aufgebrachte Bildpartie, was aus der Offset-Teilvorlage D _O sofort ersichtlich ist, welche an den entsprechenden Stellen keine Information enthält. Analog fallen die Positionier-Bildbereiche P _X(O) und P _Y(O) auf reine Offset-Druck-Bildpartien. Zur Bildbereich-Relativpositions-Messung müssen dann selbstverständlich die entsprechenden Vorlagen-Positionier-Bildbereiche P* _X(T), P* _Y(T) und P* _X(O), P* _Y(O) auf den zugehörigen Teilvorlagen D _T bzw. D _O herangezogen werden.

Zum Verständnis des Folgenden muß sich vor Augen gehalten werden, daß der Begriff Positionier-Bildbereich bildbezogen ist, d. h. einen bestimmten Ausschnitt der Prüflings- oder Vorlagenbildfläche bezeichnet. Im Unterschied dazu sind Rasterbereiche, unter welchen im folgenden Gruppen von Rasterpunkten des Abtastrasters verstanden werden, auf das Abtastraster bezogen und demnach sozusagen ortsfest. Das heißt mit anderen Worte, einander entsprechende Rasterbereiche der verschiedenen Abtastsysteme umfassen Rasterpunkte mit exakt denselben Ordnungsnummern.

Die Bestimmung der Relativposition von zwei zugeordneten Positionier-Bildbereichen auf Prüfling und Vorlage geschieht nun dadurch, daß ein entsprechender Rasterbereich mit dem Vorlagen- Positionierbereich übereinstimmend ausgewählt und damit festgelegt wird und dann die Remissionswerte in den einzelnen Rasterpunkten dieses für alle Abtastsysteme festen Rasterbereiches für Prüfling und Vorlage ermittelt und miteinander verglichen werden. Bei bezüglich des Abtastrasters nicht in allen Bildpunkten identisch mit der Vorlage ausgerichteten Prüfling wird der Prüfling-Positionierbildbereich nicht mit dem ortsfesten Rasterbereich zusammenfallen und es werden daher die Remissionswerte in den Rasterpunkten des Prüflings nicht mit denen der Vorlage übereinstimmen. Der Grad der Übereinstimmung wird dann wie noch weiter unten beschrieben zur Bestimmung der Relativposition ausgewertet.

Die Auswahl der Rasterbereiche und damit der Positionier-Bildbereiche erfolgt elektronisch, und zwar in der Steuerstufe 17 durch entsprechende Programmierung des Vorwahlspeichers 173.

In Fig. 2 ist je ein Bilddetail aus Prüfling D _P und Tiefdruck-Teilvorlage D _T vergrößert dargestellt. Die strichpunktierten Quadrate geben dabei die Lage der Rasterbereiche relativ zum Bilddetail auf Prüfling und Vorlage an. Fig. 3a zeigt den Remissionsverlauf I im Rasterbereich P _X(T) des Prüflings beim Abtasten in X-Richtung (Umfangsrichtung) längs einer der Linien AC von X₀ bis X₁. Fig. 3b zeigt den Remissionsverlauf I längs derselben Rasterlinie bei der Vorlage. Der Verlauf der Differenz Δ I der Remissionswerte geht aus Fig. 3c hervor. Die unter der Differenzkurve Δ I liegende Fläche ist ein Maß für die Relativposition Δ X der betreffenden Positionier-Bildbereiche bezüglich der X-Richtung. Eine positive Fläche bedeutet dabei, daß die Vorlage gegenüber dem Prüfling bzw. der untersuchte Vorlagen-Positionier-Bildbereich gegenüber dem entsprechenden Prüflings-Positionier-Bildbereich in Plus-X-Richtung verschoben ist.

In der Praxis wird natürlich nicht nur eine einzige Rasterlinie, sondern der gesamte Rasterbereich abgetastet. Durch Mittelwertbildung über die einzelnen Abtastlinien AL kann dann beispielsweise der Einfluß zufälliger Druckunregelmäßigkeiten ausgeglichen werden.

In Fig. 4a und 4b sind die Remissionsverläufe I und I* beim Abtasten der Rasterbereiche P _Y(T) und P* _Y(T) in Y-Richtung (parallel zur Spanntrommelachse) längs ein und derselben Rasterlinie Y₀-Y₁ dargestellt. Der Verlauf der Remissionsdifferenz Δ I=I-I* ist aus Fig. 4c ersichtlich. Die Fläche der Remissionskurve ist ein Maß für die Relativposition Δ Y der betreffenden Positionier-Bildbereiche bezüglich der Y-Richtung. Die hier negative Fläche bedeutet, daß die Vorlage gegenüber dem Prüfling im untersuchten Positionier-Bildbereich in Minus-Y-Richtung verschoben ist.

Aus den weiter unten erläuterten Gründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Abbildung der Druckbilder auf die Fotodiodenarrays etwas unscharf zu machen. Durch die Einführung der Unschärfe werden die Remissionsverläufe geglättet. Die Fig. 5a-5c zeigen als Beispiel die den Remissionsverläufen nach Fig. 4a-4c entsprechenden Remissionsverläufe bei unscharfer Abbildung.

Die in den Fig. 3a bis 5c dargestellten kontinuierlichen Remissionsverläufe können sich selbstverständlich nur bei kontinuierlicher Abtastung ergeben. Wegen der Abtastung in diskkreten Rasterpunkten bestehen die Kurven in Wirklichkeit nur aus einzelnen diskreten Punkten.

In Fig. 5d, die im Prinzip denselben Remissionsdifferenzverlauf wie Fig. 5c darstellt, sind die diskreten Rasterpunkte b₁ . . . b₅ mit ihren diskreten Remissionsddifferenzwerten Δ I₁ . . . Δ I₅ eingetragen. Fig. 5e zeigt einen Rasterbereich P _Y(T) mit durch Minus-Zeichen markierten Rasterpunkten.

Wie schon gesagt, bilden die Flächen der Remissionsdifferenzenverläufe ein Maß für die Relativpositionen Δ X und Δ Y. Diese Flächen können nun leicht durch Summieren der diskreten Remissionswertdifferenzen längs einer Rasterlinie (innerhalb des betreffenden Rasterbereichs) ermittelt werden. Um von Zufälligkeiten unabhängig zu sein, wird jedoch die Summe nicht nur über eine einzige Rasterlinie, sondern über sämtliche Rasterlinien bzw. sämtliche Rasterpunkte des betreffenden Bereichs erstreckt. Dieser Summenwert S _i ist dann selbstvverständlich ebenso ein Maß für die Relativposition des jeweiligen Positionier- Bildbereichs, aber von Zufälligkeiten befreit und daher aussagekräftiger.

Fig. 6 zeigt einen Remissionsverlauf ähnlich Fig. 5a mit eingetragenen Rasterpunkten Y₀, b₁ . . . b₅, Y₁. Strichliert ist ein kontinuierlicher Kurvenzug 31 dargestellt (entsprechend Fig. 5a), voll ausgezogen dagegen ein Kurvenzug 32, der sich aus einzelnen, jeweils zwei diskrete Remissionswerte I _b verbindenden Geraden zusammensetzt. Es ist leicht ersichtlich, daß an den für die Bestimmung der Relativpositionen relevanten steilen Stellen des Remissionsverlaufs (z. B. bei I _mitt) der Positionsfehler Y _F, welcher bei diskreter Abtastung und linearer Interpolation zwischen zwei diskreten Remissionswerten (anstatt kontinuierlicher Abtstung mit kontinuierlichem Kurvenverlauf) entsteht, verschwindend gering ist.

Die Fig. 7a-7g erläutern, daß die zur Bestimmung der ausgewählten Positionier-Bildbereiche nicht unbedingt immer eine scharfe Bildkante, d. h. zwei stark kontrastierende im wesentlichen homogene Zonen mit relativ scharfer Grenzlinie aufweisen müssen, sondern daß auch solche Positionier-Bildbereiche geeignet sind, die z. B. einen Bildstrich, also eine linienförmige Zone auf einer stark konstrastierenden Untergrundzone enthalten. Fig. 7a zeigt die Lage je eines solchen Vorlagen-Bildstrichs S* und Prüfling-Bildstrichs S in bezug auf das ortsfeste Abtastraster, das durch die Koordinatenachse X represäntiert ist. Fig. 7d zeigt dieselben Striche, jedoch mit größerem gegenseitigen Abstand Δ X. Die Fig. 7b und 7e zeigen die Verläufe der Remissionen I und I* für die Strichanordnungen gemäß Fig. 7a bzw. 7d und die Fig. 7c und 7f die entsprechenden Remissionsdifferenzenverläufe Δ I.

Der wesentlichste Unterschied gegenüber den Remissionsdifferenzenverläufen bei Positionier-Bildbereichen mit Bildkanten besteht darin, daß jetzt Remissionsdifferenzwerte nicht nur eines Vorzeichens, sondern beider Vorzeichen auftreten. Während der Absolutwert der Relativposition Δ X durch die über die gesamte Rasterbereichfläche erstreckte Summe entweder der positiven oder der negativen Remissionsdifferenzen allein schon gegeben ist, hängt das Vorzeichen der Relativposition davon ab, ob die positiven oder die negativen Remissionsdifferenzen beim Abtasten längs einer Rasterzeile zuerst auftreten. Fig. 7g zeigt einen Rasterbereich P _X(T), in welchem diejenigen Rasterpunkte, in denen entsprechend Fig. 7f positive Remissionsdifferenzen auftreten, mit einem Plus-Zeichen und die übrigen Rasterpunkte mit einem Minus-Zeichen markiert sind.

Die Auswertung des zeitlich früheren Eintreffens der von Remissionsdifferenzen des einen oder des anderen Vorzeichens geschieht in der in Fig. 11 dargestellten Summierstufe.

In Fig. 8a-8c ist angedeutet, daß die Bildkanten in den Positionier-Bildbereichen nicht unbedingt parallel zu den Rasterlinien des Abtastrasters (Richtungen X und Y) verlaufen müssen, sondern auch schräg dazu verlaufen können. Die beiden rechteckigen Rasterbereiche P₁ und P₂ in Fig. 8a und 8b sind ebenfalls schräg zu den Koordinatenachsen (Fig. 8c) geneigt. Die Bildkanten in Prüfling und Vorlage sind mit K₁ und K₁* bzw. K₂ und K₂* bezeichnet. Die Summen der in den mit + markierten Rasterpunkten gemessenen Remissionswertdifferenzen sind dann ein Maß für die Distanzen Δ S₁ und Δ S₂ der einander zugeordneten Bildkanten. Die Relativpositionen Δ X und Δ Y der Positionier-Bildreiche lassen sich dann aus diesen Distanzen in einfacher Weise über die (bekannten) Winkel d₁ und ϕ₂ der Bildkanten zu den Koordinatenachsen bestimmten.

Die Fig. 9a-9d geben Aufschluß über den Einfluß verschiedener Bildinformationsstrukturen auf die erforderliche Genauigkeit bei der Bestimmung der Relativpositionen des jeweils betreffenden Bildbereichs. Fig. 9a zeigt in X-Richtung hintereinander drei Bildstrukturen, wie sie für Banknoten typisch sind. Die erste Struktur ist eine Fläche homogener Dichte mit zwei begrenzenden Bildkanten BK1 und BK2. Die zweite Struktur setzt sich aus einer feinen Strichstruktur und einer homogenen Fläche zusammen, wobei die Strichstruktur eine in X-Richtung zunehmende Dichte aufweist. Die Begrenzungskanten der homogenen Fläche sind mit BK3 und BK4 bezeichnet. Die dritte Struktur umfaßt eine Reihe gröberer Striche BK5. Die Fig. 9b zeigt die zu den einzelnen Bildstrukturen gehörenden Remissionsverläufe bei scharfer Abbildung. In Fig. 9c stellt die voll ausgezogene Linie den Remissionsverlauf derselben Bildstrukturen bei unscharfer Abbildung dar. Die strichlierte Linie ist der Remissionsverlauf einer um Δ X verschoben gedachten identischen Bildstruktur. Fig. 9d zeigt den Verlauf der Differenzen der beiden Remissionskurven I und I* von Fig. 9c. Es ist klar ersichtlich, daß größere Differenzwerte Δ I nur an denjenigen Stellen der Bildstrukturen auftreten, welche scharfe Bildkanten enthalten. In diesen Bildpartien müssen die Relativpositionen also besonders genau bestimmt werden, da hier bereits kleinste nicht über die Relativpositionsmessung korrigierte Verschiebungen zwischen Prüfling und Vorlage zu Fehlinterpretationen beim Vergleich derselben führen können. Bildpartien mit getönten Flächen oder gröberen Strichstrukturen (Lattenzäune) sind für die Ermittlung der Relativpositionen wenig geeignet. Hier brauchen die Relativpositionen aber auch nicht so exakt bestimmt zu werden, da in solchen Bildpartien kleinere Positionsabweichungen nicht so sehr ins Gewicht fallen.

Im allgemeinen wird es wohl fast immer möglich sein, die Positionier-Bildbereiche so auszuwählen, daß sie parallel zu den Rasterlinien verlaufende Bildkanten enthalten. Allerdings werden die dichteren Zonen dieser Positionier-Bildbereiche kaum immer homogen sein oder auch nur aus einer Strichstruktur mit zur Bildkante parallelen Tönungs-Strichen bestehen. In der Regel werden die Tönungsstriche vielmehr geneigt zur Bildkante verlaufen, so daß letztere gar nicht scharf, sondern gewissermaßen ausgefranst erscheint. Durch geeignete Bemessung der Unschärfe bei der Abbildung auf die Fotodiodenarrays können diese "ausgefransten" Bildkanten jedoch künstlich scharf gemacht werden.

Es versteht sich, daß anstelle der unscharfen Abbildung auch eine elektronische Tiefpaßfiltrierung verwendet werden könnte.

Anhand des vorstehend Beschriebenen wird also eine Reihe von Positionier-Bildbereichen, und zwar pro Vorlage mindestens 2, vorzugsweise aber 10 bis 20, ausgewählt und für jeden einzelnen Bereich die Relativposition zum entsprechenden Bereich der Vorlage bestimmt. Ein Maß für die Relativpositionen Δ X und Δ Y sind dann, wie gesagt, jeweils die für jeden einem Positionier-Bildbereich zugeordneten Rasterbereich gebildeten Summenwerte S _i der Remissionsdifferenzen. Aufgrund der speziellen Auswahl der Positionier-Bildbereiche mit zu den Rasterlinien parallelen Bildkanten oder Bildstrichen werden außerdem für gewisse Positionier-Bildbereiche nur die Relativpositionen Δ X und für andere nur die Relativpositionen Δ Y vorhanden sein. Die ersteren sind beispielsweise in Fig. 10 mit P _X₁ . . . P _X₄ und die letzteren mit P _Y₁ . . . P _Y₄ bezeichnet.

Die Positionier-Bildbereiche sind wegen ihrer Auswahlkriterien im allgemeinen recht unregelmäßig über die Bildfläche verteilt. Für den Vergleich von Prüfling und Vorlagen müssen aber die Relativpositionen von allen Bildpartien verfügbar sein. Deshalb wird nun das Druckbild gemäß Fig. 10 in z. B. lauter gleich große Felder eingeteilt und aus den Relativpositionen der jedem Feld nächstliegenden Positionier-Bildbereiche die Relativposition (Δ X, Δ Y) der einzelnen Felder durch Inter- bzw. Extrapolation berechnet. Wenn der Index j die Nummer eines Feldes und der Index i die Nummer eines Summenwertes bzw. einer Relativposition Δ X oder Δ Y eines Positionier-Bildbereichs ist, errechnen sich die Relativpositionen Δ X _Fj und Δ Y _Fj des Felds F _j nach den folgenden Formeln:

In diesen Formeln bedeuten die und empirisch ermittelte Interpolationskonstanten, die im wesentlichen von der Entfernung und (Fig. 10) zwischen dem Positionierbereich mit der Nummer i und dem Zentrum des Felds mit der Nummerr j abhängen. Die Indizes X und Y beziehen sich lediglich auf die Zuordnug der Konstanten K zu Δ X- Positionier-Bildbereichen oder zu Δ Y-Positionier-Bildbereichen. Die Summen laufen je nach Lage der Felder j für verschiedene j über dieselben oder über verschiedene i-Werte. Für das in Fig. 10 dargestellte Feld Nr. 27 lauten die obigen Formeln explizit wie folgt:

Δ X _F₂₇ = · Δ X₄ + -· Δ X₃ + · Δ X₂

Δ Y _F₂₇ = · Δ Y₄ + -· Δ Y₃ + · Δ Y₃

Die Durchführung dieser Rechenoperationen erfolgt im schon beschriebenen Positionenrechner 15. Die Konstanten K sind im Festwertspeicher 154 gespeichert.

Zur Festlegung der Konstanten und kann man sich auch folgender Näherungsformel bedienen:

Darin ist c eine empirische Konstante, die beispielsweise 1 sein kann. Die Formel gilt sowohl für als auch für ; die Indices X und Y wurden daher weggelassen. Ferner sollen die folgenden Bedingungen erfüllt sein:

Unter Umständen kann es erforderlich sein, nicht nur die jeweils nächstliegenden Positionier-Bereiche zur Berechnung der Relativpositionen der einzelnen Felder heranzuziehen, sondern auch weiter weg liegende Positionier-Bereiche, wie z. B. den Bereich P _X₁ (mit der Relativposition Δ X₁) für das Feld F₂₇ in Fig. 10. Da die weiter entfernt liegenden Positionier-Bildbereiche durch die näher liegenden gewissermaßen abgeschirmt sind, muß deren Einfluß verhältnismäßig reduziert werden, was z. B. durch Multiplikation des betreffenden Ausdrucks K _i,j · Δ X _k mit einem Abschirmfaktor sin Ψ _k,i,j erfolgen kann. Darin bedeutet Ψ _k,i,j den Winkel, unter welchem die Distanz zwischen abgeschirmtem Positionier-Bildbereich P _K und abschirmendem Positionier-Bildbereich P _i vom Mittelpunkt des Felds F _j aus erscheint.

Bisher wurden nur translatorische Relativverschiebungen zwischen Prüfling und Vorlagen berücksichtigt. Selbstverständlich können auch Relativverdrehungen in die Berechnung der Relativpositionen der Felder miteinbezogen werden. Am besten werden dazu zwei möglichst weit auseinander-liegende Positionier-Bildbereiche, z. B. P _Y1 und P _Y3 in Fig. 10, ausgewählt und aus deren Relativpositionendifferenz (z. B. Δ Y₃ - Δ Y₁) durch Division durch deren Abstand (A) der Winkel der Grobverdrehung der gesamten Vorlage gegenüber dem genannten Prüfling bestimmt.

In Fig. 1 war in den ausgewählten Positionier-Bildbereichen nur Bildinformation je eines einzigen Druckverfahrens (nur Tiefdruck oder nur Offset-Druck) vorhanden. Dies ist der günstigste Fall, da dadurch die unabhängige Relativpositionsermittlung vom jeweils anderen Druck nicht gestört wird. Die Mischstufe 11 hat in diesem Fall eher die Funktion eines Oder-Tores, da gleichzeitig Bildinformation entweder nur von der Offset-Vorlage oder nur von der Tiefdruck-Vorlage kommt. Es kann aber durchaus vorkommen, daß man auf Positionier-Bildbereiche angewiesen ist, in welchen Information aus beiden Druckverfahren vorhanden ist, z. B. eine ausgeprägte Bildkante aus einem und eine wenig ausgeprägte Strich- oder Tönungsstruktur aus dem anderen Druckverfahren. In diesem Fall wirkt die Mischstufe 11 als Überdruckrechner, welcher aus den Einzelremissionswerten von Tiefdruck- und Offset-Vorlage die kombinierten Remissionswerte errechnet, welche denjenigen des beide Drucke enthaltenden Prüflings entsprechen soll. Damit werden z. B. die resultierenden Remissionssprünge an Bildkanten nach der Mischstufe gleich groß wie diejenigen des Prüflings, so daß in der Subtrahierstufe die richtigen Differenzwerte gebildet werden können.

Wie schon beschrieben, erfolgt die Auswahl der Rasterbereiche und damit der für die gesamte Rechnung benötigten Positionier-Bildbereiche durch entsprechende Programmierung des korrigierbaren Vorwahlspeichers 173. Da die zu ermittelnden Relativpositionen in einem recht großen Intervall liegen können, müßten die Positionier-Bildbereiche relativ groß gewählt werden, um ein sicheres "Einrasten" des ganzen Funktionsablaufs zu gewährleisten. Je größer aber die Positionier-Bildbereiche gewählt werden, desto geringer ist die zu erwartende Genauigkeit und außerdem wird mehr Rechenzeit benötigt. Um nun die Positionier-Bildbereiche möglichst kleinflächig zu halten, wird ihre Lage anhand einer ersten Grobpositionsmessung korrigiert. Dazu werden z. B. die Relativpositionen Δ X, Δ Y bestimmter ausgewählter Positionier-Bildbereiche ausgemessen und dem korrigierbaren Vorwahlspeicher als Korrekturwerte zugeführt. Dadurch werden dann die übrigen Positionier-Bildbereiche bzw. Rasterbereiche nach Maßgabe dieser ausgewählten Relativpositionen verschoben bzw. korrigiert. Die Auswahl der für diese Korrektur herangezogenen Relativpositionswerte bzw. Positionier-Bildbereiche erfolgt durch die bereits erwähnte und geeignet programmierte Rasterbereichverschiebungsstufe 172. Selbstverständlich werden diese Rasterbereiche bzw. Positionier-Bildbereiche so gelegt, daß ihre Abtastung vor derjenigen der übrigen Positionier-Bildbereiche beendet ist.

Im übrigen ist es vorteilhaft, die Positionier-Bildbereiche bzw. Rasterbereiche so auszuwählen, daß sich kein Rasterpunkt eines Bereichs in derselben Rasterzeile (Y-Richtung) wie ein Rasterpunkt irgendeines anderen Bereichs befindet. Auf diese Weise vereinfacht sich der schaltungstechnische Aufwand für die für jeden Rasterbereich getrennte Summierung der Remissionsdifferenzen beträchtlich.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß zu Beginn jeder Messung selbstverständlich ein Abgleich der Hell- und Dunkelpegel zwischen Vorlage und jeweiligem Prüfling vorgenommen wird.

Im folgenden wird die in Fig. 1 als Ganzes mit 28 bezeichnete Bildvergleichsschaltung beschrieben, in welcher die Remissionswerte aus einander entsprechenden Bildpunkten von Prüfling und Vorlagen anhand der im Speicher 16 zur Verfügung stehenden Relativpositionswerte einander zugeordnet und miteinander verglichen werden und dann anhand der Vergleichsergebnisse eine Felhlerbewertung durchgeführt wird.

Die Bildvergleichsschaltung 28 umfaßt drei Zwischenspeicher 10_P, 10_T und 10_O, zwei mit dem Positionenspeicher 16 über je eine Leitung 40 verbundene und die Zwischenspeicher ansteuernde Zuordner 18 und 19, eine Mischstufe 20, eine Subtrahierstufe 21 und einen Fehlerrechner 22.

Die Remissionswerte von Prüfling und Vorlagen gelangen von den Ausgängen 8 der A/D-Wandler 7 in die Zwischenspeicher 10, wo sie vorübergehend gespeichert werden. Die in den Vorlagen-Zwischenspeichern 10 _P und 10 _O gespeicherten Remissionswerte werden von den Zuordnern 18 und 19 nach Maßgabe der ihnen zugeführten Positionswerte abgerufen und in der Mischstufe 20 in gleicher Weise wie in der Mischstufe 11 der Auswerteschaltung 29 verknüpft. Diese verknüpften Vorlagenremissionswerte werden dann in der Subtrahierstufe 21 analog der Subtrahierstufe 12 von den aus dem Zwischenspeicher 10 _P nach einer vorgegebenen Verzögerung ebenfalls abgerufenen Prüflingsremissionswerten abgezogen. Die so gebildeten Remissionsdifferenzwerte werden dann im Fehlerrechner 22 nach bestimmten Bewertungskriterien ausgewertet. Die einzelnen Funktionsabläufe werden wiederum von der zentralen Steuereinheit 23 gesteuert.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Zuordner 18 und 19 sowie der Zwischenspeicher 10 _T und 10 _O sollen zunächst die Fig. 14a-c erläutert werden. Diese zeigen je einen Ausschnitt aus den unter sich gleichen Abtastrastern der drei Abtastsysteme, und zwar Fig. 14a für den Prüfling, Fig. 14b für die Offset-Vorlage und Fig. 14c für die Tiefdruck-Vorlage. Die Distanz (K) zwischen je zwei Rasterlinien 41 ist in beiden Richtungen gleich groß.

In Fig. 14a ist ein ausgewählter Prüflings-Bildpunkt eingetragen und mit P _P bezeichnet. Aufgrund z. B. der Ungenauigkeit beim Aufspannen des Prüflings und der Vorlagen auf die Spanntrommeln werden die dem Prüflingsbildpunkt P _P entsprechenden Vorlagenbildpunkte in der Regel aber nicht mit den mit (P _P ) bezeichneten Rasterpunkten der Vorlagen-Abtastraster übereinstimmen, sondern werden sich in mehr oder weniger großer Entfernung (Δ X _tot)_O, (Δ Y _tot)_O; (Δ X _tot)_T, (Δ Y _tot)_T von diesen befinden, beispielsweise etwa an den mit (P _{Δ X, Δ Y} ) _O bzw. (P _{Δ X, Δ Y} ) _T bezeichneten Zwischenpunkten. Diese Zwischenpunkte werden außerdem in der Regel, wie dargestellt, nicht mit einem Rasterpunkt übereinstimmen, sondern irgendwo zwischen vier Umgebungsrasterpunkten P₁ . . . P₄ liegen. Die Abstände der Zwischenpunkte von dem den Punkten (P _P ) jeweils am nächsten liegenden Umgebungsrasterpunkt P₁ sind mit Δ X und Δ Y bezeichnet. Die Vorlagen-Remissionswerte in diesen Zwischenpunkten werden nun aus den Vorlagen-Remissionswerten in den jeweils vier Umgebungsrasterpunkten durch vorzugsweise lineare Interpolation ermittelt. Diese Interpolationswerte werden dann an die Mischstufe 20 weitergeleitet, und zwar genau in dem Moment, daß sie zugleich mit dem Remissionswert des Prüflingspunkts P _P aus dem Zwischenspeicher 10 _P an der Subtrahierstufe 21 ankommen.

In Fig. 15 und 16 sind die Vorlagen-Zwischenspeicher 10 _O und 10 _T sowie die Zuordner 18 und 19 detaillierter dargestellt. Jeder der beiden Zwischenspeicher umfaßt einen Schreibspeicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 101 und einen Interpolationsrechner 104. Die beiden Zuordner umfassen je eine Weiche 195, zwei Quotientenbildner 182 und 183, vier Speicher 184 , 185, 186 und 187 und einen Schaltprogrammgeber 190. Die Quotientenbildner und die Speicher sind in einem Quotientenrechner 196 zusammengefaßt.

Der Prüflings-Zwischenspeicher 10 _P enthält im wesentlichen nur ein RAM und ist deswegen nicht detailliert dargestellt.

Die in der Meßschaltung 29 ermittelten, über die Leitungen 40 den Zuordnern 18 und 19 zugeführten Positionswerte Δ X und Δ Y (entsprechend Δ X _tot und Δ Y _tot in Fig. 14b und 14c) gelangen in den Eingang 197 der Weiche 195 (Fig. 16). Dieses leitet die Δ X-Werte an den Quotientenbildner 182 und die Δ Y-Werte an den Quotientenbildner 183 weiter. In diesen werden die Positionswerte durch die Rasterdistanz K dividiert. Die ganzen Quotientenwerte (ganze Zahlen) werden dann jeweils in den Speichern 184 und 186, allenfalls verbleibende Reste (echte Brüche) in den Speichern 185 und 187 abgelegt. Die ganzen Quotientenwerte entsprechen den Abständen (Δ X _tot-Δ X) bzw. (Δ Y _tot-Δ Y) zwischen den Punkten (P _P ) und P₁ in Fig. 14b und 14c, die Reste den Distanzen Δ X und Δ Y zwischen P₁ und den Zwischenpunkten P( _{Δ X, Δ Y} ). Die ganzen Quotientenwerte werden dann über Leitungen 193 und 194 an den Schaltprogrammgeber weitergeleitet, der nach Maßgabe dieser Werte aus dem ihm über die Leitung 191 von der zentralen Steuereinheit 23 zugeführten Steuertakt einen Selektioniertakt erzeugt. Der am Ausgang 192 des Schaltprogrammgebers anstehende Selektioniertakt wird über eine Leitung 106 dem RAM 101 des jeweils mit dem Zuordner verbundenen Zwischenspeichers 10 (Fig. 15) zugeführt. Die Restwerte aus den Speichern 185 und 187 gelangen über Leitungen 188 bzw. 189 an die Eingänge 107 und 108 des Interpolationsrechners 104 des betreffenden Zwischenspeichers.

Die von den Ausgängen 8 der A/D-Wandler 7 ankommenden Remissionswerte werden in den RAM′s der drei Zwischenspeicher gespeichert. Dabei sorgt der über Leitungen 102 jedem RAM von der zentralen Steuereinheit zugeführte Steuertakt dafür, daß Remissionswerte von Rasterpunkten mit gleicher Ordnungskammer in allen drei RAM′s jeweils unter derselben Adresse abgespeichert werden.

Von den RAM′s 101 der beiden Zwischenspeicher 10 _O und 10 _T gelangen nun über Transferleitungen 109 die Remissionswerte gleichzeitig von jeweils vier benachbarten Rasterpunkten in die jeweiligen Interpolationsrechner 104. Die Auswahl der vier Rasterpunkte wird durch die von den Schaltprogrammgebern 190 erzeugten Selektioniertakte bewirkt. Die Interpolationsrechner 104 ermitteln nun die Remissionswerte der durch die an den Eingängen 107 und 108 anliegenden Δ X- und Δ Y-Werte definierten Zwischenpunkte und geben diese über die Ausgänge 105 an die Mischstufe 20 weiter. Gleichzeitig werden die Remissionswerte der den jeweiligen Zwischenpunkten entsprechenden Prüflingsrasterpunkte aus dem RAM des Prüflings- Zwischenspeichers 10 _P abgerufen.

Die Interpolation selbst ist zweckmäßigerweise linear und erfolgt vorzugsweise in diskreten Schritten durch entsprechende Teilung der Rasterdistanz K. Dabei kann so vorgegangen werden, daß zunächst zwei Interpolationswerte zwischen jeweils zwei auf je einer Rasterzeile liegenden Rasterpunkten gebildet werden und aus diesen Interpolationswerten dann durch einen weiteren Interpolationsprozeß der definitive Remissionswert der Zwischenpunkte bestimmt wird. Selbstverständlich sind auch andere Interpolationsverfahren möglich.

Obwohl die Erfindung vorstehend nur im Zusammenhang mit der Qualitätsprüfung von Druckerzeugnissen, insbesondere Banknoten beschrieben ist, ist es selbstverständlich, daß das erfindungsgemäße Relativpositionsmeßverfahren auch im Zusammenhang mit anderen Informationsträgern, beispielsweise Magnetkarten oder dergleichen sinngemäß verwendbar ist.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen der Relativpositionen von einander entsprechenden Punkten oder Bereichen eines Prüflings und einer Vorlage in bezug auf ein Abtastraster, nach welchem Prüfling und Vorlage gleichzeitig oder zeitverschoben punktweise maschinell fotoelektrisch abgetastet werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf Prüfling und Vorlage in gleicher Weise einzelne, bezüglich der genannten Vorlagen- bzw. Prüflingsfläche vergleichsweise kleine Positionier-Bildbereiche ausgewählt werden, daß aus den fotoelektrischen Abtastwerten aus diesen Positionier-Bildbereichen die Relativpositionen der einander entsprechenden Positionier-Bildbereiche des Prüflings und der Vorlage bestimmt werden, und daß aus diesen Relativpositionen der übrigen Bildpunkte durch Inter- bzw. Extrapolation ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 2-40, vorzugsweise etwa 10-20 Positionier- Bildbereiche ausgewählt und deren Relativpositionen bestimmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und Größe der Positionier-Bildbereiche so gewählt wird, daß ihre Gesamtfläche von 0,5 Promille bis etwa 10 Prozent, vorzugsweise 1 Promille bis 1 Prozent der Gesamtvorlagenfläche beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Positionier-Bildbereiche so gewählt wird, daß die Fläche eines jeden Bereichs von 0,02 Promille bis 2 Promille, vorzugsweise 0,1 Promille bis 0,2 Promille der Gesamtvorlagenfläche beträgt.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Positionier-Bildbereich so ausgewählt und bemessen wird, daß er auf einen Vorlagenbereich fällt, welcher nur zwei aneinandergrenzende, im wesentlichen homogene Zonen mit starkem gegenseitigen Kontrast enthält.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Positionier-Bildbereich so ausgewählt und bemessen wird, daß er auf einen Vorlagenbereich fällt, welcher nur eine strichförmige Zone und eine dazu stark kontrastierende und im wesentlichen homogene Umgebungszone enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionier-Bildbereich so ausgewählt wird, daß die Grenze zwischen den beiden Zonen geradlinig verläuft.

8.Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionier-Bildbereich derart ausgewählt wird, daß die Grenzlinien der Zonen parallel zu den Achsen des dem Abtastraster zugrundeliegenden Koordinatensystem zu liegen kommen.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Positionier-Bildbereich nach denselben Kriterien ausgewählt wird, und daß die Positionier-Bildbereiche so ausgewählt werden, daß die Grenzlinie zwischen den Zonen zumindest eines Positionier-Bildbereichs zur Grenzlinie zwischen den Zonen zumindest eines anderen Positionier-Bildbereichs zumindest angenähert senkrecht verläuft.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorlage und Prüfling in gleicher Weise in einzelne Felder eingeteilt und daß die Relativpositionen der einzelnen Prüflingsfelder bezüglich der jeweils entsprechenden Vorlagenfelder ermittelt werden.

11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Prüfling und Vorlage nach einem bezüglich der Vorlage ortsfesten Abtastraster punktweise abgetastet und die Relativpositionen der Positionier-Bildbereiche durch Vergleich der Abtastwerte in einander entsprechenden Rasterpunkten, welche den Positionier-Bildbereichen entsprechen ausgewählten Rasterbereichen angehören, ermittelt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativpositionen der einzelnen Positionierbildbereiche nach den Methoden der Kreuzkorrelation oder minimalen Fehlerquadratsumme ermittelt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Rasterbereich die Differenzen der Abtastwerte einander entsprechender Rasterpunkte von Prüfling und Vorlage gebildet werden, daß positive und negative Differenzwerte je für sich über jeden einzelnen Rasterbereich summiert werden, und daß die ermittelten positiven und negativen Summenwerte als Maß für die zu ermittelnden Relativpositionen herangezogen werden.

14. Verfahren nach Anspruch 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativpositionen der einzelnen Felder aus den in einem Teil der Rasterbereiche ermittelten Summenwerten bestimmt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativposition jedes Felds aus den Summenwerten einer Anzahl von dem betreffenden Feld räumlich am nächsten liegenden Rasterbereichen durch deren Entfernung berücksichtigende Inter- bzw. Extrapolation ermittelt werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-15, dadurch gekennzeichnet, daß in gespeicherter Form vorliegende Abtastwerte der Vorlagen-Rasterpunkte verwendet werden.

17. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem ein Druckerzeugnis mit nach verschiedenen Druckverfahren aufgebrachten Bildinhalten darstellenden Prüfling separate Teilvorlagen mit entsprechend den verschiedenen Druckverfahren verschiedenen Bildinhalten und vorbestimmter gegenseitiger Bildpunktzuordnung verwendet werden, und daß die Relativpositionen der Bildpunkte des Prüflings zu denen der Teilvorlagen für jede Teilvorlage separat ermittelt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Positionier-Bildbereich so ausgewählt wird, daß er auf einen Prüflingsbereich fällt, dessen Bildinhalt ausschließlich von denselben Druckverfahren stammt wie der einer ausgewählten Teilvorlage.

19. Verfahren nach Anspruch 11 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastwerte einander zugeordneter Rasterpunkte der Teilvorlagen elektronisch derart miteinander verknüpft werden, daß die sich so ergebenden verknüpften Abtastwerte direkt mit den Abtastwerten in den Prüflingsrasterpunkten vergleichbar sind.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-19, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnung der Abtastwerte eine Tiefpaßfiltrierung mitumfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefpaßfiltrierung bei fotoelektrischer Abtastung durch unscharfe Abbildung der Rasterpunkte auf den fotoelektrischen Wandler erfolgt.

22. Verfahren nach Anspruch 11 und einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionier-Bildbereiche derart ausgewählt werden, daß keiner der Rasterpunkte zweier verschiedener Rasterbereiche auf ein und derselben Rasterzeile liegt.

23. Verfahren nach Anspruch 13 und einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus mindestens einem Rasterbereich eine erste Relativposition ermittelt wird, daß dann nach Maßgabe dieser ersten Relativposition die übrigen Rasterbereiche in ihrer Lage verschoben werden, und daß schließlich mit diesen so verschobenen Rasterbereichen die definitiven Relativpositionen ermittelt werden.

24. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer ersten punktweise arbeitenden Abtastvorrichtung (1_P-7_P) zur Erzeugung von Abtastwerten in jedem einzelnen Abtastrasterpunkt, mit einer zweiten, zumindest bezüglich des Abtastrasters mit der ersten gleichen Abtastvorrichtung (1_T-7_T) oder einem an die erste Abtastvorrichtung anschließbaren ersten Speicher (26) mit der Anzahl der Abtastrasterpunkte entsprechenden Anzahl von Speicherplätzen und mit einer der ersten Abtastvorrichtung (1_P-7_P) und der zweiten Abtastvorrichtung (1_T-7_T) bzw. dem ersten Speicher (26) nachgeschalteten Verknüpfungsstufe (12) für die Abtastwerte von der ersten Abtastvorrichtung und der zweiten Abtastvorrichtung bzw. dem ersten Speicher, dadurch gekennzeichnet, daß der Verknüpfungsstufe (12) eine Selektionierstufe (17, 9_P, 9_T) vorgeschaltet ist, die aus der Gesamtheit der Abtastwerte jeweils nur solche auswählt, die aus vorgegebenen, einzelnen Rasterbereichen angehörenden Rasterpunkten bzw. Speicherplätzen stammen, daß die Verknüpfungsstufe als Subtrahierschaltung zur Bildung der Differenzen der ausgewählten Abtastwerte von der ersten Abtastvorrichtung (1_P-7_P) und der zweiten Abtastvorrichtung (1_T-7_T) bzw. dem ersten Speicher (26) ausgebildet ist, daß der Verknüpfungsstufe (12) eine von der Selektionierstufe gesteuerte Summierstufe (13) zur nach Vorzeichen getrennten Bildung der Summenwerte positiver und negativer Abtastwertdifferenzen über die Rasterpunkte jeweils eines Rasterbereiches nachgeschaltet ist, daß der Summierstufe ein Speicher (14) für die Summenwerte der einzelnen Rasterbereiche nachgeschaltet ist, und daß an den Speicher (14) ein Positionenrechner (15) zur Ermittlung einer vorgegebenen Anzahl von Positionswerten angeschlossen ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsrechner (15) die Positionswerte P _j aus den einzelnen Summenwerten S _i nach der Beziehung bildet, worin K _ÿ vorgegebene Konstanten sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektionierstufe (17, 9_P, 9_T) eine Verschiebungsstufe (172) enthält, die aus den von der Summierstufe (13) gebildeten Summenwerten zu vorgegebenen Rasterbereichen gehörende Summenwerte auswählt und in der Selektionierstufe die ausgewählten Rasterbereiche relativ zum Abtastraster nach Maßgabe der ausgewählten Summenwerte verschiebt.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24-26, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere der Selektionierstufe vorgeschaltete Abtastvorrichtung (1_O-7_O) oder mindestens einen weiteren der Selektionierstufe (17, 9_P, 9_T, 9_O) vorgeschalteten und an die erste Abtastvorrichtung anschließbaren Speicher (27) und durch eine der Selektionierstufe nachgeschaltete Mischstufe (11) zur Verknüpfung der ausgewählten Abtastwerte von der zweiten Abtastvorrichtung bzw. vom ersten Speicher mit denen der mindestens einen weiteren Abtastvorrichtung bzw. des mindestens einen weiteren Speichers.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe (11) eine Multiplizierstufe ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24-28, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die erste Abtastvorrichtung eine unscharf eingestellte Abbildungsoptik aufweist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24-29, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die erste Abtastvorrichtung zumindest ein Fotodiodenarray als fotoelektrischen Wandler aufweist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24-30, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der ersten Abtastvorrichtung ein Analog-Digital-Wandler nachgeschaltet ist.