专利名称：误差检测设备及其与雕刻机共同使用的方法
技术领域：
本发明与布切勒(Buechler)的美国专利4,450,486号所披露的一般类型雕刻头有关。这种雕刻头有一个由夹持器支持的金刚石触针，该夹持器被安装在从扭转振荡主轴伸出的支臂上。一个正弦驱动信号加到一对彼此相对的电磁铁上，使主轴以大约3,000至5,000Hz范围的频率转动。其转动的最大园弧近似为0.25°。
一个导向板装在雕刻头上，并精确地街道它相对一振荡触针的位置。雕刻头由固定在向后伸展的支杆上的一套叶簧支持，以使其能进行倾斜动力。一个DC(直流)马达转动该支杆，从而使导向板与待雕刻的印刷圆筒接触。当导向板与印刷圆筒接触时，触针由刚好与印刷圆筒接触的位置振荡到一个距圆筒表面约100微米的拉回位置。
一旦导向板与印刷圆筒接触，便对正弦驱动信号加上一个视频信号，以促使振荡的触针与印刷圆筒接触，从而在印刷圆筒表面雕刻出一系列深度被控制的小区(cell)。印刷圆筒与触针的振荡运动同步地转动，同时有一个引导螺杆结构使雕刻头产生轴向运动，从而使雕刻头与印刷圆筒的整个印刷表面实现雕刻接触。
在由Buechler讲述的那类雕刻系统中，机器操作员必须在进行雕刻之前于印刷圆筒的一端完成烦人的试错设置过程。这个过程涉及对正弦驱动信号和视频信号的放大器增益进行调节，从而产生希望深度的“黑”印刷小区和另一希望深度的连接通道，并清洁未被雕刻的白小区。控制变量之一的每个变化都与其他变量相互作用，所以这种设置变成一个迭代过程。甚至在已经完成这种设置之后，也可能由于机械漂移造成小区深度误差的积累。
当雕刻触针受到过度应力和破裂时会发生性质特别严重的雕刻误差，这种失败如不能及时检测出来则会完全毁掉一个几乎完成的印刷圆筒。到现在为止，尚无办法迅速而且自动地检测出这种状况。
所以，可以看到需要一种雕刻系统，它可以被迅速而且容易地设置，从而在一雕印刷圆筒表面雕刻出精确控制其深度的小区。还需要在雕刻过程中避免误差积累。
一方面，本发明提供一种方法，用于调整一个雕刻机，使其根据预定的设置参数进行实际切割以雕刻一圆筒，所述方法由下述步骤组成(a)确定一个观测误差，它对应于小区尺度命令和在一个被雕刻小区中结果尺度测量值之差；(b)以消除该观测误差的方式调整小区尺度命令。
另一方面，本发明提供一种设备和方法，通过感知视频信息扫描线中的黑/白转换来测量一个被雕刻印刷小区的宽度。
本发明还提供一种雕刻设备和方法，这里向计算机提供多个参数信号以产生一个雕刻宽度命令。向计算机提供一个输入AC(交流)信号和一个输入视频信号，用于乘以放大因子，这些放大因子是响应输入参数信号而产生的。该计算机还产生一个白偏移信号(white offset signal)，它与被处理的AC和视频信号结合以产生一个驱动雕刻触针的驱动信号。于是被触针雕刻出所希望几何形状的小区。
一个视频照相机的运转产生出一帧视频信息，其中包括由预定水平的视频信号雕刻成的高亮度小区的图象。一个视频处理电路测量这个被如此成象的小区的宽度并将测量结果报告给计算机。然后计算机利用一个校正参数来调整放大因子和白偏移，该校正参数是在一个闭环基础上通过累积预期小区宽度和测量的小区宽度之差产生出来的。
本发明还提供一种方法和设备，用于快速和自动地检测出超出预定限度的小区宽度误差。重复发生这种大幅度的误差被认为是触针破裂的一个指示，于是自动终止雕刻操作。
图1是一示意图，部分为透视图，给出根据本发明的一种可编程雕刻系统；图2是在一印刷圆筒上雕刻的一系列小区的示意图；图3是用于控制一雕刻触针及由此产生的雕刻运动的AC和视频信号的示意图；图4A和4B是一流程图，用于说明根据本发明控制小区宽度和检测触针破裂的方法；图5是由0至10伏视频输入信号产生的最大小区深度图；图6是含有高亮度小区的视频帧的示意图；图7是测量小区宽度算法的流程图；图8A和8B一起给出另一种测量算法的流程图。
现在参考图1，图中给出一个装好的雕刻印刷圆筒10，它由驱动马达12转动，并被一个由雕刻头61支持的触针(未画出)进行雕刻。在雕刻操作过程中，触针进即运动雕刻印刷圆筒10，从而产生一系列沿迹线30排列的小区。一个引导螺杆驱动马达14转动一个引导螺杆56，以使触针沿着平行于圆筒10轴线的方向运动。如果引导螺杆马达14连续地运动，则迹线30有螺旋线的形状。马达14间断地加电，则产生一系列有间隔的环形迹线30。
一个电磁驱动器(未画出)响应一个在导线60上的驱动控制信号，从而驱动雕刻触针与印刷圆筒10进行雕刻接触。该驱动控制信号是由放大器31产生的，该放大器把计算机34产生的一个命令信号给放大了。可以按Buechler的美国专利4,450,846号所一般性介绍的那样来构成电磁驱动器。
命令信号有一AC分量、一视频分量和一白偏移分量WD，适于产生下文描述的雕刻运动。该AC分量取自加到计算机34的一个AC输入信号，并乘以增益因子Ka。视频分量是通过取一输入视频信号并乘以增益因子Kd而在计算机内产生的。
计算机34触一个由三个方程组成的方程组(见下文)来产生参数Ka，Kd和WD。所提供的键盘32用于键入设置这三个方程中出现的参数所需的数值。这些参数是黑小区宽度BW，通道宽度CW，触针常数Ks，以及黑小区电压Vmax如果希望的话，也可键入一个导向板偏移S。
如在下文中将更详细描述的那样，命令信号的AC分量使触针相对于印刷圆筒10作正弦式振荡，其波长取决于圆筒的表面速度。驱动马达12的转动速度必须调节成所产生的迹线30在雕刻转动一周中含有奇数个半波长。计算机34通过导线24向引导螺杆马达14传送一个引导螺杆控制信号。调节这一信号，使得在每次印刷圆筒10完全转动一周的过程中推动触针向前移动的轴向距离等于半个黑小区宽度加上半个连接通道宽度加上一个隔离墙宽度。
Ka、Kd和WD的方程式中假定输入视频信号和造成的雕刻小区宽度之间有线性关系。尽管在许多情况下这是一个相当精确的假定，但有时仍需要调整。如果这样，则可以如本申请的父申请(系列号08/022,127)，其内容作为本申请的参考纳入)所述那样做出列表校正值。
另一个问题是漂移。虽然可对计算机34适当地编程并在初始时产生正确的小区宽度，但由于模拟分量的增益变化或雕刻头61位置的机械变化，可能需要在计算Ka、Kd和WD所用方程中引入可调节的校正参数。为些目的，有一个聚焦于迹线30的视频照相机46。照相机46观察迹线30上由频闪灯58照亮的那一部分，并向视频处理器41提供视频反馈信息帧。由导线55上的小区计算器42提供具有正确频率和相位的灯58频闪信号。小区计数器对四倍于AC频率的时钟47所产生的脉冲信号计数。按这样的频率，每经过雕刻触针振荡的四分之一波长便产生一个时钟脉冲。
视频照相机46装在一个由引导螺杆56支持的框架57上。照相机46可以相对于框架57进行调节，从而使产生的视频信息帧以迹线30为中心线。最好是照相机46含有一个CCD阵列，它对灯58的每次闪亮产生新的一帧视频信息。最好把灯58和视频照相机46组合成具有一个公共透镜(图中未画出)的单元，从而使视频照相机46观察到由灯58的闪光照亮的圆筒区域。还有，视频照相机46最好是一台自动聚焦照相机，它能在一个距离区间聚焦到表面上。视频处理器41能控制其聚焦特性，从而使照相机46可以提供来自不同半径的印刷圆筒表面的聚焦视频信息。
图2中绘出典型的黑小区、黑小区连接通道、高亮度小区以及隔离墙的几何形状。该图描绘了一系列宽的、深的黑小区70以及一系列较浅、较窄的高亮度小区76。所示小区由三个肩并肩雕刻迹线30的部分组成。黑小区70有一个最大宽度BW。触针的控制信号可被调节，从而产生相继雕刻出的黑小区70之间的连接通道72。通道72有一宽度CW，而高亮度小区76有一宽度HW。小区70的扇贝形边缘产生于触针下面的印刷圆筒旋转运动过程中触针的垂直振荡雕刻作用。如图2中进一步显示的那样，可以由隔离墙74将一系列相继雕刻的黑小区70与相邻雕刻迹线30中的另一系列相继雕刻的小区70(也绘成黑小区)分开。
图2所示造型的一系列小区将要印出一幅图案，它确定了一个对角线延伸网格。这个网格角的正切是相邻雕刻行之间距离与触针切割运动波长之比。切割波长是印刷圆筒10表面速度和触针振荡频率的函数。这样，便可由调节驱动马达12的转动速度来调节网格角，但这种调节必须按增量步进方式进行，从而保持印刷圆筒周边的半波长个数为奇数。另一种办法是由改变引导螺杆马达14的运转速度来调节垂直行之间的距离。
图3中显示出触针驱动信号及其造成的触针针尖垂直运动。这一驱动信号是通过对视频信号82加一个AC信号80而得到的。作为举例，图示的视频信号82有一白视频水平86、黑视频水平88和高亮度视频水平90。该视频信号和AC信号与一偏移相结合，从而在视频信号82具有白水平86的全部时间内触针抬升与圆筒表面脱离接触。最小白高程是WD。
当视频信号82从白水平进到黑水平时，触针运动到与圆筒接触，如触针位置线84所示。在这种状态下，触针在最小深度CD和最大深度BD之间振荡。当触针在深度CD时，它雕刻连接通道72。当视频信号82移动到由参考数字90所示高亮度水平时，触针在与圆筒10脱离雕刻接触的位置和有最大深度HD的雕刻位置之间振荡。AC信号80、视频信号82以及白偏移信号都由计算机34产生。
在图示的实施例中，计算机34根据下列方程式产生对触针驱动器31的雕刻宽度命令WW＝(Ka*A*(sin(ω*t－1)WD＋Kd*V)/Ks这里Ka＝AC增益A＝AC输入信号最大值ω＝AC输入信号角频率t＝时间V＝视频信号值Kd＝视频增益WD＝白深度Ks＝触针常数A和ω之值存在于计算机34中且通常不改变。Ks是一可调节输入参数，由键盘32输入。
视频增益由求解下列方程得到Kd＝Ks*(BW－HW)/(Vmax－Vh)这里BW和Vmax是来自键盘32的输入参数。Vh是通过检验视频信号(如下文所述)得到的，而HW从存储器中读取，作为Vh的列表函数。
由下列方程求出白深度WD＝Kd*Vmax－Ks*BW而AC增益由下式计算Ka＝-A(Ks*CW＋WD－Kd*Vmax)/A当Sin(ω*t)＝1和V＝Vh时，深度命令使触针雕刻一高亮度小区的最宽部分。所以在理想的无误差情况下，HW＝(-WD＋Kd*Vh)/Ks然而，通常有雕刻误差E，从而使高亮度小区的观测宽度为HM＝(-WD＋Kd*Vh)/Ks－E计算机34在计算雕刻深度命令时使用一个校正参数C以补偿这一误差。这个校正参数是由涉及视频处理器41和照相机46的一种闭环反馈控制技术产生的。
在进行雕刻之前，C设置成零初始值。在雕刻过程中，计算机34使视频处理器41提供在V＝Vh时雕刻的一系列小区所对应的一系列HM值。对于每次这种测量，计算机34由下列方程计算宽度误差E＝(-WD＋Kd*Vh)/Ks－HM于是，随着校正过程的进行，通过对一系列误差求和，产生出校正项，即C＝∑(G*E)在最简的实施例中，所计算出的C值只是加到雕刻宽度命令中。这样，校正过的雕刻宽度命令取如下形式W＝(Ka*A*(Sin(ω*t)－1)－WD＋Kd*V)/Ks＋C只是响应对于V值为Vh时雕刻的小区所进行的测量，才对C值进行调整。然而，W值的计算总是包括了最近计算出的C值的贡献。不管采用何种方式来使用校正参数C(它的值从初设置的零值增长到某一幅度)都将基本上消除所雕刻的高亮度小区宽度的任何误差并将显著减小其他类型小区的雕刻宽度误差。对于所有闭环实施例，所设置的G值提供了一种紧密而稳定的控制。在大多数情况下，接近1.0的值应是满意的值。
现在参考图5，可以看到小区深度最大值与视频输入信号成正比。如图所示，最大为10伏的视频输入信号产生雕刻黑小区所需的最大小区深度BD。对于图示的实例，对计算机给定一高亮度宽度HW＝·25*BW。因此，高亮度深度HD为BD的25％。图中还反映出Kh的设置值为3伏。在这些条件下，幅度等于“黑”视频信号30％的一个视频信号产生的切割深度仅为黑小区深度的25％。结果，对于约为0.7伏的视频输入信号，其小区深度最大值变为零。对于小于该值的视频信号，切割触针保持与印刷圆筒脱离接触。对于一个“白”视频输入，触针从雕刻圆筒退回一个最小距离WD，它就是白偏移。
重要的是要把照相机46调节成观察到迹线30上精确确定的位置。需注意的是，在雕刻机雕刻过程中，要使单个小区被频闪、为此目的，在圆筒10的一端，触针被起动去雕刻一条测试迹线。视频照相机46被频闪以产生一系列图象供视频处理器去分析。与此同时，计算机34对照相机频闪次数进行计数，作为触针雕刻位置和照相机46视场之间位移的度量。当视频处理器41识别出测试迹线时，它向计算机发出信号以存储频闪计数。计算机使用这一计数在线55上控制频闪计时，以便对已知在特定时间点被雕刻的指定小区拍照图象。
图4A和4B显示出如上所述受控雕刻和误差校正的方法。该方法从起始点400开始，并进入块402，在那里通过键盘32向计算机34输入黑宽度BW、通道宽度CW、触针常数Ks、以及最大视频信号Vmax。校正参数C被初始化为零(块404)，其后计算机34处理一个初始视频数据块，以确定视频电压的最常发生值。该值设成等于Vh(块406)。这个Vh值用作存储器中读取HW希望值的地址(块408)。接下来，计算机34计算Kd(块410)、WD(块412)及Ka(块414)。尽管在图4A和4B中没画出来，但在此时计算机34可以产生雕刻测试迹线的命令，以建立如前讨论过的频闪计时计数。然后便可以进行印刷小区的雕刻了。
最好视频信号是数字化的，这样这个信号总是取一系列离散电平值中的某一个。计算机对视频信号取样，并通过对每个数字化信号电平的信号数计数来建立视频信号的分布直方图。高亮度信号Vh认为是有最高发生次数的视频电平。
在正常雕刻过程中，计算机34读取象素数据(块416)并产生雕刻小区所用的雕刻宽度命令(块418)。当每个小区被雕刻好时，计算机检验作业是否完成(点420)，如果印刷作业已完，则退出(点422)。如果印刷作业尚未完成，则对视频直方图进行更新(块424)，并检验是否需要调整Vh值(点426)。如果需要，则进行适当调整(块428)，并从存储器中读出HW的新值(块430)。然后计算机重新计算Kd、WD和Ka(块432)。
接下来，进行检验(点440)以确定当前象素是否是高亮度象素。如果当前象素是高亮度象素，则进行小区宽度测量(块442)并计算宽度误差(块44)。否则程序返回块416，在那里读取另一个象素值。
在块450使用测得的误差去更新校正参数，但只有当误差在一预先确定的限度内时才这样做。在446点检验是否处于“超限”状态。如果超过了最大允许误差，则超限计数器增1(块456)，并检验是否已有连续三次测量都超限(点458)。如果是这样，程序则在点460退出，于是雕刻终止。此时可以起动适当的警报，以提醒操作员应该检验触针看是否已经损坏。
通常，应利用一个积分函数来确定C，从而使该参数达到一个非零稳态值。然而，可以以各种方式来使用这个积分校正参数来调整小区宽度命令。例如，它可以用作为小区宽度命令的乘数因子而不是作为相加项。它也可以作为计算小区宽度命令中所用任何变量的乘数因子或者偏移量。最佳使用方式取决于被校正误差的性质。在一个误差随视频信号振幅变化的系统中，C的计算值可以加到Kd上；然而要在每次调整C值时重新计算WD和Ka。在另一个实施例中触针的归位位置存在漂移，于是可把C加到WD上；然后再重新计算Ka。只要所用校正变量的正负(极性)能在适当的方向上驱动小区宽度命令，校正就将继续到E值达到零时为止。
然后，使用BW值雕刻参数。键盘32也可向计算机34提供一个调整参数S，它与雕刻头61和印刷圆筒10之间的分开距离有关。如果提供了这一参数，那么它被作为一个深度偏移来处理，在完成前述求解过程之前，把这个偏移值乘以Ks再加到BW、CW和HW上。。
如上所述，误差校正系统对于响应其值等于Vh的视频信号V所雕刻的小区计算其误差值E。在上文描述的实施例中，计算机34随时调整Vh，以使其对应于具有最高累积滑动计数的V值。随时重新计数也是可以实现的，从而使高亮度设置算法具有局部化的性质。对于很大量的图形重复制作，可能希望这样。如上所述，对于每个Vh数字化值，伴随一个预先确定的HW值。HW值可从存储的表中读出，也可根据适当表达的经验公式计算。
当检测出一小区宽度误差超过任何预先确定量时，可以发出“超限”状态信号。在本发明的一个典型应用中，适当的最大允许误差可以在约10微米的量级。如果超过此限的次数大于一个预定次数，则如前所述终止雕刻。此时操作员检验触针，必要时替换它，并擦拭印刷圆筒以清除挣已经积累的金刚石碎屑。然后操作员起动新的检测切割序列。然后雕刻机返回到第一次检测到“超限”状态的那一圆周之前的一周。受影响的各圆周要重新切割，然后雕刻机暂停操作员检验其结果。如果重刻行是可接受的，则操作继续。否则，该印刷圆筒被刮掉。
图6显示出一帧典型的视频信息600，包括被雕刻的高亮度小区606，PC时钟在产生帧600的频闪发生之前计数。帧600由一系列水平线构造，这些线数量太多，无法画出，用参考数字602指示代表性的水平视频线。这些线是这次频闪抓到的小区图象的子样本。由这些线测出实际小区大小尺寸。
视频处理器41从顶到底顺序处理线602。通过局部化阀值技术对视频信息放大。这项技术涉及把图象分成若干个矩形小区域。检验每个区域的视频信号，并对每个区域识别出最亮和最暗象素。然后把黑/白门限设置在最亮和最暗象素之间的中等亮度水平。处于比门限水平亮的区域内的象素被认为是白，而比门限水平暗的象素被认为是黑。对所有矩形区域进行检验，而且所有象素的亮度都被调整成黑或白，这取决于相对局部门限的原始亮度水平。
对放大的视频信息的每一条线进行检验，找出存在的黑/白和白/黑转换。图6中给出的黑白转换由参考数字610表示，而白/黑转换由参考数字611表示。这就建立了一系列边界线，如图6中所示，由参考数字604、605、606、607、608和609表示。这些边界线确定一个白区域650。
视频处理器41借助黑/白转换610后接白/黑转换611识别出白区域650。对于每个这种转换时，视频处理器41建立第一链接清单。例如，如果用C语言进行编程，那么这种链接清单可以用一个称作结构(structure)的实体来代表。每个这种链接清单包括由变换对指示的白区域的左、右边界的X坐标。通过比较边界点，把每个扫描线602的链接清单与前一条扫描线的链接清单组合在一起。
对于图6中头6个视频线602，只出现一个白跨接区(和一个链接清单)。然而，在第7水平线上(由参考数字602a表示)，出现了新增的两个变换点。这两个新的变换点标志了高亮度小区60的边界。以看到，高亮度小区60的出现造成白区域650中的一个“分裂”。视频处理器41对这一分裂的反应是建立第二和第三链接清单以代替先前被处理的第一链接清单。
一旦观察到分裂，视频处理器便知道这是存在高亮度小区606。于是，视频处理器便比较第3链接清单的左边界和第2链接清单的右边界，以确定高亮度小区606的宽度。对每个扫描线602计算其高亮度宽度并与由前一条扫描线计算出的高亮度宽度进行比较。对每次比较，视频处理器41存储其较大值。这种过程持续到中等黑区域消失(在602b)和白区域650两脚合一。在这一点停止测量，处理器把HW的观测最大值作为HM存储起来。视频处理器41把HM的这个值传送给计算机34。计算机34把HM的报告值与特定的雕刻命令结合，这个命令是在产生该视频帧的频闪之前PC时钟计数时发送给触针的命令的。
图7中以流程图形式说明上述测量过程。这样，在起始点136开始测量HW，并在块138进入扫描步骤。如上文所讨论的那样，由线55上的频闪信号启动帧抓取或者说扫描。
一旦扫描了一帧，在点140视频处理器检验线数。如果已达到帧底，则在点142退出。假定尚未到达帧底，程序进入块144，它在那里建立变换点610和611。然后程序在块146得到白区域区间用于上述的链接清单。接下来，在点148程序寻找分裂处。如果发现了分裂处，则在块152标记出得到的两个链接清单，并在块154设置标志。
在点156程序检查标志状态，如果为否定结果，则跳下到块164。这意味着尚未达到高亮度小区606的顶端，因而不需要测量小区宽度。结果程序只在块164简单地对线数增1并返回点140。
如果在点156的检验表明已设置了标志，那么在点158程序检验是否存在会合处。如果发现了会合处，那么程序从测量例程(子程序)中退出。如果当未发性会合，则程序检验白区域650两腿分开的距离。在点160将这个距离与先前存储的分开距离比较。如果新的分开距离大于先前存储的任何一个距离，则设HW等于这个新的距离。再参考图6，第1分开距离是点611d和点610d之间的距离。这个距离持续增大，直至程序达到点611a和610a。在那一点的分开距离达到极大，于是HW不在进一步调整。
然后视频处理器41把HW的这个测量值回送到计算机34，用于闭环小区宽度控制。
图8A和8B显示出本发明的另一实施例，这里测量小区宽度、通道宽度、以及误差值E。在这一实施例中，视频处理器41利用黑/白变换610后接白/黑变换611来确定白区域650的存在。实际测量被频闪的小区假定通常位于扫描帧600的中心。
在所有边界变换点已经确定之后，位于同一水平扫描线上的变换点之间最大和最小距离被确定。传统上由视频处理器41对这些值进行相减，从而得到与高亮度小区606两壁之间的距离相关的值。然后处理器41把这些值按/视频照象机46(图1)的象素大小进行标度。
应该注意，由视频处理器41确定的最小距离对应于通道宽度。如果视频处理器41确定最小距离小于零，则表明没有通道，现在可以假定所观察到的小区为高亮小区。图象对待最大距离那样，处在同一线602上的黑/白和白/黑变换之间的最小距离按放大率和视频照象机46(图1)的象素大小进行标度。
现在参考图8A，测量过程在块170开始，并在块172进行扫描一帧数据。在抓到这帧数据之后，在块174将数据分成多个局部化的子区域。使用这些较小的局部化的子区域，使视频处理器41和计算机34能较快地处理这些数据。这类似于上文中结合图7所述的测量过程。对每个局部化的子区域确定门限水平(块176)，然后完成局部化的门限判断，以确定黑/白和白/黑变换的位置(块181)。然后地块182由视频处理器41识别出每条扫描线上的最大和最小变换点。这些最大和最小变换点被假定为与小区(cell)的侧边界相符合。在块183，存储器中一些存储视频数据的部分被充以灰象素，这部分视频数据是复盖每条线的最大和最小变换点之间区域的那些视频数据。
在点184，视频处理器41检验是否存储器的填充已达到侧边625和627(图6)。如果它已达到侧边625和627，则视频处理器41判定已没有小区或通道要进行测量(块186)。如果尚未达到侧侧边625和627，则在点128由视频处理器41决定是否填充已达到顶端621或底端623。如果已达到顶端621或底端623，则在块190由视频处理器41使用在块186确定的最大和最小值来计算通道宽度和小区宽度。如果尚未达到顶端621或底端623，则在块912确定测量的高亮度小区宽度HM。在完成全部测量之后，在点194视频处理器退出，在此基础上由计算机34按这里先前描述的方式确定误差值E。
需要注意的是，可以在照相凹版雕刻机初始设置过程或正常操作过程使用这一系统。这样，，这里所描述的系统和方法能对实际测量值进行“实时”显示和对任何误差值E进行“实时”校正。
值得赞尝的是，本发明的小区测量方法能在印刷圆筒10保持静止状态(即不转动状态)测量小区尺寸。还应指出，该测量系统和万法可以在开环基础上提供小区尺寸。这样得到的测量结果能显示给操作人员，然后他可以送入适当校正参数的人工校正值。
尽管这里描述的方法以及使这些方法生效的设备组成已构成了本发明的若干实施例，但应该理解，本发明并不限于恰好是这一方法和设备组成，对于二者都可加以改变而不会偏离所附权利要求中确定的本发明的范围。
权利要求
1.一种照相凹版雕刻机，包括振荡一个触针使其与一转动印刷圆筒实现雕刻接触的装置；产生一个图象信号的视频照相机，该图象信号代表被所述触针雕刻的小区的图象；视频处理装置，用于处理所述图象信号并产生反馈信号，该反馈信号指示出已被所述触针雕刻的小区的大小；以及响应所述反馈信号以调整所述触针操作的计算装置。
2.一种用于照相凹版雕刻机的雕刻控制装置，所述照相凹版雕刻机包括转动支持一个印刷圆筒的支持装置；使所述印刷圆筒围绕其圆筒轴线转动的转动驱动装置；以及在所述印刷圆筒表面中雕刻其宽度受到控制的小区的触针，上述雕刻控制装置包括产生视频信号装置，用于产生一个视频信号，以指出一图象中由所述小区代表的一系列亮度水平；设置装置，用于送入设置参数，这些参数指出所述亮度水平和所述小区宽度之间的希望关系；计算装置，它响应所述设设置参数和所述视频信号，以产生一系列小区宽度雕刻命令；触针驱动器，它响应所述小区宽度驱动命令，以驱动所述触针与所述表面进行雕刻接触；以及传感装置，用于感知被所述触针雕刻的小区的宽度并产生相应的小区宽度反馈信号；所述计算装置响应所述小区宽度反馈信号并以这样一种方式校正所述小区宽度雕刻命令，即让所述小区宽度反馈信号所指出的小区宽度遵从所述关系。
3.根据权利要求2的雕刻控制装置，这里所述计算装置的组成是产生一系列误差值的装置，这些误差值代表由所述小区宽度反馈信号指示的一系列被雕刻小区的宽度和相应的一系列所述被雕刻小区被命令的宽度二者之差；产生对应于所述误差值之和的校正参数的装置；以及响应所述校正参数以调整所述小区宽度雕刻命令的装置。
4.根据权利要求3的雕刻控制装置，这里所述传感装置的组成是一个视频照相机，用于产生对应于由所述触针雕刻的小区图象的图象信号，以及视频处理装置，用于处理所述图象信号以产生所述小区宽度反馈信号。
5.一种用于照相凹版雕刻机中检测触针破裂的设备，所述照相凹版雕刻设备含有一个装置能振荡触针使其与转动印刷圆筒呈雕刻接触，所述检测所述触针破裂的设备包括一个视频照相机，用于产生一个代表已由所述触针雕刻的小区图象的图象信号；视频处理装置，用于处理所述图象信号，并产生一个反馈信号以指示已由所述触针雕刻的小区尺寸；产生误差信号的装置，这些误差信号代表所述尺寸和其被命令值之差；以及当所述误差信号幅度超过一预定限值时发出警告的装置。
6.根据权利要求5的设备，还包括计数装置用于产生一个计数以指示连续发生误差信号超过所述预定限值的次数；以及在所述计数达到预定数之前禁止所述警告的装置。
7.根据权利要求6的设备，其中所述指示装置的组成是当所述代表小区宽度误差的误差信号幅度大于约10微米时引起所述警告指示的装置。
8.根据权利要求7的设备，其中所述禁止装置的组成是在所述计数达到3之前禁止所述警告的装置。
9.测量位于照相凹版印刷圆筒表面一区域内的受墨小区宽度的方法，包括如下步骤(1)使用视频照相机扫描所述区域并产生一视频信号，该视频信号指示沿着一系列沿穿过所述区域的宽度方向延伸的平行扫描线顺序扫描得到的亮度水平；(2)对于集体等价于所述区域的一系列连续子区域中的每一个，确定所述视频信号的最大和最小值。(3)对所述子区域的每一个，计算所述最大和最小值中对应之间的局部门限值；(4)在逐个子区域的基础上门限处理所述视频信号，以确定所述视频信号发生穿过局部门限值变化的变换点；(5)在沿线检验所述变换点的基础上建立一系列对所述小区的横向边界点对；(6)从所述边界点对中识别出构成最大分离边界点的那一对；(7)计算所述最大分离边界点之间的距离作为所述宽度的测量。
10.根据权利要求9的方法，还包括对所述小区建立顶边界和底边界的步骤；所述识别步骤被限定于考虑介于所述顶、底边界之间的边界点对。
11.根据权利要求10的方法，其中所述顶、底边界是通过把白/黑变换和黑/白变换之间的扫描区域所对应的那部分视频数据转换成灰象素来建立的，所述上、下边界由所述灰象素的上、下限来限定。
12.根据权利要求9的方法，其中所述局部化门限被置于所述视频信号的所述最小和最大水平所代表的亮度水平之间的中值亮度水平。
13.在转动印刷圆筒表面中雕刻受墨小区的方法，包括下列步骤操作触针使在所述表面中雕刻一系列小区；根据权利要求9的方法测量所述小区的宽度；计算一系列误差值，这些误差值代表如此测出的宽度与所述宽度的相应希望值二者之差；以及调整和操作所述触针，以使其继续雕刻小区时的所述误差值变得小到可以忽略的程度。
14.在照相凹版印刷圆筒表面雕刻一系列受墨小的方法，包括下列步骤(1)使所述印刷圆筒筒围绕其圆筒轴线转动；(2)产生一个视频信号，该信号随着扫描原始报告中的亮度变化而变化并且与所述转动有时间关系；(3)产生一个直方图，指出对所述视频信号分类的一系列离散信号水平的每一个的发生次数；(4)产生一个小区宽度控制参数，它对应于所述信号水平中由所述直方图指明是最频繁发生的那一个；(5)根据所述视频信号和所述小区宽度控制参数，产生一个小区宽度命令信号；以及(6)利用所述小区宽度命令信号使雕刻触针在所述表面雕刻出所述小区。
15.根据权利要求14的方法，其中所述小区宽度控制参数是响应这样的视频信号而雕刻成的小区的希望宽度，这样的视频信号具有所述最频繁发生信号水平。
16.根据权利要求15的方法，还包括下列步骤(7)测量这样一些小区的实际宽度，这些小区是响应所述最频繁发生信号水平的出现而被雕刻的；以及(8)根据所述实际宽度和所述希望宽度之差调整所述小区宽度命令信号。
17.在转动的照相凹版印刷圆筒表面雕刻受墨小区的方法，包括下列步骤(1)产生一个由一系列小区宽度命令组成的小区宽度命令信号；(2)利用所述小区宽度命令信号驱使雕刻触针与所述表面实现周期性雕刻接触，由此雕刻出所述小区；(3)测量如前述已雕刻成的小区的实际宽度；(4)根据所述实际宽度和所述小区宽度命令来调整所述小区宽度命令信号。
18.根据权利要求17的方法，其中所述“测量”步骤由下列子步骤组成造成所述小区的视频图象；在所述图象中识别出对应于所述小区边界的转换；以及使用所述转换确定所述实际宽度。
19.根据权利要求18的方法，其中所述“调整”步骤由如下子步骤组成对所述差值求和以产生较正参数；根据所述校正参数值修正所述小区宽度命令信号。
20.一种照相凹版雕刻机，包括(a)使一照相凹版印刷圆筒围绕其圆筒轴转动的装置；(b)一个雕刻触针；(c)一个雕刻头，用于支持与所述印刷圆筒邻近的所述触针；(d)一个触针驱动器，它响应小区宽度命令信号以振荡所述雕刻触针，使触针与所述印刷圆筒呈雕刻接触；(e)一个自动聚焦视频照相机，用于造成已由所述触针雕刻成的小区的图象；(f)视频处理装置，用于处理所述图象和产生一个反馈信号，以指出由所述触针雕刻成的小区的宽度；(g)计算装置，用于根据所述小区的希望宽度产生所述小区宽度命令，还用于根据所述希望宽度和由所述反馈信号指出的宽度二者之差来调整所述信号命令信号。
21.根据权利要求20的照相凹版印刷机，还包括引导螺杆装置，用于沿着所述圆筒轴线方向与所述转动同步地向前推进所述雕刻头。
22.根据权利要求21的照相凹版雕刻机，还包括小区计数装置用于对所述小区计数和产生频闪信号以启动所述视频照相机生成所述小区中预先确定的那些小区的图象。
23.按预定希望宽度在照相凹版印刷表面雕刻受墨小区的设备，包括一个雕刻触针；沿平行于所述表面方向移动所述雕刻触针的装置；触针驱动器，用于迫使所述雕刻触针与所述表面呈周期性雕刻接触，从而在所述表面上雕刻出一系列受墨小区；测量装置，用于测量周期性选择出的所述小区的实际宽度；以及控制装置，用于响应所述测量装置，当所述选择的小区实际宽度小于其希望宽度时使所述触针驱动器增大所述强迫作用，而当所述实际宽度大于所述希望宽度时使所述触针驱动器减小所述强迫作用。
24.一种用于照相凹版雕刻机中的小区宽度测量装置，所述照相凹版雕刻机包括用于转动支持印刷圆筒的支持装置；使所述印刷圆筒绕其圆筒轴线转动的转动驱动装置；以及在所述印刷圆筒表面雕刻具有受控制宽度的小区的触针；所述小区宽度测量装置包括一个视频照相机用于扫描已被所述雕刻机雕刻的小区中选定的一些小区、并建立它们的图象；一个视频处理器用于处理所述图象并产生指示所述小区宽度的测量信号；以及频闪装置，与所述驱动装置同步运转用于选择的所述小区。
全文摘要
本发明提供了一种与诸如照相凹版雕刻机之类雕刻机一起使用的误差检测设备和方法。所确定的误差值E对应于一组预定设置参数和圆筒(10)上雕刻区一部分的实测值之差。然后该误差值E用于调整雕刻机，使其根据预定设置参数雕刻实际切痕或蚀痕。其优越之处是这种误差检测和校系统适合于提供一个用于雕刻圆筒(10)的闭环系统。该设备和方法可在雕刻机初始设置过程和正常操作过程中使用。
文档编号H04N1/00GK1134131SQ94193511
公开日1996年10月23日 申请日期1994年7月15日 优先权日1993年9月23日
发明者保尔·L·霍罗科, 戴维·R·塞茨, 科蒂斯·伍兹 申请人:俄亥俄电子刻板公司