DD274787A1 - Verfahren und anordnung zur bestimmung der flaechenbedeckung der primaerfarben in messsegmenten mehrfarbiger druckvorlagen einer offset-druckmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung hat ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der Flaechenbedeckung der Primaerfarben in Messsegmenten mehrfarbiger Druckvorlagen einer Offset-Druckmaschine ohne Verwendung eines Kontrollstreifens zum Ziel, bei dem die zur Erzeugung eines Signals zur Farbgebungsaenderung notwendige Bestimmung des Flaechenbedeckungsgrades der Primaerfarben fuer beliebige Druckfarben, insbesondere auch beliebige schwarze Farben, moeglich ist, unabhaengig von der spektralen Remissionscharakteristik dieser Farben. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass z. B. beim Vierfarbendruck lediglich der Flaechenbedeckungsgrad der drei Buntfarben in bekannter Weise durch fotoelektronische Messung der Remissionen und Loeschung des Neugebauer-Gleichungssystems ermittelt wird, waehrend die Flaechenbedeckung der Farbe Schwarz durch bildanalytische Methoden nach zusaetzlicher Abtastung von drei digitalisierten Farbauszugsbildern des gleichen Messsegmentes wie bei den Remissionsmessungen bestimmt wird. Fig. 1
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung der Druckqualität einer Offset-Druckmaschine bei mehrfarbigen, insbesondere vierfarbigen beduckten Bögen, wobei kleinflächige Segmente - Meßsegmente - ausgewählt und darin die gedruckten Anteilo der Primärfarben, die sogenannte Fiächenbedeckung, bestimmt werden mit dem Ziel einer Farbgebungsänderung bei einer Abweichung der Farbanteile von den Sollwerten.
Dio Beurteilung der Druckqualität und die Regelung der Farbgebung erfolgt üblicherweise durch densitometrische Auswertung eines am Rande des Druckbogens befindlichen Farbkontrollstreifens. Dabei kann diese Auswertung off-line an einem statisch messenden Densitometer oder on-line mit Hilfe eines Maschinendensitometers vorgenommen werden. Nachteilig ist an diesem Vorgehen, daß ein Farbkontrollstrnlfen mitgedruckt werden muß, was aus Formatgründen häufig nicht möglich ist und einen Mehrverbrauch an Material bedeutet.
Neben einer Reihe von Publikaticnen zur Qualitätskontrolle mehrfarbiger Druckvorlagen ohne Verwendung von Farbkontrollstreifen (z. B. US-PS 3958 509, GB-PS 2115145) mit geringerer Genauigkeit und Zuverlässigkeit sind die Patentschriften EP 01422469, EP 0142470 und EP 0143744 zu nennen, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beurteilung der Druckqualität und zur Regelung der Farbgebung bei einer Offset-Druckmaschine ohne Verwendung eines Farbkontrollstreifens beschreiben. Dabei wird der Druckbogen in Bildelemente der Größe 0,5 χ 0,5 mm2 bis 20 χ 20 mm2 eingeteilt und in jedem Bildelement fotoelektronisch die Remission in vier Spektralbereichen (Infrarot für Schwarz, Rot für Cyan, Grün für Magenta und Blau für Gelb) gemessen. Die Remissionswerte werden dann mit Hilfe der Neugebauer-Gleichung in Flächenbedeckungsgrade der Primärfarben umgerechnet. Als Neugebauer-Gleichung wird ein bereits seit längerem bekanntes System von Gleichungen bezeichnet, das die Farbanteile der Druckfarben mit farbselektiv gemessenen Remissionen quantitativ in Beziehung setzt, wobei die Remissionswerte für den Bedruckstoff und für die Volltöne der Druckfarben als bekannt vorausgesetzt werden. Durch Vergleich der Ist-Flächenbedeckung mit den Flächenbedeckungen eines färb- und grautonrichtig gedruckten Bogens, des sogenannten OK-Bogens bzw. den an der Druckplatte gemessenen Flächenbedeckungen, werden Signale zur Steuerung der Farbgebung abgeleitet. Dazu wird jedem Bildelement für jede Druckfarbe ein Gewichtsfakt'or zugeordnet, welcher die Sicherheit angibt, mit der sich die Flächenbedeckung dieser Farbe in diesem Bildelement bestimmen läßt. Diese Faktoren berücksichtigen die Flächenbedeckungsabhängigkeit, die Umgebungsabhängigkeit und die Fremdfarbabhängigkeit der Meßwerte.
Nachteilig an diesem Verfahren ist die Voraussetzung, daß die Farbe Schwarz im infraroten Spoktralbereich typische Remissionswerte aufweisen muß, die sie von den Buntfarben Magenta, Cyan und Gelb unterscheidbar macht. Diese Voraussetzung ist jedoch nur für einen Teil der in der Druckindustrie verwendeten Schwarzfarben erfüllt, so daß die Ausrüstung von Druckmaschinen mit entsprechenden Geräten nicht sinnvoll ist.
Nachteilig ist weiterhin, daß das Verfahren bei mehr als vier Farben nur für linear unabhängige Farben anwendbar ist, da im Falle einer Abhängigkeit das System der Neugebauer-Gleichungen unbestimmt und damit nicht lösbar ist.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die Bestimmung der Flächenbedeckung im Mehrfarbendruck ohne Verwendung eines Kontrollstreifens für Druckfarben mit beliebigen Remissionscharakteristiken zur QualitäUbeurteilung der Druckvorlagen u./o. Regelung der Farbgebungsorgane.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur Bestimmung der Flächenbedeckung Im Mehrfarbendruck einer Offset-Druckmaschine zu schaffen, die neben der fotoelektronischen Messung der Remissionscharakteristiken der Druckfarben eine weitere Methode der Ermittlung der Farbcharakteristiken zur Bestimmung der Flächenbedeckung als Maß für die Druckqualität verwendet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß lediglich der Flächenbedeckungsgrad der drei Buntfarben, die auch im Übereinanderdruck als Sekundär- oder Tertiär-Farben farbmetrisch unterscheidbar sind, in bekannter Weise durch integrale fotoelektronische Messung der Remissionen in einem Moßsegment von mehreren mm2 Fläche ermittelt wird, während die Flächenbedeckung der übrigen Farben, insbesondere der Farbe Schwarz, durch digitale Bildanalyse bestimmt wird. Dies, erfolgt dadurch, daß das Meßsegment mit einem Bildraster überdeckt wird und in dem gegebenen Rasterfeld Multispektralbilder erzeugt werden. Die Bildaufnahme erfolgt vorzugsweise durch Kemerns mit farbselektiven Sensorfeldern. Die geometrische Auflösung des Bildrasterfeldes ist höher als die des Druckrasters, so udß dessen Rasterweite ein Mehrfaches des Bildpunktabstandes beträgt. Die Grauwertauflörung richtet sich nach der geforderten Meßgenauigkeit der Farbanteile. Aus den gewonnenen drei digitalisierten Farbauszugsbildern wird im Falle des Vierfarbendrucks mit Hilfe bildanalytischer Methoden die Fläch6nbedeckung der im Übereinanderdruck nicht durch ihre Remission meßbaren Farbe, vorzugsweise Schwarz, ermittelt. Dieser Weit wird dann für die entsprechende Unbekannte in das Neugebauer-Gleichungssystem eingesetzt. Dieses Gleichungssystem ist nun nach den verbleibenden Unbekannten für die Anteile der Buntfarben auflösbar. Zur Bestimmung der Flächenbedeckung mittels Bildanalyse werden vom gleichen MeSsegment wie bei der fotoelektronischen Remissionsmessung mit Hilfe farbselektiver Sensorfelder die drei Farbauszugsbilder erstellt. Dazu ist nach dem Objektiv ein erster Strahlteiler angeordnet, der das vom Meßsegment remittierte Licht über dao Objektiv in zwei Teile zerlegt, wobei der erste Teil zu einem an sich bekannten Farbmeßkopf für die Remissionsmessung gelangt, während der zweite Teil in einen zweiten Strahlteiler gelangt, an dessen drei mit entsprechenden Rot-, Grün- und Blaufiltern versehenen Lichtaustrittsflächen die farbselektiven Sensorfelder angeordnet sind, deren Ausgänge mit einem Bildanalysesystem verbunden sind. Die drei Farbauszugsbilder werden jeweils mit einer Schwelle binarisiert, die dem am häufigsten vorkommenden Grauwert der bildanalytisch zu messende Farbe entspricht. Die drei entstehenden Binärbiider werden nun derart miteinander verknüpft, daß im Ergebnisbild ein Bildpunkt genau dann den Wert „1" erhält, wenn in den drei zu verknüpfenden Bildern die gleichen Bildpunkte ebenfalls den Weit „1" haben. Die so ermittelten Bildpunkte mit dem Weit „1" enthalten die bildanalytisch zu bestimmende Frrbe oder Überde^kungen mit dieser Farbe, ohne daß diese Bildpunkte die gesamten Rasterpunkte dieser Farbe
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überdecken müssen. Mittels eines an sich bekennten Objektisolationsverfahrens erfolgt eine Markierung der Einzelobjekte in diesem Binarbild und die Berechnung ihrer Schwerpunkte. Anschließend werden alle Bildpunkte unter der A-priori-Annahme kreisförmiger Druckrasterpunkte in konzentrischen Ringen um diese Schwerpunkte überprüft, ob deren Grautöne in den drei Farbauszugsbildern kleiner als vorgegebene Grenzwerte sind. Diese Grenzwerte kennzeichnen den Grautonübergang zwischen dem Farbrasterpunkt der bildanalytisch zu bestimmenden Farbe und dem Bedruckstoff. Der Algorithmus prüft sequentiell vom inneren Bildpunktring beginnend und zählt alle Bildpunkte bis zur erstmaligen Verletzung der genannten Bedingungen, wobei alle Bildpunkte des Ringes, in dem die Verletzung festgestellt wird, mitgezählt werden.
Diese Anzahl repräsentiert die gesuchte Fläche, aus der der Flächenbedeckungsgrad in % aufgrund der bekannten Geometrie der Farbrasterpunktanordnung berechnet wird. Dies erfolgt für alle Schwerpunkte und die berechneten Flächenwerte werden gemittelt. Dieser Mittelwert wird als Konstante in die Neugebauer-Gleichung eingesetzt. Durch nunmehr mögliche Auflösung dieses Gleichungssystems nach den Flächenbedeckungsgraden der übrigen Primärfarben können durch einen Vergleich der Ist-Flächenbedeckungen mit den Flächenbedeckungen eines OK-Bogens bzw. den an den Druckplatten gemessenen Flächenbedeckungen Regelsignale zur Farbgebungsänderung erzeugt werden. An die Auswahl des Meßsegmente werden folgende Voraussetzungen geknüpft:
- innerhalb des M ^ßsegments einschließlich einer Umgebung wird Farbhomogenität angenommen, da über alle Farbrasterpunkte im Meßsegment gemittelt wird und leichte Verschiebungen des Meßserjmenies auf der Vorlage keinen Einfluß auf die Messung haben dürfen.
- Die Farbrasterpunkte der auszumessenden Farbe sind im Bild voneinander isoliert, was durch einen Flächenbedeckungsgrad von < 50% erreicht wird.
eines 5·, 6- oder 7-Farbendrucke anwendbar ist. Da diese Farben in der Regel separat, d.h. nicht im Übereinanderdruck gedrucktwerden, ist die bildanalytische Verarbeitung einfacher.
indem die Zeitdauer der Blitzbeleuchtung der Bewegungsgeschwindigkeit des Bogens angepaßt wird, so daß sich die Auflösungder Bilder in Bewegungsrichtung nicht meßbar von der senkrecht zur Bewegungsrichtung unterscheiden.
Nachstehend soll die Hrf'ndung an einem Ausführungsbeispiel für den Vierfarbendruck bei bildanalytischer Bestimmung der Flächenbedeckung der Farbo Schwarz näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt die Anordnung zur Überwachung der Druckqualität mehrfarbiger Druckvorlagen durch Bestimmung des Farbanteils der am Druck beteiligten Primärfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz. In diesem Fall hat die Neugebauer-Gleichung, die die Beziehung zwischen den Flächenbedeckungsgraden "cyan, cmagente,°gelb und°schwarz und den Remissionen X, Y und Z in den drei Spektralbereichen Blau, Grün und Rot beschreibt, die Form:
X Xb
z Zb
Xc
Zc
Xm
(1 -Ocy.n) α^ο,η,, (1 -ag,ib) (1 -aKhwl„) YM + = =+
ZM
ZcM
XcMOS Ocyan Qniiganu ag«lb °«hwarz YcMOS
ZcMGS
(X, Y, Z) - Remissionen im Meßsegment
(Xa, Yb, Z6) - Remissionen des Bedruckstoffes '
(Xc, Yc, Zc) - Remissionen derVolltöne Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz
(Xs, Ys, Zs)
(Xcm, Ycm, Zcm) - Remissionen dos Volltones des Übereinanderdrucks Cyan- Magenta und der übrigen 5 möglichen
(Xcmg, YcMGr Zcmg) Remissionen des Volltons des Übereinanderdruckes Cyan- Magenta -Gelb und der übrigen 3
möglichen Übereinanderdrucke dreier Farben
(Xqms,Ygms>Zqms) Remissionen des Volltons des Übereinanderdrucks der vier Farben Cyan-Magenta-Gelb-
> Schwarz
Die Remissionen des Volltons sind von dor Druckreihenfolge unabhängig und werden vor dor Überwachungsphase einmal empirisch durch fotoelektronischa Messung bestimmt bzw. bei bekannter Vclltondichte aus Farbtabellen entnommen. Die Messung der aktuellen Remissionen (X, Y, Z) im Meßsegment 1 auf der Bodruckstoffbahn 2 erfolgt fotoelektronisch mit dem Farbmeßkopf 3 über das Objektiv 4. Das Meßsegment hat eine Größe von 2,5 x 2,5mm2. Da das Neugebauer-Gleichungssystem
aus drei Gleichungen mit vier Unbekannten nicht lösbar ist, wird mittels bildanalytischer Methoden der Flächenbedec Vungsgrad Qichwin der Farbe Schwarz ermittelt und damit duhwin eliminiert. Zu diesem Zweck werden vom gleichen Meßsegment 1 über die Strahlteiler 4 und 5, wobei die Lichtaustrittsflächen des Strahlteilers S mit entsprechenden Rot-, Grün- und Blaufiltern versehen sind, mit Hilfe eines farbselektiven Sensorfeldes 7 drei Farbauszugsbilder erstellt. Dieser Sensor 7 ist so konstruiert, daß auf dem Sensorfeld für jeden Farbauszug ein scharfes Bild erzeugt wird.
Die Abtastung erfolgt mit einer geometrischen Auflösung von 20pm/Bildpunkt, d. h. diese ist etwa 10mal so hoch wie die Druckrasterauflösung und einer Grauwertauflösung von 64 Graustufen. Zur Beleuchtung dient eine Blitzlampe mit Normlichtwert C oder ähnlicher Charakteristik mit einer Blitzdauer von 1-5 ps je nach dor Geschwindigkeit des Druckbogens von 2-10m/s. Die Filterung muß in den für die drei Buntfarben typischen spektralen Absorptionsbereichen geschehen. Im Idealfall entspricht die Transmissionskurve des Filters der Absorptionskurve der jeweiligen Buntfarbe.
Die Bestimmung des Flächenbedeckungsgrades der Farbe Schwarz erfolgt in zwei Bildanalyseschritten durch Verarbeitung der drei Farbauszugsbilder im Bildanalysesystem 8. Dieses Bildanalysesystem 8 wird von einem Wirtsrechner 9 gesteuert. Zur Demonstration können die einzelnen Verarbeitungsschritte auf dem Farbüdmonitor 10 sichtbar gemacht werden. Im ersten Schritt wird durch Binarisierung und die Verknüpfung der drei Farbauszugsbilder eine Liste der Schwerpunkte ermittelt. Dabei findet ein Objektisolationsverfahren Anwendung, bei dem während der Markierung der Einzelobjekte im Bild deren Koordinaten des umschreibenden Rechteckes und deren Fläche mit berechnet werden. Die Koordinaten des umschreibenden Rechteckes gestatten eine Schätzung der Schwerpunkte mit ausreichender Genauigkeit In einem zweiten Schritt werden in konzentrischen Bildpunktringen um diese Schwerpunkte alle Bildpunkte Pg1 in den drei Farbauszugsbildern g„ i [Blau, Grün, Rot], auf die Erfüllung der Bedingungen
P9bIiu (U
überprüft. Die Schwellen toiiu. tgron, trot kennzeichnen den Grauwertübergang zwischen dem schwarzen Farbrastorpunkt und dem
erstmaligen Verletzung einer der obigen Bedingungen, wobei alle Bildpunkte des Rir ges, in dem diese Verletzung festgestelltwird, mitgezählt werden. Diese Anzahl repräsentiert die gesuchte Fläche, aus der der F lächenbedeckungsgrad in % aufgrund derbekannten Geometrie derFarbrasterpunktanordnung berechnet wird.
bzw. den an den Druckplatten gemessenen Flächenbedeckungen im Block 11 Farbgebungsänderungssignale 12 erzeugt.
Claims (6)
1. Verfahren zur Bestimmung der Flächenbedeckung der Primärdruckfarben in Meßsegmenten mehrfarbiger Druckvorlagen einer Offset-Druckmaschine mit integraler fotoelektronischer Remissionsmessung, dadurch gekennzeichnet, daß die integrale fotoelektronische Remissionsmessung nur für diejenigen Druckfarben erfolgt, deren Remissionscharakteristik nicht der einer beliebigen Übereinanderdruckkombination der übrigen Druckfarben gleicht, während zur Bestimmung der Flächenabdeckung beliebiger anderer Druckfarben vom zu prüfenden Meßsegment zusätzlich digitalisierte Farbauszugsbilder erzeugt werden, aus welchen mittels Methoden der digitalen Bildanalyse die gewünschte Flächenbedeckung bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Druckfarben, der Flächenbedeckung mittels bekannter integraler fotoelektronischer Remissionsmessung bestimmt wird, die drei Buntfarben sind, während die Flächenbedeckiing der Farbe Schwarz mit Methoden der digitalen Bildanalyse erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Farbauszugsbilder mit einer Schwelle, die dem am häufigsten vorkommenden Grauwert der bildanalytisch zu messenden Farbe entspricht, binarisiert werden, daß dann eine Verknüpfung der drei Binärbilder erfolgt, bei der im Resultatbild ein Blickpunkt genau dann den Wert „1" erhält, wenn in den drei zu verknüpfenden Bildern die gleichen Bildpunkte ebenfalls den Wert „1" haben, so daß die so ermittelten Bildpunkte mit dem Wert „1" die zu messende Farbe und Überdeckungen dieser Farbe enthalten, ohne daß diese Bildpunkte die gesamten Farbrasterpunkte dieser Farbe überdecken müssen, daß in diesem Resultatbild mittels an sich bekannter Objektisolierungsverfahren eine Markierung der Einzelobjekte und eine Berechnung ihrer Schwerpunkte erfolgt, daß weiterhin alle Bildpunkte in konzentrischen Ringen um diese Schwerpunkte daraufhin überprüft werden, ob deren Grautöne in den drei Farbauszugsbildern kleiner als vorgegebene Grenzwerte sind, wobei diese Grenzwerte den Grautonübergang zwischen dem Farbrasterpunkt der zu bestimmenden Farbe und dem Bedruckstoff kennzeichnen, und daß schließlich diese Prüfung beginnend vom inneren Bildpunktring unter Zählung der Bildpunkte bis zur erstmaligen Verletzung der Prüf bedingung fortgesetzt wird, wobei alle Bildpunkte des Ringes, in dem die Verletzung festgestellt wird, mitgezählt werden, so daß diese Anzahl nach Wiederholung des Verfahrens für alle Schwerpunkte und Mittelung der gemessenen Anzahl die gesuchte Flächenbedeckung repräsentiert.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Flächenbedeckung on-line unmittelbar nach dem letzten Farbdruck am bewegten Bogen erfolgt, indem die Zeitdauer der Blitzbeleuchtung der Bewegungsgeschwindigkeit des Bogens angepaßt wird, so daß sich die Auflösung der Bilder in Bewegungsrichtung nicht meßbar von der senkrecht zur Bewepu-np^ichtung unterscheidet.
5. Verfahren n&*.;h Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung der Druckqualität in ausgewpr iten Meßsegmenten, aber mindestens in einem Meßsegment pro Druckzone, erfolgt, in denen Farbhomogenität im Sinne der geforderten Meßgenauigkeit vorliegt und der Flächenbedeckungsgrad der Primärfarben < 50% beträgt.
6. Anordnung zur Bestimmung der Flächenbedeckung der Primärfarben in Meßsegmenten mehrfarbiger Druckvorlagen einer Offset-Druckmaschinen, mit Objektiv (4) und Farbmeßkopf (3) für die Remissionsmessung zur Bestimmung des Flächenbedeckungsgrades eines Meßsegmentes (1), gekennzeichnet durch einen ersten Strahlteiler (5) zur Aufteilung des Lichtstrahles vom Objektiv (4) auf den Meßkopf (3) und einem zweiten Strahlteiler (6), an dessen drei mit entsprechenden Rot-, Grün- und Blaufiltern versehenen Lichtaustrittsflächen jeweils ein farbselektives gerastertes Sensorfeld (7) zur Erzeugung von Farbauszugsbildern angeordnet ist, deren Ausgänge an ein Bildanalysesystem (8) zur Ermittlung des Flächenbedeckungsgrades angeschlossen sind.
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