DE102006043261A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle der Druckqualität von Druckprodukten - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Kontrolle der Druckqualität von Druckprodukten hinsichtlich von in einer Druckrichtung wiederkehrend auftretenden Farbdichteschwankungen, umfassend die folgenden sich aneinander anschließenden Schritte:
– von mindestens einem ausgewählten Teilbereich eines Druckbildes eines mit einer Druckmaschine erzeugten Druckprodukts werden die Rot-, Grün-, Blau- oder Grauwerte durch Scannen ermittelt und in einer Datei derart abgelegt, dass die nach Farben separierten Werte für jeweils alle Messorte, die quer zur Druckrichtung zueinander benachbart sind, zu Zeilen zusammengefasst sind
– Bildung von Mittelwerten aus Werten, die derselben Zeile zugeordnet sind, separiert nach Farbe oder Grauwert
– Bildung einer Wertefolge aus den Mittelwerten unter Zuordnung der Ortskoordinaten in Druckrichtung zu den Mittelwerten
– frequenzselektive Filterung der Wertefolge
– Bildung von Differenzwerten aus jeweils zwei gefilterten Mittelwerten, die in Druckrichtung in einem vorgegebenen Abstand voneinander entfernt liegen
– Zuordnung von Ortskoordinaten zu den Differenzwerten.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle der Druckqualität von Druckprodukten hinsichtlich von in Druckrichtung wiederkehrend auftretenden Farbdichteschwankungen.
• In homogenen Bildflächen von Druckprodukten tritt das Phänomen der Bildung von Farbdichteschwankungen im Druckmotiv, in Form von sich quer zur Druckrichtung erstreckenden Streifen auf, insbesondere wenn die Druckprodukte mit schnelllaufenden Druckmaschinen bedruckt wurden. Diese Streifen haben ihre Ursache zumeist in Biege- oder Torsionsschwingungen bzw. sind Ausdruck des Schablonierens.
• Zur Bewertung der Qualität von Druckprodukten bzw. der Druckqualität von Druckmaschinen hinsichtlich dieser Art von Druckstörungen werden gemäß der anerkannten Standards homogene Flächen unter definierten Bedingungen bedruckt und einem visuellen Vergleich z.B. anhand des Vergleichs mit Referenzobjekten unterzogen.
• Nachteilig an derartigen Lösungen ist, dass sie keine objektiven und reproduzierbaren Ergebnisse liefern, was zumeist schon in der unterschiedlichen visuellen Wahrnehmung der jeweiligen Betrachter begründet liegt.
• Daraus ergibt sich für den Fachmann die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine von subjektiven Einflüssen unabhängige Kontrolle der Druckqualität von Druckprodukten ermöglichen.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, dass gemäß der Merkmale des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist sowie durch eine nach den Merkmalen des Patentanspruchs 15 ausgebildete Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen in einfacher Art und Weise die Quantifizierung und die Qualifizierung der auftretenden Druckstörungen (Streifen) in ihrer Ausprägungsstärke in homogenen Bildflächen beliebiger Größe unabhängig von der Art der Druckmaschine. Dazu wird zumindest ein ausgewählter Teilbereich eines Druckbildes oder der gesamte Bildbereich eines mit einer Druckmaschine erzeugten Druckprodukts zur Erzeugung Rot-, Grün-, Blau- oder Grauwerte eingescannt. Die ermittelten Werte werden einer Auswerteinrichtung zugeführt und von dieser ausgewertet.
• Statt dem Einscannen des gesamtem Bildbereichs können gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung auch Teilflächen gescannt werden und nach dem Scannen im Rahmen der Auswertung virtuell wieder zusammengesetzt werden, was eine Aussage über den gesamten Bildbereich des Druckprodukts auch bei der Verwendung kleinformatiger Scanner ermöglicht.
• Die Erfindung eignet sich zur Bewertung von sich hinsichtlich ihrer Ursache und Erstreckung voneinander unterscheidenden Streifenarten wie beispielsweise Schablonierstreifen, Torsionsstreifen oder Mikrostreifen. Im Rahmen der Auswertung können Parameter wie die Scannerauflösung, Filtergrenzen, Abstandswerte von im Rahmen einer Differenzbildung auszuwertenden Zeilen oder Grenzwerte (Vertrauensintervall) festgelegt werden, in denen einzelne Messwerte bzw. Zwischenergebnisse bei der Auswertung liegen können, um im Rahmen einer endgültigen Auswertung berücksichtigt zu werden. Abhängig von der Art der zu bewertenden Streifen werden diese Parameter festgelegt oder aus einem in Art eines Expertensystems ausgebildeten Speicher abgerufen.
• Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben werden, wobei wenn von der Druckqualität von Druckprodukten die Rede ist, synonym auch auf die Druckqualität der Druckmaschine Bezug genommen wird, mit der das jeweilige Druckprodukt bedruckt wurde.
• In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt:
• 1 die schematische Darstellung eines Druckprodukts mit mitgedruckten Messmarken und
• 2 ein Auswertediagramm der ermittelten Werte.
• Die Erfindung wird am Beispiel eines Druckprodukts in Form eines Druckbogens des Formats 50 × 70 cm beschrieben, der auf das Auftreten von Biegeschwingungs-, Torsions- und Schablonierstreifen zu untersuchen ist. Als Scaneinrichtung ist ein handelsüblicher Farbscanner im Format DIN A4 vorgesehen.
• Der Druckbogen wird mit einer Testform, die im Wesentlichen aus einer Rasterfläche über das gesamte Druckformat besteht, bedruckt. Auf der Rasterfläche sind Marken angeordnet, die die Winkellage des Druckbogens codieren und in ihrer Ausrichtung parallel oder rechtwinklig zur Achse, des sich quer zur Druckrichtung erstreckenden Druckzylinders der Druckmaschine liegen. Die Anordnung der Marken erfolgt in Abhängigkeit des Formats des verwendeten Scanners. Dieser Zusammenhang ist in 1 dargestellt. Bei dem Sanner gemäß Ausführungsbeispiel sind die Marken zueinander in Abständen von 19 cm in x-Richtung, was der Achse des Druckzylinders entspricht und 30 cm in y-Richtung, was der Druckrichtung entspricht, angeordnet. Die Marken sind jeweils mit einem Code versehen, welcher maschinenlesbar ist.
• Im Ausführungsbeispiel soll der gesamte Druckbogen ausgemessen werden. Zur Auswertung wird der Druckbogen zertrennt. Die Trennung des Druckbogens kann entfallen, wenn das Format des Scanners gleich dem Druckformat ist oder nur ein Teilbereich des Druckbildes ausgewertet werden soll. Die Trennung erfolgt derart, dass mehrere kleine Teile in Form von Teilbogen entstehen, die jeweils in der linken und rechten Randzone eine Marke enthalten. Der Druckbogen des gegebenen Formates 50 × 70 cm wird, ohne Berücksichtigung des druckfreien Randes von 7 cm, in 6 Teilbogen mit Maximalformat DIN A4 unterteilt. Um die Analyse über jede Stelle des Druckformates durchführen zu können, ausgenommen des druckfreien Randes, werden mindestens 2 Druckbogen zertrennt, da auf einem Scan immer zwei Marken enthalten sein müssen. Damit liegen 6, jeweils 2 Marken aufweisende Teilbogen vor, die zusammen alle Bereiche des Druckbogens abdecken.
• Die 6 Teilbogen werden einzeln eingescannt. Am Scanner ist jegliche Automatik ausgeschaltet und die R-, G-, B- oder Grauwerte sind linear eingestellt. Die Scannauflösung beträgt 200 dpi.
• Zeitnah zum Scannen der Teilbogen wird ein Kalibrierblatt eingescannt, welches Kalibrierfelder enthält, die in ihrer Helligkeit unterschiedlich sind, aber in ihrer Farbigkeit im gleichen Bereich liegen wie die gedruckte Rasterfläche das Druckbogens. Der auf dem Druckbogen vorliegende Helligkeitsbereich muss mindestens den Helligkeitsbereich der Rasterflächen auf dem Druckbogen umfassen. Dazu wird ein Kalibrierblatt verwendet, welches in Abstufungen von 1% alle Tonwerte von 40% bis 90% enthält. Die Helligkeitswerte der einzelnen Messfelder sind bekannt bzw. deren CieL*-Werte sind als Referenzdaten abgespeichert. Von den Messfeldern des Kalibrierblattes werden in der durch Scannen des Kalibrierblatts erzeugten Datei jeweils die mittleren Werte des Rot-, Grün-, Gelb-, oder Graukanals [(R+G+B)/3] bestimmt. Zusammen mit den vorliegenden CieL*-Werten wird damit der scannerspezifische Zusammenhang CieL* = f (R, G, B oder Grau) durch Regression ermittelt.
• Von den durch Sannen der 6 Teilbogen erzeugten Dateien werden anhand der Marken die Winkelabweichungen, verursacht durch praktisch unvermeidbares unexaktes Scannen, bestimmt. Durch Gegenrotation um jeweils diese Winkelabweichungen werden von der Auswerteinrichtung die einzelnen 6 Dateien im Winkel korrigiert, damit sichergestellt ist, dass die hier interessierenden Druckstörungen in Form von achsparallelen Streifen parallel zu den Zeilen (Pixelzeilen) in den Dateien verlaufen. Mit anderen Worten, es wird erreicht, dass in der jeweiligen Datei, die nach Farben separierten Werte für jeweils alle Messorte, die quer zur Druckrichtung bzw. parallel zur Druckachse zueinander benachbart sind, Zeilen bilden.
• Des Weiteren wird der Code der Marken ausgelesen und anhand des Codes zuordenbar, die Lage der einzelnen Teilbogenscans auf dem Druckbogen bestimmt.
• Die Randzonen, die die Messmarken enthalten, werden aus den 6 Bilddateien entfernt.
• Anschließend werden von der Auswerteinrichtung von den Zeilen (Pixelzeilen) der 6 Bilddateien die Mittelwerte der Rot-, Grün-, Blau- oder Grauwerte bestimmt. Um dabei Ausreißer, z.B. verursacht durch Papierverunreinigungen, zu eliminieren, kann an dieser Stelle auch noch ein Vertrauensintervall eingeführt werden. Dabei werden Werte, die beispielsweise mehr als das 2,5-fache der Standardabweichung vom Mittelwert aller Zeilenwerte abweichen, bei einer erneuten Bestimmung des Zeilenmittelwertes ignoriert.
• Die Zeilenmittelwerte werden anschließend anhand des zuvor ermittelten Zusammenhanges CieL* = f (R, G, B oder Grau) in CieL*-Werte umgerechnet.
• Als nächsten Schritt ordnet die Auswerteinrichtung den Mittelwerten der Zeilen der einzelnen Teilbogenscans ihre y-Lage zu, wobei die Marken zur Bestimmung der Winkellage einschließlich des Codes der jeweiligen Marke zur Lage des Teilbogen bzw. des Teilbogenscans auf dem Druckbogen und Ortskoordinaten, der durch Scannen erzeugten Datei berücksichtigt werden, d.h. aus den Mittelwerten wird eine nach ihren Ortskoordinaten in Druckrichtung geordnete Wertefolge erzeugt. Somit erhält man einen örtlich zugeordneten Signalverlauf.
• Von dieser Wertefolge (Signalverlauf) wird der Ortsfrequenzanteil, d.h. der Kehrwert der Periodenlänge zwischen 0,02 mm^-1 und 0,5 mm^-1 für die weitere Auswertung herausgefiltert. Die Filtergrenzen werden für das hier beschriebene Ausführungsbeispiel, nämlich die Kontrolle der Druckqualität in Bezug auf das Vorliegen von Biegeschwingungs-, Torsions- und Schablonierstreifen gewählt, da die zu analysierenden Streifen in diesem Frequenzbereich auftreten.
• Eine Ortsfrequenz von 0,02 mm^-1 entspricht einem Helligkeitsverlauf von 5 cm.
• Größere Längen sind nicht mehr dem Phänomen „Streifen" sondern dem Phänomen „Farbabfall" von Druckmaschinen zuzuordnen.
• Die obere Filtergrenze von 0,5 mm^-1 entspricht einem Helligkeitsverlauf von 2 mm.
• Helligkeitsverläufe kleiner 2 mm liegen beispielsweise bei Mikrostreifen vor oder rühren aus den zwangsläufig mitgescannten Rasterpunkten. Sollen also nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Phänomen „Farbabfall" oder Mikrostreifen untersucht werden, was ohne weiteres möglich ist, werden andere Filtergrenzen festgelegt.
• Anschließend werden in einem als Differenzbildung bezeichneten Verfahrensschritt von der Auswerteinrichtung aus den gefilterten Wertefolgen bzw. Signalverläufe der 6 Teilbogenscanns die Zeilenmittelwerte von jeweils in einem vorgegebenen Abstand voneinander entfernt liegenden Pixelzeilen voneinander subtrahiert und der Betrag dieser Differenz dem Ort (y-Richtung) zwischen den beiden Pixelzeilen zugeordnet, was der Ortskoordinate in Druckrichtung entspricht. Der vorgegebene Abstand beträgt vorzugsweise 5 mm kann aber auch andere Werte annehmen. Die Größe der ermittelten Differenzbeträge entspricht einem Helligkeitssprung, also einer Streifenkante im gescannten Teilbogen an dieser Stelle. Sind derartige Helligkeitssprünge größer als ein parameterspezifischer Grenzwert, so liegt auf Höhe dieser Pixelzeile Helligkeitssprung vor, der vom menschlichen Auge bemerkt wird bzw. als störend empfunden wird. Dieser Wert kann somit zur Qualitätsbewertung von Druckmaschinen genutzt werden.
• Ein besonders gut mit dem menschlichen Empfinden korrelierender Wert wird ermittelt, indem innerhalb der Pixelzeilen, die zwischen den beiden Differenzzeilen im Abstand von 5 mm liegen, nach gleich großen oder größeren Differenzenbeträgen gesucht wird. Der dabei gefundene Differenzbetrag wird entsprechend der vorliegenden Abstände nach der Formel resultierender Wert = Diff·In (AbstVor)/In (AbstDiff)gewichtet, wobei Diff dem gefundenen Differenzenbetrag, AbstVor dem Zeilenabstand gemäß Vorgabe (hier: 5 mm) und AbstDiff dem Zeilenabstand, bei dem der Differnzenbetrag gefunden wurde, entspricht.
• Dieser Wert kann ebenfalls zur Qualitätsbewertung von Druckmaschinen genutzt werden.
• Dieser Zusammenhang soll anhand eines, des in der 2 dargestellten Beispiels, erläutert werden:
  Das Rechteck mit geschlossener Linie stellt den vorgegebenen Abstand von 5 mm dar, bei dem die Differenzwerte gemäß dem Verfahrensschritt Differenzbildung ermittelt werden. Dabei wurde im Beispiel ein Differenzwert von ca. 0,5 ermittelt. Innerhalb dieses Abstandes tritt in einem Abstand von ca. 3,7 mm (gestricheltes Rechteck) eine noch größere Differenz von ca. 0,56 auf. Der gewichtete Differenzwert gemäß obiger Formel ergibt hierfür ca. 0,69.
• Um das beschriebene Analyseverfahren auf das gesamte Druckformat anzuwenden, werden aus den gefilterten Signalverläufen unter Zuordnung von Ortskoordinaten aller Teilbogenscans Mittelwertskurven erzeugt und in der beschriebenen Weise in den Verfahrensschritten Differenzbildung und Wichtung ausgewertet.
• Die im Ausführungsbeispiel genannten Werte für die Parameter Abstände der Marken, Scannauflösung von 200 dpi, Vertrauensintervall von 2,5*Standardabweichung, Filterober- und Untergrenze (0,02 mm^-1 und 0,5 mm^-1) sowie der Zeilenabstand 5 mm bei der Differenzbildung sind frei und müssen für andere zu untersuchende Streifenarten (z.B. Mikrostreifen) anders angepasst werden.

Claims (20)

1. Verfahren zur Kontrolle der Druckqualität von Druckprodukten hinsichtlich von in einer Druckrichtung wiederkehrend auftretenden Farbdichteschwankungen, umfassend die folgenden sich aneinander anschließenden Schritte: – von mindestens einem ausgewählten Teilbereich eines Druckbildes eines mit einer Druckmaschine erzeugten Druckprodukts werden die Rot-, Grün-, Blau- oder Grauwerte durch Scannen ermittelt und in einer Datei derart abgelegt, dass die nach Farben separierten Werte für jeweils alle Messorte, die quer zur Druckrichtung zueinander benachbart sind, zu Zeilen zusammengefasst sind – Bildung von Mittelwerten aus Werten, die derselben Zeile zugeordnet sind, separiert nach Farbe oder Grauwert – Bildung einer Wertefolge aus den Mittelwerten unter Zuordnung der Ortskoordinaten in Druckrichtung zu den Mittelwerten – frequenzselektive Filterung der Wertefolge – Bildung von Differenzwerten aus jeweils zwei gefilterten Mittelwerten, die in Druckrichtung in einem vorgegebenen Abstand voneinander entfernt liegen – Zuordnung von Ortskoordinaten zu den Differenzwerten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei den Differenzwerten die Ortskoordinaten des Mittelpunktes zwischen den Ortskoordinaten der jeweils zur Differenzbildung herangezogenen Mittelwerte zugeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zeitnah zum Scannen des mindestens einen Teilbereichs des Druckprodukts Kalibrierfelder eingescannt werden, deren Helligkeit voneinander verschieden ist und die in ihrer Farbigkeit im gleichen Bereich liegen wie die gedruckten Teilbereiche und anhand der für die Kalibrierfelder ermittelten Werte die Rot-, Grün-, Blau- oder Grauwerte kalibriert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Druckprodukt vor dem Scannen in mehrere Teile zertrennt und jeder Teil für sich getrennt von den anderen Teilen gescannt und ausgewertet wird, so dass aus den getrennten Scanns auf die Druckqualität des gesamten Druckprodukts schließbar ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei auf das Druckprodukt Marken gedruckt werden, die die Anordnung der durch Trennen des Druckproduktes zu erzeugenden Teile zueinander und/oder ihre Lage auf dem Druckprodukte vor dem Trennen codieren.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei zwei Druckprodukte unterschiedlich in Teile zertrennt werden, derart, dass für jeden Bereich des Druckproduktes ein Teil entsteht, der jeweils zwei Marken aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 5, wobei auf das Druckprodukt eine oder mehrere Marken gedruckt werden, die die Winkellage des Teilbereichs bezüglich der Druckrichtung codieren.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei anhand der Marken beim Scannen auftretende Winkelfehler korrigiert werden, derart, dass die Zeilen der Datei zur Druckachse parallele Streifen abbilden.
9. Verfahren nach Anspruch 5 und 7, wobei die Marken sowohl die Lage von Teilen des Druckproduktes vor dem Trennen als auch die Winkellage codieren.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ortsfrequenzanteil zwischen 0,02 mm^-1 und 0,5 mm^-1 herausgefiltert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Bildung von Mittelwerten aus Werten, die denselben Zeilen zugeordnet sind, zuerst für alle Werte einer Zeile der Mittelwert und die Standardabweichung ermittelt und anschließend der Mittelwert aus allen Werten gebildet wird, die um nicht mehr als einen vorgegebenen Betrag von dem zuerst ermittelten Mittelwert abweichen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der vorgegebene Betrag das Zweieinhalbfache der Standardabweichung beträgt.
13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vorgegebene Abstand 5 mm beträgt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach Bildung von Differenzwerten aus jeweils zwei in Druckrichtung in einem vorgegebenen Abstand voneinander entfernt liegenden Mittelwerten, innerhalb der Ortskoordinaten zwischen den zur Differenzbildung herangezogenen, jeweils eine Zeile repräsentierenden Mittelwerten, nach Differenzwerten gesucht wird, die bei gegenüber dem vorgegebenen Abstand kleineren Abständen zwischen den Mittelwerten gebildet und die dem Betrag nach größer sind, als der bei dem vorgegebenen Abstand ermittelte Differenzwert und der bei einem vom vorgegebenen Abstand verschiedenen Abstand ermittelte Differenzwert mit dem Quotienten aus In(vorgegebener Abstand) und In(variierter Abstand) gewichtet wird.
15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend eine Scaneinrichtung, mit der von ein- oder mehrfarbig bedruckten Bildbereichen von Druckprodukten Rot-, Grün-, Blau- oder Grauwerte ermittelbar sind und eine Auswerteinrichtung, die die von der Scaneinrichtung ermittelten Werte in einer Datei derart abgelegt, dass die nach Farben separierten Werte für jeweils alle Messorte, die quer zur Druckrichtung zueinander benachbart sind, zu Zeilen zusammengefasst sind, wobei die Auswerteinrichtung, aus den Werten, die derselben Zeile zugeordnet sind, separiert nach Farbe oder Grauwert, Mittelwerte und aus den nach ihren Ortskoordinaten in Druckrichtung geordneten Mittelwerten eine Wertefolge bildet und diese filtert und Differenzwerte aus gefilterten Mittelwerten, die in Druckrichtung in einem vorgebaren Abstand voneinander entfernt liegen, bildet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei den Differenzwerten mit der Auswerteinrichtung die Ortskoordinaten des Mittelpunktes in Druckrichtung zwischen den Ortskoordinaten der jeweils zur Differenzbildung herangezogenen Mittelwerte zuordenbar sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei eine Kalibriereinrichtung vorgesehen ist, die von der Scaneinrichtung ermittelten Werte, anhand der für Kalibrierfelder ermittelten Werte, deren Helligkeit voneinander verschieden ist und die in ihrer Farbigkeit im gleichen Bereich liegen wie die gedruckten Bildbereiche, kalibriert.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei mit der Auswerteinrichtung, die von der Scaneinrichtung ermittelten Werte nach vorgebbaren Frequenzen frequenzselektiv filterbar sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei von der Auswerteinrichtung bei der Bildung von Mittelwerten aus Werten, die denselben Zeilen zugeordnet sind, Werte die um einen vorgebaren Betrag von der Standardabweichung aller Werte einer Zeile abweichen, ausschließbar sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Auswerteinrichtung eine die Ergebnisse der Auswertung graphisch darstellende Anzeigeeinrichtung zugeordnet ist.