DE102007008017A1

DE102007008017A1 - Farbspaltungskorrekturverfahren

Info

Publication number: DE102007008017A1
Application number: DE102007008017A
Authority: DE
Inventors: Adrian Dr. Kohlbrenner; Peter Dr. Ehbets; Wolfgang Geissler
Original assignee: Gretag Macbeth AG; Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: X Rite Switzerland GmbH; Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2008-08-21
Also published as: EP1958775B1; EP1958775A2; CN101244648B; EP1958775A3; CN101244648A; JP5497988B2; US7894065B2; JP2008195073A; US20080201110A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Korrektur des durch farbspaltungsbedingte Oberflächeneffekte verursachten Messfehlers bei der farblichen Ausmessung eines Druckbogens an einer laufenden Druckeinrichtung wird der Druckbogen punktweise fotoelektrisch abgetastet und aus den Abtastsignalen (1) der Abtastpunkte werden Farb- und/oder Dichtemesswerte (3) gebildet. Diejenigen Abtastpunkte werden identifiziert, welche eine einen Grenzwert (I<SUB>G</SUB>) übersteigende Helligkeit aufweisen, und die Messwerte werden anhand der identifizierten Abtastpunkte korrigiert. Im Besonderen werden dabei die Abtastsignale der identifizierten Abtastpunkte bei der Bildung der Farb- und/oder Dichtemesswerte nicht berücksichtigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur des durch farbspaltungsbedingte Oberflächeneffekte verursachten Messfehlers bei der farblichen Ausmessung eines Druckbogens an einer laufenden Druckeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
Im Dokument WO2005108083A1 sind ein Verfahren und eine Messeinrichtung zur Ermittlung von Farb- und/oder Dichtewerten für die Überwachung und/oder Regelung des Druckprozesses in einer Druckeinrichtung, speziell einer Bogenoffsetdruckmaschine beschrieben, wobei Messfelder eines Druckbogens während des Druckprozesses unmittelbar in oder an der laufenden Druckeinrichtung fotoelektrisch ausgemessen und aus den dabei gewonnenen Messwerten die Farb- und/oder Dichtewerte für die betreffenden Messfelder gebildet werden.
Bei diesem Verfahren werden die Messwerte direkt während des Druckprozesses mit einer Messanordnung erfasst, welche innerhalb der Druckeinrichtung – z. B. einer Bogenoffsetdruckmaschine oder allgemein eines Druckers – eingebaut ist. Diese Art der Messwerterfassung bzw. Messung wird im Folgenden als „inline" bezeichnet. Im Gegensatz dazu bezeichnet „extern" eine Messwerterfassung ausserhalb der Druckeinrichtung in einem stabilen Zustand des Druckprodukts.
Die inline Messtechnik ist deutlich komplexer als die konventionelle externe Farbmesstechnik. Die inline Messung muss kurz nach dem Farbauftrag durchgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Farbschicht noch nicht stabil. Sie wird durch verschiedene Druckprozessparameter und Farbeigenschaften beeinflusst, welche mit unterschiedlichen Zeitkonstanten abklingen. Je nach Situation können dadurch grosse Unterschiede zwischen den inline Messwerten und entsprechenden externen Messwerten auf stabilen trockenen Proben entstehen. Ausserdem erschwert die Prozessabhängigkeit die Interpretation der Messdaten. Es ist nicht eindeutig ersichtlich, ob eine gemessene Variation durch eine Änderung des Farbauftrags oder durch eine Änderung der Prozessparameter hervorgerufen wurde. Inline und extern ermittelte Messwerte sind daher nicht direkt vergleichbar.
Die Unterschiede zwischen inline und extern ermittelten Messwerten müssen für die praktische Verwertung der inline Messwerte korrigiert werden. Diese Korrektur wird allgemein als Farbabriss- oder Farbspaltungskorrektur bezeichnet.
Das Dokument WO2005108083A1 beschreibt einen Lösungsansatz für diese Problematik. Er besteht in einer speziellen Auslegung der Messtechnik und Messgeometrie in Verbindung mit rechnerischen Korrekturmethoden für die inline Messwerte, welche eine Umwandlung in normgerechte Farb- und Dichtemesswerte für entsprechende stabile externe Proben (Druckerzeugnisse) ermöglichen. Der bekannte Lösungsansatz beinhaltet also eine messtechnische Komponente und eine rechnerische Komponente.
Das Ziel für die messtechnische Komponente ist es, den Einfluss der prozessabhängigen Störeffekte maximal zu reduzieren und möglichst eindeutige Messwerte zu liefern. Die verbleibenden Messwertabweichungen gegenüber extern ermittelten, normgerechten Messwerten werden dann mittels numerischer Korrekturmassnahmen bzw. -modelle kompensiert.
Eine bevorzugte Realisierung der erwähnten messtechnischen Korrekturkomponente ist gemäss WO2005108083A1 der Einsatz von Polarisationsfiltern im Beleuchtungs- und Empfängerkanal des Messkopfs. Die Polarisationsfilter bestehen aus linearen Polarisatoren und sind mit gegeneinander senkrecht stehenden Polarisationsachsen im Beleuchtungs- und Empfängerkanal eingebaut.
Eine solche Anordnung von Polarisationsfiltern eliminiert die Störkomponente, die durch den Oberflächeneffekt entsteht, oder schwächt diese zumindest stark ab. Die ebenfalls in WO2005108083A1 beschriebenen weiteren Messfehler (insbesondere Fehler auf Grund von Oberflächenmodulation der gestörten Farbschicht) werden durch eine solche Massnahme aber nicht abgeschwächt oder eliminiert. Dafür werden die rechnerischen Korrekturkomponenten verwendet.
Die nahezu vollständige Eliminierung der Messfehler als Folge von Oberflächeneffekt durch eine Anordnung mit Polarisationsfiltern stellt aus messtechnischer Sicht eine an und für sich gute Lösung dar. In Kombination mit effektiven rechnerischen Korrekturkomponenten kann so insbesondere der negative Einfluss der Farbspaltung auf die inline Messwerte ausgeschaltet werden.
Die Verwendung von Polarisationsfiltern als Bestandteil einer messtechnischen Korrekturkomponente ist zwar sehr effektiv, der Einsatz von Polarisationsfiltern ist aber auch mit verschiedenen Nachteilen verbunden. Nachteilig ist insbesondere die starke Abschwächung des Lichtpegels. Auch Bauraumprobleme, verminderte optische Abbildungsqualität und Kosten sind weitere negative Faktoren.
Bei einer nicht bildgebenden Messtechnik, so wie sie auch in WO2005108083A1 hauptsächlich beschrieben wird, ist eine rechnerische Korrektur des Oberflächeneffekts meisten deshalb nicht zweckmässig, weil die Störung der Farbschicht unmittelbar nach dem Druck am Ort des Messens typischerweise noch immer so stark ist, dass der Oberflächeneffekt, welchen das Messsystem sieht, sehr ausgeprägt ist. Besonders bei dunklen Oberflächen ist dann der störende Signalanteil, der vom Oberflächeneffekt stammt, gross im Vergleich zum eigentlichen Nutzsignal. Da der Oberflächeneffekt eine additive Störung darstellt, muss eine rechnerische Korrektur letztendlich subtraktiv auf das Gesamtsignal wirken. Da insbesondere der Druckprozess Fluktuationen zeigt und damit auch die Messungen schwanken, ist eine solche subtraktive Korrektur problematisch oder gar nicht praktikabel.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein alternatives Verfahren zur Messwertkorrektur bei inline Messungen geschaffen werden, welches die vorstehend beschriebenen Nachteile bekannter Verfahren dieser Art nicht aufweist. Die Messwertkorrektur soll dabei bewirken, dass die Unterschiede zwischen inline Messungen und entsprechenden externen Messungen minimiert werden.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs angeführten Massnahmen gelöst. Weiterbildungen und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die Korrektur des Oberflächeneffekts nicht wie in WO2005108083A1 mit Hilfe eines Polfilters durchzuführen, sondern rein rechnerisch basierend auf Bilddaten einer Linien- oder Flächenkamera, die in der Druckmaschine montiert ist und das soeben bedruckte Papier beobachtet.
Das erfindungsgemässe Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass der durch den Farbabriss bzw. die Farbspaltung bedingte Oberflächeneffekt, der einen Störanteil zur Messung hinzufügt, sehr lokal und mit einer insgesamt sehr geringen Flächendeckung auftritt. Wenn das Druckbild mit einer Kamera abgetastet wird, sind die Störeffekte im Kamerabild als einzelne feine, aber gleichzeitig extrem helle Punkte erkennbar. Die grundlegende Idee der Erfindung besteht nun darin, dass man im Bild diese extrem hellen Punkte identifiziert und ihren Einfluss auf das Messergebnis eliminiert. Dies kann dadurch erfolgen, dass man diese hellen Punkte für die Bildung der interessierenden Messwerte nicht mitberücksichtigt oder dass der Flächenanteil dieser Punkte am Gesamtbild und deren gemittelte Helligkeit berechnet wird, womit der Oberflächeneffekt quantitativ bestimmt und zur Korrektur des Messergebnisses verwertet werden kann. Das erfindungsgemässe Verfahren stellt also eine bildbasierte Korrektur des Oberflächeneffekts dar.
Für das erfindungsgemässe Verfahren wird ein bildgebender Sensor (z. B. eine Zeilen- oder Flächenkamera) benötigt, welcher so angebracht ist, dass er mit hoher Güte das Druckbild an einem geeigneten Ort aufzeichnen kann. In einer Bogenoffset Druckmaschine zum Beispiel kommt hier praktisch ausschliesslich das letzte Druckwerk in Frage, wobei sich der Messort dann auf dem Druckzylinder befindet. Das Verfahren lässt sich aber auch mit einem punktweise abtastenden Sensor realisieren, wenn dieser eine ausreichend hohe örtliche Auflösung aufweist.
Besonders sinnvoll anwendbar ist die erfindungsgemässe bildbasierte Korrektur bei Messsystemen, die ausschliesslich mit bildgebenden Sensoren arbeiten. Ein solches Messsystem umfasst z. B. eine Zeilenkamera, welche den soeben gedruckten Druck bogen nur wenige Zentimeter nach dem Druckspalt noch auf dem Druckzylinder beobachtet. Für die Bedürfnisse der Drucksteuerung ist eine solche Kamera mit geeigneten Lichtquellen und/oder Filtern ausgestattet, die eine für die Drucksteuerung sinnvolle spektrale Empfindlichkeit der Kamera definieren. Eine für die Bedürfnisse der Drucksteuerung geeignete Kamera ist ausserdem mit mindestens drei getrennten spektralen Teilbereichen, z. B. Zyan-, Magenta-, Gelbdichte ausgestattet. Gerade bei solchen bildgebenden Messsystemen ist die Ausstattung mit Polfiltern nicht einfach und deshalb eine rechnerische Korrektur besonders sinnvoll.
Wird ein solches Kamerasystem zur Drucksteuerung (d. h. insbesondere zur halb oder ganz automatisierten Ansteuerung der Stellglieder in den Farbkästen der Druckwerke) eingesetzt, so wird dieses im Druckbetrieb laufend Bilder des sogenannten Farbmessstreifens erstellen und an einen Messrechner übermitteln. Der Messrechner extrahiert darauf, fall nicht schon in einer früheren Verarbeitungsstufe geschehen, aus dem Gesamtbild das Bild des Farbmessstreifens und letztendlich dann die Bilder der einzelnen Messfelder des Steifens. Aus diesen Teilbildern können dann die für die Drucksteuerung interessierenden Messgrössen bestimmt werden. Dies geschieht vorteilhafterweise durch geeignete Mittelung der Messwerte der einzelnen Bildpunkte innerhalb eines Messfeldes.
Die so in der laufenden Druckmaschine ermittelten Messwerte sind nun aber mit den eingangs erwähnten, durch den Farbabriss bedingten Fehlern behaftet, ohne deren Korrektur eine genaue Druckprozesssteuerung nicht möglich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren sieht nun vor, dass an Hand der Bilddaten der Teilbilder, die zur Drucksteuerung Verwendung finden sollen, Bild- bzw. Abtastpunkte mit besonders grossem Oberflächeneffektanteil und/oder die Stärke des Oberflächeneffekts als Ganzes bestimmt wird. Dies geschieht, indem in den Bilddaten diejenigen Bild- bzw. Abtastpunkte identifiziert werden, deren Helligkeit einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
Die Korrektur kann nun in einer besonders einfachen Ausführung der Erfindung so erfolgen, dass die identifizierten hellen Bildpunkte (und gegebenenfalls auch benach barte Bildpunkte) von der Weiterverarbeitung ausgeschlossen werden. D. h. die oben beschriebene Mittelung der Messwerte von Bildpunkten zur Bildung von Messwerten zur Drucksteuerung erfolgt dann ohne die durch starken Oberflächeneffekt verfälschten Bild- bzw. Abtastpunkte.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im Anschluss an die Identifizierung der hellen Bildpunkte deren Flächenanteil am Bild des Messfeldes bestimmt (Anzahl der besonders hellen Bildpunkte bezogen auf die Gesamtanzahl Bildpunkte im Messfeld). Ausserdem wird vorzugsweise noch deren gemittelte Helligkeit berechnet. Damit lässt sich der Oberflächeneffekt quantitativ bestimmen. Die quantitative Kenntnis des Oberflächeneffekts ist insbesondere deshalb interessant, weil damit die fehlerbehafteten Messungen eines zweiten, nicht bildgebenden, Systems korrigiert werden können. Denkbar ist insbesondere eine Kombination aus einem bildgebenden Teilsystem für Bildinspektion (d. h. z. B. zur Bildfehlererkennung, insbesondere aber nicht zur Farbsteuerung der Druckmaschine) mit einem nicht-bildgebenden Teilsystem (z. B. punktförmig messendes Spektralphotometer) zur Farbsteuerung der Druckmaschine (vgl. 4).
Die beschriebenen Korrekturen korrigieren nur den Messfehleranteil, der von dem durch die Farbspaltung (Farbabriss) bedingten Oberflächeneffekt verursacht wird. Die beschriebenen Korrekturen stellen damit eine Art „virtuellen" Polarisationsfilter dar. Zur optimalen Korrektur des durch die Farbspaltung verursachten Gesamtfehlers werden in der Praxis noch weitere rechnerische Korrekturen, wie sie im Dokument WO2005108083A1 beschrieben sind, durchgeführt. Diese sind jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und bedürfen deshalb keiner näheren Erläuterung.
Es ist aber nicht nur das eben beschriebene System mit einer Linien- oder Zeilenkamera denkbar. Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf den Einsatz von bildgebenden Messsystemen (Zeilen- oder Flächenkamera) beschränkt. Für die Abtastung der Probe kann auch ein nicht-bildgebendes Messsystem verwendet werden, wie es z. B. im Dokument WO2005108083A1 beschrieben ist. Besonders zweckmässig für das erfindungsgemässe Verfahren ist die Kombination von nicht-bildgebenden farbmesstechnischen Sensoren (z. B. Punktmessgeräte mit Spetralphotometern) mit bild gebenden Sensoren (z. B. ein Kamerasystem für die Bildinspektion). Die Bildinformation der bildgebenden Sensoren (der Kamera) kann dann dazu verwendet werden, um den (durch den Oberflächeneffekt verursachten) Messfehler der nicht-bildgebenden Sensoren in der oben beschriebenen Weise zu korrigieren.
Beim Einsatz von bildgebenden Sensoren kann die Bildinformation ausserdem genutzt werden, um fehlerhafte Messfelder zu erkennen. Insbesondere können so Schmieren (besonders beim Anfahren der Druckmaschine) und Defekte (Butzen) im Druckbild erkannt werden und so die entsprechenden Messfelder von der Ducksteuerung ausgeschlossen werden. Dies ist besonders sinnvoll, wenn eine Kombination aus nicht-bildgebenden und bildgebenden Sensoren verwendet wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Verfahrens,
2 ein Blockschema einer Ausführungsform des Verfahrens,
3 eine Skizze zur Verdeutlichung des Verfahrens und
4 ein Blockschema einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens.
Gemäss 1 wird ein auf dem letzten Druckzylinder Z einer Druckmaschine befindlicher Druckbogen B mittels einer bildgebenden Abtasteinrichtung in Form einer Zeilenkamera K punktweise fotoelektrisch abgetastet. Durch das zeilenweise Abtasten des Druckbogens wird dabei ein zweidimensionales Bild erzeugt. Die dabei gewonnenen Bilddaten in Form der Abtastsignale alter abgetasteten Bild- bzw. Abtastpunkte sind durch den Kasten 1 dargestellt. Geeignete bildgebende Abtasteinrichtungen sind bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Aus den Abtastsignalen werden in an sich bekannter Weise Farb- und/oder Dichtemesswerte gebildet, die z. B. für die Steuerung der Druckmaschine verwendet werden können. Speziell werden dabei die Abtastsignale von Bildpunkten aus den Messfel dern eines üblicherweise auf dem Druckbogen vorhandenen Farbkontrollstreifens ausgewertet. Die Gesamtheit der Farb- und/oder Dichtemesswerte ist durch den Kasten 3 dargestellt.
Gemäss der Erfindung wird bei der Bildung der Farb- und/oder Dichtemesswerte eine Korrektur der durch die Farbspaltung (den Farbabriss) bedingten Oberflächeneffekte vorgenommen. Dies ist durch den Kasten 2 symbolisiert.
Anschliessend werden weitere, z. B. aus der WO2005108083A1 bekannte numerische Korrekturen vorgenommen, welche die übrigen, nicht auf Oberflächeneffekte zurückgehenden farbspaltungsbedingten Messfehler korrigieren. Dies ist durch den Kasten 4 dargestellt.
Als Ergebnis aller Korrekturschritte liegen schliesslich farbspaltungskorrgierte Farb- und/oder Dichtemesswerte vor (Kasten 5).
In 2 ist eine einfachste Ausführungsform des erfindungsgemässen Korrekturverfahrens etwas detaillierter dargestellt.
Aus den Bilddaten (Kasten 1) werden diejenigen Abtastpunkte identifiziert, deren Helligkeit einen bestimmten Grenzwert I_G (3) übersteigt (Kasten 2a). Diese identifizierten Abtastpunkte werden dann ausgefiltert (Kasten 2b), d. h. die Abtastsignale dieser identifizierten Abtastpunkte werden für die anschliessende Bildung der Farb- und/oder Dichtemesswerte (Kasten 3) nicht berücksichtigt.
Die 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer typischen gemessenen Helligkeitsverteilung über die Abtastpunkte eines Druckbogens. Die Abszisse gibt die einzelnen Abtastpunkte i an, die Ordinate deren Helligkeiten I. Die Helligkeit der meisten Abtastpunkte liegt unterhalb des Grenzwerts I_G. Dort, wo die Oberfläche der Farbschicht auf dem Druckbogen durch den Farbabriss gestört ist, werden extrem helle Abtastpunkte gemessen. Die Anzahl bzw. der Flächenanteil dieser extrem hellen Abtastpunkte ist aber relativ gering. Abtastpunkte mit über dem Grenzwert I_G liegender Helligkeit werden, wie schon gesagt, ausgefiltert bzw. nicht für die Bildung der Farb- und/oder Dichtemesswerte berücksichtigt. Die Festlegung des Grenzwerts I_G erfolgt empirisch anhand von Probemessungen so, dass inline Messergebnisse und externe Messergebnisse möglichst vergleichbar werden.
In 4 ist eine Variante des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt, bei welcher zur Abtastung des Druckbogens B eine Kombination aus einer Zeilenkamera K und einem Punktmessgerät S, insbesondere einem Spektralphotometer eingesetzt wird.
Aus den Abtastsignalen der Zeilenkamera K (Bilddaten 1) werden Farb- und/oder Dichtemesswerte (Kasten 3) gebildet und für die Bildinspektion verwendet (Kasten 6). Zuvor wird wie anhand der 1 beschrieben eine Korrektur der Oberflächeneffekte durchgeführt (Kasten 2).
Die Messsignale des Punktmessgeräts S werden zunächst in der üblichen Weise vorverarbeitet (Kasten 11) und dann in Farb- und/oder Dichtemesswerte umgerechnet (Kasten 13). Dabei wird eine Korrektur des Oberflächeneffekts durchgeführt (Kasten 12), wobei die Auswertung der Bilddaten der Zeilenkamera herangezogen wird. Anschliessend erfolgen wieder weitere numerische Korrekturen für die restlichen Messfehler (Kasten 14) und schliesslich die Ausgabe der korrigierten Farb- und/oder Dichtemesswerte (Kasten 15) z. B. zum Zwecke der Druckmaschinensteuerung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2005108083 A1 [0002, 0006, 0008, 0009, 0012, 0015, 0024, 0025, 0035]

Claims

Verfahren zur Korrektur des durch farbspaltungsbedingte Oberflächeneffekte verursachten Messfehlers bei der farblichen Ausmessung eines Druckbogens an einer laufenden Druckeinrichtung, wobei der Druckbogen punktweise fotoelektrisch abgetastet wird und aus den Abtastsignalen (1) der Abtastpunkte Farb- und/oder Dichtemesswerte (3) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Abtastpunkte identifiziert werden, welche eine einen Grenzwert (I_G) übersteigende Helligkeit aufweisen, und dass die Messwerte anhand der identifizierten Abtastpunkte korrigiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bildung eines Farb- und/oder Dichtemesswerts (3) für ein auf dem Druckbogen befindliches Messfeld die Abtastsignale mindestens eines Teils der innerhalb des Messfelds liegenden Abtastpunkte gemittelt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur der Farb- und/oder Dichtemesswerte dadurch erfolgt, dass die Abtastsignale der identifizierten Abtastpunkte bei der Bildung der Farb- und/oder Dichtemesswerte nicht berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenanteil der Abtastpunkte mit den Grenzwert übersteigender Helligkeit bestimmt und daraus die Grösse des Oberflächeneffekts ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Identifikation der Abtastpunkte mit den Grenzwert übersteigender Helligkeit ein bildgebendes Abtastsystem, vorzugsweise eine Zeilen- oder Flächenkamera (K) eingesetzt wird.