DE102007016980A1

DE102007016980A1 - Method for measuring optical spectra in web-fed printing

Info

Publication number: DE102007016980A1
Application number: DE102007016980A
Authority: DE
Inventors: Matthias Riepenhoff
Original assignee: Wifag Maschinenfabrik AG
Current assignee: Wifag Maschinenfabrik AG
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2008-10-16
Also published as: EP2134547A1; DE502008001594D1; WO2008122444A1; EP2134547B1; ATE485164T1

Abstract

The present invention relates to a method for the measurement of optical spectrums in web-fed printing, characterized in that continuous measurement is carried out of the printed web.

Description

Moderne Druckmaschinen werden zunehmend mit Regelsystemen ausgerüstet, um Makulatur zu reduzieren und Qualität zu sichern. Beispiele: Schnittregister, Farbregistersysteme, Farbdichteregelung. Im Bogendruck und im Rollenakzidenzdruck werden Kontrollelemente mitgedruckt, um die Druckqualität zu beurteilen. Im Zeitungsdruck ist es wünschenswert, auf Kontrollelemente zu verzichten oder diese unaffällig zu gestalten.modern Printing machines are increasingly being equipped with control systems to reduce waste and ensure quality. Examples: cutting register, Color register systems, color density control. In sheetfed and in roll commercial printing Control elements printed to assess the print quality. In newspaper printing, it is desirable to control elements to renounce or make it unattractive.

WIFAG-Verfahren ( DE 101 31 934 A1 ): Der Messkopf eines optischen Messsystems wird sukzessive an verschiedene Orte quer zur Bahn gefahren. Während die bedruckte Bahn den Messkopf passiert wird kontinuierlich gemessen. Die einzelnen Elemente eines Burst entsprechen kleineren Bildausschnitten. Die Bildausschnitte werden einzelnen Elementen eines Burst zugeordnen. So können Bildstellen mit höherer Flächendeckung gefunden werden, anhand derer eine genauere Bestimmung der Volltondichte erfolgen kann.WIFAG method ( DE 101 31 934 A1 ): The measuring head of an optical measuring system is moved successively to different locations across the track. While the printed web passes the measuring head is continuously measured. The individual elements of a burst correspond to smaller image sections. The image sections are assigned to individual elements of a burst. Thus, image areas with higher area coverage can be found, by means of which a more accurate determination of the solid density can be made.

Eine Möglichkeit zur Umsetzung des Verfahrens verwendet ein Spektrometer und eine kontinuierliche Beleuchtung. Die Remissionsspektrum der bewegten, bedruckten Bahn werden kontinuierlich gemessen.A Possibility to implement the method used Spectrometer and a continuous lighting. The remission spectrum the moving, printed web are measured continuously.

Schwierigkeit: Das langsame Auslesen des Spektrometers. Die Zellen des CCD-Chips im Spektralsensor werden seriell ausgelesen und in Digitaldaten gewandelt. Die AD-Wandlung begrenzt die Auslesegeschwindigkeit auf ts = 1.365 ms pro Teilmessung . Dies begrenzt die Scangeschwindigkeit und führt zu einer spektralen „Verschmierung" der Daten. Die ersten Werte (kurze Wellenlängen) entsprechen dem Messfleck um einen Bildpunkt (X,Y), die letzten Werte (nahes Infrarot) müssen dem Bildpunkt (X,Y + ts·V_Maschine) zugeordnet werden. Bei einer Bahngeschwindigkeit von 14 m/s legt die Bahn während der Zeit des Auslesens einen Weg von fast 2 cm zurück. Die Mes sung kann also nicht einem Bildort zugeordnet werden, sondern ist über etwa 2 cm „verschmiert". Bei einem Radius des Messflecks rm von ca. 2–4 mm ist diese Abweichung nicht zu vernachlässigen.Difficulty: The slow readout of the spectrometer. The cells of the CCD chip in the spectral sensor are read out serially and converted into digital data. The AD conversion limits the readout speed to ts = 1.365 ms per partial measurement , This limits the scan speed and results in a spectral "smearing" of the data: the first values (short wavelengths) correspond to the spot around a pixel (X, Y), the last values (near infrared) must be applied to the pixel (X, Y + ts At a web speed of 14 m / s, the web travels a distance of almost 2 cm during the read-out time, so the measurement can not be assigned to a picture location, but is "smeared" over about 2 cm. , With a radius of the measuring spot rm of about 2-4 mm, this deviation is not negligible.

Eine „einfache" Lösung besteht darin, ein Spektrometer auszuwählen, bei dem dieses Problem nicht auftritt, z. B. Frame-Transfer-Technik bei CCD-Sensoren. Es gibt allerdings Vorteile der seriell arbeitenden Sensoren, so dass eine Lösung für diesen Typ erstrebenswert ist.A "simple" Solution is to select a spectrometer in which this problem does not occur, for. B. Frame transfer technique with CCD sensors. However, there are advantages of serial working Sensors, making a solution desirable for this type is.

Bevorzugte Lösung: Bisher wurden Burstmessungen so ausgeführt, dass ein Burst der Abschnittslänge entsprach, bzw. die Messzeit einem Druckzyklus (oder einem Vielfachen). Entsprach ein Burst von b Teilmessungen einem Umfang, so entsprechen bei einer Messung über k Druckzyklen die Teilmessungen zum Zeitpunkt t_i und t_i+b jeweils dem gleichen Bildausschnitt. Nun wird vorgeschlagen, die Messzeit so anzupassen, dass die Teilmessungen diese Regel verletzen. Es kommt zu einer Schwebung der gemessenen Spektren mit der Freuenz 1/(T – (t_b – t₀)) – 1/T. Die Ausleseverzögerung für die einzelnen spektralen Bereiche ist bekannt. Man kann die Anteile der Spektren neu sortieren, so dass korrigierte Spektren entstehen, die einem Bildbereich ausreichend genau zugeordnet werden können.Preferred Solution: Previously, burst measurements were made so that one burst corresponded to the slice length, or the measurement time was one print cycle (or multiple). If a burst of b partial measurements corresponded to a circumference, then for a measurement over k printing cycles, the partial measurements at the time t _i and t _{i + b} respectively correspond to the same image detail. It is now proposed to adjust the measuring time so that the partial measurements violate this rule. There is a beating of the measured spectra with the frequency 1 / (T - (t _b - t ₀ )) - 1 / T. The readout delay for the individual spectral ranges is known. One can re-sort the proportions of the spectra, so that corrected spectra arise, which can be assigned to an image area with sufficient accuracy.

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Die Abschnittslänge der Maschine betrage U. Die Maschinengeschwindigkeit sei V. Die Zykluszeit für einen Druckvorgang ist T = U/V. Das entspricht einer örtlichen Verschmierung des Spektrums um L = V·ts. Diese „Schmierlänge" L wird in k Teile so geteilt, dass die Teilung L/k klein ist gegenüber dem Radius R des Messflecks. Sinnvoll können Werte von k nur sein, wenn das Spektrometer über mehr als k Stützstellen im Spektrum verfügt. Im Folgenden geht es darum einen Wert D zu finden, der ungefähr L/k entspricht.The Section length of the machine amounts to U. The machine speed Let V. be the cycle time for a printing process T = U / V. This corresponds to a local smearing of the spectrum around L = V · ts. This "lubrication length" L becomes divided into k parts so that the pitch L / k is small compared to the radius R of the measuring spot. Values of k. Can be meaningful only be if the spectrometer has more than k support points in the spectrum. The following is a value D, which is approximately L / k.

Bei einer Burstmessung hat ein einzelner Teil des Burst eine Messzeit tm = t1 – t0. Auch wenn ein Spektrum stets vollständig ausgelesen wird, kann man einem Teilspektrum die Auslesezeit D_{t_nom} = ts/k zuordnen. Das gesuchte D_t hat vorzugsweise etwa die Grösse von D_{t_nom}. Die Strecke, welche die Bahn während der Zeit D_t zurücklegt, wird mit D bezeichnet. Es gilt: D = D_t·V_Maschine.In a burst measurement, a single part of the burst has a measurement time tm = t1-t0. Even if a spectrum is always completely read out, one can assign the readout time D _{t_nom} = ts / k to a partial spectrum. The sought D _t is preferably about the size of D _{t_nom} . The distance which the trajectory covers during the time D _t is denoted by D. The following applies: D = D _t · V_machine.

Eine Burstmessung beginnt zu einem Zeitpunkt t₀ und weise n Teilmessungen auf, die zu den Zeiten t₀, t₁, t₂, ..., t_n beginnen. Die Messung wird so ausgeführt, als läge die Abschnittslänge bei U' = U – D. Eine Burstmessung über die um D reduzierte Abschnittslänge bestehe aus b Teilmessungen. Die Messzeit für die reduzierte Abschnittslänge ist T' = U'/V Maschine. Die Messzeit für eine Teilmessung ist tm = U'/(V·b). Da die Messzeit nach unten durch die Auslesezeit begrenzt ist, gilt tm > ts. Ein Spektrometer hat eine minimale Messzeit t_min. Es gilt immer tm > = t_min. Offensichtlich kann t_min nicht kleiner sein als ts. Es gilt auch tm = (T – D_t)/b.A burst measurement starts at a time t ₀ and has n partial measurements which start at the times t ₀ , t ₁ , t ₂ ,..., T _n . The measurement is carried out as if the section length were at U '= U - D. A burst measurement over the section length reduced by D consists of b partial measurements. The measuring time for the reduced section length is T '= U' / V machine. The measuring time for a partial measurement is tm = U '/ (V · b). Since the measurement time is limited downwards by the readout time, tm> ts. A spectrometer has a minimum measuring time t _min . It always applies tm> = t _min . Obviously, t _min can not be less than ts. It also applies tm = (T - D _t ) / b.

Im Folgenden sei S(i) das Spektrum, dessen Auslesevorgang zu einem Zeitpunkt ti beginnt. Nach dem Auslesen wird das S(i) in k Anteile zerlegt: S(i) = [S(i,1), ..., S(i,k)] S(i,1) enthält das Licht, welches im Zeitintervall [t_i-1,t_i] auf den Sensor gefallen ist. S(i,2) enthält Licht aus der Zeit [t_i-1 + D_t, t_i + D_t], u. s. w.In the following, S (i) is the spectrum whose read-out process begins at a time ti. To In the reading, the S (i) is divided into k parts: S (i) = [S (i, 1), ..., S (i, k)] S (i, 1) contains the light which is in the time interval [t _i-1 , t _i ] has fallen on the sensor. S (i, 2) contains light from the time [t _i-1 + D _t , t _i + D _t ], etc

Beispiel für die Zerlegung eines Spektrums: S(i) ist ein Spektrum, das einen Wellenlängenbereich von 380 nm bis 980 nm enthält. S(i) wird in k = 5 Teile zerlegt. S(i,1) hat einen Wellenlängenbereich von 380 nm bis 500 nm, S(i,2) von 501 nm bis 620 nm, S(i,3) von 621 nm bis 740 nm, S(i,4) von 741 nm bis 860 nm, S(i,5) von 861 nm bis 980 nm. S(i) hat z. B. 180 Stützstellen, dann haben die Teilspektren jeweils 36 Stützstellen. Ist die Zahl der Stützstellen nicht durch k teilbar, haben nicht alle Teilspektren die gleiche Anzahl Stützstellen.example for the decomposition of a spectrum: S (i) is a spectrum, which contains a wavelength range from 380 nm to 980 nm. S (i) is decomposed into k = 5 parts. S (i, 1) has a wavelength range from 380 nm to 500 nm, S (i, 2) from 501 nm to 620 nm, S (i, 3) from 621 nm to 740 nm, S (i, 4) from 741 nm to 860 nm, S (i, 5) of 861 nm to 980 nm. S (i) has z. B. 180 support points, then have the partial spectra each have 36 interpolation points. Is the number the interpolation points are not divisible by k, not all Partial spectra the same number of nodes.

Man kann die Teilspektren so wieder zusammensetzen, dass man einen Satz neue Spektren S'(i) erhält: S'(i) = [S(i,1), S(i + b,2), ..., S(i + (k – 1)·b,k)]. Um ein vollständiges neues Spektrum S'(i) = [S'(i,1), ..., S'(i,k)] zu erhalten, wird über mindestens k Druckzyklen gemessen. Die neuen Spektren S'(i) besitzen eine vernachlässigbare „spektrale Verschmierung".you can reassemble the part spectra so that you get a sentence new spectra S '(i) obtains: S' (i) = [S (i, 1), S (i + b, 2) ..., S (i + (k-1) · b, k)]. To a complete to obtain new spectrum S '(i) = [S' (i, 1), ..., S '(i, k)] becomes measured at least k pressure cycles. The new spectra S '(i) have a negligible "spectral smearing".

In den bisherigen Überlegungen können die Teilspektren S(1,2), ..., S(1,k), S(2,3), ..., S(k,3), ...,S(k,k – 1), die am Anfang eines Burst stehen, keinem S'(i) zugeordnet werden. Auch die Teilspektren S(k,n – k + 1), S(k,n – k + 2), S(k – 1,n – k + 2), ..., S(1,n), die im Ende einer Bustmessung enthalten sind, weden nicht ausgewertet.In the previous considerations, the sub-spectra S (1,2), ..., S (1, k), S (2,3), ..., S (k, 3), ..., S (k, k-1), which are at the beginning of a burst, can not be assigned to any S '(i). Also, the sub-spectra S (k, n-k + 1), S (k, n-k + 2), S (k - 1, n - k + 2), ..., S (1, n) End of a bust measurement are included, are not evaluated.

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Je länger eine Messung dauert, umso mehr brauchbare Teilspektren sind vorhanden.ever the longer a measurement takes, the more useful partial spectra available.

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Vorzugsweise wird die Messung so durchgeführt, dass jedes Teilspektrum eines gemessenen Spektrums S gebraucht werden kann, um als Teil eines neuen Spektrums S' verwendet werden zu können. Dies wäre der Fall, wenn die Teilspektren am Anfang und am Ende eines Burst einander zugeordnet werden könnten. Dazu müsste eine „zyklische" Messsituation erreicht werden, d. h. die Bildstellen der letzten k Teilmessungen müssten – mindestens mit der Genauigkeit D/2 – den um D verschobenen Bildstellen der ersten k Teilmessungen entsprechen.Preferably the measurement is performed in such a way that each partial spectrum a measured spectrum S can be used to part a new spectrum S 'to be used. This would be the case if the subspectra are at the beginning and at the end a burst could be assigned to each other. This would have to a "cyclic" measurement situation can be achieved, that is the Image positions of the last k partial measurements would have to be - at least with the accuracy D / 2 - the image positions shifted by D correspond to the first k partial measurements.

Die Messdaten, welche zur Bildung dieses ersten Spektrum nicht gebraucht werden, können also genutzt werden, wenn man die Messung nicht nach k Druckzyklen abbricht, sondern etwas länger misst.The Measurement data that is not needed to form this first spectrum can be used, therefore, when taking the measurement does not break off after k pressure cycles, but measures a little longer.

Wird nämlich über mehr als k Druckzyklen gemessen, erhält man mit jeder weiteren Umdrehung einen neuen Satz Spektren, die einem um D verschobenen Bildbereich entsprechen. Definiert man z = tm/D_t (d. h. ein Teilburst hat die Länge tm = z·D_t), so kann man (fast) jedes Teilspektrum der Messdaten verwenden, um ein korrigiertes Spektrum zusammenzusetzen. Die Zuordnung eines Spektrums S'(i) zu einer Bildstelle hat eine Genauigkeit von ±D/2.If, in fact, measurements are made over more than k printing cycles, a new set of spectra corresponding to an image area shifted by D is obtained with each further revolution. If we define z = tm / D _t (ie some burst has a length tm = z · D _t), then one can (almost) use any part of the spectrum measurement data to assemble a corrected spectrum. The assignment of a spectrum S '(i) to an image location has an accuracy of ± D / 2.

Der Burst hat vorzugsweise eine Länge von n = z·b + 1 Teilmessungen.Of the Burst preferably has a length of n = z · b + 1 partial measurements.

Zwar ist die Messzeit an den jeweiligen Messpositionen wesentlich länger als bisher, dafür hat man aber 2 Vorteile:
Man kann Statistik betreiben: Aus jedem der Messwerte können die Dichten der Farben ermittelt werden, die an den jeweiligen Bildstellen vorhanden sind. Dabei ist die Dichteberechnung für eine Farbe umso genauer, je höher ihre Flächendeckung in dem Bildausschnitt ist. Bei der Bestimmung der Dichte kann man durch eine entsprechende gewichtete Mittelwertbildung die Genauigkeit erhöhen.Although the measuring time at the respective measuring positions is much longer than before, there are two advantages:
One can do statistics: From each of the measured values, the densities of the colors that are present at the respective image locations can be determined. The density calculation for a color is all the more accurate the higher its area coverage in the image section is. When determining the density, one can increase the accuracy by a corresponding weighted averaging.

Die relative Messzeit steigt, die relative Positionierzeit sinkt. Das positionieren des Messkopfes nimmt eine gewisse Zeit in Anspruch, z. B. 0.5 s. Die Messdauer für einen Druckzyklus liegt in der Grössenordnung von 0.1 s. Wenn jeweils über einen Druckzyklus gemessen wird und anschliessend eine neue Messposition angefahren wird, liegt die Messrate unter 20%. Das System benötigt die meiste Zeit für das positionieren des Messkopfes. Je langer der Messkopf an einem Ort misst, umso geringer ist der Zeitvelust für das Positionieren.The relative measuring time increases, the relative positioning time decreases. The Positioning the measuring head takes a certain amount of time, z. B. 0.5 s. The measurement duration for one print cycle is in the order of 0.1 s. Whenever over a pressure cycle is measured and then a new measuring position is approached, the measuring rate is below 20%. The system needs most of the time for positioning the measuring head. ever the measuring head measures in one place, the lower the Zeitvelust for positioning.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10131934 A1 [0002]

Claims

Method for measuring optical spectra in web-fed printing, characterized in that a continuous measurement of the printed web takes place.

Method according to claim 1, characterized in that that the measurement consists of partial measurements over for several periods of a printing cycle.