DE102007043034A1

DE102007043034A1 - Inline-quality control method for controlling printing process on movable print web in inkjet technology based printing machine, involves providing resulting aberrations as information for assessing printing quality

Info

Publication number: DE102007043034A1
Application number: DE200710043034
Authority: DE
Inventors: Heinz Falk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-03-12
Also published as: DE102008033171A1

Abstract

The method involves optically detecting an in-print dot pattern having a pressure point per pressure point diameter transverse to a movable print web. Position coordinates are marked by comparing a digital density value of an image of the dot pattern with a threshold value for optical density corresponding to inner and outer areas of in-print points. The marked coordinates are compared with coordinates of the dot pattern at a printing machine. Resulting aberrations are provided as information for assessing printing quality.

Description

1. Stand der Technik1. State of the art

Die Erfassung von Qualitätsparametern während des Druckprozesses (Inline-Qualitätssicherung, genannt Inline-QS) ermöglicht dem Maschinenbetreiber eine weitgehende Vermeidung von Materialverlusten und die Gewährleistung einer gleichmäßigen Produktqualität. Mit der Zunahme der Druckgeschwindigkeit und besonders bei der Verwendung digitaler Drucktechniken, z. B. auf der Basis der Ink-Jet-Technologie, nimmt auch die Bedeutung der Inline-QS zu. Es ist deshalb erforderlich, den Druckvorgang an der laufenden Druckbahn zu überwachen und nicht erst in den nachfolgenden Produktionsschritten.The Acquisition of quality parameters during the Printing process (inline quality assurance, called inline QS) allows the machine operator a substantial avoidance of material losses and ensuring a uniform Product quality. With the increase in printing speed and especially when using digital printing techniques, e.g. B. on the basis of inkjet technology, also takes the meaning the inline QA too. It is therefore necessary to print to monitor at the current printing line and not first in the subsequent production steps.

Für die visuelle Überwachung des Druckprozesses direkt an der bewegten Druckbahn sind digitale Kamerasysteme mit stroboskopischer Beleuchtung bekannt, welche die Beobachtung des Druckbildes über einen Bildschirm gestatten (Firmenschrift Fa. Drello, Lichtblitz-Stroboskope, www.drello.de , Max-Reger-Str. 35a, D-41179 Mönchendladbach). Derartige Systeme erfordern den Einsatz von Aufsichtspersonen am Bildschirm, liefern nur subjektive Ergebnisse und sind nicht automatisierbar.For the visual monitoring of the printing process directly on the moving printing web digital camera systems with stroboscopic illumination are known, which allow the observation of the printed image on a screen (company font Fa. Drello, strobe strobes, www.drello.de , Max-Reger-Str. 35a, D-41179 Mönchendladbach). Such systems require the use of supervisors on the screen, provide only subjective results and are not automatable.

Weiterhin sind automatisierbare Inspektionssysteme zur fotometrischen Überwachung von Farbdruck-Vorlagen bekannt. Diese erfordern den zusätzlichen Druck von Kontrollstreifen von ca. 5 mm Breite unterschiedlicher Farbstufen (Daniel Würgler, Standardisierung richtig gemacht..., viscom print & communication Nr. 1, 6. Januar 2004). Je größer der für diesen Teststreifen erforderliche Bereich, umso höher sind auch die Papierverluste, was möglichst zu vermeiden ist.Farther are automated inspection systems for photometric monitoring known by color printing templates. These require the extra Printing of control strips of about 5 mm width different Color grades (Daniel Würgler, standardization done right ..., viscom print & communication No. 1, January 6, 2004). The bigger the one for this one Test strips required range, the higher are also the paper losses, which should be avoided if possible.

Zur Qualitätsprüfung von Dokumenten werden ebenfalls Digitalkameras mit Bildauswertung eingesetzt. Dabei wird eine möglichst geringe Sichtbarkeit der aufgedruckten Teststrukturen angestrebt (K. Munger et al., US-Patent-Application Publication No 2006/0045379 A1 , Mar 2, 2006). Diese Anordnung eignet sich für stationäre Druckvorlagen und aufgrund des begrenzten Signal-zu-Rauschabstandes nicht für die Inline-Anwendung an der laufenden Druckbahn. Beide letztgenannten Verfahren liefern nicht die erforderlichen Informationen zur Inline-QS einschließlich der Überwachung einzelner Druckpunkte.To check the quality of documents, digital cameras with image evaluation are also used. The aim is to achieve the lowest possible visibility of the printed test structures (K. Munger et al., US Patent Application Publication No 2006/0045379 A1 , Mar 2, 2006). This arrangement is not suitable for stationary printing originals and due to the limited signal-to-noise ratio for the inline application on the current printing web. Both of these methods do not provide the information required for inline QA, including the monitoring of individual pressure points.

2. Aufgabenstellung2nd task

Für die Inline-QS an der bewegten Druckbahn sind eine Vorrichtung und ein Verfahren erforderlich, die eine Ortsauflösung von einigen μm auf der Druckvorlage ermöglichen und mit denen automatisch Qualitätsparameter der durchlaufenden Druckvorlage ermittelt werden können. Dabei muss die gesamte Breite der Druckbahn im Zeitraum einiger Sekunden untersucht und Qualitätsabweichungen an die Maschinensteuerung übermittelt werden. auf diese Weise soll sowohl die Funktionsfähigkeit des Druckwerkes über die gesamte Bahnbreite mittels gedrucktem Testmuster geprüft, als auch die Qualität des Druckerzeugnisses beurteilt werden.For the inline QS at the moving web are a device and a method is required that has a spatial resolution of Allow a few microns on the artwork and with which automatically quality parameters of the continuous print template can be determined. It must be the entire width the printing web in a period of a few seconds and quality deviations be transmitted to the machine control. to this Way, both the functionality of the printing unit over the entire web width is checked by means of a printed test pattern, as well as the quality of the printed product.

3. Erfindungsbeschreibung3. Description of the invention

Die erfindungsgemäße Lösung gliedert sich in die folgenden Einzelschritte:

a) Erzeugung von digitalen Fotos der Druckbahn einer Druckmaschine mittels stroboskopischer Kamera synchronisiert mit den Druckseiten und einer Zeitauflösung im μs-Bereich, einer Ortsauflösung von ca 10 μm, gegebenenfalls traversierend über die Breite der Druckbahn. Auf der Druckbahn wird außerhalb des nutzbaren Textes eine Teststruktur, bestehend aus Streifen und einzelnen Druckpunkten, aufgebracht.
b) Umwandlung der Schwärzungsverteilung der von der Druckbahn erhaltenen digitalen Bilder in ein Null-Eins-Muster entsprechend der Unter- oder Überschreitung eines Schwellenwertes. Bei Farbbildern werden jeweils die drei Farbanteile in separaten Dateien bearbeitet.
c) Bestimmung der Koordinaten (Zeilen- und Spaltennummern des digitalen Bildes) der Teststruktur durch sukzessive Bildung von Prüfsummen über Bildspaltenabschnitte entsprechend der Teststruktur. Ist beispielsweise die Teststruktur eine quer zur Laufrichtung der Druckbahn verlaufende schmale Linie, wird jeweils die Spaltensumme über diejenige Anzahl von Elementen gebildet, welche etwa der Linienbreite der Testlinie entspricht.
d) Die ermittelten Koordinaten eines Randes der Teststruktur werden über die Bildbreite entlang des Randes interpoliert und daraus der Funktionsverlauf des Randes (Randfunktion), wenn möglich durch eine lineare Funktion, der näherungsweise parallel zur Teststruktur verlaufenden Pixelzeilen des digitalen Bildes als unabhängiger Variable gebildet. Durch diese Randfunktion wird ein möglicher Winkel zwischen den Längs- und Querachsen des digitalen Bildes und den Achsen des gedruckten Objektes auf der Druckbahn bestimmt und zufällige Schwankungen der Koordinaten des Randes des Testmusters werden ausgeglichen.
e) Prüfung der Vollständigkeit des Teststreifens durch sukzessiven Vergleich von Spaltensummen über die Teststruktur mit einem vorgegebenen Minimalwert, beginnend mit der durch die Randfunktion definierten Zeile.
f) Berechnung statistischer Parameter in der Umgebung der Randfunktion, insbesondere der relativen Standardabweichung der digitalen Schwärzungswerte entlang Pixelzeilen mit einer Anzahl von ca. 5 bis 20 Elementen, die repräsentativ für geschwärzte und ungeschwärzte Bereiche der Teststruktur sind.
g) Bestimmung der Koordinaten des Zentrums und der Schwärzungsverteilung von einzelnen separierten Druckpunkten in der Teststruktur und Vergleich mit der Sollposition und -Verteilung.
h) Ermittlung der Koordinaten von geeigneten Strukturen aus dem Drucktext, z. B. einzelne Drucklettern, und Bestimmung von Qualitätsparametern, wie Kantendefinition, Gleichmäßigkeit der Schwärzung und des Untergrundes mithilfe von Zeilen- und Spaltensummen innerhalb der gewählten Struktur.
i) Übermittlung der unter c) bis h) ermittelten Parameter an die Maschinensteuerung der Druckmaschine.
j) Falls erforderlich, werden von der Maschinensteuerung die Betriebsparameter der Druckmaschine verändert und die Schritte a) bis i) werden vollständig oder teilweise wiederholt. Dieser Vorgang wird solange durchgeführt, und die Betriebs- und Messdaten beispielsweise mittels multivariater Optimierungsverfahren ausgewertet, bis die Betriebsparameter gefunden wurden, welche die höchste Druckqualität gewährleisten.

The solution according to the invention is divided into the following individual steps:

a) Generation of digital photos of the printing web of a printing machine by means of stroboscopic camera synchronized with the printed pages and a time resolution in the μs range, a spatial resolution of about 10 microns, optionally traversing across the width of the printing web. On the printing web, a test structure consisting of strips and individual printing dots is applied outside the usable text.
b) conversion of the blackening distribution of the digital images obtained from the printing web into a zero-one pattern corresponding to the undershooting or exceeding of a threshold value. For color images, the three color components are processed in separate files.
c) Determination of the coordinates (row and column numbers of the digital image) of the test structure by successive formation of checksums over image column sections corresponding to the test structure. If, for example, the test structure is a narrow line running transversely to the running direction of the printing web, in each case the column sum is formed over the number of elements which corresponds approximately to the line width of the test line.
d) The determined coordinates of an edge of the test structure are interpolated over the image width along the edge and therefrom the function of the edge (edge function), if possible formed by a linear function, the pixel lines of the digital image extending approximately parallel to the test structure as an independent variable. This edge function determines a possible angle between the longitudinal and transverse axes of the digital image and the axes of the printed object on the print web, and compensates for random variations in the coordinates of the edge of the test pattern.
e) Checking the completeness of the test strip by successively comparing column sums over the test structure with a predetermined minimum value, starting with the row defined by the boundary function.
f) calculation of statistical parameters in the vicinity of the edge function, in particular the relative standard deviation of the digital black values along lines of pixels having a number of about 5 to 20 elements which are representative of blackened and unblanked areas of the test structure.
g) Determination of the coordinates of the center and the density distribution of individual separated pressure points in the test structure and comparison with the desired position and distribution.
h) determination of the coordinates of suitable structures from the printed text, z. Individual print types, and determination of quality parameters such as edge definition, uniformity of blackening and background using row and column sums within the selected structure.
i) transmission of the parameters determined under c) to h) to the machine control of the printing press.
j) If necessary, the operating parameters of the printing machine are changed by the machine control and steps a) to i) are completely or partially repeated. This process is carried out as long as possible, and the operating and measured data are evaluated, for example by means of multivariate optimization methods, until the operating parameters have been found which ensure the highest print quality.

4. Ausführungsbeispiel4th embodiment

Die oben beschriebene Vorrichtung und das damit verbundene Verfahren sollen nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.The Device described above and the associated method will be explained below using an exemplary embodiment become.

1 zeigt schematisch den Aufbau der Vorrichtung zur Erzeugung von Digitalfotos der Druckbahn mithilfe einer zu den Druckseiten synchronisierten stroboskopischen Kamera sowie die Datenströme zwischen Kamera-Steuergerät, einem Auswerterechner und der Steuerung der Druckmaschine. 1 schematically shows the structure of the device for generating digital photos of the printing web using a synchronized to the printed pages stroboscopic camera and the data streams between the camera control unit, an evaluation computer and the control of the printing press.

In 2 sind ein Schema des für die Qualitätssicherung verwendeten Testmusters und ein Teil des gedruckten Textes dargestellt. Ebenfalls sind Bereiche durch Rechtecke gekennzeichnet, in denen wie im 3. Absatz beschrieben, Spalten- und Zeilensummen der Bildinhalte gebildet werden. Dabei entsprechen die Ziffern 1 und 2 in 2 den Schritten c) bis e) aus dem 3. Absatz. Analog symbolisieren die Ziffern 3 und 4 den Schritt 1) und die Ziffer 5 den Schritt h) vom 3. Absatz.In 2 A schematic of the test pattern used for quality assurance and part of the printed text are shown. Also, areas are indicated by rectangles in which, as described in the 3rd paragraph, column and row sums of the image contents are formed. The numbers correspond 1 and 2 in 2 Steps c) to e) from the third paragraph. Analogously, the numbers symbolize 3 and 4 the step 1 ) and the numeral 5 the step h) of the 3rd paragraph.

Anhang:Attachment:

1: Funktionsschema Ausführungsbeispiel Inline-QS. 1 : Functional diagram of exemplary embodiment Inline-QS.

2. Beispiel eines Testmusters und Text mit Prüfsummen. 2 , Example of a test pattern and text with checksums.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 2006/0045379 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- www.drello.de [0002]

Claims

Inline quality assurance for controlling the printing process on a printing press, in particular on a moving printing web, wherein digital image files are generated by means of temporally and spatially high-resolution digital camera and transmitted to an evaluation computer, characterized in that, 1.1. a printed dot pattern with at least one printing dot per printing dot diameter is detected optically across the printing web, 1.2. the location coordinates of the digital density values of the image of the dot pattern are marked by comparison with a threshold value for blackening as belonging to the inside or outside area of a printed dot, 1.3. the thus-marked location coordinates are compared with the coordinates of the dot pattern given to the printing machine, and any deviations occurring are output as information for judging the print quality.

Inline quality assurance according to claim 1., characterized in that 2.1. the digital blackening distributions within the printed dots by using a distribution function the blackening maximum as the center, z. B. a rotation cone with Gauss-shaped contour, being approximated, 2.2. the parameters of the approximation functions according to 2.1 statistically evaluated and for the derivation of quality parameters the pressure points are used.

Inline quality assurance for inspection the printing process on a printing press, in particular on moving Printing web, wherein means of temporally and spatially high resolution Digital camera digital image files generated and transmitted to an evaluation computer be characterized, in that 3.1. a printed outline, consisting of several pressure points, on the printing path is optically detected, 3.2. from the digital blackness values in image areas, which completely inside, completely outside the printed outline and be chosen in the transition between the former, with statistical methods quality parameters of the printed image be derived.

Inline quality assurance according to claim 3., characterized in that 4.1. the printed outline a straight strip whose width is at least three times the used pressure point diameter is, 4.2. the image area according to 3.2 a rectangle with the strip according to 3.1 parallel longitudinal side of a length of at least is three times the pressure point diameter used.

Inline quality assurance for inspection the printing process on a printing press, in particular on moving Printing web, wherein means of temporally and spatially high resolution Digital camera digital image files generated and transmitted to an evaluation computer be characterized, in that 5.1. digital images printed objects are stored by the printing line, 5.2. from the stored digital image data, the coordinates of predetermined Structures, z. B. certain block letters, with the help of an on a computer running program are detected and stored, 5.3. analyzed according to 5.2 selected structures or parts thereof, in particular by means of statistical image processing methods, and so that quality parameters of the printed image are determined.

Inline quality assurance according to the requirements 1st to 5th, characterized in that 6.1. quality parameters of the printed image on the printing web are determined 6.2. one Set of setting parameters of the printing press, the print quality affect, via an implemented on a computer Control program to be changed 6.3. the print quality by varying the setting parameters of the printing machine and determination the respective quality parameters of the printed image step by step is improved, in particular by applying one on a computer Implemented computer program for multivariate optimization.