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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Kompensation von Substratdehnung in einem Druckprozess mittels des Einsatzes spezifischer Bildmarken.
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Die Erfindung liegt im technischen Gebiet der Druckqualitätskontrolle.
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Bei industriellen Druckprozessen mit entsprechend großen Druckmaschinen tritt der sogenannte Effekt der Substratdehnung auf. Dies bedeutet, dass wenn im Mehrfarbendruck die einzelnen Druckfarben von Druckwerk zu Druckwerk fortlaufend auf der gleichen Stelle im Drucksubstrat aufgebracht werden, dies zu einer entsprechenden Drucksubstratdehnung an dieser Stelle führt, die sich von Druckwerk zu Druckwerk fortsetzt. Diese Substratdehnung wird in der Praxis üblicherweise korrigiert, indem die Vorstufendaten der einzelnen Farbauszüge größenmäßig bereits an den Effekt der Substratdehnung angepasst werden, um somit eine Vorkompensation der später auftretenden Substratdehnung zu leisten.
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Hierfür ist es jedoch notwendig, die in der betreffenden Druckmaschine bei der Abarbeitung eines bestimmten Druckauftrages und damit der Verwendung von bestimmtem Substrat und bestimmten Farben auftretenden Substratdehnungseffekte genau zu bestimmen. Denn die Kompensation der Substratdehnung in der Vorstufe führt dazu, dass, wenn mit den entsprechend vorkompensierten Farbauszugsdaten dann die einzelnen Druckplatten für die Offsetmaschine erzeugt werden, eine weitere Kompensation nur mittels der teuren Herstellung neuer Druckplatten möglich ist. Um dies zu vermeiden, muss daher die auftretende Substratdehnung bereits vor der finalen Herstellung der Druckplatten, die für den entsprechenden Druckauftrag notwendig sind, so genau wie möglich ermittelt werden. Dies geschieht während des Einrichtens der Druckmaschine in Vorbereitung der Durchführung des Druckauftrages. Alternativ ist auch das Anlegen einer Datenbank mit gespeicherten Erfahrungswerten für die Substratdehnung bei bestimmten Substraten und Druckfarben möglich, auf die dann bei Start eines neuen Druckauftrages mit diesem Substrat und diesen Farben zurückgegriffen werden kann. In beiden Fällen müssen jedoch zu irgendeinem Zeitpunkt vor Erledigung des Druckauftrages entsprechende Messungen an der jeweiligen Druckmaschine durchgeführt werden.
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Hierfür werden bestimmte Bildmarken verwendet, an der Erstellung jedes Druckwerk der betreffenden Druckmaschine beteiligt ist. Dabei druckt jedes Druckwerk in einem bestimmten Bereich der Bildmarke ein geometrisches Element mit klar definierten Abmessungen. Nach dem Druck dieser mehrteiligen Bildmarke kann entweder ein Anwender oder ein automatisiertes Bilderfassungssystem diese Bildmarke digital mittels eines Bildsensors erfassen und die einzelnen geometrischen Elemente der Bildmarke genau abmessen. Daraus lassen sich dann die auftretenden Substratdehnungen ermitteln, indem geometrische Veränderungen der einzelnen Elemente gegenüber ihrer Sollposition innerhalb der Bildmarke erfasst werden.
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Der bisherige Messvorgang beruht dabei darauf, dass mittels Kamera die farbigen Punkte einer Messmarke aufgenommen und durch eine entsprechende Auswertesoftware die Verschiebung der Punkte als Maß der Papierdehnung ermittelt wurden. Dazu mussten die Farbwerte der einzelnen Druckwerke mittels der Kamera der Auswertesoftware bekannt gemacht werden. Bei einem hohen Anteil von Sonderfarben, an unterschiedlichen Druckwerkspositionen muss diese Kalibration der Auswertesoftware sehr häufig durchgeführt werden. Dies bringt einen entsprechenden Aufwand an Zeit, Material und Kosten mit sich, der so weit wie möglich reduziert werden sollte. Das Messen der Papierdehnung bei gleicher Farbe in mehreren Werken konnte zudem mit dem bisherigen Verfahren überhaupt nicht durchgeführt werden.
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Aus der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2008 059 584 A1 ist dabei ein Verfahren bekannt, in welchem mittels einer Sensorzeile einer Zeilenkamera eine Messmarke erfasst und ausgewertet wird. Dabei werden Registermarken in verschiedener Form, insbesondere als Keil- oder Punktmarke, verwendet. Jede Form hat spezifische Vorteile, so dass jeweils die Form mit den gewünschten Eigenschaften verwendet wird. Das Verfahren löst jedoch nicht das Problem eines häufigen Farbwechsels in den einzelnen Druckwerken und deren Auswirkung auf die Erfassung der Papierdehnung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Kompensation von Substratdehnung in einer Druckmaschine zu offenbaren, welches effizienter ist und wesentlicher flexibler auf den wechselnden Einsatz neuer Druckfarben reagiert.
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Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Kompensation von, in einem Druckprozess in einer Druckmaschine auftretender, Substratdehnung mittels eines Rechners, wobei von der Druckmaschine Messmarken auf das Substrat gedruckt, mittels eines Bildsensors erfasst und vom Rechner zur Ermittlung der Substratdehnung ausgewertet werden und der Rechner die Substratdehnung durch Anpassung des Druckprozesses kompensiert, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messmarken Elemente mit unterschiedlicher Geometrie beinhalten, wobei bestimmte Geometrien jeweils bestimmten Druckwerken in der Druckmaschine zugeordnet werden. Anstatt dass also wie bisher bestimmte Farbwerte bestimmten Druckwerken zugeordnet werden und damit die entsprechende Substratdehnung des Drucksubstrats im betreffenden Druckwerk ermittelt wird, geschieht die Zuordnung mittels einer bestimmten Geometrie eines bestimmten Elementes der Messmarke. Dabei wird eine bestimmte Geometrie fest mit einem bestimmten Druckwerk gekoppelt, und sobald der Rechner die vom Bildsensor erfasste Bildmarke auswertet und diese bestimmte Geometrie erkennt, kann er fix die aus der geometrischen Veränderung des einzelnen Elementes ermittelte Substratdehnung dem bestimmten Druckwerk zuordnen. Dies ist wesentlich flexibler als die bisherige Vorgehensweise einer Ermittlung über bestimmte Farbwerte, da dies zu Problemen beim Mehrfacheinsatz der gleichen Farbe in mehreren Druckwerken führt und beim häufigen Einsatz von Sonderfarben stets zum Neu-Einlernen bzw. zur Neu-Ermittlung der Substratdehnung führt. Mit der Kopplung bestimmte Geometrie zu bestimmtem Druckwerk ist das Verfahren zur Ermittlung der Substratdehnung in nachfolgender Kompensation völlig unabhängig von den eingesetzten Druckfarben und somit wesentlich flexibler.
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Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die unterschiedliche Geometrie der Elemente darin besteht, dass jedes einzelne Element der Messmarke einen identifizierbaren, einzigartigen Umriss aufweist. Für die individuelle Ausprägung der unterschiedlichen Geometrie der einzelnen Markenelemente gibt es verschiedene Ansätze. Der einfachste ist sicherlich, wenn jedes einzelne Element einen identifizierbaren einzigartigen Umriss aufweist. Ein Umriss eines Bildelements ist in der Regel wesentlich leichter zu identifizieren als bestimmte Strukturen innerhalb des Bildelements. Die einzigartigen Umrisse können dabei Dreiecke, Vierecke, sonstige Vielecke, Kreise, Ellipsen oder Kreuze umfassen. Dies sind allerdings nur die gebräuchlichsten Beispiele für mögliche Umrissformen. Erfindungsgemäß sind sämtliche möglichen Umrisse, die voneinander unterscheidbar identifizierbar sind, möglich.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass den einzigartigen Umrissen mindestens eine zusätzliche Information zugeordnet wird, insbesondere ob es sich bei der Messung um die Vorder- oder Rückseite des Drucksubstrates handelt oder an welcher Position des Drucksubstrates sich die Messmarke befindet.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner zur Erkennung der Umrisse der Elemente selbstlernende Algorithmen in Form einer SVM oder eines neuronalen Netzes einsetzt. Dies hat sich in Versuchen als sehr effizient erwiesen. Selbstlernende Algorithmen tun sich zudem wesentlich leichter damit, einzelne bestimmte Elemente einer Bildmarke aufgrund ihres Umrisses zu identifizieren, während sie oft Probleme damit haben, komplette Strukturen eines Bildelements korrekt voneinander zu unterscheiden.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die unterschiedliche Geometrie der Elemente darin besteht, dass jedes einzelne Element der Messmarke in einen ihr zugewiesenen, bestimmten Bereich der Messmarke gedruckt wird. Alternativ von der Ausprägung der unterschiedlichen Geometrie in Form, dass jedes Element einen einzigartigen Umriss aufweist, kann die unterschiedliche Geometrie auch schlicht und einfach darin bestehen, dass die Messmarke zur Erfassung der Substratdehnung so aufgebaut ist, dass jedes Element der Messmarke in einem spezifischen, nur ihr zugewiesenen bestimmten Bereich der Messmarke gedruckt wird. Bei der Auswertung der vom Bildsensor erfassten Messmarke durch den Rechner, muss dieser dann nur noch die Position des Elementes in der Messmarke ermitteln und kann somit die aufgrund der Auswertung des Bildelements ermittelte Substratdehnung dem entsprechend diesem Bereich der Bildmarke zugeordneten Druckwerk zuweisen. Dieser Ansatz ist allerdings nicht ganz so flexibel wie der Ansatz mit unterschiedlichen Umrissen der einzelnen Bildelemente, da hier die Bildmarke immer stets gleich aufgebaut sein muss. Sobald die Messmarke z.B. aufgrund von Platzgründen auf dem Drucksubstrat anders aufgebaut werden muss, muss eine erneute Zuordnung vom Bildbereich zum Druckwerk durchgeführt werden und der Auswertealgorithmus auf dem Rechner entsprechend angepasst werden.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass als Rechner ein Mobiltelefon und als Bildsensor eine Kamera des Mobiltelefons verwendet wird. In den meisten Fällen wird in der Praxis die Auswertung der Bildmarken zur Ermittlung der Substratdehnung mittels eines mobilen Hand-held-Gerätes durchgeführt. Meist ist dies ein Mobiltelefon, welches eine Kamera aufweist. Mit diesem kann dann die entsprechende Bildmarke abfotografiert und auf dem Mobiltelefon ausgewertet werden. Wenn in der Druckmaschine ein Bilderfassungssystem zur Bildinspektion vorhanden ist, kann natürlich alternativ auch dieses verwendet werden.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Auswertung zur Ermittlung der Substratdehnung mittels einer App auf dem Mobiltelefon durchgeführt, einem Anwender der Druckmaschine mittels eines Displays des Mobiltelefons angezeigt wird und der Anwender gezielt eine einzige Druckplatte nachbelichten lässt. Bei Einsatz eines Mobiltelefons kann eine auf dem Mobiltelefon laufende App die einzelnen Bildelemente der Bildmarke hinsichtlich der Substratdehnung auswerten. Wenn eine solche App die Auswertung zur Ermittlung der Substratdehnung durchführt, empfiehlt es sich, die Ergebnisse sofort dem entsprechenden Anwender, der das Mobiltelefon zur Ermittlung der Substratdehnung benutzt, mittels des Displays des Mobiltelefons anzuzeigen. Dieser kann dann entsprechend sofort reagieren und die entsprechenden Kompensationsmaßnahmen einleiten. Z.B. kann er die Druckplatte mit der größten Abweichung neu belichten, um damit in den geforderten Qualitätsbereich zu gelangen.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Erfassung der gedruckten Elemente der Messmarken mittels einer Kamera eines Mobiltelefons durchgeführt wird, eine App auf dem Mobiltelefon die mittels der Kamera erfassten Elemente an einen via Netzwerk angebundenen Rechner zur Auswertung weitergeleitet werden und damit auf dem Rechner vorhandene Default-Parametersätze für andere Drucksubstrate anzupassen. Alternativ oder ergänzend zur direkten Anzeige der ausgewerteten und ermittelten Substratdehnung, kann die App auf dem Mobiltelefon auch einfach nur die erfassten gedruckten Bildelemente mittels eines mobilen Datennetzwerkes, sei es ein WLAN oder ein Mobilfunkdatennetzwerk, an einen über dieses Netzwerk angebundenen Rechner weiterleiten, welcher dann die Auswertung zur Ermittlung der entsprechenden Substratdehnung vornimmt. Üblicherweise wird dies ein Rechner in der Druckerei sein, welcher Zugriff auf die einzelnen Farbauszugsdaten hat, um somit diese entsprechend einer Vorkompensation vor Herstellung der einzelnen Druckplatten anzupassen. Die Messdaten werden zusammen mit den Substratdaten zur statistischen Auswertung an den Rechner übertragen, um dann darüber bereits vorhandene Defaultparametersätze, z.B. Kennlinien an andere Papiere, bzw. Papierhersteller anzupassen. Statt des Rechners in der Druckerei können die Daten auch an eine Cloud übertragen werden, welche z.B. vom Druckmaschinenhersteller betrieben wird. Prinzipiell kann zudem auch die App auf dem Mobiltelefon die Auswertung durchführen und dem Anwender der Druckmaschine schon einmal das Ergebnis der Substratdehnung mitteilen und dennoch die Daten an einen via Netzwerk angebundenen Rechner zur eigentlichen Auswertung weiterleiten.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Messmarken gleichzeitig als Registermarken und Substratdehnungsmarken verwendet werden. Damit kann auf dem Drucksubstrat Platz für den eigentlichen Nutzen eingespart werden, da in diesem Fall nur noch eine Messmarke für die Zwecke der Ermittlung des Passers und Registers sowie der Substratdehnung verwendet werden muss. Da sowohl Registermarken als auch Substratdehnungsmarken mittels einer Auswertung auf von der Soll-Position abweichende geometrische Positionen funktionieren, ist die hierfür erforderliche Kompatibilität beider Markentypen auf jeden Fall gegeben.
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Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe besteht in einer Messmarke zur Erfassung der Drucksubstratdehnung in einem Mehrfarbendruckprozess einer Druckmaschine, welche Elemente mit unterschiedlicher Geometrie beinhaltet, wobei die unterschiedliche Geometrie der Elemente darin besteht, dass jedes einzelne Element der Messmarke einen identifizierbaren, einzigartigen Umriss aufweist und jeder Umriss jeweils einem bestimmten Druckwerk in der Druckmaschine zugeordnet ist. Diese Messmarke wird dann in den bereits beschriebenen Verfahren eingesetzt.
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Die Erfindung als solche sowie konstruktiv und/oder funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Zeichnungen zeigen:
- 1: ein Beispiel des Aufbaus einer Papierdehnungsmarke aus dem Stand der Technik
- 2: das Auswertungsprinzip der Papierdehnungsmarke
- 3: ein Beispiel des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Papierdehnungsmarke
- 4: den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird in 4 bzgl. des Ablaufs in einer bevorzugten Ausführungsvariante beschrieben. Dieser gestaltet sich derart, dass während des Ablaufs eines Mehrfarben-Druckprozesses in einer Druckmaschine Papierdehnungsmessmarken 1, 6 gedruckt werden, welche einzelne Elemente 2, 7 enthalten, wobei jedes Element 2, 7 von einem bestimmten Druckwerk gedruckt wird. Diese Messmarken 1, 6a werden nach dem Druck mittels eines Mobiltelefons und dessen Kamera erfasst und dann werden die digital erfassten Messmarken 1, 6b von einer App, also einem Programm, welche auf dem Mobiltelefon als Rechner 5 läuft, ausgewertet. Bevorzugt werden dabei Messmarken 1, 6 gedruckt, welche sich sowohl hinsichtlich der Papierdehnung, als auch bzgl. des Registerversatzes auswerten lassen. Dies spart eine Messmarke ein und ist problemlos möglich, da beide Messmarkentypen hinsichtlich einer geometrischen Abweichung von ihrer Sollposition auszuwerten sind.
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Im bisherigen Stand der Technik sind die einzelnen Elemente 2 der Messmarke 1 üblicherweise rund. Die Zuordnung zu dem Druckwerk, welches das jeweilige Element 2 gedruckt hat, geschieht über die Farbe des runden Elementes 2, da die Farbe des jeweiligen Druckwerks bekannt ist. 1 zeigt ein Beispiel einer solchen bekannten Messmarke 1. Der Aufbau der Messmarke 1 besteht dabei aus den einzelnen runden Elementen 2 die zentral in ihren jeweiligen Bereich der Messmarke 1 gedruckt werden.
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Die Auswertung einer Messmarke 1 hinsichtlich der Papierdehnung wird in 2 gezeigt. Üblicherweise ermittelt das Programm (App) des Rechners 5 den Mittelpunkt 4 jedes Elementes 2 und prüft wie stark jeweils die horizontale Abweichung dx und die vertikale Abweichung dy des erfassten Mittelpunkts 4 vom jeweils bekannten Sollmittelpunkt 3 ausfallen. Die App gleicht dann den erfassten Mittelpunkt 4 mit dem bekannten Sollmittelpunkt 3 ab und berechnet daraus die Papierdehnung.
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Kommt es also beim Druckprozess zu einer Verzerrung durch Substrat- bzw. Papierdehnung, verschiebt sich auch der Mittelpunkt 4 des Elementes 2, was dann entsprechend die App erkennt. Gleiches gilt auch im Falle einer Registerabweichung, wo ebenfalls eine Verschiebung des Elementmittelpunkts 4 auftritt, welche dann erfasst werden kann.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren wird dieser Standardablauf nun wie folgt geändert. Wichtig ist dabei zu beachten, dass es zwei sich durchaus auch ergänzende Ausführungsvarianten gibt:
- 1. Die kreisförmigen Markenelemente 2 der heutigen Registermessmarken 1 werden durch andere kleine graphische Elemente 7 wie Dreiecke, Quadrate, Kreuze etc. ausgetauscht. 3 zeigt ein Beispiel wie eine solche erfindungsgemäße Messmarke 6 aussehen kann. Die Auswertesoftware in Form der App auf dem Mobiltelefon, bzw. Rechner sucht in dieser erfassten Messmarke 6b dann nicht mehr über den RGB- Farbwert des Markenelements 7 nach dessen Position innerhalb der Messmarke 6b, sondern mittels der Geometrie des Elements 7. Dadurch können auch gleiche Farben in mehreren Druckwerken gedruckt werden.
- 2. Da die Papierdehnung von Druckwerk zu Druckwerk an die Folgedruckwerke weiter vererbt wird, bleibt die Reihenfolge der Markenelemente 2, 7 relativ zu einander erhalten. Durch die Definition der Messmarke 1, 6 und deren Aufbau in einzelnen sortierten Ebenen, ist somit bekannt welches Messmarken-Element 2, 7 welchem Druckwerk zugeordnet ist. Somit lässt sich auch hiermit die Positionsverschiebung des einzelnen Druckwerkes ermitteln ohne, dass Kenntnisse über deren RGB-Wert notwendig sind.
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Beide Ausführungsvarianten lassen sich auch miteinander kombinieren. Die Zuordnung von bestimmten Umrissen gemäß der ersten Ausführungsvariante zu bestimmten Druckwerken ist natürlich prinzipiell flexibler, da hier die einzelnen Elemente 7 auch anders in der Messmarke 6 angeordnet werden können, ohne dass die Zuordnung Element 7 zu Druckwerk verändert wird. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die Messmarke 6 aufgrund von Platzmangel auf dem Drucksubstrat anders aufgeteilt oder angeordnet werden muss.
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Die vereinfachte Messung erhöht zudem die Anwenderfreundlichkeit. Dadurch wird die Druckqualität der Druckmaschinen unterstützt. Andere Maßnahmen kommen meist aufgrund notwendiger, aufwändigerer Registerstelleinrichtungen nicht an diese Qualität heran.
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Der Stand der Technik beschreibt zusammengefasst im Wesentlichen eine Registerregelung die den Fehler, der durch die Papierdehnung entsteht, auf dem Bogen linear verteilt bzw. ausgleicht. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens mit seiner Vorkompensation und Nachbelichtung besteht dagegen darin, dass auch einzelne Bildteile, z.B. dessen linke obere Ecke, gedehnt oder gestaucht werden können. Damit können dann auch beliebig auf dem Bogen verteilte Registerabweichungen, wie es bei ungleich verteilter Flächendeckung auf einem Druckbogen häufig vorkommt, kompensiert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren führt somit zu:
- • erhöhter Messsicherheit,
- • besserer Bedienerfreundlichkeit,
- • einem breiteren Anwendungsgebiet,
- • einer Reduktion der Anzahl der zu erstellenden Messmarkendefinitionen was gleichzeitig die Komplexität verringert und Zeit spart
- • Deutlich höherer Automatisierungsgrad bei der Arbeit mit Sonderfarben
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messmarke aus Stand der Technik
- 2
- Elemente der Messmarke
- 3
- Soll-Mittelpunkt des Elementes in der Messmarke
- 4
- erfassten Mittelpunkt des Elementes
- 5
- Rechner
- 6
- Messmarke mit bestimmten Umrisselementen
- 6a
- gedruckte Messmarke
- 6b
- digital erfasste Messmarke
- 7
- Element der Messmarke mit bestimmtem Umriss
- dx
- horizontale Abweichung des erfassten Mittelpunkts
- dy
- vertikale Abweichung des erfassten Mittelpunkts
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008059584 A1 [0007]
