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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zur automatisierten Farbregelung von Druckmaschinen mittels KI-gestützter Datenauswertung.
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Die Erfindung liegt im technischen Gebiet der Farbregelung von Druckmaschinen.
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Um qualitativ hochwertige Druckergebnisse zu erzeugen, müssen die Färbungseinstellung der jeweiligen Farbauszüge eines Druckbildes an die Farbabnahme des entsprechenden Farbauszugs angepasst werden. Auch die Menge des aufgebrachten Feuchtmittels spielt für die Druckqualität eine Rolle.
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Zur Anpassung der Färbung werden von der rechnergestützten Druckmaschinensteuerung im Stand der Technik die Bilddaten und die sog. Farbvoreinstellungskennlinie herangezogen. Die Färbung setzt sich im Wesentlichen aus der Öffnung der Farbzonen, der Farbstreifenbreite, also der Dauer des Kontakts von Duktor und Heber, sowie des Hebertaktes zusammen. Aus den Bilddaten ergibt sich die Verteilung über der Breite und die Farbvoreinstellkennlinien liefern den Zusammenhang zwischen der gewünschten Flächendeckung und der Stellung der zugehörigen Farbzone, sowie der Farbstreifenbreite.
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Ausgehend von einer Start-Farbvoreinstellungskennlinie optimiert die Maschinensteuerung auf Basis von hinterlegten Regeln die Farbvoreinstellkennlinie kontinuierlich weiter; dies ist das sogenannte Lernen der Farbvoreinstellkennlinie. Die optimierte Farbvoreinstellkennlinie gilt jedoch nur für eine Farbe in einem spezifischen Druckwerk an einer spezifischen Maschine. D.h. alle Einflussfaktoren, die nicht in den Bilddaten enthalten sind, werden integral durch die Farbvoreinstellkennlinie abgebildet.
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Zur Einstellung der Feuchte liefert die Maschine momentan keine Vorschläge. Meist wird die Einstellung der Feuchte vom vorigen Auftrag übernommen.
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Es gibt eine Reihe von Einflussfaktoren auf die Färbung, z.B. Kunden-ID, Maschinen-ID, Lage des Druckwerks innerhalb der Maschine, Vorgeschichte des Druckwerks, besonders in Form von Waschzustand, Verschleißzustand etc., Eigenschaften des Bedruckstoffes, Eigenschaften der Farbe und Weitere.
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Das Vorgehen des Standes der Technik hat also diverse Nachteile. So müssen neue Farben zuerst einmal an der Maschine über einige Druckaufträge hinweg gelernt werden. Die Färbungskennlinie bilden zudem alle weiteren Einflussgrößen, außer den Bilddaten, nur integral für die spezifische Druckmaschine ab. Selbst innerhalb der Maschine können Veränderungen der so abgebildeten Einflussgrößen nur sehr mittelbar über, das sogenannte Lernen, berücksichtigt werden, Varianzen innerhalb der Einflussgrößen lassen sich gar nicht abbilden, da die Kennlinie eine Art Mittelwert all dieser Varianzen darstellt. Auch werden unterschiedliche Feuchte-Bedarfe nicht berücksichtigt.
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Zur Umgehung dieser Nachteile wird dann oft versucht durch einfaches kopieren der Kennlinien unter Vernachlässigung der Maschinenabhängigkeit oder Verwendung einer maschinenabhängigen Default-Kennlinie ohne Berücksichtigung der Farbabhängigkeiten die Farbvoreinstellung vorzunehmen.
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Bekannt ist zudem aus dem Stand der Technik hierzu ein Verfahren zur Farbregelung in Druckmaschinen mittels eines Rechners, wobei im Rahmen eines aktuellen Druckauftrages mittels eines Farbmessgeräts Messwerte von in der Druckmaschine produzierten Druckerzeugnissen erfasst werden und der Rechner mit diesen Messwerten Kennlinien erstellt, welche vom Rechner zur Farbeinstellung der Druckmaschine bei einem passenden nächsten Druckauftrag verwendet werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kennlinien erst am Ende des aktuellen Druckauftrages vom Rechner gelernt werden, wobei der Rechner die bis dahin erfassten Messwerte, sowie zusätzliche Parameter der Druckmaschine statistisch auswertet und diese Auswertung beim Lernen der Kennlinien berücksichtigt. Als „Lernen“ ist hier analog zum bereits genannten Stand der Technik zu verstehen, dass die Kennlinien zur Farbvoreinstellung während der Einrichtephase und der Abarbeitung eines Druckauftrages kontinuierlich angepasst werden und bei Ende Druckauftrages in ihrem fertig angepassten Zustand dann gespeichert werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein verbessertes Verfahren zur Farbvoreinstellung einer Druckmaschine zu finden, welches weniger Makulatur und Einrichtezeit verursacht als die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Farbregelung einer Druckmaschine mittels eines Rechners, wobei mittels eines Farbmessgeräts Messwerte von in der Druckmaschine produzierten Druckerzeugnissen erfasst werden und der Rechner diese Messwerte auswertet und darauf basierend die Farbregelung der Druckmaschine zur Bearbeitung von Druckaufträgen durchführt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Rechner Färbungsvoreinstellungen der Druckmaschine und zusätzlicher Druckmaschinen mittels eines Datenmodells auswertet, daraus für jeden Druckauftrag der Druckmaschine für alle Farbauszüge eine Farbvoreinstellung berechnet und damit die Farbregelung der Druckmaschine durchführt. Der Hauptunterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem bisherigen Stand der Technik besteht neben der Auswertung bestehender Färbungsvoreinstellungen mittels eines selbstlernenden Algorithmus bzw. Datenmodells darin, dass dieses nicht nur die bisherigen Färbungseinstellungen der jeweils zu verwendenden Druckmaschine berücksichtigt, wie es z. B. beim Einlernen einer Farbvoreinstellkennlinie aus dem genannten Stand der Technik der Fall ist, sondern eben auch die historischen Färbungsvoreinstellungen weiterer baugleicher oder ähnlicher Druckmaschinen berücksichtigt und mit auswertet. Daraus lässt sich dann automatisiert mittels des eingelernten Datenmodells eine Farbvoreinstellung für die jeweils zu verwendende Druckmaschine berechnen, welche wesentlich näher an den Sollfarbwerten des jeweiligen Druckauftrages ist, als bei den bisher bekannten Verfahren.
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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 der Rechner für die Farbvoreinstellung für alle Farbauszüge und Farbzonen des jeweiligen Druckwerkes eine Farbvoreinstellkennlinie erstellt und mit dieser die Farbvoreinstellung durchführt. Es gibt mehrere Möglichkeiten einer Farbvoreinstellung an einer Druckmaschine vorzunehmen. Am bekanntesten ist jedoch für alle Farbauszüge des zu erzeugenden Druckbildes eine Farbvoreinstellkennlinie zu verwenden, welche jedem zu erreichenden Zielfarbwert eine Öffnung bzw. einen Stellwinkel für die jeweilige Farbzone zuordnet.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner die Farbvoreinstellung für alle Farbauszüge mittels einer direkten Ansteuerung der Farbzonenstellungen in Verbindung mit berechneten Soll-Flächendeckungen realisiert. Alternativ zur Farbvoreinstellung mittels Farbvoreinstellkennlinie für alle Farbauszüge und auch alle, falls vorhanden, Farbzonen ist es auch möglich, die Farbvoreinstellung durchzuführen indem man die Farbzonenstellungen, also die Stellwinkel, in jedem Druckwerk für die gewünschten Sollflächendeckungen bzw. Farbwerte einstellt. Dies resultiert im Endeffekt in der gleichen Abhängigkeit von Farbzonenstellung zu gewünschtem Sollfarbwert bzw. Sollflächendeckung, verzichtet jedoch auf die Anwendung einer im Rechner gespeicherten Farbvoreinstellkennlinie für alle Farbauszüge und Farbzonen, sondern setzt diese Werte direkt um.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner mittels des Datenmodells die Stellung jeder einzelnen Farbzone unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren berechnet und damit zusätzlich die Interaktion von benachbarten Farbzonen berücksichtigt. Falls eine direkte Ansteuerung der Farbzonenstellungen realisiert wird, ermöglicht dies zusätzlich die Berücksichtigung weiterer Einflussfaktoren, insbesondere der Beeinflussung der benachbarten Farbzonen untereinander. Dies ist bei der Ansteuerung mittels Farbvoreinstellkennlinie nicht möglich, da die Kennlinie global für alle Farbzonen eines jeden Farbauszuges und Druckauftrages gilt.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Färbungsvoreinstellungen als Eingangsparameter des Datenmodells historische Farbvoreinstellkennlinien, Soll-Flächendeckungen der einzelnen Farbzonen, Farbzonenstellungen, Farbstreifenbreite, Hebertakt, Feuchtmittelmenge und das jeweils zu verwendende Drucksubstrat bzw. die zu verwendenden Druckfarben umfassen. Dies sind die verbreitetsten Eingangsparameter, welche das Datenmodell aus den historischen Farbvoreinstelldaten aller zur Verfügung stehenden Druckmaschinen benötigt. Die Aufstellung ist jedoch nicht auf diese Parameter beschränkt, sondern kann auch weitere hier nicht genannte Einstellwerte in Form von Parametern enthalten.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass als Ausgangsparameter des Datenmodells für den jeweiligen Druckauftrag an der Druckmaschine Farbvoreinstellkennlinien oder Farbzonenstellungen, Soll-Flächendeckungen, Farbstreifenbreite, Hebertakt und Feuchtmittelmenge vom Datenmodell neu berechnet werden. Diese Ausgangsparameter entsprechen somit den Werten, die das eingelernte Datenmodell für die Farbvoreinstellung der jeweiligen Druckmaschine ausgibt. Je nachdem, ob die Farbvoreinstellung mittels Kennlinie oder einer direkten Ansteuerung der Farbvoreinstellung geschehen soll, gibt das Datenmodell die jeweiligen Ausgangsparameter aus. Das Datenmodell in seinem eingelernten Zustand weiß also aufgrund historischer Farbvoreinstelldaten an der verwendeten Maschine sowie an weiteren zusätzlichen Maschinen, welche Druckmaschine mit welchen Druckauftragsdaten und welchen Farbvoreinstellungen in Form der Farbzonenstellungen und weiterer genannter Eingangsparameter welche Sollfarbwerte bzw. Flächendeckungen erreicht hat.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner das Datenmodell fortlaufend an neue Datensätze anpasst, indem er Daten des Loggings sämtlicher zur Verfügung stehender Druckmaschinen auswertet. Das Datenmodell sollte an die Druckerei, in der die jeweilige einzustellende Druckmaschine steht, bereits in einem eingelernten Zustand ausgeliefert werden, damit es sofort angewandt werden kann. Dennoch ist es vorteilhaft, wenn das Datenmodell fortlaufend mittels der real erzielten Daten aus dem Betrieb der jeweiligen Druckmaschine sowie weiterer für den Rechner, auf dem das Datenmodell läuft, zur Verfügung stehender Betriebsdaten von Druckmaschinen bezüglich der Farbeinstellungen verbessert wird.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass das Datenmodell auf vom Rechner ermittelte Veränderungen an der farbgeregelten Druckmaschine, insbesondere Änderung der Maschineneigenschaften durch Service oder Verschleiß, reagiert. Diese Änderungen der Maschineneigenschaften beeinflussen logischerweise auch den Zusammenhang zwischen Farbzonenöffnung bzw. Farbzonenstellung und den zu erzielenden Sollfarbwerten bzw. Flächendeckungen. Verändern sich somit diese Maschineneigenschaften, muss auch das Datenmodell für eine weiterhin zuverlässige Farbvoreinstellung entsprechend an diese veränderten Bedingungen angepasst werden.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner mittels des Datenmodells fehlende Eingangsparameter durch Berücksichtigung von Erfahrungswerten und den vorhandenen Eingangsparametern ergänzt. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes dieses Datenmodells liegt darin, dass das eingelernte Datenmodell in der Lage ist auch mit unvollständigen Daten umzugehen. Soll z.B. an einer bekannten Maschine eine neue Farbe verwendet werden, so kann das Datenmodell, auch wenn für diese neue Druckfarbe noch keine Daten vorliegen, bereits eine sehr gute Voreinstellung für die jeweilige Maschine und neue Druckfarbe liefern.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass das Datenmodell eingehende Daten, insbesondere die Eingangsparameter, hinsichtlich bestimmter Eigenschaften wie Kundeneigenschaften, Druckmaschineneigenschaften, Farbeigenschaften, Drucksubstrateigenschaften kategorisiert auswertet. Dies betrifft die interne Vorgehensweise des Datenmodells, d. h. wie es die eingehenden Daten strukturiert, um sie dann auswerten zu können. Bevorzugt werden dabei sämtliche dieser Kategorien vom Datenmodell berücksichtigt. Es ist jedoch möglich, auch einzelne Parameterkategorien bzw. Klassen wegzulassen. Je mehr Klassen jedoch weggelassen werden, desto weniger spezifisch werden die vom eingelernten Datenmodell erzeugten Farbvoreinstellungen sein.
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Die Erfindung als solche sowie konstruktiv und 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: den strukturellen Aufbau eines verwendeten Druckmaschinensystems
- 2: den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Druckmaschine 3, welche sich in einem bestimmten Workflow-System 4 befindet, eingesetzt. Ein solches Workflow-System 4 ist beispielhaft in 1 dargestellt. Das Workflow-System 4 läuft auf einem oder mehreren Rechnern 1, über den die entsprechenden Druckaufträge bearbeitet werden. Ein Druckauftrag, welcher auf einer Druckmaschine 3 gedruckt werden soll, wird dabei von einem Rechner hinsichtlich der für ihn notwendigen Farbeinstellungen analysiert und an die zu verwendende Druckmaschine 3 bzgl. Farbvoreinstellung angepasst. Die so erstellte Farbvoreinstellkennlinie 5 wird dann an den Steuerungsrechner 2 der Druckmaschine 3 zur entsprechenden Farbregelung weitergeleitet. Dabei kann der Rechner sowohl der Steuerungsrechner 2 der Druckmaschine 3 selbst sein, was eine Weiterleitung überflüssig macht, oder auch dem Workflow-Rechner 1 oder einem weiteren Vorstufenrechner entsprechen.
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Unter Berücksichtigung der bisherigen Daten und der zusätzlichen Einflussgrößen wird nun ein Datenmodell 7 entwickelt, das für jeden Druckauftrag optimale Färbungsvoreinstellung für jeden Farbauszug liefert. Das Modell 7 basiert in seiner bevorzugten Ausführungsvariante auf Daten 9 die kontinuierlich im Feld von sehr vielen Druckmaschinen gesammelt werden.
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Die Färbungsvoreinstellung wird dabei durch die folgenden Daten beschrieben:
- • Farbzonenstellungen
- • Farbstreifenbreite
- • Hebertakt
- • Feuchtmittelmenge
- • und Weitere
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Um die Integration in die bestehende Infrastruktur zu erleichtern, werden zudem die Farbzonenstellungen weiterhin durch eine Farbvoreistellkennlinie 5 und die Soll-Flächendeckungen der einzelnen Farbzonen beschrieben. Die konkrete Farbzonenstellung ist der Punkt auf der Farbvoreinstellkennlinie 5, der mit der gewünschten SollFlächendeckung, welche aus den Bilddaten extrahiert wird, korrespondiert. Durch die Berücksichtigung vieler Einflussgrößen ergeben sich bessere Kennlinien 5, die dazu führen, dass Makulatur reduziert wird.
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Bisher können die „gelernten“, d.h. zu einem bestimmten Zeitpunkt, gespeicherten Farbvoreinstellkennlinien 5 nur bedingt zwischen verschiedenen Druckmaschinen 3 und idealerweise auch Baureihen übertragen werden. Durch die Verwendung des Datenmodells 7, das unter Berücksichtigung der großen Zahl von Einflussfaktoren, für jeden Auftrag neue Einstellwerte berechnet, ist dies jedoch immanent gegeben. Die jeden Farbauszug eines jeden Auftrages berechneten Farbvoreinstell-Kennlinien 5 bilden dann die gesamte Varianz der Einflussgrößen ab. 2 zeigt dabei den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Farbregelung mit Farbvoreinstellung unter Einsatz des vorgestellten Datenmodells 7.
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Die folgenden Ausgangsgrößen wird das Modell 7 dabei für jeden Farbauszug eines jeden Auftrages liefern:
- - Farbvoreinstellkennlinie 5, individuell auf Basis aller Einflussparameter 6 berechnet
- - Soll-Flächendeckungen
- - Farbstreifenbreite
- - Hebertakt
- - Feuchtmittelmenge
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Das Modell 7 ist ferner in der Lage, auch mit unvollständigen Daten 6 umzugehen.
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Beispiele hierfür sind:
- a) Es werden für bisher unbekannte Maschine 3 mit bekannter Konfiguration, bzw. Farbvoreinstellkennlinien 5 berechnet. Da der Kunde bekannt ist und schon mehrere Maschinen betreibt, und diese z.B. immer mit hoher Farbdichte fährt, wird diese Präferenz automatisch durch das Modell 7 berücksichtigt.
- b) Es wird an einer bekannten Maschine 3 eine neue Farbe, beschrieben durch ihren Lab-Wert und ggf. auch durch die Soll-Schichtdicke, verwendet. Hier liefert dann das Modell 7 eine sehr gute Farbvoreinstellung unter Berücksichtigung aller Eigenheiten der spezifischen Maschine 3 und des Kunden.
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Das Modell 7 ist dabei in einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante so aufgebaut, dass es ständig an neue Datensätze angepasst wird. Hierfür liefern alle Maschinen 3 mit geeigneter Logging-Instrumentierung Daten über das vorhandene Maschinenlogging 8. Ferner wird das Modell 7 auf Veränderungen reagieren können, bspw. Änderung der Maschineneigenschaften durch Service oder Verschleiß.
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In weiteren Ausführungsvarianten kann das Datenmodell 7 zudem direkt die Farbzonenstellungen liefern, anstatt die Farbvoreinstellkennlinien 5, aus denen dann mit den Soll-Flächendeckungen die Farbvoreistellung berücksichtigt wird. Diese Lösung kann auch die Interaktion von benachbarten Farbzonen abbilden, da das Modell 7 die Stellung jeder einzelnen Farbzone unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren ausgeben kann.
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Dies ist bei der bevorzugten Variante mit Farbvoreinstellkennlinien 5 nicht möglich. Dort können die Interaktionen einzelner Farbzonen nicht berücksichtigt werden, da die Kennlinie 5 global für alle Farbzonen eines jeden Farbauszug und Auftrages gilt. Dafür ist die Integration in die bestehende Infrastruktur mit der bevorzugten Variante mit Farbvoreinstellkennlinien 5 deutlich einfacher, weswegen diese bevorzugt wird.
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Das Modell 7 teilt in einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante seine Eingangsdaten 6 immanent nach einer gewissen Zugehörigkeit auf, d.h. es wird Parameter 6 geben, welche die Kundeneigenschaften, Maschineneigenschaften, Farbeeigenschaften, Substrateigenschaften etc. beschreiben. In der bevorzugten Variante werden all diese Eingangsparameter 6 berücksichtigt. Es ist jedoch alternativ auch möglich einzelne Parameterklassen wegzulassen, z.B. die Maschineneigenschaften. Die Farbvoreinstellungen werden dann mehr und mehr global und nähern sich dem heutigen Verfahren aus dem Stand der Technik und wird somit ungenauer.
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Die bevorzugte Ausführungsvariante mit den Farbvoreinstellkennlinien 5 ermöglicht somit eine bessere Integration in bestehende Infrastruktur und eine genauere Abbildung der Varianz der Einflussgrößen und damit eine bessere Farbvoreinstellung.
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Allgemein ermöglichen sämtliche genannten Ausführungsvarianten durch die Berücksichtigung vieler Einflussgrößen die Durchführung einer besseren Farbvoreinstellung, was dazu führt, dass Makulatur reduziert wird. Bisher können die „gelernten“ Farbvoreinstellkennlinien 5 auch nur bedingt zwischen verschiedenen Maschinen 3 und auch Baureihen übertragen werden. Durch das Modell 7, das unter Berücksichtigung einer großen Zahl von Einflussfaktoren, für jeden Auftrag neue Einstellwerte berechnet, ist dies jedoch immanent gegeben.
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Zusammengefasst sind die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens folgende:
- • Auch weniger gut qualifizierte Bediener erhalten optimale Farb- / Feuchtevoreinstellungen.
- • Es sind keine manuellen Eingriffe notwendig.
- • Auch neue Farben werden gut voreingestellt.
- • Kostenersparnis, da weniger Makulatur bzw. kürzere Einrichtezeiten
- • Erhöhung der Kundenzufriedenheit
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Workflowrechner
- 2
- Steuerungsrechner der Druckmaschine
- 3
- Druckmaschine
- 4
- Workflow-System
- 5
- Farbvoreinstellkennlinie
- 6
- Eingangsparameter des Datenmodells
- 7
- Datenmodell
- 8
- Datenlogging der Druckmaschine
- 9
- Daten weiterer Druckmaschinen
