DE2300922A1 - DEVICE FOR OPTICALLY ELECTRONIC MEASUREMENT OF THE LAYER THICKNESS OF COLORS - Google Patents
DEVICE FOR OPTICALLY ELECTRONIC MEASUREMENT OF THE LAYER THICKNESS OF COLORSInfo
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Description
Einrichtung zur optisch elektronischen alessuna der Schichtdicke von Farben Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Dicke von Farbschichtdicken. Beim Offsetdruck, beim Buchdruck usw. ist es für die Erzielung einer gleichitussigen Druckqualität, insbesondere beim Mehrfarbendruck wichtig, eine zlessgrösse für die vom Farbwerk in das Druckwerk transportierte Farbmenge zu haben. Die Farbe wird hierbei über mehrere aufeinander mit gleicher oder nahezu gleicher Umfangsgeschwindigkeit ablaufende Walzen vom Farhwerk in das Druckwerk transportiert. Dabei lasst es sich nicht vermeiden, dass im Druckwerk zugegebenes Wasser, welches hinzugegeben werden muss um die Farbfreiheit nicht zu bedruckender Stellen zu gewährleisten, vom Druckwerk in das Farbwerk, also in umgekehrter Richtung wie die Farbe, transportiert wird. Dementsprechend ist ein weiterer Messwert von Interesse, welcher ein Masts für die transportierte Wassermenge darstellt.Device for optically electronic alessuna of the layer thickness of Paints The invention relates to a device for measuring the thickness of paint layers. In offset printing, in letterpress printing, etc., it is necessary to achieve a similarity Print quality, especially important for multi-color printing, a zless size for the to have the amount of ink transported from the inking unit to the printing unit. The color will here over several on top of each other with the same or almost the same circumferential speed unwinding rollers transported from the undercarriage to the printing unit. It can be done do not avoid that water added in the printing unit is added must be provided by the printing unit in order to ensure that areas that are not to be printed are color-free into the inking unit, i.e. in the opposite direction as the color is transported. Accordingly, another measured value is of interest, which is a mast for the represents the amount of water transported.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß an einer hierfür geeigneten Stelle, nämlich auf einer der Transportwalzen, die Farbschichtdicke als Mass für die je Zeiteinheit vom Farbwerk in das Druckwerk transportierte Farbmenge und der Wasseranteil in dieser Schicht als Mass für die umgekehrt vom Druckwerk in das Farbwerk transportierte Wassermenge gemessen wird.The invention solves the problem in that a suitable for this purpose Place, namely on one of the transport rollers, the ink layer thickness as a measure for the amount of ink transported per unit of time from the inking unit to the printing unit and the Water content in this layer as a measure of the reverse from the printing unit to the inking unit the amount of water transported is measured.
Diese Aufgabe wird mit einem optisch-elektronischen Farbschichtdickenmessverfahren gelöst.This task is carried out with an opto-electronic color layer thickness measurement method solved.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Rrt ist nach Fig. 1 die Walze (1) Bestandteil des Farbtransportsystems. Die Farbschichtdicke auf ihr soll gemessen werden. In BerührunoJ mit dieser Walze (1) steht ein hohler Glaszylinder (2). Der Glas zylinder (2) nimmt damit an seiner Aussenfläche die gleiche Farbschichtdicke wie die Walze (1) an.In a known method, this Rrt is shown in FIG. 1, the roller (1) Part of the paint transport system. The thickness of the paint on it should be measured will. A hollow glass cylinder (2) is in contact with this roller (1). Of the The glass cylinder (2) thus has the same paint layer thickness on its outer surface like the roller (1).
Von einer Projektionsglühlampe (3) fällt Licht durch die mit Farbe bedeckte Wand des Glas zylinders (2) auf den Messfotowiderstand (4) und auf den Vergleichsfotowiderstand (5). Diese Fotowiderstände sind mit den Widerständen (6) und (7) zu einer BrVicke zusammengeschaltet, welche durch die Spannung (9) gespeist wird. Das im nuerzweig der Brücke liegende Instrument (8) hat damit einen Ausschlag, der von der Farbschichtdicke auf dem Glas zylinder und damit auf der Farbwalze (1) abhängt. Das Verfahren hat verschiedene Nachteile: Der von der Projektionsglühlampe (3) zum rMessfQtowiderstand (4) verlaufende Lichtstrom hat nicht nur die zu messende Farbschicht zu durchqueren, sondern auch den Glaszylinder und evtl. an der Innenseite des Glaszylinders vorhandene Verschmutzungen. "lit der Anordnung nach Fig. 1 sind diese Störeinflüsse vom eigentlichen Signal, welches von der Farbschichtdicke selhst herrSihrt, nicht zu trennen.Light falls from a projection bulb (3) through the one with color covered wall of the glass cylinder (2) on the measuring photo resistor (4) and on the Comparative photo resistor (5). These photo resistors are with the resistors (6) and (7) interconnected to form a bridge, which is fed by the voltage (9) will. That in the nuerzweig the bridge lying instrument (8) has thus a rash, which depends on the thickness of the paint on the glass cylinder and thus on depends on the inking roller (1). The process has several disadvantages: The one from the Projection incandescent lamp (3) has luminous flux running to the measuring resistor (4) not only to cross the layer of paint to be measured, but also the glass cylinder and any dirt on the inside of the glass cylinder. "lit the Arrangement according to Fig. 1, these interfering influences from the actual signal, which the thickness of the paint layer itself cannot be separated.
Weiterhin hängt der ohmsche Widerstand der Fotowiderstande (4) und (5) nichtlinear mit dem Lichtstrom zusammen, der von der Projektionsglühlampe ausgeht und die Fotowiderstände trifft. Damit liefert zwar die Brückenausgangsspannung ein Signal, das u.a. auch von der Farbschichtdicke abhängt, jedoch ist eine quantitative Zuordnung zwischen Farbschichtdicke und Brückenausgangsspannung nicht möglich. Weiterhin sind die thermischen Widerstände der Anordnung von der Projektionsglühlampe (3) zum Fotowiderstand (4) und zum Fotowiderstand (5) unterschiedlich, so dass die beiden Fotowiderstande unterschiedliche Temperaturen annehmen. Ein Temperaturgleichgewicht kann sich erst nach relativ langer Zeit einstellen, so dass ein derartiges Gerät thermisch instabil arheitet. Nimmt im Laufe der Betriebsdauer des Gerätes die Verschmutzung im Inneren des Glaszylinders (2) zu, so wird ein falscher Messwert erhalten ohne dass die Möglichkeit besteht, aus der Anordnung ein 1ass für die zunehmende Verschmutzung beispielsweise zur Auslösung einer Signalgahe zu erhalten. Rauch wenn die Versorgungsspannung der Projektionsglühlampe (3) stabilisiert ist, kann sich doch der Lichtstrorn der Projektionsglfihlampe, abhängig von verschiedenen äusseren Einflüssen, nicht zuletzt die Temperatur ändern. Aufgrund des bereits erwähnten nichtlinearen Zusammenhanges zwischen ohmschem Widerstand der Fotowiderständ (4) und (52 und dem Lichtstrom haben solche Lichtstromcinderungen einen an sich unerwünschten Einfluss auf die Brückenausgangsspannung und damit auf das erhaltene meßsignal.Furthermore, the ohmic resistance of the photo resistors (4) and (5) combined non-linearly with the luminous flux that emanates from the projection light bulb and hit the photo resistors. This supplies the bridge output voltage Signal, which among other things also depends on the thickness of the paint film, but is quantitative Assignment between paint layer thickness and bridge output voltage is not possible. Farther are the thermal resistances of the arrangement of the projection lamp (3) to the photo resistor (4) and to the photo resistor (5) different, so that the two Photo resistors assume different temperatures. A temperature equilibrium can only set itself after a relatively long time, so that such a device thermally unstable arheitet. Reduces contamination over the course of the device's operating life inside the glass cylinder (2), an incorrect measured value is obtained without that there is the possibility of the arrangement a 1ass for the increasing pollution for example to trigger a signal gahe. Smoke when the supply voltage the projection bulb (3) is stabilized, the luminous flux of the Projection lamp, depending on various external influences, not least change the temperature. Due to the non-linear relationship already mentioned between the ohmic resistance of the photo resistors (4) and (52 and the luminous flux) Such reductions in luminous flux have an inherently undesirable influence on the bridge output voltage and thus to the measurement signal received.
Die nachfolgend beschriebene erfindungsgemässe Einrichtung vermeidet die genannten Nachteile und liefert einige zusätzliche Möglichkeiten der Messung.The device according to the invention described below avoids this the disadvantages mentioned and provides some additional measurement options.
Die Anordnung zeigt Fig. 2. Mit der farbführenden Walze (11) in der Maschine steht der abgestufte Glaszylinder (12) in Verbindung, wobei vorausgesetzt wird, dass dieser auf der rechten Seite die Farbschichtdicke der Walze (11) annimmt. Der Glaszylinder (12) liegt mit der Gewichtskraft des Meßsystems auf der farbführenden Walze (11) auf.The arrangement is shown in FIG. 2. With the ink-carrying roller (11) in the Machine is connected to the graduated glass cylinder (12), assuming that this assumes the thickness of the paint layer of the roller (11) on the right-hand side. The glass cylinder (12) lies with the weight of the measuring system on the ink-carrying one Roller (11).
Die linke Seite der abgestuften Glaswalze nimmt wegen fehlender Berührung mit der farbführenden Walze (11) keine Farbe auf, ist jedoch im übrigen den gleichen Einflüssen, wie die rechte Seite, ausgesetzt. Man kann deshalb davon ausgehen, dass sich die linke Hälfte und rechte Hälfte nur durch die Farbschichtdicke unterscheiden. Aus diesem Grunde wird die optische riessung der Farbschichtdicke durch ein Vergleichsverfahren vorgenommen. Die Projektionsglühlampe (13) sendet über die Kondensoren tal4) und die Umlenkspiegel (15) zwei in festem Verhältnis zueinander stehende Lichtströme durch die Filter (16) und (17) durch den linken und den rechten Teil der abgestuften Glaswalze auf den tlessfotoempEänger (18) und den Vergleichsempfänger (19). Die Filter (16) und (17) können der Messaufgabe entsprechend eingesetzt werden, die Auswahl der Filtertransmissionskurve kann beispielsweise so erfolgen, dass Spektralbereiche, die durch Wasseranteil in der zu messenden Farbe beeinflusst werden, von vornherein aus dem Spektrum eliminiert werden.The left side of the graduated glass roller takes away due to lack of contact with the ink-carrying roller (11) no ink, but is otherwise the same Influences like the right side exposed. One can therefore assume that the left half and right half differ only in the thickness of the paint layer. For this reason, the optical measurement of the color layer thickness is carried out using a comparison method performed. The projection lamp (13) sends via the condensers tal4) and the deflecting mirror (15) two luminous fluxes that are in a fixed ratio to one another through the filters (16) and (17) through the left and right parts of the graduated Glass roller on the photo receiver (18) and the comparison receiver (19). the Filters (16) and (17) can be used according to the measuring task The filter transmission curve can be selected, for example, in such a way that spectral ranges, which are influenced by the water content in the color to be measured, from the outset be eliminated from the spectrum.
Gegebenenfalls kann auch eines der beiden Filter ganz entfallen, oder beispielsweise durch eine Streuscheibe oder auch ein Polarisationsfilter ersetzt werden.If necessary, one of the two filters can also be omitted entirely, or for example replaced by a diffuser or a polarization filter will.
Die Lichtströme auf die Fotoempfänger (18) und (19) sind gegeben durch die Prfmärlichtströme von der Projektionsglühlampe (13)multipliziert mit einem Produkt aus Schwächungsfaktoren, welches für die beiden Teillichtströme im allgemeinen Fall verschieden ist. Jeder der beiden Strahlengänge enthält als Schwächungsfaktor den der Filter (16) und (17), und die Schwächungen der Glaswalze (12). Für den Vergleichsstrahlengang ist die Schwächung in der Glaswalze (12) durch nie ganz zu vermeidende Verunreinigungen und ähnlichen Nebeneinflüsse gegeben, für den Meßstrahlengang durch die gleichen Einflüsse, zusätzlich durch die auf der rechten Seite vorhandene Farbschicht.The luminous flux on the photo receivers (18) and (19) are given by the primary luminous flux from the projection bulb (13) multiplied by a product from attenuation factors, which for the two partial luminous fluxes in the general case is different. Each of the two beam paths contains the as a weakening factor the filter (16) and (17), and the weakening of the glass roller (12). For the comparison beam path is the weakening in the glass roller (12) due to impurities that can never be completely avoided and similar secondary influences are given for the measuring beam path through the same Influences, additionally through the layer of paint on the right side.
#18 = O . 16 SStör Farbe #19 = #0 . s17 . sStör 18 = Lichtstrom auf den Messfotoempfänger #19 = Lichtstrom auf den Vergleichsfotoempfänger #0 = Primärlichtstrom s16 = Schwächungsfaktor des Filters im Meßstrahlengang sly = Schwächungsfaktor des Filters im Vergleichsstrahlengang sstÖr = Schwächungsfaktor aufgrund von Störeinflüssen auf der Glaswalze 5Farbe= Schwächungsfaktor der Farbschicht Fig. 3 zeigt den elektronischen Teil der Einrichtung. Die Fotoströme aus den Fotoempfängern (18) und (19) sind proportional den dort auftreffenden Lichtströmen, die Verstärker (20) und t21) erzeugen daraus proportionale Spannungen. Für die Meßspannung gilt somit und für die Vergleichsspannung Die Quotientenstufe (22) liefert eine Spannung, für welche somit gilt In dieser Spannung sind nur noch die Schwächungsfaktoren s16 und 517' sowie der Schwächungsfaktor sFarbeenthalten. Die Schwächungsfaktoren sl6 und s17 haben den Charakter von Gerätekonstanten. Der Schwächungsfaktor 5Farbehängt nach dem Exponentialgesetz von der Farbschichtdicke und der Farhart ab. # 18 = O. 16 Sstör color # 19 = # 0. s17. sStör 18 = luminous flux on the measuring photo receiver # 19 = luminous flux on the comparison photo receiver # 0 = primary luminous flux s16 = attenuation factor of the filter in the measuring beam path sly = attenuation factor of the filter in the comparison beam path sstÖr = attenuation factor due to interference on the glass roller 5 color = attenuation factor of the color layer Fig. 3 shows the electronic part of the facility. The photo currents from the photo receivers (18) and (19) are proportional to the light currents incident there, the amplifiers (20) and t21) generate proportional voltages from them. The following applies to the measuring voltage and for the equivalent stress The quotient stage (22) supplies a voltage for which the following applies This voltage only contains the attenuation factors s16 and 517 'and the attenuation factor sColor. The attenuation factors sl6 and s17 have the character of device constants. The attenuation factor 5Color depends on the color layer thickness and the Farhart according to the exponential law.
Gibt man der Signalverarbeitungsstufe (23) einen negativ logarithmischen Übertragungsfaktor, so ist die Ausgangssnannung der Farbschichtdicke proportional. Der Proportionalitätsfaktor d ist eine von der Farbart abhängige Konstante. 0 Die Langzeitstabilität, Stahilität gegenüber Temperaturschwankungen und Driftfreiheit wird weitgehend durch den Einsatz der Thermostatisierungseinrichtungen (24) und (25) fiir den Messfotoempfänger und Vergleichsfotoempfänger sichergestellt. Durch Anwendung der Quotientenstufe (22) ist gleichzeitig gewährleistet, dass trotz konstanter Lampenspannung immer vorhandene Helligkeitsschwankungen oder zeitlich langsam verlaufende Helligkeitsänderungen der Projektionsglühlampe (13)ohne;-Einfluss auf das Signal am Ausgang der Signalverarbeitungsstufe (23) bleiben. Das Gerät ist damit ausserdem bereits sehr kurze Zeit (einige Sekunden) nach dem Einschalten stabil und driftfrei.If the signal processing stage (23) is given a negative logarithmic transfer factor, the output voltage is proportional to the thickness of the paint layer. The proportionality factor d is a constant that depends on the type of color. 0 Long-term stability, stability against temperature fluctuations and freedom from drift are largely ensured by using the thermostating devices (24) and (25) for the measuring photo receiver and comparison photo receiver. By using the quotient stage (22) it is ensured at the same time that, despite constant lamp voltage, there are always fluctuations in brightness or changes in brightness of the projection incandescent lamp (13) that occur slowly over time without influencing the signal at the output of the signal processing stage (23). The device is also stable and drift-free for a very short time (a few seconds) after being switched on.
Bei der konstruktiven Durchbildung des Gerätes kann durch zweckmässige Ausbildung der Lichtdurchlassöffnungen zwischen der Kammer, in welcher die abgestufte Glaswalze (12) läuft und der benachbarten Kammer, in welcher die optischen Einheiten (13) - (17) untergebracht sind, die Ablagerung von Farbresten auf diesen optischen Einheiten vermieden werden.In the construction of the device, appropriate Formation of the light transmission openings between the chamber in which the graduated Glass roller (12) runs and the adjacent chamber in which the optical units (13) - (17) are housed, the deposition of paint residues on these optical Units are avoided.
Die beschriebene erfindungsgemässe Einrichtung hat gegenüber dem bekannten einige wesentliche Vorteile: Aufgrund der Verwendung eines Mess- und eines 57ergleichsfotoempfangers, die beide gleiche Schichten bis auf die Farbschicht durchlaufen, und der Verwendung einer Quotientenstufe kann ein Messwert gewonnen werden, welcher ausschliesslich von der Farbschichtdicke abhängt und nicht abhängig ist von verschiedenen Störeinflüssen. Wählt man für den Messfotoempfänger (18) und den ltergleichsfotoemnfSnaer (19) Siliziumfotoelemente und legt die Schaltung so aus, dass diese in Kurzschluss betrieben werden, so hat man einen über mehrere Zehnerpotzen exakt linearen Zusammenhang zwischen Lichtstrom und Fotostrom. Aufgrund dieser Tatsache kann aus der Signalverarbeitungsstufe (23) nicht nur ein qualitatives, sondern auch ein quartitatives Mass für die Farbschichtdicke erhalten werden. Ft4g\,eR h"en an sich einen wesentlich kleineren Temperaturkoeffizienten als Fotowider stände. Sieht man ausserdem noch, wie durch (24) und(25) in Fig. 2 dargestellt, Thermostatisierungsschaltungen für den Mess fotoempfnger und den Vergleichsfotoempfänger vor, so hat die Einrichtung eine praktisch nicht mehr feststellbare Temperaturabhängigkeit und ist ausserdem bereits wenige Sekunden nach dem Einschalten auf dem stabilen Betriebszustand. Wie in der Beschreibung ausgeführt, hängt die Vergleichsspannung Uv wesentlich vom Schwächungsfalttor durch Störeinflüsse ab. Somit kann aus dem Signal Uv eine Meldung abgeleitet werden, welche auf das Erreichen einer höchstzulässigen Verschmutzung hinweist. Aufgrund des beschriebenen Quotientenverfahrens und der exakten Linearität zwischen Fotostrom und Lichtstrom bleiben Snderungen im Projektionslichtstrom, der von der Projektionsglühlampe ausgeht, ohne jeden Einfluss auf den Messwert.The inventive device described has compared to the known some significant advantages: Due to the use of a measuring and a 57mm photo receiver, both of which go through the same layers except for the color layer, and the use a quotient level, a measured value can be obtained, which exclusively depends on the thickness of the paint layer and is not dependent on various interfering influences. If you choose silicon photo elements for the measuring photo receiver (18) and the age match photo (19) and designs the circuit in such a way that it is operated in short circuit, so has there is an exactly linear relationship between luminous flux over several powers of ten and photo power. Due to this fact, from the signal processing stage (23) not only a qualitative, but also a quartitative measure for the thickness of the paint layer can be obtained. Ft4g \, eR are inherent a much smaller one Temperature coefficients as photoresistors. You can also see how through (24) and (25) shown in Fig. 2, thermostatting circuits for the measurement photo receiver and the comparison photo receiver before, the device has a practical no longer determinable temperature dependency and is also already few Seconds after switching on on the stable operating state. As in the description executed, the comparison voltage Uv depends significantly on the attenuation folder Interference. Thus, a message can be derived from the signal Uv, which indicates that the maximum permissible contamination has been reached. Because of the described Quotient method and the exact linearity between photocurrent and luminous flux there are changes in the projection luminous flux emanating from the projection light bulb, without any influence on the measured value.
Ferner bringt die beschriebene erfindungsgernisse Einrichtung einige zusätzliche Vorteile: 1an kann die Transmissionskurve des Filters (16) im Meßstrahlengang so wählen, dass das sleßsignal vom Wassergehalt der Farbe nicht beeinflusst wird. Dies wird dann erreicht, wenn das Transmissionsmaximum des Filters nicht mit einer Absorptionslinie von Wasser zusammen fällt. nas >Ießsignal liefert dann eine Information über die Farbschichtdicke. Man kann jedoch auch die Transmissionskurve des Filters(16) im 31eßstrahlengang so auslegen, dass der Messlichtstrom auf dem Fotoempfänger (18) von in der Farbe enthaltenem Wasser besonders stark beeinflusst wird. rlan hat dann eine Information über den Wassergehalt in der Farbe. silan kann das Filter (16) im ießstrahlengang auch selbsttätig periodisch austauschen, so dass man ein periodisch wechselndes Signal abhängig vom Wassergehalt enthält. Mit elektronischen mitteln ist eine Trennung dieses periodischen Signals in Signale für reine Farbschichtdicke und für Wassergehalt möglich. Wasser in der Farbschicht hat nicht nur eine absorbierende, sondern auch eine streuende Wirkung auf den Lichtstrom. Diese streuende Wirkung kann jedoch keinen Einfluss mehr ausüben, wenn man bereits im stark gestreuten Licht misst.Furthermore, the described device according to the invention brings some Additional advantages: The transmission curve of the filter (16) in the measuring beam path can be seen choose so that the sleess signal is not influenced by the water content of the paint. This is achieved when the transmission maximum of the filter does not match a Absorption line of water coincides. nas> Ießsignal then delivers a Information about the thickness of the paint layer. However, you can also use the transmission curve of the filter (16) in the measuring beam path so that the measuring luminous flux on the Photo receiver (18) particularly strongly influenced by water contained in the paint will. rlan then has information about the water content in the paint. silane can periodically replace the filter (16) in the beam path automatically, so that one contains a periodically changing signal depending on the water content. With electronic averaging is a separation of this periodic signal into signals for pure paint layer thickness and possible for water content. Water in the paint layer not only has an absorbent, but also a scattering effect on the luminous flux. This scattering effect However, it can no longer exert any influence if one is already in the strongly diffused light measures.
Dementsprechend lässt sich dem Filter (16) im tseßstrahlengang und, falls erforderlich, auch dem Filter (17) im Vergleichsstrahlengang eine Zerstreuungsscheibe nachschalten, so dass die Farbschicht bereits von stark -gestreutem Licht durchdrungen wird.Accordingly, the filter (16) in the beam path and, if necessary, a diverging disk also attached to the filter (17) in the comparison beam path downstream so that the paint layer is already penetrated by strongly scattered light will.
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Publications (1)
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1973
- 1973-01-09 DE DE2300922A patent/DE2300922A1/en active Pending
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