DE4122794A1 - Verfahren zur ueberwachung und regelung des druckprozesses,insbesondere an offsetdruckmaschinen - Google Patents
Verfahren zur ueberwachung und regelung des druckprozesses,insbesondere an offsetdruckmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung und Regelung des
Druckprozesses, insbesondere an Offsetdruckmaschinen, gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Herstellung von Druckprodukten auf einer Offsetdruckmaschine,
beispielsweise Bogenoffsetdruckmaschine, ist wegen der Vielzahl
miteinander in Abhängigkeit stehender Einflußgrößen ein komplexer
Prozeß. Beim Offsetdruck wirken sich auf die Qualität des Drucker
zeugnisses, insbesondere die Größen Farbführung, Feuchtmittelführung,
Art des Bedruckstoffes, Art von Farbe und Gummituch usw. aus. Unter
Qualität wird hier das Einhalten bestimmter Mindestanforderungen an
das Druckerzeugnis verstanden. Dies sind beispielsweise Farbwieder
gabe, Schärfe und Kontrast usw. Wegen der Komplexität gerade des
Offsetdruckprozesses ist eine vollständige Regelung deswegen theore
tisch nur unter größtem Aufwand bezüglich der Prozeßanalyse machbar.
Eine konkrete Form einer solchen Mehrgrößenregelung ist aber bis heute
nicht bekannt geworden.
Statt einer Mehrgrößenregelung werden heute sogenannte Teilregelkreise
gebildet, so z. B. ein Regelkreis für die Farbführung, einer für die
Feuchtmittelführung, einer für die Passerregelung usw. Insbesondere
wird dabei ein Regelkreis zum sogenannten Hauptregelkreis erklärt, die
sonstigen Unterkreise dienen dann nur noch dazu die übrigen Regel
größen auf einmal gefundene Sollgrößen zu halten (DE 37 17 904 A1).
Die wechselseitige Abhängigkeit der Einflußgrößen wird so eliminiert,
eine auftretende Qualitätsstörung auf dem Druckprodukt also stets über
den Hauptregelkreis auszuregeln versucht.
In der Praxis ist es bereits seit langem bekannt, die Farbführung zum
Hauptregelkreis zu machen, d. h. den Farbauftrag am Druckerzeugnis
(Färbung) sensorisch zu erfassen und über einen Regler sowie ent
sprechende Stellglieder die Farbführung zwecks Erreichen einer Soll
färbung zu beeinflussen. Die Art des sensorischen Erfassens des
Druckfarbenauftrages erfolgt dabei im allgemeinen fotoelektrisch, d. h.
entweder über die optische Farbdichte (densitometrisch) oder über das
Erfassen eines Farbortes (farbmetrisch) oder aber auch unter Einsatz
der Videotechnik nebst Bildverarbeitung. Vorrichtungen und Verfahren
für die Färbungsbestimmung und die Regelung des Farbflusses sind in
den Veröffentlichungen DE 27 28 738 A1, EP 2 28 347 B1,
DE 34 40 706 A1, DD 2 74 786 A1 und DD 2 74 787 A1 beschrieben. Die
Sollwerte, wonach die Regelung der Farbführung erfolgt, können bei
spielsweise meßtechnisch von einer Vorlage entnommen, durch Probieren
herausgefunden oder auch einer Anleitung zur Standardisierung des
Druckprozesses (BVD-Fogra) entnommen werden. Ein Beispiel für einen
Unterregelkreis für die Feuchtmittelführung ist in der DE 36 36 507 A1
dargestellt.
Nachteilig bei der oben beschriebenen hauptsächlichen Regelung des
Druckprozesses über die Farbführung ist aber, daß versucht wird,
jegliche Störungen in der Qualität des Druckproduktes über die Farb
führung auszuregeln. So ist beispielsweise die Tonwertzunahme beim
Offsetdruck eine die Wiedergabequalität des Druckes entscheidend
bestimmende Größe. Wird die im Druck erreichte optische Flächendeckung
in mehreren Tonwertstufen wesentlich größer oder wesentlich kleiner,
so stört dies bei einfarbigen Drucken den Kontrastumfang und bei
mehrfarbigen Drucken die Farbwiedergabe. Zwar sind bestimmte Strate
gien zur Regelung der Farbführung mit Schwerpunkt auf Flächendeckung
bekannt geworden (DE 35 43 444 A1, DE 34 40 706 A1), doch wird auch
hier jegliche Veränderung der im Druck erreichten Flächendeckung über
eine Veränderung der Farbführung zu erzielen versucht. Es ist bei
spielsweise allgemein bekannt, daß eine vermehrte Farbzufuhr die
optisch wirksame Flächendeckung ebenso zu vergrößern vermag (wachsende
Rasterpunkte) wie beispielsweise ein Vermindern der Feuchtmittelzufuhr
oder eine Erhöhung der Druckbeistellung zwischen Platten- und Gummi
tuchzylinder. Es wäre mit Sicherheit unsinnig, eine zu große Flächen
deckung über eine Verminderung der Farbzufuhr zu vermindern, wenn
beispielsweise die Farbdichte eines Volltonmeßfeldes nahezu im Bereich
eines vorgegebenen Sollwertes liegt. In diesem Fall wäre eher die
Feuchtmittelführung oder die zuvor beschriebene Zylinderpressung zu
verändern. Auch spielt die Art und Qualität des Bedruckstoffes, die
Art des Drucktuches, Eigenschaften der Druckfarbe, Art und Mengen von
sogenannten Druckhilfsmitteln, die Maschinentemperatur und letztlich
das Sujet eine entscheidende Rolle. Ist bei einem Druckprodukt die
Beeinflussung der Tonwertzunahme beispielsweise besonders gut durch
Veränderung der Zylinderpressung zu erreichen, so kann bei einem
anderen Druckprodukt (anderes Sujet, Papier usw.) die Tonwertzunahme
am besten über eine Veränderung der Feuchtmittelführung herbeigeführt
werden. Die Entscheidung, was nun der beste Korrektureingriff ist, ist
bislang dem erfahrenen Drucker überlassen worden. Kraft seiner Kennt
nisse und der daraus resultierenden Beurteilungsfähigkeit des
vorliegenden Druckprozesses hat er diejenige Einflußgröße
herausgesucht durch deren Änderung er am Effektvollsten gerade die
geschilderte Tonwertzunahme begrenzen konnte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit ein Verfahren zur
Überwachung und Regelung des Druckprozesses, gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 zu schaffen, mittels dem eine Abweichung der Qualität eines
Druckerzeugnisses über bestgeeignete Einflußgröße, insbesondere die
eigentliche Ursache ausgeregelt werden kann um die Sollqualität zu
erreichen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von
Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter
ansprüchen sowie der Beschreibung und den Zeichnungen.
Angewendet wird das an sich bekannte Verfahren der unscharfen
Klassifikation, d. h. aus den Merkmalen, welche den Qualitätszustand
eines vorliegenden Druckerzeugnisses wiedergeben, wird durch Anwendung
eines unscharfen Klassifikators zum einen bestimmt, welche Qualitäts
abweichung vorliegt. Zum anderen wird bestimmt, über welche Einfluß
größe diese Qualitätsabweichung behoben werden kann. Die Zustands
überwachung mittels der unscharfen Klassifikation ist beispielsweise
aus der DD 2 51 534 A1 bekannt. Gegenüber der Ausregelung von Störungen
im Druckprozeß ausschließlich über die Farbführung hat das erfindungs
gemäße Verfahren den Vorteil, daß der Regler in Verbindung mit der
unscharfen Klassifikation die Störung quasi über die wahrscheinlichste
Ursache zu beheben versucht. Dies ist in gewisser Weise mit mensch
lichen Verhaltensweisen vergleichbar, da auch der erfahrene Drucker
eine Störung im Druckprozeß über die für ihn am wahrscheinlichsten
erscheinende Ursache behebt.
Desweiteren erfolgt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Fig. 1 und 2, die jeweils einen Teil eines Merkmalsraumes zeigen.
Ein Druckbogen wird auf einer Bogenoffsetdruckmaschine bedruckt und
anschließend meßtechnisch einer Qualitätsdiagnose unterzogen. Densi
tometrisch wird ein auf dem Druckbogen mitgedruckter Druckkontroll
streifen (seine Meßfelder) ausgemessen (Probebogen). Der Druckkon
trollstreifen enthält dabei für jede Druckfarbe Meßfelder für die
Volltonfarbdichte DV, sowie Rasterfelder für die Rastertonfarbdichte
(80%) DR 80 und Rasterfelder für die Rastertonfarbdichten (40%) DR 40,
ferner Qualitätsdiagnosefelder z. B. Graubalance bzw. evtl. noch
sogenannte Schiebe- und Doublierfelder. Ein Beispiel für einen der
artigen Druckkontrollstreifen ist der 6-Farb-CCI-Druckkontrollstreifen
der MAN Roland Druckmaschinen AG. Eine densitometrische Abtastung
dieses Druckkontrollstreifens ergibt somit für jede Farbe die Merkmale
Volltonfarbdichte DV, Rastertonfarbdichte (40%) DR 40, Rastertonfarb
dichte (80%) DR 80. Es kann somit ein Merkmalsraum gebildet werden,
dessen Komponenten durch die Volltonfarbdichte DV, die Rastertonfarb
dichte (40%) DR 40, sowie die Rastertonfarbdichte (80%) DR 80 gebildet
sind. Eine densitometrische Ausmessung des Druckkontrollstreifens des
vorliegenden Druckproduktes ergibt somit für eine Farbe in diesem
Merkmalsraum entsprechend den Meßwerten einen Punkt. Bei mehreren
gedruckten Farben entsprechend der Anzahl der Farben somit mehrere
Punkte.
Ein Experte legt anhand von Erfahrungen die im Druckprozeß
interessieren Klassen (Qualitätsklassen) fest, so z. B. eine Klasse K1
"zugehen in den Tiefen", eine Klasse K2 "Tonwertzunahme gegenüber
Standard zu hoch", eine Klasse K3 "Tonwertzunahme gegenüber Standard
zu niedrig",
eine Klasse K4 "Kennlinie im Standard". Entsprechend der Anzahl der
erklärten Klassen (hier K1 bis K4) wird jedem Punkt im Merkmalsraum
ein sogenanntes Zugehörigkeits N-Tupel zugeordnet. Bei 4 Klassen
gemäß dem obigen Beispiel wären somit jedem Punkt 4 Zahlenwerte
zuzuordnen. Diese Zahlenwerte können so normiert sein, daß sie
zwischen 0 und 1 liegen. Das Zugehörigkeits N-Tupel (bei N Klassen)
kann auch als sogenannter Zugehörigkeitsvektor bezeichnet werden, was
desweiteren auch der Fall sein soll. Die zahlenwertmäßige Größe einer
Komponente des Zugehörigkeitsvektors gibt nun an, wie "stark" ein
Punkt im Merkmalsraum einer bestimmten Klasse angehört. Bei 4 Klassen
hat der Zugehörigkeitsvektor somit vier Komponenten, die erste Kompo
nente gibt das Maß der Zugehörigkeit des einen Punktes zur Klasse K1
wieder, die zweite Komponente das Maß der Zugehörigkeit des Punktes
zur Klasse K2 wieder, usw. Die Komponenten der Zugehörigkeitsvektoren
der einzelnen Punkte im Merkmalsraum werden dabei in einer sogenannten
Lernphase durch verfahrenstechnische Auswertung einer Vielzahl von
Druckversuchen bestimmt. Bei der oben stehend beschriebenen Normierung
der Komponenten des Zugehörigkeitsvektors als Zahlwerte zwischen 0 und
1 steht dann beispielsweise ein Zahlenwert in einer Komponente nahe 0
für eine sehr geringe Zugehörigkeit zu der entsprechenden Klasse und
ein Zahlenwert nahe 1 geht entsprechend für eine hohe Zugehörigkeit
für die jeweilige Klasse. Bei einer derartigen Belegung der Punkte des
Merkmalsraums mit Zugehörigkeitsvektoren kann nun nach einer densito
metrischen Abtastung des Druckkontrollstreifens festgestellt werden,
zu welcher Klasse das vorliegende Druckprodukt gehört (Kannphase).
In Fig. 1 ist die Ebene, welche durch die Komponenten Volltonfarb
dichte DV, Rastertonfarbdichte (40%) DR 40 gebildet ist dargestellt,
ferner sind in dieser Ebene die Klassen K1 bis K4 gemäß weiter oben
stehender Definition eingetragen. Dargestellt sind die Linien kon
stanter Zugehörigkeit zu einer Klasse (Zugehörigkeit = 0.5). Innerhalb
der dargestellten Linien der Klassen ist somit die Zugehörigkeit
größer als 0.5. Auffallend und verfahrenstechnisch bedingt ist, daß
sich diese derartig gebildeten Gebiete der Klassen gegenseitig über
lappen können. Auch müssen die Linien der Zugehörigkeit = 0.5 keine
geschlossenen Bereiche umschließen.
Nach der Erfindung ist nun weiterhin vorgesehen, daß den Punkten des
Merkmalsraumes ferner Zugehörigkeitsvektoren zugeordnet werden, die
die Zugehörigkeit eines jeden Punktes zu einer die Druckqualität
negativ beeinflussenden Ursache angeben. Fig. 2 zeigt eine Ebene des
Merkmalraums, welche durch die Koordinaten Volltonfarbdichte DV,
Rastertonfarbdichte (40%) DR 40 gebildet ist. Eingezeichnet sind
wiederum die Linien der Zugehörigkeit = 0.5 für die Ursachen U1 bis
U3, wobei beispielsweise U1 "falsche Farbführung", U2 "falsche
Druckbeistellung", U3 "falsche Feuchtmittelführung" bedeutet. Auch
hier wird die Zuordnung des Merkmalsraumes mit den Zugehörigkeits
vektoren - in diesem Beispiel hat der Zugehörigkeitsvektor 3 Kompo
nenten, da drei Ursachen U1 bis U3 vorgegeben sind - durch verfahrens
technische Auswertungen von Druckversuchen vorgenommen. Die Komponenten
des Zugehörigkeitsvektors können auch hier zwischen 0 und 1 normiert
sein.
Wird eine densitometrische Ausmessung des Druckproduktes durchge
führt, so ist daraufhin die Lage des Merkmalpunktes dieses Druckpro
duktes im Merkmalsraum bekannt. Durch die in einer Lernphase erfolgte
Belegung der Punkte im Merkmalsraum mit Zugehörigkeitsvektoren
(Zuordnung) kann nun auf Grund der meßtechnisch ermittelten Lage des
Punktes im Merkmalsraum sowohl die Zugehörigkeit des Druckproduktes
zu einer bestimmten Klasse als auch die Zugehörigkeit dieses Druck
produktes zu einer bestimmten Ursache, welche eine Qualitätsstörung
hervorgerufen hat, ermittelt werden. Dies ergibt sich aus dem Maximum,
d. h. dem Maximal-Wert einer Komponente des jeweiligen Zugehörigkeits
vektors. Dabei können beispielsweise im Fall der Zugehörigkeit zu
einer Klasse K1 bis K4 folgende Fälle auftreten:
Die Zugehörigkeit zu der Klasse z. B. K3 ist eindeutig, da der Zuge
hörigkeitsvektor in diesem Merkmalspunkt in der dritten Komponente
einen hohen, in den übrigen Komponenten einen sehr kleinen Wert
aufweist,
der Zugehörigkeitsvektor liefert ein breites Maximum, d. h. erweist in
zwei oder mehreren Komponenten annähernd gleich große Zugehörigkeits
werte auf, was bedeutet, daß der Druckbogen bzw. seine Qualität nicht
eindeutig einer Klasse oder Ursache zuordbar ist. Im erst genannten
Fall, d. h. die Zuordenbarkeit zu der Klasse bzw. Ursache ist eindeu
tig, kann die entsprechende Maßnahme zur Behebung dieses Defektes
direkt eingeleitet werden. Ergibt das Merkmal des Druckproduktes
beispielsweise eindeutig eine Zuordnung zur Ursache "Feuchtmittel
führung falsch" so kann beispielsweise eine meßtechnische Erfassung
der Feuchtmittelzufuhr erfolgen, woraufhin dann die Feuchtmittel
führung auf einen neuen Wert eingestellt wird, durch den der Quali
tätsdefekt (z. B. Zugehen in den Tiefen) behoben wird. Im zweit
genannten Fall, in dem die Zugehörigkeit zu einer Klasse bzw. Ursache
nicht eindeutig ist, stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Mal
wäre es möglich, die gleichberechtigten Möglichkeiten anzuzeigen und
den Drucker entscheiden zu lassen, ebenso wäre es möglich, per
Zufallsentscheidung eine Wahl bezüglich einer Ursache zu treffen um
dann entsprechend über diese Ursache den Defekt zu beheben. Ferner
ist auch denkbar, bei der Belegung der Punkte des Merkmalsraumes mit
Zugehörigkeitsvektoren für die einzelnen Klassen bzw. Ursachen
zusätzlich noch eine Unterklassifizierung bzw. eine zusätzliche
Unterteilung in Unterursachen zu treffen. So wäre eine Unterteilung
der Ursache U1 "falsche Farbführung" in mehrere Unterursachen mög
lich, wobei jeder Unterursache die nötigen Änderungen für die Behebung
der falschen Farbführung (z. B. nötige Farbdichteänderungen) zugeordnet
sind. Diese Maßnahmen hätten dementsprechend noch in der Lernphase zu
erfolgen.
Zusammenfassend läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in seiner
Anwendung somit wie folgt darstellen:
Lernphase - den Punkten eines Merkmalsraumes werden Zugehörigkeits
vektoren, welche die Zugehörigkeit zu bestimmten Klassen der Druck
qualität bzw. Ursachen für Druckstörungen angeben, zugeordnet, wobei
verfahrenstechnisch ausgewertete Druckversuche ausgewertet werden und
Kannphase - die meßtechnischen Ergebnisse, beispielsweise einer
densitometrischen Meßfeldabtastung, ergeben für das Druckprodukt
einen Punkt im Merkmalsraum, so daß aus den entsprechenden Zuge
hörigkeitsvektoren (Maximal-Komponente) eine Zuordnung des Druckpro
duktes (Ist-Qualität) zu einer festgesetzten Klasse oder Ursache
einer Druckstörung (Qualitätsdefekt) erfolgt. Daraufhin erfolgt die
Behebung der Druckstörung über die derartig ermittelte Ursache.
Bisher wurde das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Merkmals
raumes beschrieben, dessen Achsen ausschließlich durch meßtechnische
(densitometrische) Größen gebildet war. Bekanntlich hat aber auch
gerade die Art des Bedruckstoffes einen großen Einfluß auf die
erreichbare Druckqualität. Es ist somit ferner möglich in der Lern
phase für verschiedene Bedruckstoffarten, welche drucktechnisch
gleiche Eigenschaften ergeben, in den Merkmalsräumen (gebildet durch
meßtechnische Größen) die entsprechenden Zugehörigkeitsvektoren
zuzuordnen. So wird also ein Merkmalsraum für stark saugfähige
Bedruckstoffsorten eine andere Belegung von Zugehörigkeitsvektoren
für bestimmte Klassen und Ursachen aufweisen als beispielsweise ein
Merkmalsraum für gestrichene Papiere bzw. sehr glatte Papiersorten.
Ähnliches wäre beispielsweise auch für verschiedene Gummituchtypen
denkbar. Im allgemeinen erfolgt die Auswahl von Bedruckstoffart und
Gummituchtyp einmal vor Beginn des Druckauftrages, so daß eben dann
in der Kannphase des erfindungsgemäßen Verfahrens der entsprechende
Merkmalsraum nebst der zugehörigen Belegung mit
Zugehörigkeitsvektoren feststeht und zur Anwendung kommt.
Auch eine videotechnische Auswertung beispielsweise speziell gestal
teter Qualitätsdiagnosefelder (Schiebe-/Doublierfelder) kann beim
erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommen. Derartig gewonnene
und mit den Methoden der Bildverarbeitung aufbereitete Meßwerte
(Punktzuwachs, Geometrie der Rasterpunkte, Linienverbreiterung)
können eine oder mehrere Achsen des Merkmalsraumes bilden, wobei dann
noch entsprechend den festgesetzten Klassen bzw. Ursachen die Zuge
hörigkeitsvektoren über Druckversuche den Punkten des Merkmalsraumes
zuzuordnen wären. Ebenfalls ist eine vollständige Erfassung des
Druckproduktes denkbar. Die durch den Experten festzusetzenden
Klassen können dann durch bestimmte Kontrasthistogramme im RGB-
Farbenraum der Kamera definiert sein. Je nachdem zu welcher Klasse
das Druckprodukt sich als am stärksten zugehörig erweist, können
bestimmte Sollwerte (z. B. Farbdichtewerte) für die Farbführung
vorgegeben werden.
Implementiert ist das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter
Weise in einer Rechneranlage, welche mit einer Farbdichtemeßanlage,
einer farbmetrisch oder videotechnisch arbeitenden Meßanlage in
Verbindung steht. Über ein zugeordnetes Bildschirmgerät können dann
nach einer am Druckprodukt erfolgten Messung in der Kannphase des
Verfahrens die in Frage kommenden Ursachen insbesondere in Verbindung
mit Regelempfehlung für die Behebung der Druckstörung angezeigt
werden. Auch kann vorgesehen sein, daß der Rechner auf dem das
erfindungsgemäße Verfahren läuft, über spezielle Schnittstellen und
Bus-Systeme direkt mit entsprechenden Stellmitteln an der Druck
maschine verbunden ist. Entsprechend der ermittelten Ursache für eine
Druckschwierigkeit kann dann beispielsweise automatisch die Druckbei
stellung verändert, die Feuchtmittelführung korrigiert oder die
Stellglieder für die Farbführung aktiviert werden.
Claims (3)
1. Verfahren zur Überwachung und Regelung des Druckprozesses,
insbesondere an Offsetdruckmaschinen, bei welchem meßtechnisch
die Qualität des Druckproduktes wiedergebende Merkmale erfaßt
werden und in Verbindung mit weiteren den Druckprozeß beein
flussenden Größen derartig in den Druckprozeß eingegriffen
wird, um das Druckprodukt an eine Soll-Qualität heranzuführen,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus verfahrenstechnisch ausgewerteten Druckversuchen den
Punkten in einem durch die meßtechnischen Merkmale gebildeten
Merkmalsraum nach Art einer unscharfen Klassifikation Zugehörig
keitsvektoren zu bestimmten vorher festgesetzten Klassen
und/oder Ursachen für Druckschwierigkeiten (Qualitätsdefekte)
zugeordnet werden (Lernphase) und
daß bei der Überwachung des Druckprozesses aus den am Druck
produkt meßtechnisch gewonnenen Merkmalen und über den ent
sprechenden Zugehörigkeitsvektor dieses Punktes im Merkmalsraum
die Zugehörigkeit des Druckproduktes zu einer bestimmten Klasse
bzw. Ursache bestimmt wird, woraufhin die Zugehörigkeit zu
dieser Klasse angezeigt und/oder auf den Druckprozeß über die
derartig ermittelte Ursache eingegriffen wird (Kannphase).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Merkmalsraum aufspannenden Koordinaten durch die
Volltonfarbdichte (DV), sowie wenigstens eine Rastertonfarb
dichte (DR) bestimmten Rastertonwertes gebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß verschiedene Bedruckstoffsorten mit jeweils ähnlichem durch
technisches Verhalten je ein Merkmalsraum mit entsprechender
Zuordnung der Zugehörigkeitsvektoren zugeordnet ist.
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