Исследование систем контроля качества печати современных рулонных печатных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломный проект

Исследование систем контроля качества печати современных рулонных печатных машин

Введение

Современная полиграфическая отрасль, как и большинство других отраслей, в настоящее время развивается очень быстро, и, следовательно, чтобы то или иное предприятие, в частности, полиграфическое, было конкурентноспособным и эффективным, необходимо постоянное совершенствование технологии и техники, внедрение новых прогрессивных с технической и технологической точки зрения решений, способных максимально эффективно контролировать, анализировать и оптимизировать тот или иной производственный процесс.

Данный тезис особенно актуален для типографий, ориентированных на печать высококачественной журнальной и газетной продукции.

Одним из основных решений такого рода в специализированных журнальных и газетных типографиях являются встроенные в рулонные печатные машины системы контроля цвета с обратной связью.

Современное состояние проблемы сводится к существованию на рынке двух принципиально разных технологий измерения и контроля цвета: денситометрической и колориметрической, каждая из которых по-своему эффективна и оправдана, и для каждой из которых разработаны и функционируют масштабные комплексы, построенные на основе самых прогрессивных технологий.

В настоящее время существует большое многообразие различных систем измерения цвета и контроля качества печатной продукции.

Актуальность работы характеризуется следующими факторами:

- большинство современных полиграфических производств стремятся к достижению качества, регламентированного стандартом ISO 12647-2, являющимся в настоящее время основным стандартом типографской печати;

- самыми эффективными измерительными системами для рулонной печати являются системы с обратной связью, способные вносить корректировки в процесс печати, достигая параметров стандарта;

Цель работы заключается в том, что из существующих, наиболее распространенных на данный момент систем контроля качества, необходимо определить, какие системы лучше подходят к определенным видам рулонных печатных машин.

Основные направления исследования работы:

· Изучение различных систем контроля качества печати;

· Модернизация РПМ Heidelberg Mercury;

· Модернизация РПМ Heidelberg M-600.

Практическая полезность работы. В «Полиграфическом комплексе «Пушкинская площадь» из восьми рулонных печатных машин, три не оснащены системой контроля качества печатной продукции, имеющую обратную связь с машиной. Это газетная машина Heidelberg Mercury и две журнальные печатные машины Heidelberg М-600. Поэтому практическая полезность работы заключается в том, чтобы проанализировать работу трех различных систем контроля качества печати и выявить какие системы больше подходят к машинам для газетной печати, а какие для машин журнальной.

1. Обзор существующих систем контроля качества печати с обратной связью. Обзор существующих методик измерения цвета

1.1 Денситометрия

Оптическая плотность

Принцип работы денситометра - измерение оптической плотности D, которая определяется логарифмическим соотношением:

D=log1/b=log I₀/I

печать журнальный газетный

Коэффициент отражения ? равен отношению интенсивности света I, отраженного от красочного слоя, к отражению I₀ от участка незапечатанной бумаги. С увеличением толщины красочного слоя коэффициент отражения ? уменьшается. Для того, чтобы получить данные, пропорциональные изменению толщины красочного слоя, при расчете оптической плотности сначала находят обратную величину 1/?, а затем вычисляют ее логарифм. Как известно, отрицательный логарифм отражения (пропускания) моделирует нелинейность зрительного восприятия.

Перед началом работы измерительный прибор калибруется обычно по подложке (белая бумага) для установки нулевого значения плотности. Для «абсолютной» калибровки используют специальный стандартизированный эталон, например, сульфат бария. Он применяется для того, чтобы можно было производить сравнения измерений, выполненных на различных устройствах, независимо от запечатываемого материала.

Для измерений на оттисках, выполненных различными цветными печатнами красками, на пути хода лучей от данного источника света в денситометре размещают светофильтры. Цветные фильтры согласованы по спектральным характеристикам триадных красок (CMYK). Максимум пропускания светофильтров должен находиться в зоне, соответствующей минимуму отражения измеряемой краски. Таким образом, светофильтры пропускают свет, дополненный к цвету выделяемой краски (например, синий светофильтр - для желтой краски, зеленый - для пурпурной, красный - для голубой). Это приводит к высоким значениям измеряемых величин и к оптимальной чувствительности приемника к изменениям толщины красочного слоя. Светофильтры, установленные на различных измерительных приборах, стандартизированы. Денситометрические измерения привели к появлению термина «цветоделенная плотность» в противоложность известному «оптическая плотность», которая оценивается без применения светофильтров (преимущественно для измерения черной краски). Но и здесь очень часто работает так называемый фильтр видности, или зеленый светофильтр, применяемый для пурпурного цвета. Для специальных (внетриадных) красок в денситометре не предусмотрено никаких подходящих светофильтров. Остается проводить измерения за светофильтром, дающим наибольшее значение плотности.

Денситометры также пригодны для измерения спектральной плотности. С этой целью они снабжаются специальными узкозональными светофильтрами (например, с шириной полосы 30 нм), что улучшает сопоставимость показаний различных приборов именно по спектральной плотности. Обычно при денситометрическом считывании используют измерительную апертуру диамметром порядка 3 мм.

Действие поляризационных фильтров. С помощью денситометров можно измерять как сухие, так и еще сырые красочные слои. Для последних характерна относительно гладкая, глянцевая поверхность. При высыхании красочный слой в какой-то мере принимает неравномерную шереховатую структуру поверхности бумаги и теряет первоначальный глянец. Если произвести измерения сначала по сырому, а затем по сухому слою, то результаты измерений будут различными (величина измерений плотности по сырому слою будет выше, чем по сухому слою).

Для того, чтобы компенсировать такое рассогласование, на оптическом пути устанавливаются два линейных поляризационных фильтра со скрещенными плоскостями (рис. 2.1). Из распространяющихся во всех направлениях световых волн поляризационные фильтры пропускают только волны одного направления. Часть световых лучей, прошедших через первый поляризационный фильтр, зеркально отражается красочным слоем, т.е. без изменения направления их распространения. Второй поляризационный фильтр повернут по отношению к первому на 90?, так что заркально отраженные лучи им не пропускаются (рис. 2.1). Зеркально отраженный свет, таким образом, из измерений исключается. Однако, если лучи света проникают в красочный слой и отражаются либо от него, либо от запечатываемого материала, то они теряют свою поляризацию. Следовательно, эти лучи частично пройдут через второй поляризационный фильтр и попадут на фотоприемник. Таким образом, путем исключения части света, зеркально отраженной от слоя сырой краски, достигают примерного равенства результатов измерений «по сырому» и «по сухому». Другими словами, сырой слой невысохшей краски с большим глянцем дает такие же показания, как если бы он был сухим. Благодаря поглощению поляризационного фильтра на фотоприемник попадает уменьшенная отраженная составляющая, что приводит к несколько более точным измеряемым значениям.

Рис. 1.1. Принцип построения денситометра

Относительная площадь растра

Достоверная цветопередача растрового изображения очень критична к изменению размера растровых точек, поскольку эти отклонения приводят к сдвигам в тоно- и цветопередаче. Имеется множество факторов, которые оказывают влияние на градационную передачу при растрировании, и поэтому они должны контролироваться в целях стандартизации. В репродукционном процессе самой простой контролируемой величиной градационной передачи является относительная площадь растровых точек на полях цветных контрольных шкал. Относительная площадь растровых точек (Sотн) на оттиске (т.е. площадь, занятая покрытыми печатной краской растровыми точками на поле контрольной шкалы) может быть измерена денситометром. Относительная площадь растровых точек (в процентах) рассчитывается по уравнению Мюррея - Девиса из значений интенсивности света, отраженного от плашечного красочного слоя и растрового поля, как

F_D [%] = 1-b_R/1-b_V ?100%

где b_R - отражение растрового поля;

b_V - отражение плашечного слоя.

При этом предполагается, что красочный слой на растровых точках и плашке имеет одну и ту же толщину. Таким образом, подставляя измеренные значения оптической плотности в приведенную выше формулу, относительную площадь растровой точки вычисляют так:

F_D [%] = 1-10^-D_R/1-10^-D_V ?100%

где D_v - оптическая плотность плашки;

D_R - оптическая плотность растрового поля.

При денситометрической оценке оптической плотности растровых полей измеряемые значения соответствуют не геометрической относительной площади растровых точек (т.е. соотношению площадей, занятых растровыми точками и незапечатанной бумагой), а «оптически эффективной запечатанной площади». Различие между геометрической и оптически эффективной площадью возникает из-за того, что как при рассматривании, так и при денситометрических измерениях часть света, падающего на пробелы, рассеивается в толще бумаги и, попадая под растровую точку поглощается ее красочным слоем.

Рис. 1.2. Схематичное изображение явления оптического растискивания

Этот эффект «поглощения света» приводит к тому, что растровые точки оказываются оптически несколько большим, чем в действительности. Таким образом, оптически эффективная относительная запечатываемая площадь складывается из геометрической площади, определяемой из оптического растискивания. Математически это учитывается, например, посредством коэффициента Юла-Нильсена, вводимого в уравнение Мюррея-Девиса. Формула Мюррея-Девиса с поправкой Юла-Нильсена используется в ряде денситометров (преимущественно амриканского происхождения) и результаты рачетов сильно отличаются от результатов, рассчитанных по формуле Мюррея-Девиса, поэтому всегда важно проводить контрольные измерения по одной из двух формул.

Растискивание

При оценке репродукционного процесса с учетом свойств используемых материалов относительная площадь растровых элементов оттиска становится важнейшей измеряемой величиной и основной количественной характеристикой.

При растискивании увеличение растровых точек (Z) рассчитывают из относительной площади растровых точек на фотоформе (Ff) как оригинала для изготовления печатных форм и их конечной относительной площади на оттиске (Fd), полученной на запечатываемом материале в печатном процессе:

На цветных контрольных шкалах относительная площадь точки, например, по голубой краске (равной 55%) получается посредством измерения плотностей плашки и поля тоновой шкалы с относительной площадью растровой точки фотоформы 40%. Таким образом, прирост относительной площади точки к известному ее размеру (40%) на фотоформе составляет 15%. Приращение обычно положительно, так как резиновое полотно увеличивает точку при ее передаче на бумагу. Предполагается, что относительная площадь при переходе от фотоформы к печатной форме изменяется незначительно, В общем случае это зависит от того, изготавливается печатная форма на пластине позитивным или негативным копированием. Изменение градации, происходящее в печатном процессе, должно быть учтено при цветоделении и изготовлении фотоформ. Исходя из практических соображений, в стандартизированном позитивном копировальном процессе изготовления печатных форм растровые точки с фотоформы копируются на печатную форму с несколько уменьшенными размерами. При стандартных условиях ведения печатного процесса площади растровых точек снова увеличатся. На рис. …. показана типичная градационная кривая печатного процесса. Растискивание в значительной степени зависит от свойств поверхности бумаги и ее впитывающей способности, реологических свойств красок, характеристик резинотканевого полотна (декеля), давления при печати и т.д. При разработке стандартов офсетной печати были нормированы значения растискивания от фотоформы до оттиска. Эти данные по растискиванию служат печатнику нормами для соответствующего выбора материалов и необходимых регулировок печатного оборудования.

Рис. 1.3. Градационная кривая печатного процесса и растискивания

Дополнительные показатели качества

Другие параметры качества печати могут быть получены посредством денситометрических измерений. В особенности это относится к краскопереносу для растровых и плашечных красочных полей (относительный контраст печати или просто контраст), а также наложению красок плашечных полей одна на другую (красковосприятие / захват краски).

Контраст. Относительный контраст печати рассчиты-вается по значениям оптических плотностей заливки Р» и растрового поля Ов. Значение 0В измеряется предпочтительно на уровне 3/4 растровой шкалы, например, на 70%-ном поле шкалы контроля печатного процесса.

Красковосприятие. Красковосприятие рассчитывается по оптическим плотностям плашечных полей при их одно-, двух- и трехкрасочных наложениях с учетом их последовательности. Рассчитанные по следующим формулам величины красковосприятия говорят о том, сколько процентов одной краски переходит на другую, причем для сравнения используются однокрасочные поля, восприятие которых принимается за 100%.

1.2 Колориметрия

Колориметрия - это наука прогнозирования совпадений цветов с их восприятием человеком. Иными словами, ее цель - создать числовую модель, позволяющую предсказывать, когда метамерия имеет место и когда она отсутствует. Удачная колориметрическая модель должна выполнять следующее:

там, где типичный человек-наблюдатель видит совпадение двух образцов цвета (иными словами, метамерию), колориметрическая модель должна обозначать оба образца одинаковыми числовыми значениями.

там, где типичный человек-наблюдатель видит отличия в двух образцах цвета, колориметрическая модель должна не только обозначить эти образцы разными числовыми значениями, но и обеспечить расчет числового значения цветового различия, позволяющего предсказать, насколько разными данные образцы окажутся для наблюдателя.

Современные колориметрические системы несовершенны, но благодаря передовым исследованиям, проводимым CIE (Commision Internationale de l'Eclairage - Международная комиссия по освещению), они оказались достаточно надежными, чтобы послужить основанием для большинства современных систем управления цветом. Числовые модели позволяют представить в числовом виде цвет, который одинаково воспринимается большинством людей с нормальным цветовым зрением.

Колориметрическая система CIE

Свойства системы:

стандартные осветители. Спектральные определения ряда источников цвета, при освещении которыми выполняется согласование цвета. Существует несколько стандартов на осветители, определенных CIE - это категории A, B, C, D, E, F, отличающиеся спектральными кривыми и значениями коррелированной цветовой температуры. В полиграфии чаще всего используются источники D50 и D65 с коррелированной цветовой температурой 5000К и 6504К соответственно.

Стандартный наблюдатель. Представляет собой полную трехцветную характеристику чувствительности типичного человека-наблюдателя, или, проще говоря, все цвета, которые мы в состоянии видеть. В большинстве колориметров применяется модель стандартного наблюдателя под углом 2? (1931 г.), хотя существует модель стандартного наблюдателя под углом 10?(1964 г.). Последняя получена в результате современных экспериментов с использованием большего числа образцов цвета6 освещавшихся под большим углом расположения ямки глаза и обнаруживших несколько иную трехцветную характеристику чувствительности человеческого зрения.

Система координат основных цветов CIE XYZ. Удачное определение трех основных воображаемых цветов, полученных из трехцветной характеристики чувствительности стандартного наблюдателя. Основные цвета считаются воображаемыми в том отношении, что они не связаны ни с одним из настоящих источноков света, поскольку невозможно создать настоящий источнок света, возбуждающий только средне- и коротковолновые колбочки человеческого глаза, хотя реакция, смоделированная с помощью этих цветов, вполне реальна. Помимо того что каждая метамерная пара дает одни и те же значения координат XYZ, координата Y основного цвета служи также для обозначениря средней величины яркости, воспринимаемой колбочками, поэтому значение Y цвета означает также его яркость

Диаграмма цветности CIExyY - это математическое преобразование координат XYZ цветового пространства для удобства их применения на практике. Она показывает соотношение между аддитивными цветами. Так, прямая линия, проведенная между двумя точками этой диаграммы, обозначает цветв, которые могут быть созданы путем сложения двух исходных цветов в разных пропорциях. Следует, однако, отметить, что координаты XYZ и диаграммы цветности xyY не учитывают нелинейность человеческого зрения, в связи с чем искажается расстояние между цветами в цветовом пространстве.

Рис. 1.4. Локус цветового пространства CIE xyY

Равномерные цветовые пространства (LAB, LUV) - это два пространства, определенные CIE для уменьшения искажения расстояния между цветами. В обоих цветовых пространствах значения светлоты (L*) определяется одним и тем же образом: оно приблизительно равно кубическому корню значения яркости Y (что является грубым приближением логарифмической характеристики воспринимаемой человеко яркости). В обоих случаях предпринята попытка создать равномерно воспринимаемое пространство, т.е. по расстоянию между точками в таком пространстве можно предсказать, каким образом эти два цвета будут восприниматься человеком-наблюдателем. Эти цветовые пространства обладают свойствами, подобными оттенку, насыщенности и яркости, а также свойствами упомянутых выше трех противоположных систем (в данном случае L*a*b*). Модель LAB заменила модель LUV в большинстве практических применений, и хотя эта модель отнюдь не идеальна, поскольку преувеличивает, например, различия в желтом и недооценивает их в синем, тем не менее, она вполне пригодна. Поиски идеально равномерного цветового пространства продолжаются, а пока что модель LAB остается проверенным временем средством.

Расчеты цветового различия (?E). Простой способ определения цветового различия между двумя образцами цвета. Если определяются два цвета, необходимо сначала найти соответствующие им точки в равномерном цветовом пространстве, а затем рассчитать растояние между ними, которое по определению соотносится с цветовым различием, воспринимаемым человеком-наблюдателем. Эта величина обозначается как ?E.

Значения цветовых различий (dЕ) рассчитываются как среднеквадратичные отклонения значений координат цветности системы CIE L*a*b (CIE 1976). Формула вычисления:

dE=Ц(L₁-L₂)²+ (a₁-a₂)²+(b₁-b₂)²



Рис. 1.5. Цветовое тело Adobe RGB (1998) в колориметрическом пространстве CIE LAB

1.3 Спектрофотометрия

Спектрофотометрия - это наука об измерении спектральной отражательной способности, или отношения силы света каждой длины волны, падающего на поверхность, к силе света той же длины волны, отражающегося обратно в детектор измерительного прибора. Спектральная отражательная способность аналогична коэффициенту отражения (R), который измеряется денситометром, а затем преобразуется в оптическую плотность, за одним исключением. Если оптическая плотность представляет собой единственное значение, обозначающее общее число отраженных или пропущенных фотонов, то спектральная отражательная способность - ряд значений, обозначающих число отраженных или пропущенных фотонов на разных длинах волн. Спектрофотометры, применяющиеся в полиграфии, обычно разделяют область видимого спектра на диапазоны, иногда шириной 10 или 20 нм, получая значения для каждого диапазона. Исследовательские лабораторные спектрофотометры разделяют данную область на еще более узкие диапазоны, иногда шириной 2 нм.

Данные спектрофотометрических измерений затем, как правило, подлежат обработке с использованием методов математического моделирования трех рецепторов стандартного наблюдателя CIE при заданном источнике света и определенном угле зрения. Таким образом, сигнал преобразуется в соответствии с правилами колориметрического анализа с целью определения значений X, Y и Z в системе XYZ, а также для конвертации цветовых координат при последующих переходах в другие колориметрические системы. Программное обеспечение спектрального колориметрического прибора обычно позволяет производить прямой перевод спектральных данных в данные колориметрической системы, используемой в работе, и учитывает при этом уравнение соответствующего стандарта. (например, CIE).

С помощью спектральных измерений можно также определить некоторые цветовые эффекты, искажающие результаты измерений, например, флуоресценция - в зависимости от освещения цвет может обнаруживать особый эффект сияния), или же можно оценить недостатки измерительной оптики. Отклонения могут быть устранены соответствующими компенсирующими пересчетами перед переводом цветовых значений в стандартные CIE. Кроме того, с помощью спектрофотометра можно вычислить оптические плотности, при этом пропускание оптических фильтров денситометра моделируется цифровым методом. Также в большинстве спектофотометров доступна функция «ISO check» - проверка соответствия координат стандарту ISO c указанием значения DЕ.

Спектрофотометрические машинные измерительные приборы

Основные производители встроенных систем контроля качества не раскрывают конструкцию и техническое устройство модулей измерений, или делятся подобной информацией весьма неохотно. В той или иной степени каждая компания дорожит своим know-how, но принципиально системы действут следующим образом: фотоголовка машинного денситометра / спектрофотометра устанавливается на каретке, перемещающейся вдоль оттиска по направляющим с помощью небольшого шагового двигателя. На валу рубящего цилиндра печатной машины, делающего один оборот за печатный цикл, установлен датчик синхроимпульсов. На определенном по счету синхроимпульсе, когда полоса меток, отпечатанных на оттиске, находится в зоне контроля, на вход контроллера поступает сигнал фотоголовки, пропорциональный отраженному от оттиска световому потоку. После завершения измерения одного тест-объекта каретка по команде контроллера перемещает фотоголовку в следующую зону контроля. Закончив измерение вдоль всей полосы, каретка возвращает фотоголовку в исходное положение. Периодически каретка сдвигает фотоголовку в зону калибровки, где расположены эталоны «черного» и «белого», для корректировки параметров измерительного тракта системы.

Оптическая система машинных измерительных приборов состоит из нескольких линз, диафрагм, поляризационных фильтров, светофильтров. Каждое измерение, на основании которого система анализирует процесс, является статистически достоверным, как и в любом измерительном процессе. Система делает несколько измерений на одном участке изображения, усредняет полученные данные и выдает усредненный результат, чтобы избежать попадание случайных величин.



Рис. 1.9. Фотоголовка SpectralCam системы QTI

2. Встроенные в рулонные машины системы контроля цвета с обратной связью

MAN-Roland IDC/GrafiKontrol Densiweb

Денситометрическую систему контроля цвета, основанную на измерении и поддержании оптических плотностей красочного слоя рассмотрим на примере немецкой MAN-Roland InlineDencity-Control.

Основополагающая теория управления цветом фирмы MAN-Roland заключается в контроле оттиска по максимальным оптическим плотностям CMYK. Ключевая идея в том, что при любом способе измерения цвета, его регулировка осуществляется подачей краски в красочном аппарате печатной машины, то есть, фактически, изменением толщины красочного слоя, или оптической плотности. Измерение баланса серого или колориметрические измерения считаются излишними, так как все эти измерения в результате сложных программных пересчетов приведут к команде изменить в ту или иную сторону оптическую плотность красочного слоя в той или иной секции печатной машины. По мнению специалистов MAN-Roland денситометрический контроль позволяет сохранить связь между формными и печатными процессами (формы готовятся для каждой краски оддельно, следовательно и контроль оттиска с каждой формы логично контролировать по отдельным тест-объектам).

Недостаток системы Dencity Control заключается в том, что измеренные значения оптической плотности краски не являются абсолютными. Различные марки денситомтров выдают различные значения оптической плотности, которые не являются ошибочными, но их нельзя подвергнуть сравнению и нельзя передать. Чистые числовые значения без других данных являются неподходящим средством коммуникации. Измеряемый за соответствующим фильтром цвет вычитается из черного и измеряется как толщин слоя краски в соответтвии с законом Бугера - Ламберта - Бера. Итак, денситометрическиое измерение ничего не говорит о цветовом тоне, оно не подходит для измерения цвета.

Измеренный денситометром и верифицированный оттиск можно охарактеризовать как качественно напечатанный, но никогда нельзя сделать вывод о его цветовой достоверности.

Все вышеизложенное является достаточной причиной для постановки под сомнение эффективность контроля качества методом Dencity Control. С другой стороны существуют области применения, не требующие цветовой достоверности цвета, где данный метод будет необходимым и достаточным для контроля качества.

При несовершенстве технологии система MAN-Roland IDC имеет интересные технические решения. Измерения проводят восемь фотоголовок, каждая из которых инспектирует зону шириной в 120 мм, на полотне шириной 965 мм. Такая же линейка фотоголовок установлена с другой стороны полотна для _{контроля} оптических плотностей оборота запечатываемого материала. Благодаря такой конструкции измерительной части устройства интересно решен вопрос синхронизации момента измерений с прохождением полосы меток перед фотоголовками. В полосе меток находится так называемая триггер-метка (от англ. Trigger - побуждение), которую считывает специальный датчик (триггер-сенсор), стоящий по ходу движения полотна чуть впереди линейки фотоголовок. Поскольку линейное положение между триггер-сенсором и фотоголовками известно, то по появившейся полосатой триггер-метке определяется текущая скорость полотна, и с учеом этого вычисляется момент времени измерения фотоголовками полосы меток.

Отличием такого устройства от предыдущих является не последовательное, а одновременное получение информации от всех меток, и, следовательно, более высокая реакция на возможные отклонения. К тому же отсутствие движущихся частей улучшает условия измерений, повышает надежность и эксплуотационные характеристики системы.



Рис. 2.1. Фотоголовки устройства IDC фирмы MAN-Roland на рулонной печатной машине

Рис. 2.2. Фрагмент контрольной шкалы с полосатой триггер-меткой

Рис. 2.3. Схема построения фотоголовок MAN Roland IDC

На рис. 2.3 можно увидеть, что освещение объектов измерений производится не вспышкой с набором светофильтров, а окрашенными в соответствующий светофильтру цвет светодиодами. Такая технология позволяет упростить конструкцию фотоголовки а также продлить срок службы источника света.

Похожий принцип работы и у системы Densiweb итальянской фирмы

grafiKontrol Controlli Grafici e Industriali S.p.A, установленная в московской типографии «Первый полиграфический комбинат» на машинах Rotoman.

Контрольные метки для данной системы сгруппированы так, что в каждой зоне присутствует метка-плашка и метка 50-% растровой площади каждого цвета. Кроме того, присутствуют метки бинарного и тройного наложения.

Датчиком является фотоголовка с сенсорным элементом на ПЗС. Стробоскопический источник света собран на комплекте излучающих диодов белого свечения с цветовой температурой 7500 К. Мощность источника обеспечивает приемлимое соотношение сигнал/шум для надежного измерения оптических плотностей во всем рабочем диапазоне.

Рис. 2.4. Машинный график распределения показаний растискивания

На рис. 2.4 представлен график распределения показаний растискивания на каждом участке подачи краски соответственно по четырем красочным секциям.



Рис. 2.5. Машинный график распределения оптических плотностей

На рис. 25 изображен график распределения оптических плотностей на каждом участке подачи краски соответственно по четырем красочным секциям.

Данная система состоит из восьми камер (если печатная машина одинарной ширины), либо шестнадцати камер (если машина двойной ширины), камеры неподвижно установлены на единой планке. Данные камеры контролируют свой небольшой участок запечатываемого бумажного полотна. За счет того, что в данной системе использовано восемь, либо более, высокоточных камер измерения цвета, данная система более дорогая, чем аналоги, которые, в основном, имеют только одну движущуюся камеру.

Основным преимуществом данной системы является то, что она более оперативна проводит измерения, т.к. в ней используется восемь камер.

Основным недостатком данной системы является то, что она может производить только измерения оптической плотности красок (толщины и равномерности красочного слоя на бумажном полотне). Но данная система не дает информации о цвете (колористики), т.е. является неинформативной для работы с цветом и цветовыми характеристиками печати.

QTI CCS System Brunner Instrument Flight

Денситометрическую систему контроля качества цвета рассмотрим на примере американской системы Quad Tech Inc. Color Control System c модулем швейцарской фирмы System Brunner, установленную в московской типографии «Алмаз-Пресс» на машинах Heidelberg Sunday и Heidelberg Harris M-600.

Метод анализа System Brunner заключается в приведении оттиска в соответствие с балансом по-серому посредством измерения относительных площадей растровых элементов серой шкалы на оттиске во всем градационном диапазоне и установления оптимальных балансных значений посредством регулирования зональной подачи красок.

Машинный денситометр проводит измерения контрольных тест-объектов за тремя светофильтрами, получая тем самым спектральную оптическую плотность краски (D), затем пересчитывает оптическую плотность (D) в относительную площать растровой точки (Sотн) по формуле Мюррея - Дэвиса (в некоторых случаях с поправкой Юла - Нильсона).

По теории System Brunner существуют четыре основные подвергаемые анализу плотности растра, так называемые «степени растра»:

Глубокий тон С100%/M100%/Y100%

Тон 3/4 С75%/M65%/Y65%

Средний тон С50%/M41%/Y41%

Тон 1/2 С25%/M18%/Y18%

Приоритетным является установление баланса по-серому в полутонах Значение серого поля: С 50/ М 41/ Y 41, поскольку полутон более чувствителен к малейшим изменениям растискивания и оптической плотности краски, чем глубокий тон, и более информативен, чем тон 1/2. Если рассмотреть запатентованную System Brunner диаграмму Isokonturen, которая в сущности является интерпритацией общеизвестной градационной кривой печатного процесса, то можно увидеть, что максимальное значение растискивания система приобретат в 50% тоне, который, по сути, и явлется максимальным индикатором поведения системы.



Рис. 2.6. Диаграмма Isokonturen

Неравновесное распределение плотностей растра в балансе связано с спектральным составом излучения каждого из цветов синтеза CMYK. Если рассмотреть кривые поглощения реальных красок CMY, то можно увидеть, что, в отличие от кривых поглощения идеальных красок, они лежат в области длин волн преобладабщего спектра и в меньшей степени в областях длин волн соседних спектров, что фактически означает, что в каждой областе присутствуют спектральные помехи. То есть голубой цвет - это не чистый оттенок синего, он уже содержит долю пурпурного и желтого. По этой причине в трехцветной области баланса серого содержание пурпурного и желтого в массиве данных сокращается соответственно. При одинаковом увеличении плотности тона при печати CMY тем самым достигается нейтральный серый при 3-цветной печати с наложением. Если бы покрытие поверхности было одинаковым для всех цветов, то возник бы не нейтралный серый, а красно-коричневый серый. Таким образом эффективным соотношением, учитывающим неидеальность реальных красок, стало именно соотношение С 50/ М 41/ Y 41, в версии System Brunner немного отличное от стандарта ISO 12647-2, где С 50/ M 40/ Y40.

На изменение размера растровой точки в печатном процессе оказывают влияние ряд факторов:

- линиатура растра. Чем выше линиатура растра, тем более высокий показатель растискивания при одинаковом режиме печатания. Механическое растискивание увеличивает точку на практически равную величину независимо от размера растровой точки, так, например, если для 150 lpi величина приращения составляет, предположим, 15%, то для 175 lpi та же величина уже составляет порядка 20%

Растискивание происходит в краевой зоне точки:

Рис. 2.7. Увеличение точки на разной линиатуре растра одинаковое

- форма растровой точки

- краевые зоны растровых точек

- наложение красок / треппинг

- печатная форма

- офсетная резина

- бумага

- краска

- увлажняющий раствор

С помощью машинного денситометра можно измерит следующие параметры:

плотность полного тона отдельных цветов

плотность растра отдельных цветов на расторовых шкалах

увеличение плотности тона в% по Мюррею-Дэвису на отдельных растровых шкалах, или «растискивание»

конформность: отношение плотности полного тона к увеличению плотности тона

Треппинг/цветовой баланс при 3-х цветной печати с наложением в среднем тоне на шкале баланса серого в среднем тоне

Треппинг бинарный на шкалах полного тона

- Треппинг/цветовой баланс при 3-цветном наложении в полном тоне и на шкалах баланса серого в глубоком тоне

Преимущества контроля параметров печати по балансу серого:

1. в процессе печати тиража обнаруживаются самые малые цветовые флуктуации и сдвиги

2. контролируется цветовой баланс - важнейший фактор, влияющий на визуальное восприятие отпечатка

3. контроль серого баланса выявляет малейшие изменения в параметрах, характеризующих условия печати, процесс нанесения краски и приводку.

По-умолчанию регулировка и оптимизация баланса по-серому осуществляется пополосно, т.е. введение корректировки баланса и его оценка осуществляется интегрированно по всем красочным зонам, расположенным в зоне данной полосы.

Корректировка баланса по красочным зонам может осуществлятся только по требованию заказчика.

Предлагается четыре варианта градационных стандартов:

EUROSTANDART 12% (Dot Gain C - 12%, M - 12%, Y - 12%, K - 15%)

EUROSTANDART 15% (Dot Gain C - 15%, M - 15%, Y - 15%, K - 19%)

EUROSTANDART 19% (Dot Gain C - 19%, M - 19%, Y - 19%, K - 23%)

EUROSTANDART 23% uncoated (Dot Gain C - 23%, M - 23%, Y - 23%, K - 27%)

Качество печати оценивается по пятибалльной системе, отражающей степень соответствия характеристик печати глобальным стандартам по системе рейтинга программы System Brunner.

Теория контрастности изображений по System Brunner говорит о том, что изображение состоит из более чем одного цветового тона. Если глаз одновременно рассматривае более чем один цветовой тон, то он автоматически попадает под влияние их различий и раздражается. В этих различиях и есть сущность контраста. Контрасты определяют восприятие цветовых сдвигов в изображении. Котрасты также определяют степень сложности в воспроизведении. Фактически каждое изображение - это сложная структура, состоящая из контрастов.

Чем сильнее контрастности (или большее их количество) представлено в изображении, тем менее восприимчив глаз к его воспроизведению в отношении колебаний цвета, и тем больше допуски для колебаний цвета. В изображениях с малыми контрастностями глаз более восприимчив к колебаниям и отклонениям цвета, и поэтому допуски для колебаний цвета меньше.

Приоритетеным же признаком колебания цвета для человеческого зрения является отклонение цветового баланса.

Следовательно стратегия коррекции по версии System Brunner имеет следующую последовательность:

приоритет цветовых балансов

градация изображения

общая контрстность

По признаку контрастости изображения Sysem Brunner выработана следующая классификация:

Класс 0: гомогенные трехцветные плашки, офсетной печатью не воспроизводятся без видимых отклонений. Область допуска лежит в центре гексагона

Класс 1: Изображения с малыми контрастностями, охватывающие преимущественно серые и коричневые тона; также большие по площади основные изображения.

Приемлимы по качеству при колебании цветового баланса в среднем тоне от ±2%. Граница допуска лежит в пределах первого венца в гексагоне.

Класс 2: Изображения с нормальными контрастностями; множество изображений.

Приемлемы по качеству при колебании цветового баланса в среднем тоне от ±4%. Граница допуска лежит в пределах второго венца в гексагоне.

Класс 3: Изображения с сильными цветовыми контрастностями.

Приемлемы по качеству при колебании цветового баланса в среднем тоне от ±6%. Граница допуска лежит в пределах третьего венца в гексагоне.

Рис. 2.8. Красочный гексагон

На основании классов изображений System Brunner предлагает ряд категорий качества:



TOP Для изображений класа 0 + 1

Обеспечивает соответствие изображений пробного оттиска и тиражного оттиска. Цветные объявления во всю страницу для косметических продуктов с рисунками лиц молодых женщин, крупноформатные профессиональные студийные снимки.

LUXUS Для изображений класс 0 + 1

Обеспечивает высокое соответствие изображения пробного оттиска и тиражного оттиска. Каталоги продуктов класс Люкс международных марок; студийные снимки

AKZIDENZ Для изображений класса 2

Хорошее соответствие между оптимизированными пробными оттисками и печатным изображением; реклама продуктов, печатные издания в сфере культуры, моды, искусства, архитектуры.

PERIODIKA Для изображений класса 2 + 3

Воспроизведение изображений по сравнению с оптимизированным пробным оттиском более правдоподобно в цветовом отношении; печатные издания класса не «люкс», редакционная часть периодических изданий, публикаций в области путешествий, досуга, профессий

MINIMAL Для класса изображений

Более приемлимое по сравнению с оптимизированным пробным оттиском при минимальных требованиях; необязательный пробный оттиск, электронное книгоиздание без профессиональной выверки.

Разделение на категории качества позволяет экономить ресурсы при работе с изображениями, не требующими особо тщательного контроля, а также точно выбирать режим контроля и управления печатью в зависимости от характера самого изображения.

Система оборудована функцией мониторинга и отчетности, позволяющая анализировать графики процесса с шагом в 30 сек.

В отчете содержится информация о наименовании заказа, времени начала печати, скорости машины, периодах управления в ручном режиме, графики отклонения от программных показаний Sотн по 32 зонам по лицу или обороту каждой секции. Также гексагоны с отклонениями по цветовым координатам с процентными порогами. Также возможно формирование аналитической отчетности, такой как, например, распределение по Гауссу выборки измерений

Недостатком системы Instrument Flight является сама теория анализа по Sотн., несмотря на существенные преимущества перед теорией анализа по максимальным оптическим плотностям. Величина, форма, толщина слоя растровой точки - величина довольно непостоянная, если не сказать вероятностная. На нее влияет масса параметров: микрогеометрия поверхности бумаги, вязкость, а значит и величина когезии краски, впитывающая способность бумаги, характеристики резинотканевого полотна, оптическое растискивание и т.д. Следоватльно, режим печати должен быть настолько выверен от секции к скции, чтобы поддержание баланса по-серому не сказывалось на цвете как таковом, в противном случае, при увеличении Sотн по тем или иным причинам, предположим, только в пурпурной секции, система для поддержания баланса будет вынуждена уменьшить / увеличить подачу, снизив / повысив при этом оптическую плотность и в плашках, что негативно скажется на передаче цвета.

Баланс серого несомненно отражает восприятие цвета среднестатистическим наблюдателем и в состоянии воспроизводить качественно подготовленные изображения с довольно высокой достоверностью, но когда перед системой встанет задача проконтролировать, например, какой-либо фирменный цвет, без вмешательства оператора, а значит, нарушения баланса, система заданный цвет определить не сможет.

Данный факт, как в случае с системой MAN-Roland Dencity Control, характерезуют основу преимущества колориметрических систем перед денситометрическими.

Спектрофотометрические измерения обеспечивают соответствие координат цвета в аппаратно-независимом цветовом пространстве, как правило CIE Lab, являющемся PCS всех преобразований, а значит, позволяющим привести все процессы к общему знаменателю. Измерив Lab, цвету можно придать начальное определение, которое изображение получило еще при цветоделении.

Данная система состоит из одной подвижной камеры, которая считывает информацию с бумажного полотна, используя законы колористики.

Основным преимуществом данной системы является то, что она дает большое количество информации о цвете и возможности легко им управлять. Данная система позволяет управлять не только чистыми цветами CMYK, но и бинарами, т.е. составными цветами RGB.

К основным недостаткам данной системы можно отнести:

1. данная система достаточно сильно реагирует на изменение печатных характеристик рулонной печатной машины, а именно на расстискивании растровой точки (краевой эффект). В связи с этим при небольшом изменении расстискивания система вносит корректировки в виде увеличения или уменьшения подачи краски, т.е. вносит изменения непосредственно в колористику оттиска чистых цветов, что не всегда удобно для печатников и соответственно для качественной печати.

2. чистота сканирования данной системы подвижной камеры поверхности бумажного полотна, в среднем составляет 2 минуты (на машинах двойной ширины 4 минуты), т.е. система менее оперативна, чем система Graphic Control.

GMI Color Quick

Колориметрическую систему, или систему, использующую для измерений машинный спектрофотометр, рассмотрим на примере американской системы Graphics Microsystem Ink с модулем Сolor Quick собственной разработки. Система GMI установлена в московской типографии «Полиграфический комплекс» Пушкинская площадь» на машинах Heidelberg Sunday/Goss Sunday и Goss M-600.

ColorQuick использует двойной луч спектрофотометра, который соответствует ISO и стандартам инструмента ANSI. ColorQuick уникален в том, что он использует видео технологию, чтобы распознать и квалифицировать образчик цветной шкалы, который нужно измерить, затем использует спектрофотометр, чтобы квалифицировать и измерить элемент шкалы. ColorQuick вычисляет и сообщает, основываясь на стандартах ISO/ANSI StatusT и StatusE, такие величины как, например, растискивание, трепинг, и контраст оттиска. Колориметрия оценивается как в CIE L*a*b, так и в L*C*h и допуски могут быть вычислены и переданы на монитор управления машиной, и затем сохранены для последующего анализа.



Рис. 2.9. Измерительная головка GMI в действии

Во время печати система автоматически распознает и измерят цвет. С помощью пересчета спектральных кривых в оптическую плотность краски, она автоматически сверяет показания с эталонными значениями, и в случае отклонения, дает сигнал, который поступает в красочную секцию. С помощью пошагового двигателя, выполняющего зональную регулировку подачи краски, вносятся коррективы в поступающее количество краски.

Колориметрическая и регулировочная система построена таким образом, что она может с высокой производительностью выполнять несколько задач (например, измерение цвета, приводки и контроль изображения.

Опционально, над основной контрольной шкалой ставиться еще одна, дополнительная. В эту шкалу могут входить особые контрольные поля, значения которых могут использоваться для контроля и последующей оптимизации печатного процесса. В одном из вариантов это может быть шкала позволяющая фиксировать градационные характеристики печати. Также шкала может включать в себя элементы, на основании которых строится ICC профиль печатного оборудования. Из тиража в тираж машина автоматически может контролировать и фиксировать отклонения от ранее построенного профиля. После печати вся информация о тираже сохраняется на сетевом сервере, с которого в любой момент можно открыть форму заказа в программе ColorManager 3.0 и просмотреть измеренные контрольные значения в течении всего тиража, на основании которых можно сделать анализ и внести коррективы для повышения качества печати последующих аналогичных тиражей.

Рис. 2.11. Метки автоприводки красок

На рис. 2.9 представлено измерительное устройство ColorQuick, предназначенное для определения цветовых координат цветной контрольной шкалы посредством измерительной головки, перемещающейся перпендикулярно направлению движения бумажного полотна.

Во время печати система автоматически распознает и измерят цвет. С помощью пересчета спектральных кривых в оптическую плотность краски, она автоматически сверяет показания с эталонными значениями, и в случае отклонения, дает сигнал, который поступает в красочную секцию. С помощью пошагового двигателя, выполняющего зональную регулировку подачи краски, вносятся коррективы в поступающее количество краски.

Рис. 2.12. Схема работы системы GMI ColorQuick

Достоинства системы:

1. Снижение отходов во время приладки.

Использование ColorQuick позволяет уменьшить расход бумаги на приладку при запуске машины вплоть до 50%

2. Перераспределение людских ресурсов

Один печатник может точно и эффективно контролировать цвет с двух сторон полотна в процессе печати (по четырём краскам). Это может освободить помощника, который может следить за другими технологическими показателями работы машины.

3. 2mm цветная шкала

Уникальная 2mm цветная шкала со встроенным характеристиками опознавания позволяет высокоскоростным аппаратным и программным средствам распознавания измерять и управлять каждым цветом в каждой красочной ключевой позиции, включая специальные цвета. Цветная шкала определяется как в начале, так и в конце зоны.

4. Интеграция в печати

GMI тесно работает с основными изготовителями печатного оборудования для разработки интеграции ColorQuick. Интерфейс ColorQuick связывает скорость печати, комплексную смывку, и сбор и объединения данных, а также управление красками с обратной связью, разработана для всех корреспондентских изготовителей основного рулонного оборудовани.

5. Дистанционная диагностика

Диагностика через модем допускает дистанционный тест, модернизация и анализ систем ColorQuick поддерживается GMI. Модем установлен в компьютере ColorQuick, и обеспечивает передачу через прямую телефонную линию. Польза - быстрый ответ, и чаще всего разрешение проблем без расхода и задержки вызова услуги

6. Закрытый алгоритм цикла

ColorQuick Closed-loop представляет собой распознающий алгоритм для сокращения времени на приладку и уменьшении цены производства. ColorQuick может быть использован в ряде различных систем изготовителей, включая Heidelberg, GOSS, MAN Roland, KBA, Mitsubishi, Komori, и другие.



Рис. 2.13. Диаграмма колориметрического тренда

На рис. 3.13 представлена диаграмма колориметрического тренда, по которой можно определить степень отклонения каждой координаты измерений от нулевых (стандартных) значений по красочным зонам. График колориметрического тренда показывает различия в зависимости от времени для отдельных параметров цветовых различий и для полного цветового различия по типам образцов цвета. На данном графике можно увидеть, какой цветовой параметр вносит наибольший вклад в полное цветовое различие. График тренда также полезен при отслеживании баланса серого.



Рис. 2.14. Диагарамма согласования основных цветов

На рис. 2.14 Представлена диаграмма согласования основных цветов (Process Color Conformance Diagramm) - это быстрый способ определить, не отклоняются ли оптическая плотность краски сплошного цвета, растискивание и восприятие краски от своих заданных значений, и если отклоняются, то насколько. Каждая диаграмма PCCD имеет ось X(горизонтальную) и ось Y (вертикальную) для нанесения точек данных. По оси X откладываются значения Da*, а по оси Y - значения Db*. Сплошные цвета CMY и оттенки (100%, 75% и 50%) используются для отслеживания оптической плотности краски сплошных цветов и растискивания. Треппинг красного, зеленого и синего используется для отслеживания восприятия краски. Для данного отчета используется только цветовое пространство L*a*b*. Белый шестиугольник - эталонный. Он соединяет точки, которые представляют заданные значения или значения приемлимых цветов для сплошных цветов CMY и наложений RGB. Зеленый шестиугольник представляет выборку сканирования. Его точки показывают усредненные различия по зоне для каждого типа образцов цвета выбранного сеанса сканирования.

Основным и определяющим преимуществом системы GMI перед System Brunner в ее колориметрическом характере. Колориметрический анализ цвета является стандартизированным и регламентированным по международному стандарту ISO 12647-2:2004, где цветам присвоены конкретные коордиаты в пространстве Lab и определены предельные значения dE отклонений. Тогда как для денситометрических измерений, на которых построена, в частности, System Brunner, существуют лишь рекомендации, позволяющие достичь спектрального соответствия цвета эталонным координатам Lab.

...