VERFAHREN ZUR MESSUNG OPTISCHER SPEKTREN IM ROLLENDRUCK

Beschreibung

[0001] Moderne Druckmaschinen werden zunehmend mit Regelsystemen ausgerüstet, um Makulatur zu reduzieren und Qualität zu sichern. Beispiele: Schnittregister, Farbregistersysteme, Farbdichteregelung. Im Bogendruck und im Rollenakzidenzdruck werden Kontrollelemente mitgedruckt, um die Druckqualität zu beurteilen. Im Zeitungsdruck ist es wünschenswert, auf Kontrollelemente zu verzichten oder diese unaffällig zu gestalten.

[0002] Bei einem aus der DE 101 31 934 A1 bekannten Verfahren wird der Messkopf eines optischen Messsystems wird sukzessive an verschiedene Orte quer zur Bahn gefahren. Während die bedruckte Bahn den Messkopf passiert wird kontinuierlich gemessen. Die einzelnen Elemente eines Burst entsprechen kleineren Bildausschnitten. Die Bildausschnitte werden einzelnen Elementen eines Burst zugeordnen. So können Bildstellen mit höherer Flächendeckung gefunden werden, anhand derer eine genauere Bestimmung der Volltondichte erfolgen kann.

[0003] Eine Möglichkeit zur Umsetzung des Verfahrens verwendet ein Spektrometer und eine kontinuierliche Beleuchtung. Die Remissionsspektren der bewegten, bedruckten Bahn werden kontinuierlich gemessen.

[0004] Probleme bereitet das langsame Auslesen des Spektrometers. Die Zellen des CCD-Chips im Spektralsensor werden seriell ausgelesen und in Digitaldaten gewandelt. Die AD-Wandlung begrenzt die Auslesegeschwindigkeit auf ts=1.365ms pro Teilmessung¹. Dies begrenzt die Scangeschwindigkeit und führt zu einer spektralen "Verschmierung" der Daten. Die ersten Werte (kurze Wellenlängen) entsprechen dem Messfleck um einen Bildpunkt (X,Y), die letzten Werte (nahes Infrarot) müssen dem Bildpunkt (X,Y+ts*V_Maschine) zugeordnet werden. Bei einer Bahngeschwindigkeit von 14m/s legt die Bahn während der Zeit des Auslesens einen Weg von fast 2cm zurück. Die Messung kann also nicht einem Bildort zugeordnet werden, sondern ist über etwa 2cm "verschmiert". Bei einem Radius des Messflecks rm von ca. 2-4mm ist diese Abweichung nicht zu vernachlässigen.
¹Der Wert gilt, wenn alle Zellen eines als Beispiel zugrundegelegten Sensors verwertet werden. Sie ergibt sich aus der Samplingrate des A/D-Wandlers (187.5kHz) und der Zahl der Zellen. Man erhält: 256/187.5kHz=1.365333ms. Wenn nicht alle Zellen genutzt werden, gelten die folgenden Überlegungen ein entsprechend kleineres ts. Werden z.B. nur 180 Zellen genutzt erhält man ts=180/187.5kHz=0.96ms.

[0005] Eine einfache Lösung besteht darin, ein Spektrometer auszuwählen, bei dem dieses Problem nicht auftritt, z.B. Frame-Transfer-Technik bei CCD-Sensoren. Es gibt allerdings Vorteile der seriell arbeitenden Sensoren, so dass eine Lösung für diesen Typ erstrebenswert ist.

[0006] Bevorzugte Lösung: Bisher wurden Burstmessungen so ausgeführt, dass ein Burst der Abschnittslänge entsprach, bzw. die Messzeit einem Druckzyklus (oder einem Vielfachen). Entsprach ein Burst von b Teilmessungen einem Umfang, so entsprechen bei einer Messung über k Druckzyklen die Teilmessungen zum Zeitpunkt t_i und t_i+b jeweils dem gleichen Bildausschnitt. Für die bevorzugte Lösung wird nun vorgeschlagen, die Messzeit so anzupassen, dass die Teilmessungen diese Regel verletzen. Es kommt zu einer Schwebung der gemessenen Spektren mit der Frequenz 1/(T-(t_b-t₀))-1/T. Die Ausleseverzögerung für die einzelnen spektralen Bereiche ist bekannt. Man kann die Anteile der Spektren neu sortieren, so dass korrigierte Spektren entstehen, die einem Bildbereich ausreichend genau zugeordnet werden können.

Figur 1

[0007] Die Abschnittslänge der Maschine betrage U. Die Maschinengeschwindigkeit sei V. Die Zykluszeit für einen Druckvorgang ist T=U/V. Das entspricht einer örtlichen Verschmierung des Spektrums um L=V*ts. Diese "Schmierlänge" L wird in k Teile so geteilt, dass die Teilung L/k klein ist gegenüber dem Radius R des Messflecks. Sinnvoll können Werte von k nur sein, wenn das Spektrometer über mehr als k Stützstellen im Spektrum verfügt. Im Folgenden geht es darum einen Wert D zu finden, der ungefähr L/k entspricht.

[0008] Bei einer Burstmessung hat ein einzelner Teil des Burst eine Messzeit tm=t1-t0. Auch wenn ein Spektrum stets vollständig ausgelesen wird, kann man einem Teilspektrum die Auslesezeit D_t__nom=ts/k zuordnen. Das gesuchte D_t hat vorzugsweise etwa die Grösse von D_{t_nom}. Die Strecke, welche die Bahn während der Zeit D_t zurücklegt, wird mit D bezeichnet. Es gilt: D=D_t*V_Maschine.

[0009] Eine Burstmessung beginnt zu einem Zeitpunkt to und weise n Teilmessungen auf, die zu den Zeiten t₀, t₁, t₂, ..., t_n beginnen. Die Messung wird so ausgeführt, als läge die Abschnittslänge bei U'=U-D. Eine Burstmessung über die um D reduzierte Abschnittslänge bestehe aus b Teilmessungen. Die Messzeit für die reduzierte Abschnittslänge ist T'=U'/V_Maschine. Die Messzeit für eine Teilmessung ist tm=U'/(V*b). Da die Messzeit nach unten durch die Auslesezeit begrenzt ist, gilt tm>ts. Ein Spektrometer hat eine minimale Messzeit t_min. Es gilt immer tm>=t_min. Offensichtlich kann t_min nicht kleiner sein als ts. Es gilt auch tm=(T-D_t)/b.

[0010] Im Folgenden sei S(i) das Spektrum, dessen Auslesevorgang zu einem Zeitpunkt ti beginnt. Nach dem Auslesen wird das S(i) in k Anteile zerlegt: S(i)=[S(i,1), ..., S(i,k)] S(i,1) enthält das Licht, welches im Zeitintervall [t_i-1,t_i] auf den Sensor gefallen ist. S(i,2) enthält Licht aus der Zeit [t_i-1+D_t, t_i+D_t], u.s.w.

[0011] Beispiel für die Zerlegung eines Spektrums: S(i) ist ein Spektrum, das einen Wellenlängenbereich von 380nm bis 980nm enthält. S(i) wird in k=5 Teile zerlegt. S(i,1) hat einen Wellenlängenbereich von 380nm bis 500nm, S(i,2) von 501nm bis 620nm, S(i,3) von 621nm bis 740nm, S(i,4) von 741nm bis 860nm, S(i,5) von 861nm bis 980nm. S(i) hat z.B. 180 Stützstellen, dann haben die Teilspektren jeweils 36 Stützstellen. Ist die Zahl der Stützstellen nicht durch k teilbar, haben nicht alle Teilspektren die gleiche Anzahl Stützstellen.

[0012] Man kann die Teilspektren so wieder zusammensetzen, dass man einen Satz neue Spektren S'(i) erhält: S'(i)=[S(i,1), S(i+b,2), ... , S(i+(k-1)*b,k)]. Um ein vollständiges neues Spektrum S'(i)=[S'(i,1), ..., S'(i,k)] zu erhalten, wird über mindestens k Druckzyklen gemessen. Die neuen Spektren S'(i) besitzen eine vernachlässigbare "spektrale Verschmierung".

[0013] In den bisherigen Überlegungen können die Teilspektren S(1,2), ..., S(1,k), S(2,3), ..., S(k,3), ...,S(k,k-1), die am Anfang eines Burst stehen, keinem S'(i) zugeordnet werden. Auch die Teilspektren S(k,n-k+1), S(k,n-k+2), S(k-1,n-k+2), ..., S(1,n), die im Ende einer Bustmessung enthalten sind, werden nicht ausgewertet.

Figur 2

[0014] Je länger eine Messung dauert, umso mehr brauchbare Teilspektren sind vorhanden.

Figur 3

[0015] Vorzugsweise wird die Messung so durchgeführt, dass jedes Teilspektrum eines gemessenen Spektrums S gebraucht werden kann, um als Teil eines neuen Spektrums S' verwendet werden zu können. Dies wäre der Fall, wenn die Teilspektren am Anfang und am Ende eines Burst einander zugeordnet werden könnten. Dazu müsste eine "zyklische" Messsituation erreicht werden, d.h. die Bildstellen der letzten k Teilmessungen müssten - mindestens mit der Genauigkeit D/2 - den um D verschobenen Bildstellen der ersten k Teilmessungen entsprechen.

[0016] Die Messdaten, welche zur Bildung dieses ersten Spektrums nicht gebraucht werden, können also genutzt werden, wenn man die Messung nicht nach k Druckzyklen abbricht, sondern etwas länger misst.

[0017] Wird nämlich über mehr als k Druckzyklen gemessen, erhält man mit jeder weiteren Umdrehung einen neuen Satz Spektren, die einem um D verschobenen Bildbereich entsprechen. Definiert man z=tm/D_t (d.h. ein Teilburst hat die Länge tm=z*D_t), so kann man (fast) jedes Teilspektrum der Messdaten verwenden, um ein korrigiertes Spektrum zusammenzusetzen. Die Zuordnung eines Spektrums S'(i) zu einer Bildstelle hat eine Genauigkeit von ±D/2.

[0018] Der Burst hat vorzugsweise eine Länge von n=z*b+1 Teilmessungen.

[0019] Zwar ist die Messzeit an den jeweiligen Messpositionen wesentlich länger als bisher, dafür hat man aber 2 Vorteile:

Man kann Statistik betreiben: Aus jedem der Messwerte können die Dichten der Farben ermittelt werden, die an den jeweiligen Bildstellen vorhanden sind. Dabei ist die Dichteberechnung für eine Farbe umso genauer, je höher ihre Flächendeckung in dem Bildausschnitt ist. Bei der Bestimmung der Dichte kann man durch eine entsprechende gewichtete Mittelwertbildung die Genauigkeit erhöhen.

[0020] Die relative Messzeit steigt, die relative Positionierzeit sinkt. Das positionieren des Messkopfes nimmt eine gewisse Zeit in Anspruch, z.B. 0.5s. Die Messdauer für einen Druckzyklus liegt in der Größenordnung von 0.1s. Wenn jeweils über einen Druckzyklus gemessen wird und anschließend eine neue Messposition angefahren wird, liegt die Messrate unter 20%. Das System benötigt die meiste Zeit für das Positionieren des Messkopfes. Je länger der Messkopf an einem Ort misst, umso geringer ist der Zeitverlust für das Positionieren.

Ansprüche

1. Verfahren zum Messen optischer Spektren im Rollendruck, bei dem

a) von einer bedruckten, kontinuierlich geförderten Bahn mit einer in Förderrichtung gemessenen Abschnittslänge U mit einem Spektrometer mittels Burstmessung periodisch zu Zeitpunkten t_i optische Spektren S(i) aufgenommen werden,

b) wobei ein Burst jeder der Burstmessungen aus wenigstens b Teilmessungen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass

c) die Burstmessungen jeweils für eine reduzierte Abschnittslänge U' durchgeführt werden, die um eine konstante Länge D kleiner als die Abschnittslänge U ist, so dass die Bahn zwischen aufeinander folgenden Burstmessungen jeweils eine der reduzierten Abschnittslänge U' entsprechende Wegstrecke zurücklegt,

d) die aufgenommenen Spektren S(i) jeweils in k Teilspektren S(i, k) zerlegt werden, mit k > 1,

e) und die Teilspektren S(i, k) aus Burstmessungen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten t_i durchgeführt wurden, vorzugsweise von zeitlich aufeinander folgenden Bursts, zu neuen Spektren S'(i) zusammengesetzt werden.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilspektren S(i, k) zu den neuen Spektren S'(i) = [S(i, 1), S(i+b, 2), ......., S(i+(k-1)*b, k)] zusammengesetzt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierliche Messung der bedruckten Bahn erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung aus Teilmessungen besteht, die über mehre Perioden eines Druckzyklus erfolgen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Burstmessungen, die Zerlegung der Spektren S(i) und das Zusammensetzen der neuen Spektren S'(i) über mindestens k Druckzyklen wiederholt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass D < U'/b, vorzugsweise D = U'/(b*k).

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrometer eine Auslesezeit ts pro Teilmessung hat und D von der Größenordnung der Wegstrecke ist, die die Bahn innerhalb der Zeit ts/k zurücklegt, mit vorzugsweise D gleich oder kleiner (ts/k)*V, wobei V die Geschwindigkeit der Bahn ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale:

- die Bursts bestehen jeweils aus gleich vielen Teilmessungen;

- die Teilmessungen werden in zeitgleichen Abständen durchgeführt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teilspektrum S(i, k) eines gemessenen Spektrums S(i) als Teil eines neuen Spektrums S'(i) verwendet wird.

10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilspektren S(i, k) am Anfang und am Ende des Burst einander zugeordnet werden können.

Claims

1. A method for measuring optical spectra in rotary printing, in which:

a) optical spectra S(i) of a printed, continuously conveyed web having a section length U as measured in the conveying direction are periodically recorded at times t_i using a spectrometer, by measuring bursts;

b) wherein a burst of each of the burst measurements consists of at least b partial measurements; characterised in that

c) the burst measurements are each taken for a reduced section length U' which is smaller than the section length U by a constant length D, such that the web travels a path distance corresponding to the reduced section length U' between respectively consecutive burst measurements;

d) the recorded spectra S(i) are each broken down into k partial spectra S(i, k), where k> 1;

e) and the partial spectra S(i, k) from burst measurements taken at different times t_i, preferably of chronologically consecutive bursts, are combined to form new spectra S'(i).

2. The method according to claim 1, characterised in that the partial spectra S(i, k) are combined to form the new spectra S'(i) = [S(i, 1), S(i+b, 2), ......, S(i+(k-1)*b, k)].

3. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that the printed web is measured continuously.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that the measurement consists of partial measurements which are taken over a number of periods of a printing cycle.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that the steps of measuring the bursts, breaking down the spectra S(i) and compiling the new spectra S'(i) are repeated over at least k printing cycles.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that D < U'/b, preferably D = U'/(b*k).

7. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that the spectrometer has a reading time ts per partial measurement, and D is of the order of magnitude of the path distance which the web travels within the time ts/k, where D is preferably equal to or smaller than (ts/k)*V, wherein V is the velocity of the web.

8. The method according to any one of the preceding claims and at least one of the following features:

- the bursts each consist of an equal number of partial measurements;

- the partial measurements are taken at equal time intervals.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterised in that each partial spectrum S(i, k) of a measured spectrum S(i) is used as a part of a new spectrum S'(i).

10. The method according to the preceding claim, characterised in that the partial spectra S(i, k) at the beginning and at the end of the burst can be assigned to each other.

Revendications

1. Procédé de mesure de spectres optiques en impression sur presse à bobines, dans lequel

a) des spectres optiques S(i) provenant d'une longueur de segment U mesurée dans la direction du transport sur une bande imprimée transportée en continu sont enregistrés périodiquement à des instants t_i au moyen de salves de mesure à l'aide d'un spectromètre,

b) chacune des salves de mesure étant constituée d'au moins b mesures partielles,

caractérisé en ce que

c) les salves de mesure sont toutes réalisées sur une longueur réduite de segment U' inférieure d'une longueur constante D à la longueur de segment U de telle sorte qu'entre des salves de mesures successives, la bande parcoure une longueur qui correspond à une longueur réduite de segment U',

d) les spectres enregistrés S(i) sont tous décomposés en k spectres partiels S(i, k), avec > 1, et

e) les spectres partiels S(i, k) des salves de mesure qui ont été réalisées à différents instants t_i, de préférence de salves successives, sont rassemblés en nouveaux spectres S'(i).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les spectres partiels S(i, k) sont rassemblés en les nouveaux spectres S'(i) = [S(i, 1), S(i+b, 2), ..., S (i+ (k-1) *b, k)].

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bande imprimée est mesurée en continu.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure est constituée de mesures partielles qui sont réalisées sur plusieurs périodes d'un cycle d'impression.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les salves de mesure, la décomposition des spectres S(i) et l'assemblage des nouveaux spectres S'(i) sont répétés sur au moins k cycles d'impression.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que D < U'/b et de préférence D = U'/ (b*k).

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le spectromètre a une durée de mesure ts par mesure partielle et D est de l'ordre de grandeur de la distance parcourue par la bande pendant la durée ts/k, D étant de préférence égal ou inférieur à (ts/k)*V, V étant la vitesse de la bande.

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes et présentant au moins l'une des caractéristiques suivantes :

- les salves sont toutes constituées d'un même nombre de mesures partielles et

- les mesures partielles sont réalisées à des intervalles identiques.

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque spectre partiel S(i, k) d'un spectre S(i) mesuré est utilisé comme partie d'un nouveau spectre S'(i).

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les spectres partiels S(i, k) peuvent être associés l'un à l'autre au début et à la fin de la salve.

Zeichnung