DE3024773A1

DE3024773A1 - Verfahren und einrichtung zur kontrolle und zum steuern der farbgebung einer mehrfarben-druckmaschine

Info

Publication number: DE3024773A1
Application number: DE19803024773
Authority: DE
Inventors: Walter Dr.-Ing. 8031 Puchheim Feulner; Peter Dipl.-Ing. 8756 Kahl Schramm
Original assignee: Grapho Metronic Mess und Regeltechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Grapho Metronic Mess und Regeltechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1980-06-30
Publication date: 1982-01-28
Also published as: FR2490554B3; GB2079448A; GB2079448B; US4494875A; FR2490554A1

Description

Verfahren und Einrichtung zur Kontrolle und zum Steuern der Farbgebung einer Mehrfarben-Druckmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle und zum Steuern der Farbgebung einer Mehrfarben-Druckmaschine bei dem eine auf jedem Bogen mitgedruckte Farbkontroll-Leiste in ihrer Längsrichtung mit einem Vielfachen der Frequenz der Farbfeldwechselfolge optisch abgetastet wird und die aus der Abtastung in schneller Folge gewonnenen und in elektrische Meßwertsignale umgesetzten Werte farbspezifisch Speichern zugeführt werden und/der nach einer durchgeführten GrenzbeStimmung zwischen benachbarten Meßfeldern aus diesen gewonnene Farbdichte-Wert einer jeden Meßfeldmitte als Ist-"Vergleichswert zur Kontrolle und Regelung von Farbsteuergliedern der Druckmaschine dient, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In der deutschen Patentanmeldung P 29 01 980.5 der Anmelderin ist eine Einrichtung, mit der ein solches Verfahren durchgeführt werden kann, näher beschrieben, und es werden die Schritte darin angegeben, wie in dichter zeitlicher und damit aufgrund der kontinuierlichen Bewegung eines über die Farbkontroll-Leiste hinweggeführten Meßkopfes räumlicher Folge Intensitäts- oder Dichtemeßwerte abgetastet und farbspezifisch gespeichert werden, sowie aus den bei Übergang von einem Meßfeld auf das nächste bedingten Dichteänderungen eine relativ genaue Ortsbestimmung der Meßfeldgrenzen vorgenommen wird, so daß dann,ausgehend von den so ermittelten Meßfeldgrenzen, eine Intensitäts- oder Dichtemessung im wesentlichen in der Mitte eines jeden Meßfeldes. durchgeführt wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß die zur Kontrolle benötigten Meßwerte in Randzonen der einzelnen Meßfelder abgenommen werden, was zu einer Verfälschung der Einstellung der Farbsteuerglieder im Farbwerk der Druckmaschine führen würde.

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Es kann jedoch geschehen, daß durch ungenaue Montage der Meßfelder oder sonstige, hier nicht näher zu erörternde Fehler, die Meßfelder unsauber gedruckt werden, einander überlappen oder zwischen ihnen Papierweiß erscheint, so daß Schwierigkeiten hinsichtlich der Grenzerkennung auftreten.

Es liegt deshalb der Erfindung, ausgehend von einer Meßfeldgrenzerkennung der vorgeschlagenen und oben kurz skizzierten Art, die Aufgabe zugrunde, diese Grenzerkennung sicherer zu machen, d. h. auch bei kritischen Anwendungsfällen, wenn z. B. die Meßfeider unsauber gedruckt sind, einander überlappen oder zwischen ihnen Papierweiß erscheint, die Meßfeldgrenze präzise feststellen zu können, damit die eigentlich benötigte Farbdichte- oder -intensitätsmessung dann in der Meßfeldmitte des auf die Grenze folgenden Meßfeldes vorgenommen wird.

Ferner können unter Ausnutzung der Erfindung weitere vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden, die zum Teil eine verbesserte Farbdichtemessung in der Meßfeldmitte, eine Farberkennung des Meßfeldes selbst, eine Erhöhung der Abtast- und Meßgeschwindigkeit oder Unabhängigkeit von der Meßfeldbreite bringen. Auch läßt sich durch geeignete Zusatzmaßnahmen die für die Dichteauswertung zur Verfügung stehende Zeit erheblich erhöhen, ohne daß die Abtastgeschwindigkeit, mit der der Meßkopf über die Farbkontroll-Leiste geführt wird, gesenkt und damit die Abtastzeit für einen Bogen verlängert werden muß. Schließlich ist auch eine Grenzerkennung bei hellen Farben möglich.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht mit den kennzeichnenden Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach folgenden Schritten:

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Es werden, entgegen bisher, zahlreiche Meßwertsignale jeder Farbe in der zeitlichen Folge ihres Auftretens farbspezifisch gespeichert; nach Erreichen der Speicherkapazität wird bei Zugang eines neuen Meßwertsignals das jeweils älteste Meßwertsignal gelöscht; es wird ständig für jede Farbe ein Speicherdifferenzwert zwischen dem jüngsten und dem ältesten gespeicherten Meßwertsignal gebildet; erreicht dieser Speicherdifferenzwert einen in seiner Größe vorgebbaren Schwellwert, so wird ein Meßfeldgrenzen-Meßwertsignal bestimmt, zu welchem dann aus den gespeicherten Meßwertsignalen eine zugeordnete Meßwert-Stellennummer ermittelt wird; es wird, ausgehend von der Meßfeldgrenze, wenigstens ein Meßwertsignal der in Abtastrichtung auf die Meßfeldgrenze folgenden Meßfeldmitte ausgewählt und daraus wird dann der entsprechende Farbdichtewert ermittelt, also der Wert in Meßfeldmitte. Während nach der Methode, auf der die Erfindung aufbaut, die Meßeinrichtung über die Farbkontroll-Leiste hinweg geführt wird und die Meßwerte farbspezifisch Speichereinrichtungen zugeführt werden, so daß an deren Ausgang ein kontinuierlicher Verlauf der Meßwertimpulse, der dann ein erstes und ein zweites Mal differenziert wird, um so den Ort der Meßfeldgrenzen zu bestimmen, abgenommen werden kann,'hat jede der farbspezifischen Speichereinrichtungen bei dieser bekannten Einrichtung den Zweck, aus den vom rotierenden Filterrad erzeugten Dichteimpulsen ein kontinuierliches Dichtesignal herzustellen, weshalb jede Speichereinrichtung zu jedem Zeitpunkt nur einen, nämlich den jeweils zuletzt ermittelten Dichtemeßwert enthält. Die zurückliegenden Dichtemeßwerte werden "vergessen" und stehen für eine weitere Auswertung nicht mehr zur Verfügung. Dies kann dazu führen, daß fehlerhafte Felder in der Farbkontroll-Leiste nicht als solche erkannt werden und stärkere Schwankungen der Dichtemeßwerte in einem Meßfeld eine Meßfeldgrenze vortäuschen, was dann unrealistische Farbdichtemeßwerte ergibt.

Im Gegensatz dazu werden bei der Erfindung, wie bei der obigen Merkmalsaufzählung angeführt, zahlreiche aufeinander folgende

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Farbdichtemeßwerte einer jeden Farbe gespeichert. Es steht deshalb in jedem Zeitpunkt für jede Farbe ein Profil des Farbdichteverlaufs über eine bestimmte Anzahl zurückliegender Messungen zur Verfügung. Diese Profile werden dann zur weiteren Verarbeitung und Beurteilung benützt.

Es kommt noch hinzu, daß nach dem bekannten Verfahren die Größe der durch die zweimalige Differentiation gewonnenen, die. Meßfeldgrenze bestimmenden Signale von der Abtastgeschwindigkeit, mit der der Meßkopf über die Farbkontroll-Leiste hinweggeführt wird, abhängig ist, wohingegen die Abtastgeschwindigkeit auf Messung und Auswertung nach dem erfin- - dungsgemäßen Prinzip keinen Einfluß hat. Auch der unmittelbare Dichteunter schied an der Übergangsstelle von einem Meßfeld auf das nächste ist nicht mehr maßgebend für die Grenzerkennung, so daß auch bei mehr oder weniger allmählichem übergang auf Grund der Ermittelung der Stellennummer des Übergangsmeßwertes die Meßfeldgrenze sehr genau ermittelt werden kann.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Einrichtung mit einem längs der Farbkontroll-Leiste gleichmäßig bewegbaren, eine Lichtquelle, einen Photoempfänger und einen Satz den Farben der Meßfelder auf der Farbkontroll-Leiste entsprechender optischer Filter in Gestalt eines rotierenden Filterrades im Strahlengang vor dem Photoempfänger enthaltenden Meßkopf verwendet, wobei den Intensitätsimpulsen des Photoempfängers entsprechende Meßwertsignale einem umschalter zuführbar und von diesem synchron zu dem jeweils im Strahlengang befindlichen Farbfilter einem Satz von verschiedenen ersten Speichern zuleitbar sind, und mit einer Auswerteinrichtung zur Bestimmung der Meßfeldgrenzen und eines Dichtemeßwertes an einer darauf bezogenen Meßstelle im anschließenden Meßfeldmittenbereich in der Weise erfindungsgemäß aufgebaut, daß die in den als Puffer ausgebildeten ersten Speichern enthaltenen Meßwertsignale zweiten Speichern zuführbar sind, die zahlreiche Meßwertsignale in der zeitlichen Folge ihres Auftretens speichern und nach Erreichen

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ihrer Kapazität bei Zugang eines jüngsten Meßwertsignals das älteste gespeicherte Meßwertsignal löschen, daß eine Auswerteeinrichtung zur fortlaufenden Differenzwertbildung zwischen dem ältesten und dem jüngsten Speicherwert jedes zweiten Speichers vorgesehen ist, daß eine Schwellwerterkennungseinrichtung zum Erfassen eines eine bestimmte Größe übersteigenden Differenzwertes zwischen dem ältesten und dem jüngsten Meßwertsignal· vorhanden ist und daß in einem Rechner aus dem in demjenigen zweiten Speicher, in dem die Differenzwertschwelle erreicht ist, gespeicherten Meßwertsignalen die Stellennummer des einer Meßfeldgrenze entsprechenden Meßwertsignals bestimmbar ist.

Ist der örtliche Abstand aufeinander folgender Messungen Ab und die Meßfeldbreite b, so haben die zweiten Speichereinrichtungen eine Anzahl n1 = b//ib aufeinander folgender Meßwerte aufzunehmen, was bei einer zweckmäßigen Breite b = 4 mm und einem Schritt Ab = 0,2 mm zwanzig Meßwerte ergibt. Damit enthalten die Speichereinrichtungen stets in geordneter Reihenfoige die Zahl· n1 von zurücklegenden Meßwerten, eben das Meßwerteprofil· der l·etzten aufgenommenen Werte.

Die gespeicherten Meßwertprofiie, bei denen es sich um Intensitätsmeßsignaie oder Dichtemeßsignaie handein kann, werden in digitaier Form einer bevorzugt ais Mikroprozessorsystem ausgebiideten Auswerteeinrichtung zugeführt, das diese Meßwertprofiie in seinem Speicherbereich aufnehmen und für die weitere Verarbeitung dann jewels daraus entnehmen kann.

Es sei hier noch kurz erwähnt, daß die Farbdichte eine im wesentiichen zwischen den Werten 0 und 3 iiegende, iogarithmische Größe ist, wobei Papierweiß den Dichtewert 0 hat, ein Untergrund mit 10 % Refiexion den Farbdichtewert 1 ergibt, ein soicher mit 1 % den Farbdichtewert 2 und bei 0,1 %, was etwa Tiefschwärζ entspricht, der Farbdichtewert 3 erreicht ist.

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Wenn dann in erfindungsgemäßer Weise die Differenz zwischen dem ersten und dem letzten gespeicherten Dichtemeßwert eines Farbprofilspeichers einen vorbestimmten Schwellwert,.z.B. Δ D = 0,5, erreicht, so zeigt dies an, daß im Verlauf der Speicherung der letzten n1-Meßwerte die Meßeinrichtung eine Meßfeldgrenze überlaufen hat.

Es werden nun in der Auswerteeinrichtung n1 - 1 Differenzen D1 der n1 aufeinander folgenden Meßwerte errechnet. Dies ist vergleichbar mit dem Schritt der ersten Differentiation der Farbdichtemeßwerte der eingangs beschriebenen Einrichtung, jedoch mit dem Unterschied, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht nur ein bestimmter Momentanwert D1 zur Verfügung steht, sondern eine größere Anzahl n1 - 1 von Differenzen der zurückliegenden Meßwerte.

Es wäre nun denkbar, die Grenze durch Ermitteln des größten Differenzwertes aus der gespeicherten Folge von Differenzwerten zu bestimmen, doch ist es zweckmäßig, zur Grenzbestimmung in einer Zufälle der Dichtesprünge ausschließenden Weise vorzugehen, indem dann,- wenn die Meßwertsignale Farbdichtemeßwerte sind, zur Bestimmung des Meßfeldgrenzen-Dichtewertes Einzeldifferenzwerte zwischen allen aufeinander folgenden gespeicherten Farbdichte-Meßwerten gebildet werden und daraus ein Mittelwert ermittelt wird, und daß die Stellennummern aller Farbdichtemeßwerte, deren Differenzen zum

der Differenzen nächst jüngeren Farbdichte-Meßwert über dem Mittelwert/ liegen, addiert werden und die Summe durch die Anzahl dieser Stellen dividiert wird, wobei der Quotient dann die Stellennummer einer Meßfeldgrenze angibt. Kleine Dichteschwankungen in den Meßfeldern in der Nähe der Meßfeldgrenzen haben nämlich einen starken Einfluß auf das nach dem bisher bekannten Verfahren gebildete zweite Differential der Dichtemeßwerte und können die ermittelte Position der Meßfeldgrenzen verfälschen.

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Die in besonderer Ausgestaltung der Erfindung eingesetzte Methode bildet eine Art "Flachenschwerpunkt" der ermittelten ersten Differenzwerte.

Dieses Vorgehen hat für die Praxis erhebliche Vorteile. Häufig nämlich sind die Meßfelder auf der Druckvorlage nicht exakt justiert, wodurch einerseits Überlappungen der Meßfelder und andererseits Abstände mit Papierweiß zwischen den Meßfeldern auftreten können. Während in solchen Fällen eine Einrichtung der oben beschriebenen Art keine Meßfeldgrenze (erstes Differential ist zu klein) oder zwei eng beieinander liegende Meßfeldgrenzen (der Zwischenraum zwischen zwei Meßfeldern wird als eigenes Meßfeld erkannt) feststellt, kann die erfindungsgemäße Einrichtung derartige Fehler eliminieren. Es kommt dann nicht mehr vor, daß auf Grund falscher Erkennung einer Meßfeldgrenze die eigentlich benötigte und angestrebte Messung des Farbdichtemeßwertes in Meßfeldmitte erst dann erfolgt, wenn sich die Meßeinrichtung schon ins nächste Meßfeld hinein bewegt, was einen verfälschten Dichtemeßwert ergeben würde. Man erreicht also eine optimale Ausnutzung der Meßfeider für die Farbdichtemessung, was besonders deshalb wichtig ist, weil man für eine optimale Steuerung der Druckmaschine und Qualitätskontrolle möglichst viele Farbfelder auf der Farbkontroll-Leiste unterbringen will und damit der- Anteil der Überlappungen und Zwischenräume der Meßfeider prozentual zunimmt.

Die erzielte Zeitunabhängigkeit, d. h. die Unabhängigkeit von der Abtastgeschwindigkeit der Farbkontroll-Leiste durch den Meßkopf, ist bereits oben erwähnt worden. In einem gewissen Maß ist bei der oben beschriebenen älteren Einrichtung der Ort der ermittelten Meßfeldgrenze auch abhängig vom Dichteunterschied von zwei aufeinander folgenden Meßfeldern, so daß sich bisher bei aufeinander folgenden großen und kleinen Dichtesprüngen ein großer Unsicherheitsbereich ergab, und

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der Bereich der ermittelten Meßfeldmitte, in dem der eigentliche Dichtemeßwert entnommen werden konnte, stark eingeschränkt wurde. Mit Hilfe der Grenzbestimmung durch "Flächenschwerpunktbildung" aus den ersten Differenzen wird die Grenzermittlung nun praktisch unabhängig von der Höhe der Dichtesprünge .

Nach der erfindungsgemäßen Methode können Farbkontroll-Leisten mit unterschiedlichen Meßfeldbreiten ausgemessen werden. Dies soll heißen, daß entweder die Meßfelder einer Farbkontroll-Leiste gleiche Breite haben, die Breiten der Meßfelder jedoch von Auflage zu Auflage sich unterscheiden, oder daß innerhalb einer Farbkontroll-Leiste unterschiedlich breite Meßfelder vorhanden sind. In jedem Fall wird dann, wenn die Speicherstellenzahl für die Speicherung der Meßwerte einer Farbe so groß ist, daß die gesamte Anzahl der Meßwertsignale des breitesten Meßfeldes speicherbar ist, die jeweilige Meßfeldgrenze genau ermittelt, was ebenso bedeutet, daß aus dem gespeicherten Farbdichteprofil selbsttätig die jeweilige Meßfeldbreite, Meßfeldgrenze und Meßfeldmitte errechnet werden kann.

Sehr wichtig ist, daß mit Hilfe der n1 gespeicherten Meßwerte nicht nur eine einwandfreie Grenzerkennung möglich ist, sondern daß aus diesen Meßwerten auch der richtige Wert der Farbdichte in Meßfeldmitte, unbeeinflusst von zufälligen Schwankungen der Dichte innerhalb des Meßwertes, gewonnen werden kann. Dazu werden in dem gespeicherten Meßwertprofil der zu messenden Farbe mehrere Meßwertsignale des Bereiches der Meßfeldmitte miteinander verglichen, und es werden von benachbarten stark abweichende Meßwertsignale eliminiert, wonach der Mittelwert der verbleibenden Meßwertsignale zur Bestimmung des Farbdichtewertes der Meßfeldmitte gebildet wird. Es ist so auch möglich, Farbkontroll-Leisten zu messen, die sich auf qualitativ geringwertigen Bedruckstoffen befinden, wo sogenannte Butzen beim Bedrucken weniger Farbe aufnehmen und bei der Messung den Dichtewerte des Meßfeldes verringern.

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In solchen Fällen wird man überdies die Meßeinrichtung möglichst schmal und die Meßfeider möglichst breit gestalten. Die Auswerteeinrichtung läßt dann diese Meßwerte unberücksichtigt und verwendet zur Farbdichtebestimmung nur die zur Bildung des Mittelwertes verwendeten, annähernd gleich großen Meßwerte. Wird dagegen nach bisher üblichen Methoden eine "optische Mittelwertbildung" eingesetzt, bei der die Blende des Meßkopfes etwa so breit wie das Meßfeld ist, so ist der Nachteil hinzunehmen, daß die Butzen voll in das Meßergebnis eingehen und der gemessene Farbdichtewerte gegenüber dem tatsächlichen Farbauftrag verringert ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, daß aus den gespeicherten Meßwerten die Farbe des Meßfeldes erkannt wird, indem alle farbspezifischen Dichtemeßwerte in Meßfeldmitte aller Meßfeider miteinander verglichen werden und durch Ermitteln des Maximalwertes der Dichtemeßwerte die Farbe des Meßfeldes bestimmt wird. Für eine bestimmte Druckfarbe ist der mit dem zugehörigen Farbfilter gemessene Dichtewert in Meßfeldmitte größer als die Dichtewerte der allen anderen Farben zugeordneten Speicher. Zum Beispiel ist für ein Meßfeld der Farbe Magenta der Wert D in Meßfeldmitte größer als die anderen Werte D₀, D„ und D^. Dies gilt natürlich auch für die einzelnen Werte der gespeicherten Farbdichteprofile, so daß aus einem Vergleich der Werte in der Meßfeldmitte die Farbe des Meßfeldes ermittelt werden kann. Es müssen deshalb nicht mehr Farbfolgen der Farbkontroll-Leiste in die Auswerteeinrichtung einprogrammiert werden, sondern sie sortiert die Dichtewerte selbsttätig automatisch nach Farben.

Da die Auswertung bevorzugt digital erfolgt und, wie bereits oben erwähnt, bevorzugt durch ein Mikroprozessor-System realisiert wird, kann insbesondere bei schnell bewegtem Meßkopf die Verarbeitungsgeschwindigkeit, d. h. die Rechengeschwindigkeit, der Auswerteeinrichtung nicht mehr ausreichen. Es müssen

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nämlich alle Rechenoperationen, wie Differenzbildung, Mittelwertbildung, Meßwertauswahl, Summation der Meßwertstellennummern und Division durch die Meßwertanzahl in der sehr kurzen Zeit durchgeführt werden, während der der Meßkopf die Strecke £ b durchläuft. Das Speichern einer Vielzahl aufeinander folgender Meßwerte jedoch bietet weitere sinnvolle Möglichkeiten für die Erkennung der Meßfeldgrenzen durch Auswertung des gespeicherten Farbdichteprofils, da ja jeweils die Farbdichte eines ersten Feldes, der Farbdichteverlauf beim Übergang in ein zweites Meßfeld und die Farbdichte in dem zweiten Meßfeld gespeichert sind und diese Meßwerte auf verschiedene Art verarbeitet werden können.

Es ist nicht nur möglich, daß die Bestimmung der Meßfeldgrenze und die Berechnung der Dichte in Meßfeldmitte gleichzeitig in zeitlich parallelen Vorgängen durchgeführt werden, wobei die Dichten in einem konstanten Wegabstand mit allen vier Filtern gemessen und in einen Speicher eingeschrieben werden, auf den zugleich die Einrichtung für die Dichteauswertung Zugriff hat, die dann entscheidet, ob und wo eine Meßfeldgrenze vorliegt, sondern es lassen sich auch durch Einspeichern bestimmter Rechenprogramme, nach denen dann die gemessenen und gespeicherten Meßwerte verarbeitet werden, sehr schnelle Auswertungen vornehmen.

So ist eine Grenzerkennung mittels schneller Dichteauswertung in der Weise möglich, daß in der Auswerteeinrichtung aus der Anfangsdichte Da, die sich in einem ersten Meßfeld ergibt, und der Enddichte De, die im nächsten Meßfeld auftritt, auf einfache Weise eine Grenzdichte Dg errechnet wird. Die Bestimmung, was Anfangs- und Enddichte Da bzw. De sind, erfolgt durch Differenzbildung der Meßwerte, wobei die Differenzen im Bereich der Anfangs- und Enddichte des Profils praktisch Null sind. Hat man den Grenzdichtewert ermittelt, so kann aus dem in den Speichern gespeicherten Farbdichteprofil der Dichtemeßwert aufgesucht werden, der dem errechneten

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Dichtegrenzwert am nächsten kommt. Diesem ist eine Meßwertnummer zugeordnet, die somit angibt, an welcher Meßstelle die Meßfeldgrenze liegt. Daraus läßt sich wieder in beschriebener Weise die Meßfeldmitte bestimmen, und zur Dichtebestimmung in Meßfeldmitte können von dort ein oder mehrere Dichtemeßwerte aus dem gespeicherten Dichteprofil übernommen werden.

Analysiert man nämlich den Verlauf der Dichten bei unterschiedlichen Anfangs- und Enddichten, so ergibt sich für die Berechnung von Dg folgende einfache Näherungsformel für den Bereich De - Da ^> 0,5;

Dg = Da + 0,13 + 0,1 (De - Da).

Bei einer Meßfeldbreite von 4 mm und einer etwa gleichen Meßblende von 3 mm Breite läßt sich damit die Meßfeldgrenze auf ca. - 0,1 mm genau erkennen.

Es ist ein leichtes, in der Auswerteeinrichtung eine Tabelle in Form eines Festwertspeichers vorzusehen, die dann mit den Werten De und Da bzw. der Differenz dieser Werte adressiert wird und sofort den Wert Dg liefert, wie später noch erläutert.

Grundsätzlich ist es auch möglich, nicht gleich in der Meßvorrichtung, mit der die Farbkontroll-Leiste abgetastet wird, die Umwandlung in Dichtemeßwerte vorzunehmen, indem kein logarithmischer Verstärker verwendet wird, sondern die elektrischen Intensitätsimpulse des Photoempfängers unmittelbar oder nach linearer Verstärkung farbspezifisch in Intensitätsprofilen für die verschiedenen Farbfilter bzw. Druckfarben zu speichern und daraus den Übergang von einem Meßfeld geringerer Anfangsdichte bzw.hoher Anfangsintensität Ia auf ein Meßfeld großer Enddichte De bzw. niedriger Endintensität Ie zu berechnen. Auch hier läßt sich die Grenzintensität Ig zur schnellen Intensitätsauswertung nach der Formel

I = 1/2 (I + I ) mit Hilfe der in einem g a e

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Festwertspeicher ge spe icher ter_t Tabellenwerte ähnlich dem vorstehend beschriebenen Verfahren für die Bestimmung der Grenzdichte ermitteln. Die Ermittlung der Farbdichte in Meßfeldmitte erfolgt dann aus den gespeicherten Intensitätswerten in Meßfeldmitte zweckmäßig mit digitalen Rechenmethoden in der Auswerteeinrichtung. Genauere Angaben über die Berechnung der Grenzintensität folgen an späterer Stelle.

Sollen helle Farben gemessen werden, deren Dichtewerte im Bereich unter 1 liegen, dann kann es vorkommen, daß das erste Kriterium, welches das Vorhandensein eines Dichtesprunges anzeigt, nämlich daß die Differenz zwischen Anfangsund Endwert des gespeicherten Dichtemeßwertprofils einen bestimmten Wert, z. B. 0,5, überschreitet, nicht erfüllt ist, so daß die Einrichtung einen Dichtesprung nicht erkennt, der in Wirklichkeit vorhanden ist. Es kann deshalb sinnvoll sein, für diese Gegebenheiten den Schwellwert zu erniedrigen, mit anderen Worten, grundsätzlich für unter den verschiedensten Bedingungen auftretende Dichtewerte den Schwellwert in der Einrichtung programmierbar zu machen, so daß bei hellen Farben die Schwelle AO <C0,5 und bei normalen Farben eine große Schwelle mit /iD = 0,5 gewählt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisiert wiedergegebenen Ausführungsbeispiels hervor. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 die schematisierte Draufsicht des mechanischen Teils

' der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit dem die Farbkontroll-Leiste auf einem bedruckten Boaen abgetastet wird;

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Fig. 2 eine Schemazeichnung, die die Art der Farbaufteilung auf farbspezifische Speicher mit Hilfe eines ständig rotierenden Filterrades erkennen läßt sowie die Weiterverarbeitung der farbspezifisch gespeicherten Meßwerte andeutet;

Fig. 3 ein zeit- bzw. wegabhängiges Dichteprofil einer Farbe in Zuordnung zur Farbkontroll-Leiste auf einem Bedruckstoff;

Fig. 4 Diagramme des Dichteverlaufs, des Dichtemeßwerteprofils und der Differenzen aufeinander folgender Dichtemeßwerte im Bereich einer Meßfeldgrenze;

Fig.5a und 5b Tabellen von Festwertspeicherwerten zur rechnerischen Bestimmung der Grenzdichte; und

Fig. 6 ein Profil von Intensitätsmeßwerten im Bereich einer Meßfeldgrenze.

Die Fig. 1 zeigt im wesentlichen die Ecke eines Meßtisches T, auf den ein entlang einer Bogenkante mit einer Farbkontroll-Leiste 11 bedruckter Bogen TO aufgelegt und mittels einer Saugleiste 12 angesaugt werden kann. Die Saugleiste 12 ist an Unterdruck angeschlossen. Parallel zu ihr verläuft eine durch einen Motor 13 angetriebene Gewindespindel 14, durch die durch eine weitere Führungsstange 15 geführt, ein Meßkopf 16 stetig entlang der Kante des Bogens 10 über der Farbkontroll-Leiste 11 bewegt wird. Weitere Einzelheiten des Tisches sowie der verschiedenen Verbindungsleitungen zum Meßkopf 16 sind nicht dargestellt, da sie der Fachmann nach den Erfordernissen anordnen kann.

Innerhalb des Meßkopfes 16 befindet sich eine Lichtquelle 17, deren auf den Bogen und speziell auf die Farbkontroll-Leiste 11 gerichteter Lichtstrahl von dort reflektiert wird und durch die den vier Druckfarben entsprechenden Filter 19, 20, 21, 22 eines ständig gleichmäßig rotierenden Filter-

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rades 18 auf einen Photoempfänger 23 fällt.

Im Photoempfänger 23 wird ein der Intensität des von der Farbkontroll-Leiste reflektierten Lichtstrahles entsprechendes Signal gebildet, das u. ü. nach Umwandlung in ein Farbdichtesignal über einen Verstärker 25 einem Umschalter 26 zugeleitet wird, der synchron zu dem im Strahlengang befindlichen Filter 19 bis 22 das ihm zugeführte Signal jeweils einem der Filterfarbe zugeordneten Speicher 30 bis 33 zuleitet. Die Umschaltung des Schalters 26 synchron zur Stellung der Filter auf dem Filterrad 18 erfolgt mit Hilfe einer Taktgebereinrichtung, die aus einem das Filterrad umgreifenden Meßfühler 34 und Stellungsindikatoren 35 bis 38 am Filterrad gebildet wird.

An die den einzelnen Druckfarben Schwarz, Cyan, Magenta oder Gelb zugeordneten ersten Speicher 30 bis 33 sind zweite Speicher 100 bis 103 angeschlossen, die in der Lage sind, die zeitlich nacheinander in den Speichern 30 bis 33 eintreffenden Signale in Form eines Meßwertprofils zu speichern, wobei die zweiten Speicher so viel Speicherplätze enthalten, daß die gesamte Anzahl der Meßwertsignale, die beim Überfahren eines Meßfeldes durch den Meßkopf nacheinander erzeugt werden, gespeichert werden kann. Es sei noch vermerkt, daß auf dem Weg zwischen dem Photoempfänger 23 und den zweiten Speichern eine Umwandlung der analogen Signale in digitale Form erfolgt.

Fig. 3 zeigt wiederum einen Eckausschnitt eines Bogens 10 mit der Farbkontroll-Leiste 11 und darunter das in einem der Speicher 100 bis 103 im Verlauf des Überfahrens der Farbkontroll-Leiste mit dem Meßkopf aufgenommene Dichteprofil D. Es versteht sich nach den vorherigen Ausführungen, daß die zweiten Speicher 100 bis 103 nicht das gesamte

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in Fig. 3 gezeigte Dichteprofil zu speichern vermögen, sondern nur einen etwa der Breite eines Meßfeldes entsprechenden Ausschnitt.

Fig. 4 zeigt untereinander den auf eine Farbe bezogenen Dichteverlauf am Übergang von einem ersten Meßfeld in ein darauf folgendes, das digitale Dichtemeßwerteprofil dieser Übergangsstelle und die vorzeichenbehaftete Größe der Differenzen zwischen zwei benachbarten digitalen Werten des Dichtemeßwertprofils in überhöhtem Dichtemaßstab. Die digitalen Werte des Dichtemeßwertprofils stellen den Speicherinhalt eines der zweiten Speicher 100 bis 103 dar, nachdem der Meßkopf 16 über eine Meßfeldgrenze hinweg gegangen ist» Bei Verwendung einer konventionellen digitalen Auswerteeinrichtung 110 können die zweiten Speicher 100 bis 103 durch Schieberegister realisiert werden, während bei Verwendung eines Mikroprozessorsystems als Auswerteeinrichtung 110 die Meßwertprofile bevorzugt in dessen Speicherbereich gespeichert werden. Man hat sich die zweiten Speichereinrichtungen 100 bis 103 dann als Teil des auch die Auswerteeinrichtung 110 umfassenden Mikroprozessorsystems zu denken.

Die Auswerteeinrichtung 110 bildet nun zunächst die Differenz zwischen dem ersten und dem letzten gespeicherten Dichtemeßwert jedes Farbprofilspeichers 100 bis 103. Ist diese Differenz in einem Speicher größer als ein bestimmter Schwellwert, z. B. AD =0,5, so zeigt dies, daß für eine Farbe innerhalb der letzten n1 Meßwerte der Meßkopf eine Meßfeldgrenze überlaufen hat, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Es werden dann in der Auswerteeinrichtung n1 - 1 Differenzen DI der n1 aufeinander folgenden Meßwerte des Farbdichteprofils dieses besonderen Speichers errechnet, und die Auswerteeinrichtung 110 errechnet aus diesen vorzeichenbehafteten Differenzen einen Mittelwert, also eine mittlere Änderung der Farbdichte im gesamten Bereich der gespeicherten Werte. Alle Differenzen die kleiner als dieser Mittelvert sind, werden im weiteren Verlauf· nicht mehr berücksichtigt. Für alle Differenzen, die

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größer als der Mittelwert sind, gilt jedoch, daß die zugehörigen Farbdichtemeßwerte in unmittelbarer Umgebung der
Meßfeldgrenze ermittelt wurden, denn dort ist die Dichteänderung am größten.

Es wäre nun möglich, die Stelle der größten Dichteänderung als den übergang von einem Meßfeld auf das nächste (Meßfeldgrenze) zu deklarieren, doch geschieht im bevorzugten Verfahren die Ermittlung der Position der Meßfeldgrenze durch eine Art Flächenschwerpunktsbestimmung aus diesen ersten
Differenzen. Zu dem Zweck werden die Stellennummern der
Differenzen, die über dem Mittelwert liegen, addiert und
anschließend die Summe durch die Anzahl dieser Stellen
dividiert. Die sich daraus ergebende Zahl ist die Stellennummer, die der Meßfeldgrenze zugehört. Beim Beispiel der
Fig. 4 sind die entsprechenden Zahlenwerte:

(7 + 9. + 10 + 11 + 12 + 13 + 14) : 7 = 11.

Bei den Stellennummern entspricht die Nummer 1 dem ältesten, im Profilspeicher noch enthaltenen Meßwert und die Nummer n1 (hier z. B. 20) dem zuletzt ermittelten Dichtemeßwert.
Nach der Betimmung der Stellennummer der Meßfeldgrenze können, davon ausgehend, die Farbdichtemeßwerte ausgewählt werden, die der Meßfeldmitte entsprechen.

Um jedoch zufällige Schwankungen der Dichte im Bereich der Meßfeldmitte nicht in die Dichtebestimmung eingehen zu lassen, werden bevorzugt im Meßfeldmittenbereich einzelne Werte, die von den benachbarten Werten stark abweichen, als falsch
verworfen, und aus den verbleibenden Meßwerten, die sich
untereinander nur wenig unterscheiden, wird ein Mittelwert gebildet, der nun sehr genau die Farbdichte des Meßfeldes
in der Mitte wiedergibt. Auch Meßwertschwankungen axifgrund von Fehlern im Bedruckstoff können auf diese Weise für die

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Auswertung ausgeschaltet werden, wobei man spe2iell für qualitativ geringwertigen Bedruckstoff die Blendenöffnung des Meßkopfes möglichst schmal und die Meßfelder selbst möglichst breit wählt, um nach Ausschaltung der fehlerhaften Stellen eine ausreichende Zahl brauchbarer Werte zur Mittelwertbildung zur Verfügung zu haben.

Wenn für besonders schnelle Auswertung die Grenze der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Auswerteeinrichtung überschritten wird, da diese die vielen Rechenoperationen nicht mehr durchzuführen vermag, bevor im Bereich der nächsten Meßfeldgrenze ein erneuter Berechnungszyklus durchzuführen ist, kann nach einer Variante eine schnelle Dichteauswertung vorgenommen werden. Bei dieser wird die Meßfeldgrenze dadurch bestimmt, daß in der Auswerteeinrichtung aus der Anfangsdichte Da, die sich in einem ersten Meßfeld ergibt, und der Enddichte De, die im nächsten Meßfeld auftritt, auf einfache Weise eine Grenzdichte Dg errechnet wird, die die Stelle der Meßfeldgrenze kennzeichnet. Analysiert man nämlich den Verlauf der Dichten bei unterschiedlichen Anfangs- und Enddichten, so ergibt sich für die Berechnung von Dg, welche in Fig. 4 der MeßStellennummer 11 entspricht, folgende einfache Näherungsformel für den Bereich (De - Da) =0,5. Dg = Da + 0,13 + 0,1 (De - Da).

Die Bestimmung der Grenzdichte Dg erfolgt dann ohne jegliche Berechnung in der Auswerteeinrichtung 110 in der Weise, daß diese eine Tabelle gemäß Fig. 5a in Form eines Festwertspeichers enthält, der mit Hilfe der Differenz De - Da adressiert wird und daraus sofort den Wert Dg liefert. Es ist auch möglich, eine zweidimensionale Matrix zu speichern und mit den Dichtewerten Da und De zu adressieren, wodurch ebenfalls unmittelbar der Dichtewert des Grenzüberganges Dg erhalten wird.

Eine besonders einfache Art der Erkennung der Meßfeldgrenzen kann dann verwendet werden, wenn im Meßkopf 1 kein logarithmischer Verstärker verwendet wird, der die. elektrischen Intensitätsimpulse des Photoempfängers 23 bereits in Dichteimpulse umwandelt, sondern wenn die elektrischen Intensitätsimpulse

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direkt oder nach linearer Verstärkung dem elektrischen Umschalter 26 zugeführt werden. Am Ausgang der elektronischen Speicher- und Filtereinrichtungen 30 bis 33 erscheinen dann Intensitätssignale I₀, l„, I,. und I_, für die verschiedenen

is L. M vj

Farbfilter bzw. Druckfarben. Diese werden wieder den zweiten Speichereinrichtungen 100 bis 103 zugeführt, die nun nicht mehr ein Dichteprofil sondern ein Intensitätsprofil enthalten. Ein derartiges Intensitätsprofil zeigt die Fig. 6 an der Stelle eines Übergangs von einem Meßfeld geringer Anfangsdichte Da bzw. hoher Anfangsintensität Ia auf ein Meßfeld großer Enddichte De bzw. niedriger Endintensität Ie.

Ähnlich wie vom Dichteprofil kann nun die Auswerteeinrichtung 110 aus dem Intensitätsprofil eine Grenzeintensität Ig bestimmen, aus der dann wieder die MeßStellennummer und der Ort des Grenzüberganges in der beschriebenen Art ermittelt werden kann. Die Grenzintensität Ig kann wieder rechnerisch ermittelt werden mit Hilfe folgender Gleichung: Ig = Ie + 1/2 (Ia - Ie) = 1/2 (Ia + Ie).

Ähnlich der Auswertung aus den Dichtemeßwerten kann die Auswerteeinrichtung 110 eine ein- oder zweidimensionale Tabelle in einem Festwertspeicher enthalten, die mit den Intensitätswerten adressiert wird. Die Ermittelung der Farbdichte in Meßfeldmitte erfolgt dann aus den gespeicherten Intensitätswerten in Meßfeldmitte zweckmäßig mit digitalen Rechenmethoden in der Auswerteeinrichtung 110.

Die vorangehenden Ausführungen machen deutlich, daß gegenüber der früher vorgeschlagenen Einrichtung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein in kritischen Anwendungsfällen noch sicherer arbeitender Betrieb durchgeführt werden kann, der für die praktische Anwendung zusätzliche Vorteile bringt, eine variablere Gestaltung der Farbkontroll-Leiste gestattet und noch schnellere Ausmessungen der Farbkontroll-Leiste erlaubt.

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Claims

PATENTANWALT BOZZARISSTRASSE 8OOO MÜNCHEN TELEFON CO893 64O1 P 7449 GRAPHO METRONIC Meß- und Regeltechnik GmbH & Co. KG München Verfahren und Einrichtung zur Kontrolle und zum Steuern der Farbgebung einer Mehrfarben- pruckmaschine PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Kontrolle und zum Steuern der Farbgebung einer Mehrfarben-Druckmaschine, bei dem"eine auf jedem Bogen mitgedruckte Farbkontroll-Leiste in ihrer Längsrichtung mit einem Vielfachen der Frequenz der Farbfeldwechselfolge optisch abgetastet wird und die aus der Abtastung in schneller Folge gewonnenen und in elektrische Meßwertsignale umgesetzten Werte farbspezifisch Speichern zugeführt werden und bei dem der nach einer durchgeführten Grenzbestimmung zwischen benachbarten Meßfeldern aus diesen gewonnene Farbdichtewert einer jeden Meßfeldmitte als Ist-Vergleichswert zur Kontrolle und Regelung von Farbsteuergliedern der Druckmaschine dient, dadurch gekennzeichnet,

a) daß zahlreiche Meßwertsignale jeder Farbe in der zeitlichen Folge ihres Auftretens farbspezifisch gespeichert werden,

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b) daß nach Erreichen der Speicherkapazität bei Zugang eines neuen Meßwertsignals das jeweils älteste Meßwertsignal

BANKEN : DEUTSCHE BANKAG, MÜNCHEN CBLZ 7OO7OO1O3 NR. 1936 053 . POSTSCHECK MÖNCHEN CBLZ 7O010O 8OJ NR. 1105 92-804

ORIGINAL INSPECTED

gelöscht wird/

c) daß ständig für jede Farbe ein Speicher-Differenzwert zwischen dem jüngsten und dem ältesten gespeicherten Meßwertsignal gebildet wird,

d) daß bei Erreichen eines Speicherdifferenz-Schwellwertes vorgebbarer Größe ein Meßfeldgrenzen-Meßwertsignal und die diesem zugeordnete Meßwert-Stellennummer bestimmt werden,

e) daß, ausgehend von der Meßfeldgrenze/ wenigstens ein Meßwertsignal der in Abtastrichtung auf diese folgenden Meßfeldmitte ausgewählt und daraus der Farbdichtewert der Meßfeldmitte ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Meßwertsignale Farbdichte-Meßwerte sind,

b) daß zur Bestimmung des Meßfeldgrenzen-Dichtewertes Einzeldifferenzwerte zwischen allen aufeinander folgenden gespeicherten Farbdichte-Meßwerten gebildet werden und daraus ein Mittelwert gebildet wird,

c) daß die Stellennummern aller Farbdichte-Meßwerte, deren

Differenzen zum nächst jüngeren Farbdichte-Meßwert über

. , ,der Differenzen , ,. dem Mittelwert/liegen, addiert werden und die Summe durch die Anzahl dieser Stellen dividiert wird, wobei der Quotient die Stellennummer einer Meßfeldgrenze angibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Meßwertsignale Farbdichte-Meßwerte sind,

b) daß zur Bestimmung des Meßfeldgrenzen-Dichtewertes(Dg) dessen Berechnung nach der Formel

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Dg = Da + 0,13 + O,1 (De - Da)

mit Da als dem Ausgangs- und De als dem Enddichtewert eines Dichteübergangs von gespeicherten Dichtemeßwerten und bei einem Speicherdifferenz-Schwellwert von De - Da ^ 0,5 vorgenommen wird,

c) daß zur Ermittlung der Meßfeldgrenze aus dem gespeicherten Profil der Dichtemeßwerte die dem Meßfeldgrenzen-Dichtewert zugeordnete Stellennummer entnommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Meßwertsignale Intensitäts-Meßwerte sind,

b) daß zur Bestimmung des Meßfeldgrenzen-Intensitätswertes Ig dessen Berechnung nach der Formel

Ig = Ie + 1/2 (Ia - Ie) = 1/2 (Ia + Ie)

mit Ie als dem jüngsten und Ia als dem ältesten gespeicherten Intensitätsmeßwert vorgenommen wird,

c) daß zur Ermittlung der Meßfeldgrenze aus dem gespeicherten Profil der Intensitätsmeßwerte die dem Meßfeldgrenzen-Intensitätswert zugeordnete Stellennummer entnommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ,

a) daß mehrere Meßwertsignale des Bereiches der Meßfeldmitte miteinander verglichen und von benachbarten stark abweichenden Meßwertsignale eliminiert werden und

b) daß der Mittelwert der verbleibenden Meßwertsignale zur Bestimmung des Farbdichtewertes der Meßfeldmitte dient.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle farbspezifischen Dichtemeßwerte in Meßfeldmitte aller Meßfelder miteinander verglichen werden und durch Ermitteln des Maximalwertes der Dichtemeßwerte die Farbe des Meßfeldes bestimmt wird.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Meßfeldgrenze und die Berechnung der Dichtewerte in Meßfeldmitte gleichzeitig in zeitlich parallelen Vorgängen durchgeführt wird.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem längs der Farbkontroll-Leiste gleichmäßig bewegbaren, eine Lichtquelle, einen Photoempfänger und einen Satz den Farben der Meßfeider auf der Farbkontroll-Leiste entsprechender optischer Filter in Gestalt eines rotierenden Filterrades im Strahlengang vor dem den Photoempfänger enthaltenden Meßkopf, wobei den Intensitätsimpulsen des Photoempfängers entsprechende Meßwertsignale einem Umschalter zuführbar und von diesem synchron zu dem jeweils im Strahlengang befindlichen Farbfilter einem Satz von verschiedenen ersten Speichern zuleitbar sind, und mit einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der Meßfeldgrenzen und eines Dichtemeßwertes an einer darauf bezogenen Meßstelle im anschließenden Meßfeldmittenbereich, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die in den als Puffer ausgebildeten ersten Speichern (30-33) enthaltenen Meßwertsignale zweiten Speichern (100-103) zuführbar sind, die zahlreiche Meßwertsignale in der zeitlichen Folge ihres Auftretens speichern und nach Erreichen ihrer Kapazität bei Zugang eines jüngsten Meßwertsignals das älteste gespeicherte Meßwertsignal löschen,

b) daß eine Auswerteeinrichtung (110) zur fortlaufenden Differenzwertbildung zwischen dem ältesten und dem jüngsten Speicherwert jedes zweiten Speichers (100-103) vorgesehen ist,

c) daß eine Schwellwert-Erkennungseinrichtung zum Erfassen eines eine bestimmte Größe übersteigenden Differenzwertes zwischen dem ältesten und dem jüngsten Meßwertsignal vorhanden ist,

d) daß in einem Rechner aus den in demjenigen zweiten Speicher (100-103), in dem die Differenzwert-Schwelle

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erreicht ist, gespeicherten Meßwertsignalen die Stellennummer des einer Meßfeldgrenze entsprechenden Meßwertsignals bestimmbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherstellenzahl der zweiten Speicher (100-103) wenigstens so groß ist, daß die gesamte Anzahl der Meßwertsignale eines jeden Meßfeldes speicherbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner in einem Festwertspeicher eine mit den Werten der Anfangs- und Enddichten (Da, De) bzw. der Anfangsund End-Intensitäten (Ia, Ie) oder deren Kombinationen (De - Da; Ia + Ie) adressierbare Berechnungstabelle enthält.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (110) ein Mikroprozessorsystem ist, das die zweiten Speicher (100-103) und den Rechner umfaßt.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch einen A/D-Wandler zwischen dem Meßkopf (16) und der Auswerte-Einrichtung (110).

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Speicherdifferenz-Wertes vorgebbarer Größe ein Schwellwerteinsteller mit wenigstens zwei Einstellungen vorgesehen ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Druckfarbe zwei Schwellwerteinstellungen vorgebbar sind.

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