專利名稱：一種膠印印刷機(jī)多色印刷品測量區(qū)域中原色平面覆蓋度的確定裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠印印刷機(jī)在多色印刷時(shí)，尤其是在印刷四色印張時(shí)的質(zhì)量監(jiān)控的裝置及方法，其中選擇小面積作測量區(qū)域，並在該區(qū)域中確定原色的印刷成分、即俗稱的平面覆蓋度，其目的在于當(dāng)彩色成分對(duì)其額定值偏差時(shí)使彩色配色發(fā)生變化。
對(duì)印刷品質(zhì)量及彩色配色調(diào)節(jié)的評(píng)價(jià)通常是利用在印張邊緣設(shè)置的彩色檢測條的密度計(jì)值法實(shí)現(xiàn)的，而這種計(jì)值可離線用一靜態(tài)測量密度計(jì)或在線借助于一個(gè)印機(jī)上的密度計(jì)進(jìn)行。這種方式的缺點(diǎn)在于必須同時(shí)印出一個(gè)彩色檢測條，但往往由于尺寸上的原因不可能作到，並且這也意味著對(duì)材料的浪費(fèi)。除了一些不應(yīng)用彩色檢測條對(duì)多色印刷品作質(zhì)量檢查但要降低精度及可靠性的公開文件(例如US-PS3958509，GB-PS2115145)外，在專利說明書EP0142469，EP0142470及EP0143744中描述了這樣一種不應(yīng)用彩色檢測條在膠印印刷機(jī)上對(duì)配色進(jìn)行調(diào)整及對(duì)印刷質(zhì)量作評(píng)價(jià)的方法及裝置。其中，印張需分成尺寸為0.5×0.5mm2至20×20mm2的圖象單元，並且在每個(gè)圖象單元中用光電法在四個(gè)光譜區(qū)(對(duì)黑色用紅外光、對(duì)青色用紅光，對(duì)品紅色用綠光，而對(duì)黃色用蘭光)中測量色反射率(Remission)。該反射率將借助于新確立的方程式換算成原色的平面覆蓋度，將一個(gè)早已公知的方程系作為新建立的方程式，該方程系將印刷彩色的彩色成分與選色測量出的反射率形成定量的關(guān)系，其中，前提是對(duì)于印刷材料及對(duì)于印刷彩色的全色調(diào)反射率是已知的。通過將測量的平面覆蓋度與一個(gè)對(duì)彩色及灰色調(diào)正確的印張、俗稱合格印張(OK-Bogen)的平面覆蓋度或與在印版上測量出的平面覆蓋度相比較發(fā)出對(duì)彩色配色調(diào)節(jié)的信號(hào)。為此對(duì)于每個(gè)圖象單元對(duì)于每種印刷色彩需設(shè)置一個(gè)權(quán)重因素，它表示可靠性，利用它就可以確定在這個(gè)圖象單元中這種彩色的平面覆蓋度。這些權(quán)重因素顧及到測量值的平面覆蓋度的依賴關(guān)系，環(huán)境依賴關(guān)系及異色間的關(guān)系。這種方法的缺點(diǎn)在于這個(gè)前提黑顏色在紅外光譜區(qū)必須具有典型的反射度值，由此它可以區(qū)別于彩色品紅、青色及黃色。然而在印刷業(yè)中使用的黑顏色中只是一部分才能夠滿足這個(gè)前提，因此在印刷機(jī)上裝備上相應(yīng)的儀器意義不大。
其缺點(diǎn)還在于該方法在多于四種顏色時(shí)只能對(duì)線性不相關(guān)的顏色應(yīng)用，因?yàn)樵谟幸环N相關(guān)性的情況下該新建立的方程系是不確定的，因而也是不能求解的。
本發(fā)明的目的在于在不應(yīng)用檢測條的情況下，對(duì)于具有任意反射率特性的印刷顏色在多色印刷中確定其平面覆蓋度，用以對(duì)印刷品的質(zhì)量評(píng)價(jià)及/或顏色配色機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明以下列任務(wù)為基礎(chǔ)，即開發(fā)一種確定膠印印刷機(jī)多色印刷中的平面覆蓋度的解決方案，它除用以對(duì)確定平面覆蓋度的反射率特性的光電測量外，還用作印刷質(zhì)量的衡量尺度。
根據(jù)本發(fā)明該任務(wù)將這樣地解決僅是三種彩色(它們?cè)谔子≈幸惨缘诙虻谌葴y量進(jìn)行區(qū)分)的平面覆蓋度以公知的方式利用整體的光電測量，在幾平方毫米面積的測量區(qū)域中測取反射率，而其余顏色、尤其是黑色的平面覆蓋度通過數(shù)字的圖象分析來確定。
它是這樣來實(shí)現(xiàn)的，在測量區(qū)域上覆以一個(gè)圖象光柵並且在給定的光柵范圍中產(chǎn)生出多個(gè)光譜圖象來。圖象的攝影最好利用具有選色傳感區(qū)的照相機(jī)來實(shí)現(xiàn)。圖象光柵區(qū)域的幾何分辨率高于印刷網(wǎng)絡(luò)的幾何分辨率，因此它的光柵寬度數(shù)倍于象素距離?；叶戎捣直媛室运蟮牟噬煞值臏y量精確度為準(zhǔn)。
由獲得的三個(gè)數(shù)字化的彩色分色圖在四色彩印的情況下借助于圖象分析法求出在套印中不能通過反射率測量的顏色、尤其是黑色的平面覆蓋度。然后將這個(gè)值代入到新確立的方程系中相應(yīng)的未知數(shù)上。這個(gè)方程系現(xiàn)在就可以對(duì)彩色成分的剩余未知部分求解。
為了借助圖象分析確定平面覆蓋度，由與光電對(duì)反射率測量的同樣測量區(qū)域上借助于選色傳感區(qū)產(chǎn)生出三個(gè)彩色分色圖。為此在物鏡后面設(shè)置了一個(gè)第一分光器，它將由測量區(qū)域上反射的光通過物鏡后分解成二部分，其中第一部分到達(dá)一個(gè)本身公知的彩色測量頭用于測量反射率，而第二部分到達(dá)一個(gè)第二分光器，在它的三個(gè)設(shè)有相應(yīng)紅色、綠色及蘭色濾光器的光發(fā)送平面上設(shè)置了選色傳感區(qū)，后者的輸出與圖象分析系統(tǒng)相連接。該三種彩色分色圖每一個(gè)將利用一個(gè)閾值形成二進(jìn)位化，這些閾值相當(dāng)于對(duì)圖象分析測量的彩色最頻繁出現(xiàn)的灰度值。這樣形成的三個(gè)二進(jìn)制化的圖象現(xiàn)在將如下地互相組合當(dāng)在這三個(gè)待組合的圖象中相同象素上均具有值“1”時(shí)，則在合成圖象中一個(gè)相同的象素上得到值“1”。這樣求得的具有值“1”的象素包含了在圖象分析中待確定的彩色或者覆蓋了該種顏色，而不需要使該象素覆蓋這種顏色的整個(gè)彩色光柵點(diǎn)。借助于一個(gè)本身公知的對(duì)象分離計(jì)算法(Objektisolationsverfahren)將這個(gè)二進(jìn)制化圖象中的單個(gè)對(duì)象作上標(biāo)記，並計(jì)算它的重心。然后在預(yù)先假定的園狀印刷網(wǎng)點(diǎn)下校核這些重心周圍聚集的環(huán)中的所有象素，看是否在三個(gè)彩色分色圖中它們的灰色調(diào)小于預(yù)定的邊界值。這個(gè)邊界值表示待圖象分析確定的彩色的彩色象素與印刷材料之間的灰色調(diào)的過渡值。該算法依次地從內(nèi)象素環(huán)開始校核並將所有的象素計(jì)數(shù)一直到所述的校核條件一旦失去為止，其中在確定出失去該條件的環(huán)上的所有象素仍被計(jì)入。
這個(gè)數(shù)表示所求的面積，根據(jù)該面積再由公知的彩色象素分布幾何學(xué)計(jì)算出以百分比表示的平面覆蓋度。這對(duì)所有的重心都要進(jìn)行，並且對(duì)計(jì)算出的面積值求出其平均值。這個(gè)平均值作為常數(shù)代入到新確立的方程式中，從現(xiàn)在起就可以解這個(gè)方程系求得其余原色的平面覆蓋度並將這些平面覆蓋度的測量值與一個(gè)合格印張(OK-Bogen)的平面覆蓋度或是與在印版上測量的平面覆蓋度相比較可以產(chǎn)生出彩色調(diào)色變化的調(diào)整信號(hào)。在選擇測量區(qū)域時(shí)應(yīng)附加以下的條件-在測量區(qū)域內(nèi)部並包括其外圍被認(rèn)為有色均勻性，因?yàn)閷?duì)在測量區(qū)域中的所有色素要求平均值並且在印件上測量區(qū)域的輕微位移不會(huì)對(duì)測量產(chǎn)生任何影響;
-待測量彩色的彩色象素在圖象中互相分離，這點(diǎn)通過小于50%的平面覆蓋度即可達(dá)到。
這些條件的先決前提是圖象僅在選擇出的測量區(qū)域(在每個(gè)印刷區(qū)中至少有一個(gè))中才被校核。
這個(gè)圖象分析處理方式能使得該種方法同樣地應(yīng)用于任何一種5色、6色、或7色的特殊印刷色(家用色)上。因?yàn)檫@些顏色通常是分開的，也即不是套印的，因而圖象分析的處理是較簡單的。
對(duì)平面覆蓋度的確定適合于在線、在運(yùn)動(dòng)的印張上最后的彩印后直接地進(jìn)行，其中閃光照明的持續(xù)時(shí)間與印張的運(yùn)動(dòng)速度相適應(yīng)，以使得在與運(yùn)動(dòng)方向垂直方向上不能測量的運(yùn)動(dòng)方向上的圖象分辨率能夠辨別出來。
以下本發(fā)明將以一個(gè)實(shí)施例，對(duì)四色印刷中的黑色顏料的平面覆蓋層的圖象分析確定作詳細(xì)的說明。


圖1表明借助于對(duì)參與印刷的原色青色、品紅色、黃色及黑色的色分量的確定，監(jiān)控多色印刷品印刷質(zhì)量的裝置。在這種情況下具有以下的新確立的方程式，它描述了平面覆蓋度α青色，α品紅，α黃色，及α黑色與三個(gè)光譜區(qū)域蘭、綠及紅光中的反射率x、y及z之間的關(guān)系，其式為x xBy＝(1-α青色)(1-α品紅)(1-α黃色)(1-α黑色) y+Bz zBxCα青色(1-α品紅)(1-α黃色)(1-α黑色) yCzCxM(1-α青色)α品紅(1-α黃色)(1-α黑色) y+＝＝+MzMxCMα青色α品紅(1-α黃色)(1-α黑色) y+＝＝+CMzCM
xCMGSα青色α品紅α黃色α黑色yCMGSzCMGS(x，y，z)-在測量區(qū)域中的反射率;
(xB，yBzB)-印刷材料的反射率;
(xC，yC，zC)-全色調(diào)青色、品紅、黃色、及黑色的反射率;
〃〃〃(xS，yS，zS)(xCM，yCM，zCM)-青色-品紅套印及其它任二色五種可〃能的套印的全色調(diào)的反射率;
〃〃(xMG，yMG，zMG)(xCMG，yCMG，zCMG)-青色-品紅-黃色套印及其它〃任三種色的三種可能的套印〃的全色調(diào)的反射率;
(xGMG，yGMG，zGMG)-青色-品紅-黃色-黑色四色套印的全色調(diào)的反射率。
全色調(diào)的反射率是與印色的次序無關(guān)的，並且在監(jiān)控階段前憑借經(jīng)驗(yàn)通過光電測量一次加以確定或在已知的全色調(diào)密度的條件下，由色度表推知。真實(shí)反射度(x，y，z)的測量是利用色度測量頭3經(jīng)過物鏡4在印刷材料帶2上的測量區(qū)域1中進(jìn)行光電測量實(shí)現(xiàn)的。該測量區(qū)域的尺寸為2.5×2.5mm2。因?yàn)樾麓_立的方程系由具有四個(gè)未知數(shù)的三個(gè)方程式組成而不能求解，故要借助于圖象分析法求得黑色平面覆蓋度α黑色，並由此消去α黑色。為此目的，由同一測量區(qū)域1經(jīng)過分光器4及5，其中分光器5上發(fā)送光的平面設(shè)置了相應(yīng)的紅、綠、蘭濾色器，借助于一個(gè)擇色的傳感區(qū)7產(chǎn)生出三個(gè)彩色分色圖。這個(gè)傳感區(qū)7是這樣構(gòu)成的，即在該傳感區(qū)上對(duì)于每個(gè)彩色成分能產(chǎn)生出一個(gè)清晰的圖象。
這種掃描能實(shí)現(xiàn)20微米/象素的幾何分辨率，也就是說，這大約是印刷網(wǎng)版分辨率的10倍，並且為64灰度級(jí)的灰度值分辨率。為了照明，利用具有標(biāo)準(zhǔn)光C類的或相似特性的閃光燈，它具有閃光持持續(xù)時(shí)間為1-5微秒、視2-10米/秒的印張速度而定。濾色必需在對(duì)該三種彩色典型的光譜吸收區(qū)域中發(fā)生。在理想情況下濾色器的傳送曲線相應(yīng)于屆時(shí)彩色的吸收曲線。
黑色的平面覆蓋度的確定通過在圖象分析系統(tǒng)8中對(duì)三個(gè)彩色分色圖的處理以二個(gè)圖象分析步驟來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)圖象分析系統(tǒng)8由求值計(jì)算器9(16位微計(jì)算機(jī))控制。為了顯示，可以在彩色圖象監(jiān)視器10上看到每個(gè)處理步驟。在第一步驟中通過二進(jìn)位化及三個(gè)彩色分色圖的組合求得一重心表。對(duì)此應(yīng)用了對(duì)象分離計(jì)算法，該法中在將圖象中的單個(gè)對(duì)象標(biāo)上記號(hào)的同時(shí)，將劃定的矩形的座標(biāo)及其面積一起計(jì)算出來。
該劃定的矩形的座標(biāo)使得對(duì)其重心的估計(jì)具有足夠的精度。在第二步驟中，在圍繞這些重心周圍的集中象素環(huán)中校核三個(gè)彩色分色圖gi(i蘭，綠，紅)中所有的象素pgi滿足下述條件
Pg蘭(i，j)≤t蘭Pg綠(i，j)≤t綠Pg紅(i，j)≤t紅這些閾值t蘭、t綠、t紅表示黑色象素及印刷材料之間灰度的過渡值。該計(jì)法將象素從內(nèi)環(huán)向外環(huán)依次地校核並將所有的象素計(jì)數(shù)一直進(jìn)行到上述條件一旦被失去為止，其中確定出失去該條件的環(huán)上的所有象素也將被計(jì)入。這個(gè)數(shù)目表示求出的面積，由它再根據(jù)已知的彩色象素分布幾何學(xué)計(jì)算出以%表示平面覆蓋度。該算法表明了根據(jù)公知的利用區(qū)域增長的分塊算法作為假定的區(qū)域增長，因?yàn)楦鶕?jù)算法的條件在圖象被完全分塊前其就已經(jīng)終止了。
接著將所有位于區(qū)域中的黑色彩色象素的面積求出平均值。所有必要的閾值將由當(dāng)時(shí)的灰度值組成圖(Grauwerthistogramm)推導(dǎo)出?，F(xiàn)在即可對(duì)新確立方程系的其余三個(gè)原色的平面覆蓋度求解，並將這些平面覆蓋度的實(shí)際值與一個(gè)合格打張(OK-Bogen)的平面覆蓋度或與在印版上測量出的平面覆蓋度在部件11(產(chǎn)生彩色配色變化信號(hào)的部件)中進(jìn)行比盤由此產(chǎn)生出彩色配色變化信號(hào)12。
權(quán)利要求
1.利用完全光電法對(duì)反射率測量以對(duì)膠印印刷機(jī)多色印刷品的測量區(qū)域中印刷原色的平面覆蓋度進(jìn)行確定的方法，其特征在于僅對(duì)于那些印刷彩色，即它們的反射率特性不等于其余印刷彩色的任意套印組合的反射率特性的印刷彩色進(jìn)行整體光電法的反射率測量，而對(duì)待測的測量區(qū)域中的任何其它印刷彩色平面覆蓋度的確定，另外產(chǎn)生出二進(jìn)制化的彩色分色圖，由這些彩色分色圖借助于數(shù)字圖象分析法確定出所需的平面覆蓋度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其特征在于那些它們的平面覆蓋度是利用公知的整體光電法對(duì)反射度測量確定出來的印刷彩色為三種彩色，而黑色的平面覆蓋度是用數(shù)字圖象分析方法實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1及2的方法，其特征在于三種彩色分色各利用一個(gè)閾值進(jìn)行二進(jìn)制化，其閾值相應(yīng)于待用圖象分析所測彩色最頻繁出現(xiàn)的灰度值;然后將該三種二進(jìn)制化圖象進(jìn)行組合，其中當(dāng)在該三種待組合的圖象中相同的象素同時(shí)具有值“1”時(shí)，則在合成圖象中相同的象素上取得值“1”，以使得求得的具有值“1”的象素包括待測量的彩色及這種彩色的套色，而不需要使該象素覆蓋這種顏色的整個(gè)彩色光柵點(diǎn);在這個(gè)合成圖象中借助于一個(gè)本身公知的對(duì)象分離計(jì)算法將單個(gè)的對(duì)象作上標(biāo)記，並計(jì)算出它的重心;然后校核這些重心周圍聚集的環(huán)中的所有象素，看是否在三個(gè)彩色分色圖中它們的灰色調(diào)小于預(yù)定邊界值，這個(gè)邊界值表示待確定的彩色象素的印刷材料之間灰色調(diào)的過渡值;以及最后從內(nèi)象素環(huán)開始校核並將象素進(jìn)行計(jì)數(shù)一直到所述校核條件一旦失去為止，其中在確定失去該條件的環(huán)上所有的象素仍被計(jì)入，以使得對(duì)所有的重心重復(fù)該法並對(duì)所測數(shù)目取其平均值代表所求的面積覆蓋度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的方法，其特征在于對(duì)平面覆蓋度的確定是在線、在運(yùn)動(dòng)的印張上最后的彩印后直接地進(jìn)行的，其中閃光照明的持續(xù)時(shí)間與印張的運(yùn)動(dòng)速度相適應(yīng)，以使得在與運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向上不能測得的運(yùn)動(dòng)方向上的圖象分辨率能夠被辨別出來。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的方法，其特征在于在被選擇出的測量區(qū)域中進(jìn)行印刷質(zhì)量的監(jiān)控，並至少在每個(gè)印刷區(qū)域上的一個(gè)測量區(qū)域中進(jìn)行監(jiān)控，其中考慮到所要求的測量精度它們具有色均勻性並且原色的平面覆蓋度為＜50%。
6.實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至5中方法的監(jiān)控多色膠印印刷品質(zhì)量的裝置，它具有物鏡(4)及色測量頭(3)用以對(duì)測量區(qū)域(1)確定平面覆蓋度作反射率的測量，其特征在于設(shè)置了一個(gè)第一分光器(5)，用以對(duì)從物鏡(4)進(jìn)入測量頭(3)的光線進(jìn)行分光，及設(shè)置了一個(gè)第二分光器(6)，在其上設(shè)有的三個(gè)相應(yīng)的紅色、綠色及蘭色濾光器的光輸出平面上每個(gè)設(shè)置了一個(gè)帶有光柵的選色傳感區(qū)(7)，用以產(chǎn)生彩色分色圖，它的輸出端與一個(gè)圖象分析系統(tǒng)(8)相連接用以求得平面覆蓋度。
全文摘要
本發(fā)明的方法及裝置旨在不用檢測條對(duì)膠印機(jī)多色印刷品在其測量區(qū)域上確定原色的平面覆蓋度，為產(chǎn)生彩色配色變化信號(hào)可確定任意印刷彩色的平面覆蓋度、尤其是任意的黑色，而與這些彩色的光譜反射率無關(guān)，是這樣實(shí)現(xiàn)如在四色印刷中僅是三種彩色的平面覆蓋度以公知的方法通過光電法測量反射率并求得新確立方程組的解，黑色平面覆蓋度利用圖象分析法在與反射率測量時(shí)同樣的測量區(qū)域上對(duì)三個(gè)數(shù)字化彩色分色圖作附加掃描后加以確定。
文檔編號(hào)B41F33/00GK1040344SQ8910638
公開日1990年3月14日 申請(qǐng)日期1989年8月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月11日
發(fā)明者烏貝爾·沃爾根, 弗里特施·克勞斯, 弗里德里克·安德雷, 霍夫曼·海里伯特 申請(qǐng)人:維爾納蘭貝茨國營復(fù)印聯(lián)合企業(yè)