Для измерений цвета используются два метода: денситометрический и колориметрический. Оба способа применяются в измерительных приборах, реализуемых как в виде ручных индивидуальных устройств, так и в форме измерительных систем для автоматического измерения по всей площади оттиска. Возможности приборов и систем, а также физические принципы измерений, колориметрические характеристики приведены в разделах 1.4.1, 1.4.2 и 1.4.4. Денситометрами измеряют оптическую плотность красочного слоя. Она зависит от толщины слоя краски. Спектрофотометрические и колориметрические измерения дают возможность получать оттиски, которые качественно и количественно соответствуют восприятию цвета человеком. Следовательно, эти измерения дают возможность более эффективно осуществлять автоматическое регулирование качества печати по сравнению с измерением только оптической плотности.

Денситометрическое измерение цвета

Для измерения оптической плотности слоя краски имеется множество настольных (ручных) измерительных приборов. На рис. 2.1-129 показан в качестве примера один из приборов (в разделе 1.4.4 были представлены также другие). Эффективное использование ручных денситометров основывается на примерах специальных измерительных полей контрольных печатных шкал. На рис. 2.1-129, в дополнение к ранее показанным (раздел 1.4.4), приведен другой пример построения элементов, расположенных в пределах контрольной шкалы (система Бруннер). Имеются ручные денситометры, с помощью которых может быть измерена серия контрольных элементов (например, 8 элементов). Это достигается сканированием малых площадей с последующей записью результатов.

На печатном листе шириной 100 см обычно располагаются около 200 контрольных элементов, подлежащих измерению. В каждой цветовой зоне печатной секции нужно производить по меньшей мере 4 изме рения, что для четырехкрасочной печати с тридцатью двумя зонами подачи краски приводит к 128 измеряемым величинам. И это без измерения полей градации растрового изображения, параметров переноса краски на оттиск и т.д. Размеры измерительного поля обычно составляют около 5x5 мм2, но имеются устройства, позволяющие производить измерения на еще меньших измерительных полях (около 3x4 мм2).

Для автоматизации процессов измерений и сокращения времениконтроля разработаны измерительные системы, которые стали применяться с конца 70-х годов XX века.

На рис. 2.1-130 показано одно из первых устройств, с помощью которого, используя измеритель-ную панель (интегрированную в пульт управления), производят одновременные измерения по красочным зонам (одна за другой) посредством специально разработанной контрольной полосы.

Рис. 2.1-130 - Измерительная панель денситометра, преднозначенного для одновременного зонального измерения цветных контрольных полей на печатном листе, на пульте управления печатной машины с дисплеем для показа зональных отклонений (CPC I & CPC II, Heidelberg/Gretag)

Рис. 2.1-131 - Сканирующий денситометр для калориметрических измерений и передачи для передачи данных на пульт управления с обслуживанием нескольких машин ( CPC 2, Heidelberg)

В начале 80-х годов прошлого столетия были созданы устройства, в которых движущаяся сканирующая денситометрическая головка автоматически измеряла контрольные полосы печатного листа за один проход (рис. 2.1-131, 2.1 -132 и 2.1 -133). Первые разработки по созданию сканирующих денситометров выполняла фирма TOBIAS/США.

Рис. 2.1-132 - Сканирующий денситометр для измерения спектральных оптических плотностей: сканирующий денситометр на пульте управления машины (а); денситометрические измерения в узкой полосе с использованием спектральных светофильтров (CCI, MAN Roland/Grapho Metronic)

Рси. 2.1-133 - Сканирующий денситометр для двухмерных измерений на печатном листе (Densitronic, KBA)

Экономически целесообразнее использование высококачественных измерительных устройств для обслуживания нескольких машин (рис. 2.1-131). Пество для измерения цвета посредством прямого сканирования оттиска с использованием специального оптического устройства. Отсканированное изображение выводится на цветной монитор.

Дистанционный пульт управления, приведенный на рис. 2.1-123 и установленный для пятикрасочной листовой офсетной машины с лакировальной секцией и выводными устройствами, изображен на рис. 2.1-125. Пульт централизованного управления очень важен для обеспечения эффективной, удобной и надежной эксплуатации оборудования, расположенного в линию. Его применение повышает экономическую эффективность выполнения заданий по производству высококачественной печатной продукции.

Пульт управления, показанный на рис. 2.1-125, оснащен монитором, составляющим часть системы управления производством и контроля технологического процесса. С его помощью оператор получает разнообразную информацию о текущем состоянии чатные листы из нескольких печатных машин (на практике максимально 3-4) промеряются, и соответствующие данные вводятся на пульты управления каждой машины. Визуализированные данные на мониторе служат при необходимости для регулировки машины оператором. Таким образом, работает, например, устройство, показанное на рис. 2.1-131 (совместно с пультом управления, представленным на рис. 2.1-123). Вместе с развитием измерительных устройств шло развитие программных средств, которые рассчитывают величины регулирования подачи краски в пределах печатной секции. Расчет производится с учетом параметров измеренных величин и их отклонений от эталонных значений. В процессе печати тиража эта система выполняет регулировку быстро и эффективно.

Существуют денситометрические системы измерений на печатном листе, которые интегрированы в пульт управления. На рис. 2.1-132, а представлена соответствующая система контроля и управления.

Она оснащена также оптикой для одновременного измерения спектральных оптических плотностей (рис. 2.1-132,б). Как пояснено в разделе 1.4.4, в этом случае используют не широкополосные стандартизированные фильтры проходящего света, а фильтры, расположенные на пути лучей и пропускающие отраженный свет в узком диапазоне длин волн.

Использование специальных конструкций сканирующих денситометров дает возможность производить измерения на печатном оттиске по двум координатам. Это выгодно тогда, когда на одном печатном листе размещается несколько повторяющихся изображений и когда нельзя использовать контроль посредством шкал. В устройстве, приведенном на рис. 2.1-133, видно, как головка для измерения оптической плотности производит движение по соответствующим координатам X и Y, которые были предварительно запрограммированы для измерений.

Спектральное измерение цвета

Производительность и качество колориметрического измерения цвета и применение полученных результатов при печати стали известны в конце 80-х годов благодаря изготовлению новых оптоэлектронных приборов, применению вычислительных систем и сокращению расходов на комплектующие. Измерение цвета из лабораторий было перенесено в практическую деятельность.

На рис. 2.1-134 представлено устройство со сканирующей спектрометрической измерительной головкой. С ее помощью можно определить три координаты цвета в цветовом пространстве (например, L*a*b*).

Рис.2.1-134 - Спектрофатометр для измерения цвета и управления (CPC2-S, Heidelberg)

Компоненты и принцип действия устройства, показанного на рис. 2.1-134, схематически изображены на рис. 2.1-135. Измеряемое поле освещается и отраженный свет, попавший на световод при движении измерительной головки, оценивается в видимой области спектра в зависимости от длины волны. Это своего рода «дактилограмма» цвета. В этом спектрофотометре используется дифракция света на голографической дифракционной решетке. При этом измерения производятся в 36 точках с интервалом 10 нм. Зарегистрированный спектр отражения позволяет рассчитать колориметрические параметры. Искажения цветопередачи при печати подлежат исправлению, как только они станут заметны глазу.

Рис. 2.1-135 - Принцип измерения спектрофатометром (рис. 2.1-135): оптическая измерительная система (а); ход лучей для измерения спектра отражения и компонентов для дальнейшей обработки сигнала (б)

В процессе управления подачей краски в печатной машине происходит перерасчет колориметрических величин в установочные параметры для красочных аппаратов черной, голубой, пурпурной и желтой красок. При этом разработаны специальные алгоритмы, которые из-за сложности многочисленных факторов, сопровождающих процессы печати и измерений, а также из-за различий данных от оттиска к оттиску предполагают использование эмпирических параметров. Применяемые адаптивные обучающиеся системы позволяют улучшить результаты непрерывных расчетов установок на процесс регулировки в машине. На рис. 2.1-136 показана упрощенная схема регулировки подачи краски.

Рис. 2.1-136 - Блок-схема пересчета отклонения цветовых различий для управления подачей краски в печатной машине (Heidelberg)

Обычно при использовании спектральных измерений цвета после 3-4 регулировок подачи краски достигается необходимая колориметрическая величина на оттиске. При применении денситометрической измерительной техники это возможно только на 6-8 шаге измерений и соответствующих корректировках печатного процесса.

К схематическому представлению пересчета (рис. 2.1-136) можно добавить то, что при наличии алгоритма заранее обеспечивается выбор необходимой краски с точки зрения получаемой на оттиске плотности. Это дает возможность использовать при регулировке и приводке совместно как измеряемые величины оптической плотности, так и измеряемые колориметрические величины.

В распоряжении пользователя в настоящее время находятся многочисленные модели ручных приборов для спектрального измерения цвета. Почти все устройства дают возможность получать результаты не только спектральных измерений, но и значения оптических плотностей, вычисляемые по результатам спектрофотометрических измерений.

Измерение параметров оттисков

Как измерения оптических плотностей, так и спектрофотометрические измерения, как было сказано ранее, производились с помощью контрольных шкал. При знании относительных площадей отдельных участков однокрасочных изображений можно использовать колориметрические методы непосредственно для регулировки соответствующих узлов машины в процессе печати тиража и во время приводки. Для приладки требуются данные допечатной ступени, прежде всего о площади растровых точек отдельных однокрасочных изображений. В процессе печати тиража могут использоваться специально выбранные фрагменты печатаемого изображения (например, плашки).

В денситометрических измерительных устройствах имеются системы для измерений по осям XY с измерительной головкой, совершающей движение в этих координатах. Возможен таким образом подвод измерительной головки к участкам, заданным координатами измеряемого изображения. Таким образом, может быть задано программное движение головки по участкам контрольных шкал или по участкам изображения на оттиске.

С помощью представленного на рис. 2.1-137 спектрофотометрического измерительного устройства можно проанализировать все печатное изображение. Спектрофотометрические измерения производятся на участке изображения площадью 2x2,5 мм2. Существенным достоинством представленного измерительного устройства при сканировании всей площади печатного изображения является то, что дополнительно к колориметрии может быть выполнена проверка наличия на оттиске дефектов, снижающих его качество (царапины, непропечатки). Для этого применяются специально предназначенные алгоритмы обработки. Таким образом, обеспечивается технический осмотр изображения.

Рис. 2.1-137 - Измерительное устройство для спектрального измерения и регулирования цвета, а также для контроля и анализа печатного изображения (CPC 24, Heidelberg)

Система управления человек-машина

Регулировка работы печатной машины возможна посредством применения описанных устройств для измерения оптической плотности и колориметрических измерений. Однако для проведения контроля оттиск должен извлекаться печатником из приемного устройства и помещаться на пульт (рис. 2.1-138), т.е. измерения осуществляются вне машины. С технической точки зрения в такой системе отсутствует контур регулирования. Оператор машины определяет самостоятельно периодичность измерения и проведение регулировок. В компьютере измерительного и регулировочного устройства на основе измеряемых величин (при отклонении их от эталонных) рассчитываются изменения количества подачи отдельной краски в пределах красочного аппарата печатной секции. Результаты вычислений отображаются на мониторе системы. Оператор на основе своего опыта вмешивается в процесс и производит коррекцию. Итак, оператор является конечным звеном цепи регулирования. В системно-теоретическом смысле речь идет о дискретном регулировании оператором измерительных и регулировочных параметров. На основе сравнения измеряемых величин относительно эталонных значений и допустимых погрешностей оператор машины не только контролирует установки заданной подачи красок, но и самостоятельно решает, когда произвести измерение следующего печатного оттиска и использовать ли результаты измерений для регулировки машины. Такая человеко-машинная система управляет качеством и, следовательно, экономической эффективностью производственного процесса.

Рис. 2.1-138 - Ручное устройство (считыватель приводочных листов) для измерения приводки посредством напечатанных контрольных меток