DE19939154A1

DE19939154A1 - Verfahren und Meßvorrichtung zur Druckkontrolle und Bildanalyse

Info

Publication number: DE19939154A1
Application number: DE19939154A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Krzyminski
Original assignee: TECHKON GmbH
Current assignee: TECHKON GmbH
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2001-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Meßvorrichtung für die wahlweise farbmetrische oder densitometrische Analyse von Bildpunkten mehrfarbig gedruckter Bilder und Kontrollelementen auf Druckbögen zur Berechnung der Steuergrößen für die Farbdosierung der Druckwerte und optional für die Darstellung auf Farbbildschirmen. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bildpunkte mindestens eines Teilbereiches der Bilddarstellung unter Zwischenschaltung einer Optik mit einem zweidimensionalen Matrixsensor erfasst, die vom Matrixsensor abgegebenen analogen Signale digitalisiert und wahlweise zur Berechnung farbmetrischer oder densitometrischer Kenngrößen bereit gestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Messvorrichtung für die messtechnische Analyse von mehrfarbig reproduzierten Bildern und Kontrollelementen zur Überwachung und Steuerung von Druckprozessen.

Die Densitometrie ist für die Druckkontrolle ein seit Jahren eingeführtes Verfahren, das insbesondere im Offsetdruck einge setzt wird, aber auch für andere Druckverfahren, wie Sieb- und Flexodruck und auch für die neuen digitalen Druckverfahren als Mittel der Prozesssteuerung.

Die densitometrischen Messwerte werden anhand von Druck kontrollstreifen gewonnen, die am Rand des Druckbogens mit gedruckt werden und verschiedenartig aufgebaute Kontrollfelder der Druckfarben enthalten. Messungen im Bild werden mit soge nannten Densitometern nur in Ausnahmefällen vorgenommen. Farbmetrische und insbesondere spektralphotometrische Messun gen sind für die Prozesskontrolle im Druck aufgrund des grös seren Aufwandes weniger verbreitet. Ihr grundsätzlicher Nach teil besteht darin, dass die farbmetrischen Kennwerte im Ge gensatz zur Densitometrie keinen einfachen linearen Zusammen hang zwischen Messgröße und der zu steuernden Farbmenge lie fern. Wiederum bestehen die Vorteile der Farbmetrik darin, dass sie für die Kontrolle beliebiger Sonderfarben geeignet ist und die Analyse von Graufeldern ermöglicht, die als Be standteil der Druckkontrollstreifen durch den Übereinander druck der Druckfarben Cyan, Magenta und Gelb gebildet werden. Grundsätzlich können aus den Remissionswerten einer spektralen Messung auch Dichtewerte berechnet werden, wodurch das Mess verfahren für die Druckkontrolle universell einsetzbar wird.

Für die Durchführung der densitometrischen und farbmetrischen Messungen sind Messgeräte entwickelt worden, die sich zwar im Messprinzip unterscheiden, aber weniger im äußeren Aufbau und ihrer Handhabung. Am häufigsten im Gebrauch sind portable Handmessgeräte, die einzelne punktuelle Messungen erlauben. Die scannenden Messgeräte werden manuell oder motorisch in ei ner linearen Bewegung über den Druckkontrollstreifen geführt, wobei die Kontrollfelder nacheinander gemessen werden. Wei terhin gibt es sogenannte Messplotter, die das eigentliche Messgerät auf einem in x- und y-Richtung verfahrbaren Schlit ten über den Druckbogen führen. Solche Plotter ermöglichen Messungen an beliebig angeordneten Druckkontrollstreifen und ausgewählten Bildpunkten. Alle diese Geräte sind auf die Aus wertung von einzelnen Messpunkten in größeren Abständen be schränkt.

Eine wesentlich dichtere Erfassung von Messpunkten, die eine Bildanalyse zulässt, bietet das Messsystem CPC 24 der Hei delberger Druckmaschinen AG, das in der Firmenschrift 00.992.1002 und in DE 196 50 223 A1 beschrieben ist. Der auf dem Messtisch einer Druckmaschine abgelegte Druckbogen wird hierbei von einem Messbalken in seiner gesamten Fläche ab getastet, wobei der Balken über den Druckbogen einmal oder mehrfach hin und her bewegt wird. Während des Hin- und Rück laufs werden in etwa 30 Sekunden 160000 Messpunkte aufge nommen und nach der farbmetrischen Auswertung auf dem Bild schirm eines Rechners dargestellt. Nachteilig an diesem tech nisch aufwendigen System sind die lange Messdauer und die be grenzte Auflösung. Die Auflösung von 160000 Bildpunkten bleibt weit hinter den zwei und mehr Millionen Bildpunkten von sogenannten Matrixsensoren zurück, wie sie unter anderem in Digitalkameras eingesetzt werden (vergl. PrePress Heft 9/98, S. 38-50, C.A.T. Verlag Blömer GmbH). 160000 Bildpunkte bedeu ten für das gängige mittlere Druckformat von 740 × 1020 mm ei ne Bildpunktgröße von mehr als 4 mm² und für die quadratische Punktform eine Kantenlänge von über 2 mm.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ver fahren und eine Messvorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, mit denen eine Druckkontrolle und Bildanalyse an be druckten Bögen durch eine oder mehrere "One-Shot"-Messungen, d. h., unter Ausschluss irgendwelcher Abtastverschiebungen der Messvorrichtung durchführbar sind.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung bezüglich des Verfahrens nach Maßgabe des Patentanspruches 1 und bezüglich der Mess vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Unter "mindestens eines Teilbereiches der Gesamtbilddar stellung" ist dabei zu verstehen, dass gegf. und mit Rücksicht auf eine höhere Bildpunktauflösung für eine Messung nur ein Teilbereich der Gesamtbilddarstellung erfasst wird und danach ein oder weitere Teilbereiche, was aber nichts mit einer Zeit kostenden punktuellen oder zeilenmäßigen Abtastung der Gesamt bilddarstellung zu tun hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Messvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4 und den weiteren Ansprüchen ermöglichen also gegenüber dem Stand der Technik eine detaillierte Bild analyse reproduzierter Farbbilder auf der Basis einer oder mehrerer One-Shot-Messungen und der Abbildung auf einem oder mehreren Matrixsensoren mit mehr als 2 × 10⁶ in Fläche ange ordneten Sensoren. Neben den auf dem Druckbogen dargestellten Bildern werden mitgedruckte Kontrollelemente erfasst, die Volltonflächen und unterschiedliche Rasterflächen der Druck farben enthalten. Außerdem werden Kontrollelemente analysiert, die zwei oder mehrere Druckfarben im Übereinanderdruck als Volltonflächen oder verschieden gerasterte Flächen enthalten. Zusätzlich sind Kontrollfelder mit strichförmigen Elementen vorhanden, wobei die Strichelemente der Felder aus einer ein zigen oder aus mehreren Druckfarben gebildet sind. Neben den genannten Kontrollfeldern, die vorzugsweise am Rand des Druck bogens, aber auch innerhalb des Druckbogens platziert sein können, sind auf der Ablagefläche für den Druckbogen dauerhaf te Messfelder als Farbstandards angeordnet.

Für die Auswertung der Bildpunkte und der Kontrollfelder wer den densitometrische Verfahren und farbmetrische Verfahren auf der Basis der Tristimulusmessung und der spektralen Messung eingesetzt. Wahlweise werden in jedem Bildpunkt die Remis sionswerte R(λ), die Normspektralwerte XYZ und davon abge leitete Werte, wie Lab, Luv und andere Werte, bestimmt und die daraus gebildeten Differenzwerte, wie ΔE, ΔC, ΔLab und andere. Außerdem werden die Dichtewerte und die daraus abgeleiteten bekannten densitometrischen Kennwerte, wie Flächendeckung und Druckkontrast bestimmt und davon abgeleitete Differenzwerte. Aus den Kontrollfeldern mit den Strichelementen werden Kenn werte für das Schieben und Dublieren und für die Registerhal tigkeit der am Druck beteiligten Farbwerke der Druckmaschine bestimmt. Die dauerhaften Farbstandards mit bekannten, vorweg bestimmten Remissionswerten sowie Farb- und Dichtewerten, die vorzugsweise als keramische Substrate ausgeführt sind, dienen zur spektralen, farbmetrischen und densitometrischen Kalibra tion und Kontrolle des gesamten Systems.

Mit Hilfe der genannten Bild- und Messfelddaten werden die für den Druckprozess erforderlichen Einstell- und Steuergrößen ge wonnen, die auf die Stellmotoren der Farbmengenregler in der Druckmaschine übertragen werden, wobei die Übertragung der Stellgrößen durch manuelle Einstellungen oder durch auto matische Steuerung erfolgen kann. Die Bilddaten können dabei zusätzlich für eine farbige Darstellung des Druckbildes auf einem Bildschirm des zum Gesamtsystem gehörenden Rechners be nutzt werden. Eine derartige Darstellung erlaubt eine ständige visuelle Kontrolle der Druckergebnisse und dient zur Erkennung von Fehlern beim Drucken. Insbesondere ist das ganze System geeignet, die mit ihm aufgenommenen Bilddaten von Originalen und Solldruckbögen, sogenannten OK-Bögen, mit den Druckergeb nissen zu vergleichen und die Druckmaschine dahingehend zu steuern, dass die Reproduktion innerhalb vorgegebener Toleran zen zum Original bzw. zum Solldruckbogen erfolgt. Die densito metrischen und farbmetrischen Abweichungen von den Sollwerten können für jede Bildstelle mit graphischen Mitteln für den Be diener sichtbar gemacht werden. Zum Beispiel kann ein Netz von Punkten über das Monitorbild gelegt werden, deren Durchmesser oder Färbung mit der Zunahme der Abweichungen ebenfalls zuneh men. Die Computergraphik liefert so eine detaillierte und an schauliche Information über die Abweichungen von bestimmten Farben oder Bildstellen für das gesamte Druckbild. Auch die numerische Anzeige der Abweichungen ist möglich, entweder per Mausklick abrufbar oder durch ständiges Einblenden der Werte.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Messvorrichtung zu sei ner Durchführung werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 die Elemente der Ablagefläche;

Fig. 2 perspektivisch die vollständige Messvorrichtung;

Fig. 3 teilperspektivisch die Aufnahmeeinheit mit dem Matrixsensor;

Fig. 4 als Blockschaltbild das spektrale Verfahren;

Fig. 5 ebenfalls als Blockschaltbild das Verfahren mit Dichte- und Tristimulusfiltern;

Fig. 6 perspektivisch die Messvorrichtung als lichtdichtes Messsystem und

Fig. 7 schematisch und in Seitenansicht die Messvorrichtung in besonderer Ausführungsform für die automatische Kontrolle.

Fig. 1 zeigt den zur Auswertung auf der Ablagefläche 2 der Messvorrichtung abgelegten Druckbogen 1 mit den Bildern 3 und 3' und dem mitgedruckten Kontrollstreifen 4 mit den Kontroll feldern 5 sowie die auf der Ablage 2 fest und dauerhaft ange ordneten Farbstandards 6. Auf der etwas schräg gestellten Ab lagefläche 2 wird der Druckbogen 1 gegen eine horizontale An legeleiste 7 und seitliche Anschläge 8 in eine wiederholbare Position gebracht, wobei die Anlegeleiste 7 vorzugsweise fest angebracht ist und die Anschläge 8 zur Anpassung an das Bo genformat verschiebbar ausgeführt sind.

Für die plane Auflage des Druckbogens 1 auf der Ablagefläche 2 kann diese mit einer nicht dargestellten pneumatischen oder elektrostatischen Ansaugung ausgerüstet sein. Der Druckkon trollstreifen 4 entspricht bekannten, handelsüblichen Ausfüh rungen und wird im allgemeinen über die ganze Breite des Druckbogens mitgedruckt. Volltonfelder und verschiedene Ras terfelder der einzelnen Druckfarben sowie Felder mit über einandergedruckten Farben zur Kontrolle der Graubalance und der Farbannahme wiederholen sich in der Anordnung und liefern so Stellgrößen für die Steuerung der einzelnen Farbzonen einer Druckmaschine. Bzgl. weiterer Einzelheiten über die Struktur und die Funktion von Druckkontrollstreifen wird auf die DE 39 42 254 C2 und DE 197 16 066 C1 verwiesen. Die mit den Kon trollstreifen gewonnenen Stellgrößen sind vorzugsweise den sitometrische Kennwerte. Farbmetrische Kennwerte, die eben falls zur Farbsteuerung geeignet sind, liefern die Grau balancefelder und die Vollton- und Rasterfelder von Sonder farben.

Die vorerwähnten dauerhaften Farbstandards 6 enthalten neben Weiß mehrere Grautöne und vorzugsweise Farben in der Nähe der Grundfarben Rot, Grün, Blau und ihrer Komplementärfarben. Ih re densitometrischen und farbmetrischen Werte sind vorweg mit geeigneten Messgeräten (Spektralphotometern) bestimmt worden und dienen zur Kalibration des Systems.

Die mit dem System auf den Farbstandards 6 gemessenen Werte müssen nach der Kalibration ständig mit den Standardwerten übereinstimmen. Dabei hat das Weißfeld die besondere Eigen schaft, dass es in einem festen Bezug zum ideal mattweißen Körper der farbmetrischen Normen steht.

Die in Fig. 1 vergrößert dargestellten Linienfelder 9 und 10 erfüllen als Teil des Systems eine besondere Funktion:

Im Gegensatz zu den bekannten densitometrischen und farbmetri schen Messverfahren liefert die hier angewandte Messung mit Matrixsensoren zu jeder optischen Messgröße eines Punktes des sen Ortskoordinaten. Damit können die Abstände von Linien ex akt gemessen und beim Druckprozess fortlaufend überwacht wer den. Die waagerechten und senkrechten Linien 11 sind einfarbig und liefern mit der Änderung ihrer Abstände Kennwerte für das bekannte Schieben und Dublieren, das im Druck zu starken Farbverschiebungen führen kann. Die punktgenaue Abstands messung des Systems ist der Messung mit konventionellen Den sitometern deutlich überlegen. Konventionelle Densitometer messen das Schieben und Dublieren als durchschnittliche Dich teänderung, die mit der Verschiebung der Linien einhergeht. Mit der digitalen punktgenauen Messung des Systems wird nicht nur die Größe der Abstandsänderung der Linien 11, sondern auch ihre Richtung exakt bestimmt. Die Linien im Kontrollfeld 10 können zur Bestimmung der Registerhaltigkeit ähnlich wie im Feld 9 angeordnet sein, allerdings mit dem Unterschied, dass die Linien abwechselnd in den Druckfarben gedruckt werden. Veränderte Abstände der farbigen Linien geben die Abweichungen vom deckungsgleichen Druck der Druckwerke längs und quer zur Laufrichtung des Bogens an. Die mit dem System gemessenen Ab stände ermöglichen eine zielgenaue numerische Korrektur des Registers an der Druckmaschine.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt die wesentlichen Ele mente der Messvorrichtung, die auf einem Abstimmtisch 12 oder direkt auf dem Steuerpult einer Druckmaschine angebracht sind. Auf der Fläche des Abstimmtisches 12 befinden sich die in Fig. 1 dargestellten Elemente, d. h., der Druckbogen 1 mit den Bildern und dem Druckkontrollstreifen, die Anlegeleiste und die seitlichen Anschläge sowie die Farbstandards. Daneben steht ein Rechner 13 mit Farbmonitor und Tastatur. Über dem Abstimmtisch 12 befindet sich ein nach vorne zur Bedie nungsseite hin offenes Gehäuse 14, das aus lichtdichten Plat ten besteht, die einen räumlichen Abschluss zu den Seiten, nach hinten und oben bilden. An der oberen Platte ist die Auf nahmeeinheit 15 befestigt, die senkrecht auf den Druckbogen 1 gerichtet ist.

Diese Aufnahmeeinheit 15 besteht gemäß Fig. 3 aus einem oder mehreren Matrixsensoren 16, einem Objektiv 17 und weiteren Komponenten, die noch näher erläutert werden. Im oberen Teil des Gehäuses 14 sind Lampen L derart angeordnet, dass sie den Druckbogen 1 und die Farbstandards 6 möglichst gleichmäßig be leuchten. Das Licht der Lampen L ist weiß und besitzt im sichtbaren Wellenlängenbereich ein kontinuierliches Spektrum. Vorteilhaft strahlen die Lampen L das Normlicht D50 oder D65 aus, die als standardisierte Tageslichtarten auch für die vi suelle Beurteilung von Druckerzeugnissen besonders geeignet sind und von den einschlägigen Normen dafür empfohlen werden.

Ungleichmäßigkeiten der Ausleuchtung können durch ein Hellig keitsprofil korrigiert werden, indem die Helligkeitsverteilung auf der blanken, gleichmässig gefärbten Ablagefläche 2 oder auf einem bedruckten Bogen mit dem System aufgenommen wird und für jedes Pixel des Matrixsensors 16 ein Korrekturfaktor be rechnet wird, mit dem der aufgenommene Helligkeitswert multi pliziert wird. Der Korrekturfaktor berechnet sich aus dem Ver hältnis der Helligkeit der dunkelsten Stelle zur Korrektur stelle.

Um den Einfluss von Fremdlicht aus der Umgebung, das durch die offene Frontseite des Gehäuses 14 auf die Auflagefläche fällt, zu berücksichtigen, sind die Farbstandards 6 vorteilhaft rund um den Druckbogen 1 verteilt angeordnet, wie dies bspw. in den Fig. 1, 2 dargestellt ist. Mit Hilfe der bekannten spektralen Farbwerte der Farbstandards 6 kann mit der ohnehin notwendigen Kalibration des Systems das Fremdlicht berücksichtigt und kom pensiert werden. Vorteilhaft wird diese Kompensation kontinu ierlich oder in kurzen Abständen durchgeführt, um Verände rungen des Fremdlichts, die allein schon durch die Bewegungen des Bedieners entstehen können, zu berücksichtigen.

Eine zweite einfache Methode das Fremdlicht auszuschliessen besteht darin, dass für die kurze Zeit der Aufnahme die Öff nung im Gehäuse 14 mit einer lichtdichten Klappe oder einem Vorhang verschlossen wird, was auch motorisch und automatisch geschehen kann.

Damit die Abbildungen auf dem Monitor in den Farben möglichst genau dem Druckbogen 1 entsprechen, ist eine Farbkalibration des Monitors notwendig, wofür Verfahren in Betracht kommen, die aus dem graphischen Color Management bekannt sind (vergl. Lindsay W. MacDonald: Developments in colour measurement sy stems, in Displays, Volume 16, No. 4, 1996).

Der Rechner 13 kann durch den Rechner und den Bildschirm der Druckmaschine ersetzt werden, die an modernen und insbesondere den neuen digitalen Druckmaschinen ohnehin vorhanden sind. Die Nutzung eines solchen "fremden" Rechners bietet sich vor allem dann an, wenn das System online in die Steuerung der Druckmaschine integriert ist.

Unter Verweis auf Fig. 3, die, wie vorerwähnt, die Komponenten der Aufnahmeeinheit 15 zeigt, werden der Druckbogen 1 und die Farbstandards 6 durch das Objektiv 17 auf dem Matrixsensor 16 abgebildet. Stellmotoren 18 und 19 bewirken die Fokussierung und die Blendeneinstellung des Objektivs 17. Bei geeigneter Konstruktion dieses Objektivs 17 kann mit dem Fokussieren auch ein Zoomen verbunden werden. Durch das Zoomen können vorteil haft verschiedene Druckformate stets auf die ganze Fläche des Matrixsensors 16 abgebildet werden, wodurch immer die bestmög liche Auflösung erzielt wird. Zwischen dem Objektiv 17 und dem Matrixsensor 16 befindet sich ein Filterrad 20, das mit Fil tern 21 bestückt ist. Diese Filter 21 werden durch einen Stellmotor 22 unter dem Matrixsensor 16 hindurchbewegt bzw. nacheinander vor diesem in Position gebracht. Die gesamte Auf nahmeeinheit 15 ist in Lagern 23 schwenkbar an der oberen Platte des Gehäuses 14 befestigt. Die Schwenkbewegung wird von einem Stellmotor 24 ausgeführt und bewirkt, dass beim Verän dern der Schrägstellung der Auflagefläche das Objektiv 17 senkrecht zum Druckbogen 1 ausgerichtet wird.

Die analogen Signale des Matrixsensors 16 werden an eine Steu ereinheit 25 (siehe Fig. 3) übertragen und dort verstärkt, di gitalisiert und über eine bidirektionale Schnittstelle 26 an den Rechner 13 übertragen. Die Stellmotore 18, 19, 22, 24 des Objektivs 17, des Filterrads 20 und des Schwenkmechanismus werden ebenfalls von der Steuereinheit 25 gesteuert. Die Stellmotore sind mit nicht dargestellten Impulsgebern be stückt, wodurch ihre Bewegung digital gesteuert werden kann. Über die bidirektionale Verbindung der Stellmotore zur Steuer einheit 25 registriert diese die ausgeführten Bewegungen.

Als Matrixsensoren 16 für den vorliegenden Zweck sind ver schiedene Ausführungen geeignet. Die Auflösung hochwertiger Matrixsensoren liegt beim heutigen Stand der Technik bei 16,8 × 10⁶ Pixel (typisch 4096 × 4096 Pixel), was bei einem Bogen format von 740 × 1020 mm zu einer Auflösung der gedruckten Bilder von 0,18 × 0,24 mm führt. Die Auflösung kann durch eine gesteuerte Mehrfachpositionierung des Matrixsensors 16 in der Aufnahmeeinheit 15 weiter gesteigert werden, weil bei diesem Vorgehen nacheinander immer nur ein Teil des Druckbogens 1 auf dem Matrixsensor 16 abgebildet wird. Eine vierfache Positio nierung z. B. führt im genannten Fall zu einer Auflösung von 0,09 × 0,12 mm. Der gleiche Effekt ist auch mit Zeilensensoren durch eine scannende Bewegung während der Aufnahme zu erzie len. Nachteilig bei der Mehrfachpositionierung und beim Scan nen sind allerdings der erhöhte technische Aufwand und die Er schwernis, die Bewegung des Sensors mit der Bewegung des Fil terrads 20 synchronisieren zu müssen. Weiterhin verursacht der Bewegungsablauf eine längere Aufnahmezeit. Wird in die Aufnah meeinheit 15 ein Sensor eingebaut, dessen Pixel abwechselnd mit Filtern abgedeckt sind, kann auf das Filterrad 20 verzich tet werden. Handelsübliche Matrixsensoren sind vorzugsweise mit RGB-Filtern bestückt. Grundsätzlich können die Pixel auch abwechselnd mit Tristimulusfiltern abgedeckt werden. Der Ein bau eines solchen Sensors in die Aufnahmeeinheit 15 bewirkt, dass ohne Filterrad 20 auf einfache Weise mit dem System die Normspektralwerte XYZ der Bildpunkte gemessen werden. Der mit solchen Sensoren verbundene Verlust an Auflösung wird vermie den, wenn nebeneinander drei filterlose Matrixsensoren einge baut werden und jedem Sensor einer der drei Tristimulusfilter vorgeschaltet wird. In diesem Fall ist es notwendig, durch vorgeschaltete Strahlungsteiler den Druckbogen 1 und die Farbstandards 6 auf jeden der drei Sensoren abzubilden. Die in Fig. 3 dargestellte Ausführung mit Filterrad 20 benö tigt nur den einen filterlosen Matrixsensor 16 und bietet die Möglichkeit, das Filterrad 20 mit verschiedenen Filtern 21 zu bestücken. Neben den densitometrischen CMYK- und den Tristimu lusfiltern kommen dafür vor allem schmalbandige spektrale Fil ter in Betracht. Zum Beispiel werden mit sechzehn Spek tralfiltern, deren Durchlassmaxima gleichmäßig verteilt sind, im sichtbaren Bereich von 400 bis 720 nm sechzehn Re missionswerte im Abstand von 20 nm gewonnen. Durch zusätzliche Schmalbandfliter kann die spektrale Auflösung weiter erhöht werden.

Eine weitere Verbesserung kann erzielt werden, wenn man an stelle von gleichabständigen Filtern im interessanten mitt leren Bereich des Spektrums die Durchlassabstände kleiner wählt und dafür im übrigen Spektrum größere Abstände in Kauf nimmt.

Das Objektiv 17 wird nach Art der bekannten Repro-Objektive dahin korrigiert, dass der Druckbogen 1 möglichst verzerrungs frei auf dem Matrixsensor 16 abgebildet wird. Zusätzlich wird die Abbildungsqualität des Objektivs 17 für die notwendige starke Verkleinerung optimiert. Für die automatische Scharf stellung des Objektivs 17 durch einen der Stellmotore 18 oder 19 und die Steuereinheit 25 werden vorteilhaft die Linien felder 9 und 10 (Fig. 1) benutzt, deren scharfe Abbildung auf dem Matrixsensor 16 besonders gut kontrolliert werden kann. Auf gleiche Art kann die Schwenkbewegung zur senkrechten Aus richtung der Aufnahmeeinheit 15 automatisiert werden, wenn entsprechende Linienfelder am oberen und unteren Rand des Druckbogens 1 vorhanden sind. Ersatzweise können für diese Funktion dauerhafte Strichmarken auf einigen der Farbstandards 6 mit vorgesehen sein.

Eine bevorzugte Ausführung der Aufnahmeeinheit nach Fig. 3 be steht in der Verwendung eines filterlosen Matrixsensors 16 und eines mit spektralen Schmalbandfiltern bestückten Filterrads 20. Der besondere Vorteil einer solchen Ausführungsform be steht darin, dass die damit gemessenen Remissionswerte für je den Bildpunkt die vollständige Information seiner Farbe lie fern und daraus über die Remissionskurve R(λ), die Dichtekurve D(λ) und sämtliche farbmetrischen und densitometrischen Kenn werte darstellbar sind. Außerdem können daraus für die Dar stellungen auf dem Monitor die dazu erforderlichen RGB-Daten abgeleitet werden.

Das Verfahren der Auswertung zeigt im Schema die Fig. 4. Vom Matrixsensor 16 werden die analogen Daten der Bildpunkte nach Pixeln geordnet zur Steuereinheit 25 (Fig. 3) übertragen, dort in einem Eingangsspeicher 28 gesammelt, durch einen Ope rationsverstärker 29 verstärkt und in einem AD-Wandler 30 di gitalisiert. In dieser Form werden die Pixeldaten in den Rech ner 13 übertragen und im Verfahrensschritt 31 die Remis sionswerte berechnet. Im Verfahrensschritt 32 wird aus den Re missionswerten für jedes Pixel die Remissionskurve R(λ) und im Schritt 38 die Dichtekurve D(λ) entwickelt. Im Schritt 33 wer den aus R(λ) nach der bekannten valenzmetrischen Berechnung die zunächst unkorrigierten Normspektralwerte XYZ oder die davon abgeleiteten Lab-Werte berechnet. Da die optischen Komponenten des Systems, wie Beleuchtung und Messgeometrie, nicht den ge normten Standards entsprechen, werden die XYZ(Lab)-werte mit Hilfe eines System-Farbprofils 34 in korrigierte Farbwerte um gerechnet. Die im Schritt 33' korrigierten Farbwerte ent sprechen Farbwerten, die unter genormten Bedingungen zum Bei spiel mit einem Spektralphotometer auf dem Druckbogen 1 gemes sen werden. Aus den korrigierten XYZ(Lab)-Daten werden im Ver fahrensschritt 36 mit Hilfe des Monitor-Farbprofils 35 die RGB-Werte gebildet, die für eine mit den Farben des Druck bogens übereinstimmende Darstellung auf dem Monitor des Rech ners 13 benötigt werden. Parallel zu den farbmetrischen Daten werden die densitometrischen Daten bearbeitet. Im Verfah rensschritt 39 werden aus den Dichtekurven D(λ) nach bekannten Verfahren für die genormten Filtercharakteristiken die Dich tewerte berechnet, die mit Dichteprofilen im Schritt 39' so korrigiert werden, als wären sie unter genormten Bedingungen gemessen worden. Sofern die bei Dichtemessungen übliche Anwen dung von Polarisationsfiltern berücksichtigt werden soll, ist es notwendig, Dichteprofile auf verschiedenen, z. B. hoch glänzenden und matten Bedruckstoffen zu erstellen und im aktu ellen Fall das entsprechende Dichteprofil anzuwenden. Die mit 33' und 39' gewonnenen korrigierten farbmetrischen und densi tometrischen Daten werden im Verfahrensschritt 41 mit Stan dardwerten oder Sollwerden des Originals, des Proofs oder des OK-Bogens verglichen und im Schritt 42 in Steuerdaten für die Druckwerke der Druckmaschine umgesetzt, die geeignet sind, die Farbmenge zu regulieren. Geeignete Algorithmen und Berechnun gen sind bekannt und werden zum Beispiel an Offsetdruckmaschi nen verwendet, an die scannende Densitometer oder Spektral photometer angeschlossen sind und deren Messdaten online in Stellwerte für die Motore der Farbzonenschieber umgerechnet werden.

Die Erstellung des System-Farbprofils im Schritt 34 erfolgt nach bekannten Verfahren aus dem graphischen Color-Management, die an das System angepasst werden. Vorzugsweise wird dafür die genormte Testform ANSI 7.8-3 verwendet, die von ihrem ur sprünglichen Format DIN A4 auf das Druckformat vergrößert und auf der Druckmaschine gedruckt wird. An den so gedruckten 928 Feldern der Testform werden unter genormten Messbedingungen mit einem Spektralphotometer die XYZ- oder Lab-Werte gemessen. Im Anschluss wird dieselbe Testform vom System gemessen. Aus den mit dem Spektralphotometer gemessenen XYZ(Lab)-Werten und den unkorrigierten XYZ(Lab)-Werten des Systems wird das Sy stem-Farbprofil berechnet, mit dem alle weiteren Systemwerte korrigiert werden können. Für die Berechnung der Farbprofile stehen verschiedene Programme von Software-Anbietern zur Aus wahl.

Auf gleiche Art wird das Dichteprofil erstellt. Hierzu werden die auf der Testform unter genormten Bedingungen gemessenen Dichtewerte mit den unkorrigierten des Systems zu einem Profil ausgewertet. Geeignete Spektralphotometer liefern in einem Durchgang die der Norm entsprechenden Farb- und Dichtewerte, wodurch die Profilerstellung vereinfacht wird.

Das Monitor-Farbprofil schließlich wird erstellt, indem eine Auswahl von Farben mit bekannten RGB-Werten auf dem Monitor des Rechners erzeugt und mit einem geeigneten Farbmessgerät auf dem Monitor gemessen wird. Das Monitor-Farbprofil wird aus dem Vergleich der RGB-Daten mit den Farbwerten auf dem Bild schirm nach bekannten Verfahren berechnet.

Die dauerhaften Farbstandards 6 (Fig. 1) der Ablagefläche 2 ha ben die besondere Funktion, kurzzeitige, durch Fremdlicht ver ursachte Veränderungen des Systems und langzeitige, z. B. alte rungsbedingte Veränderungen beim Vergleich der bekannten Stan dardwerte mit den Systemwerten zu registrieren. Die fest gestellten Veränderungen werden für die Berechnung einer den Farbprofilen übergeordneten Korrektur benutzt. Die Anordnung von mehreren Farbstandards 6 rund um den Druckbogen 1 erlaubt es, die Korrektur örtlich anzupassen, was besonders wegen der ungleichmäßigen Einwirkung von Fremdlicht nötig ist.

Eine vereinfachte Ausführung der Aufnahmeeinheit 15 besteht darin, dass in das Filterrad 20 anstelle der spektralen Filter vier CMYK-Filter und drei Tristimulusfilter, also insgesamt nur sieben Filter eingebaut sind, deren Charakteristik in den einschlägigen Normen - z. B. DIN 16536 und DIN 5033 - festge legt ist. Wie Fig. 5 zeigt, führt dieses Verfahren nach der AD- Wandlung direkt zu den XYZ(Lab)-Farbwerten und den Dichte werten für CYMK, die dann analog zu Fig. 4 in den weiteren Verfahrensschritten bearbeitet werden. Der Vorteil dieser Va riante besteht in einer wesentlich kleineren Datenmenge, die schneller und mit kleinerem Aufwand gespeichert und bearbeitet werden kann. Vorteilhaft ist auch, dass Dichtemessungen mit Polarisationsfiltern möglich sind, indem vor die CMYK-Filter und die Lampen lineare, um 90° gegeneinander gedrehte Polari sationsfilter gesetzt werden. Von den Polarisationsfiltern vor den Lampen geht praktisch keine Wirkung aus, so dass die Tri stimulusmessung davon nicht beeinflusst wird. Nachteilig ist, dass die Dichtewerte auf die Prozessfarben CMYK beschränkt sind und Sonderfarben nur mit Einschränkungen gemessen werden können. Generell ist das auf wenige integral messende Filter gestützte Messverfahren ungenauer als die spektrale Messung, so dass die von den Farbprofilen zu leistende Korrektur größer ist.

Fig. 6 zeigt eine Variante der Messvorrichtung, bei der die Aufnahmeeinheit 15 und die Lampen L auf dem Boden des Gehäuses 41' befestigt sind. Oben schließt eine Glasplatte 42' das Ge häuse 41' ab, auf die der Druckbogen 1 mit dem Druckbild nach unten gelegt wird. Ein Deckel 43' schließt das Gehäuse 41' lichtdicht ab, wodurch gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Aus führungsform das Eindringen von Fremdlicht ausgeschlossen wird und der Benutzer nicht vom Aufnahmelicht geblendet werden kann. Diesen Vorteilen steht der Nachteil gegenüber, dass der Druckbogen 1 trocken sein muss und das Druckbild während der Aufnahme nicht sichtbar ist.

Mit der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist vorteilhaft ei ne automatische Kontrolle von Druckbögen möglich, und es ent fällt die manuelle Entnahme eines Druckbogens am Ausleger der Druckmaschine und sein Transport zum Steuerpult durch den Be diener der Druckmaschine. In der Seitenansicht ist in Fig. 7 schematisch die übliche Ausbildung eines solchen Auslegers mit dem daran angeschlossenen System 51 dargestellt. Eine so genannte Greiferkette 44 transportiert die hier mit 45 be zeichneten Druckbögen nacheinander einem Druckbogenstapler 46 zu, wobei während des Transportes die Druckbögen 45 vom Grei fer 47 und 47' gehalten werden. Sobald sich ein Druckbogen teilweise über dem Stapler 46 befindet, wird der Greifer 47 durch einen Anschlag 48 geöffnet und der Druckbogen 45 fällt auf den Stapel und gleitet aufgrund seiner Geschwindigkeit bis zum Anschlag 49, wodurch eine saubere Schichtung der abgeleg ten Druckbögen 45 entsteht, deren Druckbild nach oben gerich tet ist. Die Ablage des Druckbogens 45 erfolgt immer in der selben Höhe, was durch eine Photozellen gesteuerte, nicht dar gestellte Höhenverstellung der Stapeleinrichtung 50 erreicht wird.

Durch neuartige, zusätzlich angeordnete Elemente wird nun er reicht, dass in wählbaren Abständen ein Druckbogen 45 zur Auf nahme in das System 51 transportiert wird. Dafür ist ein zwei ter Anschlag 52 vorgesehen. Die beiden Anschläge 48 und 52 sind als Anker von Hubmagneten ausgeführt, so dass sie fern gesteuert wahlweise in eine Position gebracht werden können, die zum Auslösen der Greifer führt. Für den Weitertransport eines Druckbogens 45 in das System 51 wird der Anschlag 48 nach oben gezogen und der Anschlag 52 nach unten in Auslösepo sition gebracht, wobei gleichzeitig motorisch angetriebene Transportwalzen 53 in Bewegung gesetzt werden. Sie erfassen den weiter nach vorne gebrachten Druckbogen 45 und transpor tieren ihn über eine Rampe 54, bis er am Anschlag 55 zentriert in Aufnahmeposition abgelegt wird. Rampe 54 und Anschlag 55 bilden eine Vertiefung, in der mehrere Druckbögen 45 abgelegt werden können. Durch die vorerläuterte automatische Scharf stellung der Aufnahmeeinheit 15 wird dabei die Fokussierung auf den jeweils oben liegenden Druckbogen 45 sichergestellt.

Die Lampen L und die dauerhaften Farbstandards 6 sind mit den in Fig. 2 dargestellten identisch. Das Gehäuse 56 ist gegen Fremdlicht abgeschlossen. Durch eine seitliche, nicht dar gestellte Klappe können einzelne oder sämtliche Druckbögen 45 zur Begutachtung entnommen werden. Auf die sonst praktizierte manuelle Entnahme von Druckbögen 45 vom Stapel 46 kann damit im allgemeinen verzichtet werden. Um nach wie vor den Zugang zum Ausleger einer Druckmaschine zu ermöglichen, kann das die Meßvorrichtung darstellende System 51 auf einer Führung 57 seitlich weggeschoben werden. Weitere konstruktive Ausfüh rungsformen einer solchen automatischen Messvorrichtung sind möglich, bspw. derart, dass das System 51 seitlich am oder im Ausleger oder vor diesem angeordnet wird.

Claims

1. Verfahren für die wahlweise farbmetrische oder densitome trische Analyse von Bildpunkten mehrfarbig gedruckter Bil der und Kontrollelementen auf Druckbögen zur Berechnung der Steuergrößen für die Farbdosierung der Druckwerte und op tional für die Darstellung auf Farbbildschirmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildpunkte mindestens eines Teilbereiches der Bilddarstellung unter Zwischenschaltung einer Optik mit einem zweidimensionalen Matrixsensor erfasst, die vom Matrixsensor abgegebenen analogen Signale digitalisiert und wahlweise zur Berechnung farbmetrischer oder densitometri scher Kenngrößen bereit gestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den digitalen Signalen folgende Kennwerte bestimmt werden:

1. 1 die spektralen Remissionswerte R,
2. 2.1 aus den Remissionswerten die Remissionskurven R(λ),
3. 2.2 aus den Remissionskurven R(λ) die Dichtekurven D(λ),
4. 3.1 aus den Remissionskurven R(λ) werden wahlweise unkor rigierte Normalspektralwerte XYZ oder die davon abge leiteten Lab-Werte bestimmt,
5. 3.2 aus den Dichtekurven D(λ) werden unkorrigierte Dich tewerte bestimmt,
6. auf Basis eines Systemfarbprofils werden wahlweise die korrigierten Normalspektralwerte XYZ oder die da von abgeleiteten Lab-Werte bestimmt,
7. 4.2 auf Basis von Dichteprofilen werden korrigierte Dich tewerte bestimmt,
8. 5.1 aus den korrigierten XYZ- bzw. Lab-Werten werden auf Basis eines Monitorfarbprofils die RGB-Werte für die Darstellung auf einem Farbmonitor bestimmt,
9. 5.2 aus den korrigierten Dichtewerten werden durch Vergleich mit Soll- oder Standardwerten Steuerdaten für Druckmaschinen bestimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den digitalen Signalen folgende Kennwerte bestimmt werden:

1. 1.1 wahlweise die Normalspektralwerte XYZ oder die davon abgeleiteten Lab-werte,
2. 1.2 die Dichtewerte,
3. 2.1 auf Basis eines Systemfarbprofils werden wahlweise die korrigierten Normalspektralwerte XYZ oder die da von abgeleiteten Lab-Werte bestimmt,
4. 2.2 auf Basis von Dichteprofilen werden korrigierte Dich tewerte bestimmt,
5. 3.1 aus den korrigierten XYZ- bzw. Lab-Werten werden auf Basis eines Monitorfarbprofils die RGB-Werte für die Darstellung auf einem Farbmonitor bestimmt,
6. 3.2 aus den korrigierten Dichtewerten werden durch Vergleich mit Soll- oder Standardwerten Steuerdaten für Druckmaschinen bestimmt.

4. Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, bestehend aus einer ebenen Ablagefläche (2) für den zu analysierenden Druckbogen (1), wobei druckbildsei tig, beabstandet eine bidirektional mit einem Rechner (13) verbundene Aufnahmeeinheit (15) und mindestens eine Licht quelle (L) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (15) aus mindestens einem zweidimensionalen Matrixsensor (16) und einem zwischen diesem und der Ablagefläche (2) angeordneten Objektiv (17) gebildet ist.

5. Messvorrichtung nach 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Matrixsensor (16) und dem zu analysieren den Druckbogen (1) wahlweise zum Objektiv einstellbare Filter (21) angeordnet sind.

6. Messvorrichtung nach 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (15) aus mehreren Matrixsensoren (16) gebildet und jedem Matrixsensor (16) ein Filter (21) fest zugeordnet ist.

7. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagefläche (2) in einem bedienerseitig offenen Gehäuse (14) angeordnet und die Aufnahmeeinheit (15) druck bildseitig über der Ablagefläche (2) des Druckbogens (1) angeordnet ist.

8. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Auflagefläche (2) durchsichtig ausgebildet ist, dass die Aufnahmeeinheit (15) auf der der Druckbogen (1) fernen Seite der Auflagefläche (2) angeordnet ist und
dass die Aufnahmeeinheit (15) in einem bis auf die Auflage fläche (2) allseitig lichtdicht geschlossenen, mit oberhalb der Auflagefläche (2) klappbaren Deckel (43') versehenen Gehäuse (41') angeordnet ist.

9. Messvorrichtung nach 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (2) als Glasplatte (42') ausgebildet ist.

10. Messvorrichtung nach einem der Ansprüch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagefläche (2) aufnahmeeinheitsseitig mindestens einen dauerhaften Farbstandard (6) aufweist.

11. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Farbstandard (6) Linien für die Schärfeneinstellung des Objektivs (17) aufweist.

12. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (15) eine Steuereinheit (25) auf weist.

13. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (17) mit mindestens einem Stellmotor (18) versehen ist.

14. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (17) eine motorisch einstellbare Zoomein richtung aufweist.

15. Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Filter (21) in einem bezüglich des Matrix sensors (16) verdrehbaren Filterrad (20) angeordnet sind.

16. Messvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterrad (20) wahlweise mit spektralen Schmal bandfiltern, Dichtefiltern oder Tristimulusfiltern versehen ist.

17. Messvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterrad (20) mit mindestens einem Stellmotor (22) versehen ist.

18. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erfassung nur eines Bildbereiches mit dem Objektiv (17) der Matrixsensor (16) zur Erfassung der übrigen Bildbereiche des Druckbogens (1) positionierbar ausgebil det ist.

19. Messvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (15) mittels Stellmotor ver schwenkbar ausgebildet ist.

20. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (L) wahlweise Norm licht der Art D50 oder D65 ausstrahlt.

21. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablagefläche (2) eine wahlweise ansteuerbare Druckbogenzuführung für aus einer Druckmaschine einem Stapelmagazin (46) zugeförderte Druckbögen zugeordnet ist.

22. Messvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbogenzuführung aus mindestens einer moto risch antreibbaren Transportwalze (53) gebildet ist, der zuförderseitig hintereinander zwei verstellbare Anschläge (48, 52) für die wahlweise Öffnung von die Druckbögen zufördernden Greifern (47, 47') zugeordnet sind.

23. Messvorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagefläche (2) druckbogenzuführungsseitig hinter der Transportwalze (53) mit einer Rampe (54) und auf der gegenüberliegenden Seite mit einen Anschlag (55) versehen ist.

24. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassung der Gesamtbilddarstellung mit dem Objektiv (17) der Aufnahmesensor als Zeilensensor mit Abtastvorrichtung ausgebildet ist.