DE9415117U1 - Non-contact spectral densitometric colorimeter - Google Patents
Non-contact spectral densitometric colorimeterInfo
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Description
BeschreibungDescription
Berührungsfreies spektral-densitometrisches FarbmeßgerätNon-contact spectral-densitometric colorimeter
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Farbmessung für den Offsetdruck, wobei eine Farbmeßeinrichtung mittels eines Positioniersystems über jeden Punkt der auszumessenden Vorlage bewegt werden kann. Ziel ist es, densitometrische und spektrale Farbwerte einer Vorlage zeitoptimal, berührungsfrei und kostengünstig zu messen, um diese dann mit Hilfe eines Rechnersystem auszuwerten, ggf. mit Sollvorgaben zu vergleichen und zur Korrektur der Farbdosierung zu nutzen.The invention relates to a device for color measurement for offset printing, whereby a color measuring device can be moved over any point of the original to be measured using a positioning system. The aim is to measure densitometric and spectral color values of an original in a time-optimized, contact-free and cost-effective manner in order to then evaluate these with the help of a computer system, compare them with target specifications if necessary and use them to correct the color dosage.
Bekannt sind verschiedene Lösungen, bei denen X- oder X- und Y-Positioniersysteme mit Densitometern bestückt werden. Diese Lösungen ermöglichen aber keine Aussagen über den spektralen Verlauf an der Meßstelle, der besonders im Zusammendruck bei der "Im-Bild-Messung" wichtig ist.Various solutions are known in which X or X and Y positioning systems are equipped with densitometers. However, these solutions do not allow any statements to be made about the spectral curve at the measuring point, which is particularly important in the case of "in-image measurement" when printing together.
Weiterhin ist eine Lösung nach Gebrauchsmuster G 88 16 978.2 bekannt, bei der an einer, eine auszumessende Vorlage überspannenden Brücke eine Farbmeßeinrichtung beweglich angeordnet ist, wobei die Farbmeßeinrichtung einen Dreifarben-Simultanmeßkopf für die densitometrische Messung, und einen weiteren Dreifarben-Simultanmeßkopf für die farbmetrische Messung umfaßt. Diese Lösung erlaubt aber noch keine spektrale Meßwertgewinnung und damit auch keine, für alle Lichtverhältnisse gleiche und eineindeutige Zuordnung der Farben der Meßstellen.Furthermore, a solution according to utility model G 88 16 978.2 is known, in which a color measuring device is movably arranged on a bridge spanning a template to be measured, whereby the color measuring device comprises a three-color simultaneous measuring head for the densitometric measurement and another three-color simultaneous measuring head for the colorimetric measurement. However, this solution does not yet allow spectral measurement values to be obtained and thus also does not allow the colors of the measuring points to be assigned in the same and unambiguous manner for all lighting conditions.
Im Gebrauchsmuster G 94 08 442.4 wird vorgeschlagen, ein X-Y-Positioniersystem mit sowohl einem Dreifarben-Simultanmeßkof für die densitometrische Messung, als auch mit einem Spektralmeßkopf für die spektrale Messung zu bestücken, um zeitoptimal densitometrische Werte und Spektralverläufe zu gewinnen. Nachteilig ist dabei der erhöhte Platzbedarf der beiden Meßköpfe nebeneinander, und die damit verbundene Reduzierung des Verfahrweges des Positioniersystems. Außerdem benötigen der Spektralmeßkopf und der Densitometermeßkopf baugleiche Teile, deren gemeinsame Nutzung aus Aufwandsgründen sinnvoll ist. Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung einen kombinierten Meßkopf in Verbindung mit einem X-Y-Positioniersystem zu schaffen, der sowohl densitometrische Werte,vorzugsweise für die Messung im Kontrollstreifen, als auch Spektralverläufe, vorzugsweise für die "Im-Bild-Messung", liefert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach Fig.l der Meßkopf eine Lichtquelle (1) enthält, deren Strahlengang 90°zur Meßfläche (2) steht, wobei die Strahlen des remittierten Lichtes unter 45° von den, kreisringförmig um die Lichtquelle angeordneten opto-elektischen Wandlern für die densitometrische Messung (3) und für die spektrale Messung (4) empfangen werden. Der Strahlengang der Lichtquelle (1) enthält ein Polarisationsfilter (5), und in den Strahlengängen des remittierten Lichtes sind vor den opto-elektrischen Wandlern für die densitometrische Messung (3) je ein Polarisationsfilter (6) und ein entsprechend der auszumessenden Farbe ausgewählter Farbfilter (7) (Cyan, Magenta, Yellow) angeordnet. Die Polarisationsfilter (6) vor den opto-elektrischen Wandlern für die densitometrische Messung vermeiden unterschiedliches Glanzbzw. Reflexionsverhalten, und damit unterschiedliche Meßwerte von Naß- und Trockenfarben. Weiterhin wird vorgeschlagen, den Lichtschacht der Lichtquelle (1) als Blasluftleitung zu nutzen, sodaß die Blasluft an der Meßöffnung (8) normal auf die Meßfläche (2) auftrifft und dann sternförmig zwischen der Düsenausströmfläche (9) des Meßkopfes und der Meßfläche (2) ausströmt. Der Blasstrahl hat Verbindungskanäle zur Lichtquelle und den opto-elektrischen Wandlern. Er dient einerseits zur Kühlung der Lichtquelle bzw. zur Reinigung des gesamten optischen Systems. Andererseits ermöglicht der Blasstrahl ein berührungsfreies Messen aufdruckfrischen Bogen, und er hält den Abstand h zwischen der Ausströmfläche (9)In the utility model G 94 08 442.4 it is proposed to equip an X-Y positioning system with both a three-color simultaneous measuring head for densitometric measurement and a spectral measuring head for spectral measurement in order to obtain densitometric values and spectral curves in the shortest possible time. The disadvantage here is the increased space required by the two measuring heads next to each other and the associated reduction in the travel path of the positioning system. In addition, the spectral measuring head and the densitometer measuring head require identical parts, the joint use of which makes sense for reasons of cost. Based on the state of the art, the object of the invention is to create a combined measuring head in conjunction with an X-Y positioning system that provides both densitometric values, preferably for the measurement in the control strip, and spectral curves, preferably for the "in-image measurement". According to the invention, the object is achieved in that, according to Fig. 1, the measuring head contains a light source (1), the beam path of which is at 90° to the measuring surface (2), whereby the rays of the remitted light are received at 45° by the opto-electrical converters for the densitometric measurement (3) and for the spectral measurement (4) arranged in a circle around the light source. The beam path of the light source (1) contains a polarization filter (5), and in the beam paths of the remitted light, a polarization filter (6) and a color filter (7) selected according to the color to be measured (cyan, magenta, yellow) are arranged in front of the opto-electrical converters for the densitometric measurement (3). The polarization filters (6) in front of the opto-electrical converters for the densitometric measurement avoid different gloss or reflection behavior, and thus different measured values of wet and dry colors. It is also proposed to use the light shaft of the light source (1) as a blowing air line, so that the blowing air hits the measuring surface (2) at the measuring opening (8) normally and then flows out in a star shape between the nozzle outlet surface (9) of the measuring head and the measuring surface (2). The blowing jet has connecting channels to the light source and the opto-electrical converters. On the one hand, it serves to cool the light source and to clean the entire optical system. On the other hand, the blowing jet enables a contact-free measurement of freshly printed sheets, and it maintains the distance h between the outlet surface (9)
des Sensors und der Meßfläche (2) selbstregelnd konstant. Verringert sich dieser Abstand h, wird der Staudruck des Blasstranis größer und bewirkt ein Anheben des vertikal beweglichen Meßkopfes entgegen der Gewichtskraft. Bei Vergrößerung des Abstandes h tritt infolge der Vergrößerung der zylindrischen Strömungsquerschnitte von der Meßöfihung zum Rand der Ausströmfläche nach dem aerodynamischen Paradoxon eine Saugkraft auf, die gemeinsam mit der Gewichtkraft des Meßkopfes den Abstand h verringert. Um den Staudruckbereich um die Meßöflhung zu vergrößern, ist in diesem Bereich eine, zur Ausströmfläche (9) leicht zurückgesetzte Kreisringfläche (10) angeordnet.of the sensor and the measuring surface (2) is self-regulating and constant. If this distance h decreases, the dynamic pressure of the blowpipe increases and causes the vertically movable measuring head to be raised against the weight. If the distance h increases, a suction force occurs due to the increase in the cylindrical flow cross-sections from the measuring opening to the edge of the outflow surface according to the aerodynamic paradox, which together with the weight of the measuring head reduces the distance h. In order to increase the dynamic pressure area around the measuring opening, a circular ring surface (10) is arranged in this area, slightly set back from the outflow surface (9).
Lösungen, mittels Luftpolster Densitometer in konstantem Abstand zur Meßfläche zu halten sind bekannt, u.a. wurden sie in dem Patent DD 260 032 Al beschrieben bzw. auch von Firmen wie Cosar, Grafometronic oder Tobias realisiert. Allerdings erfolgt das Ausströmen der Blasluft nicht wie erfindungsgemäß vorgeschlagen durch den Lichtquellenschacht, sondern durch viele, gleichmäßig um den Rand der Meßöffnung des Densitometerkopfes verteilte Bohrungen. Damit entfallt der Vorteil der Kühlung der Lichtquelle und der Reinigung des optischen Systems. Außerdem erzielt die vorgeschlagene Lösung die größte Kraftwirkung im Bereich der Meßöflhung, sodaß auch mehrere, übereinandergestapelte Bogen fast bis zum Bogenrand ausgemessen werden können, ohne daß das Luftposter am Stapelkantenrand zusammenbricht und damit Berührung auftritt.Solutions for keeping densitometers at a constant distance from the measuring surface using air cushions are known. They were described in patent DD 260 032 Al, among others, and were also implemented by companies such as Cosar, Grafometronic or Tobias. However, the air blowing out does not flow out through the light source shaft as proposed in the invention, but rather through many holes evenly distributed around the edge of the measuring opening of the densitometer head. This eliminates the advantage of cooling the light source and cleaning the optical system. In addition, the proposed solution achieves the greatest force effect in the area of the measuring opening, so that several sheets stacked on top of one another can be measured almost to the edge of the sheet without the air cushion collapsing at the edge of the stack and thus causing contact.
Erfolgt die Messung auf dem Stapel, so können geringfügige Unebenheiten der Meßfläche auftreten, sodaß eine Parallelität zwischen Düsenfläche und Meßobjektfläche nicht gewährleistet ist. Im Patent DD 260 032 Al wird daher vorgeschlagen, den gesamten Densitometermeßkopf gelenkig auszubilden. Im Ausführungsbeispiel wird dazu ein Bolzen angegeben, der den Denitometerkopf um den Bolzenmittelpunkt kippbar macht. Es entsteht aber dadurch ein entscheidender Nachteil, weil sich mit der Kippung des gesamten Densitometerkopfes auch der Meßpunkt kippt, d.h. je nach Welligkeit der Meßfläche wird in Abhängigkeit vom Kippwinkel und der Lage des Gelenkpunktes ein, um einen bestimmten Betrag versetzter Meßpunkt ausgemessen, was sowohl bei der Messung der Druckkontrollstreifen, insbesondere aber bei der "Im-BiId-Messung" zu Meßfehlern führen kann. Nachteilig ist auch, daß mit dieser Kipp- bzw. Schaukelbewegung des massebehafteten Densitometers Schwingungen entstehen können, die nur mit erhöhtem Aufwand oder reduzierter Verfahrgeschwindigkeit zu kompensieren sind. Ausgehend vom Stand der Technik soll dieses Problem für den oben beschriebenen, blasluftbeaufschlagten kombinierten Densitometer/Spektrometer-Meßkopf wiefolgt gelöst werden. Die Düsenausströmfläche (9) ist am Meßkopf drehbeweglich um den Mittelpunkt der Meßöfihung (8) angeordnet, d.h. Unebenheiten der Meßoberfläche (2) werden durch die Bewegung der Düsenausströmfläche (9) ausgeglichen, um immer einen konstanten Abstand h zwischen der Ausströmfläche und der Meßfläche zu erreichen. Praktisch kann dies realisiert werden, indem am Meßkopf nach Fig. 3 ein Gelenklager (11) angeordnet ist, bei dem der eine Teil des Gelenklagers den eigentlichen Meßkopf trägt, der andere Teil enthält die, um den Mittelpunkt der Meßöfihung (8) drehbewegliche Ausströmfläche. Bei Schiefläge des Sensors ist das System bestrebt gleiche Ausströmhöhen zu realisieren. Infolge geringer Reibkräfte am Gelenklager (11) ist die Kraft des Blasstrahles ausreichend um die Ausströmfläche um den Meßöffnungsmittelpunkt zu drehen. An der Meßöfihung ist eine leicht vorgespannte und zurückgesetzte Kreisringfläche (10) fixiert, die die Leckverluste zwischen dem Meßkopf und der Ausströmfläche verhindert, und weiterhin zur Vergrößerung des Überdruckbereiches an der Meßöflhung fuhrt. Der Meßkopf behält seine korrekte Position, d.h. es wird kein versetzter Meßpunkt ausgemessen. Außerdem sind die Schwingungen infolge der Bewegung der mit minimaler Masse behafteten Düsenausströmfläche vernachlässigbar gering.If the measurement is carried out on the stack, slight unevenness of the measuring surface can occur, so that parallelism between the nozzle surface and the measuring object surface is not guaranteed. In patent DD 260 032 Al, it is therefore proposed that the entire densitometer measuring head be made articulated. In the example, a bolt is specified that allows the densitometer head to be tilted around the center of the bolt. However, this creates a decisive disadvantage because when the entire densitometer head is tilted, the measuring point also tilts, i.e. depending on the waviness of the measuring surface, a measuring point offset by a certain amount is measured, depending on the tilt angle and the position of the hinge point, which can lead to measurement errors both when measuring the print control strips and especially when measuring "in-image". Another disadvantage is that this tilting or rocking movement of the mass-bearing densitometer can cause vibrations that can only be compensated for with increased effort or reduced travel speed. Based on the state of the art, this problem is to be solved for the above-described combined densitometer/spectrometer measuring head with blown air as follows. The nozzle outflow surface (9) is arranged on the measuring head so that it can rotate around the center of the measuring opening (8), i.e. unevenness of the measuring surface (2) is compensated by the movement of the nozzle outflow surface (9) in order to always achieve a constant distance h between the outflow surface and the measuring surface. In practice, this can be achieved by arranging a spherical bearing (11) on the measuring head according to Fig. 3, in which one part of the spherical bearing carries the actual measuring head, the other part contains the outflow surface that can rotate around the center of the measuring opening (8). If the sensor is tilted, the system strives to achieve the same outflow heights. Due to low friction forces on the spherical bearing (11), the force of the blow jet is sufficient to rotate the outflow surface around the center of the measuring opening. A slightly pre-tensioned and recessed circular ring surface (10) is fixed to the measuring opening, which prevents leakage losses between the measuring head and the outflow surface, and also leads to an increase in the overpressure area at the measuring opening. The measuring head retains its correct position, i.e. no offset measuring point is measured. In addition, the vibrations due to the movement of the nozzle outlet surface, which has minimal mass, are negligible.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigenThe invention is described in more detail below using an exemplary embodiment. The drawings show
Fig. 1 PositioniersystemFig. 1 Positioning system
Fig. 2 MeßkopfaufbauFig. 2 Measuring head structure
Fig. 3 Meßkopf mit GelenklagerFig. 3 Measuring head with articulated bearing
Der an die Anschläge (12) gelegte und fixierte Bogen (13) soll mit Hilfe des in Fig. 1 dargestellten Positioniersystems und einem kombinierten Spektral/Densitometermeßkopf Meßkopf (14) ausgemessen werden, wobei die Meßergebnisse Aussagen über die Farbdosierung in der Druckmaschine erlauben. Das Positioniersystem besteht aus einem u-fbrmigen, nach vorn offenen Rahmen. Über die in dem Querbalken (15) angeordnete und mit dem Schrittmotor angetriebene Antriebswelle werden die Schlitten (16) der Längsführungen (17) mittels Zahnriemen synchron bewegt. Die mit Kugelumlaufbuchsen ausgerüsteten Schlitten (16) laufen auf gehärteten Präzisionsstahlwellen und tragen die Querführung (18). Die Querführung (18) enthält einen in X-Richtung beweglichen, auch mit Kugelumlauf hülsen ausgerüsteten und auf Stahlwellen laufenden Schlitten (19), der seinen Antrieb ebenfalls mittels Zahnriemen übertragen, durch den in der Querführung fixierten Schrittmotor erhält. Am Schlitten (19) der Querführung sind die Antriebselemente der Z-Richtung befestigt. Sie bestehen im Ausführungsbeispiel aus dem Antriebsmotor mit Exzenterhebel und einer Rollführung (20), mit einem festen, am Schlitten (19) fixierten Führungsteil, und einem beweglichen, mit dem Meßkopf (14) bestückten Führungsteil. Der Antriebsmotor bewegt den Meßkopf (14) über einen Exzenterhebel, Mitnehmer und die Rollführung (20) zum oberen Totpunkt (Meßkopf angehoben), bzw. senkt ihn vertikal auf die Meßfläche (Meßkopf aufgesetzt). Der Meßkopf (14) stellt einen kombinierten Sensor dar, welcher sowohl densitomtrische Werte, vorzugsweise für die Messung im Kontrollstreifen, als auch Spektralverläufe, vorzugsweise für die "Im-Bild-Messung", liefert. Dies wird nach Fig. 3 mit einer Lichtquelle (1) realisiert, deren Strahlengang 90° zur Meßfläche (2) steht, wobei die Strahlen des remittierten Lichtes unter 45° von den, kreisringförmig um die Lichtquelle (1) angeordneten opto-elektischen Wandlern für die densitometrische Messung (3) und für die spektrale Messung (4) empfangen werden. Beim Aufsetzen des Meßkopfes auf die Meßfläche (2) erfolgt keine Berührung, da die Blasluft des aus dem Lichtschacht des Meßkopfes austretenden Strahles diese Berührung verhindert. Um auch beim Ausmessen auf dem Stapel bzw. bei Unebenheiten der Meßfläche einen konstanten Abstand zwischen der Ausströmfläche (9) und der Meßfläche (2) zu realisieren, wird am Meßkopf ein Gelenklager (11) angeordnet, was eine Drehewegung der Ausströmfläche (9) um den Mittelpunkt der Meßöffnung (8) ermöglicht. Die im Meßkopf (14) gewonnen Meßergebnisse werden über die, in den Führungen integrierten Kabel zum Rechner geleitet, mit dessen Hilfe danach die Auswertung erfolgt, und ggf. auch erforderliche Änderungshinweise bzgl. Farbdosierung in der Druckmaschine gegeben werden.The sheet (13) placed and fixed on the stops (12) is to be measured using the positioning system shown in Fig. 1 and a combined spectral/densitometer measuring head (14), whereby the measurement results allow statements to be made about the ink dosage in the printing machine. The positioning system consists of a U-shaped frame that is open at the front. The carriages (16) of the longitudinal guides (17) are moved synchronously by means of a toothed belt via the drive shaft arranged in the crossbar (15) and driven by the stepper motor. The carriages (16), equipped with recirculating ball bushings, run on hardened precision steel shafts and carry the cross guide (18). The cross guide (18) contains a carriage (19) that can move in the X direction, is also equipped with recirculating ball bushings and runs on steel shafts and is also driven by means of a toothed belt and is powered by the stepper motor fixed in the cross guide. The drive elements of the Z direction are attached to the slide (19) of the transverse guide. In the example, they consist of the drive motor with eccentric lever and a roller guide (20), with a fixed guide part fixed to the slide (19) and a movable guide part equipped with the measuring head (14). The drive motor moves the measuring head (14) via an eccentric lever, driver and the roller guide (20) to the top dead center (measuring head raised) or lowers it vertically onto the measuring surface (measuring head placed). The measuring head (14) represents a combined sensor which provides both densitometry values, preferably for measurement in the control strip, and spectral curves, preferably for "in-image measurement". This is achieved according to Fig. 3 with a light source (1) whose beam path is at 90° to the measuring surface (2), whereby the rays of the remitted light are received at 45° by the opto-electrical converters for the densitometric measurement (3) and for the spectral measurement (4) arranged in a circle around the light source (1). When the measuring head is placed on the measuring surface (2), there is no contact, since the blowing air of the beam emerging from the light shaft of the measuring head prevents this contact. In order to achieve a constant distance between the outflow surface (9) and the measuring surface (2) even when measuring on the stack or when the measuring surface is uneven, a joint bearing (11) is arranged on the measuring head, which enables the outflow surface (9) to rotate around the center of the measuring opening (8). The measurement results obtained in the measuring head (14) are sent to the computer via the cables integrated in the guides, which is then used to evaluate the data and, if necessary, to provide any necessary changes to the ink dosage in the printing machine.
BezugszeichenaufstellungReference symbol list
1 Lichtquelle1 light source
2 Meßfläche2 Measuring area
3 opto-elektr. Wandler für die densitometrische Messung3 opto-electronic converters for densitometric measurement
4 opto-elektr. Wandler für die spektrale Messung4 opto-electronic converters for spectral measurement
5 Polarisationsfilter im Strahlengang der Lichtquelle5 Polarization filters in the beam path of the light source
6 Polarisationsfilter im Strahlengang der opto-elektr. Wandler für die densitometr. Messung6 polarization filters in the beam path of the opto-electronic converter for the densitometric measurement
7 Farbfilter7 color filters
8 Meßöffnung8 Measuring opening
9 Düsenausströmfläche9 Nozzle outlet area
10 Kreisringfläche10 Circular ring area
11 Gelenklager11 Spherical bearings
12 Anschläge12 characters
13 Meßbogen13 Measuring sheet
14 Meßkopf14 Measuring head
15 Querbalken15 crossbeams
16 Schlitten der Längsführung16 Longitudinal guide carriage
17 Längsführung17 Longitudinal guide
18 Querführung18 Cross guide
19 Schlitten der Querführung19 Cross guide carriage
20 Rollführung20 Roll guide
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