CN1057252C - 检测原版特别是印版表面覆盖度的方法及其使用的装置 - Google Patents

Abstract

一种检测印刷模版特别是印刷机尤其是胶印机的印版的表面覆盖度的方法和装置，通过对印版的光学扫描，测得被检测的测量场的各点反射率。为了减小测量误差，印版上的印刷表面与印版的不印刷表面颜色不同(色度差)，从每个测量场(12)至少获知两个根据色度差彼此光谱不同的漫反射率值，分析这两个反射率值以便分解出一个受表面覆盖度(f_D)影响的测量结果的分量和一个受不均匀度(γ)影响的测量结果分量。

Description

检测原版特别是印版表面覆盖度的方法及其使用的装置

本发明涉及检测印刷原版，特别是检测印刷机并最好是胶印机的印版的表面覆盖度的方法，其中，通过对原版的光学扫描，确定测量场的局部漫反射率，该原版的印刷区域相对于原版的空白区域具有不同的颜色(颜色差别)，并且原版具有一个与表面覆盖度无关，而与位置有关且影响扫描的测量结果的不均匀性。

本发明的方法适用于对表面覆盖度的检测，亦即用于确定印刷区域与所考虑的所有区域相比的百分比份额。这可以用于不同的技术领域。利用此方法就可以，例如去确定一个印刷原版的表面覆盖度。但是，最好是在印刷之前用来确定一个印刷机的印版的表面覆盖度，特别是一个胶印机的印版的表面覆盖度，以便获知印刷机上墨印件为油墨配量区预先设定的值。表面覆盖度，和据此预先设定的值越准确，就能越快地实现全速工作状态，其结果可以减少报废和准备时间。在此前提下，还可经济地进行小批量印刷。

已经公知的是，印版上的表面覆盖度可借助光学漫反射的方式进行测量。最好是对应设置在印刷机的上墨机构上的墨量控制区域分区地进行测量。为此，适当地照射印版的每个墨区，印版表面反射的光被一个测量头测量。最好该测量头包括一个光电二极管，用以检测反射率。该被测出的光强与先前测定的标准光强进行比较。而标准光强则来自一个所谓全墨表面，即，一个表面覆盖率为100％的表面。另一个标准光强则来自一个印刷时不沾油墨的所谓零百分比表面，即其表面覆盖度为0％。该全墨表面和零百分比表面构成两个极值，它们用于校正测量头。测量头发出的信号，是基于两个极值之间的表面覆盖度，为了校正测量头可以依据百分比对这些信号进行分级处理，即，可以确定对应这些信号的百分比表面覆盖度。在这种公知的方法中，需要例如在印版边缘的非图像区域，测量出该点的漫反射率，用于全墨表面和零百分比表面。在计算图像的表面覆盖率时，用印版边缘的参考表面来确定表面覆盖度，这样做的缺点是，尤其是在印版的非图像表面(零百分比表面)具有各点不同的光强特性(下文称之为不均匀性)时，不能将印版的所有地方都视为具有相同的值。理想的情况是，在相同的测量场中测知标准值，同时也确定其表面覆盖度。但是因为在测量场中存在图像，所以，那里(除去例外)不可能存在全墨或零百分数区域。假如印版中存在这两样区域，那么在印刷图像中此位置上分别表现为一个油墨块或者一个空白区域。因此，这样不仅是无益的，因为这样会破坏印刷图像，而且还扭曲了所属区域的表面覆盖度。

由于各点的标准光强不同，所以只能近似地确定表面覆盖度，亦即在一个相对宽的允许范围内确定该覆盖度。零百分比表面标准值尤其关键，因为与全墨标准值相比，该零百分比标准值局部变化更大，并且在绝对误差相同时会导致更大的相对误差。

在DE-OS3640956中公开了一种确定每个墨区的表面覆盖度的方法，其中用一个传感器扫描印刷机印版的墨区，并用印版边缘或漫反射率最大的测量点处的光强作为零百分比标准值。接着用一个附加的滤光片进一步检测零百分比的标准值，然后，传感器逐区地扫描印版上的图像，并且将检测到的测量值转化为滤色片透过率曲线。从各墨区的所有规范化处理的测量值，取得平均值，即可算出表面覆盖度，进而可获得印刷机的油墨预设值。但是，由于印版表面的不均匀性产生的误差会影响测量结果。

为此，本发明目的在于创建一个方法和一个装置，它考虑到模版的不均匀性，特别是印版的不均匀性，从而使测量结果的精确度得以提高，尤其考虑到印版表面上基本上没有图像区域的不均匀性，所以也相应地提高了对表面覆盖率小的区域的测量的准确性。

本发明通过如下措施实现发明目的，从每个测量场测知至少两个颜色不同、从而彼此的光谱漫反射值也不同的漫反射值，然后计算这两个漫反射值，以便分离出一个受表面覆盖度影响的分量和一个受不均匀度影响的分量。

该印版可如此设计的，即，要印刷的区域和/或不印刷的区域都是着色的，并且要印刷的和/或不印刷的区域具有不同的颜色。由于各区域的颜色不同且基于对漫反射光谱的分析，就能够判别每个测量场中的测量值是否受到不均匀度的影响。如果是这样，即存在不均匀度的问题，可以适当地校正测量结果，最后，可以确定待测测量场的真实表面覆盖度。因此，测量结果更准确，以致于可以基本上无误差地断定出胶印机上墨机构的油墨预设值。因此，可以在开动印刷机后很快地实现连续印刷状态。

这样做可以缩短准备时间减少废品。在今天，为了使图像可视化，对印版进行着色已经形成标准的工序。例如，可以给感光树脂着色，该感光树脂构成印版的亲油表面。这种着色在本发明中起特殊的作用。

可以用一种目前已经被印版制造者应用的重氮漆完成上述这种着色。本发明也采用这种目前用于使图像可视化的感光树脂。

本发明的基础在于，通过着色，不但有颜料阶调(例如浅灰-暗灰)，而且颜色不同。

尽管现有技术中对感光树脂相对于不印刷的零百分比表面具有什么样的颜色漠不关心，但本发明要求在上述的两个区域间必须存在颜色差别。在现有技术中，只要例如，零百分比表面是浅灰色，而待印刷表面(带有感光树脂)是深灰色就足够了，因为这种色调差别，图像可以辨认，也可以进行前面提及的为检测表面覆盖度的光强测量。可是这样却无法进行色度测量。然而，这是本发明的一个必要条件，这样才能够检测不均匀度。在公知的方法中，不均匀度，例如，不在印版边缘而位于图像区域内的颜色较深的零百分比表面，被看作具有一定表面覆盖度的测量场，这就是说，现有不均匀度的解释是错误的，所以测量误差是不可避免的。

根据本发明，为分析评判(测量结果)，每个测量场的漫反射由下面的分量构成：

全墨表面的漫反射率乘以相应的表面覆盖率，和

空白的即不印刷的或者说没有印刷的称之为零百分比表面的漫反射率乘以剩余的测量场表面分量并再乘以一个描述不均匀度的因数。

最好，光学扫描得到的测量结果由如下公式构成：

S＝f_DV+(1-f_D)(1-γ)H；

其中：

S：一个表示测量结果的信号

V：一个对应于全墨表面的信号

f_D：表面覆盖区

γ：不均匀度，和

H：一个对应于零百分比表面的信号。

而且，正如已描述过的，较好的作法是，从每个墨区的表面覆盖率值来确定印刷机的上墨机构的墨量调节区的油墨预设值。

按照本发明的另一个改进的方案，从每个测量场再多检测出一个、第三光谱偏移的漫反射值，所述漫反射值考虑到印刷即亲油的或已印刷的表面，特别是全墨表面的各点漫反射率的变化。由此，可检测到在全墨表面内的不均匀度，并且在测量过程中将其除去。当然，这个全墨表面的不均匀度引起的误差比零百分数表面时引起的误差小得多。所以尽管可以进一步提高测量结果的精确度，但是，这一改进却不象在零百分数表面或者具有很小的表面覆盖率的表面情况下那么显著。

当图像的整体表面覆盖率相对较小时，可实现更好的效果，因为，这时消除不均匀性误差的效果显得相应地更明显。在模版的整体表面覆盖率较大的情况下，较好的作法是，不受光谱影响地测量表面覆盖率，并考虑该测量结果。这就意味着，同时使用本发明的方法和现有技术中的公知方法来检测表面覆盖度，并用这两种方法的测量结果最终确定表面覆盖度。如果印版没有颜色差别，而是只有颜色梯度(例如，灰色套灰色)，那么也可以，按照上述已知的所谓单-滤光片-方法使用本发明的装置。

为了改善表面覆盖度的确定，有利的方案可以是，在检测一个测量场的不均匀度时，将相邻测量场的不均匀度和原来测知的表面覆盖度(按照上面所述的两-滤光片-方法)进行平滑处理。考虑到两个相邻测量点之间的不均匀度通常不会突然变化，而是平稳地变化的，所以，由于测量误差或者相同的原因造成的“离散的点”(Ausreiβen)不会造成严重的影响。有利的作法是，首先确定整个模版(特别是印版)的不均匀度，各点的不均匀度分布就可以确定了。此外，每个点的“暂时的伪零百分比标准值”也可确定下来。所谓“伪”，是指这个零百分比标准值只是间接测知的，因为，当然，图像不可能被移开，而“暂时的”是指这样获知的伪零百分数标准值紧接着可借助于与当前测量的点相邻的点的不均匀度通过平滑处理、加权或分级，而加以校正，因此最终获得一个对应于每个测量场的假零百分数标准值，然后就可以最终确立各点的表面覆盖率。

本发明还涉及一个检测表面覆盖度特别是实施上述方法的装置，该装置至少具有一个光学扫描模版的测量头，该测量头包括一个带滤光片的漫反射-光检测器，这样，在不同的滤光作用下，可以从每个光学扫描的测量场获知多个不同光谱的测量结果。该滤光片装置可以包括多个滤光片，以便每次测量时可采用不同的滤光片。但是也可以如此设置，即一次测量不用滤光片，而另一次或多次测量时用滤光片进行检测。此外，该漫反射-光检测器具有多个光敏元件，其中漫反射光经过相应的滤光片射向该光敏之件。其优点是可以同时进行多次测量。该漫反射-光检测器还可以只具有一个光敏元件，并且采用的滤色片可以以枢轴为中心转入所述光敏元件的光路中。然而在后者情况下，对每个测量场的多次测量只能依次进行。

最好，该测量头具有一个分光器，所述分光器将漫反射光直接导向第一光电二极管，亦即没有附加滤光片，然后通过一个构成滤光装置的滤光片，将反射光导入第二光电二极管。这样就可以按不同光谱的方式同时测量一个测量场的漫反射光。

按照本发明另一个改进方案，该测量头包括另外一个分光器，所述分光器通过另一个滤光片将反射光导向第三光电二极管，因此，第一光电二极管获得的是未经滤光的反射光，第二光电二极管接收的是通过一个滤光片的光而第三光电二极管接收的是通过另一个滤光片的反射光，后一个滤光片的通过特性与第一个滤光片不同。

为了在短时间内能够检测整个模版，特别是印版上的图像，最好是并列设置多个测量头，同时，测量头相对于模版是可移动的。或者，测量头可以是固定设置的，而模版是可移动的。测量头列的长度最好为要检测的图像的整个长度或宽度。测量头可在印版的印刷方向上移动，或者在垂直于印刷方向上移动。然而也可以是，例如，一个或多个用于光学扫描的测量头在印版上呈“之”字形或者通过移动传感器装置前后运行以覆盖印版的不同的区域表面。

作为优选方案，该滤光片或滤光片组可以设置成截止滤光片或者(Tristimulmus)三刺激值滤光片，同时，特别注意它们之间的通路。

然而作为优选方式还可能是，例如借助一个光谱光度计，通过光谱测量漫反射光来完成滤色片的功能，在计算机的辅助下形成以后的相邻波长间隔的组合。

按照本发明另一个改进方案，借助对应于全墨表面的参考信号和对应于零百分数表面的参考信号来辨认应用的是哪一种类型印版(也就是说，哪个制造商或哪种材料)。这样，本发明装置还可用于对印刷版的辨认。同时，还有可能进行这种组合，即在辨认一个印版以后，就可近似地预设不均匀度，这就是说，这些关于不均匀度的特性数据被贮存起来，而再次使用这种印版时即可使用。这样，就能够例如利用一种简单的算法来实现对各种印版测量结果的评判。

下面借助附图，通过实施例说明本发明：

图1表示一个检测胶印机印版的表面覆盖度的装置；

图2是图1装置的俯视图；

图3是图2装置的变型方案的俯视图；

图4表示图1装置中带有漫反射光检测器的测量架；

图5是用来解释漫反射的原理图；

图6是图4所示带有两个漫反射光检测器的测量架的纵剖图；

图7是一个另一种实施方案的测量架的纵剖图；

图8是漫反射光检测器在的立体剖视图；

图9是一个漫反射光检测器的纵剖图；

图10是图9中测量头所用的两个滤光片的光谱透过率的一个实施例曲线；

图11表示胶印机印版的不同表面覆盖度的反射率和表面覆盖度的函数关系曲线图；

图12表示一个双滤光片测量头发出的信号的图，该图说明了本发明方法的数学背景技术；

图13是说明k_f-标准的多个图解。

图1表示一个装置，借助它就可以断定一个模版，特别是一个胶印机印板的区域表面覆盖度。

该装置具有一个台架形的测量台1，在测量台1上放置一个被测量的印版2，并且最好通过气动的负压作用将印版固定住。为此，在测量台1中设置适当的吸气通道，在测量台上安置一个可移动的测量架3，如果人们注意一下图2和3，就可看出，该测量架3在双箭头4的方向是可移动的。假设，箭头5表示的是固定在测量台1上的印版2的印刷方向，那么测量架3可相对于印刷方向作横向移动。

按照一个另外的但未示出的实施例，也可以使测量架3相对于图1至3中的实施例成90°安置，这样，测量架3就可以在与印刷方向一致或相反的方向上移动。

在测量台上，另外还设置了未详细描绘的控制和显示板6。此外，在测量台或印版上，设置一个测试条(图2)或者一个测试区8(图3)。

如上所述，校准所需的整个色调范围的标准带可以置于印版边缘，而且也可以，例如通过套上一个测试区模片作为该整个色调范围的标准带；在某些情况下这样做将简化印版的制造过程。

图4作为例子以简图方式描绘了测量架3。该架3具有两个光源9，它们最好是设置成荧光灯，例如，在测量架3的纵向上，在两个荧光灯之间线形排列多个测量头10。图4中仅仅详细描述了一个测量头。在仅仅应用一个测量头的情况下，它在测量架的纵向是可移动的，为的是，可以通过例如Z形往返的方式对整个该印版进行扫描。也可以将例如总共32个测量头按顺序依次并排安置，它的光学视场则通过一个遮光光栅11而被限制在例如32.5×32.5mm²的范围内。假设，这个视场长度对应于胶印机的一个墨区(未描绘)，这样，就可以用测量架3的指定位置检测印版2的某一个墨区。如果，测量架在检测这个墨区后被移动一个区的量，那么，就可以光学扫描下一个墨区。每个单独的墨区都又被分成适当个测量场12，它(们)与遮光栅11的开孔相对应。在所述的实施例中，对于测量架的每个位置，作为例子设置了32个测量头，为此也要设置32个测量场12。

在详细描述测量架3的结构设置之前，借助图5说明一下使用测量台1进行的漫反射测量。图4所示的光源9发出的光线13到达印版2的表面上，该印版根据表面覆盖度具有相应的多个半色调网点或一定尺寸的满版部分14。根据当前的表面覆盖率，入射光线13从印版2的表面上以不同光谱的方式进行反射。反射光15在必要时通过一个滤光片16(以后还要详细描述)，然后到达一个漫反射检测器17，该漫反射检测器17置于所属的测量头10中。

图6用以说明测量架3的具体结构。它具有一个壳体18，其中安置着测量头10。两个光源9同样置于壳体18中并用不透光壁19屏蔽起来以免光照射测量头10。在朝向测量场12的方向上设置有光圈式结构的透光孔20，该孔20可配置有漫射滤光膜21，一束漫射光通过漫射滤光膜照射到被扫描的模板上。

在图6和图7中描述了测量架3的两个实施例，其区别在于测量头10具有不同的结构。首先，详述一下图7中实施例的测量头10，它具有一个壳体22，在壳体的下端设置一个光入射口23，必要时，可以在那里和/或光电二极管24，25，26前面再设置一系列透镜。每个测量头10具有一个漫反射-光检测器17，该检测器17在图7的实施例中，由三个光电二极管24，25，26组成。在壳体22内安置两个分光器27和28。其结构是如此设置的，射入光入射口23中的反射光首先到达分光器27上，并在此作如此地分配，即一部分光线到达光电二极管24上。而其余部分光就沿着光轴29通过该分光器27，然后到达分光器28，此处也产生一个分光作用，一部分光到达光电二极管25，一部分穿过分光器28到达光电二极管26。在光电二极管25前设置一个滤光片30，在光电二极管26之前也设置一个滤光片31。而从分光器27到达光电二极管24的光线不通过滤光片。当然，这样一种实施方案也是可能的，即在那里也设置一个滤光片，这在特别情况，当为了适应信号电平时，应该采用。无论是设置两个滤光片30，31而没有其它滤光片，还是再设置一个第三滤光片，图7中的测量头10都被定义为一个三-滤光片-测量头(在没有设置第三滤光片时，可以把光电二极管24的光谱敏感性视为滤光片)。

图6中的实施例，就测量头10来看，和上述实施例的区别在于，只设置两个光电二极管，亦即光电二极管24和25。光电二极管25不置于壳体22的侧壁上，而位于头部端面上。而且只设置一个分光器27，从光入射孔23射进的光线不经过滤地到达光电二极管24，和由于分光器27而有适当部分先通过滤光30也到达光电二极管25上。和前面已提的实施方案相对应，也可以在光电二极管24前设置一个滤光片。图6的实施例涉及一个双滤光片测量头(尽管只设置一个滤光片30，为与采用的专门术语相一致，也可以将光电二极管24的光谱敏感性视为一个滤光片)。

重要的是，每个滤光片30，31(以及与光电二极管24对应设置的第三滤光片)的光谱透射率是不相同的。这一点可以从图10中具体地获知，因为该图10表明了滤光片30以及31的滤光特性(其中相应的参考编号和各自的特性曲线一一对应)。

图8和9再一次描述了三-滤光片-测量头10的结构设置。

一个另外的未描绘的实施方案在于，该测量头只有一个光电极管，但它具有一个配备多个不同滤光片的滤光片轮。

在详细地描述本发明之前，首先说明一下公知的检测印版表面覆盖度的方法，因为这样可使与本发明相比具有的不同特性清楚可见。

正如已经说过的，印版上的表面覆盖度或者说该墨区的表面覆盖度可通过光学漫反射进行测量。这样做是基于以下事实，为使图像可视化，由印版制造者通过光致抗蚀剂在亲油的、印版的印刷区域上色，使得亲油和不亲油区域的颜色不同。具有一定表面覆盖度的某一个测量点(测量场12)的漫反射是由两个分量构成的：

各点全墨表面部分的漫反射率乘以表面覆盖度，和

各点不印刷的所谓零百分比表面部分的漫反射率乘以其余的表面覆盖度(100％-表面覆盖度)。

图5中漫反射-光检测器17接收的信号满足下列公式即： $S={\∫}_{{\mathrm{\λ}}_1}^{{\mathrm{\λ}}_2}{\mathrm{\φ}}_0\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{\β}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{\τ}\left(\mathrm{\λ}\right)S_E\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}$

其中：

Φ₀是入射光的光谱函数；

β是测量场12的漫反射率；

τ是一个滤光片的透射率；

S_E是光电二极管的光谱敏感特性函数，和

λ是波长。

积分边界λ₁和λ₂通常位于可见光区域，或者，是与单个能级的光谱曲线相对应的。特别在低表面覆盖度的情况下，公知的方法是会出现缺陷的，即产生测量误差。这主要归咎于，空白的不印刷的印版表面具有光学不均匀性：即在一个零百分比表面上测出的漫反射率可以是墨区内各点不同，这就是说，它很可能与在印版边缘处测出的标准零百分比反射率不一致。

上述等式表明，所接收的信号S决定于许多参数由此可知，不同的滤光片可以有不同的光谱敏感性，也就是说，τ是变量，Φ₀和S_E是常数，或者根据不同的入射光，Φ₀为变量，τ和S_E为常量，或者漫反射光检测器所用的光电二极管的光谱敏感度不同，这时，S_E为变量，τ和Φ₀为常量。

下面详细说明应用不同的滤光片τ的方法。

该公知方法，也称为单滤光片方法(具有一个滤光片的测量头)，(也可以不设置滤光片，此时，即可将为了评判而应用的光电二极管的光谱敏感性视为滤光片)的信号模式，如下所述：

S＝f_DV+(1-f_D)H；

其中：

S作为测出的信号，

H为零百分比标准值；

V作为全墨标准值，

f_D作为表面覆盖度。

在公知的方法中，人们假设，所测出的漫反射率只受半色调网点的影响，或者说只受全墨表面的影响；信号S也就只取决于表面覆盖度f_D。而已经提过的不均匀性也就不被考虑，但却会导致测量表面覆盖度的不准确。

作为表面覆盖度f_D的数值可如此得出：

f_D＝(H-S)/(H-V)

然而，在公知的方法中当测出S大于H时，就会发现不均匀度的问题，因为由此会导出一个负的表面覆盖度，可是从物理含义上说这是不可能的。在此情况下，可能进行一个，也只能是一个不完善的校正。但是由于不可能在图像本身的测量场12中准确地确定各处的零百分数参标准。所以倒不如，在印版的边缘测定相应墨区的零百分数标准值，然后将其应用于整个的墨区，因此，对于所有墨区来说，相应的标准值是在印版边缘测定的，并且它们只能用于相应墨区。按照公知的方法无法近似地确定各测量场12所在的点的零百分数标准值。

由上述可知，该公知的单滤光片方法的主要缺陷，为此对于各点的表面覆盖度的修正公式表示如下： $f_D(s,z)=\frac{H(s,z)-S(s,z)}{H(s,z)-V(s,z)}$

其中：

s是传感器的序号(相应的测量头10的序号)，

z是墨区的序号。

事实上，在现有技术中人们在求各点标准值时使用公式： $f_D(s,z)=\frac{H(0,z)-S(s,z)}{H(0,z)-V\left(\mathrm{0,0}\right).}$

s＝0指的是该墨区的标准值。

V(0，0)指的是一个对于所有墨区普遍有效的单个测量位置。

当对于全墨标准值来说，没有各点的标准值还是可以接受的，因为在全墨表面中，不均匀度很少，但对于零百分数标准值来说，就不是这样了，在零百分数标准值中：

H(s，z)≠H(0，z)

这就意味着，各点的标准H(s，z)在一般情况下与该区的标准值H(o，z)不一致。

本发明为了改善测量，要确定各点的标准值，即实际工作中不用印版边缘参标准，也不将其分配给相应的墨区的各个不同的测量场。

根据本发明的双滤光片方法(使用带有两个滤光片的测量头10)，该各点的零百分数标准值是在印版2上的图像的测量场12中以近似方式确定的。这是基于一个设想完成的。其中基本的假设是，各点的零百分数标准值相对于该墨区的零百分数标准值的光谱变化可以通过一个标量1-γ来描述。该原理意味着根据实际情况，各点的标准值可能比该墨区的标准值浅或深，但颜色肯定相同。根据本发明，这个信号可表示为：

S＝f_DV+(1-f_D)(1-γ)H，

其中，用γ表示不均匀度，此外，一个所谓的伪标准值H^*也可限定为：

H^*(s，z)＝〔(1-γ)(s，z)〕H(o，z)

每个测量点(对应每个测量场12)的该伪标准值H^*(s，z)都可计算出来。为此，它即是该点的标准值。“伪”标准值之所以如此称呼，是因为它不是实际的标准值，因为不可能为了测量的目的而移走图像，它(仅仅)是一个与墨区的标值光谱相似的标准值。因此它表示为：

H^*(s，z)≈H(s，z)

由于有两个未知数f_D和γ，必须在每个测量场12中检测两个信号，这一点用两个光电二极管24和25并通过滤光片30的光谱分离就可实现，为了该处的计算表面覆盖度，还得出一个与现有技术中的分离公知公式类似的表达式： $f_D=\frac{(H^{*}-S)}{(H^{*}-V)}$

参见图12，它通过一个两维信号空间说明本发明的方法。实际测量中的先决条件是：印版2上的印刷区域与空白区域颜色不同。例如假设印版是铝制的，其空白区域(阳极氧化铝)是灰色的，同时应用一个兰色的感光树脂(重氮漆)(Diazolack)，该重氮漆置于印刷区域上。因为测量头10具有两个光电二极管24和25，所以每个测量场可记录两个信号，它们代表图12中座标系统的纵坐标及横坐标。上述信号是通过例如只透过短得范围光的滤色片1的信号(假设这是从光电二极管24发出的信号，上面提及之该二极管可以带有一个滤光片，也可以没有)和通过滤光片2的信号，该滤光片2例如以便利的方式让与滤光片1互补的光通过，上述通过滤色版的光被光电二极管25所接收。用V₁和V₂表示光电二极管24和25发出的信号，它们是从全墨表面(全墨标准值)上获得的。用信号H₁和H₂表示该墨区的零百分数标准值，后面将详细描述光电二极管对的校正。用S₁和S₂表示用测量头10在测量场12上获得的信号，测量场12目前测量的是各点的值。那么这些接收到的信号形成两维的信号空间中的向量

和 根据本发明，向量 ^*，也就是考虑了不均匀度的那个向量肯定与向量 方向相同。如果延长向量

直到它

的延长线和向量

与 末端点的连接的延长线相交，其结果就是向量 的末端点。这个向量

又可依次分解成

和

，而向量

和 末端点间的距离表示考虑到不均匀度的可变的校正数据。按照图12所示的信号模型，向量 和

在一条直线上。

图12所示的实施例，可以视为一个两维的颜色空间，其中，一个由“滤光片1”的信号以及“滤光片2”的信号所构成的矢量

相对于轴线的角度可解释为彩度，而矢量

的长度可解释为光强。该“滤光片1”信号和“滤光片2”信号是由光谱不同的光电二极管24和25产生的。例如，滤光片1在短波的光谱区域中进行测量，并且例如测量表面12具有一个较高的短波兰色光分量，那么，在图12中表示的向量

的上方将会有一个相应的信号向量，因为经过该短波滤光片后的光强应更高。

从图12可以清楚地看出，该零百分数标准值是可以标度化的。这就意味着，向量H在不均匀度γ＜0时是伸长的，在不均匀度γ＞0则是缩短的。

应用所谓的k_f-标准可以检验该印版用本发明的方法能否进行光谱测量。该k_f-标准是如此定义的： $k_f\left(z\right)=\mathrm{Maximum}[\frac{H_i(0,z)V_j(0,z)}{V_i(0,z)H_j(0,z)};\frac{V_i(0,z)H_j(0,z)}{H_i(0,z)V_j(0,z)}]$

其中：z表示墨区号数，i＝j表示信号指数。当全墨标准值和零百分数标准值在颜色上差别越大时，该k_f-标准就与1相差更多(通常与所应用的滤光片有关)。该k_f-标准首先按墨区计算出，然后用其平均值。该信号V_i和H_i必须是不同的，即，对于本发明双滤光片方法所容许的敏感误差情况，k_f值至少(按发明要求)应该达到1.1。如果这个值未达到，那么只有按照公知的单滤光片方法来评判。

参见图13，这个k_f-标准可以用几何图形表示出来。在图中描绘了三种可能的组合方案，将乘积H_i·V_j以及H_j·V_i在信号空间中以阴影面积表示。而k_f-标准的数值与每两个面积(间)的最大比例系数相对应。依此，可以实现动态的和光谱的可测定性(表现为向量差

或者这两个向量间的夹角)。在应用三个二极管和两个滤光片的情况下，应选择具有最大的k_f-值的滤光片对进行组合。

本发明还可以根据光谱的作用，使不均匀度与因表面覆盖度导致的变化区别开来。

为了测试，采用如下步骤：测量架3在测试面中移动，该面可以与印版2分开、但同样是置于测量台1上(然而必须和所用的印版2是完全相同的印版类型)，也可以并最好是和印版2形成一体。这个测试面，例如对于每个墨区来说，包括一半的全墨表面和占一半的零百分数表面，每个都足够大，以便完全充满光电二极管24和25的光学视场。这样，每个参考面上的反射光强就被测知。即提供了零百分数表面的数据

(0，z)和全墨表面的 (0，z)，并将这些数据贮存起来用于以后的计算。

接着，进行测量，根据信号模型，计算每个测量场(测量点)的各点的表面覆盖度f_D(s，z)和各点的不均匀度(s，z)。本发明在最终评判时，根据印版范围内零百分数标准值

(0，z)的光谱，考虑到不均匀度γ(s，z)形成所谓的伪零百分数标准值

(s，z)。这个伪零百分数标准值 表示印版2在没有图像时是什么样，同时，在印版2内无图像表面的漫反射率是依据印版边缘的零百分数反射率以标度的方式测得的。根据对这种无图像的所谓零百分数印版的判断，就能够检测各点存在的不均匀度。

为了获得一个特别可靠的测量结果，可按照本发明另一个改进方案，将这些已测知的零百分数印版数据再做平滑性处理、加权或分级处理，这就是说，将这逐点部测知的不均匀度与相邻的不均匀度进行比较，以减小突变。为了这种平滑性处理，可以使用公知的各种数学方法。

这种平滑处理可以用此方式加权，亦即，如果在一个测量位置(s，z)最初测定的表面覆盖度低时，那么，这个测量位置(s，z)上的信号就应取较大的加权值，这是因为，无图像表面的不均匀度较好测定。

如果按照另外一个实施例，使用图7所示的测量头10(三-滤光片测量头)，那么这样不仅可以考虑零百分数表面的不均匀度，而且还可以考虑全墨表面的不均匀度，诚然，全墨表面不均匀度对测量结果的影响相对于零百分数表面的不均匀度对测量结果的影响相对较小。

如果人们将双滤光片模式扩大到还包括另外一个滤光片时，就可获得另一个自由度(除了表面覆盖度f_D和不均匀度γ以外)，利用它，人们就可以通过已知的参考反射率来模仿一个真实存在的测量场的漫反射光谱。而且这个信号模型如下所示： $\stackrel{\→}{\mathrm{\β}}=f_D(1-\mathrm{\δ}){\stackrel{\→}{\mathrm{\β}}}_V+(1-f_D)(1-\mathrm{\γ}){\stackrel{\→}{\mathrm{\β}}}_H$

依此，可以不均匀度的形式引入一个标度，不仅适用于在零百分数表面(用γ表示)，而且适用于全墨表面(用δ表示)。并且得到：S＝f_D(1-δ)V+(1-f_D)(1-γ)H或写成三维向量： $\stackrel{\→}{S}=f_D\stackrel{\→}{V^{*}}+(1-f_D)\stackrel{\→}{H^{*}}$ 此时： $\stackrel{\→}{V^{*}}=(1-\mathrm{\δ})\stackrel{\→}{V}$ $\stackrel{\→}{H^{*}}=(1-\mathrm{\γ})\stackrel{\→}{H}$

这样，在所有信号确定的参数范围内的光谱变化都最近似地测定了，而不仅仅象已经详细描述过的信号模型那样，只考虑零百分数反射率的情况。

图11表明一个全墨表面的光谱反射率V以及一个零百分数表面H的光谱反射率H，由此可清楚地看出，基于带色(兰色)的全墨表面，而存在一个光谱曲线。因此不印刷的零百分数表面H(％)(暗灰)具有一个几乎均匀的光谱。此外，表面覆盖度为4％，10％和20％的漫反射率描绘在图中。由此看出，表面覆盖度越大，则得到的全墨表面V(100％)的曲线越明显。

按照本发明另一个改进方案，也能够不用滤光片而光谱测量漫反射的反射率，例如，用一个分光光度计，它可将可见光区域分解成例如32个间隔，每间隔为10nm。借助一个后续的计算机，就可以将相邻的波长间隔组合在一起，形成一个理想的两-滤光片组合或者也可以是一个三滤光片组合。

本发明涉及检测印刷模版特别是印刷机尤其是胶印机的印版的表面覆盖度的方法和装置，通过对印版的光学扫描，测得被检测的测量场的各点反射率。该印版具有与位置有关的不均匀度，该不均匀度与表面覆盖度无关，并且影响扫描的测量结果。为了减小测量误差，印版上的印刷表面与印版的不印刷表面颜色不同(色度差)，从每个测量场(12)至少获知两个根据色度差彼此光谱不同的漫反射率值，分析这两个反射率值以便分解出一个受表面覆盖度(f_D)影响的测量结果的分量和一个受不均匀度(γ)影响的测量结果分量。

Claims (21)

1、一种检测印刷模版的表面覆盖率的方法，其中，通过光学扫描原版确定所检测测量场的空间反射率，原版的印刷表面与不印刷表面呈现不同的颜色，原版具有与表面覆盖率无关、取决于空间位置的不均匀度，该不均匀度影响扫描的测量结果，

其特征在于，从每个测量场(12)测出至少两个颜色不同，彼此光谱不同的反射率值，而且分析上述两反射率值，以便分解出一个受表面覆盖率(f_D)影响的测量分量和一个受不均匀度(γ)影响的测量的分量。

2、按权利要求1所述的方法，其特征在于：

为了进行分析，每个测量场(12)的反射率由如下的分量所构成：

全墨表面的反射率(V)乘以所属的表面覆盖度(f_D)，和

自由面，亦即不印刷或者没有印刷的所谓零百分数表面的反射率(H)乘以其余的表面分量(1-f_D)再乘以一个描述不均匀度(γ)的因数。

3、按权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

在光学扫描过程中获知的测量结果满足下列方程：

S＝f_DV+(1-f_D)(1-γ)H，

其中：S是一个与测量结果对应的信号

      V是一个与全墨表面对应的信号

      f_D为表面覆盖度

      γ为不均匀度，和

      H是一个与零百分数表面对应的信号。

4、按权利要求1所述的方法，其特征在于：

从每个测量场(12)检测得到一个附加的、第三光谱不同的反射率值，该值考虑了一个印刷亦即亲油的或者说已印刷表面的全墨表面的反射率的空间变化。

5、按照权利要求4所述的方法，其特征在于：

由光学扫描获知的测量结果由下面方程式组成：

S＝f_D(1-δ)V+(1-f_D)(1-γ)H，

其中：S是一个与测量对应的信号，

      V是一个与全墨表面对应的信号，

      f_D为表面覆盖度

      γ为零百分数表面的不均匀度

      δ为全墨表面的不均匀度

      H是一个与零百分数表面对应的信号。

6、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：

表面覆盖度(f_D)可以逐墨区地确定，并且根据各墨区的表面覆盖度值，测出印刷机的上墨机构的各墨区的油墨预设值。

7、按权利要求中1所述的方法，其特征在于：

在印版整体的表面覆盖度(f_D)较高时，一种与光谱无关的对表面覆盖度进行光学检测的测量结果即被采用。

8、按权利要求1所述的方法，其特征在于：

为确定一个测量场(12)的不均匀度(γ)，使用相邻测量场(12)的不均匀度作平滑处理。

9、按权利要求1所述的方法，其特征在于：

为确定各点的表面覆盖度(f_D)，形成一个伪零百分数标准值，并通过平滑性处理、加权或分级处理，便之与从相邻测量场检测知的不均匀度相适应。

10、实施前述权利要求中的任何一个所述方法，检测一个模版的表面覆盖度的装置，其特征在于：

设置至少一个对印刷模版作光学扫描的测量头(10)，它具有一个按光谱要求工作的反射光接收器(17)，从而根据每个光学扫描的测量场(12)的不同的光谱分析，可获知多个不同光谱的测量结果。

11、按权利要求10所述的装置，其特征在于：

用一个滤光片装置(30，31)进行不同的光谱分析评判。

12、按权利要求10或11所述的装置，其特征在于：

用一个发射不同光谱的光的发光装置进行光谱分析。

13、按权利要求10所述的装置，其特征在于：

该反射率光接收器具有对不同光谱敏感的检测元件，用于进行光谱分析。

14、按权利要求13所述的装置，其特征在于：

该反射率光接收器(17)具有至少一个光电二极管(24，25，26)。

15、按权利要求11所述的装置，其特征在于：

该测量头(10)具有一个分光器(27)，它可将反射光直接导入一个第一光电二极管(24)和通过一个构成滤光片装置的滤光片(30)将反射光导入一个第二光电二极管(25)，或者，通过一个滤光片将反射光导入一个第一光电二极管(24)，通过一个另外的滤光片(30)将反射光导入一个第二光电二极管(25)，该两个滤光片具有不同的光谱特性，并构成该滤光片装置。

16、按权利要求15所述的装置，其特征在于：

该测量头(10)具有另外一个分光器(28)，它通过另一个光谱不同的滤光片(31)将反射光导入一个第三光电二极管(26)。

17、按权利要求16所述的装置，其特征在于：

多个测量头(10)是并列设置的，并且该测量头(10)相对于印版是可移动的。

18、按权利要求10所述的装置，其特征在于；测量头(10)在印版的印刷方向上是可移动的。

19、按权利要求10所述的装置，其特征在于：测量头(10)在垂直于印版的印刷方向上是可移动的。

20、按前述权利要求11所述的装置，其特征在于：

该滤光片或滤光片组(30，31)被设置成截止形滤光片或三刺激值滤光片。

21、按权利要求10所述的装置，其特征在于：

包括一个分光光度计，对反射光进行分光检测，并用一个后续计算机通过对相邻的波长范围的检测值进行组合和加权来完成滤色作用。

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