Контроль в післядрукарських процесах

Під всіх секторах поліграфічного виробництва вимоги до якості напівфабрикатів і кінцевих продуктів постійно підвищуються разом з розвитком техніки, створенням високоавтоматизованого обладнання та сучасних матеріалів. У цьому огляді наведені деякі дані про сучасні методи контролю на різних етапах післядрукарських процесів.

В області післядрукарських процесів використовуються паперорізальні обладнання, що має високий ступінь автоматизації і включає контрольноізмерітельние пристрою.

Наприклад, в машині Polar 137 (рис. 1) є система прямого сканування розмірів розрізає листа. Спеціально створений для цього виду обладнання генератор імпульсів розташований безпосередньо на ходовому винте подачі без будь-якого проміжної ланки. Ця система дає можливість дуже точної різання. Машина також володіє робочим місцем, яке, як і висока точність, є неодмінною передумовою отримання кінцевих продуктів найвищої якості. Надійність робочого місця забезпечується автоматичним фоторелейним пристроєм з бічним захистом від неприпустимого втручання в процес різання для запобігання травм обслуговуючого персоналу. Пристрій безпечного пуску машини одночасно тільки двома руками і блокування несанкціонованого повторення процесу різання забезпечують додаткову безпеку працівників, і це також сприяє виходу продукції високої якості.

Високий комфорт і простоту обслуговування машини забезпечує пристрій Autotrim. Важливим є те, що сучасні машини характеризуються не тільки високими швидкостями, але і можливостями контролю їхньої роботи, пов'язаними зі зручністю обслуговування. При цьому забезпечення якості полягає в тому, щоб не тільки розпізнавати, а й коригувати рідко зустрічаються помилки.

Рис. 1. Високоавтоматизована різальна машина Polar 137

Наступний приклад - з області добірки і скріплення.

підбиральні-швейна машина Heidelberg Stitchmaster ST 400 (рис. 2) оснащена автоматичним пристроєм попереднього встановлення формату на пересувних самонаклада. Автоматична синхронізація самонаклада щодо швидкості підбиральні ланцюгового транспортера забезпечує надійність процесу і тим самим - постійне висока якість продукції. На станції зшивання продукт скріплюється ще за час руху. Використовувана тут проводка за допомогою ланцюгового транспортера дає можливість бічного контролю товщини без обмеження формату, і це істотно полегшує контроль якості.

Установка машини для обрізки блоків на потрібний формат і подача тактових імпульсів виконуються за допомогою автоматичної установки формату. Проте головною "родзинкою" пристрою Stitchmaster ST 400 є система розпізнавання зображень для оптичної добірки правильного листа. Ця система пов'язана з серійним розпізнаванням дефектів і послідовним контролем самонаклада.

Stitchmaster ST 400 оснащений кольоровим дисплеєм з сенсорним екраном діагоналлю 10,4 ". Як і на різальної машині Polar, покажчик дефектів тут показує їх у текстовому вигляді, тому вони легко читані. Таким шляхом виключаються помилки обслуговування, які зазвичай також впливають на якість продукції.

Фальцювальна машина Stahlfolder KD Topline автоматично, за допомогою цифрового управління DCT 2000, визначає мінімально можливі відстані між листами і забезпечує таким чином наскрізний контроль їх дотримання. При цьому оператор машини може контролювати процес на великому дисплеї самонаклада на панелі управління з робочою боку системи за допомогою індикації несправностей. Крім того, висока якість виробництва забезпечують наявний у машині контроль подачі в машину подвійної листа і його видалення спеціальної направляючої стрілкою. Все зазначене свідчить про можливості забезпечення та підтримання високої якості під час виробничого процесу.

Рис. 2. У брошуровочно-палітурному цеху сучасного поліграфічного підприємства. На передньому плані - фальцювальна машина Stahlfolder KD Topline, а на задньому плані - подбороч-но-швейна машина Heidelberg Stitchmaster ST 400

Відомий виробник післядрукарського обладнання - фірма Kolbus розробила нові контрольні пристрої, які можна розглянути на прикладі підбиральні машини ZU 840 (рис. 3). Це абсолютно нова техніка для розділення листів, завдяки якої існуючі системи розпізнавання невірних листів більше не потрібні. Сучасна техніка розподілу і транспортування листів використовує один сенсор, який під час виведення відбитків контролює лист в процесі його просування. Свою розробку нової техніки фірма Kolbus виконала спільно з підприємством з розробки прецизійної оптики - швейцарською фірмою Baumer electric (рис. 4).

Поряд із застосуванням системи розпізнавання невірного друкованого відбитка була поставлена мета створення сенсора, придатного і для інших задач розпізнавання продуктів. Досвід наявних на сучасному ринку систем показав, що текстові оригінали часто бувають переплутані. Підвищення ступеня їх розпізнавання стало внаслідок цього центром уваги при розробках. Завдання полягало у створенні системи на основі простого сенсора.

В нові розробки на основі сенсорів були досягнуті швидкості, яких поки не забезпечують бистроработающіе системи, що базуються на ПЕОМ, тому що в цих сенсорах була застосована інноваційна концепція обробки сигналів. Тим самим були відкриті можливості їх використання в промислової середовищі.

Рис. 3. Загальний вигляд сучасної підбиральні машини Kolbus ZU 840

Раніше в багатьох випадках комплексні завдання можна було вирішувати тільки за допомогою наглядових спеціальних систем, встановлення, введення в експлуатацію та використання яких вимагає деяких знань в області оптики і великого досвіду роботи із системами обробки інформації. Інтегрувати ці системи в виробничі процеси не дуже просто, тому використання їх вельми дорого. Застосування ж простих і недорогих оптичних сенсорів часто виконує завдання недостатньо або ж не виконує зовсім. Вирішити її дозволяє знову розроблений так званий образотворчий сенсор. Він продуктивніше, ніж підтримуване ПЕОМ камерне рішення, і використовувати його так само просто, як і оптичний сенсор.

Завдання цього нового сенсора полягає в тому, щоб надійно розпізнавати одного разу запомненние об'єкти, як, наприклад, віддруковані сфальцованние листи в підбиральні машині, етикетки, запечатані або з фактурою тканини, упаковки з друкованої інформацією.

Якщо що розглядаються сенсором об'єкти відрізняються від оригіналів, то сенсор повинен розпізнати цю відмінність і передати інформацію за допомогою цифрового входу в систему управління машиною. При цьому сенсор повинен виконати це завдання з звичайними для промислового виробництва швидкостями процесу до 2,5 м/с при максимально досяжною точності.

Образотворчий сенсор містить в одному корпусі всі необхідні компоненти: оптику, камеру, систему освітлення, блок обробки, індикацію і елементи управління. Сенсорна оптика представляє високоякісну систему обробки зображень і вимагає відповідно і високоякісної оптики, що приймає зображення. Високоточна оптичний пристрій відтворює різке зображення об'єкта аж до зовнішньої крайової зони. Об'єкт сканується порядково відтворюючої зображення на ПЗС матрицею з роздільною здатністю 200 dpi.

Інтегроване освітлення об'єкта необхідно для одержання зображень необхідної якості. Досвід застосування наявних на ринку систем розпізнавання невірних листів показує, що освітлення об'єктів світлодіодами внаслідок майже монохроматичного спектру їх випромінювання при відповідних друкованих фарбах або кольорах об'єкта забезпечує одержання монохроматичного зображення. Безпосередньо ж інтегроване в сенсор освітлення білим світлом забезпечує можливість отримання контрастних зображень незалежно від кольору оригіналу. При цьому освітлення приблизно відповідає світла, що виходить з напівпровідникових лазерних випромінювачів.

Що стосується електричних параметрів системи, то здійснення подачі енергії дає можливість застосування сенсора в інтервалі напруги живлення від 18 до 30 В постійного струму, але нормальне промислове напруга 24 В забезпечує достатній резерв харчування.

Обробка зображення, отриманого від ряду ПЗС, і його оцінка реалізовані у винятково компактної схемою. Для передачі інформації можна використовувати сенсор спільно з цифровими інтерфейсами SPS-I/O. Передбачена також інтеграція в локальні мережі із загальною шиною через відкритий інтерфейс CAN.

Обслуговування і елементи відображення знаходяться прямо в сенсорі. Щоб сенсор був сполучений з поточним процесом, необхідно лише натиснути на клавішу ВКЛ./ВИКЛ. (ON/OFF). Друга клавіша дає користувачеві можливість індивідуального вивчення сфальцованного листа або інших об'єктів. Інтегрований семисегментний покажчик інформує про поточний режим роботи та стан пристрою. Схема описаного вище сенсора показана на рис. 5.

Рис. 4. Образотворчий сенсор фірм Kolbus і Baumer electric в розрізі

Як ми вже відзначали, зчитування зображення виконується через ряд ПЗЗ. Порядкове і синхронізований з рухом листа сканування гарантується з'єднанням з датчиком кутових переміщень. Завдяки цьому зміни швидкості поділу і висновку не мають жодного впливу на виконання перевірочного завдання. У відміну від збору інформації плоским ПЗС, в даному випадку можуть бути записані і оброблені довші об'єкти. Наприклад, за допомогою описаного сенсора можуть скануватися листи або об'єкти довжиною до 500 мм. Кількість зібраних даних про зображення, прийом яких при максимальній швидкості інформаційного потоку може становити кілька мегабайт за секунду, у пристрої для виділення ознак так званому екстрактора ознак може бути істотно скорочено.

Цей екстрактор ознак заснований на матричної БІС (інтегральної схеми з високою ступенем інтеграції) або на програмованої користувачем вентильний матриці з експлуатаційним програмуванням FPGA і характеризується винятковою швидкістю роботи. Його завдання полягає в попередній обробці відсканованого оригіналу і перетворення його в чорно-біле зображення, а також в сегментації вхідних даних про нього. Результатом скорочення даних є "лист ознак" (Feature List) обсягом у кілька кілобайт. Цифровий процесор для обробки сигналів (DSP) порівнює ці листи ознак c вивченими попередньо еталонними об'єктами і видає своє рішення "Добре - Погано". Цей результат передається через перемикається вихід управління підбиральні машини.

Поряд зі способом перетворення зображення для прийняття рішення "Добре -- Погано "в реальному часі можна також паралельно, в залежності від об'єкта і застосування, витягнути зображення в тонах сірого для цілей аналізу.

Рис. 5. Блок-схема роботи образотворчого сенсора фірм Kolbus і Baumer electric

Завдяки вбудованої функції навчання "Teach-Function" сенсор може бути легко перебудований на нові сфальцованние листи або інші об'єкти. Під час процесу навчання сенсор автоматично вибирає з прийнятого зображення відповідні еталонні об'єкти і приймає рішення для оптимального режиму роботи, як, наприклад, "текстової режим" або "ілюстраційний режим".

Під час процесу навчання сенсора потрібно, щоб він обробляв тільки "хороші" об'єкти. Цей процес навчання може виконуватися при допомогою керуючого входу, а також шляхом натискання на клавішу сенсора. Керуючий вхід може бути підключений паралельно з усіма керуючими входами інших сенсорів підбиральні машини, що забезпечує спільне навчання всіх сенсорів станції.

При це сенсор в змозі перевірити 10 сфальцованних листів в секунду при швидкості понад 2,5 м/с з роздільною здатністю 200 dpi. Текстові листи з дрібними шрифтами, які є в телефонних книгах, ідентифікуються з високою точністю.

Точно так само сенсор встановлюється у випадках ілюстративний або змішаних оригіналів (текст та ілюстрації на одній і тій же сторінці) шляхом процесу навчання на найкращий режим роботи. Застосування спеціального, вже згадуваного вище способу перетворення зображення дає також можливість безпроблемного і надійного аналізу просвічують паперів.

Шляхом оптимального розміщення освітлення та камери усередині корпусу сенсора глянцеві і сильно відбивають світло папери не роблять ніякого негативного впливу на результати контролю і вимірів. Приміщення в сторону, скручені і хвилясті сторінки надійно розпізнаються сенсором у відносно великому діапазоні допусків.

Оптичні системи контролю фірми OPTIGRAF

На фахівців-поліграфістів справила велике враження створення і випуск на ринок фірмою OPTIGRAF AG в 90-і рр.. нової оптичної системи контролю друкованих зображень для підбиральні машин. Завдяки цій системі, що отримала назву OPTICONTROL, з'явилася можливість своєчасно розпізнавати й усувати помилки накладу при комплектування і добірці зошитів. Але те, що було революційним в той час, зараз є стандартом. Даною системою були оснащені численні самонаклад, і відомі поліграфічні машинобудівники рекомендували OPTICONTROL в якості необхідної опції. У подальшому виявилося, що палітурники хочуть застосовувати подібний контроль також для складних текстових листів, але наштовхуються при цьому на межі застосування наявної системи.

Рис. 6. Система оптичного контролю добірки аркушів OPTICAMERA фірми OPTIGRAF AG

Для цього була розроблена технологія в області цифрових камер, і в результаті з'явилася система OPTICAMERA, яка подолала існуючі кордони допусків, позначивши нову віху в оптичному забезпеченні якості. Ця система надійшла в розпорядження поліграфістів після тривалого етапу розробки і апробування.

Вона дуже компактна, має ідеальні для виробничого використання розміри (40х50х75 мм) і відповідає побажанням багатьох користувачів. Вплив стороннього освітлення не має жодного впливу на зображення. Під час засвічення сенсор кольорового зображення відтворює "фотографію" друкованого об'єкта на дисплеї з роздільною здатністю 640х480. Об'єктив захоплює віконце зображення 34х25 мм при відстані зчитування близько 30 см.

Бистроработающій мікропроцесор з технологією обробки цифрових сигналів DSP розраховує самостійно комплексні алгоритми і забезпечує швидкість роботи до 18 тис. зображень або аркушів на годину.

При старті системи зчитуються одне за іншими шість зображень з надходять на самонаклад матеріалів. З них процесор DSP автоматично вибирає найкраще зображення, визначає методи аналізу (текст або кольорове зображення, план рішення задачі) і записує дані в пам'ять. У процесі виробництва нові відскановані зображення порівнюються з закладеними даними.

Якщо після відфільтровування дозволених допусків ще визначаються відхилення, то мова може йти про один невірному аркуші. За наявною на сьогодні інформації в області практичного тестування, в одній з друкарень Швейцарії за практичному використанні системи OPTICAMERA не відбулося жодної помилки. У разі необхідності OPTICAMERA зупиняє машину. На екрані комп'ютера збільшеним, добре читаються шрифтом відображається номер станції самонаклада, де стався сбой.После видалення невірних листів з машини і перезавантаження, яку можна зробити навіть дистанційно, виробничий процес триває (рис.6).

OPTICAMERA надійно розпізнає суцільні тексти, тому вона оптимальна для роботи з будь-якою книжкової продукцією. Тут не потрібно ніяких штрихових кодів або друкованих міток.

OPTICAMERA нечувствіте?? ьна до відхилень при фальцювання і різання листів в області допусків +/- 5 мм, а також до відхилень кутів до 6о. Швидкий аналіз рухаються зображень становить інтерес у нових галузях застосування, таких як друк і обробка поштових відправлень, цифровий друк та ін

Компактна побудова дає можливість простого встановлення системи в усі наявні підбиральні-швейні, підбиральні і фальцювальні машини.

Контроль клейового (безшвейного) скріплення

Дефекти, що виникають при нанесенні клею, якщо вони вчасно не виявлені, ведуть до дефектним накладами. Тепер на ринку є система, яка безперервно контролює рівномірність і повноту нанесення клею в машині безшвейного скріплення. Це запатентована система перевірки якості RC 305 фірми DIV Vogl. Вона контролює рівномірність нанесення клею, а також визначає ділянки, на яких клейовий шар пропущено, що може відбуватися внаслідок потрапляння на корінець паперових обрізків, які залишаються під час нанесення клею між ракелем і валиком, а також внаслідок дефектів системи спостереження або інших технічних дефектів, особливо при набризкування клею за допомогою форсунок, коли можливе лише одноразове нанесення.

Так як цих дефектів повністю уникнути не можна, необхідно своєчасно їх виявляти. RC 305 дає можливість повної перевірки гомогенного шару клею на корінці книги.

Система RC 305 включає в себе:

-- датчики ПЗС для розпізнавання книжкового блоку з нанесеним клеєм, якими оснащується кожна машина;

-- дисплей з сенсорним екраном, оснащений вбудованим процесором для введення необхідних параметрів, а також оптичного контролю книжкових блоків, якості нанесення клею, для побудови гістограми, визначення кількості відбитків і рахунку захоплень;

-- фотодатчики для розпізнавання використовуваних і порожніх захоплень машини безшвейного скріплення;

-- перемикач масштабування для включення камери і направлення на певну точку.

яка використовується тут приймальня техніка забезпечує можливість контролю під час виробничого процесу зі швидкостями до 21 тис. циклів/год.

В RC 305 входить пристрій безперервного автоматичного визначення яскравості середовища, а також блок забезпечення відфільтровування променів. За допомогою прийому еталонного зображення визначаються критерії порівняння.

Система впізнання RC 305 реєструє нанесення клею за допомогою оптики. Інформація про отриманих даних формується після порівняння основних коливань яскравості шляхом порівняння критеріїв вимірюваного об'єкта з еталонним зображенням.

Визначення прийнятного зразка за допомогою функції "відповідає" виконується зіставленням з еталонним оригіналом. Типи еталонів розрізняються за величиною, запечатки і властивостей матеріалу. Всі дані при цьому запам'ятовуються.

В зв'язку з коливаннями умов освітлення розпізнавання дефектів може бути здійснено за критеріями перевірки. За ним у відповідності з лежать поза випробуваного об'єкта площами середньої яскравості, які висвітлюються одним і тим ж джерелом світла, визначається знову основна яскравість для кожного виміру. З метою класифікування розмірів об'єкта передбачений регулятор для мінімальної величини об'єкта - "розмір". Дефектні ділянки в цьому випадку оцінюються лише тоді, коли їх величина перевищує задану. При активної класифікації об'єктів регулятори для дефектних площ відносяться не до абсолютної площі дефекту, а до залишаються звичайним негативно оціненим загальних площах всіх дефектних ділянок.

Завдяки можливості індивідуальних установок, можна визначати величину окремих бракованих ділянок і загальна кількість усіх дефектів для кожного продукту. Для більш швидкої установки можуть бути заздалегідь визначені три різні рівня чутливості, які встановлюються за допомогою сенсорного екрану.

Вартість системи складає менше 1% вартості пристрою безшвейного скріплення, RC 305 надає недороге рішення - дефектні тиражі друкарні обійдуться значно дорожче.

Таким чином, контрольно-вимірювальна техніка, маючи вже сьогодні великі успіхи, продовжує розвиватися, тому що вона необхідна поліграфічним підприємствам, бо ніяке технологічне обладнання не дає стовідсотково високої якості при повному виключення можливості появи дефектів.

За матеріалами зарубіжної друку

Огляд підготував В.Н. Філін

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.newsprint.ru