Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор и анализ существующего положения в области изучения цветового охвата цветовоспроизводящих систем, свойств материалов, влияющих на качество цветопередачи 12
1.1 Анализ факторов, влияющих на качество печатной продукции 12
1.2 Особенности структуры и свойств запечатываемых материалов используемых для цветной печати
1.2.1 Структурные свойства запечатываемого материала.. 17
1.2.2 Методы исследования геометрии поверхности запечатываемого материала .18
1.2.3 Оптические свойства запечатываемо материала 23
1.2.4 Оптические характеристики запечатываемого материала и методы их измерения 23
1.3 Современное состояние колориметрии 25
1.3.1 Колориметрические системы 26
1.3.2 Технологический процесс изготовления печатной продукции 29
1.3.3 Технологический процесс офсетной листовой печати 31
1.3.4 Сравнительный анализ современных методов оценки цветопередачи печатных систем .32
1.3.5 Оценка цветового охвата печатной системы 34
1.4 Методы теории фракталов, используемые для описания топологических поверхностей 38
1.4.1 Геометрический метод описания профиля поверхности запечатываемого материала с помощью показателя фрактальной размерности 39
1.4.2 Фрактальная размерность запечатываемого материала 43
1.5 Определение весомости единичных свойств при комплексной оценке
качества 46
1.6 Постановка задач .о... 51
Выводы по главе 1 52
Глава 2. Методы и средства исследования... 53
2.1. Методы и средства экспериментального исследования цветового охвата печати 53
2.1.1 Средства оценки цветового охвата.,... 53
2.2 Разработка метода расчета объема тела цветового охвата 57
2.3 Способ аналитического интегрирования для расчета тела цветового охвата 58
2.4 Методика исследования поверхности запечатываемого материала способом бесконтактной профилометрии 61
2.5 Определение показателей качества поверхности запечатываемого материала 63
2.6 Методика оценки белизны с помощью спектрофотометра 65
2.7 Методика оценки денситометрической функции контроля печатного процесса 66
2.8 Разработка методики оценки фрактальной размерности поверхности запечатываемого материала 67
2.9 Разработка алгоритма автоматизированного расчета показателя фрактальной размерности запечатываемых материалов 2.10 Метод расчета коэффициента однородности поверхности запечатываемого материала 74
2.11 Разработка методики расчета комплексного показателя качества поверхности запечатываемого материала 75
2.11.1 Определение коэффициентов весомости 76
Глава 3. Результаты эксперимента, и их обсуждение 79
3.1 Исследование зависимости объема тела цветового охвата от показателей шероховатости поверхности запечатываемого материала 79
3.2 Исследование зависимости объема тела цветового охвата от оптических свойств поверхности запечатываемого материала 83
3.3 Исследование связи денситометрической функции контроля печатного процесса с цветовым охватом, воспроизводимым на запечатываемом материале 86
3.4 Исследование зависимости объема тела цветового охвата печатной системы от коэффициента однородности поверхности материала. 88
3.5 Расчет комплексного показателя поверхности запечатываемого материала 90
3.6 Исследование влияния скорости печати на цветовой охват офсетной
листовой печати 95
Выводы по главе 3 96
Глава 4. Прогнозирование качества готовой продукции ... 97
4.1 Рекомендации по подбору компонентов печатной системы для оптимальной цветопередачи при многокрасочной печати 97
4.3 Разработка математической модели прогнозирования качества цветовоспроизведения готового оттиска с использованием ротатабельного плана планирования эксперимента 101
Выводы по главе 4 113
Заключение 114
Приложение 1 116
Приложение 2 120
Приложение 3 124
Библиогафический список
- Особенности структуры и свойств запечатываемых материалов используемых для цветной печати
- Разработка метода расчета объема тела цветового охвата
- Исследование зависимости объема тела цветового охвата от оптических свойств поверхности запечатываемого материала
- Разработка математической модели прогнозирования качества цветовоспроизведения готового оттиска с использованием ротатабельного плана планирования эксперимента
Введение к работе
Актуальность данной диссертационной работы обусловлена следующими причинами.
-
Увеличение числа факторов, влияющих на цветовоспроизведение печатной системы, таких, как установки управляющих программ фотовыводных устройств и печатных машин, красящие компоненты различных марок и производителей, а также большой ассортимент запечатываемых материалов с различными свойствами и составом.
-
Развитие новых способов печати и применение запечатываемых материалов, удовлетворяющих потребности узкой специализации продукта, для производства которого они предназначаются.
-
Отсутствие достаточной теоретической базы по вопросу влияния на цветовоспроизведение свойств поверхности запечатываемых материалов, ассортимент которых на рынке постоянно обновляется, для того чтобы иметь возможность моделировать данный процесс аналитически.
Для обеспечения высокого качества печати многокрасочных оттисков, в соответствии с предъявляемыми требованиями, необходимо обеспечить оптимальный подбор системы печати «машина – краска - бумага».
Система печати – это совокупность технических и технологических средств подготовки печати и непосредственно печати – от оригинального изображения до конечного оттиска. Запечатываемый материал является одним из основных компонентов системы печати наряду с такими компонентами системы печати, как красящие материалы и печатное оборудование. Свойства запечатываемого материала оказывают воздействие на печатный процесс в целом и на цветовоспроизведение системы печати в частности.
В настоящее время вопросу влияния свойств запечатываемого материала на качество цветовоспроизведения уделяется внимание многими исследовательскими коллективами, работающими в области полиграфии и издательского дела. Степень влияния свойств материала на цветопередачу печатной системы в целом достаточно велика, однако не имеет четкого теоретического описания. Последнее означает, что разработка новых методов анализа свойств запечатываемых материалов, а также методов, позволяющих моделировать цветовой охват существующих систем печати в зависимости от свойств, применяемых запечатываемых материалов и их свойств, является актуальной задачей.
Цель диссертационной работы - достижение максимального качества листовой офсетной печати при заданных характеристиках печатной системы.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
-
Осуществить оценку цветовоспроизведения печатной системы и установить зависимость цветовоспроизведения печатной системы от свойств поверхности запечатываемого материала.
-
Разработать методику оценки и расчета объема тела цветового охвата, позволяющую получить максимально точные данные об уровне воспроизведения цвета на материале.
-
Произвести комплексную оценку качества поверхности запечатываемого материала. Проанализировать эффективность комплексного показателя качества поверхности для прогнозирования цветовоспроизведения на материале.
-
Разработать модель, позволяющую прогнозировать цветовой охват печатной системы.
Объект исследования – печатная система для получения оттисков, отпечатанных способом офсетной полноцветной печати на листовых машинах.
Методы исследования
Экспериментальные исследования выполнялись с использованием методов колориметрии с инструментальным определением спектральных характеристик образцов цветов и материаловедения с инструментальным определением исследуемых свойств запечатываемого материала. В диссертационном исследовании применяются аналитические и численные методы, методы математической статистики, корреляционно-регрессионный анализ и теория планирования эксперимента.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Результаты исследования влияния печатных свойств запечатываемого материала на объем тела цветового охвата печатных систем.
-
Математическая модель, отражающая зависимость объема цветового охвата печатной системы от основных свойств поверхности запечатываемого материала.
-
Рекомендации по подбору компонентов печатной системы при заданных ее характеристиках для улучшения цветовоспроизведения в процессе листовой офсетной печати.
Научная новизна
В результате теоретических и экспериментальных исследований для полиграфической отрасли решена задача повышения качества цветовоспроизведения печатной системы.
- Предложен критерий количественной оценки качества печатной продукции, который, в отличие от существующих, показывает тесную взаимосвязь с параметрами печатного процесса, свойствами запечатываемого материала и объективно характеризует цветопередачу в системе «печатная краска – бумага – печатная машина». В качестве данного критерия использован показатель объема тела цветового охвата печатной системы, рассчитанного методом аналитического интегрирования.
- Разработана модель, позволяющая прогнозировать качество цветопередачи системы офсетной печати на основе структурных и оптических свойств поверхности материала.
- Разработана методика комплексной оценки качества поверхности запечатываемого материала – одного из основных компонентов печатной системы, в результате использования которой получен показатель, учитывающий структурные и оптические свойства поверхности материала и имеющий тесную взаимосвязь с объемом тела цветового охвата. Методика основана на применении измерительного метода комплексной оценки качества с использованием метода предельных и номинальных значений при расчете коэффициентов весомости единичных свойств.
- Даны рекомендации по подбору компонентов печатной системы, следование которым обеспечивает необходимый цветовой охват при многокрасочной печати при заданных характеристиках печатной системы, отличающийся в необходимости анализа цветовых характеристик электронной копии изображения и тела цветового охвата печатной системы.
Практическая ценность
Практическая ценность работы состоит в:
- разработке рекомендаций, позволяющих полиграфическим предприятиям осуществить рациональный выбор компонентов печатной системы с учетом особенностей технологического процесса печати на листовых офсетных машинах для расширения цветового охвата печатной системы;
- адаптации методики бесконтактной профилометрии для оценки структурных свойств поверхности запечатываемого материала, проведены ее испытания и внедрение на базе исследовательской лаборатории ТПУ ФТИ "ЦИСМ". Методика может быть использована производителями сырья и контролирующими органами;
- разработке в ходе диссертационного исследования программ и алгоритмов, которые могут быть использованы как обучающие при подготовке студентов в вузах, а также типографиями и производителями расходных материалов для прогнозирования качества цветовоспроизведения.
Реализация результатов исследования
Для реализации результатов исследования были проведены технологические испытания методики оценки цветового охвата печатных систем на базе ОАО "Советская Сибирь" (г. Новосибирск) с целью оперативности контроля выпускаемой продукции.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены на следующих конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция «Научная сессия ТУСУР-2008»; VII Международная научно-техническая конференция «Динамика систем, механизмов и машин» (ОмГТУ, Омск, 2009 г.); VIII Международная научно-техническая конференция «Визуальная культура: дизайн, реклама, информационные технологии» (ОмГТУ, Омск, 2009 г.); 42-я Международная научно-техническая конференция высших учебных заведений в области технологий полиграфического производства (МГУП, Москва, 2010 г.); Международная научно-практическая конференция «Прикладная оптика – 2010» (Оптическое общество им. Д.С. Рождественского, СПб); II Международная научно-техническая конференция «Квалiлогiя книги – 2010 » (Львов, Украина); Международная научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» – 2010» (СПб); Международная конференция молодых ученых Print-2011 (СПбГУТиД СЗИП, СПб, 2011 г.); Х Международная научно-техническая конференция «Визуальная культура: дизайн, реклама, информационные технологии» (ОмГТУ, Омск, 2011 г.); 11-я Международная научно-практическая конференция «Качество, стандартизация, контроль: теория и практика»; 11-я Международная научно-техническая конференция «Друкарство молодое - 2011».
Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 статей, из них 5 в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК,14 тезисов, получены 2 свидетельства на разработанные программные продукты.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов. Содержит ___ страниц, __ рисунков, __ таблиц, _ приложения, список литературы из 121 наименования.
Особенности структуры и свойств запечатываемых материалов используемых для цветной печати
Прогнозирование качества готовой продукции на стадии проектирования - основная проблема при изготовлении полиграфического продукта. Для решения этой задачи применялись различные методики. Уменьшение технологических отходов и прочих издержек технологического процесса при изготовлении продукции - одна из приоритетных задач в каждой отрасли народного хозяйства. В полиграфическом производстве - это наиболее острый вопрос, так как рентабельность выпуска высококачественной продукции из-за высокой конкуренции снижается из года в год. Тенденция снижения рентабельности полиграфического производства наблюдается на протяжении последних 5-10 лет. Одним из вариантов увеличения рентабельности производства является повышение качества и уменьшение технологического отхода на различных стадиях полиграфического производства, а также прогнозирование качества цветовоспроизведения для уменьшения количества претензий со стороны заказчика.
Один из вариантов решения данной проблемы описан в работе В.Н. Леонтьева [14]. Суть его заключается в исследовании режимов изготовления запечатываемого материала и их влияния на качество, как самого материала, так и полиграфического исполнения различных по типу и сложности полиграфических работ. Предполагается использование основного принципа построения системы - принципа обратной связи, который реализуется не на уровне элементов, а на системном уровне, на котором главная обратная связь охватывает как процесс производства бумаги, так и процесс печати. При этом показатели качества бумаги исключаются из рассмотрения, а потенциальные печатные свойства ее характеризуются достигаемыми показателями качества печати и найденными параметрами ее производства [20]. Ставится вопрос об информативности показателей качества самой бумаги, картона или иного запечатываемого материала. На основе корреляционных моделей В.Н.Леонтьевым было доказано соответствие параметров производственного процесса запечатываемого материала параметрам, характеризующим качество конечного оттиска. Однако недостатком проведенных автором исследований можно назвать отвлеченность от контроля качества материалов в рамках полиграфического предприятия, а также оставление в стороне всего многообразия технологических процессов и оборудования, применяемых в современном полиграфическом производстве. Поскольку полиграфические предприятия существенно меньше бумагоделательных производств по капиталоемкости, основное бремя повышения качества и конкурентоспособности отечественной упаковочной, полиграфической, а следовательно, и бумажной продукции полностью ложится на производителей бумаги и картона. [14, 15, 17].
В качестве основных показателей качества запечатываемого материала, по которым можно судить о возможности воспроизведения тех или иных видов работ, отличающихся типом сложности, применением различных составляющих печатной системы, были выбраны следующие:
Большинство из этих свойств относятся к свойствам поверхностного слоя запечатываемого материала. При исследовании свойств запечатываемых материалов, применяемых в полиграфическом производстве, прослеживается четкая зависимость между свойствами материала и качеством конечного оттиска [22, 36, 35, 50, 54, 53, 57, 58, 67].
Согласно результатам работы, проведенной в Московском университете печати [55; 87], одними из наиболее часто встречаемых параметров качества оттиска, используемых в различных методиках комплексной оценки качества печатной продукции, являются тоно- и цветопередача, а также нарушение цветопередачи и цветопередача растровых и полутоновых оттенков. Далее представлен, согласно работе [87], ранжированный список параметров качества оттиска в соответствии с уменьшением частоты встречаемости.
Таким образом, возникает необходимость провести исследования, направленные на установление зависимостей между важнейшими показателями качества оттиска и свойствами запечатываемого материала, используемого в производстве.
В работах [6, 56] были рассмотрены методики подбора оптимального состава красочной композиции для лучшего качества цветовоспроизведения с помощью построения и расчета тел цветового охвата воспроизводящих систем при многокрасочной печати. Цветовой охват рассчитывался с помощью методов численного интегрирования. Изначально определялся элементарный объем тел, составляющих тело охвата системы печати по следующей формуле:
Однако в работе совершенно не учитывалось влияние свойств запечатываемых материалов на цветовой охват печатных систем.
В работе И.С. Лихачева [53] по исследованию влияния свойств материала на качество готовой продукции представлены совершенно другие свойства материала, а именно: наличие микро- и макронеровностей на поверхности запечатываемого материала. Показано, что между степенью модификации запечатываемого материала и «контрастно-резкостными» характеристиками изображения, сформированного на поверхности данного материала, существует связь, а также дан характер этих зависимостей, однако, аналитически они не были определены.
На качество выпускаемой продукции на полиграфическом предприятии влияет огромное количество факторов. Для того чтобы построить иерархическое древо степени влияния каждого фактора на качество конечного оттиска используется несколько разнообразных методов. Первый из них - это метод причинно-следственных диаграмм Исикавы. Он базируется на изучении технологического процесса полиграфической продукции. Цель данного метода - указать на самые проблемные места технологического процесса и в соответствии с возможностями уменьшить количество технологических отходов на том или ином этапе полиграфического производства.
Согласно исследованиям, проведенным в работе А.К. Хмельницкого [54], к основным факторам, влияющих на качество готовой продукции, относятся материалы, применяемые в полиграфическом производстве: краска, бумага, а также необходимо соответствие свойств бумаги и краски требованиям технологического процесса и сложности воспроизводимого многокрасочного изображения.
В данной работе рассматривается степень влияния облачности материала на различные показатели качества оттиска и процесса печати: растискивание, оптическая плотность, красковосприятие, контраст. Однако не учитываются оптические свойства поверхности и их влияние на качество готовой продукции.
Также были проведены обратные исследования, в результате которых представлены таблицы показателей параметров печатного процесса, вплоть до технологии печати, режимов настройки оборудования и применяемых материалов, а также их свойств в зависимости от того качества изображения, которое требуется воспроизвести полиграфическим способом [5].
Круг задач, поставленных в данном исследовании, требует рассмотрения и анализа современного состояния ряда различных разделов материаловедения полиграфических материалов, колориметрии, теории цвета и цветовоспроизведения.
Разработка метода расчета объема тела цветового охвата
Существует два подхода к решению задачи определения весомости единичных свойств: экспертный метод и аналитический метод оценки коэффициентов весомости. К недостаткам экспертного метода оценки коэффициентов весомости можно отнести субъективность в оценке качества тех или иных единичных свойств, участвующих в расчете комплексного показателя качества продукции. Существующие сейчас определения качества продукции позволяют нам рассматривать качество как систему, а следовательно, для комплексной оценки качества использовать показатели весомости свойств. Доказательством целесообразного использования коэффициентов весомости является тот факт, что исследуемый объект рассматривается через призму эффекта системности; учитываются не только отдельные свойства объекта, но и их взаимосвязь с комплексным показателем.
Одной из проблем в комплексной методике оценки качества продукции является расчет весомостей показателей. Существуют аналитические и экспертные методы их расчета весомостей.
Использование экспертного метода для расчета коэффициентов весомости единичных показателей качества имеет ряд недостатков, одним и главным, из которых является субъективность в принятии решения экспертом.
Аналитический метод подразумевает выполнение двух важнейших условий: наличие достаточной выборки и знание эталонных значений показателей качества. В свете существующего положения описания свойств материалов для печати, то определение эталонных значений показателей единичных свойств не является проблематичным, так как в Российской Федерации существуют стандарты качества цветной офсетной печати, а также стандарты, регламентирующие показатели основных свойств полиграфических материалов, в том числе и относящиеся к свойствам их поверхности. А также существует возможность использовать в исследованиях широкий диапазон материалов. Таким образом, представляется возможным применение аналитического метода определения коэффициентов весомости единичных свойств, для расчета комплексного показателя качества поверхности материала для печати.
В соответствии с одним из принципов квалиметрии [98, 99], любое свойство, определяющее качество того или иного объекта, и находящееся на любом уровне рассмотрения иерархической структуры качества, полностью определяется двумя числовыми характеристиками: а) относительным показателем качества Kij; б) коэффициентом весомости My. Из аналитических методов оценки наибольшее распространение получили следующие три метода: - метод стоимостных регрессионных зависимостей (стоимостной метод); - метод предельных и номинальных значений (метод статистической обработки проектов или вероятностный метод); - метод эквивалентных соотношений. Метод эквивалентных соотношений при определении параметров весомости показателей качества продукции можно применять в том случае, когда известно: - что при исходной величине рассматриваемого г -го показателя качества продукции определенные потребности при использовании данной продукции по назначению будут удовлетворяться ее объемом Г; - при улучшении исходного показателя качества на Л/ удовлетворение тех же потребностей будет производиться на AV меньшим объемом этой продукции.
Все это говорит о том, что метод эквивалентных соотношений следует применять в случаях, когда удается обосновать, какому относительному изменению количества продукции К + АК V эквивалентно с точки зрения общего эффекта от использования продукции по назначению относительное изменение соответствующего показателя качества R+AP, или на сколько процентов можно, например, уменьшить число единиц продукции, чтобы удовлетворить те же потребности при изменении значения данного показателя качества на один процент. При наличии указанных условий коэффициенты весомости могут быть рассчитаны с использованием следующей формулы: « МІ= ХР (1.14) Недостатком данного метода является то, что его нельзя использовать для определения параметров весомости показателей качества продукции, не связанных непосредственно с эффективностью ее использования. Он не будет являться оптимальным для определения качества полиграфического воспроизведения. Так как, применительно к полиграфии, не достаточное качество продукции нельзя повысить за счет потребления большего количества продукции. Основу метода стоимостных регрессионных зависимостей составляет посылка, что весомость Mi является монотонно возрастающей функцией аргумента Sh выражающего денежные или трудовые затраты, необходимые для обеспечения i-го свойства определенного уровня.
Зависимость Mt = # (,) определяется либо аналитическим способом, либо обработкой эмпирических данных. На основе аналитического способа получается некоторая регрессионная зависимость. Таким образом, то свойство полиграфического продукта, которое требует для его получения больших затрат (в денежном выражении), должно иметь большую весомость. Устанавливаемая пропорциональность стоимостей определяет соотношение весомостей для всех показателей свойств из расчета, что Y.M; = const 5 1-І где п - число рассматриваемых свойств изделия. Однако подобный метод также не подходит для определения весомости свойств поверхности материалов. Так как для определения весомости свойств качества материалов потребуется исходить из стоимости производства бумаги и картона и стоимости обеспечения тех или иных свойств поверхности, участвующих в расчете комплексного показателя.
Метод предельных и номинальных значений используется в тех случаях, когда имеется достаточно большое количество модификаций рассматриваемой продукции, позволяющее использовать аппарат математической статистики, поэтому сам метод иногда еще называют «методом статистической обработки проектов» или вероятностным методом.
Основу метода предельных и номинальных значений составляет посылка, что важность свойства характеризуется степенью приближения номинального (среднего) значения показателя качества к его предельному значению. Среди всех свойств изделия всегда стремятся приблизить к предельному значению наиболее важные, определяющие свойства
Исследование зависимости объема тела цветового охвата от оптических свойств поверхности запечатываемого материала
Согласно методике, описанной в главе 2, оценка цветового охвата печатной системы производится с помощью построения тела цветового охвата в равноконтрастном цветовом пространстве CIE L a b . Затем производится расчет объема тела [89]. Оценка влияния структуры поверхности запечатываемых материалов на один из ключевых параметров качества печати (цветовой охват печати) осуществляется с помощью оценки определенных опытным путем значений объема цветового охвата (Ущо) и установки связи с показателями шероховатости Ra, Rz и Rq, а также альтернативного показателя качества - фрактальной размерности профиля среза поверхности запечатываемого материала (Dc). Данные, полученные в ходе экспериментальной оценки Ra и Dc, представлены в таблице 3.1.
Наглядно профили поверхности всех исследуемых запечатываемых материалов представлены в приложении 3.
На основании табличной зависимости (табл. 3.1) был построен график зависимости цветового охвата Утцо печатной системы от шероховатости поверхности Ra запечатываемого материала (рис. 3.1). С помощью проведенного регрессионного анализа было получено выражение исследуемой зависимости.
Зависимости показателя шероховатости Ra и объема тела цветового охвата с использованием краски К+Е Novovit на бумагах, имеющих фактуру поверхности На основании экспериментальных данных была получена аналитическая интерпретация зависимости цветового охвата печатной системы от показателя шероховатости Ra, для картонов, выраженная уравнением 3.1 Vmo = -5312,6 Ra+105115,3; (3Л) Коэффициент корреляции зависимости для линейной функции равен 0,74 для картонов.
Для выбора показателя шероховатости поверхности материалов, наилучшим образом отражающего влияние шероховатости поверхности на объем цветового охвата печатной системы, были построены графические зависимости объема тела цветового охвата Утцо от показателей шероховатости Rz; Rq; Dc (рис. 3.2).
Исследование зависимости объема тела цветового охвата от оптических свойств поверхности запечатываемого материала
Согласно методике, описанной в главе 2, оцениваются оптические характеристики поверхности запечатываемого материала: - белизна Б; - оптическая плотность поверхности запечатываемого материала Donm.M.; Данные, полученные в результате экспериментальной оценки указанных параметров, представлены в таблице 3.2.
Для определения показателя наилучшим образом отражающего влияние оптических свойств поверхности запечатываемых материалов на цветовоспроизведение печатной системы построим графическую зависимость величины объема тела цветового охвата от белизны поверхности Б и Donm (рис. 3.4 и 3.5).
Зависимость объема тела цветового охвата от белизны поверхности материала. Анализ полученных зависимостей показал, что наилучшим образом свойства поверхности запечатываемого материала отражают такие показатели как: Ra (шероховатость поверхности) ; Б (белизна поверхности).
Исследование связи депситометрической функции контроля печатного процесса с цветовым охватом, воспроизводимым на запечатываемом материале
В качестве основного показателя печатного процесса отражающего влияние таких параметров процесса, как давление печати и количество краски на оттиске, принимается показатель относительного контраста печати. Методика расчета относительного контраста приведена в главе 2. Результаты расчета относительного контраета печати на тестируемых материалах представлены в таблице 3.3.
На основании данных (см. табл. 3.3) была построена графическая модель зависимости объема тела цветового охвата от относительного контраста печати. Графики представлены на рис. 3.6. Таблица 3.3
Результаты оценки цветового охвата печатной системы и относительного контраста печати
Зависимости объема тела цветового охвата от относительного контраста печати. Коэффициент корреляции для данных функций равен 0,88 - для линейной функции и 0,92 - для полиномиальной соответственно.
Согласно данной зависимости, можно сделать вывод том, что неправильно подобранные технологические режимы печатного процесса могут привести к потере градаций насыщенности цветов и, как следствие, к сужению тела охвата цветов и уменьшению его объема, при печати на тестируемых материалах.
Следует отметить, что на общий цветовой охват печатной системы оказывает влияние не только величина неровностей поверхности, но также и соотношение площади поверхности материала, занятой промоинами и пиками (влияние данного фактора оценивается с помощью таких параметров, как Ra, Rz, Rq). Величины коэффициента однородности поверхности материала представлены в таблице 3.4, а графическая зависимость - на рис. 3.7.
Разработка математической модели прогнозирования качества цветовоспроизведения готового оттиска с использованием ротатабельного плана планирования эксперимента
В данной работе для получения модели зависимости показателя качества воспроизведения полиграфического оттиска от показателей качества поверхности запечатываемого материала в качестве основного выбран объем тела цветового охвата печатной системы. Проведем процедуру математического планирования эксперимента для нахождения оптимальных параметров запечатываемого материала. Для описания полного факторного эксперимента нанесения многокрасочного растрированного изображения на поверхность запечатываемого материала средствами плоской офсетной печати необходимо осуществить выбор параметров поверхности материала, оказывающих наибольшее влияние на изменение объема тела цветового охвата, а следовательно, и на восприятие цвета отпечатанного изображения.
Согласно экспериментальной оценке свойств поверхности материала и парных корреляций между ними и показателем качества воспроизведения полиграфического оттиска, были определены следующие факторы:
Планирование второго порядка используют на практике в тех случаях, когда линейного приближения недостаточно для математического описания объекта исследований с нужной точностью, а поэтому возникает необходимость в построении моделей в виде полиномов второй степени. При описании поверхности отклика уравнением второго порядка нельзя ограничиться варьированием факторов только на двух уровнях, так как это не позволяет получить потребную информацию об объекте исследований. Зачастую полезными и весьма эффективными являются ротатабельные планы второго порядка (планы Бокса). Подобные планы заслуживают особого внимания при к=3. при ротатабельном планировании второго порядка достраивают план полного факторного эксперимента (ПФЭ) или его регулярную дробную реплику (обычно полуреплику) до плана второго порядка добавлением к «ядру» определенного количества «звездных» и нулевых точек. Матрицу ПФЭ рекомендуется использовать в качестве «ядра» ротатабельного плана второго порядка при к 5. «Звездные» точки строят на осях координат, определяя величину «звездного» плеча а (расстояния от нулевой точки до «звездной» по оси координат); при этом принимается во внимание условие ротатабельности (для «ядра» в виде плана ПФЭ):
В связи со сложностью подбора материалов для моделирования процесса наложения красок и определения объема цветового охвата печатной системы с помощью ПФЭ, обладающих свойствами, требуемыми ротатабельным планом ПФЭ и отраженными в матрице планирования (см. таб. 3.9), определение среднего значения параметра оптимизации производилось с помощью корреляционных функций, определенных в ходе исследования парных корреляций между факторами, выбранными в качестве основных, и параметра оптимизации (объема тела цветового охвата, Ущо).
После определения средних значений Утцо выполняется обработка результатов. СКО определяется следующим выражением:
Полученное соотношение показывает взаимосвязь объема тела цветового охвата печатной системы с такими факторами, как шероховатость поверхности (Ra, мкм), объем пустот поверхности запечатываемого материала (Vnycmom, мм хмкм) и белизна поверхности запечатываемого материала (Б, %). На параметр оптимизации перечисленные факторы влияют пропорционально, на что указывают линейные эффекты. Наибольшее влияние на объем тела цветового охвата печатной системы оказывает объем пустот на поверхности материала и белизна поверхности. Наличие микронеровностей также оказывает влияние на параметр оптимизации, однако, это влияние в сравнении с влиянием первых двух факторов меньше. Данная модель не может описать максимальное значение цветового охвата печатной системы.
В ходе проведения экспериментального исследования материалов были достигнуты максимальные значения такого фактора, как объем пустот поверхности запечатываемого материала. В связи с тем, что дальнейшее увеличение данного параметра произвести не представляется возможным, целесообразно зафиксировать данное значение и продолжить поиск оптимальных параметров для достижения максимального значения цветового охвата печатной системы.
Для описания области оптимума линейная модель не применима. Используем центральное композиционное ротатабельное униформ-планирование второго порядка. При фиксировании объема пустот поверхности материала планирование переходит к типу Т. Уровни и интервалы варьирования приведены в таблице 4.1, а матрица планирования, рабочая матрица и значения параметра оптимизации - в таблице 4.4.
Согласно данной модели были разработаны рекомендации по ее использованию:
1. Абсолютный минимум качества цветовоспроизведения наблюдается при значениях шероховатости Ra = 2.66 мкм и Б = 90,45 % и составляет 76851,71 АЕ3.
2. При увеличении показателя белизны до 99 % значение показателя объема тела цветового охвата растет до величины в 130611,26 АЕ3.
3. При уменьшении шероховатости со значения Ra = 2.66 до Ra = 0.275 мкм, согласно модели, происходит увеличение цветового охвата до максимального значения, достигнутого в рамках используемой печатной системы и равного 174545,7922 АЕ3.
4. Согласно модели, подбор запечатываемого материала позволяет регулировать качество цветовоспроизведения изображения в рамках замкнутой печатной системы. Правильный подбор запечатываемого материала (одного из основных компонентов печатной системы) способствует увеличению цветового охвата более чем в 2,3 раза, что составляет 97694,0822 АЕо (в абсолютных единицах МКО). Это соответствует 1865 цветам, различимым стандартным колориметрическим наблюдателем МКО, которые будут потеряны для воспроизведения, в случае неправильного подбора материала.
