Введение к работе
Актуальность работы. Последние десятилетия характеризуются бурным развитием полиграфической промышленности во всём мире. В первую очередь это связано с развитием компьютерной техники и средств автоматизации. При эксплуатации полиграфического оборудования существует множество факторов, влияющих на качество конечного продукта: это методы и средства контроля технологических процессов, методики настройки и диагностики оборудования, соблюдение технологического цикла, квалификация персонала. Таким образом, разработка новых средств и методов настройки оборудования, контроля технологических процессов, повышающих потребительские качества продукции, является важной научно-технической задачей.
В последнее время сформировался целый ряд научно-технических проблем, связанных с появлением значительного ассортимента различных сортов импортных бумаг, красок и лаков. В связи с этим предъявляются более жёсткие требования к контролю качества продукции, следовательно, и к используемой измерительной технике. Необходимо отметить, что значительное количество полиграфической продукции должно проходить контроль качества оптическими методами с применением фотометрических приборов. В настоящее время отечественная промышленность не осуществляет серийный выпуск автоматизированных фотометров технологического назначения. Фотометры, выпускающиеся ранее, морально устарели, а их выпуск прекращён. Поэтому, разработка и исследование оптических приборов и установок настройки полиграфического оборудования, включающих в свой контур ЭВМ, актуальна и требует развития как технических, так, и алгоритмических, и программных средств.
Целью работы является создание приборов для настройки и контроля допечатных и печатных технологических процессов в полиграфическом оборудовании.
Основными задачами исследования являются:
-
Анализ существующего полиграфического оборудования и технологических процессов на допечатной и печатной стадиях для определения рациональных мест размещения и требований к конструкции и метрологическим характеристикам фотометров.
-
Разработка технической и метрологической базы спектральных, оптоэлектронных фотометров и схем их автоматизации.
-
Разработка, изготовление макета фотометра и исследование его метрологических характеристик с целью определения правильности выбранной концепции и улучшения характеристик, создаваемых фотометров.
-
Разработка методики проектирования эталонного источника света для фотометров со спектральным распределением, близким к - образной форме, на основе сверхярких светодиодов и стеклянных светофильтров.
-
Разработка методики измерения цвета на основе использования светодиодов с малой полушириной спектрального излучения.
-
Разработка методики калибровки измерителя пульсаций и её реализация.
-
Разработка универсальной конструкции оптоэлектронного блока созданного фотометра на основе проведённой научно-исследовательской работы и создание рекомендаций по разработке приборов серии «ТКА-ВД».
-
Разработка и изготовление фотометров серии «ТКА-ВД» для контроля технологических процессов и настройки полиграфического оборудования, создание алгоритмов их работы и метрологического обеспечения.
Методы исследований. В работе использовались методы фотометрии и радиометрии оптического излучения. В основу созданного оборудования положены принципы светотехнических измерений, основные положения теории цвета. Использованы методы интегрального исчисления и математической статистики. Экспериментальные измерения для получения сравнительных характеристик выполнены с помощью следующей спектральной, оптоэлектронной аппаратуры: СФ-10, МДР4, МДР-23, ЛМ-3, Пульсар, X-Rite 938, Gretag Macbeth “Spectro Eye” и др.
Научная новизна работы.
-
Обоснованы принципы построения фотометров для управления технологическими процессами и настройки оборудования полиграфической отрасли на допечатной и печатной стадиях.
-
Создана модель построения фотометров серии «ТКА-ВД» для нужд полиграфии, разработаны рекомендации по созданию фотометров технологического назначения серии «ТКА-ВД».
-
Разработана методика создания эталонного источника со спектральным распределением, близким к -образной форме, на основе сверхярких светодиодов и стеклянных светофильтров.
-
Разработана методика измерения цвета на основе использования сверхярких светодиодов с малой полушириной спектрального излучения.
-
Разработана методика калибровки измерителя пульсаций и осуществлена его реализация.
-
Созданы схемы автоматизации разработанных фотометров на базе программируемых логических устройств (далее PLD), прибора с зарядовой связью (далее ПЗС - линейка), диодных линеек, микропроцессоров и микроконверторов.
-
Разработаны оригинальные алгоритмы, заложенные в основу работы фотометров серии «ТКА-ВД», и методики калибровки.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработанная система методик и приборов позволит реализовать:
-
Настройку печатных машин по результатам измерения цвета и оптической плотности тестовых шкал.
-
Настройку мониторов автоматизированного полиграфического оборудования для обеспечения правильной цвето- и тонопередачи.
-
Настройку оборудования, управляющего отбеливанием бумаги, по результатам измерения белизны.
-
Контроль цветовых характеристик источников оптического излучения.
-
Контроль ультрафиолетовой составляющей (УФ) в сушильных устройствах лакировальных секций.
-
Исследование процессов старения материалов за счёт периодического измерения их цветовых характеристик.
-
Полученные результаты использованы для разработки специализированных спектрофотометров технологического назначения серии «ТКА-ВД».
-
Результаты проведённых работ используются в учебных курсах “Метрология, стандартизация и сертификация”, “Светотехнические измерения в полиграфии”, читаемых в СЗИП.
-
Разработанные средства внедрены на полиграфическом предприятии ООО “Форзатц”, на ООО “НТП-ТКА”, получен сертификат об утверждении типа средств измерений на прибор «ТКА-Пульс».
Апробация работы. Основные результаты работы и научные положения, выносимые на защиту, докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
5 Международная светотехническая конференция. СПб. 2-5 сентября 2003г.
4-я международная конференция «Консервация памятников культуры в единстве и многообразии». СПб. 21-24 октября 2003.
14 Научно-техническая конференция «Фотометрия и её метрологическое обеспечение» М: ВНИИОФИ 2004г.
Конференция «Оптика и образование-2004» СПб. 21-22 октября 2004.
6-я международная светотехническая конференция. Калининград, Светлогорск. 19-21 сентября 2006 г.
Публикации. Основные результаты проведённых исследований опубликованы в 10 печатных работах, из них: 2 статьи, опубликованы в журналах, входящих в “Перечень…” ВАК РФ, 3 статьи, опубликованы в научных сборниках, 5 публикаций в материалах и тезисах конференций.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка и двух приложений. Основная часть работы изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 71 рисунок, 9 таблиц и 67 наименований библиографического списка.
Автор выражает благодарность д.ф.-м.н., профессору Козлову М.Г. за помощь, оказанную при выполнении этой работы.
Похожие диссертации на Разработка методик и средств фотометрического контроля технологических процессов и настройки полиграфического оборудования
