Spektralphotometrische Systeme machen Druck

„In den letzten Jahren verzeichnen wir einen massiven Trend zu einer erhöhten Nachfrage nach Inspektionssystemen. Viele Druckereien und Veredelungsbetriebe sehen sich zusehends der Notwendigkeit ausgesetzt, ihre Produktion auf Defekte hin zu kontrollieren und alle möglichen Fehlerquellen auszuschalten“, sagt Markus Köhler, Business Unit Manager Print Inspektion der Isra Surface Vision GmbH in Herten. Fast alle Prozesse innerhalb der grafischen Industrie bieten laut Nachname die Möglichkeit der Integration einer Qualitätskontrolle.

Dies bestätigt auch Amir Dekel, Vice President Marketing beim israelischen Anbieter Adanced Vision Technology (AVT): Er hält Lösungen zur Druckprozesskontrolle und zur Qualitätssicherung für Drucker für wertvoll, da sie anstelle der üblichen visuellen und subjektiven Farbbeurteilung ein „Drucken nach Zahlen“ und somit die objektive Einhaltung von Kundenvorgaben ermöglichen. Wesentlich für effektive Prozesse ist dabei die Inline-Integration der Qualitätsinspektionssysteme.

Dies ermöglicht AVT mit dem ISO-konformen Inline-Spektralfotometer für Farb- und Dichtemessung Spectralab, das auf der Weltleitmesse für die Druckindustrie vorgestellt wurde. Es ist auf den Einsatz bei Verpackungs- und Etikettendruckmaschinen zugeschnitten. Mit ihm lassen sich Farbe und Dichte über die gesamte Auflage konstant und präzise messen und dokumentieren. Die Farbmessung erfolgt im Bild oder auf individuellen Farbmessfeldern. Zuverlässige Farb-Messergebnisse liefert das System auf opaken und transparenten Substraten sowohl bei Schön- als auch bei Widerdruck.

Das Spektralfotometer verwendet für die Farbmessung eine SMU (Spectral Measurement Unit), die den ISO-Anforderungen für graphische Farbmessgeräte entspricht. Zur Sicherstellung hoher Messpräzision wird die SMU regelmäßig automatisch während des Messbetriebs kalibriert. Vor allem bei Markenartiklern und deren Folienveredlern, die farbige Verpackungen bedrucken, sieht Dekel große Chancen für das Produkt, „denn die ineffiziente Offline-Farbmessung und die zur Musterentnahme notwendigen Maschinenstopps werden damit überflüssig“.

Ein automatisches Farb- und Dichtemess-System war auch bei der Techkon GmbH, Königstein im Taunus, zu sehen. Spectrodrive besteht aus zwei Komponenten: Mit dem motorisch angetriebenen Messgerät wird der gesamte Druckkontrollstreifen auf einem Druckbogen automatisch in Sekundenschnelle spektralphotometrisch abgetastet. Die dazugehörige PC-Software Techkon Expresso empfängt zeitgleich die Messwerte drahtlos per Funkmodul und sorgt für die übersichtliche Bildschirmanzeige aller relevanten Informationen. Die Lösung liefert dank der spektralen Messtechnologie sowohl densitometrische als auch farbmetrische Werte. Praktisch: Durch einfaches Abheben des Messgeräts von der Horizontalschiene wird aus einem automatischen Messsystem ein portables Handmessgerät für Einzelmessungen.

Mit Spectracon hat auch Theta System Elektronik GmbH, Gröbenzell, ein spektralphotometrisches Inline-Farbmesssystem zur 100%-Kontrolle der Druckkontrollstreifen während des Drucks vorgestellt. Die zum Patent angemeldete Messtechnologie auf der Basis von Multi-2D-Spektralphotometern, angeordnet über die gesamte Bahnbreite, kommt mit einer Orts- und Spektralauflösung von <1 nm daher. Ein zusätzlicher Vorteil der spektralen Messung ist, dass Dichtemessungen nach DIN 16536, ANSI Status A, ANSI Status T und beliebig definierbare Dichtefilter für Sonderfarben möglich sind.

Gleich mit zwei Kameras arbeitet Thetas Printing Control System Dualview für die Bahnbeobachtung. Es besteht aus zwei nebeneinander positionierten digitalen CCD-Kameras in einem kompakten Gehäuse. Die erste Kamera bietet mit einem Weitwinkelobjektiv den großen Überblick, die zweite mit einem Teleobjektiv gleichzeitig die hohe Vergrößerung zur Detailauflösung. Durch diese Kombination ist eine sehr schnelle und genaue Bahnbeobachtung ohne sonst notwendige Zoombetätigungen möglich. Der Vorteil der Zwei-Megapixel-Kameras mit hochauflösenden Objektiven ist eine Visualisierung ohne Bildverzerrungen und Farbsäume. Durch den Einsatz von 14bit-Kameras mit einem Kontrastumfang von 4096:1 eignet sich diese Kombination nicht nur zur Bahnbeobachtung, sondern ist besonders auch durch ein Upgrade zur Farbmessung und Farbdichtemessung geeignet.

Auch Isra Vision präsentierte in Düsseldorf mit Printstar ein Inline-System für die Überwachung des Drucks flexibler Verpackungen. Speziell für den Rollendruck entwickelt, erkennt es mit Hilfe einer skalierbaren Anzahl von Kameras selbst bei höchsten Bahngeschwindigkeiten druckrelevante Defekte. Darüber hinaus ist damit eine genaue Fehlerklassifikation als Basis für eine Ursachenanalyse möglich, und es bietet Trendstatistiken für die Prozessverbesserung.

Ein Alleinstellungsmerkmal von Printstar ist die optionale Farbüberwachung durch das Modul Colorwatch. Hier wird in Echtzeit die Farbkonstanz in verschiedenen Bildbereichen überprüft und bei Abweichungen eine entsprechende Warnung generiert. Da gerade bei flexiblen Verpackungen die Kontrolle der Repeatlänge ein wichtiges Instrument ist, um sicherzustellen, dass bei der Abfüllung keine Probleme auftreten, überwacht das Modul Printtrack die Repeatlänge permament. Neu integriert wurden ein Webviewer, eine traversierende Matrixkamera, die – gekoppelt mit Printstar – zusätzliche Funktionen bietet: Es stehen eine Zoomfunktion für gefundene Defekte und eine Liveansicht des gedruckten Bildes zur Verfügung. Für nachgelagerte Verarbeitungsschritte wie Kaschierung, Laminierung und Lackieren, die auf Qualität überprüft werden müssen, lässt sich das System mit weiteren Kamera-Inspektionskanälen erweitern.

„Der Trend bei industriellen Bildverarbeitungssystemen zur Sicherstellung der Druckqualität geht klar in Richtung Farbe“, bestätigt Markus Schnitzlein, Geschäftsführer der Chromasens GmbH, Konstanz. „Mit der Einführung von Sensoren, deren spektrale Empfindlichkeit deutlich genauer definiert und reproduziert werden kann, lassen sich heute mehrkanalige spektral selektiv bildgebende Sensoren herstellen, welche für eine spektral aufgelöste Erfassung der Vorlage sorgen und geringe Farbabweichungen wesentlich besser detektieren können.“

Auf der Drupa präsentierte Chromasens ein hochauflösendes Zeilenkamerasystem, das mit einer ausreichend großen Zahl an spektralen Kanälen arbeitet und eine schnelle spektrale Bilderfassung ermöglicht, die grundsätzlich für jeden Bildpunkt oder für zum Beispiel ein 10×10 Pixel großes Feld eine spektrale Information liefert. „Es konnte anhand von Versuchen und Simulationen gezeigt werden, dass auf der Basis eines 12-kanaligen CCD-Kamerasystems – unabhängig von der präzisen Auswahl der Filtereigenschaften – sehr gute spektrale Schätzungen möglich sind, die auf typischen Druckfarben zu Delta E-Werten führen, die im Bereich von ∆E ~ 1 liegen“, erklärt Schnitzlein.

Die Einsatzbereiche für das spektrale Messsystem liegen sowohl bei der Inline-Farbmessung während des Druckvorgangs als auch bei Offline-Inspektionssystemen. Bei einer mittels eines Regelkreises gekoppelten Inline- und Offline-Farbkontrolle auf Basis zweier gleichartiger Messsysteme könnten Farbkontrollen hochgradig automatisiert werden.

Den Vergleich von Inline- und Offline-Farbmessergebnissen im Flexo-, Tief- und Schmalbahndruck ermöglicht auch Qcenter Spectral, von BST International GmbH, Bielefeld, gemeinsam mit X-Rite GmbH, Neu-Isenburg, entwickelt. Dabei handelt es sich um ein vollautomatisches, spektrales Echtzeit-Inline-Farbmesssystem. Qcenter dient dem zentralen Management der umfassenden Produktionsüberwachung und ist modular aufgebaut: Kameras, Bildanalysefunktionen, Zusatzbeleuchtungen und weitere Optionen können nach Bedarf integriert werden.

Die Inline-Spektralfarbmessung auf allen Verpackungssubstraten adressiert das Spectralcam von Quadtech, Sussux/USA. Das Rollen-Inline-Inspektionssystem misst sowohl Farbe auf Papier als auch auf nicht unterstütztem Verpackungsfilm. Damit unterstützt es nahezu alle Rollenverpackungsmaterialien einschließlich transparenter und opaker Substrate. Die neue Version des Systems inspiziert die gesamte Breite des Substrats über die gesamte Zeit, liefert Echtzeitdaten zur Qualität, hebt Abweichungen zeitnah hervor und lokalisiert Probleme innerhalb der Rolle. Die Kamera setzt 31-Kanal-Spektralfotometertechnologie ein, um Spektralempfindlichkeit zu messen.

John Cusack, Produktmanager bei Quadtech, erklärt, warum die Inline-Farbmessung auf Folie eine große Herausforderung ist: „Bedruckbare Folie ist während der Produktion anfällig für Laufschwankungen und Faltenbildung. Bahnschwankungen zwischen Sensor und Druckbahn, beim Messen auf der frei laufenden Bahn, machen es nahezu unmöglich, konstante Ergebnisse zu erzielen. Des Weiteren sind Leitwalzen, um eine geeignete Stabilität der Druckbahn zu erzielen, verschmutzungsanfällig, was die Messgenauigkeit beeinträchtigt.“ Quadtech hat dieses Problem mit einer Stützvorrichtung gelöst, die zwischen den Leitwalzen positioniert ist. Ihr Vakuumsystem stabilisiert die Bahn hin zu einer reibungsarmen Oberfläche, so dass die Bahn einen stabilen Abstand von der Kamera zum Messpunkt bewahrt.

Sabine Koll,

Journalistin, Böblingen