Разработка методики анализа точностных и скоростных характеристик фото- и формовыводных устройств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Панкин, Павел Викторович

• Панкин, Павел Викторович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Панкин, Павел Викторович

Оглавление.

Введение.

Глава 1. Структура и принципы построения лазерных фото- и формовыводных устройств.

1.1. Современные технические средства лазерной записи изобразительной и текстовой информации.

1.1.1. Обзор основных технологий и систем лазерной записи.

1.1.2. Обзор научных исследований и патентов по теории и конструкции лазерных записывающих устройств.

1.2. Конструкция и основные элементы лазерных записывающих устройств.

1.2.1. Основные схемы построения лазерных записывающих устройств.

1.2.2. Основные элементы лазерных записывающих устройств.

1.2.3. Методика определения параметров лазерных записывающих устройств.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Анализ точностных характеристик лазерных выводных устройств.

2.1. Исследование системы развертки изображения.

2.1.1. Конструкция системы развертки.

2.1.2. Математическая модель системы развертки.

2.1.3. Оценка точности записи.

2.2. Исследование системы протяжки фотоматериала.

2.2.1. Влияние величины эксцентриситета тянущего валика на точность записи.

2.2.2. Влияние величины овальности тянущего валика на точность записи.

2.2.3. Методика определения несовмещения фотоформ в зависимости от эксцентриситета и овальности тянущих валиков.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка методов оперативного контроля точности записи

3.1. Анализ существующих методов оценки качества лазерной записи.

3.2. Использование муарового эффекта для оценки повторяемости записи.

3.2.1. Наложение однотипных растров.

3.2.2. Наложение растров разного типа.

3.2.3. Экспериментальное исследование растровых наложений.

3.3. Использование явления дифракции для оценки точностных характеристик выводных устройств.

3.3.1. Основные принципы дифракции света.

3.3.2. Методика определения шага развертки по интерференционной картине.

3.3.3. Экспериментальное измерение шага развертки.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Анализ временных характеристик процесса функционирования системы записи изображений.

4.1. Оценка временных затрат при изготовлении фото- и печатных форм.

4.1.1. Этапы процесса вывода форм и их характеристика.

4.1.2. Оценка производительности системы записи изображений.

4.2. Анализ производительности растрового процессора.

4.2.1. Анализ статистических данных обработки файлов печати в растровом процессоре.

4.2.2. Оценка степени влияния содержимого файла печати на производительность растрового процессора.

Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики анализа точностных и скоростных характеристик фото- и формовыводных устройств»

Качество готовой продукции является одним из важнейших показателей эффективности работы полиграфического предприятия. Оно определяется в первую очередь использующимся на предприятии оборудованием, его техническим совершенством. Причем степень совершенства оборудования на каждом этапе общего технологического процесса должна быть примерно одного уровня, иначе высокое качество, достигаемое на одном из этапов, будет сведено на нет устаревшим оборудованием на другом этапе. Поэтому производители любого полиграфического оборудования стремятся повысить характеристики разрабатываемых устройств.

Одним из главных условий получения качественной продукции является точность работы всех узлов устройства, которая зависит от различных факторов, определяемых принципом работы и схемой построения устройства, параметрами применяемых элементов, а также точностью их изготовления и установки. Однако абсолютная, идеальная точность недостижима, поэтому разработчики стремятся минимизировать присутствующие в технической системе отклонения и погрешности работы. Для этого используются новые материалы, разрабатываются новые элементы конструкции, применяются новые схемы построения устройств. Каждое из предлагаемых разработчиками устройств нуждается в оценке его точностных характеристик, что подразумевает теоретическое и экспериментальное исследование функционирования устройства для получения информации о возможных отклонениях выходных параметров на основе данных о физических и технологических параметрах этого устройства.

Говоря о качестве продукции, не следует забывать о том, что любой заказ имеет свой срок исполнения, который накладывает определенные ограничения на реализацию этого заказа в условиях конкретного производства на данном типе оборудования. В настоящее время срок исполнения заказа стал одним из главных показателей, определяющих выбор производственной базы для выполнения полиграфического заказа.

Время работы над заказом в первую очередь определяется производительностью используемого комплекса оборудования. Сейчас, в условиях комплексной автоматизации всего процесса производства путем организации рабочих и информационных потоков на предприятии, чрезвычайно важным является правильное и точное прогнозирование временных затрат на каждом этапе работы над заказом, что безусловно требует соответствующего анализа оборудования.

Актуальность работы

Допечатная стадия полиграфического производства на данный момент является наиболее автоматизированным и компьютеризированным этапом в процессе получения печатной продукции. Большинство операций на этой стадии выполняются исключительно с использованием автоматизированных устройств обработки изобразительной информации: например, формирование растровой структуры изображения, спуск полос, изготовление фото- и печатных форм.

Требования, предъявляемые к автоматизированным устройствам обработки графической информации, становятся все более жесткими как по точности и стабильности функционирования, так и по скоростным характеристикам. Это связано с тем, что, во-первых, растут технические характеристики печатного и отделочного оборудования, что позволяет сокращать как время печатания тиража, так и время на подготовительные операции, повышая при этом качество готовой продукции. Во-вторых, сложность, а значит, и требования к качеству современной полиграфической продукции постоянно повышаются.

Однако объективных и достоверных данных об упомянутых характеристиках современного допечатного оборудования чрезвычайно мало, вся информация носит, как правило, рекламный характер. В связи с тем, что в основном используется оборудование иностранного производства, получить обоснованные данные о технических и технологических характеристиках этого оборудования конечному потребителю (типографиям) достаточно сложно.

Основной единицей оборудования, вокруг которой строится сейчас весь технологический процесс работы допечатных отделов типографий, являются автоматизированные лазерные выводные устройства. Это связано со следующими факторами:

- выводные устройства с точки зрения их производства являются наиболее трудоемкими и материалоемкими техническими объектами допечатной стадии. Этот факт определяет их высокую стоимость по сравнению с другими единицами оборудования

- функцией автоматических систем вывода изображений является преобразование издания из электронного вида в материальный объект, каковым является фото- или печатная форма. Это преобразование должно происходить с минимальными искажениями для получения максимально качественного изображения

- современные лазерные записывающие устройства работают практически полностью автономно и в наиболее автоматизированных вариантах не требуют вмешательства человека, за исключением обслуживающих операций. Поэтому ошибки, возникающие в процессе их функционирования, могут быть обнаружены только при печатании тиража, а иногда и позже, что ведет к значительным финансовым затратам.

Поэтому научные исследования, направленные на изучение точностных и скоростных характеристик данного типа оборудования, являются актуальными для более эффективного функционирования отделов допечатной подготовки изданий в современных полиграфических производственных комплексах.

Цель диссертационной работы

Разработка методики комплексной оценки и обоснования точностных и скоростных характеристик как использующихся в производстве, так и проектируемых автоматических лазерных выводных устройств различного назначения, схем и принципов построения.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Анализ наиболее распространенных и применяемых в настоящее время фото- и формовыводных устройств лазерной записи, выявление их структуры, типичных схем и принципов построения, определяющих характеристики этих устройств с точки зрения точности и скорости функционирования.

2. Выявление взаимосвязи между технологическими параметрами исследуемых систем и разработка методики расчета их рабочих характеристик для оценки факторов, определяющих точность и скорость работы этих систем.

3. Создание математических моделей основных элементов, входящих в состав записывающих устройств и влияющих на исследуемые характеристики.

4. Разработка методики применения предложенных моделей для оценки степени влияния исходных погрешностей изготовления и установки элементов выводных устройств на отклонение значений выходных параметров от номинальных.

5. Разработка и обоснование практической применимости методов оперативного контроля точности функционирования автоматических устройств лазерной записи.

6. Анализ временных характеристик процесса вывода изображений как на этапе формирования электронной структуры растрового изображения, так и на последующем этапе регистрации сформированного изображения на материальном носителе.

7. Разработка методики прогнозирования временных затрат процесса изготовления фото- и печатных форм с помощью автоматических лазерных выводных устройств.

Научная новизна работы

Теоретическое обоснование параметров точности записи изображений в автоматических лазерных фото- и формовыводных устройствах.

Методика оценки точности формирования растровой структуры на материальном носителе в зависимости от входных параметров элементов построения системы вывода.

Методы оперативного контроля точности функционирования лазерных записывающих устройств, позволяющие с большой точностью и наглядно оценить степень соответствия сформированного изображения электронному образу.

Методика аналитической оценки скоростных характеристик выводного устройства в зависимости от его параметров и степени автоматизации.

Статистическая модель процесса формирования изображения на стадии растрирования.

Регрессионная модель процесса обработки полутоновых изображений растровым процессором.

Положения, выносимые на защиту

1. Методика оценки величины ошибки записи изображений в автоматических лазерных выводных устройствах.

2. Методы оперативного контроля точностных характеристик лазерных выводных устройств.

3. Методика анализа производительности автоматизированных систем записи изобразительной информации.

Практическая ценность

Разработанная в диссертации методика позволит оценить степень эффективности функционирования той или иной схемы построения выводных устройств с точки зрения точности формирования изображения, а также определить параметры элементов, в наибольшей степени влияющих на отклонение траектории записи.

Методика может быть использована как при разработке новых образцов автоматических лазерных выводных устройств, так и при выборе имеющихся в продаже систем иностранного производства для предсказания характеристик получаемой продукции.

Разработанные методы оперативного контроля могут быть использованы на предприятиях для оценки качества полученных с помощью выводных устройств фото- и печатных форм. Эти методы также могут быть положены в основу разработки тестовых объектов для оценки корректности функционирования устройств лазерной записи. Для этого на основе разработанных методов можно построить соответствующие измерительные приборы.

Исследованные в диссертации временные характеристики допечатных процессов растрирования и записи изображений могут быть полезны при оценке сроков изготовления того или иного полиграфического заказа, что даст возможность проводить более рациональное планирование работы отдела допечатной подготовки на основе данных об особенностях макета издания.

Апробация работы

Положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях Московского государственного университета печати (58-я научно-техническая конференция МГУП, 2004 г., юбилейная научно-техническая конференция молодых ученых МГУП, 2005 г.)

Тезисы доклада по результатам исследований были опубликованы в сборнике «Региональная информатика - 2004» (Санкт-Петербург).

Диссертант является соавтором кафедрального отчета по госбюджетной научно-исследовательской теме «Исследование методов и средств обработки информации в интегрированных системах полиграфии».

Результаты диссертации используются в учебном процессе для курсового проектирования по дисциплине «Технические средства переработки текстовой и иллюстрационной информации». На кафедре автоматизации полиграфического производства подготовлено соответствующее методическое пособие.

Диссертант в 2005 г. являлся ответственным исполнителем по договору между Московским государственным университетом печати и ООО «Диамант» о выполнении научно-исследовательских работ по теме: «Анализ характеристик функционирования фото- и формовыводных устройств и разработка методики их калибровки». Работа принята заказчиком с хорошей оценкой, что подтверждено наличием акта приемки-сдачи работ.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Панкин, Павел Викторович

Выводы по главе 4

1. В результате оценки производительности записывающего устройства сделан вывод о том, что скорость его работы определяется параметрами и схемой построения этого устройства, а также степенью автоматизации. Проведенный анализ показал, что временные характеристики записывающего устройства в условиях безотказной работы являются детерминированными, что позволяет точно рассчитать затраты времени на определенный объем работ.

2. Предложена методика аналитической оценки производительности на основе данных о разрешении и скорости работы системы развертки. С помощью этой методики для исследуемого образца построена таблица значений производительности в зависимости от двух вышеупомянутых параметров.

3. В результате оценки производительности растрового процессора выявлен стохастический характер временных затрат на обработку спусковых файлов печати. На основе анализа статистических данных по времени растрирования установлено, что этот процесс с некоторым приближением может быть описан законом распределения случайных величин (для исследуемого процессора это закон гамма-распределения), что позволяет дать вероятностный прогноз относительно времени обработки заказа растровым процессором.

4. В результате изучения степени влияния графической информации, содержащейся в файлах печати, на время их обработки, установлена линейная зависимость между временем растрирования и объемом, а также площадью расположения растровых полутоновых иллюстраций на полосе издания. В работе представлена методика расчета параметров этой зависимости (для данного растрового процессора), что позволяет дать предварительную оценку временных затрат на стадии растрирования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Панкин, Павел Викторович, 2006 год

1. Асиновский Э.Н., Ахметжанов А.А., Габидулин М.А. и др.: под общ. ред. А.А. Ахметжанова. Высокоточные преобразователи угловых перемещений. М Энергоатомиздат, 1986. 128 с.: ил.

2. Булдык Г.М. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для вузов. Минск.: Выш. шк., 1989. 285 с ил.

3. Волков П.Н. Математические методы в экспериментальных исследованиях. Математические методы планирования и статистического анализа экспериментов при определении характеристик исследуемых объектов: конспект лекций. М.: Изд-во МПИ, 1991.

4. Волков П.Н. Математические методы в экспериментальных исследованиях. Планирование и статистический анализ многофакторных экспериментов: конспект лекций. М.: Изд-во МПП «Мир книги», 1992. Ч. 3. 136 с.

5. Гасов В.М., Цыганенко A.M. Информационные технологии в издательском деле и полиграфии: учеб. пособие. М.: Изд-во МГУП «Мир книги», 1998.-Кн. 1.-639 с.

6. Гасов В.М., Цыганенко A.M. Информационные технологии в издательском деле и полиграфии: учеб. пособие. М.: Изд-во МГУП «Мир книги», 1998. Кн. 2. 528 с.

7. Головачёв И., Савченко В. Оценка характеристик фотонаборного автомата//Publish. 2001 7.

8. Горелова Г.В., Кацко И.А. Теория вероятностей и математическая статистика в примерах и задачах с применением Excel: учеб. пособие для вузов. Ростов н/Д: Феникс, 2005. 480 с ил.

9. Горячев А. Цветовые предпочтения определяются потребностями типографии: в моде красный, зелёный, фиолетовый Курсив. 2002. №5. 2 8 3 2

10. Грейм И.А. Зеркально-призменные системы. М.: Машиностроение, 1981.-125 с ил.

11. Грибков А.В., Самарин Ю.Н., Ткачук Ю.Н. Основы проектирования и расчёта полиграфического оборудования. Проектирование и расчёт наборного и формного оборудования: учеб. пособие. М.: МПИ, 1989. 97 с ил.

12. Дроздов В.Н. Синтез алгоритмов цифровых систем управления полиграфическим оборудованием. СПб.: Петербургский институт печати, 2003. -200 с ил.

13. Егоров И.А., Кочетова М.А. Технология Direct Imaging (DI) офсетное качество при оперативности цифровой печати Цифровая печать. Оборудование и технологии: информационно-аналитический справочник. Вып. 4 2 0 0 3 С 102-105.

14. Ефимов М.В. Теоретические основы переработки информации в полиграфии: учебник для вузов: В 2 кн. Кн. 1. М.: МГУП, 2001. 340 с ил.

15. Ефимов М.В. Теоретические основы переработки информации в полиграфии: учебник для вузов: В 2 кн. Кн. 2. М.: МГУП, 2001. 416 с ил.

16. Зенкин С. Исследование и разработка лазерных устройств формирования изображений текстово-иллюстрационных полос в фотонаборных машинах: дис. канд. техн. наук-М., 1988.

17. Зиновьев М.П. Анализ погрешностей позиционирования записываюпдего луча в лазерных фотонаборных машинах: статья.

18. Каныгин Н.И. Цветовоспроизведение изобразительной информации репродукционными системами. М.: МГУП «Мир книги», 1998. 187 с ил.

19. Каталог фирмы Нисса, электронный www.nissa.com.ua

20. Каталог фирмы Терем, электронный www.terem.ru/catalog.asp

21. Каталог фирмы EskoGraphics, электронный www.esko- graphics.ru/catalog

22. Каталог фирмы InitPress, электронный www.initpress.ru

23. Кетков Ю.Л., Кетков А.Ю., Шульц М.М. MATLAB 7: программирование, численные методы. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 752 с ил.

24. Кругер М.Я. и др. Справочник конструктора оптико-механических приборов. -Д.: Машиностроение, 1967. -760 с ил.

25. Кувп1инов М. Краткий комментарий к статье о выборе фотонаборного оборудования Publish. 2001. 9. 98 102.

26. Марогулова Н.Н., Стефанов СИ. Расходные материалы для офсетной печати. М.: Русский университет, 2002. 240 с ил.

27. Мироненко А.В. Фотоэлектрические измерительные системы (измерение линейных и угловых величин) М.: Энергия, 1967. 360 с.

28. Нагибина И.М. Интерференция и дифракция света: учеб. пособие для нриборостроительных вузов оптических специальностей. 2-е изд., перераб. и доп. -Л.: Машиностроение, 1985.-332 с ил.

29. Иестеренко А.Д., Орнатский П.И. Детали и узлы приборов, Киев: Гос. изд. техн. лит. УССР, 1961. 428 с ил.

30. Ианкин И.В., Самарин Ю.И. Анализ точностных характеристик системы развертки лазерного выводного устройства Известия вузов. Ироблемы полиграфии и издательского дела. 2004. 2. 40 47.

31. Ианкин И.В. Влияние эксцентриситета и овальности тянущего валика на повторяемость записи в лазерных записывающих устройствах плоскостного типа Вестник МГУИ. 2004. 5. 66 72.

32. Ианкин И.В. Теоретическое обоснование параметров точности записи изображений в фотовыводных устройствах IX Международная конференция «Региональная информатика 2004»: Материалы конференции. СИб.:2004.-С. 382.

33. Ианкин И.В. Компьютерное моделирование лазерных записывающих устройств Вестник МГУИ. 2005. 3. 89 96.

34. Ианкин И.В. Методика определения периода муарового рисунка параметрическим методом Вестник МГУИ. 2005. 12. 176 182.

35. Ианкин И.В. Влияние параметров растровых полутоновых иллюстраций на время их обработки растровым процессором Известия вузов. Ироблемы полиграфии и издательского дела. 2006. 3. 40 44.

36. Панкин П.В. Анализ временных характериетик процесса растрирования полутоновых иллюстраций Вестник МГУП. 2006. 9. 12-17.

37. Панкин П.В. Анализ производительности формовыводного устройства Вестник МГУП. 2006. 9. 7 11.

38. Патент фирмы Minolta Camera Kabushiki Kaisha (Япония) 4908

41. Патент фирмы Fuji Photo Film (Япония) 4212

44. Патент фирмы Fuji Photo Film (Япония) 4293

47. Патент фирмы Lincoln Laser Co. (США) 4388

49. Method and apparatus for generating a scanned optical output signal.

50. Патент фирмы Xerox Corporation. (США) 4015

53. Погарев Г.В., Киселёв П.Г. Оптические юстировочные задачи: справочник. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд., 1989.-260 с ил.

54. Поршнев С В Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MATLAB. М.: Горячая липия Телеком, 2003. 592 с ил.

55. Преспухин Л.И., Шаньгин В.Ф., Шаталов Ю.А. Муаровые растровые датчики положения и их применение. М.: Машиностроение, 1969. 204 с ил.

56. Самарин Ю.П. Допечатное оборудование. М.: МГУП, 2002. 555 с ил.

57. Самарин Ю.П. Конструирование и расчёт формного оборудования: Учебник для вузов. М.: МГУП, 1999. 382 с ил.

58. Самарин Ю.П. Научные основы и методология нроектирования выводных устройств допечатных систем: монография. М.: МГУП, 2004. 514 с ил.

59. Самарин Ю.Н., Сапошников Н.П., Синяк М.А. Допечатное оборудование: учеб.пособие М.: МГУП, 2000. 208 с ил.

60. Самарин Ю.Н., Синяк М.А. Технико-экономическая оценка и выбор фотонаборных автоматов для нолиграфического нроизводства: монография. М.: МГУП, 2001. 166 с ил.

61. Смирнов В.Д. Онтика, онтоэлектроника и лазерная техника в нолиграфии. СПб.: Петербургский институт нечати, 2000. 320 с ил.

62. Сокольский М.Н. Донуски и качество онтического изображения. Д.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. -221 с: ил.

63. Сниридонов А.А. Планирование экснеримента нри исследовании технологических нроцессов. М Машиностроение, 1981. 184 с ил.

64. Сурков В.В. Бесколлекторный нривод ностоянного тока Тр. Моск. энерг. ин-та 1975 вын. 243, 13 5 141.

65. Ховард К. Плёнка это надолго КомпьюПринт. 2003. №2. 28 33.

66. Чирков Л.Е., Фридлянд И.В., Бриллиантов Д.П. Повые устройства телевизионной развёртки. М.: Радио и связь, 1984. 216 с ил.

67. Шульман М.Я. Автоматическая фокусировка оптических систем. Д.: Машиностроение. Денингр. отд-ние, 1990. 224 с ил.

68. Kipphan П. Handbuch der Printmedien. Technulogien und Produktionsverfahren. neidelberg, 2000. 1246 s.