（机械工程专业论文）多色胶印机油墨预置方法与试验研究.pdf

t 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：痤蕉主日期：2 旦f ! ：笸：生 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：盎杰导师签名：至砧日期：驰& ： ：f 旦 j l m 室，；r 摘要 传统的油墨预置技术是操作人员根据经验在印刷机台上进行预置墨量，这 种传统方式不仅浪费人力物力，且受操作人员经验等因素的影响很大，传统的油 墨预置方法操作复杂，已不能适应高速、高效的印刷方式。随着印前数字化工作 流程、色彩管理系统、数字打样、c t p 技术的发展，从印前到印刷已经迈入了数 字化工作流程的轨道。目前，国内印刷业为了进一步提高印刷质量和生产效率， 一些企业相继引进了国外各种油墨预置系统，在开机前预先调整印刷机的墨键， 但油墨预置系统在实际应用中却不尽人意，并没有达到预期的使用效果。因此， 发展新的数字化油墨预置技术，对推进数字化印刷工作流程具有重大的意义。 本课题的研究内容以油墨预置试验为基础，首先选取胶印机特定转速，针 对不同网点面积率从低到高逐格调整墨键开度值，使印刷品实地密度值由测量范 围下限值达到上限值；其次记录各墨键开度以及对应密度值；最后整理分析试验 数据，并拟合出网点面积率一墨键开度曲线。这种方法没有考虑到相邻墨键相互 影响的因素，拟合出的油墨预置曲线预置墨键开度不能完全保证实地密度在国标 范围内，但是稍加调整就能使得墨键开度达到要求。 因此设计了以实际印张为对象的印刷试验，先根据网点面积率大小预置墨 键开度值，然后根据x - r i t e 分光密度仪检测结果逐步调整墨键开度值，最终印 品达到要求时记录下各个墨区网点面积率所对应的墨键开度，通过对比两个油墨 预置试验，分析试验数据得出影响油墨用量的因素。 本文引入b p 神经网络的方法，以实际合格印品为检测样本，建立印品图文 数字信息与墨键控制参数间的映射关系，从而实现油墨预置。该方法可有效缩短 开机调整时间，提高印刷效率。 在试验所得数据的基础上，通过v c + + 6 0 与s q ls e r v e r2 0 0 0 开发出油墨预 置系统，系统具有油墨预置数据添加、修改、删除模块、b p 神经网络预测新数 据模块、印刷图像预览模块等几大部分，可以方便地读取、保存、删除油墨预置 信息。 关键词：油墨预置；b p 神经网络；数字化印刷工作流程；彩色多色胶印机 北京工业大学丁学硕卜论文 a b s t r a c t t h et r a d i t i o n a li n kp r e s e t t i n gi so p e r a t i o np e r s o n n e lp l a c ei n kk e yo p e n i n gv a l u e i nm v a n c eo nt h ep r i m i n gm a c h i n ea c c o r d i n gt ot h e i re x p e r i e n c e t h es h o r t c o m i n g s o ft h i st r a d i t i o n a lm e t h o dw e r et i m e - c o n s u m i n ga n dl a b o r - i n t e n s i v e i tw a si n f l u e n c e d al o tb yo p e r a t o r se x p e r i e n c ea n do t h e rf a c t o r s 1 1 1 em e t h o do ft h et r a d i t i o n a li n k p r e s e t t i n gw a sc o m p l i c a t e dt oo p e r a t e i tc o u l d n o ta d a p tt ot h eh i g h - s p e e da n d h i g h e f f e c tp r i m i n gw a ya n yl o n g e r w i t h t h ed e v e l o p m e n to fd i g i t a l p r e p r e s s w o r k f l o w , c o l o rm a n a g e m e n ts y s t e m s ，d i g i t a lp r o o f i n g , c t pt e c h n o l o g yt ot h ep u b l i c , p r e p r e s sa n dp r i n t i n gh a v ee n t e r e dt h eo r b i to ft h ed i g i t a lw o r k f l o w a tp r e s e n t ，i n o r d e rt oi m p r o v eq u a l i t ya n de f f i c i e n c y , m a n yi n l a n de n t e r p r i s e s ，o n ea f t e rt h eo t h e r , i n t r o d u c e da l lk i n d so fi n kp r e s e t t i n gs y s t e mf r o ma b r o a d ，p r e a d j u s ti n kk e yo p e n i n g v a l u ei np r i n t i n gm a c h i n eb e f o r ei ts t a r t e dw o r k i n g b u ti td i d n tw o r ks ow e l li ni t s a p p l i c a t i o n s ，a n di td i d n ta c h i e v et h ee x p e c t e de f f e c t s t h e r e f o r e ，t h ed e v e l o p m e n to f n e wt e c h n o l o g yo f d i g i t a li n kp r e s e tw o u l db es i g n i f i c a n tt op r o m o t ed i g i t a lp r i n t i n g w o r k f l o w am e t h o db a s e do ni n kp r e s e t t i n gt e s th a sb e e np r o p o s e d a tf i r s t ，s p e c i f i c s p e e d so ft h eo f f s e tp r e s sw e r es e l e c t e da n di n kk e yo p e n i n gv a l u ew a sa d j u s t e df r o m l o wt oh i g ha c c o r d i n gt od i f f e r e n td o ta r e ac o v e r a g ef o rt h et e s t , t h ef i e l dd e n s i t y v a l u ew a sm a d ef r o mt h em e a s u r i n gr a n g el o w e rl i m i tt ou p p e rl i m i t t h e n , t h ei n k k e yo p e n i n gv a l u ea n dt h ec o r r e s p o n d i n gd e n s i t yw e r er e c o r d e d a tl a s t , t h et e s td a t a w a sa n a l y z e da n dd o ta r e ac o v e r a g e - i n kk e yo p e n i n gv a l u ec u r v e sw e r ef i t t e d t 1 1 i s m e t h o dd i dn o ti n c l u d et h ei n t e r a c t i o nb e t w e e na d j a c e n ti n kk e y s t h ep r e s e t t i n gi n k k e yo p e n i n gv a l u ef r o mf i t t i n gc u r v ec o u l dn o tg u a r a n t e et h ef i e l dd e n s i t yi nt h eg b r a n g e b u t al i t t l e a d j u s t m e n t t ot h e i n kk e yo p e n i n gv a l u e c o u l dm e e tt h e r e q u i r e m e n t s ot h eo t h et e s tm a k i n ga c t u a lp r i n ta st h eo b j e c th a sb e e nd e s i g n e d ，i n kk e y o p e n i n gv a l u ea c c o r d i n gt o d o ta r e ac o v e r a g ew a sp r e s e t t e d ，t h ev a l u eo fi n kk e y o p e n i n gw a sg r a d u a l l ya d j u s t e du n d e rt h et e s tr e s u l t sd e t e c t e db yx - r i t ed e n s i m e t e r , t h ec o r r e s p o n d i n gi n kk e yo p e n i n gv a l u ew a sr e c o r d e dw h e nt h ep r i n t e dp r o d u c t s w e r eq u a l i f i e d b yc o m p a r i n gt h et w oi n kp r e s e t t i n gt e s t s ，t e s td a t aw a sa n a l y z e dt o o b t a i nt h ef a c t o r sa f f e c t i n gi n ku s a g e a ni n t e l l i g e n ti n kp r e s e t t i n gt e c h n o l o g yw a sd e v e l o p e d ，w h i c he m p l o y e dt h e b a c k - p r o p a g a t i o n ( b p ) n e u r a ln e t w o r k b yu s i n gt h ea c t u a lq u a l i f i e dp r e s s w o r k sa st r a i n e d s a m p l e s ，t h eb pn e u r a ln e t w o r ke s t a b l i s h e dt h er e l a t i o na n dm a p p i n gb e t w e e ng r a p h i c d i g i t a li n f o r m a t i o na n di n kk e yo p e n i n gv a l u ec o n t r o lp a r a m e t e r s t h ei n kk e yc o n t r o l p a r a m e t e r sw e r ep r e s e t t e db a s e do nt h ee s t a b l i s h e dr e l a t i o na n dm a p p i n g , w h i c hc o u l d o b v i o u s l ys h o r t e nt h ea d j u s t m e n tt i m ea n di m p r o v et h ep r i n t i n ge f f i c i e n c y a ni n kp r e s e ts y s t e mw a s d e v e l o p e du n d e rt h ev c + + 6 0a n ds q ls e r v e r2 0 0 0 一 - ， a b s t r a c t o nt h eb a s i so fd a t ao b t a i n i n gf r o mt h et e s t s d a t aa d d i n g ，m o d i f y i n g ，d e l e t i n gm o d u l e ， b pn e u r a ln e t w o r kn e wd a t ap r e d i c t i o nm o d d e ，t h ep r e v i e wo fp r i n t e di m a g em o d u l e w e r ec o n t a i n e di nt h i si n kp r e s e t t i n gs y s t e m i n kp r e s e t t i n gi n f o r m a t i o nc a nb ee a s i l y r e a d ，s a v e d ，d e l e t e d k e yw o r d s ：i n kp r e s e t t i n g ；b pn e u r a ln e t w o r k ；d i g i t a lp r i n t i n gw o r k f l o w ； m u l t i c o l o u ro f f s e tp r e s s 1 1 1 一 重 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第l 章绪论1 1 1 概述一l 1 1 1 研究背景2 1 1 2 研究意义2 1 2 课题的国内外研究进展与趋势2 1 2 1 国内研究现状3 1 2 2 国外现状5 1 3 课题来源与选题背景一6 1 4 课题的研究内容及方案6 1 4 1 研究内容6 1 4 2 研究方案8 1 5 论文结构9 第2 章数字化印刷中的油墨预置技术11 2 1 油墨预置技术原理及其发展1 l 2 1 1 油墨预置技术原理n 2 1 2 油墨预置技术的发展1 2 2 2j d f 技术1 4 2 2 1j d f 概j 述1 4 2 2 2 基于j d f 的数字化印刷工作流程1 5 2 3j d f 数字化流程中油墨预置技术16 2 3 1c i p 4 油墨预置技术1 6 2 3 2j d f 油墨预置技术1 8 2 4 本章小结1 9 第3 章油墨预置试验2 0 3 1 试验方案的设计2 0 3 1 1 试验目的2 0 3 1 2 试验条件和设备。2 0 3 1 3 试验步骤与数据记录2 1 3 2 试验结果与分析2 3 3 2 1 试验数据的整理2 3 3 2 2 油墨预置曲线的拟合2 4 3 3 本章小结2 6 第4 章基于b p 神经网络的油墨预置技术研究2 7 4 1 人工神经网络2 7 4 1 1 人工神经网络简介2 7 4 1 2 神经网络的传递函数与分类2 8 4 1 3 神经网络的学习训练3 1 4 2b p 神经网络一3 2 4 2 1b p 神经网络的结构3 3 4 2 2b p 学习算法3 4 北京工业大学t 学硕士论文 4 3 神经网络在印刷领域中的应用3 5 4 4 基于b p 神经网络的油墨预置技术研究3 5 4 4 1 试验目的3 5 4 4 2 试验条件与设备3 5 4 4 3 印刷试验流程3 7 4 4 4 试验数据整理与分析3 8 4 5b p 神经网络实现3 9 4 5 1b p 神经网络的结构设计3 9 4 5 2b p 网络训练结果与分析4 l 4 6 本章小结4 3 第5 章系统构架设计与实现4 4 5 1 概述4 4 5 2 系统开发工具与设计。4 4 5 2 1 系统需求分析4 4 5 2 2 功能模块设计4 5 5 2 3 系统开发工具m i c r o s o f tv i s u a lc h 6 0 。4 6 、5 2 4 数据库s q l s e r v e r2 0 0 0 4 7 5 2 5a d o 访问数据库4 9 5 3 多色胶印机油墨预置系统实现5 0 5 3 1 概述。5 0 5 3 2 数据库的设计与系统功能模块的实现5 1 5 4 本章小结。6 1 总结。6 2 参考文献6 4 攻读学位期间发表的学术论文6 7 餮【 射6 8 i l 第1 章绪论 1 1 概述 第1 章绪论 长期以来，印刷业自动化在印前、印刷和印后加工3 个领域各自发展，以往 的传统出版印刷流程由于效率低下，不能满足市场需求，取而代之的是高科技的 数字化生产流程。信息时代的到来，对各行各业的生产效率、生产质量都提出了 更高的要求，同时也牵动着各行各业发生了巨大的变化，当然出版印刷业也不例 外。 近年来，数字技术向印刷业全方位的渗透，由印前领域引发的“数字革命 对印刷业产生了深刻影响，为数字工作流程概念的提出和逐步实施创造了必要的 技术条件。经过多年的探索和发展，由多家印刷设备供货商以及学术团体联合组 成的c i p 4 ( i n t e m a t i o n a lc o o p e r a t i o nf o ri n t e g r a t i o no f p r o c e s si np r e p r e s s ，p r e s sa n d p o s t p r e s s ) 联盟提出了实现数字化工艺流程中业务与生产之间的综合沟通的解决 方案_ j d f ( 活件定义格式，j o bd e f i n i t i o nf o r m a t ) 。j d f 提供了一种通用的信息 交换格式和交换方法，使印前、印刷、印后实现作业信息的连贯传递与网络化集 成【1 】o 传统印刷业正在面临市场竞争和技术发展的挑战。油墨预置作为印刷行业实 现数据化、规范化的新数字化工艺技术，正引起人们的日益关注。纵观油墨预置 技术的发展过程，可以看到，它仍然是一个不断发展进步的技术，业界对其认识 也在不断深入。 油墨预置技术是要在印刷机开机之前，在印前制版过程中预先生成油墨控制 数据，此数据用来控制调节印刷机各个墨键的开度，进而控制各个墨区的油墨量， 使第一张印张的着墨情况尽可能与印刷成品接近，从而达到缩短印刷准备时间、 提高印刷生产效率、降低物料消耗的目的。 油墨预置包括油墨需要量的预先运算和修正、数据置入印刷机两个过程，也 就是“预 和“置”两个部分，最重要的是“预”的过程。油墨预置作用的发挥， 主要是因为开机之前已经预先对墨量进行了准确设置。通过油墨预置技术实现的 预先调整具有两个特点：一是准确；二是提前，这是油墨预置理念的核心。提前 是指各墨键的墨量在开印之前就进行了预先的设置，而不是开机后的调整，使墨 量调整具有提前性。传统的油墨设定方式，通常是由印刷工人在开机前根据印版 图文分布状况，对墨键作预先设定，开机后再根据情况作进一步调整。 北京t 业人学工学硕七学位论文 1 1 1 研究背景 信息时代的到来，对各行各业的生产效率、生产质量都提出了更高的要求， 传统印刷业正在面临市场竞争和技术发展的挑战。油墨预置作为印刷行业一种数 字化工艺技术，正引起人们的日益关注人们对印刷质量要求也越来越高，然而， 目前国内多数印刷企业墨量预置仍然采用人工目测、手动调节和单印刷机操作的 落后方法，这样容易造成印刷品质量不稳定、色彩效果差、纸张和油墨浪费严重 等不足。印刷时墨量的控制是通过印刷机墨键开度来控制与调节的，因此对印刷 机墨键开度的研究就有着重要的现实意义。 1 1 2 研究意义 油墨预置是作为数字化印刷工作流程中最重要的部分之一，是数字化进入印 刷生产环节的代表性技术，它正在改变以人为经验、为主的传统印刷工艺操作， 具有广阔的发展前景【2 】。新技术的推广需要对技术的准确理解，将油墨预置技术 从搿预和“置 两个方面进行分析，希望有助于充分理解油墨预置技术的特 点和定位，把握油墨预置技术的应用特点，推动油墨预置技术的应用发展，推进 印刷技术的数字化进程。过分强调油墨预置技术中“预 的意义和“置 的作用 都是片面的。“预是“置 的前提和基础，“置 是“预”的实现手段。在当 前技术发展中，只看重印刷机预置接口的引进，重视c i p 3 ( i n t c r n a t i o n a l c o o p e r a t i o nf o ri n t e g r a t i o no f p r 印r e s s ，p r e s sa n dp o s t p r e s s ，印前、印刷、印后集成 制造的国际标准组织) 数据完全将油墨预置与c i p 3 等同起来的倾向，或许并不利 于油墨预置技术的广泛应用。引进印刷机预置接口，也要有相应的接口软件来匹 配才能进行传输数据。 传统的油墨预置方式，通常是由印刷工人在开机前根据印版图文分布状况， 对墨键作预先设定，开机后再根据过版纸的情况作进一步调整。而数字印刷工作 流程中的油墨预置技术通过印前分色、r i p 等处理，计算出印版的网点数据，再 根据试验得出油墨预置算法计算出墨键开度。该技术相对传统油墨预置技术，减 少了开机废品、缩短开机准备时间、降低操作难度、降低工人劳动强度，而且还 可通过数据备份使油墨预置数据可以重复使用。这样既稳定了产品质量，又推进 了油墨预置的标准化、数据化和规范化【3 】。 1 2 课题的国内外研究进展与趋势 在胶印过程中，晒版完毕( 或c t p 制版) 后得到可以上机印刷的印版。这个印 第l 章绪论 版上载有亲油墨的图文部分与亲水的非图文部分，利用这种亲水亲油的性能，可 以使油墨附着在图文部分的印版上，进而通过橡皮布转移到纸张上完成印刷，在 印刷时必须严格控制油墨转移到印版上的量。 印刷机控制油墨用量的方法实际上是把印版上可印刷的部分在垂直长边的 方向分成很多个狭长的区域一墨区或墨道，每个墨区的墨量是可以根据印版上此 墨区面积内图文部分所占的面积百分比一网点面积率的多少进行精确调节的，图 文部分的面积百分比越高，则需要的墨量越多。那么，所有的墨区统计下来，就 得到了针对每一个色版的墨量的柱状图。 这些墨区墨量值的调节都是通过印刷机的控制台实现的。在传统印刷方式 中，墨量调节都是以印刷机操作人员的眼睛对印版进行观察，并估测出墨量值， 再手动输入到控制台上的，然后开机试印刷。接着取出试印样张进行观察，并进 行进一步的墨量调节，直至达到与数字打样稿十分接近的程度才正式印刷。开机 印刷后，此墨量值就具有相对的稳定性，不需要进行大的改动。当然，小的改动 是必不可少的。在试印刷前，把各墨区的墨量值输入到印刷机的控制台的过程就 称为油墨预置。 目前印刷机正向着高速、多色的方向发展，对印刷机套准系统和墨控系统的 要求越来越高。传统的油墨预置方法操作复杂、耗时耗力，已不能适应高速、高 效的印刷方式。因此，需要新的油墨预置技术来提高生产效率。 1 2 1 国内研究现状 近几年来，设备、技术的快速发展为数字化工作流程的建立扫除了障碍，国 外印刷企业已纷纷投入数字化的怀抱。但是国内印刷企业要真正进入数字时代， 还需要一段时间的探索和磨合，原因包括如下方面： ( 1 ) 国内企业与国外企业的管理模式不一样，要使国内印企使用e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，企业资源计划) 或m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t 锄，管理信息系统) 系统，就只能依赖国内的软件开发商。 ( 2 ) 从生产环境来看，国外很多企业都是用同一个厂家的设备，这样就具备 应用同一厂家的流程软件的基础；而国内企业普遍设备构成复杂，更有甚者，其 设备型号较老不具备c i p 3 接口，因此很难应用数字化工作流程。 ( 3 ) p d f 、j d f 在国内被炒得火热，但是真f 了解其运行机制的人却不多， 因此国内现今缺少推广数字化工作流程的专业人士。 目前国内具有油墨预置接口的印刷机数量较少，加之油墨预置软件昂贵( 印 前软件接口售价近2 0 万元人民币，印刷机软件售价也近8 万欧元) ，这使得一部 分符合c i p 3 c i p 4 标准的印刷机使用者也望而却步，因此这项技术在国内的应 北京工业人学t 学硕十学位论文 用还有待推广。就一些应用了c i p 3 c i p 4 标准油里预置技术的企业来说，其工 作效率明显提高。例如，上海文汇新民报业集团印务中心使用了名为q u i e k m a n 的系统。这种油墨预置系统是专门为报业印刷而设计制作的油墨控制系统，其核 心内容是以c i p 4 技术为基础，并根据报社印刷厂实际生产状况而制定的油墨控 制软件。使用该软件后，上海文汇新民报业集团印务中心在以下几个方面取得了 显著效果： ( 1 ) 印刷质量明显提高，并且有了可控性。 改变了传统的由印刷机操作人员根据工作经验对报纸色彩进行油墨预调整 的工作方式。在不同机台印制同一种报纸时，所有机台的印刷色彩、色相与印前 分色结果保持一致，减少了人为因素对印刷质量的干扰，满足了广大广告客户对 印刷色彩的严格要求，为由于报纸色彩问题而引发的质量纠纷提供了解决问题的 办法。 ( 2 ) 印刷效率明显提高。 经r i p 生成后的数据文件，由c i p 4 解释器解释生成油墨预置数据经过油墨 预置软件修正后，由数据交换机输送到印刷机的控制系统，自动控制每一个墨区 的墨量数值。印刷调整时间大大缩短，开机准备时间平均缩短了3 分钟。 ( 3 ) 有效降低了材料成本。 印刷放印量大大减少，以双面彩报为例，平均每个品种在开印阶段的放印量 减少了2 0 。 c i p 3 c i p 4 油墨预置技术主要通过计算机软件来实现，但在具体应用时需要 注意两个问题： ( 1 ) 油墨预置数据不等于印刷机最终实际用墨量。油墨预置的作用是减少开 机废报，缩短准备时间降低劳动强度。但并不是1 0 0 减少浪费，要想更进一步 提高生产效率，还需要根据设备具体悄况，周期性评价预置效果并进行经验总结， 从而得到更准确的预置值。 开机前，按油墨预置数据设定好用墨量，开机后一般只需要注意套印即可。 正式印刷时，还需要对墨量做少许调整。换言之，并非只要按数据设定就可印出 优质印品。油墨预置值还与纸张特性( 涂布纸还是非涂布纸，是否压光，是否是 再生纸) 及设备性能有关。对于大多数设备尤其是老设备而言，油墨预置只能大 致接近理想用墨量。操作人员司以采取定量或绘图的方式记录油墨预置值，定期 评价预置效果。这样可以根据具体情况，总结形成一套油墨预置的经验和方法， 进一步提高生产效率。 ( 2 ) 设备墨斗、墨键的出墨特性必须稳定且一致，有些设各不能取得预期效 果，往往是因为不具备这个条件。 目前国内印刷装备主流产品仍以传统设备为主，先进的数字化印刷装备市 4 第1 章绪论 场几乎完全被国外大公司产品垄断。而技术分析表明，传统的e p $ i j 装备将在5 1 0 年的时间内被逐步淘汰。国内外大量印刷设备的更新换代既为我们提供了巨大发 展机遇，也向我们提出严峻挑战。 1 2 2 国外现状 尽管数字化工作流程在国内还不能大量普及，但是其在全世界的发展却仍 然势不可挡。在国外数字化生产流程的应用已经相当普遍，c t p 计算机直接制版 技术、c t p r e s s 数字印刷技术、彩色数码打样技术、数字拼大版技术的应用已比 较成熟。传统以经验控制为主的印刷工艺流程已经被c i p 3 c i p 4 标准数字化作业 流程所取代。爱克发、克里奥、海德堡、小森等都在不断开发支持j d f 系统的 各种工作流程及应用软件。其中以德国的h e i d e l b e r g 公司开发的印通系统最为典 型。 如今，主要的印前和印刷厂商几乎都推出了自己的数字化流程解决方案， 这些方案都强调开放性和可操作性，使整个生产流程达到最佳效果。现在的数字 化工作流程主要有四种解决方案：基于p o s t s c r i p t 的工作流程、专用的工作流程、 位图工作流程及基于p d f 的工作流程。 计算机直接制版技术的应用使数字化工作流程的推广向前迈进了一步。推 行数字化流程的目的是为了消除人为因素的影响，达到生产和管理的有机结合。 操作者在任何时间都能监控产品在生产过程中的状态，可在任何环节进行打样， 允许在最后一分钟进行修改。 此外，数字化流程在电子商务活动领域得到应用。利用互联网可以将印刷 商和客户联系在一起，通过网络协商价格、发送定单、远程打样、交换信息、跟 踪生产、管理账目、安排发货等。数字化的流程改善了印刷企业与客户的关系， 提高了效率和质量，使企业能提供更完善的服务。 国外认为数字化工作流程的基础是要有快速、高质量的输出设备，从计算 机到印刷机要具备高效率的生产过程，要能获得高质量的彩色打样，要有通用的 文件格式。因此，今后工作流程将向完整的、网络化的数字工作流程方向发展。 印刷数字化流程一路走来颇为不易。现在数字化流程在概念上已经比较成 熟，供应商也纷纷推出了各种各样功能强大的流程软件。数字化工作流程在国外 印刷业发达国家的应用已经很普及了，技术也相对成熟了。原因首先是国外劳动 力成本非常昂贵，需要先进技术来减少作业人员，其次是国外印刷工艺管理水平 起点高，作业标准化程度好。因此，数字化工作流程不仅应用在印刷生产作业流 程的数字化上，而且通过数字化工作流程使印刷相关的供应商和客户之间形成了 一种紧密地协作关系。 目前，国外先进的印刷企业采用以c i p 4 为基础的全数字化工艺流程和数字 北京业大学t 学硕七学位论文 化管理流程。数字化工艺流程使高精度彩色数字图像的采集、处理、图文组合、 数字打样、输出胶片或直接制版、数据传输、印刷和印后的各个环节紧密结合， 实现作业自动化和集成化。数字化管理流程则实现了物流管理、人员管理、客户 报价等的数字化管理。 由于国外的数字化技术比较先进，印刷行业应用数字化工作流程较早，经 过多年的探索和实际生产经验，国外印刷企业对技术的掌握比较成熟，能较好控 制印刷数据流在整个流程中的传递，因此已经从以经验为主的传统印刷工艺流程 变革到c i p 3 c i p 4 的标准作业流程。 1 3 课题来源与选题背景 本课题来源于国家十一五科技支撑计划课题“数字化、自动化印刷机械关键 共性单元技术研究 ( 2 0 0 6 b a f 0 3 8 0 1 ) 。 1 4 课题的研究内容及方案 1 4 1 研究内容 j d f 数字化印刷流程中设备执行传票的设定及传递的信息，包括了客户订单 信息、印刷调度信息、油墨预置信息、设备当前状态信息等。本文的研究重点是 各个油墨预置信息的设定，在正式印刷前根据已知的胶片、印版或其它载体的网 点面积率等信息，并结合可能出现的其它因素来建立网点面积率和墨键开度的函 数关系，设计开发出墨键开度计算程序，能够根据试验获得的油墨预置数据预测 胶印机的墨键开度，进而初步设定印刷机各墨区的墨量。 胶印机接1 2 1 接收到来印刷工序传票后，胶印机接口程序解析传票，从中提取 各个颜色的网点面积率，然后由接口程序根据油墨预置程序算出对应的墨键开度 值，写入数据库或交互文件，然后由主控程序来读取墨键开度数据，并调节墨键 电机。 油墨预置技术示意图，如图卜1 所示： 第l 章绪论 原 稿 数 字 化 计算 出墨 键开 度数 值 胶 印 机 传 酉 尔 图 形 处 理 调用 墨键 开度 计算 程序 实 时 数 据 库 r i p 分 色 加 网 解析 并获 取传 票信 息 读取 网点 面积 率等 信息 印 前 工 艺 传 票 剖薯f 穹摆f l口l 主 控 程 序 图1 - 1 油墨预置技术示意图 f i g 1 - 1s c h e m a t i cd i a g r a mo f i n kp r e s e t t i n gt e c h n o l o g y 监 控 中 心 本课题的关键研究内容是流程中的“网点面积率和墨键开度之间的算法 部 分。主要有以下几方面的工作： ( 1 ) 根据油墨预置试验，记录胶印机在不同条件( 转速、温度、湿度、纸 张类型、油墨类型等) 下，各网点面积率的墨键的开度； ( 2 ) 处理数据并分析影响油墨用量的因素； ( 3 ) 开发墨键开度计算程序，根据试验获得的油墨预置数据应用人工神经 网络原理预测其他点( 不在试验条件下的点) 的墨键开度。 ( 4 ) 设计“胶印机油墨预置系统”，界面主要包括：胶印机类型的选择与添 加；油墨预置试验数据的查看、修改、添加、删除；活件图像的预览；油墨预置 数据信息的浏览、添加、删除、修改；特定条件下网点面积率对应的墨键开度的 预测等。 胶印机传票一 一胶印机印刷 北京工业大学工学硕l - 学位论文 1 4 2 研究方案 为了获取油墨预置数据设计了油墨预置试验，选取胶印机特定转速( 4 0 0 0 张d , 时、6 0 0 0 张d , 时、8 0 0 0 张d , 时、1 0 0 0 0 张d , 时) ，分别针对1 0 、3 0 、 5 0 0 , 6 、7 0 0 , 6 共4 种网点面积率进行胶印试验，从低到高逐格调整墨键开度值，使 印刷品实地密度值由测量范围下限值开始达到上限值，记录此时各墨键开度以及 对应的密度值。密度值在国标范围内的墨键数值为网点面积率在相应条件下的墨 键开度，从试验记录的数据中整理出每种颜色在各种印刷速度下不同网点面积率 对应墨键参考开度值，得到每种颜色油墨的网点面积率一墨键开度参考值关系 表，结合理论分析拟合出油墨预置曲线。在胶印机接口程序中，根据拟合算法用 程序语言实现，当接口程序解析出印版的网点面积率、印刷速度，并获取当前印 刷环境的温度以及湿度，然后根据这些条件，调用与该条件对应的程序分别计算 出对应墨键的开度。 上述试验过程是在单色印张且整张印品网点面积率相等情况下测得的数 据，这个试验得出的试验数据在某种程度上，有效的反应了墨键开度与网点面积 率之间的对应关系，然而在实际印品中这种情况是不可能存在的，实际印品中相 邻网点的网点面积率一般是不相同的，因此，进行了以实际彩色样张为印刷对象 的试验，印刷彩色印张的过程中，先根据网点面积率大小预置墨键开度值，然后 根据x - r i t e 分光密度仪检测结果逐步调整墨键开度值，最终使印品达到要求时 记录下各个墨区网点面积率所对应的墨键开度，根据所记录的数据对比前面试验 的结果，分析影响墨键开度的因素，计算对应网点面积率的墨键开度k 。，见式 ( 1 1 ) 。 ，、 k o = 歹锋，协t ，1 1 ) ( 1 1 ) 式中，k 。表示要计算的墨键开度；s 表示网点面积率；v 表示印刷速度；t 表示环境温度；h 表示环境湿度。 印刷过程中，油墨从墨斗经传墨辊、串墨辊、匀墨辊及着墨辊到达印版，再 从印版转移到承印材料表面，经历给墨、分配和转移三个行程。在一系列的油墨 传递和挤压过程中，相邻墨区的油墨会相互扩张和影响，因此油墨预置参数的信 息并不能简单地将图文分布所需要的油墨量同该墨区简单地对应。 由于墨键开度的大小，不仅取决与网点面积率，同时受环境( 环境温度、环 境湿度) 与印刷机( 如印刷速度) 影响很大，而且不同品牌纸张、不同品牌油墨对 墨键开度都会产生影响，假定在同一家印刷工厂所使用的纸张与油墨品牌都是相 同的，除了上述原因还会有一些次要因素的影响，在这罩就不做考虑。 在此试验基础之上，本文决定引入神经网络，将影响墨键开度的因素印刷速 - 8 第1 苹绪论 度、环境温度、环境湿度、网点面积率作为神经网络的输入，将墨键丌度作为神 经网络的输出，归一化预处理数据后，选用b p 神经元网络进行训练，网络收敛 稳定后，用所得到的权值与阈值来预测其他网点的墨键开度，最终得出预置的墨 键开度k 。实践证明在网络达到收敛误差情况下，这种方法可以比较精确地预 测出墨键开度。 这种研究方案在历史数据相对较少的情况下，便于找出规律性，但是会影响 到墨键开度精度；在历史数据相对较多的条件下，可以将温度、湿度、转速、网 点面积率作为输入，调整好的精确的墨键开度作为输出进行训练，但是收敛速度 会减慢，这两种方案各有优缺点，可相互补充。 1 5 论文结构 论文的章节结构如下： 第一章“绪论 主要介绍课题来源，提出了研究背景及意义，分析了国内外 研究现状和发展趋势以及课题研究的主要内容和研究方案。在研究方案节中详 细介绍了油墨预置试验与以实际印品为对象的印刷试验的内容，并决定在上述试 验的基础上引入人工神经网络预测墨键开度。 第二章“数字化印刷中的油墨预置技术首先介绍印刷行业的发展，以及油 墨预置技术的原理与发展，其次介绍数字化印刷的特点与优势，并重点介绍基于 j d f 的数字化印刷工作流程，最后介绍j d f 油墨预置技术的发展现状。 第三章“油墨预置试验”主要内容是介绍油墨预置曲线试验，包括试验目 的、试验条件与设备、试验方案、试验步骤等。油墨预置试验是针对几种网点面 积率进行胶印试验，从低到高逐格调整墨键开度值，使印刷品实地密度值由测量 范围下限值开始达到上限值，记录下各墨键开度以及对应的密度值，统计符合要 求的数据并拟合出网点面积率一墨键开度油墨预置曲线。 第四章“基于b p 人工神经网络的油墨预置技术研究 主要阐述的是人工神 经网络发展与基本原理，神经网络的传递函数与分类等理论知识。第二节简要介 绍了应用最广泛的人工神经网络b p 网络，描述了b p