CC BY
30
initial stage of interaction, when hydrodynamic forces and pressure reach maximum values is considered. Parametric analysis relative to the initial speed of the interaction and deadrise angle is performed. The problem is solved in a coherent planar symmetric formulation.
Key words: impact, wedge, the interaction with the liquid, numerical simulation.
Ershova Alena Yurievna, candidate of technical sciences, YershovaA amail. ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Krupenin Alexandr Mikhailovich, candidate of technical sciences, zeus-russayandex.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Martirosov Mikhail Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, YershovaA amail. ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University)
УДК 774.7; 778.182.4.01
РАСЧЕТ НЕОДНОРОДНОСТИ ОТТИСКА, СОЗДАВАЕМОЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ СТРУКТУР АНИЛОКСА И АВТОТИПНОГО
РАСТРА
М.Г. Георгиева, Ю.С. Андреев
Анализируется взаимодействие двух регулярных растровых структур - автотипной растровой структуры печатной формы и структуры ячеек анилоксового вала. Разработан метод расчета визуального восприятия флуктуаций, возникающих при взаимодействии в процессе печатания, который позволяет выбирать необходимое соотношение растровых структур на стадии подготовки технологического процесса.
Ключевые слова: флексография, растровая структура, анилоксовый вал, углы гравирования ячеек, визуальное восприятие.
На сегодняший день для обеспечения потребностей флексограф-ской печати на рынке представлено большое разнообразие анилоксовых валов, различающихся по ряду параметров: линиатуре, форме и глубине ячеек, углам гравирования. Программы автотипного растрирования в технологии обработки изобразительной информации также интенсивно развиваются, и применяются регулярные автотипные растровые структуры с различной линиатурой, углами поворота, геометрическими характеристиками растрового элемента. В процессе печатания структуры анилоксового вала и растровой структуры взаимодействуют, создавая сгущения и разрежения равномерного тона изображения, его неоднородность, что можно трактовать как муарообразование, и формирование флуктуационного шума. Применение структур с различными параметрами имеет свои достоинства и недостатки. Подобрать наилучшее соотношение характеристик двух
139
взаимодействующих периодических структур - достаточно сложная и ответственная задача. Эту задачу нужно решать на стадии подготовки технологического процесса.
В соответствии с указанной проблемой цель работы может быть сформулирована следующим образом: разработка расчетного метода, который сможет обеспечить эффективную оценку параметров структуры, возникающей при наложении структур анилоксового вала и растровой структуры печатной формы и, в частности, позволит определять возможность возникновения и визуальную заметность флуктуаций равномерного поля - дефектов печатного изображения - уже на стадии, обеспечивающей наилучшие результаты по равномерности воспроизводимого изображения, технологической подготовки издания и осуществлять выбор структур.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи: разработка метода расчета взаимодействия растровой структуры печатной формы и структуры анилоксового вала с расчетом локальных изменений площади красконесущей поверхности, получающейся в результате такого взаимодействия, то есть с оценкой муарообразования при взаимодействии структуры вала и печатной формы; расчет визуального восприятия флуктуаций полученной шумообразующей муаровой структуры; количественная оценка меры восприятия флуктуаций потребителем продукции.
Расчетная оценка взаимодействия двух растровых структур позволяет количественно оценить результаты их наложения и формирования красконесущих элементов. Для этого используется метод пространственного спектрального анализа, который позволяет оценить структурно-частотные свойства периодических решеток анилоксового вала и автотипной печатной формы и структуры, возникающей при их взаимодействии [1,2,4 - 7]. Исходя из расчетных оценок, можно сделать анализ и классификацию структурных свойств анилоксовых валов во взаимодействии с автотипной растровой структурой печатной формы и разработать рекомендации по выбору наилучших соотношений структур вала и автотипного растра, применяемого при растрировании воспроизводимого изображения.
Исследуемым параметром является количественная оценка визуального восприятия флуктуационного отклонения, возникающего вследствие наложения двух периодических структур, обладающих различными свойствами.
При выборе анилоксового вала необходимо учесть геометрические характеристики его ячеистой структуры. На рынке представлены валы с различной геометрией ячеек, которые могут быть применены для изготовления разных видов печатной продукции. Геометрия ячеек анилоксового вала в значительной степени определяет качество, стабильность и равномерность краскопереноса.
Для анализа выбраны анилоксовые валы с параметрами, приведенными в табл. 1.
Таблица 1
Параметры анилоксового вала
Линиатура, лин./см Углы гравирования, градусы Форма ячеек
60 45, 60, 90 Кольцевая, гексагональная, диамант
80 45, 60, 90 Кольцевая, гексагональная, диамант
140 45, 60, 90 Кольцевая, гексагональная, диамант
При изготовлении печатной формы устанавливают углы поворота растра. При неудачном сочетании структур печатной формы и анилокса возникает муарообразование. В результате получаем флуктуации тона в репродуцируемом изображении. Для минимизации флуктуаций величины амплитуды суммарного сигнала для передачи тонового поля в процессе растрирования применяются растровые структуры со специфичными для цветоделенных печатных форм углами. Для флексографского способа печати приняты углы 7,5; 37,5; 67,5 и 82,5 градусов соответственно для голубой, черной, пурпурной и желтой красок [8,9]. В технологии обработки изобразительной информации при подготовке к печати угол поворота растра анилоксового вала должен быть согласован с комплектом углов поворота растровых структур цветоделенных изображений. Выбор проводится по критерию минимизация муаровой структуры на оттиске. Но флуктуации зависят не только от углов поворота растровых структур, но также от соотношения линиатур двух структур, формы взаимодействующих элементов этих структур. Поэтому правильный выбор линиатуры, формы ячеек анилоксового вала, линиатуры, углов поворота решеток двух структур может уменьшать муар и флуктуации равномерного поля в репродукции.
На первом этапе необходимо провести расчет взаимодействия структур автотипного растра печатной формы и ячеистой структуры ани-локсового вала. Расчет осуществляется с применением программного обеспечения MATLAB. Для проведения анализа были смоделированы равномерные поля, воспроизводящие периодические структуры анилоксового вала и растровой автотипной структуры. Структура анилоксового вала смоделирована в программном пакете обработки изобразительной информации Photoshop (рис. 1).
Тест-объекты растровых структур подготовлены в программном средстве автотипного растрирования в RIP Heidelberg. Смоделированы структуры - равномерные поля с относительной площадью растровых точек: 10 % - светлое, 40 % - полутон и 75 % - темное. В табл. 2 описаны характеристики полученных и использованных в экспериментальных исследованиях растровых полей.
" *,* Л* '
Lp ■ ■ « ■ . я ш ■
1 ■ ■ я 9 я
Рис. 1. Пример моделирования структуры анилоксового вала в программе Photoshop, форма ячеек: а - гексагональная; б - диамант;
в - кольцевая
Таблица 2
Параметры автотипного растра
Цветоделение S отн., % Угол поворота, градусы Линиатура, лин./см
Голубая 10, 40, 75 7,5 40, 60
Пурпурная 10, 40, 75 67,5 40, 60
Черная 10, 40, 75 37,5 40, 60
На базе полученных структур в программном обеспечении Photoshop рассчитаны новые структуры наложением двух растровых структур и выделением тех участков, которые соответствуют совмещению заполненных краской ячеек анилоксового вала и печатающих элементов автотипной растровой структуры печатной формы. Именно эти совпадающие части несут краску и передают её на оттиск. Образцы полученных структур показаны на рис. 2.
а б в
Рис. 2. Красконесущая поверхность при наложении двух структур:
а -10 %; б - 40 %; в - 75 %
Полученная структура создает неоднородность флексографского печатного оттиска, которую можно быть заметить при визуальном восприятии печатного изображения. Оценку величины возникающих флуктуаций проведем без учета возможного растекания краски на оттиске. Для оценки
142
результатов наложения двух периодических растровых структур используем пространственный спектральный анализ. При этом важно оценить визуальное восприятие полученных неоднородных структур для равномерных полей изображения в условиях нормального рассматривания. Чтобы оценить визуальное восприятие, учтем функцию передачи модуляции зрительного анализатора. Флуктуации светлоты на равномерном поле печатного оттиска с учетом двумерной функции передачи модуляции глаза можно оценить аппаратно путем кругового сканирования растровой структуры в аналоговой установке с фотоприемником, воспроизводящим ФПМ визуального восприятия человека в условиях нормального рассматривания [2,3]. Но такая оценка требует применения специальной экспериментальной аппаратуры.
В данном случае для выполнения поставленной задачи применен метод расчета пространственного двумерного спектра структуры в программе МаНаЬ [10].
После получения спектра совмещенной структуры он был перемножен с двумерной функцией передачи модуляции глаза. ФПМ глаза взята в соответствии с результатами работы [3]. Затем проведено обратное преобразование Фурье. Таким образом осуществлено пространственное восстановление сигнала, соответствующего визуальному восприятию.
Для количественной оценки однородности изображения, получающегося при совмещении двух структур в процессе воспроизведения исходно равномерного по тону поля, применяется метод гистограммного анализа. Оцениваются параметры гистограммы изображения, получаемого в результате визуального дерастрирования.
Изображение равномерного поля при визуальном восприятии в идеале должно иметь постоянную светлоту, что соответствует гистограмме, представленной одной линией.
Были получены гистограммы реальных дерастрированных изображений равномерного поля. Если заметной муаровой картины не наблюдается, размытие периодической структуры при визуальном дерастрирова-нии не приводит к существенному расширению гистограммы воспринимаемого изображения равномерного поля. Кривая гистограммного распределения локализована вблизи среднего значения светлоты оцениваемого поля, является одномодовой, и ее статистический анализ показывает небольшие значения стандартного отклонения. Пример приведен на рис. 3, где показана гистограма равномерного поля, образованного растровой структурой печатной формы голубой краски, линиатура 40 лин./см, точка 10 % во взаимодействии со структурой анилоксового вала, кольцевая растровая ячейка, угол гравирования 45 градусов и линиатура 140 лин./см. На этом поле практически отсутствует муарообразование.
Рис. 3. Гистограмма равномерного поля без муарообразования
Гистограмма показывает, что поле имеет практически только один уровень значения светлоты.
Поле с наличием муарообразования дает широкую гистограмму. Чем больше отклонения в распределении светлот, тем больше визуально воспринимаемые флуктуации на поле постоянного тона - больше шумы изображения.
На рис. 4 показана гистограмма равномерного поля, на котором проявляется муар при совмещении автотипной структуры с линиатурой 40 лин./см, растровая точка 40 %, угол поворота, соответствующий голубой краске, со структурой анилоксового вала с углом гравирования 90 градусов, форма ячейки кольцева. Гистограмма поля имеет многомодовую структуру, большой разброс величин значений светлоты.
; и ^
1 51 101 151 201 251
Светлота
Рис. 4. Гистограмма образца равномерного поля при заметном муаробразовании. Условия получения образца - в тексте
Полученные гистограммы дают возможность количественно оценить визуально воспринимаемую неоднородность, возникающую при наложении двух структур.
Для оценки флуктуаций используется параметр стандартного отклонения гистограммы, так как он является одним из наиболее информативных для этих целей [4]. Его числовые значения показывают отклонения от средних значений светлоты.
Разработанный метод оценки флуктуационных свойств взаимодействия растровых структур дает возможность выявить те структуры, которые при печати будут создавать визуально воспринимаемые шумы изображения.
Исследования показали достаточно большую однородность равномерного поля при точке размером 10 и 75 % для всех контрастных красок - голубой, пурпурной, черной. Поэтому данные для этих структур рассматриваться не будут.
При взаимодействии с анилоксовым валом с углом гравирования 45 и 60 градусов, при линиатуре анилокса 80 и 140 лин./см, для ячеек всех форм растровая точка размером 40 % дает флуктуации при линиатурах растра 40 и 60 лин./см. Значения стандартного отклонения для перечисленных случаев приведены в табл. 3.
Таблица 3
Стандартное отклонение
№ Угол цветоделения Линиа- тура, лин./см Форма ячеек анилок-сового вала Гравирование 45°, 80 лин./см Гравирование 45°, 140 лин./см Гравирование 60°, 80 лин./см Гравирование 60°, 140 лин/см
1 7,5 40 Кольцевая 19,52 14,52 14,01 1,76
2 7,5 40 Диамант 37,25 34,18 39,99 35,47
3 7,5 40 Гексого-нальная 20,28 18,81 12,48 2,20
4 7,5 60 Кольцевая 3,00 8,72 15,15 6,64
5 7,5 60 Диамант 6,61 4,36 53,34 50,04
6 7,5 60 Гексого-нальная 4,55 3,21 14,92 8,03
7 37,5 40 Кольцевая 27,28 12,58 10,61 5,42
8 37,5 40 Диамант 37,73 35,51 66,03 62,67
9 37,5 40 Гексого-нальная 24,58 21,51 14,31 11,09
10 37,5 60 Кольцевая 25,32 13,14 6,83 1,18
11 37,5 60 Диамант 37,85 35,35 55,38 52,36
12 37,5 60 Гексого-нальная 28,78 14,6 7,49 6,55
13 67,5 40 Кольцевая 25,59 17,61 6,08 8,30
14 67,5 40 Диамант 38,66 36,11 58,30 56,86
15 67,5 40 Гексого-нальная 31,12 21,18 6,28 6,12
16 67,5 60 Кольцевая 30,27 7,27 8,93 6,44
17 67,5 60 Диамант 66,41 65,53 55,69 52,56
18 67,5 60 Гексого-нальная 30,13 8,62 10,19 5,83
На базе полученной таблицы стандартных отклонений построены диаграммы для анализа результатов наложения двух растровых структур -рис. 5, 6.
Рис. 5. Стандартное отклонение при наложении двух растровых структур - линиатурах растра 40 и 60 лин./см
Рис. 6. Стандартное отклонение при наложении двух растровых структур - линиатурах растра 40 и 60 лин./см
Расчеты показывают, что для одного угла гравирования ячеек анилоксового вала при близких линиатурах автотипного растра и анилоксо-вых ячеек флуктуации увеличиваются. Большая разница в линиатурах дает уменьшение флуктуаций.
Угол гравирования анилоксового вала 60 градусов дает приемлемое муарообразование для всех углов поворота автотипного растра при кольцевой и гексагональной структурах ячеек, хотя несколько худшие результаты наблюдаются для пурпурной краски вследствие близости углов поворота растра и анилоксовой структуры. Эти результаты объясняют причины использования на практике анилоксовых валов с углом гравирования 60 градусов.
При оценке влияния формы ячеек анилоксового вала расчеты показывают повышенное значение флуктуаций при применении анилоксовых валов с ячейками формы диамант. Отклонения больше при угле гравирования 60 градусов, меньше при угле 45 градусов. Гексагональная форма ячеек тоже может давать заметные флуктуации, которые больше при низкой линиатуре анилоксового вала и сглаживаются с повышением линиату-ры. Меньшие отклонения наблюдаются при применении анилоксовых валов с кольцевой формой ячеек.
Наибольшие значения стандартного отклонения для всех растровых структур наблюдаются при форме ячеек диамант и угле гравирования 45 градусов.
На основании уже приведенных расчетных данных и данных, которые могут быть получены по разработанному методу для других условий автотипного растрирования и других параметров структуры анилоксового вала, можно выбирать сочетания структур, обеспечивающих уменьшение шумовых свойств печатной продукции, изготавливаемой флексографским способом печати.
Метод позволяет проводить выбор и подготовку технологического процесса без проведения натурного эксперимента, требующего значительных трудовых затрат, затрат времени, в том числе машинного, а также материалов.
Список литературы
1. Андреев Ю.С., Гурьянова О.А. Исследование структурных характеристик различных систем нерегулярного растрирования // Вестник МГУП. 2010. №6. С. 26-30.
2. Андреев Ю.С., Позняк Е.С., Андреева В.И. Об оценке структуры растровых изображений в фоторепродукционных процессах // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. 1973. №3. С. 163-170.
3. Андреев Ю.С., Позняк Е.С. Частотно-контрастная характеристика зрительного анализатора и ее воспроизведение в измерительном устройстве // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. 1972. № 3. С. 423-426.
4. Гурьянова О.А., Андреев Ю.С. Метод оценки флуктуационных характеристок растровых структур по статистическим параметрам гистограммы // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2015. №3. С. 78-87.
147
5. Гурьянова О. А., Андреев Ю.С. Метод оценки воспроизведения деталей изображения в процессах автотипного растрирования по статистическим параметрам гистограммы растрового поля // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2015. №4. С. 105-117.
6. Гурьянова О.А., Крылова М.А. Исследование возникновения объектного муара при использовании различных систем нерегулярного и гибридного растрирования // Вестник МГУП. 2010. №11. С. 58-63.
7. Гурьянова О. А. Оценка влияния различных растровых структур на качество репродуцируемого изображения // Вестник МГУП. 2012. №12. С. 63-69.
8. Дмитрук В.В. Анилокс как определяющий фактор качества флек-сографской печати // Дни науки. 2010. №7. С. 117-120.
9. Пучинов К. Рекомендованные параметры растровых валов Анилокс [Электронный ресурс] / МПТ Анилокс - Режим доступа: http://www.niilt.kharkov.com/pages/recomendparametrval.html. (дата обращения: 25.04.2017).
10. Общие принципы работы с матрицами в системе MATLAB [Электронный ресурс] / Матрицы в MATLAB - Режим доступа: http://mognovse.ru/ugx-obshie- principi-raboti- s-matricami- v-sisteme-matlab-labora.html. (дата обращения: 16.07.2017).
Георгиева Мая Георгиева, ведущий технолог, maia1985@abv. bg, Болгария, Ру-се, Типография „Дунав прес " АД,
Андреев Юрий Сергеевич, д-р техн. наук, проф., andreev.yury.samail.ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет
CALCULATION OF HETEROGENEITY OF THE PRINT PRODUCED BY THE INTERACTION OF ANILOX AND HALFTONE SCREEN STRUCTURES
M.G. Georgieva, Y.S. Andreev
During the analyzing of the interaction between two regular screen structures - halftone screen structures of the print form and the cell's structures of the anilox, has been developed a method for the calculation of the visual perception of the fluctuation, which occurs in the process of printing, allowing the selection of the necessary ratio of the screen structures in stage of preparation of the technological process.
Key words: flexography, halftone screen structure, anilox cells structure, visualper-
ception.
Georgieva Maia Georgieva, leading technologist, maia1985@abv. bg, Bulgaria, Ruse, Printing house "Dunav Press " Jsco,
Andreev Yury Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, andreev. yury. sa mail. ru, Russia, Моscow, Moscow Polytechnic University
