автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Методы и измерительная аппаратураавтоматизированного контроля качества деловой бумаги

На правах рукописи

Ямников Леонид Сергеевич

Методы и измерительная аппаратура автоматизированного контроля качества деловой бумаги

05.11.16 - Информационно-измерительные системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Москва 1998

Общая характеристика работы

Работа выполнена в НИИ Гознака

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор, действительный член Российской Метрологической Академии, заслуженный метролог РФ Котюк А. Ф.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Василенко Георгий Иванович доктор технических наук, профессор Шершнев Евгений Сергеевич

Ведущая организация - Научно-техннческнй центр "Атлас"

Защита состоится "Да" 1998 г. в Я час. $$мни, на заседании

диссертационного совета Д.041.01.02 при Всероссийском иаучио-исследовательскои институте оптико-физических измерений по адресу: 103031, г.Москва, ул-Рождественка, Д. 27.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ оптико-физических измерений.

Автореферат разослан ЧРЯ Л-гар е 1998 г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь диссертационного

совета, д.т.и, с.н.с. С. В. Тихомиров

Актуальность работы

Деловая бумага (ДБ) является одним из краеугольных камней финансовой системы любой цивилизованной страпы. Поэтому забота о повышении качества деловых бумаг и их защищенности от подделок - важнейшая задача компетентных государственных органов.

Качество деловой бумаги (денежного знака, акции и любой другой ценной бумага) как готового продукта в значительной степени зависит от кондиционности исходного полуфабриката - документной бумага, а также уровня технологического процесса нанесения па нее изображений и графическом информации, что, в свою очередь, определяется не только использованием наиболее совершенного оборудования, но и применением наиболее современных и качественных красок и иных необходимых материалов (лаков, клеев, компаундов и пр.).

Защита деловой бумага от подделок достигается разными способами, однако наиболее распространенными в настоящее время являются введение в нее водяных знаков, пластиковых и металлизированных лент н полос с наносимыми на них кодирующими элементами, мелких частиц металлов и диэлектриков, а также нанесение на поверхность алфавитно-цифровой и знаковой информации красителями, обладающими отличительными оптическими и магнитными свойствами.

При решении задач повышения качества и защищенности деловых бумаг следует иметь в виду, что они являются продуктом, как правило, массового производства, нуждающимся в современных методах и средствах контроля на разных стадиях технологических процессов. Наиболее актуальными представляются задачи измерения параметров и контроля качества в оперативном режиме ДБ и лавсановой ленты бесконтактными методами и средствами, среди которых самыми предпочтительными следует признать оптические, поскольку они обладают предельным быстродействием и широкими возможностями модуляции амплитудных, спектральных, пространственных и временных параметров излучения.

Отсюда становится очевидной актуальность; решения нескольких первоочередных задач измерения ряда важных параметров, влияющих на качество ДБ, причем измерительная аппаратура должна обеспечивать возможность определения с гарантированной точностью этих параметров с целью автоматизированного контроля конечного продукта в реальном масштабе времени в ходе технологического процесса.

Состояние проблемы

Предварительный сравнительный анализ положения дел в этой области как в России, так и за рубежом, показал, что все развитые страны уделяют серьезное внимание вопросам повышения качества и степени защищенности деловых бумаг, в том числе и кредитных карт. Целый ряд ведущих заграничных фирм уже в течение двух последних десятилетии патентуют все новые способы и средства защиты от подделок деловых бумаг (раздел 1 диссертации).

Однако следует признать, что качество российских документных и деловых бумаг далеко от совершенства, не говоря о низком уровне их защищенности. Качество иностранных деловых бумаг в целом выше отечественного, но, несмотря на наличие на зарубежных банкнотах, например, нескольких охранных элементов, появление на международном рынке фальшивых дензнаков становится в последнее время не исключением, а, скорее, правилом.

Поэтому целенаправленная деятельность п части улучшения качества и повышения защищенности от подделок деловых бумаг разного назначения остается по-прежнему актуальной как за рубежом, так и, в особенности, в пашен стране.

Применительно к ДБ можно констатировать наличие общепризнанных и стандартизованных параметров к методик контроля их соответствия предъявляемым требованиям, сравнительный анализ которых содержится в разделе 1. Однако до сего времени не был исследован и нормирован такой важнейший параметр ДБ, как плоскостная деформация (в частности, банкнотной бумага) при металлографской печати. Этот параметр характеризует износостойкость деловой бумаги и сохраняемость нанесенной на нее графической и прочей информации. Для изучения характера деформации необходимо разработать методику ее моделирования к измерения с требуемой точностью, а также создать соответствующую метрологически аттестованную аппаратуру, позволяющую не только проводить исследования образцов различной бумаги в лабораторных условиях, но и сертифицировать ее по этому параметру перед запуском в полиграфическое производство.

Наиболее надежным средством защиты ДБ и, в частности, банкнотов в мировой практике признана пластиковая (чаще всего лавсановая) лента или полоса, заделываемая тем или иным способом в охраняемый объект. В разделе 1 приведены результаты аналитического обзора зарубежных патентов, описывающих различные способы, средства и технологические приемы защиты ДБ. Однако в доступной автору научно-технической к патентной литературе не удалось иайти сведений о методах и аппаратуре контроля лавсановой ленты (пленки) в оперативном режиме как па завершающей, так и на промежуточных стадиях технологического процесса, включая проверку равномерности распределения ее оптической плотности перед запуском в производство по нанесешпо различных слоев. Представляет также несомненный интерес разработка новых, более надежных способов нанесения на ленту графической информации, обеспечивающих гарантию наибольшей скрытности последней.

Кроме того, качество наносимого на ДБ изображения в значительной степени зависит от эффективности заполнения красками нарезаемых на поверхности полиграфской печатной формы букв, знаков, символов, цифр и др. элементов информации. Следовательно, необходимо располагать методами и средствами глубокой профнлометрии нарезаемых резцом или фрезой канавок, профиль которых, как правило, далек от идеального.

В соответствии с изложенным целями данной работы явились разработка ряда концептуальных подходов к повышению качества и защищенности от подделок деловых бумаг, а также создание методов и автоматизированных средств измерений н контроля плоскостной деформации деловых видов бумаги и информаниоиио-технологическнх параметров лавсановой ленты.

Достижение поставленной цели потребовало решения ряда научно-технических задач, а именно:

- разработки структурных и принципиальных схем установок для моделирования и двухкоординагных измерений плоскостных деформаций ДБ, возникающих в процессе нанесения на нее графической и алфавитно-знаковой информации;

- создания аппаратуры и проведения ее калибровок;

- разработки программного обеспечения созданной автоматизированной

системы;

- выполнения экспериментальных исследований, обработки и анализа

полученных результатов;

- разработки структурной и принципиальной схем установки измерений параметров ленты, характеризующих ее качество на разных стадиях технологического процесса нанесения информации;

- создания аппаратуры и проведения ее калибровки;

- разработки алгоритмов автоматизированных измерений, контроля, обработки и представления результатов, а также соответствующего программного обеспечения;

- выполнения экспериментальных исследований, обработки и анализа полученных результатов;

- выработки обоснованных предложений по интенсификации исследований и разработок усовершенствованных технологических процессов, а также комплексных методов и систем экспрессного автоматического контроля ДБ, способствующих повышению ее качества и проведению сертификации.

Научная новизна работы

I. Впервые разработаны:

1.РЯД концептуальных подходов к повышению качества и защищенности от подделок ДБ.

2.Методика и установка моделирования динамической плоскостной деформации ДБ, базирующаяся на использовании лентопротяжного механизма со строго нормированным усилием сжатия бумажного образца.

3.Автоматизированная двухкоордииатная сканирующая измерительная установка для определения с заданной точностью плоскостной деформации сухой и увлажненной бумаги, служащей основой при изготовлении ДБ.

4.На основе теоретическою рассмотрения методики расчета аппаратного контура оптической системы дифракционного качества разработаны структурные схемы установок для измерения дефектов:

- металлизированной лавсановой ленты;

- прозрачной лавсановой ленты с нанесенными на нее. текстом или графической информацией.

II. Разработаны, изготовлены и метрологически исследованы установки, упомянутые в пп.

2,3, 4.

III. Проведены экспериментальные исследования параметров плоскостной деформации и

дефектов лавсановой металлизированной ленты с нанесенной па нее графической информацией.

IV. Впервые на основе аналитического обзора методов и средств прецизионного

формирования графической информации путем выборочной деметаллизации алюмннизированиой лавсановой ленты рекомендовано при выборе наиболее эффективного замкнутого технологического процесса использовать метод обратного маскирования.

V. Впервые исследованы возможности и пути построения автоматизированного

бесконтжтного профилометра для контроля поверхностен полиграфских печатных форм. На основе выполненного в работе теоретическою исследования показано, что измерительная аппаратура должна базироваться на принципах модуляционной интерферометрии и оптической коррелометрни.

Практическая ценность и использование

1. Установки для моделирования и определения плоскостной деформации бумаги при изготовлении ДБ впервые позволяют сертифицировать ее по этому параметру, что непосредственно влияет на качество и долговечность дензнаков и др. видов деловых бумаг. Установки используются в НИИ Гознака при выполнении научных исследований н предназначены для последующего внедрения на бумажных фабриках страны.

2. Установка для измерения дефектов металлизированной лавсановой ленты позволяет производить автоматизированный выходной контроль качества металлизации при сматывании в бобины в реальном масштабе времени, а также ее входной контроль перед началом и в процессе разрезания на полосы. Установка используется в опытном производстве НИИ Гознака

3. Установка для измерения дефектов прозрачной лавсановой ленты с нанесенным на нее текстом позволяет производить автоматизированный контроль качества печати и обнаруживать в реальном масштабе времени на подготовленной к разрезанию полосе дефекты, делающие невозможным ее дальнейшее использование. Установка используется в опытном производстве НИИ Гознака.

4. При дальнейшей реализации автоматизированного бесконтактного профилометра он может быть использован для контроля поверхностен любых полиграфских форм, предназначенных в том числе для изготовления ДБ.

Апробация работы. Основные материалы, представленные в диссертации, были доложены, обсуждены н одобрены на:

14-ой Российской научно-технической конференции "Неразрушающин контроль и

диагностика", Москва, 23 - 26 июня 1996 г. Всероссийской научно-технической конференции с международным участием

'Качество, Сертнфнкация-97", Красноярск, 20 - 21 октября 1997 г. 10-th Annual Symposium "Electronic Imaging: Science and Technology", San Yose, California, January 25 - 30,1998.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 6 тезисов докладов на отечественной и отечественной с международным участием научно-технических конференциях, а также на международном симпозиуме.

Объев» и структура работы. Диссертация состоит из изложенных на 243 страницах введения, четырех разделов и заключения, списка литературы из 41 наименования, 46 рисунков, 6 таблиц, четырех приложении на 44 листах.

На защиту выносятся следующие основные положения;

1. Проблема определения в динамическом режиме с гарантированной высокой точностью параметров плоскостной деформации деловых видов бумаги при скорости печати (2,5 3,0) м/с и удельных давлениях в печатной паре (14,5 17,7) кгс/.мм1 наиболее экономно решается не теоретически, а разработанными в диссертации методом и средствами физического моделирования, сущность которых заключена в дозированном сжатии движущегося бумажного образца и выполняемого по предложенной в работе программе измерения двухкоординатным сканирующим устройством с погрешностью не более ±10 мкм пересчитанной на лист плоскостной деформации (2,0 + 5,0) мм.

. 2. Теоретическое рассмотрение методики расчета аппаратного контура оптической системы дифракционного качества показало, что для измерения дефектов порядка 1 мм2 металлизированной сплошной и прозрачной с нанесенным текстом

лавсановой ленты потребовалась разработка двух измерительных установок с незначительно различающимися структурными схемами, но специализированным для каждой из ннх разработанным в диссертации программным обеспечением.

3. Аналитический обзор методов и средств прецизионного формирования графической информации путем выборочной деметаллизацни алюминизированной лавсановой ленты позволяет утверждать, что наиболее эффективный замкнутый технологический процесс базируется на методе обратного маскирования.

4. Теоретнческо е исследование показало, что решение задачи контроля глубокого профиля канавки на поверхности металлической печатной формы с достигающим единицы градиентом рельефа обеспечивается интерференционным профилометром с несфокусированным лазерным лучом с шириной, большей ширины канавки, и амплитудно-фазовым и поляризационным анализом отраженной световой волны.

Содержание работы

Во введении к диссертации обоснована актуальность выполнения исследований и разработок, сформулированы цели работы и перечислены основные решенные в ней научно-технические задачи, а также аннотировано содержание всех четырех разделов.

В разделе 1 проведен аналитический обзор факторов, влияющих на качество и защищенность от подделок деловых видов бумаги. Помимо обстоятельного патентного поиска по доступному фонду ряда ведущих стран мира (США, Англии, Германии) автор изучил материалы 14-ой Международной конференции и выставки по печатанию ценных бумаг (Лиссабон, 4-10 октября 1995 г.), проведенной Ассоциацией изготовителей ценных бумаг "Интеграф", а также конференции "Валюта-96", состоявшейся 13-16 октября 1996 г. в Ныо-Орлеане, США. В совокупности с материалами патентных исследований доклады на конференциях позволили сделать ряд существенных, на наш взгляд, выводов и сформулировать первоочередные задачи, решенные в настоящей работе и требующие решения'в ближайшем будущем.

Материалы патентов и конференций приводят к нескольким выводам [1].

1. Бумажные дензнаки еще как минимум несколько десятилетий останутся наиболее распространенным средством наличных расчетов.

2. Неизменным должно оставаться стремление к повышению качества банкнотов, продлению срока их жизни, всемерному увеличению степени их защищенности как явно выраженными, так и скрытыми машиночитаемыми признаками.

3. Сертификация на основе международных стандартов технологических процессов производства банкнотов и конечного продукта является одним из непреложных условий будущей конвертируемости рубля.

4. Во ВНИИ Гознака на ближайшие годы следует планировать постановку НИР h ОКР по трехуровневой защите в первую очередь банкнотов и платежных карточек, уделив основное внимание использованию оптически варьируемых защитных признаков (ЗП) на всех трех уровнях защиты.

5. На первом этапе работ следует трезво учитывать возможности существующей на отечественном производстве банкнотов технологической базы. Тем не менее, необходимо при решении задач первого уровня защиты не ограничиваться лишь дифракционными эффектами, а изучить возможности использования таких перспективных оптических явлений, как поляризация, двулученреломление, нарушенное полное внутреннее отражение н др.

6. Для решения задач второго н третьего уровня защиты весьма перспективны

грамотно заделанные в бумагу водяные знаки. Здесь предоставляются неограниченные возможности засекреченного кодирования градации оптической плотности водяных знаков, для расшифровки которых можно создать портативные, несложные, с засекреченной калибровкой денситометры для оснащения ими финансовых органов, магазинов, пунктов обмена валюты и т.д.

7. Как и за рубежом, серьезное внимание следует уделить комплексировашпо ЗП. Однако желательно, чтобы их количество было минимизировано, а для повышения надежности защиты необходимо:

- провести сопоставительный технико-экономический анализ эффективности использования возможных ЗП каждой из групп (например, оптической, магнитной и пр.) н выбрать минимальный, легко перестраиваемый набор; при этом важно, чтобы при замене комплекса ЗП не приходилось существенно изменять технологический процесс производства ценных бумаг, но при этом опережать возможные поползновения мошенников па их подделку.

8. Перспективность использования в качестве ЗП именно оптических явлений несомненна, поскольку оптическое излучение служит переносчиком многопараметровой информации. Кроме таких широко распространенных явлений, как дифракция, порождаемая его интерференция, поляризация, характеризующих наблюдаемые оптические процессы в свободном пространстве или при огибании потоком непрозрачных препятствий, не следует забывать о таких интересных и перспективных для использования оптических эффектах, как преломление, отражение, поглощение и рассеяние света в различных средах. Многослойный банкнот или другая аналогичная ценная бумага представляет собой оптически сложную среду, где могут быть использованы все эти эффекты в разных сочетаниях. Кроме того, любая среда может изменять исходное состояние поляризации излучения.

Поэтому очень важно сопоставить предоставляющиеся возможности, физически промоделировать предполагаемые ЗП и выбрать те из них, которые пригодны для использования на первом уровне защиты (визуализация) и на двух последующих (идентификация техническими средствами, в том числе по машиночитаемым ЗП).

9. Поскольку качественная бумага и металлизированная лента на лавсановой основе являются основными компонентами, обеспечивающими производство современных ДБ и их защищенность от подделок, в настоящей работе поставлены первоочередные задачи разработки, создания, исследования и внедрения установок:

а) для моделирования и измерения до сих пор слабо изученной плоскостной деформации ДБ, возникающей в ходе полиграфического процесса;

б) для контроля качества перематываемой металлизированной ленты на лавсановой основе до и после нанесения на нее графической информации, при этом критерием должно служить приходящееся на единицу площади поверхности количество дефектов и неоднородностей нанесения металлизации.

10. Одними из основных задач, которые следовало бы решить в ближайшем будущем, являются разработка, создание и исследование еще двух установок:

- для измерения профиля глубокой канавки, формируемой на поверхности печатной

формы при фрезеровании знаков графической информации, переносимых затем краской на ДБ (теоретическое обоснование принципа построения и структурная схема такого профилометра рассмотрены в разделе 4 диссертации);

- для комплексного определения "однопроходным" методом совокупности фотометрических параметров, характеризующих качество бумаги (белизну.

шероховатость, прозрачность и пр.), а также нормируемой оптической плотности водяных знаков.

Раздел 2 посвящен моделированию и измерению параметров плоскостной деформации банкнотной бумага при металлографской печати [4,5,10].

Одной из важных особенностей производства специальных изделий (денежных банкнотов, ценных бумаг и др.) является использование металлографского способа печати в целях защиты вышеуказанных изделий от подделки. В то же время в отличие от других способов печати (офсетного, высокого, флексографского и др.) данный способ печати характеризуется высоким (до 20 кгс/мм1) давлением в печатной паре. Воздействие такой нагрузки в ¿-направлении бумаги приводит не только к изменению ее толщины, но и к изменению геометрических размеров листа бумаги. Особенно существенно при этом может меняться размер листа в поперечном направлении бумага (ширина листа).

Введение в бумагу новых элементов защиты, в частности защитной нити, привело к тому, что запечатывание листа бумага стало осуществляться в машинном направлении бумага и, следовательно, изменение ширины листа под воздействием нагрузки в ¿-направлении более чем на 3 мм стало приводить к несовмещению рисунков при последующих циклах в печатном производстве, что вызывает повышенную отбраковку изделий.

До последнего времени полиграфисты могли оценить плоскостную деформацию бумага только в процессе ее запечатывания непосредственно на печатной машине, что вызывало значительное количество брака в изделиях. Поэтому разработка метода контроля плоскостной деформации бумага до ее запечатывания является в настоящее время актуальной задачей.

Измерительная задача, решавшаяся в данном разделе, состояла сначала в точном количественном моделировании процесса возникновения плоскостной деформации в реальных условиях полиграфического производства, а затем в определении возникших деформаций с требуемой точностью. С этой нелыо был разработан прибор, состоящий из устройства деформации, сканера и компьютера. '

Работа прибора основана на моделировании удельного давления, возникающего в процессе металлографской печати банкнотов, на образце банкнотной бумаги с использованием устройства деформации лентопротяжного типа и измерении оптическим сканирующим устройством (сканером) геометрических размеров до и после воздействия удельного давления на образец, а также последующей обработки результатов измерений деформации, полученных при помощи соответствующего программного обеспечения и приведения их к размерам реального листа бумага, используемого при производстве банкнотов.

Сущность разработанного метода определения плоскостной деформации заключается в измерении ширины образца бумага до и после приложения к образцу нагрузки в ¿-направлении и определении плоскостной деформации бумага как разницы между шириной образца бумага до и после приложения нагрузки. Последние два параметра обусловили выбор в качестве устройства для моделирования деформации бумага лентопротяжного механизма (рис. 1.). Была проанализирована его кинематическая схема и выполнен расчет редуктора, сконструировано и изготовлено устройство деформации со следующими основными параметрами:

диапазон удельных давлений на

испытуемый образец бумаги 0 30 кгс/мм!;

- скорость перемещения образца 2,5 м/с;

- размеры испытуемого образца 15 х 40 мм2.

Создаваемое давление на образец измеряется тензометром с двумя тензопреобразователями, включенными в мостовую схему. Сигнал рассогласования моста, пропорциональный приложенному давлению, поступает на дифференциальный усилитель. Усилитель выполнен на сдвоенном операционном усилителе типа К574УД2Б. Коэффициент усиления устанавливается тремя резисторами. С выхода дифференциального усилителя сигнал поступает на вход АЦП двойного интегрирования - микросхема DDI, типа КР572ПВ5. Результат преобразования отображается на четырехзначном семи-сегментном жидкокристаллическом индикаторе типа ИЖЦ-5-4/8. Подбором коэффициента усиления дифференциального усилителя и регулировкой опорного напряжения устанавливается коэффициент преобразования давления в электрический сигнал таким, что можно вести прямой отсчет удельного давления по показаниям индикатора.

Ишернтельная установка состоит из двух частей: толщиномера для определения деформации при вертикальном сжатии и устройства для измерения габаритных размеров бумажного образца в плоскости, перпендикулярной направлению сжимающего усилия.

При разработке толщиномера основной задачей являлся выбор надлежащего датчика. Поскольку измерение изменения толщины бумаги сводится по существу к определению перемещения, предстояло сделать выбор между группами контактных и бесконтактных датчиков.

Среди бесконтактных датчиков наиболее перспективны волоконно-оптические преобразователи линейных перемещений с чувствительным элементом в виде световода.

По результатам анализа различных типов волоконных датчиков была разработана структурная схема устройства бесконтактного измерения толщины образцов банкнотной бумаги, состоящего из отрезка многомодового волокна (100 мкм), микролшвы из градиентного стекла, двух полупроводниковых излучателей (длина волны 0,85 мкм, мощность ( 250 мВт), двух кремниевых фотопрнемннков, двух активных термостатов, электронного блока обработки сигналов н компьютера. Кроме того, в схеме устройства предусмотрен и контактный индуктивный преобразователь перемещений. Толщиномер имеет следующие основные технические характеристики:

- динамический диапазон измерений

толщины, мкм 20 - 200;

- цена деления, мкм ±1;

- основная погрешность прибора ± 10%.

Устройство для измерения габаритных размеров бумага выполнено в виде сканатора и содержит ПЗС-линейку, осветитель, планшетную оптику и сканирующее устройство, управляемое от компьютера.

Принцип действия устройства заключается в проецировании изображения объекта измерения при помощи сканируемого объектива на ПЗС-линейку и восстановлении изображения объекта на проекторе с высокой разрешающей способностью.

Приведенное устройство отличается высокой точностью. Цена деления измерительного устройства в двух взаимоперпендикуляриых направлениях не превышает 10 мкм. Программное обеспечение позволяет получить изображение измеряемого объекта до и после деформации. Результаты измерений в виде абсолютных размеров образца и его

Устройство деформации

1 - Винт тарировочный, 2 - Индикатор, 3 - Теюодатчик, 4 - Регулятор "нуля", 5 - Выключатель питания схемы измерения усилил, 6 - Кнопка пуска протяжки бумаги, 7 - Ролик ведущий, 8 - Ролик ведомый, 9 - Балка упругая, 10 - Редуктор цилиндрический двухступенчатый, 11 - Муфта, 12 - Двигатель.

Рис. 1.

и

относительного удлинения н уширепия индицируются на мониторе.

Экспериментальные исследования по определению плоскостной деформации банкнотной бумаги выполнялись в четыре этапа.

Предварительные исследования плоскостной деформации по обоим направлениям бумаги

Волокна, образующие лист бумага, в основном располагаются параллельно одной из сторон листа, что вызывает разницу свойств по двум направлениям бумаги.

Исследования проводились на сверочной бумаге трех вариантов. Из листов сверочной бумага каждого варианта было вырезано 10 образцов размером 40 х 10 мм2, из которых у 5 образцов длинная сторона соответствовала машинному направлению (В-направлению) бумаги, а у других 5 образцов - поперечному направлению (А-направлешио). Определение плоскостной деформации всех образцов проводилось как по длине, так и по ширине образца.

Результаты измерений приведены в табл. 1, где значения деформации представляют собой средине арифметические результатов измерений 5 образцов, а погрешности определения средней деформации - среднеквадратичные отклонения для 5 образцов.

Из данных в табл. 1 следует, что наибольшая плоскостная деформация наблюдается в поперечном направлении бумаги (у образцов, вырезанных в машинном направлении - по ширине образца, а у образцов, вырезанных в поперечном направлении, -по длине образца). Наименьшая относительная погрешность измерений наблюдается при определении деформации ширины образца.

Определение плоскостной деформации банкнотной бумаги отечественного и зарубежного производства

Исследования проводились на бумаге 333-96 всех марок, а также (для сравнения) на бумаге "Цветок-17" производства Швеции и бумаге фирмы "Луизенталь" (Германия).

Таблица 1

Плоскостная деформация сверочной бумага

Деформация длины полоски, Деформация ширины полоски, мкм мкм

максимальная средняя максимальная средняя

Сверочная бумага 1 варианта

машинное направление 69 38+26 70 52±12

поперечное направление 609 428±142 19 11±8

Оверочная бумага 2 варианта

машинное направление 103 73±30 44 24±13

поперечное направление 827 482±237 6 5±1

Сверочная бумага 3 варианта

машинное направление 282 133±87 100 76±20

поперечное направление 1153 652±329 42 23+13

Исходная ширина полоски 10 мм, исходная длина полоски 40 мм.

Плоскостная деформация банкнотной бумага Наименование Деформация образца, мкм Деформация листа, мкм

образца максимальная средняя максимальная средняя

333-96 "ЛБ"

- лист 1 44 31±15 2,4 1,7±0,8

- лист 2 86 72±14 5,1 4,2+0,8

- лист 3 69 51±12 4,0 3,0+0,8

333-96 "ЛЧ"

- лист 1 90 60±17 6,1 4,1±1,2

- лист 2 68 38±18 4,6 2,6±1,2

333-96 "ЛП"

- лист 1 106 74±17 5,3 3,7±0,8

-лист 2 49 40±6 2,7 2,2+0,3

- лист 3 97 66±22 5,2 3,5+1,2

333-96 "ЛС"

- лист 1 63 46±15 3,8 2,8+1,0

- лист 2 66 46±14 4,5 3,2±1,0

- лист 3 56 50±7 3,8 3,4+0,5

333-96 "ЛШ"

- лист 1 81 61±11 5,7 4,7+0,8

- лист 2 67 48±19 .4,5 3,3±1,3

"Цветок-17"

- лист 1 82 71±7 5,0 4,3±0,4

-лист 2 79 58±15 '5,3 3,9±1,0

б.ф. "Луизенталь" 47 38±9

Влияние влажности бумаги на ее плоскостную деформацию

Относительная влажность

Влажность бумаги, %

Максимальная деформация

Средняя деформация листа, мм

воздуха, % образца, листа, листа,

мкм мм %

Бумага 333-96 марки ЛБ

- 3,6 13 0,8 0,13 0,7±0,1

25 6,8 42 2,5 0,41 1,5+1,0

65 9,6 96 5,9 0,96 4,4±1,1

100 16,1 184 11,0 1,79 6,3+2,6

Бумага 333-96 марки ЛШ

- 2,5 20 1,5 0,20 1,1+0,5

25 7,2 34 4,0 0,52 2,6±1,2

65 8,2 78 5,8 0,76 4,2±1,5

100 15,5 158 11,0 1,44 9,0±1,8

Бумага 333-96 марки ЛЧ

- 2,3 12 1,0 0,13 0,6±0,2

25 4,8 44 4,7 0,61 3,4±1,0

65 7,8 67 5,1 0,67 4,0±1,2

100 13,6 174 13,0 1,70 8,6±2,9

Бумага "Цветок-17"

25 37 3,5 0,50 2,6±0,8

65 73 5,7 0,74 3,9±1,5

100 101 6,7 0,96 5,9±1,6

Определение плоскостной деформации проведено при естественной влажности бумаги, относительная влажность окружающего воздуха при испытаниях составляла 30 -40%. Из каждого листа бумаги было вырезано 5 образцов размером 40 х 10 мм2, длинная сторона образца соответствовала машинному направлению (В-направлешно) бумаги. Определение деформации проведено по ширине образца.

Измеренная таким образом деформация образцов была пересчитана на прогнозируемую плоскостную деформацию всего листа бумага. Результаты измерений приведены в табл. 2.

Для установления корреляции между измеренной данным методом деформацией бумаги с плоскостной деформацией в процессе металлографской печати необходимо проведение измерений и набор статистических данных на тиражной бумаге 333-96.

Исследование влияния влажности бумага на ее плоскостную деформацию

Исследовано влияние влажности бумага на ее плоскостную деформацию. Исследования проводились на тиражной бумаге 333-96 марок ЛБ, ЛШ и ЛЧ и (для сравнения) на бумаге "Цветок-17" производства Швеции. Образцы бумага выдерживались при различной влажности окружающего воздуха (25, 65 и 100%) до достижения ими равновесной влажности, после чего определялась плоскостная деформация образцов.

Результаты измерений приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что с повышением влажности бумаги плоскостная деформация ее увеличивается и, в частности, для бумаги 333-96 она увеличивается от 0,1 - 0,2% при минимальной влажности бумаги до 1,5 - 2,0%. Причиной столь значительного увеличения деформации является высокая гидрофилыюсть бумаги 333-96 (при влажности окружающего воздуха 100% равновесная влажность бумага составляет 14 - .16%). Ранее было показано, что бумага "Цветок-17" более гидрофобна по сравнению с бумагой 333-96. Из табл. 3 видно, что максимальная плоскостная деформация бумага "Цветок-17" не превышает 1,0%, в то время как максимальная плоскостная деформация бумаги 333-96 составляет 1,5 - 2,0%. Таким образом, для снижения плоскостной деформации необходимо достичь большей гидрофобности бумага.

Итоговые измерения [5].

Измерение ширины образца до и после приложения к нему нагрузки осуществлялось путем ввода изображения образца в компьютер и последующего анализа изображения, для чего было разработано специальное программное обеспечение, приводимое в приложении 1 к диссертации. Для ввода изображения в компьютер образец вносят в специальное устройство, которое вместе с образцом помещают в сканер и осуществляют сканирование устройства с образцом в режиме "черно-белого рисунка" с разрешающей способностью 1200 dpi. Для сканирования используют программное обеспечение, разработанное для используемой модели сканера. В описываемом измерительном комплексе используется сканер MFS-12000SP фирмы Mustek, имеющий оптическую разрешающую способность 1200 dpi и максимальную разрешающую способность 9600 dpi. Использование разрешающей способности 1200 dpi позволило достичь погрешности измерения ширины образца (10 мкм, что составляет не более 0,07%. Ширина образца определяется посредством анализа введенного изображения, причем программное обеспечение позволяет также, исходя из размеров образца до и после нагружеппя, определять плоскостную деформацию бумага в пересчете на стандартный лист.

Результат измерения на данной измерительной .установке плоскостной деформации промышленной бумага в пересчете иа лист составляет 2,0 - 5,0 мм, что хорошо согласуется с результатами измерения плоскостной деформации непосредственно в процессе металлографской печати изделий.

Использование данной измерительной установки в научно-исследовательских работах позволяет оценивать влияние тех или иных факторов производства бумага на плоскостную деформацию. В качестве примера использования измерительного комплекса в практике НИР в табл. 4 приведено влияние плотности опытной бумага для специальных изделий на плоскостную деформацию бумага при металлографской печати.

Влияние плопюстн опытной бумаги на ее плоскостную деформацию

№ образца

Плотность, г/м! Бумага-основа до пропитки

Плоскостная деформация, мм

1

2

3

4

5

0,70 0,73 0,78 0,80 0,86

2,6

4.1 4,6

5.2

6.3

Бумага-основа после пропитки ПВС

1

2

3

4

5

0,66 0,67 0,71 0,71 0,76

3.0 4,2

4.1 3,9 4,7

Использование данного метода в лабораториях полиграфических предприятий Гознака позволит снизить отбраковку изделий по несовмещениго рисунков.

Раздел 3 посвящен автоматизации процессов прецизионного формирования графической информации и контроля качества металлизированной ленты на лавсановой основе. Именно металлизированная лавсановая лента является одним из наиболее эффективных средств защиты ДБ от подделок. Очевидно, что эффективность этого средства зависит как от степени совершенства технологического цикла нанесения на исходную пленку металлизированного покрытия с последующим формированием кодирующей информации, так и от уровня оснащенности всех стадий этого цикла автоматизированной аппаратурой измерения и контроля параметров получаемой ленты. Поэтому в данном разделе приведены:

аналитический обзор методов и средств прецизионного формирования графической информации путем выборочной деметаллнзацин алгомииизированной лавсановой ленты с целью выбора наиболее эффективного замкнутого технологического процесса;

результаты теоретического обоснования принципа построения, разработки, создания и экспериментального исследования автоматизированных установок для контроля качества ленты на лавсановой основе (как металлизированной,-так и с нанесенной па ней текстовой информацией).

Первая часть этого раздела посвящена аналитическому обзору методов и средств прецизионного формирования графической информации путем выборочной деметаллнзацин алгомииизированной лавсановой ленты с целью выбора наиболее эффективного замкнутого технологического процесса.

Сравнительный анализ методов дал возможность окончательного выбора в пользу метода обратного маскирования, как наиболее технологически проработанного. Технология селективной деметаллнзацин методом обратного маскирования позволяет построить замкнутый производственный процесс. Серийно выпускаемое в настоящее время оборудование дает возможность достичь производительности около 20000 м! селективно металлизированной пленки в смену прн максимальной ширине пленки до 2 м

на одной производственной линии.

Очевидно, что стоимость необходимого оборудования будет значительно зависеть от требуемой производительности линии. Поэтому в оценке стоимости оборудования есть смысл исходить из минимально возможной стоимости оборудования, которое еще может быть использовано, и стоимости рекомендуемого для средней производительности оборудования. Значительный разброс в стоимости может быть также вызван выбором страны и фирмы-производителя.

Во второй части раздела 3 рассмотрена автоматизированная установка для контроля качества металлизированной ленты.

Объектом измерения и контроля качества является в данном случае лавсановая лента с нанесенным на ней металлизированным покрытием (обычно слоем алюминия), служащим основой для последующей фиксации одним из описанных в предыдущем подразделе методов кодирующей графической информации.

Первичная операция контроля сводится к обнаружению и измерению размеров дефектов покрытая в реальном масштабе времени при скорости перемотки ленты 2,5 м/с. Характерный размер дефекта 1,0 х 1,0 мм2; при этом макродефект, определяющий локальный участок выбраковываемой ленты, не должен превышать 10~* м2. Очевидно, что при таких требованиях решение задачи возможно лишь методом оптико-физических измерений с помощью специально разработанной оптико-электронной системы.

Вторичная операция контроля сложнее первой, так как в данном случае макродефектамн служат непропечатки или смазывания текста (в виде полного затенения участка ленты) как в строке, так и по локальным участкам площади ленты. Решение подобной задачи оптико-физического измерения также возможно лишь при наличии разработанной специализированной оптико-электронной системы, но более сложной, чем в предыдущем случае.

Поэтому в данной работе пришлось сначала изучить теоретические предпосылки выбора метода измерений и во многом аналогичных структурных схем обеих измеритель пых установок с учетом необходимости их автомагического функционирования в реальном временном масштабе, а затем разработать, изготовить и экспериментально исследовать их в реальных условиях эксплуатации. . ' -

Постановка измерительной задачи такова, что при движении ленты с первоначальной шириной 600 мм, а после разрезания на полосы -100 мм, придется иметь дело с оптико-электронной системой быстрого построчного считывания оптических изображений с обработкой каждого из них в реальном масштабе времени.

При указанной выше скорости протяжки и количестве элементов разложения в строке порядка 600 или 100 особой проблемы в построении автоматической системы обработки данных в настоящее время не существует. Здесь главное - разработать надлежащее программное обеспечение, что и явилось одной из решенных в работе задач.

Выбор приемно-усилителыюго устройства также не составляет особого груда: традиционно выбирается подходящая и хорошо освоенная промышленностью серийная фотодиодная или ПЗС-матрица с нужным числом элементов.

Главная проблема - это построение щелевой оптической системы и оптимизированный выбор протяженного источника излучения с учетом дифракции и возможных аберраций.

Поэтому, основываясь на теоретическом базисе оптико-физических исследований, в работе пришлось рассмотреть методику расчета аппаратного контура оптической системы дифракционного качества, а затем процесс формирования

изображения в линейной просграпственпо-ипварпантной оптической системе в случаях прохождения сквозь нее некогерентного и когерентного оптического излучения.

С учетом этого теоретического рассмотрения были разработаны принципиально сходные структурные схемы обеих измерительных установок с расчетом их оптических систем. (Расчеты по причине их громоздкости в работе не приводятся, сообщены лишь полученные параметры оптических систем.)

Установка для измерения дефектов металлизированной ленты должна была иметь следующие параметры: быстродействие < 2 мГц; разрешающую способность 1 мм; погрешность измерения размеров макродефекта: относительную < 10%; абсолютную <1±0,1 мм. Разработанная установка состоит из двух независимых систем: одна из них предназначена для измерения коэффициента пропускания, который на основе предварительных измерений находится на уровне (5 ± 1)% от падающего излучения, а вторая -для измерения коэффициента отражения, значение которого составляет (75 ± 5)%.

Излучение с длиной волны 0,63 мкм от линейки светодиодов попадает на молочное стекло МС-13, установленное в фокальной плоскости системы цилиндрических линз (Г = 30 мм). На выходе последней образуется пучок в виде полосы шириной 600 им, которая проходит сквозь исследуемую ленту' или отражается от нее. Объектив строит изображение засвеченного участка ленты на фотодиодной матрице высокоскоростной камеры.

Фотодиодная матрица имеет длину 14 мм, на которой расположены 1024 элемента. Выходной сигнал камеры в цифровом виде через интерфейс 10 поступает для обработки по соответствующей программе в системный блок "РепЦшп". Вся выходная информация заносится на жесткий диск процессора и должна быть просмотрена оператором по окончании технологического процесса. Именно на этом этапе оператор проводит выбраковку локальных дефектов по длине разрезанной на шесть рулонов ленты.

В работе описан алгоритм энергетического расчета и выполнен сам расчет оптической системы, а также разработано программное обеспечение установки.

В установке для измерения дефектов прозрачной ленты с нанесенным на ней текстом контроль ее поверхности в отраженном свете становится ¡»информативным. Измерению подлежит пропускание исследуемой ленты.

Установка рассчитана на работу в ближней инфракрасной (ИК) области спектра, где уровень засветки от внешнего освещения ниже на несколько порядков. Таким образом, во многом устраняются те сложности, которые присутствуют в установке для контроля металлизированной ленты.

Установка представляет собой набор из шести вдентичных ячеек, каждая ¡13 которых включает 100 ИК светодиодов, быстродействующий ИК фотоприемник, перед которым установлена полевая диафрагма, а также усилитель и два пороговых устройства. ЦЬфина диафрагмы равна удвоенному размеру регистрируемого элемента ТА, а высота -4д («1 = 1 мм). При выбранной геометрии излучатель - приемник эффективная ширина диафрагмы равна с], а высота - 2(1.

ИК светодиоды размещаются по обе стороны светодиодной платы так, что расстояние между соседними ИК светодиодамн равно 4(1, а линейка с одной стороны платы смещена относительно линейки с другой стороны платы на интервал, равный 2й.

В данном случае также выполнен энергетический расчет оптической системы, обоснованно выбраны ее параметры, разработано программное обеспечение установки |6, 7, 9].

Экспериментальные исследования установки для контроля качества леиты проводились на стайке для разрезания ленты на шесть рулонов. На рис. 2 показана схема эксперимента, где обозначено: ЛР - станок для разрезания ленты, ИГ - измерительный оптический блок, БПР- блок шггания и регистрации, ИФ - интерфейс ввода данных, ПК -персональный компьютер.

В эксперименте использовалась металлизированная лента. Установка работала в режиме накопления данных, которые сбрасывались на твердый диск ПК. При этом использовалась программа сжатия информации, позволяющая уменьшить объем файлов (приложение 3 к диссертации).

Следует отметить, что в этой серии экспериментов установка фиксировала не только явные дефекты ленты, по которым могли быть отбракованы определенные ее участки, но н неоднородности коэффициента пропускания ленты, не влияющие на качество конечной продукции. Настройка установки на одни производственные дефекты из-за их относительно малого числа потребовала бы расхода большого количества рулонов, в то время как настройка на измерение иеоднородностей позволила провести статистические исследования, результаты которых приведены ниже.

В первой серии экспериментов изучалось распределение иеоднородностей по абсолютной ширине при скорости протяжки ленты 0.5 м/с. При измерении распределения иеоднородностей подсчитывало«» общее число иеоднородностей на длине ленты 75 м (двух различных типов - "просветы" и "затемнения") и в диапазонах 1-5 мм, 5-10 мм, 10 - 20 мм и 20 - 50 мм. Гистограммы двух типов иеоднородностей представлены на рис. 3. Как видно из рисунка, относительное число иеоднородностей типа "просвет" примерно одинаково в трех первых диапазонах и резко убывает в диапазоне относительно больших размеров. В то же время число иеоднородностей типа "затемнение" значительно во всех четырех диапазонах.

На рис. 4 представлено распределение суммарного числа иеоднородностей по ширине ленты. Для выбранного образца отмечается тенденция увеличения числа иеоднородностей (типа "просвет") от центра к краям ленты. При этом для иеоднородностей типа "затемнение", по-видимому, подобная тенденция не имеет места.

Относительное постоянство числа иеоднородностей вдоль выбранного экземпляра ленты (данные не приводятся) позволило провеспгоценку качества работы установки при различных скоростях ленты.

На рис. 5 показана зависимость общего числа дефектов на участках длиной 50 м при 4-х скоростях движения ленты 0,5, 1,0, 1,5 и 2,5 м/с. Из рис. 5 видно, что общее количество дефектов не отличается в процентном отношении более, чем при экспериментах, где исследовалось распределение иеоднородностей по длине ленты на скорости 0,5 м/с, что свидетельствует о рациональности выбранного метода контроля металлизированной ленты.

лента

Рис. 2. Схема эксперимента

Уор«ДНСЩИ<" НЮ Д1Ш11К1; 7'ж

■ Прошотплп |3атемн«1я

>о о

Рис. 3. Гистограммы неоднородностей

100 1

30 -20 -

0 Т-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1

50 150 250 350 450 550

Усреднение по длине 100 м

Рис. 4. Распределение суммарного числа неоднородностей по ширине ленты

25 -1

О Н—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I

О 10 20 30 40 50 60 70

м

-ч- 0.5м/ □(файлы 11-15)

— 1.0м/ с(файлы16-18)

--1.5м/ е|файл21)

— 2.0м/ е(файл 22)

— Суммарное число ншздмородностей

Рис. 5. Зависимости общего числа дефектов при разных скоростях движения ленты

Раздел 4 посвящен исследованию возможностей и путей построения автоматизированного бесконтактного профнлометра для контроля поверхностей полиграфских печатных форм.

При изготовлении металлических матриц для полиграфских печатных форм широко используются процессы фрезерования углублении на поверхности, отображающих воспроизводимую в дальнейшем на деловой бумаге буквенную, графическую и символьную информацию. Теоретически режущая кромка фрезы должна формировать на плоской или цилиндрической большого радиуса поверхности канавки строго прямоугольного сечения. Однако из-за неидеальности профиля резца и несовершенства технологического процесса реальный профиль канавки далек от идеального, на внутренних ее поверхностях образуются зазубрины и заусенцы, что нарушает качество полиграфского процесса из-за расплывання краски. Предположительно сечение канавки близко к неправильному треугольнику с изрезанными боковыми сторонами. Однако до сего времени из-за отсутствия подходящих профилометров не удавалось изучить истинную картину происходящего при фрезеровании упомянутых матриц. Задача достаточно сложна, поскольку речь идет о канавках глубиной в сотлн микрометров с основанием на поверхности матрицы того же порядка

В настоящее время известны профилометры, работающие па принципах сканирования исследуемой поверхности алмазной иглой или сфокусированным лазерным лучом. Существенной особенностью таких профилометров является их пригодность для контроля относительно гладких поверхностей, характеризуемых незначительными градиентами рельефа. В рассматриваемом случае градиент рельефа достигает единицы. Поэтому для решения данной специфической задачи требуется иной подход с учетом необходимости получения изображения контролируемой величины стохастической поверхности канавки и последующей его обработки путем сравнения по определенному критерию с ее идеальным профилем.

Разработка такой измерительной системы достаточно трудоемка и требует немалых финансовых ресурсов. Поэтому в данном разделе с перспективой на будущие работы в этом важном и нужном для полиграфии (кстати, не только банкнотных бумаг!) направлении проанализированы возможные варианты решения этой проблемы и выработаны конкретные предложения на уровне структурных схем |8,11,12).

Очевидно, что разрабатываемая система должна состоять из двух согласованных частей: измерительной установки, позволяющей с требуемой точностью построить реальный профиль канавки и зарегистрировать его с минимально возможными искажениями; устройства автоматизированной обработки полученной профилограммы по заданному алгоритму сравнения с идеальным профилем, изображение которого должно храниться в запоминающем устройстве компьютера. В принципе возможно дополнить устройство обработки схемой обратной связи для управления резцом, но тогда система должна работать в реальном временном масштабе. Рассмотрены возможные варианты решения двух задач: более простой, когда требуется определить размеры и профиль канавки на поверхности печатной формы, и более сложной, сопряженной с необходимостью измерения глубины и построения рельефа внутренней поверхности канавки вплоть до ее дна.

В основу более простого профнлометра предлагается положить схему микроинтерферометра Майкельсона с фазовой модуляцией. Излучение лазера светоделителем расщепляется на два пучка: один из них через расфокусирующий микрообъектив направляется на сканируемую во взаимно перпендикулярных направлениях поверхность исследуемого объекта, а другой - на линейно перемещаемое

зеркало. Интерференционный сигнал воспринимается фотоприемным устройством и после предварительной аналого-цифровой обработки вводится в компьютер. Сканирование поверхности объекта, расположенного на предметом столе, осуществляется приводами последнего по командам компьютера. От него же через блок предварительной аналого-цифровой обработки поступают сигналы управления возвратно-поступательньшн перемещениями зеркала. Анализ амплитудно-фазовых характеристик отраженных воли осуществляется компьютером в реальном масштабе времени в процессе сканирования.

Таким образом, профилометр представляет собой сканируемую головку с микрообъективом, перед которым по ходу луча от полупроводникового лазера смонтирован интерферометр Майкельсона. Обработка фотоэлектрического сигнала производится по трем характеристикам:

1. Измерение постоянной составляющей - характеризует изменение средней по апертуре луча фокусировки на поверхности.

2. Измерение средней оптической фазы.

3. Измерение контраста интерференционного сигнала, характеризующего глубину и форму профиля канавки.

Комплексная обработка всех трех сигналов в процессе сканирования позволяет существенно расширить возможности профилометрин.

Во втором случае градиент рельефа достигает единицы. Поэтому для решения этой задачи предлагается интерференционный профилометр с несфокусированным лазерным лучом с шириной, большей ширины канавки, и амплитудно-фазовым и поляризационным анализом отраженной световой волны.

Устройство представляет собой лазерный микроинтерферометр с фазовой модуляцией с одновременным анализом амплитудно-фазовых и поляризационных характеристик отраженных волн в процессе сканирования. От предыдущего прибора его отличает наличие поляризационного светоделителя.

Для теоретического обоснования принципа действия подобного профилометра в работе поставлена задача дифракции излучения, падающего на канавку с прямоугольным или трапецеидальным профилем в металлической детали. Затем независимо рассмотрены две поляризации падающего поля и получено требуемое выражение для канавки прямоугольного сечения в виде уравнения Фредгольма 2-го рода,'имеющего единственное и устойчивое решение, которое может быть получено итерационной процедурой.

Проведенное теоретическое рассмотрение подтвердило принципиальную возможность построения такого сканирующего профилометра.

Заключение. Основные результаты работы состоят в следующем.

1. Проведен аналитический обзор факторов, влияющих на качество деловых видов бумаги. Разработаны основные концепции повышения их качества. Рассмотрены существующие принятые методы и средства контроля оптических и механических свойств деловых бумаг.

2. Детально проанализированы патентные источники, описывающие способы и средства защиты деловых видов бумаги от подделок. Особое внимание уделено различным способам использования защитной нити, изготавливаемой из металлизированной ленты на лавсановой основе.

3. Предложен метод физического моделирования динамических процессов, порождаемых сжатием бумаги под давлением полиграфских форм. Разработано и создано устройство моделирования сжатия перемещаемого со скоростью 2,5 м/с образца бумаги с нормированием оказываемого на него удельного давления.

4. Разработана ii создана установка для измерения параметров плоскостной деформации образца бумаги, состоящая из толщиномера для определения деформации при вертикальном сжатии и устройства для измерения габаритных размеров бумажного образца в плоскости, перпендикулярной направлению сжимающею усилия. В диапазоне измерений толщины от 20 до 200 мкм основная погрешность толщиномера не превышает ± 10%. Использование двухкоордннзтного сканирующего устройства и разработанного программного обеспечения позволили производить автоматизированные измерения ширины деформируемого бумажного образца с разрешающей способностью ~ 50 лшшй/мм и погрешностью ± 10 мкм, что составляет не более 0,07% с учетом пересчитанной иа лист плоскостной деформации (2,0 + 5,0) мм и хороню согласуется с результатами ее измерения непосредственно в процессе металлографской печати изделии.

5. Выполнен аналитический обзор методов и средств прецизионного формирования графической информации путем выборочной деметаллизацни алгоминизпрованпой лавсановой ленты с целью выбора наиболее эффективного замкнутого технологического процесса. Предпочтительной признана технология селективной деметаллизацни методом обратного маскирования, позволяющая построить замкнутый производственный процесс. Серийно выпускаемое в настоящее время оборудование дает возможность достичь производительности на одной производственной линии около 20000 м! селективно металлизированной пленки в смену при ее максимальной ширине до 2 м.

6. Сформулированы и обоснованы первичная п вторичная операции контроля качества движущейся со скоростью перемотки 2,5 м/с ленты. Первичная операция контроля сводится к обнаружению и измерению размеров дефектов покрытия в реальном масштабе времени, причем речь идет о дефестах с характерными размерами 1,0x1,0 мм1 и макродефектах, определяющих локальные участки выбраковываемой ленты, не превышающие 10"4 м2. Вторичная операция контроля сводится к обнаружению и измерению размеров непропечаток н смазываний текстов и др. знаков графической информации.

7. Теоретически обоснован выбор структурных схем измерительных установок для выполнения обеих операции. Разработаны: структурная схема унифицированной измерительной установки, ее оптическая схема, система обработки сигналов, алгоритм и программное обеспечение, позволяющие в автономном режиме и в реальном масштабе времени проводить измерения на движущейся ленте. Создана и испытана измерительная система, позволившая экспериментально получить статистические данные о дефектах металлизированной поверхности ленты.

8. Теоретически обоснована и разработана структурная схема бесконтактного автоматизированного профилометра для исследования и контроля реальных профилей глубоких канавок с близким к единице градиентом рельефа, образующихся на поверхности полиграфской печатной формы в процессе фрезерования углублений, отображающих знаки и символы графической информации, переносимой на деловую 6yMaiy.

9. Установки для измерений плоскостной деформации деловой бумага и дефектов поверхности металлизированной ленты на лавсановой основе внедрены в НИИ Гознака.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ямннков J1.C. Основные концепции повышении качества деловых видов бумага. Целлюлоза, бумага, картон, 1997, № 9 - 10, с. 26 - 28.

2. Bulygin Т.V., Le-vin G.G., Yamnicov L.S., Semenov E.G., Markova N.V., Methods of the protection of volume photopolymer holograms against optical copying, Final Program and Abstracts of IS and T/SPIE's 10th Annual Symposium "Electronic Imaging: Science and Technology", January 25 - 30 1998, San Yose, California, p. 19.

3. Markova N.V., Yamnicov L.S., Turkina E.S., Semenov E.G., Bulygin T.V., Levin G.G. On the possibility of the application of photopolymer holograms for the anticounterfeit protection of banknotes and securities, Final Program and Abstracts of IS and T/SPIE's 10th Annual Symposium "Electronic Imaging: Science and Technology", January 25 - 301998, San Yose, California, p. 217.

4. Ямннков Л.С. Моделирование и измерение параметров деформации банкнотной бумаги при металлографской печати. Измерительная техника, 1997, № 9, с. 39 -41.

5. Ямннков Л.С. Новый метод определения плоскостной деформации бумага. Измерительная техника, 1998, № 6 (в печати).

6. Иванов B.C., Котюк А.Ф., Либерман А.А., Шильднн В.В., Ямннков Л.С. Установка для измерения характеристик металлизированной ленты. "Проблемы сертификации и управления качеством", Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием 20 - 21.10.1997 г. "Качество, Сертификация-97", Красноярск, 1997, с. 132.

7. Ямннков Л.С. Автоматизированная установка для измерения коэффициентов пропускания и отражения алюминизированной лавсановой ленты. Измерительная техника, 1997, №11, с. 33 - 34.

8. Ямннков Л.С. Автоматизированный бесконтактный профилометр для контроля поверхностей полиграфских печатных форм. Измерительная техника, 1997, № 10, с. 14.

9. Иванов B.C., Котюк А.Ф., Либерман А.А., Ямннков Л. С. Установка для измерения характеристик металлизированной ленты. Сб. докладов 14-ой Российской научно-технической конференции "Неразрушашщий контроль и диагностика", Москва, 23 - 26 июня 1996 г., с. 266.

10. Золотаревскнй Ю.М., Котюк А.Ф., Улановскнн М.В., Ямннков Л. С. Комплект технических средств для моделирования и измерения параметров деформации банкнотной бумаги при металлографической печати. Там же, с. 267.

11. Гурари М.Л., Либерман А.А., Ямннков Л.С. Интерферометрическая профилометрия узких канавок. Там же, с. 268.

12. Гурари МЛ., Ямников Л.С. Интерференционная профилометрия канавок с крутыми склонами в металле. Измерительная техника, 1998, №5 (в печати).

В работах, выполненных в соавторстве, автором лично:

а) разработаны структурные и принципиальные схемы установок для моделирования и двухкоординатных измерений плоскостных деформаций ДБ; б) разработан измерительный алгоритм для созданной автоматизированной системы; в) разработаны структурная и принципиальная схемы установки для измерений параметров металлизированной ленты; г) разработаны алгоритмы автоматизированных измерений, контроля, обработки и представления результатов для аппаратуры пункта в); д) выработаны обоснованные предложения по интенсификации исследований и разработок