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莫爾條紋

鎖定
莫爾條紋是18世紀法國研究人員莫爾先生首先發現的一種光學現象。從技術角度上講,莫爾條紋是兩條線或兩個物體之間以恆定的角度頻率發生干涉的視覺結果。當人眼無法分辨這兩條線或兩個物體時,只能看到干涉的花紋,這種光學現象中的花紋就是莫爾條紋。
中文名
莫爾條紋
外文名
Moire fringes
性    質
一種光學現象
發現時間
18世紀
發現者
莫爾
介    紹
發生干涉的視覺結果

莫爾條紋原理及應用

1874年,英國物理學家瑞利首先揭示出了莫爾條紋圖案的科學和工程價值,指出了借觀察莫爾條紋的移動來測量光柵相對位移的可能性,為在物理光柵的基礎上發展出計量光柵的分支奠定了理論基礎。
莫爾條紋是光柵位移精密測量的基礎,在實際應用中由兩個空間頻率相近的週期性光柵圖形疊加而形成的光學條紋就是莫爾條紋,可以由遮光效應、衍射效應和干涉效應等多種原理產生。莫爾條紋的科學含義是指兩個週期性結構圖案重疊時所產生的差頻拍頻圖案,例如兩個週期相同的光柵以一個小角度相互傾斜重疊後所產生的莫爾條紋,如圖1所示。 [1] 
圖1 圖1
現代光柵是用精密的刻畫機在玻璃或金屬片上刻劃而成的,光柵相鄰刻劃之間的距離稱為光柵柵距,亦稱光柵節距或光柵常數,光柵柵距是位移測量的基準。
莫爾條紋應用最廣泛的領域是光柵位移測量,根據莫爾條紋原理可以實現直線位移和角位移的靜態、動態測量,基於莫爾條紋數量與位移的關係實現精密位移測量,能夠滿足接觸、非接觸、小量程、大量程、一維、多維等各種需求的測量與控制反饋,廣泛應用在程控、數控機牀三座標測量機、精密測量與定位、超精密加工、微電子IC製造、地震預測質量檢測納米材料機器人MEMS振動檢測等眾多領域。 [2] 

莫爾條紋產生方法

莫爾條紋能從三個方面產生:
1. 雙色或多色網點之間的干涉;
2. 各色網點與絲網網絲之間的干涉;
3. 作為附加的因素,由於承印物體本身的特性而發生的干涉。
使用莫爾條紋防護系統的目的就在於根據你選定的絲網目數、加網線數、印刷色數和加網角度來預測莫爾條紋。

莫爾條紋現存問題

對於半色調絲網印刷來説,莫爾條紋是一個潛在的問題。所謂半色調印刷,就是將連續調原稿通過照相或其他方法分解成大小不同的網點來表現層次的方法,暗調用印刷較大的網點來表現,亮調用印刷較小的網點來表現。同一色的網點之間,特別是多色印刷或四色印刷各色版網點之間會發生干涉形成莫爾條紋。
網點之間形成的莫爾條紋是所有層次絲網印刷的共同問題。網點與絲網也能形成另一種形式的莫爾條紋,這種莫爾條紋在絲網上的分佈能夠產生難以辨認的和原稿明顯不同的圖案。 [3] 

莫爾條紋避免方法

用數學計算來預測和分析莫爾條紋是可能的,而且計算結果也只是理論上的莫爾條紋,實際對絲網印刷造成影響的莫爾條紋,則是對印刷結果有危害的可視莫爾條紋。莫爾條紋防護系統給絲印工作者提供了一個簡便的視覺控制工具,使用這個工具會在複製工藝的任何步驟上避免莫爾條紋的產生。

莫爾條紋預測工具

Serilor®log包含兩套預測莫爾條紋的工具:

莫爾條紋網目儀

這是一套模擬絲網網目數的膠片,模擬的網目數由你定購的測試片而定———Advanced測試片和Basic測試片。兩套測試片均包括四個網目數:代號為MG -S -B:100T /cm、110T /cm、120T /cm、和130T /cm、(255T /inch、280T /inch、305T /inch、330T /inch)。Advanced測試片還包含MG -S -A的細目數系列:140T /cm、150T /cm、165T /cm和180T /cm(330T /inch、380T /inch、420T /inch、460T /inch)。對於粗網目的絲網印刷或者專門用於織物絲網印刷的則有MG -S -C:77T /cm、81T /cm、85T /cm和90T /cm;MG -S -D:48T /cm、54T /cm、61T /cm和68T /cm。
特殊用途和高張力絲網的測試片還需專門定購。

莫爾條紋分度儀

將分度儀與膠片重疊可以檢測膠片加網線數和分色角度。
兩套工具交替使用可以綜合分析絲網目數/加網線數/網點角度和莫爾函數。你需要在暗室裏安裝一個光線穩定的玻璃工作台,要能提供強度高而穩定的光源,微弱的光線使發現莫爾紋變得困難。
莫爾條紋的兩套防護工具能幫助你正確選擇絲網,也能幫你選擇分色參數(加網線數和角度)和印刷參數———無論是從原稿到印刷品的全程控制,還需重要的參數控制。

莫爾條紋防護工具

以下例子可以幫助你瞭解莫爾防護工具的用途:
(1)由客户提供的分色片,要選擇正確的絲網目數,先把絲網目數模擬片放在玻璃工作台上,再依次將分色片放在選定的網目數的區域內,分色片一定要完全對準模擬片的相應位置。採用多色或四色印刷時,每一種分色片都要放在網目模擬器上進行檢查。
有些特殊情況,莫爾條紋會非常明顯地出現在四張分色片中的一張。經實驗證明,對這張分色片換用不同網目的絲網能夠解決這些問題。換用的網目數可通過Garnandstandard測試片來選擇最相近但不會產生莫爾條紋的絲網。注意:這是你解決這個問題的最後辦法,有些場合,它不能奏效,而且會改變油墨沉積量並引起額外的麻煩:乾燥速度、網版清晰度、顏色偏差方面的問題。
(2)網目數不能變更但分色片可改,由於特殊的技術因素,你可能不能改變網目數(印刷參數和油墨沉積量已設定好),這時,你要修定分色片參數以避免莫爾條紋的產生。
使用與選定與絲網網目數匹配的網目模擬片,並將莫爾條紋分度儀按照分色片的加網角度覆蓋於網目模擬片上,可以測定你分色片採用的加網線數。當你轉動分度儀時,不同的疊加會產生莫爾條紋。如果莫爾條紋僅出現在高光區域(低於10%網點百分比以下)印刷圖像幾乎不會受影響,但當莫爾條紋產生於所有灰度梯級或者出現於50%處網點時,你必須改變加網角度。當出現可視的莫爾條紋,要換用一個加網線數或分色片,直到所有的分色片與絲網重合時不會出現莫爾條紋。
在選定加網角度前,要檢查掃描儀的推薦值。這些加網角度針對不同的印刷工藝而有所不同(膠印,柔印)與國別也有關。例如:北美洲膠印的加網角度和歐洲的標準DIN16547 (1) 近乎統一,只是分屬不同的色版。
* 歐洲柔印加網角度
*北美膠印加網角度
* 歐洲DIN16547標準(1)
* 歐洲DIN16547標準(2)
保持三種最深的原色彼此相差30°非常重要。但具體的加網角度並不是一成不變的。很多印刷者已經和分色員一道改進了加網角度並用於絲網印刷之中。使用莫爾條紋防護系統能獲得的最大幫助就是用目測的方法來判定網目數、加網線數、加網角度的匹配關係。
(3)網目數和分色片都不能改變,有些場合,絲印工作者既不能改變網目數,也不能更換分色片,這時有兩種方法來檢查莫爾條紋,一種是改變絲網張力——(調整網目數),另一種是改變繃網角度,莫爾防護系統會指導你改變繃網角度來防止莫爾條紋。將分度儀放在網目模擬片上,轉動分度儀直到莫爾條紋產生,在分度儀上傾斜的角度就是能避免莫爾條紋的繃網角度。
參考資料
  • 1.    朱麗君. 數字莫爾條紋三維面形測量技術研究[D]. 山東大學, 2016.
  • 2.    常麗.光柵莫爾條紋納米級細分技術:遼寧科學技術出版社,2015:1-24
  • 3.    白松芳. 絲網印刷與莫爾條紋[J]. 廣東印刷, 2003(02):49-50.