DE102005044426A1 - Kompensation von Geschwindigkeitsschwankungen beim Transport bandförmiger Medien - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung von Schwankungen in der Transportgeschwindigkeit eines bandförmigen Mediums vorgeschlagen, bei dem mittels einer mit dem bandförmigen Medium in Kontakt stehenden Rolle die Geschwindigkeit bestimmt wird. Zur Ermittlung der Schwankungen wird an einer Vielzahl von Winkelpositionen der Rolle die jeweilige Momentangeschwindigkeit gemessen und als jeweiliger Referenzwert gespeichert. Die momentanen Geschwindigkeitswerte der Rolle werden laufend erfasst und mit den Referenzwerten für die jeweilige Winkelposition verglichen, so dass die Abweichung der momentanen Geschwindigkeit von der Referenzgeschwindigkeit für jede der Vielzahl von Winkelpositionen bestimmt werden kann. Bei einer Ausführung wird beim Erreichen einer ersten Winkelposition ein Zähler gestartet und so lange inkrementiert, bis eine zweite Winkelposition erreicht wird. Der Endwert des Zählers stellt eine zu der Geschwindigkeit proportionale Größe dar. Bei einer anderen Ausführung ist die Rolle eine Zahnrolle, die durch Eingreifen der Zähne in Perforationslöcher des bandförmigen Mediums mit diesem schlupffrei in Verbindung steht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kompensation von Geschwindigkeitsschwankungen beim Transport bandförmiger Medien. Die bandförmigen Medien können beispielsweise kinematographische Filme sein.
• In einem Filmscanner, auch als Telecine bezeichnet, wird ein kinematographischer Film an einer Abtasteinheit vorbeigeführt, welcher die auf dem Film enthaltenen Filmbilder elektronisch abtastet. Filmscanner tasten Filmbilder entweder zeilenweise ab, oder die Filmbilder werden im ganzen auf einmal abgetastet. Bei Filmscannern, welche die Filmbilder auf einmal abtasten, wird der Film Bild für Bild nacheinander vor der Abtasteinheit positioniert. Der Transport des Films wird während der Abtastung unterbrochen. Dieser nicht kontinuierliche Transport des Films weist einige Nachteile auf gegenüber einem kontinuierlichen Transport. Beispielsweise muss der Motor die Filmspule jeweils beschleunigen und abbremsen, wobei gleichzeitig eine korrekte Ausrichtung der Filmbilder zur Abtasteinrichtung eingehalten werden muss. Filmscanner, welche den Film kontinuierlich transportieren weisen diesen Nachteil nicht auf. Beim kontinuierlichen Transport des Films werden die Bilder auf dem Film vorzugsweise Zeile für Zeile abgetastet. Um zufrieden stellende Abtastergebnisse zu erhalten muss eine konstante Transportgeschwindigkeit sichergestellt sein. Die Transportgeschwindigkeit kann optisch oder mechanisch erfasst werden. Bei der mechanischen Erfassung der Transportgeschwindigkeit ist beispielsweise ein Zahnrad vorgesehen, welches in Perforationslöcher in dem Film eingreift, und so von diesem bewegt wird. Die Drehung des Zahnrads wird dann zur Bestimmung der Transportgeschwindigkeit verwendet. Dazu ist beispielsweise eine Scheibe mit Markierungen mit dem Zahnrad verbunden. Die Markierungen können optisch oder elektrisch abgetastet werden und erzeugen beispielsweise pulsförmige Signale, welchen bestimmten Winkelpositionen der Scheibe und somit des Zahnrads entsprechen.
• Bei einem Filmscanner, der die Bilder Zeile für Zeile abtastet wird das Abtasten der aufeinander folgenden Zeilen in gleichmäßigen zeitlichen Abständen ausgelöst. Schwankungen der Transportgeschwindigkeit führen dazu, dass die abgetasteten Zeilen auf dem Film nicht in gleichmäßigen geometrischen Abständen liegen. Das abgetastete Bild weist dann Verzerrungen auf. Bei dynamisch schwankenden Änderungen der Transportgeschwindigkeit während des Abtastens weist das abgetastete Bild Verzerrungen auf, welche Wellen auf einer Wasseroberfläche ähnlich sehen. Diese Effekte wird auch als „weave" bezeichnet.
• Idealerweise dreht sich das Zahnrad bei gleichförmiger Transportgeschwindigkeit des Films ebenfalls gleichförmig. Beim Eintauchen eines Zahnes des Zahnrads in ein Perforationsloch kommt es jedoch zu Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Zahnrads. Diese Schwankungen sind spezifisch für jedes Zahnrad im Zusammenspiel mit einem Film. Es ergibt sich also eine Geschwindigkeitsmodulation der Zahnrollengeschwindigkeit, folglich eine bezogen auf die Zahnradumdrehung periodische Schwingung. Die Frequenz der Grundschwingung beziehungsweise die Anzahl der Perioden der Grundschwingung für eine Umdrehung des Zahnrads ist abhängig von der Anzahl der Zähne des Zahnrads. Die Periodizität der Schwingung hängt ebenfalls davon ab, wie die Perforationslöcher in den Film gestanzt werden. Wenn beispielsweise die Perforationslöcher in Viererblöcken in den Film gestanzt werden ergibt sich ebenfalls eine periodische Schwingung über jeweils vier Zähne der Zahnrolle.
• Die immer höheren Anforderungen an die optische Auflösung bei Filmscannern führen dazu, dass immer kleinere Abweichungen der Transportgeschwindigkeit erfasst werden müssen, um diese Abweichungen beim Abtasten zu kompensieren.
• Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Transportgeschwindigkeit eines bandförmigen Mediums zu erhalten, welches es ermöglicht, auch kleine Schwankungen der Transportgeschwindigkeit gegenüber einem Mittelwert zu erfassen.
• Das in Patentanspruch 1 angegebene Verfahren erfüllt diese Aufgabe. Weiterentwicklungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, die Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Zahnrads während einer vorbestimmten Anzahl von kompletten Umdrehungen des Zahnrads zu erfassen. Aus den erfassten Werten wird ein Profil der Drehgeschwindigkeit für eine Vielzahl von Winkelpositionen gebildet, d.h. eine Zuordnung von durchschnittlichen Geschwindigkeiten zu den jeweiligen Winkelpositionen. Während der Abtastung des Films wird die Geschwindigkeit kontinuierlich ermittelt. Aus der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit für jede Winkelposition und der durchschnittlichen Drehgeschwindigkeit des Zahnrads während der vorbestimmten Anzahl von kompletten Umdrehungen kann die momentane Abweichung der Drehgeschwindigkeit von der Durchschnittsgeschwindigkeit für jede Winkelposition berechnet werden. Wie weiter oben beschrieben, wird bei einem Filmscanner, der die Bilder Zeile für Zeile abtastet, das Abtasten der aufeinander folgenden Zeilen in gleichmäßigen zeitlichen Abständen ausgelöst. Schwankungen der Transportgeschwindigkeit führen dazu, dass die abgetasteten Zeilen auf dem Film nicht in gleichmäßigen geometrischen Abständen liegen. Durch die mit dem Verfahren gewonnene Information über die tatsächliche momentane Geschwindigkeit ist es nunmehr möglich, entweder den Abtastzeitpunkt anzupassen oder die abgetastete Zeile mit einem Fehlervektor zu verknüpfen und die Lage der Zeile im Bild anschließend zu korrigieren.
• Die Erfindung kann auch bei Filmabtastern verwendet werden, welche mittels eines Flächensensors immer ein vollständiges Bild auf einmal abtasten. Filmabtaster dieses Typs beleuchten ein Filmbild beispielsweise mittels eines Lichtblitzes, wenn das Filmbild unter dem Abtaster korrekt positioniert ist. Hierbei ist es nicht erforderlich, den Transport des Filmes für die Abtastung anzuhalten. Eine sehr genaue Positionierung des Filmbildes ist dennoch für ein gutes Abtastergebnis erforderlich. Aus der durch die erfindungsgemäße sehr genau bestimmten Geschwindigkeit lässt sich bei diesem Typ Abtaster die momentane Position des Filmes sehr genau bestimmen und daraus der richtige Blitzzeitpunkt ableiten.
• Ein anderer Typ Filmabtaster verwendet zur Abtastung der Filmbilder einen so genannten TDI-Sensor. TDI-Sensoren weisen mehrere gewährt zur Filmtransport Richtung liegende Zeilensensoren auf, deren jeweilige Ladung synchron zur Filmbewegung in die jeweils nächste Zeile verschoben wird. Dabei wird zur Belichtung des Sensors eine Lichtquelle kurzzeitig eingeschaltet. In der Dunkelphase zwischen zwei Hellphasen wird die Ladung verschoben. Bei der Abtastung mit TDI-Sensoren ist es erforderlich, die kurzen Lichtblitze zur Beleuchtung so zu steuern, dass ein Bildpunkt auf dem Film sich zum Zeitpunkt der Beleuchtung exakt unter der nächsten Sensorzeile befindet. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Filmgeschwindigkeit lässt sich somit vorteilhaft auch bei Filmabtastern mit TDI-Sensoren anwenden.
• Es ist ebenfalls vorstellbar, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich die Geschwindigkeitsabweichung an ausgewählten Perforationslöchern zu bestimmen.
• Bei einer Weiterentwicklung der Erfindung wird ein Profil der Abweichungen der Drehgeschwindigkeit des Zahnrads für jede Winkelposition für eine komplette Umdrehung gebildet. Dadurch können Fertigungs- und Montagetoleranzen des Zahnrads erfasst werden, und bei der Berechnung der Abweichung der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit von der Durchschnittsgeschwindigkeit berücksichtigt werden. Dadurch wird es möglich, den Positionierungsfehler noch genauer zu bestimmen.
• Wenn das in den Film eingreifende Zahnrad beispielsweise mit einer Scheibe gekoppelt ist, auf welcher an festen Positionen Markierungen angebracht sind, ergibt sich bei Abtastung der Markierungen eine von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Zahnrads abhängige Pulsdichtemodulation. Die Abtastung der Markierungen kann beispielsweise auf elektrischem, optischem oder magnetischem Wege erfolgen.
• Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Vielzahl von Winkelpositionen während eine Umdrehung der Rolle die Geschwindigkeit gemessen und in einem Speicher gespeichert. Nachdem eine vollständige Umdrehung der Rolle erfolgt ist wird der Speicher von neuem beschrieben, wobei jeweils die zuvor gespeicherten Werte des Zählers für jede Winkelposition überschrieben werden.
• Zur Bestimmung von zu der Geschwindigkeit der Rolle proportionalen Werten ist es beispielsweise möglich, beim Erreichen einer bestimmten Winkelposition einen Zähler zu starten, der in gleichmäßigen zeitlichen Abständen solange inkrementiert wird, bis die darauf folgende Winkelposition erreicht ist. Der Endwert des Zählers beim Erreichen der darauf folgenden Winkelposition wird für jede Winkelposition in einem Speicher gespeichert und stellt eine zu der Geschwindigkeit proportionale Größe dar.
• Bei einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden an Stelle der Geschwindigkeit für bestimmte Winkelpositionen die Winkelpositionen zu bestimmten, vorzugsweise äquidistanten Zeitpunkten bestimmt.
• Um eine Information über die Drehgeschwindigkeit des Zahnrads erhalten kann die Drehung des Zahnrads auch direkt in elektrisches Signal umgewandelt werden, beispielsweise mittels eines Hall-Sensors oder auf elektromotorischem Weg nach dem Prinzip eines Generators. In diesem Fall sind die momentan ermittelten Messwerte proportional zur Umdrehungsgeschwindigkeit des Zahnrads und somit zur Transportgeschwindigkeit des Films.
• Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben werden. In der Zeichnung zeigt
• 1 eine schematische Darstellung der Geschwindigkeit über der Zeit t beziehungsweise dem Drehwinkel φ;
• 2 eine aus 1 abgeleitete schematische Darstellung einer Pulsdichtemodulation;
• 3 eine schematische Darstellung einer regelmäßigen Geschwindigkeitsabweichung gegenüber der Darstellung von 1; und
• 4 eine schematische Darstellung einer unregelmäßigen Geschwindigkeitsabweichung gegenüber der Darstellung von 1.
• Die in 1 dargestellte gestrichelte Gerade 1 stellt die Durchschnittsgeschwindigkeit der Umdrehung einer mit einem Film beispielsweise kraft- oder formschlüssig in Verbindung stehenden Rolle dar. Die regelmäßige Wellenlinie 2 stellt eine regelmäßige periodische Geschwindigkeitsabweichung dar, welche beispielsweise durch das Eintauchen von Zähnen eines Zahnrads in Perforationslöcher des Films hervorgerufen wird. Erfindungsgemäß wird der Verlauf der Wellenlinie über eine vollständige Umdrehung des Zahnrads abgetastet und als Referenzprofil in einem Speicher abgelegt. Die regelmäßigen Abtastzeitpunkte sind durch die in gleichmäßigen Abständen über der Zeit t beziehungsweise dem Drehwinkel φ aufgezeichneten senkrechten Geraden dargestellt. Die Bestimmung des Referenzprofils kann beispielsweise einmal zu Beginn einer Abtastung, in regelmäßigen Abständen während der Abtastung oder nach Art eines so genannten „floating windows" jeweils aus einer Anzahl vorhergegangener vollständige Umdrehungen des Zahnrads erfolgen. Bei der letztgenannten Methode wird beispielsweise immer der Mittelwert aus einer Anzahl von Abtastwerten bestimmt, wobei der jeweils älteste Abtastwert durch den jeweils neuesten Abtastwert ersetzt wird. Die Anzahl der zu Mittelwertbildung verwendeten Abtastwerte bleibt dabei konstant.
• 2 zeigt ein beispielhaftes schematisches Diagramm eines pulsdichtemodulierten Signals, welches aus dem Geschwindigkeitsverlauf des in 1 dargestellten Signals abgeleitet wurde. Bei dieser Variante der Geschwindigkeitsbestimmung werden beispielsweise äquidistante Markierungen auf dem Zahnrad oder auf einer mit dem Zahnrad verbundenen Scheibe abgetastet, so dass sich das abgebildete Muster ergibt.
• 3 entspricht im wesentlichen der Darstellung von 1. Zusätzlich ist eine strichpunktierte Linie 3 eingezeichnet, welche eine regelmäßige Abweichung von der bekannten periodischen Schwankung des Geschwindigkeitsverlaufs aus 1 darstellt. Diese regelmäßige Abweichung könnte beispielsweise durch einen Verschleiß der Perforationslöcher oder der Zähne des Zahnrads hervorgerufen werden. Die Durchschnittsgeschwindigkeit des vielen Transports, welche durch die gestrichelte Linie 1 dargestellt ist, bleibt unverändert. Für den Fall, dass das Referenzprofil nur einmal am Anfang der Abtastung des Films bestimmt wird und die Abweichung erst im Laufe der Abtastung auftritt würde sich ein regelmäßiger Fehler in den abgetasteten Filmbildern ergeben. Der Fehler in den abgetasteten Filmbildern würde durch periodische Neubestimmung des Referenzprofils beziehungsweise durch Verwendung des „floating windows" reduziert beziehungsweise eliminiert werden.
• Die in 4 gezeigte unregelmäßige Geschwindigkeitsabweichung 4 der Drehgeschwindigkeit gegenüber dem Referenzprofil 1 könnte beispielsweise durch einen kurzfristig auftretenden Schlupf oder eine andersartige Störung im Filmantrieb hervorgerufen sein. Durch ständigen Vergleich der Momentangeschwindigkeit für jede Position des Zahnrads mit dem Referenzprofil lässt sich dieser kurzfristig auftretende Fehler sofort erkennen und durch entsprechende Steuerung der Abtasteinrichtung kompensieren. Wie bereits weiter oben angesprochenen kann die Kompensation bei einem Zeilensensor beispielsweise durch entsprechende Steuerung des Auslösezeitpunkts erfolgen. Bei einem TDI-Sensor kann die Kompensation beispielsweise durch entsprechende Steuerung des Auslösezeitpunkts und des Verschiebezeitpunkts der Ladungen in die jeweils nächste Zeile erfolgen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Genauere Bestimmung der tatsächlichen momentanen Geschwindigkeit. Aus der genaueren Information über die momentane Geschwindigkeit kann somit eine genauere Bestimmung der Filmposition erfolgen und damit eine höhere Genauigkeit bei der Abtastung erzielt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Ermittlung von Schwankungen in der Transportgeschwindigkeit eines bandförmigen Mediums, wobei die Transportgeschwindigkeit durch eine Rolle bestimmt wird, welche mit dem bandförmigen Medium in Kontakt steht und von diesem angetrieben wird, wobei die Methode folgende Schritte umfasst: – Messen der Geschwindigkeit der Rolle für eine Vielzahl von Winkelpositionen der Rolle; – Speichern der gemessenen Geschwindigkeitswerte für jede der Vielzahl von Winkelpositionen; – Bestimmen und Speichern einer Referenzgeschwindigkeit der Rolle aus den gespeicherten Geschwindigkeitswerten für jede der Vielzahl von Winkelpositionen; – Bestimmen der Abweichung eines momentan gemessenen Geschwindigkeitswertes von der gespeicherten Referenzgeschwindigkeit für jede der Vielzahl von Winkelpositionen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Rolle beim Erreichen einer Winkelposition ein Zähler gestartet wird, der in gleichmäßigen zeitlichen Abständen solange inkrementiert wird, bis eine neue Winkelposition erreicht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Endwert des Zählers für jede Winkelposition als zu der Geschwindigkeit proportionales Signal gespeichert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Geschwindigkeit direkt von der Zahnrolle oder von einem mit der Zahnrolle verbundenen Signalgeber ein elektrisches Signal abgeleitet wird, welches proportional zu der Geschwindigkeit ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal mittels eines Hall-Sensors oder auf elektromotorischem Weg nach dem Prinzip eines Generators erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit für eine Vielzahl von Winkelpositionen während einer kompletten Umdrehung der Rolle gemessen wird, dass nach einer vollständigen Umdrehung der Rolle der Speicher von neuem beschrieben wird, wobei die zuvor gespeicherten Endwerte des Zählers überschrieben werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle der Geschwindigkeit für bestimmte Winkelpositionen die Winkelpositionen zu bestimmten Zeitpunkten bestimmt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten Zeitpunkte äquidistant sind.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle eine Zahnrolle ist, welche in Perforationslöcher in dem bandförmigen Medium eingreift.