DE2136925A1 - Verfahren zur Prüfung von Bandma terial - Google Patents
Verfahren zur Prüfung von Bandma terialInfo
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Description
2136925 AGFA-GEVAEET ag ". Juli 1971
LEVERKUSEN
Verfahren zur Prüfung von Bandmaterial. Priorität : Grossbritannien, den 29.JuIi 1970, Anm.Nr. 36 765/70
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Prüfung von
Bandmaterial.
Weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Prüfverfahren, bei dem man sich einer Methode zur Bestimmung der Autokorrelationsfunktion
eines einzigen Signals oder der Kreuzkorrelationsfunktion zweier verschiedener Signale bedient.
Die Korrelation eines oder mehrerer Signale mit einem sogenannten Korrelator, der Einrichtungen zum Verzögern eines
der Signale für eine variable Zeitspanne enthält, ist an sich schon bekannt.
Derartige Einrichtungen können z.B. aus einem Magnetband und zwei Auslesedetektoren bestehen, von denen der eine stationär
ist, während der andere längs des Bandes verschoben werden kann, wobei die zeitliche Verzögerung dadurch herbeigeführt wird,
dass eine bestimmte Stelle auf dem Band zwischen dem Augenblick, in dem das an dieser Bandstelle aufgezeichnete Signal
vom Detektor ausgelesen wird, und dem Augenblick, in dem dieses Signal vom anderen Detektor ausgelesen wird, eine gewisse
Strecke zurückgelegt hat. Wenn man nun den Abstand zwischen den beiden Detektoren längs des Bandes variiert,
ändert sich auch die zeitliche Verzögerung. Zur Bestimmung der Autokorrelationsfunktion eines Signals f(t) wird dieses
Signal und ebenfalls das verzögerte Signal einer Vervielfachungsvorrichtung zugeführt, während das Signal am Ausgang
der VervieIfachungsvorrichtung einer Vorrichtung zur
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GV.490
A-G 866
A-G 866
Mittelwertsbildung zugeführt wird, deren Ausgangs signal durch die Beziehung gegeben ist :
f(t).f(t-ra)dt (1)
wobei τ die Verzögerungszeit ist und T die Zeit, über die
integriert wird, so dass man einen Punkt auf der durch ein Näherungsverfahren ermittelten Korrelationskurve Ε'^^(τ) von
f(t) erhält.
Durch Variieren der Verzögerungszeit nähert man sich der
Kor3ELationskurve, wobei die Annäherung umso besser wird, je
grosser T und je kleiner die Verzögerungszeitdifferenz ist.
Beim Prüfen von Bandmaterial durch Bestimmung von Durchlässigkeit
oder Reflexionsvermögen mit Hilfe einer Quelle für elektromagnetische Strahlung und eines elektromagnetischen
Detektors erhält man ein Signal, das sich aus einem zeitabhängigen Rauschen und einem von den Eigenschaften des
Materials abhängigen (ortsabhängigen) Teil zusammensetzt,
der als "Eigenrauschen" bezeichnet wird. Dieses Eigenrauschen ist in der Hauptsache eine Folge der Wolkigkeit des Materials,
d.h. der nicht homogenen Struktur des Materials.
Das Eigenrauschen ist ein ortsabhängiges, statistisches,
ergodisches und reproduzierbares Signal, und demzufolge sind sein Mittelwert und seine Autokorrelationsfunktion unabhängig
vom Ort auf dem Bandmaterialstreifen, der für die Messung gewählt worden ist.
Wird für die Korrelation mindestens ein Signal benutzt, das Dichteschwankungen in einem in Bewegung befindlichen Bandmaterial
darstellt, so ermöglicht eine derartige Korrelation die Ermittlung periodisch wiederkehrender Phänomene in
den Dichteschwankungen,, mit deren Hilfe Fehler bis zum Fertigungsprozess
zurückverfolgt werden können.
Die Verwendung eines Korrelators für solche Zwecke hat den Nachteil, dass das DichteSchwankungen im Band darstellende
Signal mit einem Dichtedetektor bestimmt und dann - z.B.
SV.490 109886/1295
auf einem Magnetband - aufgezeichnet werden muss, von dem es
darm, durch, den stationären und den "beweglichen Detektor abgelesen
wird. Durch diese unterschiedliche Art der Aufzeichnung
und der Wiedergabe wird das Signal verzerrt, so dass man zum Begrenzen dieser zusatzlichen Verzerrung einen sehr genau
arbeitenden und daher teuren Korrelator benutzen muss.
Es ist das Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung der örtlichen Frequenzverteilung der Wolkigkeit
eines Bandmaterials zu schaffen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Prüfung eines Bandmaterials
besteht darin, dass man die DichteSchwankungen des Bandes mit
Hilfe eines ersten und eines zweiten photoelektrischen Detektors misst, wobei die Strecke variiert wird, die das Band
zwischen dem Moment, in dem ein Punkt auf dem Band vor einem phot ο elektrischen Detektor durchläuft und dem Moment, in dem
derselbe Punkt vor dem anderen photoelektrischen Detektor durchläuft,zurücklegt, dass man weiterhin den Momentwert des
Ausgangssignals des ersten photoelektrischen Detektors mit einem dem Momentwert des Ausgangssignals des zweiten photoelektrischen
Detektors proportionalen Faktor multipliziert, und dass man dann den Mittelwert des so erhaltenen Produktsignals
ermittelt.
Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel anhand der
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt Figur 1 die Autokorrelationsfunktion für ein weisses Rauschen,
Figur 2 die Autokorrelationsfunktion für ein Bauschsignal mit periodischen Komponenten,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ausführung des erf indungsgemässen
Verfahrens,
Figur 4 eine schematisehe Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Figur 5 einen Querschnitt durch einen Teil eines weiteren
Ausführungsbeispiels,
Figur 6 ein Blockschaltbild einer elektronischen Schaltung, die in einer Vorrichtung zur Ausführung des erf in-
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-■ Λ- —
dungsgemässen Verfahrens zur Anwendung kommen kann, und
I1IgUr 7 einen Längsschnitt durch eine Rolle, die beim Ausführungsbeispiel
von Fig. 5 benutzt wird. v
Die Autokorrelationsfunktion einer Punktion f(t) ist gegeben
durch die Beziehung :
f(t).f(t-r).dt
Γ
J
β lim 3TT ί f (t+r) f (t) dt (2)
T > oo
Die Kreuzkorrelationsfunktion der Funktion f^(t) und
P entspricht der Beziehung :
/+T
f1(t).f2(t-r)dt
f1(t).f2(t-r)dt
T > oo
= lim ^ J f1 (t+r) . f2(t) dt
(3)
Pig. 1 zeigt die Punktion R.^ (τ) für eine Punktion f(t), die
ein weisses Rauschen darstellt. Die Punktion Rx^ (r) hat für
τ ~ O einen endlichen Wert und geht für höhere absolute Werte
von τ gegen O. Enthält das Signal f(t) periodische Komponenten,
so enthält auch R^1(T) eine periodische Komponente. Ein
Beispiel für die Autokorrelationsfunktion eines derartigen Signals zeigt die Pig. 2, wobei Tx, und τ ο &βη Perioden der
periodischen Komponenten entsprechen. Auf diese Weise lassen sich die verschiedenen Frequenzen der periodischen Komponenten
eines Rauschsignals bestimmen.
In analoger Weise kann auch eine Beziehung zwischen zwei Funktionen
f^Ct) und f2(t) hergestellt werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
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Ein Bandmaterial, z.B. in der Form eines photographischen Films 10, wird von einer Vorratsspule 11 abgenommen und über
eine oder mehrere kleine Führungsrollen 12, 13 zur Aufwickelspule 14 geführt. Zwischen diesen Führungsrollen sind auf
einer Seite des Films 10 zwei strahlungsempfindliche Detektoren 17 und 18 - etwa Phototransistoren - angeordnet, während
auf der anderen Seite des Films 10 die Lampen 15 und 16 mit
den zugehörigen optischen Systemen gegenüber den Detektoren 17 und 18 so angebracht sind, dass ein kleiner Lichtfleck z.B.
ein kleiner Fleck Infrarotlicht - an derjenigen Stelle auf den Film projiziert wird, an der die Achsen der Detektoren
17 und 18 den Film 10 schneiden. Beim Ausführungsberspiel
nach Fig. 3 kann sich der Detektor 18 so am Film entlang bewegen, wie durch die Pfeile angedeutet ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 wird der.Film zwischen
den Führungsrollen 12 und 13 über eine Rolle 20 geführt, die in der durch die Pfeile angegebenen Richtung verschoben werden
kann. Vorzugsweise ist dabei der Durchmesser der Rolle 20 gleich dem Abstand der Rollen 12 und 13, so dass der Teil
des Films, der sich zwischen der Rolle 12 und der Führungsrolle 20 befindet, parallel zu dem Teil des Films läuft, der
sich zwischen der Rolle 20 und der Führungsrolle 13 befindet. Auch wenn die Rolle 20 verschoben wird, bleiben beide Teile
des Films parallel zueinander. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die lichtempfindliche Fläche des Detektors 17
auf denjenigen Teil der Filmoberfläche gerichtet, der sich zwischen den Rollen 12 und 20 befindet, und die Lampe 15 mit
ihrem optischen System befindet sich gegenüber dem Detektor 17 auf der anderen Seite des Films. Der Detektor 18 ist so
angeordnet, dass seine lichtempfindliche Fläche auf den Filmteil zwischen den Rollen 20 und 13 gerichtet ist, während
sich die Lampe 16 mit ihrem optischen System gegenüber dem Detektor 18 auf der anderen Seite des Films befindet.
Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 5 findet eine sogenannte krenelierte
Rolle Verwendung,die in unserer britischen Patentanmeldung 27 617/70 angemeldet am 8.Juni 1970, beschrieben
ist. Hierbei wird der Film zwischen den Rollen 12 und 13
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über eine Rolle 21 geführt, die mit axial abwechselnden Teilen
grösseren und kleineren Durchmessers versehen ist (Fig. 7) · In Höhe eines Teils mit kleinerem Durchmesser ist auf einer
Seite des Films ein feststehender Detektor 17 angeordnet, während eine Lampe 15 mit optischem System gegenüberdem Detektor
17 auf der anderen Seite des Films angebracht ist. Ein zweiter, beweglicher Detektor 18 ist an einem Arm 22
befestigt, der schwenkbar auf dem dünneren Teil der krenelierten Rolle sitzt. Auf diese Weise kann die Strecke, die
der Mim 10 zwischen den Detektoren 17 und 18 durchläuft,
ständig verändert werden.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende : Der Film wird
von der Spule 11 abgewickelt und über einige Rollen zur Aufwickelspule 14 geleitet. Das vom Detektor 17 aufgefangene
Signal stellt dann das Eigenrauschen, z.B. eines unbelichteten, photographischen Films, dar und soll mit f,i(t) bezeichnet
werden. Dann kann man das Signal, das der Detektor 18 auffängt, durch den Ausdruck f Λ (t - τ )wiedergeben, wobei r
ι a a
die Zeit darstellt, die der Film zum Zurücklegen der Strecke vom Ort vor dem Detektor 17 zum Ort vor dem Detektor 18 benötigt.
Das Signal am Ausgang des Detektors 17 wird im Verstärker
31 und das Signal am Ausgang des Detektors 18 im Verstärker
32 (Fig. 6) verstärkt. Zum Kompensieren der Fehler, die durch mechanische Ungenauigkeiten beim Verändern der vom
Film 10 zwischen den Detektoren 17 und 18 zurückgelegten Strecke hervorgerufen werden könnten, dienen die Ausgleichsverstärker 33 und 34, deren Eingänge mit den Ausgängen der
Verstärker 31 bzw. 32 verbunden sind. Der Verstärkungsfaktor
der Ausgleichsverstärker wird automatisch so geregelt, dass der Mittelwert des Rauschens am Ausgang beider Ausgleichsverstärker der gleiche ist. Die Ausgänge der Verstärker 33
und 34 sind mit den Eingängen einer Vervielfachungsvorrichtung
35 verbunden, an deren Ausgang ein Signal abgenommen werden kann, das dem Momentwert des Produktes der Signale an ihren
Eingängen proportional ist. Die Vervielfachungsvorrichtung 35 ist mit einer Vorrichtung 36 verbunden, die den Mittelwert
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des Ausganges der Vervielfachungsvorrichtung 35 über eine bestimmte Zeit T bestimmt. Der Ausgang der Vorrichtung zur
Mittelwertsbildung 36 ist mit einem Aufzeichnungsgerät 37
verbunden, das noch einen zweiten Eingang besitzt, der mit einem Detektor 38 zum Ermitteln der Positionierung des
Detektors 18 verbunden ist. Nach Ablauf jeder Integrationszeit TQ zeichnet das Aufzeichnungsgerät 37 einen Punkt der
durch Annäherung ermittelten Autokorrelationskurve des mit Hilfe des Detektors 17 aufgezeichneten Signals auf.
Die Raumfrequenz ist direkt durch die Strecke gegeben, die der Film zwischen den Detektoren 17 und 18 zurückzulegen hat,
und ist von Schwankungen der Filmlaufgeschwindigkeit unabhängig
Wenn die Laufgeschwindigkeit des Films nicht zu stark schwankt, ist das Resultat von dieser Geschwindigkeit nahezu unabhängig.
Daher wird der mit Hilfe von Gl. (1) erhaltene Näherungswert der Korrelationsfunktion umso genauer, je grosser der Wert
der Integrationszeit T ist.
Andererseits ist es auch möglich, den Detektor 18 ständig zu verschieben, jedoch erhält man dann einen weniger genauen
Näherungswert der Autokorrelationsfunktion.
Wenn man die Detektoren 17 und 18 in verschiedenen Abständen von einer Kante des Films anordnet, so kann man eine Kreuzkorrelation
erhalten, weil dadurch durch die beiden Detektoren verschiedene Funktionen bestimmt werden.
Als weitere Anwendungsmöglichkeit für das erfindungsgemässe Verfahren kann die berührungsfreie Messung der Filmlaufgeschwindigkeit
angeführt werden. Bisher führte man es mit Hilfe einer kleinen Rolle durch, die vom Film in Umdrehung
versetzt wird und mit einem Drehzahlmesser gekuppelt ist. Nun kann man die Filmgeschwindigkeit mit Hilfe der Kreuzkorrelation
der am Ausgang der Detektoren 17 und 18 abgegebenen Signale bestimmen, wobei die Laufgeschwindigkeit des
Films gegeben ist durch :
Y _ a
m Ta
10988ß/129S
in der bedeuten :
s die Stx'ecke, die der Film zwischen den Detektoren 17 und 18
zu durchlaufen hat, und
τ die Zeit, die der.Film zum Zurücklegen der Strecke zwischen den Detektoren 17 und 18 benötigt. r lasst sich aus der
τ die Zeit, die der.Film zum Zurücklegen der Strecke zwischen den Detektoren 17 und 18 benötigt. r lasst sich aus der
3.
Kreuzkorrelationsfunktion der Signale der Detektoren 17 und
18 bestimmen.
Auf diese Weise lässt sich eine einfache Vorrichtung erhalten, die zur Überwachung des Produktionsvorganges eingesetzt
werden kann, um Fehler im Produktionsprozess mit sehr geringer zeitlicher Verzögerung und zerstörungsfrei aufzuspüren.
werden kann, um Fehler im Produktionsprozess mit sehr geringer zeitlicher Verzögerung und zerstörungsfrei aufzuspüren.
GV.490 10 9886/129 B
Claims (3)
- Patent ansprüchePrüfverfahren für ein in Bewegung befindliches Bandmaterials, dadurch gekennzeichnet, dassa) die DichteSchwankungen des Bandes mit einem ersten und einem zweiten photoelektrischen Detektor gemessen 'werden, wobei die. Strecke, die das Band zwischen dem Augenblick zurücklegt, in dem ein Punkt des Bandes vor einem photoelektrischen Detektor vorbeiläuft und dem Augenblick, in dem derselbe Punkt vor dem zweiten photoelektrischen Detektor vorbeiläuft, einen bestimmten Wert besitzt,b) der Momentwert am Ausgang des ersten photoelektrischen Detektors mit einem Faktor multipliziert wird, der dem Momentwert am Ausgang des zweiten photoelektrischen■ Detektors proportional ist undc) das Produktsignal über eine bestimmte Zeit integriert wird, um einen Punkt auf einer Korrelationskurve zu erhalten, woraufhin die erwähnte Strecke verändert und die Schritte b) und c) wiederholt werden, um aufeinanderfolgende Punkte auf einer Korrelationskurve zu erhalten.
- 2. Prüfverfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne, die zwischen aufeinanderfolgenden Änderungen der Strecke vergeht, konstant ist. .
- 3. Prüfverfahren gemäss Anspruch 1 zur Korrelation eines Signals, das DichteSchwankungen in einem in Bewegung befindlichen Bandmaterial darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die DichteSchwankungen des Bandes in einem bestimmten Abstand von einer Kante des Bandes durch einen ersten photοelektrischen Detektor gemessen werden, die Dichteschwankungen des Bandes durch einen zweiten photoelektrischen Detektor gemessen werden, der im gleichen Querabstand von der Kante des Bandes angeordnet ist wie der erste photoelektrische Detektor, dass die Strecke, die das Band zwischen dem Augenblick zurücklegt, in dem ein Punkt des Bandes vor einem photoelektrischen Detektor vorbeiläuft und dem Augenblick, in dem dieser Punkt am anderen photoelektrischen Detektor vorbeiläuft, geändertCT.490 109886/1295wird, und dass der Momentwert des Signals am Ausgang des ersten photοelektrischen Detektors mit einem Faktor multipliziert wird, der dem Momentwert des Signals am Ausgang des zweiten photoelektrischen Detektors proportional ist, woraufhin der Mittelwert des so erhaltenen Produktsignals ermittelt wird.10 9886/1295Leerseite
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