本實用新型涉及一種膠片行走機構(gòu)，尤其涉及一種數(shù)字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構(gòu)。

背景技術(shù)：

大量的彩色數(shù)字圖像信息在日常生產(chǎn)和生活中的利用，給社會帶來巨大變革，目前數(shù)字圖像數(shù)據(jù)離線保存在光盤、移動硬盤、磁帶和U盤等媒介上，媒介的損壞會直接造成數(shù)據(jù)的永久性丟失，計算機病毒也時刻威脅著數(shù)據(jù)安全。

為了解決電子文件長期保存的問題，國家檔案局出臺了系列技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，提出數(shù)字檔案異質(zhì)備份技術(shù)，為電子文件異質(zhì)備份提供了政策和技術(shù)保證。彩色數(shù)字圖像作為一種特定的電子文件曝光到彩色縮微膠片上，經(jīng)顯影、定影沖洗烘干后的可視化彩色圖像膠片可以保存長達(dá)500年，保證重要數(shù)據(jù)的安全，同時彩色圖像膠片還可以通過膠片掃描儀再次還原為彩色數(shù)字圖像，因此，數(shù)字圖像輸出到彩色縮微膠片上的設(shè)備是實現(xiàn)電子文件異質(zhì)備份的重要設(shè)備。

然而，數(shù)字圖像輸出到縮微膠片上的設(shè)備的技術(shù)方式都是在縮微膠片上曝光成像，因此需要有一個控制縮微膠片行進(jìn)穩(wěn)定可靠、啟動與停止準(zhǔn)確、速度快的膠片行進(jìn)機構(gòu)，保證曝光至膠片上的每幅圖像間隔長度一致，由于縮微膠片無齒孔定位，要做到走片速度快，且每次走片長度的準(zhǔn)確誤差控制在0.05mm的范圍內(nèi)，常規(guī)的膠片行走機構(gòu)根本無法滿足這一要求，在現(xiàn)有技術(shù)中，專利號為ZL2014 2 0309414.8中公開了的“拍攝裝置”中的膠片行走機構(gòu)，采用步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)收片盒驅(qū)動軸拉動膠片的驅(qū)動方式，是一種結(jié)構(gòu)簡單的膠片行進(jìn)機構(gòu)，步進(jìn)電機接到走片指令后開始旋轉(zhuǎn)，帶動收片盒驅(qū)動軸，纏繞在該軸上的膠片旋轉(zhuǎn)收片拉動膠片行進(jìn)，行進(jìn)的膠片通過計算好的固定開孔輪盤同步旋轉(zhuǎn)，傳感器收到輪盤信號后送控制器命令使步進(jìn)電機停止，完成一幅膠片的走、停步驟，此技術(shù)優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，但伴隨著收片盒驅(qū)動軸上的膠片纏繞膠片的增加，膠片外圓直徑越來越大，造成膠片行進(jìn)速度越來越快，每幅膠片行走長度達(dá)到難以接受的誤差，以致無法控制每幅曝光膠片走片精度的要求，因此必須創(chuàng)造一套可以保證膠片行進(jìn)要求的技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有數(shù)字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構(gòu)，存在的膠片行進(jìn)速度變化大，精度誤差大的問題，提供的一種機電結(jié)構(gòu)，保證了膠片行進(jìn)速度穩(wěn)定，效率高、使用壽命長的有益技術(shù)效果，技術(shù)方案為：

一種膠片行走機構(gòu)，包括底座(1)、垂直設(shè)置在底座(1)上的立板(12)，設(shè)置在底座(1)上端的膠片曝光座(13)，膠片曝光座13的內(nèi)側(cè)緊貼立板(12)，膠片曝光座上設(shè)置有膠片壓板(14)，膠片曝光座(13)一側(cè)設(shè)有膠片輸出裝置，另一側(cè)設(shè)有膠片接收裝置；

進(jìn)一步，所述膠片輸出裝置包括第一膠片盒體(21)，設(shè)置在第一膠片盒體(21)內(nèi)的用于放置膠片的輸片軸(121)、用于導(dǎo)向的第一導(dǎo)輪組(214，215,216)，設(shè)置在第一膠片盒體(21)外的第一導(dǎo)輪(122)，所述第一導(dǎo)輪(122)安裝在立板(12)上；

進(jìn)一步，所述膠片接收裝置包括第二膠片盒體(31)，設(shè)置在第二膠片盒體(31)內(nèi)的用于放置膠片的收片驅(qū)動軸(126)、用于導(dǎo)向的第二導(dǎo)輪組(127，128，129)，設(shè)置在第二膠片盒體(31)外的第二導(dǎo)輪(125)、編碼器輪(124)、第三導(dǎo)輪(123)，所述第二導(dǎo)輪(123)、編碼器輪(124)和第三導(dǎo)輪(123)均安裝在立板(12)上；

進(jìn)一步，所述第一膠片盒體(21)包括盒體蓋(212)、盒蓋保護(hù)鎖；

進(jìn)一步，所述第二膠片盒體(31)包括盒體蓋(312)、盒蓋保護(hù)鎖(313)；

進(jìn)一步，所述第二導(dǎo)輪和第三導(dǎo)輪分別設(shè)置在編碼器輪兩側(cè)；

進(jìn)一步，所述第一導(dǎo)輪組(214，215,216)包括三個導(dǎo)輪；

進(jìn)一步，所述第二導(dǎo)輪組(127，128，129)包括三個導(dǎo)輪；

進(jìn)一步，膠片輸出路徑由輸片軸(121)至第一導(dǎo)輪組(214,215,216)、第一導(dǎo)輪(122)、膠片曝光座(13)和膠片壓板(14)之間、第三導(dǎo)輪(123)、編碼輪(124))、第二導(dǎo)輪(125)、第二導(dǎo)輪組(127)、收片驅(qū)動軸(126)；

進(jìn)一步，所述膠片行走機構(gòu)為數(shù)字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構(gòu)。

本實用新型使用旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行檢測膠片行走長度，反饋到步進(jìn)電機驅(qū)動器，控制步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)時間方式控制膠片行走精度的機電結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，本實用新型采用高精度數(shù)字編碼器器件，提供一種高精度、高效率的縮微膠片行進(jìn)機構(gòu)，可為生產(chǎn)數(shù)字圖像縮微膠片拍攝設(shè)備提供一種控制走片長度精準(zhǔn)穩(wěn)定、高效低成本的機電一體化結(jié)構(gòu)。

值得注意的是，本實用新型對現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)之處主要在于硬件結(jié)構(gòu)的配置，而非系統(tǒng)運行的軟件或程序。本實用新型的技術(shù)方案在數(shù)字圖像縮微膠片拍攝裝置中設(shè)置了高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，用于自動檢測精準(zhǔn)控制步進(jìn)電機的啟動停止時間、根據(jù)收片盒驅(qū)動軸的直徑變化自動調(diào)節(jié)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速；設(shè)置了單片機架構(gòu)的機電一體化控制電路及其平面。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、性能穩(wěn)定、精度高壽命長的特點。

附圖說明

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式詳述如下：

一、數(shù)字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構(gòu)

如圖1所示，數(shù)字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構(gòu)包括底座1，垂直設(shè)置在底座1上的立板12，底座1上端設(shè)置有膠片曝光座13，膠片曝光座13的內(nèi)側(cè)緊貼立板12，膠片曝光座13上設(shè)置有膠片壓板14，膠片曝光座13的左側(cè)設(shè)有膠片輸出裝置，右側(cè)設(shè)有膠片接收裝置，膠片輸出裝置包括第一膠片盒體21，第一膠片盒體21內(nèi)設(shè)置有用于纏繞膠片的輸片軸121，用于對膠片進(jìn)行導(dǎo)向的第一導(dǎo)輪組，包括三個導(dǎo)輪214，215，216，膠片從三個導(dǎo)輪214，215，216的中間間隙穿過，在第一膠片盒體21外側(cè)設(shè)置有第一導(dǎo)輪122，用于將第一導(dǎo)輪組傳輸過來的膠片進(jìn)一步導(dǎo)向至膠片曝光座13和膠片壓板14之間，第一導(dǎo)輪122安裝在立板12上，膠片接收裝置包括第二膠片盒體31，第二膠片盒體31內(nèi)設(shè)置有用于膠片卷繞的收片驅(qū)動軸126，用于導(dǎo)向的第二導(dǎo)輪組，包括三個導(dǎo)輪127，128，129，膠片從三個導(dǎo)輪127，128，129的中間間隙穿過，在第二膠片盒體31的外側(cè)設(shè)置有第二導(dǎo)輪125，第二導(dǎo)輪125的左側(cè)設(shè)置有編碼器輪124，編碼器輪124左側(cè)設(shè)有第三導(dǎo)輪123，第二導(dǎo)輪123、編碼器輪124和第三導(dǎo)輪123均安裝在立板12上，膠片傳輸時，先由輸片軸121傳輸至第一導(dǎo)輪組214,215,216、然后再到第一導(dǎo)輪122、膠片曝光座13和膠片壓板14之間、第三導(dǎo)輪123、編碼器輪124、第二導(dǎo)輪125、第二導(dǎo)輪組127，最終卷繞在收片驅(qū)動軸上。為了起到保護(hù)作用，第一膠片盒體21包括盒體蓋212、盒蓋保護(hù)鎖；第二膠片盒體31包括盒體蓋312、盒蓋保護(hù)鎖313。

二、數(shù)字圖象縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構(gòu)的控制方法，

該方法包括三個步驟，一個是行走步數(shù)的算法，一個是行走速率的算法，一個是膠片曝光時間的設(shè)置方法。

行走步數(shù)算法與膠片曝光時間在設(shè)備內(nèi)是相對獨立的兩個部分。通過調(diào)整行走步數(shù)，可以使每幅曝光圖像在膠片上的間隔保持相等的距離。

行走步數(shù)的算法的應(yīng)用是因為行走機構(gòu)在設(shè)計或在加工過程中出現(xiàn)了偏差，產(chǎn)生了一個隨機的并且具有累計效應(yīng)的誤差。要消除誤差有兩種辦法：1、在設(shè)計或者在加工工藝、加工精度中找原因，原因找到后，再想辦法解決。該方法難度大、時間長、投入資金多且有不確定風(fēng)險。但能徹底解決問題。2、用軟件算法將誤差控制在一個容許范圍內(nèi)。行走步數(shù)算法就是一個控制誤差的算法，它能消除累計誤差，將隨機誤差控制在設(shè)備指標(biāo)容許的范圍內(nèi)，下面對行走步數(shù)算法做詳細(xì)介紹。

1、行走步數(shù)算法

(1)行走步數(shù)(距離)算法

定義：

D計算得到的步進(jìn)電機行走一片時光柵移動計數(shù)值

J實際的步進(jìn)電機行走一片時光柵移動計數(shù)值

A指定的步進(jìn)電機行走一片時光柵移動計數(shù)值

n＝1，2，3，4……….1300，走片計數(shù)

m＝1，2，3，4……….1300，走片計數(shù)

算法

曝光圖像中間對齊算法

用法為:先計算走片算法，而后走膠片，再曝光

Dn＝Dn-1+(Dn-1((An+An-1)/2–(An-1+An-2)/2)/(An-1+An-2)/2–(Sn-1–(An-1+An-2)/2)

初值:

D1＝A1；D2＝(A2+3A1)/2–S1；

(2)曝光圖像前邊緣對齊算法:

用法為:先曝光，而后計算走片算法，再走膠片

Dn＝Dn-1+(Dn-1(An–An-1))/An-1-(Sn-1–An-1)

初值:

D1＝A1

(3)曝光圖像后邊緣對齊算法:

用法為:先計算走片算法，而后走膠片，再曝光

Dn＝Dn-1+(Dn-1(An–An-1))/An-1-(Sn-1–An-1)

初值:

D1＝A1

平滑公式：

Sm＝Jm 不平滑

Sm＝(2Jm+Jm-1)/3 二級平滑

S1＝J1

Sm＝(4Jm+2Jm-1+Jm-2)/7 三級平滑

S1＝J1；S2＝(2J2+J1)/3

Sm＝(8Jm+4Jm-1+2Jm-2+Jm-3)/15 四級平滑

S1＝J1；S2＝(2J2+J1)/3；S3＝(4J3+2J2+J1)/7

Sm＝(16Jm+8Jm-1+4Jm-2+2Jm-3+Jm-4)/31 五級平滑

S1＝J1；S2＝(2J2+J1)/3；S3＝(4J3+2J2+J1)/7；S4＝(8J4+4J3+2J2+J1)/15

2、電機行走速率(速度)的控制方法

電機直接驅(qū)動膠片收片軸，拉動膠片盒內(nèi)的膠片行走收片。這種設(shè)計方式的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、易于加工、工作可靠。缺點是：隨著收片量的增加，收片盒內(nèi)膠片纏繞半徑會增加，因此膠片每行走一圈的長度也增加。如果電機勻速運行，膠片會越走越快，使工作不穩(wěn)定。要想使膠片行走在一個合理的速度范圍內(nèi)，就要調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。要控制電機轉(zhuǎn)速，先要分析膠片行走運行方式。膠片首先行走一段指定長度，然后停止行走并曝光一幅圖像，而后再行走再曝光，如此周而復(fù)始，直到所有圖像曝光完畢。因此通過前一幅膠片行走出現(xiàn)的誤差，修正下一幅膠片的行走，就是我們解決調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速問題的思路及出發(fā)點。

(1)每行走一幅膠片的設(shè)定時間

因工作方式不同，曝光一幅圖像的尺寸有大有小，因此膠片行走距離有長有短。根據(jù)設(shè)定距離確定一幅膠片在運動該設(shè)定距離長度的路線時所需要的時間，并根據(jù)該時間控制膠片行走，使膠片行走一幅圖像的實際時間控制在所設(shè)定的時間。這樣，就能使膠片的行走時長被控制在一個合理的范圍內(nèi)，從而使膠片運行穩(wěn)定。

定義以下參數(shù)：

T設(shè)定的光柵移動一個計數(shù)值的時間(當(dāng)前設(shè)定值為0.4ms)

R實際的行走一幅圖像的時間

P行走一幅圖像時步進(jìn)電機的脈沖速率

A指定的步進(jìn)電機行走一幅圖像時光柵的移動計數(shù)值，即膠片行走一幅時推動編碼器輪旋轉(zhuǎn)光柵轉(zhuǎn)動時需要產(chǎn)生的計數(shù)，簡稱步數(shù)

n走片計數(shù)，其在1，2，3，4……，1300中取值

則有：每行走一幅膠片的設(shè)定時間＝A×T。

(2)調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速

膠片行走使用步進(jìn)電機，步進(jìn)電機靠電脈沖驅(qū)動，提供一個脈沖就能使電機旋轉(zhuǎn)一個設(shè)定角度。因此脈沖速率高低，決定電機速度快慢。通過設(shè)定行走一幅圖像時步進(jìn)電機的脈沖速率P，就可以調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。

(3)設(shè)置電機的轉(zhuǎn)速初值

電機速率的初始值為P₁＝4000；

設(shè)定的光柵移動一個計數(shù)值的時間T的初始值設(shè)定為0.4ms；

為運行平穩(wěn)，增加一個調(diào)節(jié)系數(shù)＝0.5

(4)控制膠片的運行速度

定義以下參數(shù)：

膠片行走一幅實際耗費的時間R_n-1

膠片行走一幅設(shè)定耗費的時間TA_n-1

膠片行走一幅實際耗費的時間與設(shè)定耗費的時間之差R_n-1－TA_n-1

脈沖速率轉(zhuǎn)換系數(shù)

電機速度改變量

則，電機在第n個計數(shù)時速度為

電機運行速度的最大值為P_n＝30000

(5)整個控制流程

步驟一：設(shè)置電機速率的初始值為P₁＝4000；

步驟二：

步驟三：判斷走片計數(shù)數(shù)值n是否達(dá)到規(guī)定的要求；如果是則電機速率控制結(jié)束；如果不是則回到步驟二。

步驟四：判斷電機速率是否達(dá)到最大值，如果P_n<30000,則繼續(xù)；如果P_n>30000,則令P_n＝30000。

由以上實施例的描述可知，本實用新型提供了一種數(shù)字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行進(jìn)機構(gòu)，該機構(gòu)具有膠片行進(jìn)精準(zhǔn)、工作穩(wěn)定，且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長的有益技術(shù)效果。本實用新型實現(xiàn)每幅膠片行走長度誤差小于0.05mm，解決了高精度無孔膠片走片機構(gòu)復(fù)雜成本高的缺點，可以實現(xiàn)整體設(shè)備長期而穩(wěn)定運行，大大減少維護(hù)工作量和維修成本，滿足低成本大批量制作電子文件異質(zhì)備份縮微品的要求，符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展方向。