一種數字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構的制作方法

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

背景技術：

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

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規范和標準，提出數字檔案異質備份技術，為電子文件異質備份提供了政策和技術保證。彩色數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500年，保證重要數據的安全，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字圖像，因此，數字圖像輸出到彩色縮微膠片上的設備是實現電子文件異質備份的重要設備。

然而，數字圖像輸出到縮微膠片上的設備的技術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穩定可靠、啟動與停止準確、速度快的膠片行進機構，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確誤差控制在0.05mm的范圍內，常規的膠片行走機構根本無法滿足這一要求，在現有技術中，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，采用步進電機旋轉收片盒驅動軸拉動膠片的驅動方式，是一種結構簡單的膠片行進機構，步進電機接到走片指令后開始旋轉，帶動收片盒驅動軸，纏繞在該軸上的膠片旋轉收片拉動膠片行進，行進的膠片通過計算好的固定開孔輪盤同步旋轉，傳感器收到輪盤信號后送控制器命令使步進電機停止，完成一幅膠片的走、停步驟，此技術優點是結構簡單，但伴隨著收片盒驅動軸上的膠片纏繞膠片的增加，膠片外圓直徑越來越大，造成膠片行進速度越來越快，每幅膠片行走長度達到難以接受的誤差，以致無法控制每幅曝光膠片走片精度的要求，因此必須創造一套可以保證膠片行進要求的技術方案。

技術實現要素：

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

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

進一步，所述膠片輸出裝置包括第一膠片盒體(21)，設置在第一膠片盒體(21)內的用于放置膠片的輸片軸(121)、用于導向的第一導輪組(214，215,216)，設置在第一膠片盒體(21)外的第一導輪(122)，所述第一導輪(122)安裝在立板(12)上；

進一步，所述膠片接收裝置包括第二膠片盒體(31)，設置在第二膠片盒體(31)內的用于放置膠片的收片驅動軸(126)、用于導向的第二導輪組(127，128，129)，設置在第二膠片盒體(31)外的第二導輪(125)、編碼器輪(124)、第三導輪(123)，所述第二導輪(123)、編碼器輪(124)和第三導輪(123)均安裝在立板(12)上；

進一步，所述第一膠片盒體(21)包括盒體蓋(212)、盒蓋保護鎖；

進一步，所述第二膠片盒體(31)包括盒體蓋(312)、盒蓋保護鎖(313)；

進一步，所述第二導輪和第三導輪分別設置在編碼器輪兩側；

進一步，所述第一導輪組(214，215,216)包括三個導輪；

進一步，所述第二導輪組(127，128，129)包括三個導輪；

進一步，膠片輸出路徑由輸片軸(121)至第一導輪組(214,215,216)、第一導輪(122)、膠片曝光座(13)和膠片壓板(14)之間、第三導輪(123)、編碼輪(124))、第二導輪(125)、第二導輪組(127)、收片驅動軸(126)；

進一步，所述膠片行走機構為數字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構。

本實用新型使用旋轉編碼器進行檢測膠片行走長度，反饋到步進電機驅動器，控制步進電機旋轉速度、旋轉時間方式控制膠片行走精度的機電結構系統，本實用新型采用高精度數字編碼器器件，提供一種高精度、高效率的縮微膠片行進機構，可為生產數字圖像縮微膠片拍攝設備提供一種控制走片長度精準穩定、高效低成本的機電一體化結構。

值得注意的是，本實用新型對現有技術的改進之處主要在于硬件結構的配置，而非系統運行的軟件或程序。本實用新型的技術方案在數字圖像縮微膠片拍攝裝置中設置了高精度旋轉編碼器，用于自動檢測精準控制步進電機的啟動停止時間、根據收片盒驅動軸的直徑變化自動調節步進電機轉速；設置了單片機架構的機電一體化控制電路及其平面。本實用新型具有結構簡單、成本低、性能穩定、精度高壽命長的特點。

附圖說明

圖1是本實用新型結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式詳述如下：

一、數字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構

如圖1所示，數字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構包括底座1，垂直設置在底座1上的立板12，底座1上端設置有膠片曝光座13，膠片曝光座13的內側緊貼立板12，膠片曝光座13上設置有膠片壓板14，膠片曝光座13的左側設有膠片輸出裝置，右側設有膠片接收裝置，膠片輸出裝置包括第一膠片盒體21，第一膠片盒體21內設置有用于纏繞膠片的輸片軸121，用于對膠片進行導向的第一導輪組，包括三個導輪214，215，216，膠片從三個導輪214，215，216的中間間隙穿過，在第一膠片盒體21外側設置有第一導輪122，用于將第一導輪組傳輸過來的膠片進一步導向至膠片曝光座13和膠片壓板14之間，第一導輪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內設置有用于膠片卷繞的收片驅動軸126，用于導向的第二導輪組，包括三個導輪127，128，129，膠片從三個導輪127，128，129的中間間隙穿過，在第二膠片盒體31的外側設置有第二導輪125，第二導輪125的左側設置有編碼器輪124，編碼器輪124左側設有第三導輪123，第二導輪123、編碼器輪124和第三導輪123均安裝在立板12上，膠片傳輸時，先由輸片軸121傳輸至第一導輪組214,215,216、然后再到第一導輪122、膠片曝光座13和膠片壓板14之間、第三導輪123、編碼器輪124、第二導輪125、第二導輪組127，最終卷繞在收片驅動軸上。為了起到保護作用，第一膠片盒體21包括盒體蓋212、盒蓋保護鎖；第二膠片盒體31包括盒體蓋312、盒蓋保護鎖313。

二、數字圖象縮微膠片拍攝裝置的膠片行走機構的控制方法，

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

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

行走步數的算法的應用是因為行走機構在設計或在加工過程中出現了偏差，產生了一個隨機的并且具有累計效應的誤差。要消除誤差有兩種辦法：1、在設計或者在加工工藝、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。行走步數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備指標容許的范圍內，下面對行走步數算法做詳細介紹。

1、行走步數算法

(1)行走步數(距離)算法

定義：

D計算得到的步進電機行走一片時光柵移動計數值

J實際的步進電機行走一片時光柵移動計數值

A指定的步進電機行走一片時光柵移動計數值

n＝1，2，3，4……….1300，走片計數

m＝1，2，3，4……….1300，走片計數

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

電機直接驅動膠片收片軸，拉動膠片盒內的膠片行走收片。這種設計方式的優點是：結構簡單、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，使工作不穩定。要想使膠片行走在一個合理的速度范圍內，就要調節電機轉速。要控制電機轉速，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，如此周而復始，直到所有圖像曝光完畢。因此通過前一幅膠片行走出現的誤差，修正下一幅膠片的行走，就是我們解決調節電機轉速問題的思路及出發點。

(1)每行走一幅膠片的設定時間

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。根據設定距離確定一幅膠片在運動該設定距離長度的路線時所需要的時間，并根據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，從而使膠片運行穩定。

定義以下參數：

T設定的光柵移動一個計數值的時間(當前設定值為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電機的脈沖速率

A指定的步進電機行走一幅圖像時光柵的移動計數值，即膠片行走一幅時推動編碼器輪旋轉光柵轉動時需要產生的計數，簡稱步數

n走片計數，其在1，2，3，4……，1300中取值

則有：每行走一幅膠片的設定時間＝A×T。

(2)調節電機轉速

膠片行走使用步進電機，步進電機靠電脈沖驅動，提供一個脈沖就能使電機旋轉一個設定角度。因此脈沖速率高低，決定電機速度快慢。通過設定行走一幅圖像時步進電機的脈沖速率P，就可以調節電機轉速。

(3)設置電機的轉速初值

電機速率的初始值為P₁＝4000；

設定的光柵移動一個計數值的時間T的初始值設定為0.4ms；

為運行平穩，增加一個調節系數＝0.5

(4)控制膠片的運行速度

定義以下參數：

膠片行走一幅實際耗費的時間R_n-1

膠片行走一幅設定耗費的時間TA_n-1

膠片行走一幅實際耗費的時間與設定耗費的時間之差R_n-1－TA_n-1

脈沖速率轉換系數

電機速度改變量

則，電機在第n個計數時速度為

電機運行速度的最大值為P_n＝30000

(5)整個控制流程

步驟一：設置電機速率的初始值為P₁＝4000；

步驟二：

步驟三：判斷走片計數數值n是否達到規定的要求；如果是則電機速率控制結束；如果不是則回到步驟二。

步驟四：判斷電機速率是否達到最大值，如果P_n<30000,則繼續；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字圖像縮微膠片拍攝裝置的膠片行進機構，該機構具有膠片行進精準、工作穩定，且設備結構簡單、使用壽命長的有益技術效果。本實用新型實現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復雜成本高的缺點，可以實現整體設備長期而穩定運行，大大減少維護工作量和維修成本，滿足低成本大批量制作電子文件異質備份縮微品的要求，符合節能環保的發展方向。