DE3788990T2

DE3788990T2 - Verfahren und Vorrichtung zur stroboskopischen Fernsehbesichtigung eines nicht-synchronisierten Ereignisses.

Info

Publication number: DE3788990T2
Application number: DE3788990T
Authority: DE
Inventors: Herman C Gnuechtel; Stephen P Kosmen
Original assignee: WEB PRINTING CONTROLS Co
Current assignee: WEB PRINTING CONTROLS Co
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1987-09-01
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2007-09-02
Also published as: JPS6389982A; CA1308805C; EP0260049A3; US4794453A; EP0260049B1; JP2578607B2; DE3788990D1; EP0260049A2

Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft allgemein das Fachgebiet der stroboskopischen Echtzeituntersuchungen von asynchronen, dynamischen Ereignissen durch eine Videokamera, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtzeitsynchronisierung der hochintensiven, kurzdauernden Beleuchtung eines im wesentlichen vorhersagbaren, asynchronen Ereignisses mit der Bildaufnahme einer Videokamera, die insbesondere für ein geschlossenes Farbe-zu-Farbe Aufnahmesystem in einem kommerziellen Gewebebedruckungsgerat geeignet ist.
Die Videountersuchung dynamischer Ereignisse ist anerkanntermaßen von früher her (siehe z. B. US-A-4 586 080) ein wichtiges Element zur Ausführung verschiedenartiger automatisierter Funktionen in einer kommerziellen und industriellen Umgebung. Von besonderem Interesse ist dabei die Möglichkeit, eine Videountersuchung eines asynchronen Ereignisses durchzuführen, das zu einer vorhersagbaren Zeit oder innerhalb einer bekannten Zeitspanne auftritt oder sich wiederholt. Eine solche Untersuchung von bewegten oder dynamischen Abläufen verwendet eine typischerweise hochintensive, kurzdauernde Beleuchtung (d. h. stroboskopische Beleuchtung), um die Bewegung zu stoppen und zusammen mit einer Videokamera ein Bild des Schauplatzes zu erfassen. Häufig wechseln dabei die Ereignisse mit großer Schnelligkeit und daher ist eine zeitliche Koordinierung hoher Präzision notwendig, um ein Bild des Ereignisses zu erhalten.
So ist es z. B. in Mehrfach-Farbendruckmaschinen, in denen aufeinanderfolgende Druckvorgänge in einer Vielzahl von Farben auf einem bewegten Gewebeband an aufeinanderfolgenden, sich wiederholenden Abständen durchgeführt werden, nötig, daß die Stellen am Gewebeband, an denen die aufeinanderfolgenden Druckvorgänge stattfinden, eine vorherbestimmte Beziehung untereinander haben. So trägt ein jeder Druckvorgang eine andere Farbe in einer vorherbestimmten Art und Weise auf den Gewebestreifen in übereinanderliegenden Schichten auf, um das erwünschte Mehrfarbenbild zu erzeugen. Um eine Auflösung hoher Qualität im Endprodukt zu erzielen, ist es nötig, daß die Druckmuster präzise ausgerichtet sind. Diese Ausrichtung wird als Registrierung bezeichnet.
Es ist im Stand der Technik bekannt, daß die Registrierung der Druckmuster durch den Druck von Registrierungs- oder Ausrichtungsmarkierungen auf dem bedruckten Gewebe überprüft werden kann. Dies geschieht z. B. durch die Anbringung einer Markierung einer Farbe mit einem Toleranzbereich und anschließendem Druck einer Markierung einer anderen Farbe innerhalb des Toleranzbereiches der ersten Markierung. Die Bedienungsperson wertet dann die Registrierungsmarkierung aus und überwacht die Registrierung durch Steuerung der axialen, Umfangs- und Schrägeinstellungen. Dieser Einstellungsprozeß ist für den Druckmaschinisten sehr zeitaufwendig und sehr anspruchsvoll und führt zu einer hohen Fehlerwahrscheinlichkeit, sowie zu einer Einschränkung der Genauigkeit, mit der die Registrierung kontrolliert wird. Somit sind automatische Messungen und eine Kontrolle der Registrierung der Justierungseinstellung sehr wünschenswert.
Eine Vorrichtung zur automatischen Registrierungskontrolle (wie z. B. in WO-A-84/01231 beschrieben) vergleicht die Position der Registriermarkierung auf dem Gewebeband bei jedem Druckvorgang und justiert die Bedruckungselemente, bis die Positionen der Markierungen ein vorgegebenes Verhältnis aufweisen. Ein solches System verwendet einen photoelektrischen Sensor zur Erfassung der Position der Registriermarkierung auf dem Gewebeband. Somit ist ein billiger und zuverlässiger Photosensor zur Bildaufnahme der Registriermarkierungen in einem solchen automatisierten System sehr wünschenswert.
CCD-Videokameras stellen einen solchen verläßlichen und billigen Videosensor zur Verfügung. Bei Verwendung einer CCD-Videokamera kann ein Videobild des Gewebemusters oder eines Teils davon aufgenommen werden und durch ein automatisches Steuersystem verarbeitet werden, um die Registriermarkierungen und ihre Lage zu erfassen. Da das Muster einen reproduzierbaren Wiederholabstand hat, ist die ungefähre Wiederholposition der Registriermarkierungen vorhersagbar. Um ein Videobild vom bewegten Gewebeband zu erhalten, kann eine hochintensive, kurzdauernde Beleuchtungsquelle (wie z. B. ein Stroboskop) verwendet werden, um die Bewegung zu stoppen. Jedoch waren die im Stand der Technik bekannten CCD-Kameras nicht in der Lage, mit einem Stroboskop ein Bild eines asynchronen Ereignisses aufzuzeichnen, da die CCD- Videokamera wegen der Lade- und Entladeerfordernisse des CCD-Sensors eine vollständige Bildabtastung unmittelbar vor dem Stroboskopblitz benötigt. Zusätzlich zerstört elektromagnetische Interferenz durch den Stroboskopblitz einen Teil der Daten, die aufgenommen werden. Dies verhindert eine verläßliche Bilddatenaufnahme und -analyse.
US-A-4 567 506 beschreibt eine Vorrichtung zur Echtzeitsynchronisierung einer hochintensiven, kurzdauernden Beleuchtung eines im wesentlichen vorhersagbaren asynchronen Ereignisses mit der Bildaufnahme einer Videokamera, die einen Bildsensor und eine Synchronisierungs-Generatorschaltung aufweist, der periodische Abtastimpulse zur Auslösung der Bildaufnahmeabtastung des Bildsensors auslöst. Das Gerät enthält Mittel zur Auslösung hochintensiver, kurzdauernder Beleuchtung des im wesentlichen vorhersagbaren Ereignisses und Mittel zur Auslösung einer Bildaufnahmeabtastung des Bildsensors, zur Erzeugung von Bilddaten, die mit dem im wesentlichen vorhersagbaren Ereignis übereinstimmen. Das System benützt dabei keinen CCD-Bildsensor, es wird kein Hinweis auf Mittel zur selektiven Unterdrückeung der Abtastimpulse gegeben und keine vorgezogene Auffrischabtastung erzeugt.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zur Synchronisierung einer Videokamera zur stroboskopischen Beleuchtung eines asynchronen Ereignisses zu schaffen, um eine zuverlässige Hochgeschwindigkeits-Echtzeitbildaufnahme zu erlauben.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zur Auslösung einer Vorausabtastung eines CCD-Videokamerasensors mit einer vorherbestimmten Zeitspanne vor der stroboskopischen Beleuchtung eines vorhersagbaren, asynchronen Ereignisses und zur Verzögerung der Bildaufnahme über eine vorherbestimmte Zeitspanne nach Beginn der stroboskopischen Beleuchtung zu schaffen.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein neues und verläßliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Synchronisierung einer CCD-Kamera mit einem Mehrfach- Farbengewebedruckgerät zur Verfügung zu stellen, um die Bilddaten von Registriermarkierungen, die stroboskopisch beleuchtet werden, zu erfassen.
Die Lösung der genannten Aufgaben wird in Ansprüchen l (Vorrichtung) und 15 (Verfahren) beansprucht.
Kurz ausgedrückt, ist die Vorrichtung entsprechend der Erfindung dafür ausgebildet, die hochintensive, kurzdauernde Beleuchtung eines im wesentlichen vorhersagbaren, asynchronen Ereignisses mit der Bildaufnahme einer Videokamera, die einen Bildsensor und eine Synchronisierungsgeneratorschaltung hat, welche wiederum periodische Abtastimpulse zur Auslösung der Bildaufnahmeabtastung des Bildsensors erzeugt, zu synchronisieren. Das Gerät enthält Vorrichtungen zur Unterdrückung der periodischen Abtastimpulse der Synchronisierungsgeneratorschaltung und Vorrichtungen zur Erzeugung eines vorgezogenen Auffrischimpulses zur Auslösung der Bildaufnahmeabtastung des Bildsensors zu einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt vor dem vorhersagbaren Ereignis. Zusätzlich werden Vorrichtungen zur Auslösung der Bilderzeugungsabtastung des Bildsensors nach der ersten vorherbestimmten Zeitspanne bereitgestellt.
Die Erfindung wird zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verständlich.
Fig. 1A ist ein allgemeines Blockdiagramm, das die spezifische Ausführungsform der Vorrichtung zur synchronisierten, strobsokopischen Bildaufnahme eines dynamischen, asynchronen Ereignisses entsprechend der Erfindung darstellt.
Fig. 1B ist ein allgemeines Impulsdiagramm, das die spezifische Ausführungsform des Zeitablaufverhaltens des Systems aus Fig. 1A darstellt.
Fig. 2A ist eine bildhafte Darstellung, die die spezifische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gewebebehandlung darstellt.
Fig. 2B ist eine schematische Seitenansicht, die die spezifische Ausführungsform der Vorrichtung zur Gewebebehandlung aus Fig. 2A darstellt.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die spezifische Ausführungsform einer automatischen Farb-zu-Farb-Registriervorrichtung für ein Mehrfach-Farbgewebedruckgerät in Übereinstimmung mit der Erfindung darstellt.
Fig. 4 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das die spezifische Ausführungsform der in Fig. 3 gezeigten Bildvorspannsteuerschaltung darstellt.
Fig. 5 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das eine spezifische Ausführungsform der in Fig. 3 gezeigten Stroboskopsteuervorrichtung darstellt.
Fig. 6 ist ein Impulsdiagramm, das den Zeitablauf und die Wellenformen, die mit den Schaltkreisen aus Fig. 3 bis 5 assoziiert sind, darstellt.
Fig. 7 ist ein detailliertes Schaltdiagramm, das eine spezifische Ausführungsform der Kamerasynchronisierungsschaltung der Fig. 4 darstellt.
Fig. 8 ist ein detailliertes Schaltdiagramm eines Burstgenerators, der zur Verwendung in Verbindung mit der Erfindung geeignet ist.
Fig. 1A ist ein allgemeines Blockdiagramm, das eine spezifische Ausführungsform der Vorrichtung 10 zur synchronisierten, stroboskopischen Untersuchung eines vorhersagbaren, dynamischen, asynchronen Ereignisses durch eine Videokamera 16 entsprechend der Erfindung darstellt. In der Vorrichtung 10 wird eine hochintensive, kurzdauernde Beleuchtungsvorrichtung 12 (z. B. ein konventionelles Stroboskop, ein Impulslaser, usw.) verwendet, um den dynamischen Schauplatz 14 auszuleuchten und den Bewegungsablauf zu stoppen, damit ein im wesentlichen vorhersagbares spezifisches Ereignis durch die Bildaufnahmekamera 16 untersucht werden kann. Die Ausleuchtung muß nicht notwendigerweise mit sichtbarem Licht erfolgen, sondern es kann z. B. Infrarotlicht in Verbindung einer CCD-Videokamera effektiv verwendet werden.
Ein Ereignis, das im wesentlichen voraussagbar ist, kann ein Ereignis sein, das sich periodisch wiederholt oder von dem erwartet werden kann, daß es im Bildfeld der Kamera oft genug erscheint, um für den erwünschten Zweck Verwendung zu finden. Somit ist ein Ereignis voraussagbar, wenn dann das Ereignis über eine bestimmte Zeitspanne vorhanden ist (ein Zeitfenster), und wenn das Erscheinen des Einzelbildes genau genug voraussagbar ist, um sicherzustellen, daß der Ort des Geschehens im Sichtfeld der Kamera oft genug für die erwünschte Anwendung erscheint.
So kann z. B. der Schauplatz ein sich bewegender Gewebestreifen innerhalb einer Mehrfarben-Gewebe-Druckpresse sein und das interessierende Ereignis die Bewegung einer Registriermarkierung, von Kennzeichnungen oder eines erwünschten Teils des Druckmusters (d. h. ein Teil der Gewebekennzeichnung), das an einer Stelle innerhalb des Bildfeldes der Bildaufnahmekamera 16 auf das Gewebe aufgedruckt ist. Da die Gewebebedruckvorrichtung einen bekannten Wiederholabstand benutzt, kann vorhergesagt werden, daß die Registriermarkierung periodisch an ungefähr der gleichen Stelle mit einer Genauigkeit wiederkehrt, daß sie periodisch in den Sichtbereich der Kamera mit einer Periode auftritt, die durch den Wiederholabstandzyklus der Gewebedruckvorrichtung bestimmt wird.
Wie in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gezeigt, kann der dynamische Schauplatz 14 z. B. durch eine (nicht dargestellte) Positionsverschlüsselungsvorrichtung überwacht werden, um ein Rückkopplungssignal 18 zu erzeugen, das mit der Systemlogikschaltung 20 oder der Stroboskopsteuerschaltung 22 gekoppelt ist. Dieses Rückkopplungssignal 18 kann zur Vorhersage des erwünschten Ereignisses verwendet werden. So befindet sich z. B. in der Gewebebedruckvorrichtung eine Positionsverschlüsselungsvorrichtung, die den Beginn eines jeden Wiederholabstandes anzeigt. Dieses Signal kann zusammen mit der Position der Registriermarkierung relativ zum Beginn des Wiederholabstandszyklusses dazu benutzt werden, um den Zeitpunkt vorherzusagen, an dem sich das Zeichen innerhalb des Kamerabildfeldes befindet. Die Stroboskopsteuerung 22 kann dann unter der Steuerung der Systemlogik 20 die Beleuchtungsvorrichtung 12 auslösen (z. B. eine konventionelle Stroboskoplampe in der dargestellten Ausführungsform), um die Bewegung des Gewebebandes zum vorhergesagten Zeitpunkt zu stoppen, wenn sich die Registriermarkierung innerhalb des Bildfeldes der Kamera 16 befindet.
In der beschriebenen Ausführungsform ist die Kamera 16 eine WV-CD120-Farb-CCD-Fernsehkamera, die von Panasonic vertrieben wird. Solche Kameras sind sehr zuverlässige und billige, normale Verbraucherfarbkameras mit freilaufender interner Synchronisierungsgeneratorschaltung, um alle notwendigen Steuer- und Synchronisierungssignale zu erzeugen und eine Bildsensormatrix mit CCD-Vorrichtungen anzusteuern. Somit sind diese bestens zur Bildaufnahme in der Vorrichtung 10 geeignet. Jedoch arbeiten die Bildsensoren solcher Kameras sehr dynamisch. Daher werden kontinuierliche Zyklen zur Entfernung von Ladungen, die sich während der vorhergehenden Bilderzeugung angesammelt haben, und eine Voraufladung der CCD-Geräte vor einer normalen Bildaufnahmeabtastung der Sensormatrix benötigt, um ein verzerrtes Bild zu vermeiden. Somit kann die Kamera nicht bloß in Warteposition auf das asynchrone Ereignis am Schauplatz 14 bleiben und dann eine Bildaufnahmeabtastung der Bildsensormatrix durchführen, wenn das Stroboskop 12 ausgelöst wird.
Daher hält, wie gezeigt, eine Synchronisierungssteuerschaltung 24 durch eine kontinuierliche Erzeugung von Auffrischimpulsen und Kopplung der Impulse mit der Kamera 16 über die Leitung 26 die Kamera zur Bildaufnahme im vorbereiteten Zustand. Diese Auffrischimpulse lösen periodische Entlade- und Vorladezyklen aus, die einen periodischen Bildaufnahmeabtastzyklus des Bildsensors der Kamera 16 erzeugen (d. h. die vertikale Abtastung des Bildsensors, der mit der Erzeugung eines Videofeldes verbunden ist). Diese Auffrischimpulse müssen häufig genug auftreten, um die notwendigen dynamischen Charakteristika der Kamera (festgelegt durch die Kamerakonstruktion) aufrechtzuerhalten, jedoch kann die Periode länger als die normale vertikale Abtastungsperiode sein (z. B. 16,6 Millisekunden (ms) nach dem NTSC-Standard). Daher kann die Synchronisierungssteuerschaltung 24 die normalen Vertikalabtastungssignale der Kamera verwenden, um die Auffrischimpulse mit einer standardvertikal-Abtastungsperiode zu erzeugen, oder ein Signal erzeugen, das unabhängig von den normalen Vertikalabtastungssignalen ist.
Die Synchronisierungssteuerschaltung 24 erzeugt einen präkonditionierenden (d. h. vorgezogenen) Auffrischimpuls (bei t&sub1; in Fig. 1B) für eine vorherbestimmten Zeitspanne (T&sub1;) vor dem voraussagbaren Zeitpunkt (t&sub0;) des interessierenden Ereignisses, um einen Bildaufnahmeabtastungszyklus (d. h. einen vertikalen Feldabtastungszyklus) auszulösen, der jegliche Vorladung der Matrix löscht. Nach dieser Präkonditionierungsabtastung wird die Kamera in einem im wesentlichen stationären Zustand gehalten, wobei die normalen Vertikalabtastsignale unterdrückt werden und der Bildsensor für die Abtastung der eigentlichen Bildaufnahme bereit steht. Die vorherbestimmte Zeitspanne T&sub1; sollte wenigstens eine Vertikalabtastungsperiode lang sein, um eine vollständige Vertikalabtastung des Kamerabildsensors in der beschriebenen Ausführungsform zu ermöglichen. Jedoch muß T&sub1; zumindest lang genug sein, um eine Vertikalabtastung eines Teils des Bildsensors zu ermöglichen, der groß genug ist, um die Bildaufnahmedaten des gewünschten Bildes zu ermöglichen. In manchen Ausführungsformen kann das gewünschte Bild nur einen Teil der Bildsensormatrix decken. Daher muß nur der gewünschte Teil des Bildsensors abgetastet werden, so daß die Zeitspanne T&sub1; dementsprechend kürzer sein kann. Jedoch sollte T&sub1; dann einer vollständigen Vertikalabtastung entsprechen, wenn das erwünschte Bild nicht zuverlässig in nur einem Anteil des Bildsensors lokalisiert werden kann.
Eine vorherbestimmten Zeitspanne (T&sub1;) nach der Auslösung der Bildaufnahmeabtastung durch den vorgezogenen Auffrischimpuls (bei t&sub1;), wird das Stroboskop 22 (bei t&sub0;) in Reaktion auf ein Steuersignal aktiviert, das zwischen der Stroboskopsteuerschaltung 22 und dem Stroboskop 12 gekoppelt ist. Die Zeitspanne T&sub1; kann eine Präzisionszeitspanne sein (z. B. ist in der beschriebenen Ausführungsform T&sub1; 20 ms plus oder minus 10 Mikrosekunden). Daher ist die Erfindung für die Bildaufnahme von Hochgeschwindigkeits-, kurzdauernden Ereignissen geeignet, die eine Präzisionszeitablaufsteuerung von Stroboskop und Kamera zur Aufnahme eines Ereignisbildes benötigen.
Anschließend koppelt die Synchronisierungssteuerung 24 ein Steuersignal (bei t&sub2;) an die Kamera 16, um die eigentliche Bildaufnahmeabtastung zu einer vorherbestimmten Zeitspanne (T&sub2;) nach Aktivierung des Stroboskops auszulösen. Diese zweite vorherbestimmte Zeitspanne (T&sub2;) verhindert, daß die elektromagnetische Interferenz vom Stroboskop 12 die Bilddaten während der Bildaufnahmeabtastung zerstört. Die zweite vorherbestimmte Zeitspanne sollte lang genug sein (z. B. 0,5 ms in der dargestellten Ausführungsform), um die Interferenz zu einem Pegel zu verringern, der auch ausreichend ist, um eine verläßliche Bildaufnahme zu erlauben. Diese Zeitspanne wird daher von solchen Faktoren, wie die Nähe der Kamera und der Stroboskopschaltungen, dem Grad der Rauschunempfindlichkeit von den Schaltungen etc., abhängen.
Die Bilddaten, die während der Bildaufnahmeabtastung des Bildsensors zum Zeitpunkt t&sub2; erhalten werden, werden von der Kamera 16 der Systemlogik 20 zur Speicherung in einem Speicher 21 und zur Weiterverarbeitung zugeleitet. So wird z. B. das Bild bei der Gewebebedruckung derart verarbeitet, daß die relative Position bei verschiedenen Farbregistriermarkierungen bestimmt wird und Steuersignale an einen Ausgabe-Bus 28 zur Registriersteuerung erzeugt werden.
Während einer zusätzlichen Zeitspanne (T&sub3;) können die Hochspannungsladeschaltungen der Stroboskopsteuerschaltungen 22 abgeschaltet werden, so daß die Stroboskopzündungsschaltung zur Vorbereitung der nächsten Zündung des Stroboskopes 22 nicht wieder aufgeladen wird. Diese Abschaltungszeitspanne ist nützlich, wenn die Ladeschaltungen in der Nähe der Kamera sind, um eine Interferenz des Aufladeprozesses mit der Bildaufnahme und eine Zerstörung der Bilddaten zu verhindern. Diese Zeitspanne sollte lang genug sein, um sowohl eine Beendigung einer vollständigen Vertikalabtastung des Sensors (d. h. zumindest 16,6 ms in der beschriebenen Ausführungsform) oder zumindest eine Vertikalabtastung eines erwünschten Anteils der Sensormatrix zu erlauben. Nach dieser letzten vorherbestimmten Zeitspanne (T&sub3;) wird ein Signal (bei t&sub3;) durch die Stroboskopsteuerschaltung 22 erzeugt, das die Aufladung der Hochspannungsschaltung der Stroboskopsteuerspannung 22 freigibt.
Betrachtet man nun die Fig. 2 bis 8, ist dort eine spezifische Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die in einem automatischen Farb-zu-Farb-Registriersystem für eine Mehrfach-Farb-Gewebedruckvorrichtung 10 verwendet wird. In Fig. 2A befindet sich eine bildhafte Darstellung, die einen Teil der Gewebebedruckvorrichtung 10, in der einige Teile entfernt sind, darstellt. Ein bewegter Gewebestreifen 114 (im wesentlichen durchsichtig dargestellt, um die zugehörigen Rollen und ähnliches zu zeigen) läuft über die Rollen 53, 54, um die Bewegung des Gewebebandes durch den Apparat 110 zu erleichtern. Zwei Bildaufnahmekameras 116, 116' (z. B. ein Typ WV-CD120-Farb-CCD-Fernsehkamera von Panasonic) werden verwendet, um eine Untersuchung beider Seiten des bedruckten Gewebebandes 114 zusammen mit den verbundenen Stroboskoplampen 112, 112' (z. B. ein Typ FX- 199-Stroboskop, vertrieben durch EGG Optics) zur stroboskopischen Beleuchtung zu erlauben. Die Kameras 116, 116' sind, wie dargestellt, auf Laufschienen 58, 58' montiert, die die Positionierungsriemen 60, 60' aufweisen, die die Kameras 116, 116' in jede gewünschte Position entlang den Laufschienen 58, 58' bringen. Die Riemen 60, 60' werden durch konventionelle Stufenmotoren 62 (nur einer dargestellt) angetrieben, die durch den Bildprozessor 130 (siehe Fig. 3) im Steuerschaltungsgehäuse 64 gesteuert werden, wobei der Bildprozessor 130 die Stellung der Kameras 116, 116' ansteuern kann. Fig. 2B veranschaulicht in diagrammartiger Weise den Pfad des Gewebebandes 114 und die Position der Kameras 116, 116' und der Stroboskope 112, 112'.
Während des Betriebes erfassen die Kameras 116, 116' und die Stroboskope 112, 112' unter der Kontrolle der Steuerschaltung der Fig. 3 stroboskopisch ein Bild der Region 115 (ca. 0,2 Zoll · 0,2 Zoll in der dargestellten Ausführungsform) auf der Gewebeoberfläche, die das Blickfeld (d. h. Bildfeld) der Kamera 116 ist und innerhalb derer sich die (nicht dargestellte) Registriermarkierung zu dem Zeitpunkt befindet, in dem das Stroboskop aktiviert wird. Bilddaten, die durch die Kamera bei der Bildaufnahme erzeugt werden, werden zur Steuerschaltung innerhalb des Gehäuses 64 übertragen, die die Bilddaten zur Gewinnung der Registrierinformation analysiert. Diese Information wird zur Steuerung der Registrierkorrekturmotoren 140 (siehe Fig. 3) zur Aufrechterhaltung der Farb-zu-Farb-Registrierung verwendet.
Das Blockdiagramm der Fig. 3 stellt eine spezifische Ausführungsform der Systemschaltung 210 für das Farb-zu- Farb-Registriersystem des Vielfarbendruckgerätes 110 der Fig. 2 entsprechend der Erfindung dar. Das System zeichnet ein Videobild der (nicht dargestellten) Registriermarkierungen auf, die auf dem Gewebeband 114 aufgedruckt sind. Obwohl die Registriermarkierungen in der beschriebenen Ausführungsform aus einem Muster von vier Paaren von Punkten (einer für jede der drei Farben und schwarz) bestehen, würden den Fachleuten auf diesem Gebiet zahlreiche Registriermarkierungen als geeignet erscheinen. Die Registrierung wird durch die Aufnahme und Bearbeitung eines Bildes der aufgedruckten Registriermarkierungen an der Abbildungsschaltung 220 aufrechterhalten, um die Verschiebung der Punktpaare relativ zueinander zu bestimmen. Diese Information wird dann mit Hilfe der Steuerschaltung 230 dazu verwendet, um über die Korrekturmotoren 140 Steuersignale zur Einstellung der Gewebeposition zu erzeugen.
Die Registriersteuerschaltung 210 kann zusätzliche Abbildungsschaltungen 220' aufweisen, um die Verwendung mehrerer Kameras (z. B. eine für jede Gewebeseite wie dargestellt in Fig. 2) mit einer Steuerschaltung 230 zu ermöglichen. Die Abbildungsschaltung 220 ist mit einem Standardbus 222 durch einen Dualanschluß-Schreib-Lesespeicher (z. B. ein dual port RAM des Typs HM6116's von Hitachi) verbunden, der, wie dargestellt, als Kommunikationsspeicher 224 dient. Jede zusätzliche Abbildungsschaltung 220' ist über ihren eigenen Kommunikationsspeicher 224' und Bus 222' mit dem Bus 222 verbunden. Die Abbildungsschaltung 220, 220' enthält auch eine Einzelbildspeicherschaltung 228, 228', die, wie dargestellt, mit einem Einzelbildspeicherbus 226 verbunden ist. Die entsprechende Schaltung für jede Abbildungsschaltung ist identisch mit der der Abbildungsschaltung 220. Daher werden zusätzliche Schaltungen nicht im Detail dargestellt, und die Beschreibung der Abbildungsschaltung 220 kann auf jede zusätzlichen Abbildungsschaltung 220' übertragen werden.
Die Abbildungsschaltung 220 ist mit der Steuerschaltung 230 durch den Bus 222 über den Kommunikationsspeicher 232 verbunden, der als Speicherpuffer zur Übertragung der Daten zum und vom Kommunikationsspeicher 224 der Abbildungsschaltung dient. Somit dienen die Kommunikationsspeicherschaltungen 224, 232 als Schnittstellenpuffer zwischen dem Steuerschaltungsbus 240 und dem Abbildungsschaltungsbus 250.
Der Steuerschaltungsbus 240 kann ein Standardbus sein (z. B. in der dargestellten Ausführungsform ein STD BUS, vertrieben durch die Pro-Log Corporation), der den Steuerprozessor 242 (z. B. in der dargestellten Ausführungsform eine 7804A-0-Prozessorkarte, vertrieben durch die Pro-Log Corporation) mit peripheren Schaltkreisen verbindet. Ein Speicher 244, der mit dem Bus 240 verbunden ist, stellt einen Speicherplatz (d. h. sowohl einen Schreib-Lesespeicher wie z. B. dem M5M5128 RAM von OKI als auch ein Festwertspeicher wie z. B. dem AMD2764 ROM von Advanced Micro Devices) zur Programm- und Datenspeicherung zur Verfügung, während, wie dargestellt, eine Eingabeschnittstelle 246 über den Bus 240 die Eingabe von zusätzlichen Daten in den Prozessor 242 gestattet. Ein konventioneller optisch gekoppelter Ausgabetreiber 248 (z. B. ein 065A optisch gekoppelter Triac, vertrieben durch Opto-22) koppelt die Steuersignale vom Prozessor 242 über den Bus 240 mit den Korrekturmotoren 140 und steuert somit die Registrierung an.
Mit dem Bus 240 ist ebenfalls eine konventionelle Konsolenschnittstelle 252 verbunden, die die Schnittstelle zwischen dem Bus 240 und der Konsolentastatur 254 zur Verfügung stellt, sowie ein Konsolenmonitor 256, wie dargestellt. Diese Schnittstelle erlaubt über die Tastatur 254 eine Eingabe der Bedienungsperson (z. B. die Eingabe der Registriermarkierungskoordinaten) in die Systemschaltung 210, und erlaubt der Bedienungsperson darüberhinaus, den Systembetrieb zu überwachen. Wie dargestellt, verbindet zusätzlich die Konsolenschnittstelle 252 die im Einzelbildspeicher 228 gespeicherten Bilddaten mit dem Monitor 256 über den Bus 226, wodurch die Bedienungsperson die erfaßten Bilder der Registriermarkierungen auf dem Monitor 256 betrachten kann.
Der Einzelbildspeicher 228 ist ebenfalls mit dem Bus 250 der Abbildungsschaltung 220, wie dargestellt, verbunden. Der Bus 250 ist ein Standardbus (z. B. in der dargestellten Ausführungsform ein STD BUS, wie von der Pro-Log Corporation vertrieben), um den Bildprozessor 130 (in der dargestellten Ausführungsform eine 7804A-0-Prozessorkarte der Pro-Log Corporation) mit den peripheren Schaltkreisen zu verbinden.
Ein Speicher 262 ist mit dem Bus 250 verbunden, um' den Programm- und Datenspeicher für den Bildprozessor 130 zur Verfügung zu stellen, und Steuersignale, die durch den Prozessor 130 erzeugt werden, sind, wie dargestellt, vom Bus 250 mit einer Stufenmotorsteuerung und -Treiber 264 gekoppelt. Wie oben unter Bezug auf Fig. 2 beschrieben, treibt der Stufenmotortreiber 264 den Stufenmotor 62 an, der die Kamera 116 und das Stroboskop 112 über den Gewebestreifen in Stellung bringt.
Die Videokamera 116 und die Stroboskoplampe 112 bilden zusammen mit einer Stroboskoplade- und -Auslösungsschaltung 266 und einer Kamerasynchronisierungsschaltung 268 (die in Fig. 4 detaillierter dargestellt ist), wie in der gezeigten Anordnung, ein Abbildungssystem 260. Das Abbildungssystem 260 kommuniziert über die Stroboskopsteuerschaltung 270 (detaillierter in Fig. 5 dargestellt) und einem herkömmlichen NTSC zum Cyan-, Magenta- und Gelbdekoder 272 mit dem Prozessor 130 und dem Einzelbildspeicher 228. Die Stroboskopsteuerschaltung 270 und der NTSC-Dekoder 272 sind, wie dargestellt, mit dem Prozessor über den Bus 250 verbunden. Mit der Stroboskopsteuerschaltung 270 ist ebenfalls ein Positionskodierer 274 verbunden.
Während des Betriebs erzeugt die Kamerasynchronisierungsschaltung 268 periodische Abtast- (d. h. Auffrisch) Impulse (ein Impuls alle 20 Millisekunden in der dargestellten Ausführungsform, wie durch die Impulse 508 der Wellenform H der Fig. 6 dargestellt), die eine periodische Entladung und Vorladung in einem Bildaufnahmeabtastzyklus des optischen Sensors der Kamera 116 auslösen (d. h. eine vollständige Vertikalfeldabtastung des Sensors). Diese Impulse erhalten die benötigten dynamischen Lade- und Entladebedingungen, die zur korrekten Funktion des Kamerabildsensors erforderlich sind, aufrecht. Zu einem bestimmten Zeitpunkt (20 Millisekunden in der dargestellten Ausführungsform), bevor die Registriermarkierung erwartungsgemäß direkt im Bildfeld der Kamera 116 erscheint, erzeugt die Stroboskopsteuerung 270 unter der Steuerung des Bildprozessors 130 einen Auslöseimpuls (dargestellt als Impuls 510 der Wellenform A in Fig. 6). Dieser Auslöseimpuls ist, wie dargestellt, mit der Kamerasynchronisierungsschaltung 268 über die Leitung 276 verbunden. Der Auslöseimpuls 510 unterdrückt die Abtastimpulserzeugung (d. h. die Auffrischimpulse) und löst unmittelbar danach einen neuen Bildaufnahmeabtastimpuls (einen vorgezogenen Auffrisch- oder Aufbereitungsimpuls) aus. Dieser vorgezogene Auffrischabtastungsimpuls bewirkt, daß die Kamera einen normalen Bildaufnahmeabtastzyklus (d. h. eine Vertikalfeldabtastung des Bildsensors) durchläuft, der den Sensor (für die Aufnahme des gewünschten Bildes) während der vorherbestimmten Zeitspanne vor Aktivierung des Stroboskops 112 in Betrieb setzt. Wenn die Registriermarkierung mit einer genügend kurzen Periode wiederkehrt (z. B. angenähert zweimal die vorbestimmte Zeitspanne oder weniger), werden die Auffrischimpulse kontinuierlich unterdrückt und nur die vorgezogenen Auffrischimpulse vor der eigentlichen Bildaufnahme erzeugt.
Am Ende der vorherbestimmten Zeitspanne (d. h. 20 ms in der dargestellten Ausführungsform) wird ein zweiter Auslöseimpuls (Impuls 512 der Wellenform B, wie gezeigt in Fig. 6) durch die Stroboskopsteuerung 270 erzeugt, die, wie gezeigt, über die Leitung 278 mit der Stroboskoplade- und Auslösungsschaltung 266 verbunden ist. Dieser Impuls löst die Aktivierung des Stroboskops 112 aus, um die Oberfläche des bewegten Gewebebandes 114 zu beleuchten, sobald sich die Registriermarkierung auf dem Band innerhalb des Feldes der Kamera 116 befindet. Zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt (ca. 0,5 Millisekunden in der dargestellten Ausführungsform) nach der Aktivierung des Stroboskops wird ein anderer Abtastimpuls (Entladeimpuls 292 der Wellenform H, in Fig. 6 dargestellt) erzeugt, der die Kamera dazu bringt, eine Bildaufnahmeabtastung des Bildsensors durchzuführen. Die als Ergebnis dieser Bildaufnahmeabtastung resultierende Videobilddatenausgabe (im NTSC-Standardformat) aus der Kamera 116 ist, wie in Fig. 3 dargestellt, über eine Leitung 277 mit dem NTSC-Dekoder 272 verbunden.
Die Videobilddaten, die die Gewebeoberfläche an der Stelle repräsentieren, an der sich die Registriermarkierung befindet, werden durch den NTSC-Dekoder in Bildpunkte oder Pixels aus Zyan, Magenta und Gelb dekodiert. Die dekodierten Daten werden im Einzelbildspeicher 228 gespeichert, der in der dargestellten Ausführungsform aus einem 256 x 256 Bit-Digitalspeicher für jede Farbe bestehen kann. Der Einzelbildspeicher 228 wird zur Speicherung der Bilddaten durch einen dritten Impuls der Stroboskopsteuerung 270 aktiviert, wobei die Stroboskopsteuerung 270, wie dargestellt, über eine Leitung 279 mit dem Einzelbildspeicher 228 verbunden ist.
Während der Bildaufnahmeabtastung der Registriermarkierung, wird die Stroboskopladeschaltung 302 (dargestellt in Fig. 4) solange in einem gesperrten Zustand durch den Impuls der Stroboskopsteuerung 270 über die Leitung 278 (siehe Wellenform B in Fig. 6) gehalten, bis die Bildaufnahmeabtastung beendet ist. Dies verhindert die Generierung jeglicher Interferenz durch die Ladeschaltungen 302, die die Bilddaten während des Bildaufnahmezyklusses zerstören können.
Die Funktionsweise der Stroboskopsteuerung 270 kann besser durch Bezugnahme auf Fig. 5 verstanden werden, die eine spezifische Ausführungsform der Stroboskopsteuerung 270 darstellt. Die Steuerung 270 umfaßt, wie gezeigt angeordnet, eine Zähler-Zeitgeber-Schaltung (CTC) 280 (z. B. Intel 8253 CTC), die mit einem Zähler 282 (z. B. HC404D von National), einem Satz von monostabilen Multivibratoren 284, 286 (z. B. Texas Instrument L5221) und einer 100-kHz-Taktschaltung 288 (z. B. eine STU DS-3C04A, die durch 10 teilt) verbunden ist. In Betrieb löst ein vom Kodierer 274 gekoppeltes Kodierindexsignal eine Abwärtszählung der Zähler-Zeitgeber-Schaltung 280 aus, wobei, wie dargestellt, ein durch den Prozessor 130 vom Standardbus 250 über den Bus 271 in die Zähler-Zeitgeber-Schaltung 280 eingegebener Wert abwärts gezählt wird. Dieser Wert besteht aus von außen durch die Bedienungsperson eingegebenen Daten zur Lokalisierung der Markierungen (d. h. die Registriermarkierungskoordinaten) relativ zum Beginn des Gewebebedruckapparat-Wiederholabstandzyklus. Somit produziert beginnend beim Indeximpuls, der den Anfang des Wiederholabstandzyklus bezeichnet, das Abwärts zählen von der richtigen Zahl zu einer vorherbestimmten Zeitspanne vor dem Zeitpunkt, an dem sich die Registriermarkierung direkt innerhalb des Kamerasichtfeldes befindet (d. h. eine vorherbestimmte Zeitspanne vor dem erwünschten Zeitpunkt zur Aktivierung des Stroboskops) einen Zeitgeberimpuls an der Ausgabe 281 der Zähler-Zeitgeber- Schaltung 280.
Der Zeitgeberimpuls der Zähler-Zeitgeber-Schaltung 280 ist, wie gezeigt, mit der Eingabe des voreingestellten Zählers 282 verbunden (d. h. dieser funktioniert wie eine Präzisions-Zeitgeberschaltung), der den Präzisionsimpuls auf die Ausgabeleitung 276, wie gezeigt, (ebenso dargestellt durch die Wellenform A in Fig. 6) erzeugt und der in der dargestellten Ausführungsform ein 20 Millisekunden breiter Impuls ist. Der Impuls wird durch Abwärtszählen des voreingestellten Zählers 282 erzeugt und basiert auf den kristallgesteuerten Oszillatorimpulsen, die in der dargestellten Ausführungsform alle 10 Mikrosekunden (d. h. 100 kHz) erzeugt werden. Dies ermöglicht eine hochgenaue Taktung des Stroboskops (d. h. plus oder minus 10 Mikrosekunden; eine höhere Präzision kann durch einen HF-Takt erhalten werden), da das Stroboskop im wesentlichen durch die nachlaufende Flanke der Ausgabe des Zählers 280 ausgelöst wird.
Dieser Impuls wird ebenso mit der Eingabe des monostabilen Multivibrators 284 verbunden, der die Erzeugung eines zweiten Impulses auf der Ausgabeleitung 278 auslöst (siehe Wellenform B der Fig. 6, die wiederum ein 20 Millisekunden-Impuls in der dargestellten Ausführungsform zeigt). Schließlich ist dieser Impuls mit der Auslöseeingabe des monostabilen Multivibrators 286 verbunden, der die Erzeugung auf der Ausgabeleitung 279 eines Impulses 0,7 Millisekunden nach dem Anfang des Impulses auf der Ausgabeleitung 278 auslöst, wie dargestellt. Diese drei Ausgabeimpulse sind, wie in Fig. 3 dargestellt und wie oben beschrieben, verbunden.
Wie in Fig. 6 dargestellt, löst die vordere Flanke des Impulses 510 der Wellenform A auf der Ausgabeleitung 276 die Erzeugung des vorgezogenen Auffrischimpulses 290 aus (siehe Wellenform H, Fig. 6). Die vordere Flanke des Impulses 512 der Wellenform B löst die Zündung des Stroboskops 112 und den Beginn der Verzögerungsperiode aus (d. h. löst die Erzeugung eines 0,5 ms-Verzögerungsimpulses 506 der Wellenform G aus), bevor der Entladeimpuls 292, der die eigentliche Bildaufnahmeabtastung startet, erzeugt wird. Die vordere Flanke des Impulses auf der Ausgabeleitung 282 startet die Speicherung der Bilddaten im Einzelbildspeicher 0,7 Millisekunden nach Aktivierung des Stroboskops und daher 0,2 Millisekunden, nachdem die Kamera die Datenerfassungsabtastung begonnen hat. Diese Zeitverzögerung verhindert die Speicherung von wertlosen Daten durch den Einzelbildspeicher 228 am Anfang der Bildaufnahmeabtastung in der dargestellten Ausführungsform.
Wendet man sich nun der Fig. 4 zu, so ist dort ein detailliertes Blockdiagramm einer spezifischen Ausführungsform der Stroboskoplade- und -Auslösungsschaltung 266 und die Kamerasynchronisierungssteuerschaltung 268 aus Fig. 3 dargestellt. Die Stroboskoplade- und Auslösungsschaltung 266 umfaßt eine Hochspannungsschaltung 302 und einen auslösenden monostabilen Multivibrator 304. Die Hochspannungsschaltung 302 enthält einen konventionellen Oszillator und eine Induktions-Hochspannungsschaltung 306, die, wie dargestellt, mit einer Hochspannungskondensatorbank 308 verbunden ist. Wenn die Eingabeleitung 278 während des Betriebes niedrig gehalten wird, ist die Oszillatorschaltung 306 gesperrt, wodurch die Aufladung der Kondensatoren 308 verhindert wird. Wenn die Eingabeleitung 278 hoch gehalten wird, wird der Oszillator 306 eingeschaltet und erzeugt eine Hochspannung, die die Kondensatoren 308 auflädt. Die aufgeladenen Kondensatoren 308 sind, wie dargestellt, mit der Stroboskoplampe 112 verbunden.
Die Eingabeleitung 278 ist ebenfalls, wie gezeigt, mit der Auslöseeingabe des monostabilen Multivibrators 304 verbunden. Eine negative Flanke des Signals auf der Eingabeleitung 278 veranlaßt den monostabilen Multivibrator 304 zur Erzeugung eines Impulses an seinem Ausgang 309. Dieser Impuls ist mit der Auslöseeingabe 111 der Stroboskoplampe 112 verbunden und veranlaßt die Aktivierung des Stroboskops durch Entladung des Hochspannungskondensators 308 über die Stroboskoplampe 112. Somit wird die Stroboskoplampe 112 durch die vordere Flanke der Wellenform auf der Leitung 278 aktiviert (die Wellenform B, dargestellt in Fig. 6). Weiterhin wird eine Wiederaufladung der Hochspannungsschaltung 302 nach der Aktivierung über die Dauer des Impulses gesperrt (20 Millisekunden in der dargestellten Ausführungsform), wonach eine erneute Wiederaufladung möglich ist.
Die Kamerasynchronisierungssteuerschaltung 268 liefert die Steuersignale zur Kamera 116 als Reaktion auf den Eingabeimpuls (Wellenform A), der mit der Eingabeleitung 276 verbunden ist. Die Schaltung der Fig. 4 ist eine spezifische Ausführungsform für die Verwendung mit der Panasonic-CCD- Farb-TV-Kamera, Modell WV-CD120. Diese Kamera enthält einen internen Synchronisierungsgenerator, der die verschiedenen Zeitgebersteuersignale (beispielsweise vertikale Synchronisierung, horizontale Synchronisierung, Farbburst, etc.) erzeugt, die für eine konventionelle NTSC-Videokamera und für eine korrekte Entladung, Vorladung und Abtastung der Kamera-CCD-Bildsensorvorrichtung benötigt werden.
In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden bestimmte Signale der inneren Schaltung unterdrückt und durch Signale, die durch die Kamerasynchronisierungssteuerschaltung 268 erzeugt werden, ersetzt. In der dargestellten Ausführungsform erzeugt die Ausgabe 310 der Kamerasynchronisierungssteuerschaltung 268 Abtastauslöseimpulse (d. h. Auffrischimpulse), die den Vertikalfeldabtastzyklus des CCD-Bildsensors der Kamera auslösen. In der WV- CD120-Kamera ist das normale Vertikalabtaststartsignal eine kontinuierliche, periodische Reihe von Abtastimpulsen (ein jeder ungefähr alle 16,6 ms für jede Feldabtastung), bezeichnet als Vs und erzeugt durch eine MP7260A-integrierte Schaltung, vertrieben von Panasonic. Dieses Vs-Signal wird erzeugt und ausgegeben an dem Pin 18 der MP7260A-Schaltung und verbunden mit Pin 1 (der Vp-Eingang) einer MN50015XPD- integrierten Schaltung. Die MN50015XPD-integrierte Schaltung ist eine Steuerimpulsgeneratorschaltung, hergestellt von Panasonic, die die Signale erzeugt, die zum Betrieb des CCD- Bildsensors der WV-CD120-Kamera erforderlich sind. In der dargestellten Ausführungsform wird das Vs-Signal durch Trennung unterdrückt und durch das Signal vom Ausgang 310 (Wellenform A in Fig. 6) der Kamerasynchronisierungsschaltung ersetzt. Somit wird der Pin 18 der MP7260A-integrierten Schaltung vom Pin 1 der MN50015XPD-integrierten Schaltung abgetrennt und der Ausgang 310 mit dem Pin 1 der MN50015XPD- integrierten Schaltung verbunden.
Ein weiteres Signal, das durch die Kamerasynchronisierungsschaltung 268 erzeugt wird, ist das Dunkeltastsignal, erzeugt an der Ausgabeleitung 312. Zusammengesetzte Dunkeltastsignale werden am Pin 7 der MP7260A-Schaltung erzeugt, die durch die Dunkeltastsignale, die durch die Kamerasynchronisierungsschaltung 268 an der Dunkeltastsignalausgabe 312 erzeugt werden, ersetzt werden. Somit ist der Pin 7 der MP7260A-integrierten Schaltung in der dargestellten Ausführungsform getrennt und die ersetzenden Dunkeltastsignale damit gekoppelt.
Ebenso schalten in der dargestellten Ausführungsform die internen Schaltkreise der WV-CD120-Kamera die Burst- Farbträger während der Vertikaldunkeltastung aus. Da gemäß der Erfindung die Kamera asynchron betrieben wird, steht die Farbbursterzeugung manchmal nicht zu Verfügung. Daher wird zur Erzeugung des entsprechenden Farbburstsignals der Farbburstgenerator der MP7260A-integrierten Schaltung durch Unterbrechung des Pins 20 ausgeschaltet und der Ausgang 404 des Farbburstgenerators 400 (dargestellt in Fig. 8 und nachstehend im Detail beschrieben) damit verbunden, um das ausgeschaltete Signal zu ersetzen. Zur korrekten Synchronisierung des erzeugten Farbburstsignals wird das MFSYNC-Signal vom Pin 16 der MP7260A-integrierten Schaltung mit dem Eingang 402 der Farbburstgeneratorschaltung 400 verbunden. Zusätzlich wird das notwendige 3,58 mHz-Signal durch den SCI-Ausgang am Pin 24 der MP7260A-integrierten Schaltung geliefert, der mit dem Eingang 406 der Farbburstgeneratorsschaltung 400 verbunden wird, während die CSYNC-Ausgabe am Pin 14 abgetrennt und mit Pin 16 verbunden wird.
Die Abtast- und Dunkeltastsignale, die von der Synchronisierungssteuerschaltung 286 erzeugt werden, müssen auch richtig mit den Signalen der internen Synchronisierungsschaltung der Kamera synchronisiert werden. Daher wird der breite Horizontalsteuerimpuls (WHD, ein horizontaler Abtastimpuls) von Pin 15 der MP7260A-integrierten Schaltung mit dem Eingang 314 der Kamerasynchronisierungssteuerschaltung 286 verbunden, um ein Signal zur Synchronisierung des internen Signals der WV-CD120-Kamera zur Verfügung zu stellen.
Die spezifische Ausführungsform der Kamerasynchronisierungssteuerschaltung 268 aus Fig. 4 ist im Detail in Fig. 7 dargestellt. Fig. 7 zeigt die entsprechenden Schaltungsblocks mit gestrichelten Linien und Bezugszeichen entsprechend denen in Fig. 4. Ein Auslösesignal (die Wellenform A in Fig. 6) wird mit der Eingabe der Kamerasynchronisierungssteuerschaltung 268 über die Eingabeleitung 276 verbunden. Dieses Auslösesignal wird durch den Opto-Koppler 320 gekoppelt, der als Motorola 4N26-Opto-Kopplers implementiert werden kann, in Verbindung mit einem optischen Filter, einem NAND-Gatter (z. B. ein Motorola CMOS 4093) und einem Steuertransistorwandler, die, wie in Fig. 7 dargestellt, innerhalb des Block 320 angeordnet sind. Diese Kopplungsschaltung 320 invertiert die Eingabewellenform und erzeugt das invertierte Signal, dargestellt als Wellenform 10 der Fig. 6. Die invertierte Ausgabe des Opto-Kopplers 320 ist, wie dargestellt, mit dem Freigabeeingang eines astabilen Multivibrators 322, dem Auslöseeingang eines monostabilen Multivibrators 324 und einem zweiten monostabilen Multivibrator 326 verbunden.
Der astabile Multivibrator 322 erzeugt kontinuierlich periodische Ausgangsimpulse (gezeigt in Wellenform F der Fig. 6 als die ersten zwei Impulse 504), wenn er vom einem hohen Signal am Freigabe-Eingang (E) freigegeben wird. Daher erzeugt der astabile Multivibrator 322 periodische Impulse, bis er durch ein niedriges Signal am Freigabe-Eingang (E) gesperrt wird, wobei diese Signal in der dargestellten Ausführungsform 20 ms vor der Aktivierung des Stroboskops (d. h. bei der positiven Flanke der Wellenform A) auftritt. Der Ausgang bleibt dann für eine vorherbestimmte Zeitspanne (ungefähr 0,75 ms in der dargestellten Ausführungsform), nachdem das Stroboskop aktiviert wird, hoch, wie aus Wellenform F der Fig. 6 ersichtlich. Zu dieser Zeit kehrt der astabile Multivibrator in seinen frei-schwingenden Zustand zurück. Somit bildet der Ausgang des astabilen Multivibrators 322 die Grundlage für die kontinuierlichen Auffrischimpulse 508 und die Grundlage für ein Signal zur Erzeugung eines Freigabefensterimpulses 502, um den monostabilen Multivibrator 330 freizugeben. Der astabile Multivibrator 322 kann, wie in Fig. 7 gezeigt, durch einen konventionellen 555-Zeitgeber und ein konventionelles NAND- Gatter mit Kondensatorhysterese am Eingang, der wie dargestellt aufgebaut ist, implementiert werden. Als Ergebnis der Hysterese-eingabe am NAND-Gatter werden die Wellenformen D und E (gezeigt in Fig. 6) wie in Fig. 7 gelehrt, mit der Wellenform F, die an der Ausgabe erzeugt wird, generiert.
Der monostabile Multivibrator 324 erzeugt als Antwort auf die nachlaufende Flanke des Impulses der Wellenform C, die der Aktivierung des Stroboskopes entspricht, einen 0,2 Millisekunden-Verzögerungsimpuls (d. h. Impuls 506 der Wellenform G aus Fig. 6. Somit produziert der monostabile Multivibrator 324 eine vorherbestimmte Verzögerung von 0,5 Millisekunden, die zur Erzeugung der erwünschten Verzögerung in der Generierung des Entladeimpulses (d. h. Impuls 292 der Wellenform H nach Fig. 6) verwendet wird. Der Ausgang des astabilen Multivibrators 322 und der monostabile Multivibrator 324 werden, wie dargestellt, zur Auslösung eines monostabilen Multivibrators 330 verwendet. Das erzeugt 0,25 Millisekunden-Impulse am Ausgang des monostabilen Multivibrators 380, sobald der Eingang durch eine positive Flanke getriggert wird, wodurch die Wellenform H aus Fig. 6 erzeugt wird. Somit erzeugt der Eingang des astabilen Multivibrators 322 die Auffrischimpulse 508 und die vorgezogenen Auffrischimpulse 290, während der Verzögerungsimpuls 506 den verzögerten Entladungs- und Abtastimpuls 292, von denen jeder Impuls 0,25 Millisekunden breit ist, erzeugt. Diese Schaltung kann, wie in Fig. 7 gezeigt, implementiert werden und einen Doppeleingangs -monostabilen Multivibrator verwenden (z. B. einen Hochgeschwindigkeits-CMOS-221-Reihe Multivibrator vertrieben durch National), wie im Block 330 aufgebaut.
Die resultierenden Ausgangssignale des monostabilen Mutivibrators 330 (d. h. Wellenform H der Fig. 6) stellen im wesentlichen das Abtastauslöse-Ausgangssignal (verwendet, um das durch die MP7260A-integrierten Schaltung erzeugte Vs- Signal zu ersetzen) dar, außer wenn es mit den Signalen, die innerhalb der internen Kameraschaltungen vorhanden sind, synchronisiert werden muß. Somit wird das Signal durch einen Snychronisierungs-Flip-Flop 334 (z. B. ein Motorola CMOS 4013) getaktet, das das Signal invertiert und dabei die Vs- Ausgangswellenform, gezeigt als Wellenform J in Fig. 6, erzeugt. Die Synchronisierung wird durch die Verwendung des WHD-Signals (gezeigt als Wellenform I in Fig. 6) bewerkstelligt, wobei deren negative Flanke der Beginn der horizontalen Dunkeltastperiode ist. Dieses Signal wird, wie gezeigt, von der internen Synchronisierungsschaltung der Kamera am Eingang 314 angelegt und ist über den Inverter 335 zum Auslöseeingang eines monostabilen Verzögerungsmultivibrators 332 verbunden. Der monostabile Multivibrator 332 verzögert das WHD-Signal um 7,7 Mikrosekunden und koppelt das resultierende Signal zur Takteingabe des Synchronisierungs-Flip-Flops 330. Dies führt zu der Synchronisierung des Vs-Signals mit der Mitte der horizontalen Dunkeltastperiode. Eine Ausführungsform dieser Synchronisierungsschaltung ist in Fig. 7 gezeigt, wobei ein Motorola CMOS 4013 Flip-Flop zusammen mit einem NOR-Gatter, der die Ausgabe invertiert und als Puffer dient, verwendet wird.
Das Eingangssignal, das mit dem Opto-Koppler 320 verbunden ist, wird ebenso über den Auslöseeingang des monostabilen Multivibrators 326 verbunden. Der monostabile Multivibrator 326 erzeugt einen 1720 Mikrosekunden Dunkeltastimpuls (Wellenform K in Fig. 6) als Antwort auf die nachlaufende Flanke des Auslösesignals (Wellenform C in Fig. 6). Der Dunkeltastimpulsgenerator kann, wie in Fig. 7 dargestellt, ausgeführt sein und z. B. einen National-CMOS 221-Multivibrator verwenden. Der Ausgabedunkeltastimpuls des monostabilen Multivibrators 326 ist, wie dargestellt, mit dem Eingang des Synchronisierungs-D-Flip-Flops 336 verbunden. Die Synchronisierungsschaltung 336 wird durch das verzögerte WHD-Signal aus dem monostabilen Multivibrator 332 gesteuert und erzeugt dabei einen Ausgabedunkeltastimpuls, der mit dem Mittelpunkt der horizontalen Dunkeltastperiode synchronisiert ist. Eine spezifische Ausführungsform der Dunkeltastsynchronisierungsschaltung 336 (z. B. ein Motorola CMOS 4013 Baustein) ist im Detail in Fig. 7 dargestellt.
Der synchronisierte Dunkeltastimpuls, der durch die Synchronisierungsschaltung 336 erzeugt wird, ist, wie dargestellt, mit dem Eingang eines NAND-Gatters 338 (z. B. ein Motorola CMOS 4093 Baustein) verbunden. Das WHD-Signal aus den internen Schaltkreisen der Kamera 116 ist, wie dargestellt, direkt mit dem zweiten Eingang des Logikgatters 338 verbunden. Das resultierende Ausgangssignal aus dem Logik- Gatter 338 am Ausgang 318 ist ein verzögertes WHD- Signal, das über die Dunkeltastperiode ausgeblendet wird, die durch den monostabilen Dunkeltastmultivibrator 326 (dargestellt als Wellenform L in Fig. 6) generiert wird. Dieses Dunkeltastausgangssignal ist durch die Ausgangsleitung 312 mit der CCD-Kamera 116 verbunden, um Dunkeltastsignale in die Kamera zu übermitteln und den Kameraausgang während der ersten 1720 Mikrosekunden der Bildaufnahmeabtastung auszuschalten.
Wendet man sich nunmehr der Fig. 8 zu, so ist hier ein spezifischer Schaltkreis 400 zur Erzeugung des Ersatz- Farbbursthilfsträgersignals für die WV-CD120-Videokamera dargestellt. Das MFSNYC-Signal von Pin 16 der MP7260A- integrierten Schaltung ist mit dem Eingang 402 eines monostabilen Multivibrators 410 (z. B. ein Signetics HCT123) verbunden. Der monostabile Multivibrator 410 erzeugt einen Impuls, der um 100 Nanosekunden verzögert ist. Der verzögerte Impuls ist, wie dargestellt, über die Leitung 412 mit einem zweiten monostabilen Multivibrator 420 (z. B. ein Signetics HCT123) verbunden. Der verzögerte Impuls löst einen Freigabeimpuls an der Ausgangsleitung 422 des monostabilen Multivibrators 420 aus, der mit dem Eingang eines NOR-Gatters 430 (z. B. ein Signetics HCT123) verbunden ist. Ein zweiter Eingang zum NOR-Gatter 430 ist mit dem SCI- Ausgangspin 24 der MP7260A-integrierten Schaltung der internen Kamerasynchronisierungsschaltung verbunden, der ein 3,58 mHz Signals erzeugt. Somit gibt der Freigabeimpuls das Gatter 430 für eine Zeitspanne frei, die ausreichend ist, um ungefähr 8 Zyklen des Farbburstsignals auf dessen Ausgangsleitung 404 zur geeigneten Zeit während der horizontalen Dunkeltastperiode zu erzeugen. Der Ausgang 404 ist mit einer Burstleitung innerhalb der CCD-Kamera in der dargestellten Ausführungsform verbunden, indem er die SC-Burstleitung von Pin 20 der MP7260A-integrierten Schaltung trennt und den Ausgang 404 mit der abgekoppelten Leitung verbindet. Somit stellt die Farbburstgeneratorschaltung 400 ein Farbburstsignal mit geeigneter Taktung in kontinuierlicher Form zur Verfügung, um das unterbrochene Farbburstsignal von der MP7260A-integrierten Schaltung zu ersetzen.
Spezifische Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung zur synchronisierten Echtzeitbildaufnahme durch eine Videokamera bei einem vorhersagbaren asynchronen Ereignis, das mit einer hochintensiven, kurzdauernden Beleuchtung beleuchtet wird, wurden zum Zweck der Darstellung der Art und Weise, in welcher die Erfindung ausgeführt und verwendet werden kann, beschrieben.

Claims

1. Vorrichtung zur Echtzeit-Synchronisierung einer hochintensiven, kurzdauernden Beleuchtung eines im wesentlichen voraussagbaren asynchronen Ereignisses zu der Bildaufnahme einer Videokamera (16, 116) mit einem CCD-Bildsensor und einer Synchronisierungsgeneratorschaltung, die periodische Abtastimpulse erzeugt, die eine Bildabtastung durch den Bildsensor auslösen, bestehend aus:

einer Vorrichtung (304) zur selektiven Unterdrückung der periodischen Abtastimpulse und zur Erzeugung eines vorgezogenen Auffrischabtastimpulses (290), der eine erste Bildabtastung durch den Bildsensor während einer ersten vorherbestimmten Zeitspanne vor dem im wesentlichen voraussagbaren Ereignis auslöst, wobei der Bildsensor präkonditioniert und die Bildabtastung unterdrückt wird, bis das im wesentlichen voraussagbare Ereignis eintritt;

einer Vorrichtung (304) zur Auslösung hochintensiver, kurzdauernder Beleuchtung des im wesentlichen voraussagbaren Ereignisses; und

Vorrichtungen (268, 270) zur Auslösung einer zweiten Abtastung durch den Bildsensor nach der ersten vorherbestimmten Zeitspanne, um Bilddaten zu erzeugen, die dem im wesentlichen voraussagbaren Ereignis entsprechen.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin mit Regenerierungsvorrichtungen (322, 330) zur Erzeugung periodischer Auffrischimpulse (508), und mit Vorrichtungen zur Unterdrückung der Abtastimpulse, die durch die Synchronisierungsgeneratorschaltung der Videokamera (16, 116) erzeugt werden, und zum Ersatz der Auffrischimpulse, so daß die Auffrischimpulse als periodische Abtastimpulse genutzt werden.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die periodischen Auffrischimpulse (508) eine Periode haben, die zumindest ebenso lang wie die periodischen Abtastimpulse sind.

4. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich mit einer Vorrichtung (324) zur Unterdrückung der Vorrichtungen (268, 270), die die zweite Bildabtastung während einer zweiten vorherbestimmten Zeitspanne nach der Auslösung der hochintensiven, kurzdauernden Beleuchtung aus löst.

5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen voraussagbare Ereignis weitgehend innerhalb einer Zeitspanne bekannter Länge vorhersagbar ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen voraussagbare Ereignis eine durch die Videokamera (16, 116) erkennbare Bewegung in Richtung einer Stelle eines Teils eines Druckmusters auf einem bewegten Gewebeband (114) innerhalb einer Gewebebedruckvorrichtung mit bekannten Wiederholabständen ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der betreffende Anteil des Druckmusters auf dem Gewebeband (114) eine Registriermarkierung ist.

8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin eine Beleuchtungsvorrichtung (12, 112) zur Bereitstellung eines hochintensiven, kurzdauernden Lichtsignals enthält, um das im wesentlichen voraussagbare Ereignis zu beleuchten.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, zusätzlich mit einer Vorrichtung (284) zur Unterdrückung der Beleuchtungsvorrichtung (12, 112) über eine Zeitspanne unmittelbar nach der Auslösung der Beleuchtungsvorrichtung, wobei die Zeitspanne lang genug ist, um die Erzeugung interferierender Signale während der zweiten Bildabtastung durch die Beleuchtungsvorrichtung zu verhindern.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung (12, 112) eine Vorrichtung (302) zur vorherigen Aufladung der Beleuchtungsvorrichtung enthält, um die Aktivierung der Beleuchtungsvorrichtung zu ermöglichen, und daß die Vorrichtung (284) zur Unterdrückung die Vorrichtung zur vorherigen Aufladung inaktiviert.

11. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich mit einer Speichervorrichtung (288) zur Speicherung der Bilddaten.

12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (268, 270) zur Auslösung einer Bildabtastung eine Präzisionszeitgebervorrichtung (280, 282, 288) enthält, um eine präzise erste vorherbestimmten Zeitspanne zu erzeugen, so daß die hochintensive, kurzdauernde Beleuchtung derart ausgelöst wird, daß sie während der präzisen ersten vorherbestimmten Zeitspanne nach der Erzeugung des vorgezogenen Auffrischabtastimpulses (290) stattfindet.

13. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste vorherbestimmte Zeitspanne zumindest ebenso lang wie die Periode der periodischen Abtastimpulse ist.

14. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste vorherbestimmte Zeitspanne zumindest lang genug ist, um eine Bildabtastung eines vorherbestimmten Teils des Bildsensors zu erlauben, der ausreichend ist, um die gewünschten Bilddaten zu liefern, die dem im wesentlichen voraussagbaren Ereignis entsprechen.

15. Verfahren zur Echtzeit-Synchronisierung der Bildaufnahme einer Videokamera (16, 116) zu einer hochintensiven, kurzdauernden Beleuchtung eines im wesentlichen voraussagbaren asynchronen Ereignisses, wobei die Videokamera einen CCD-Bildsensor enthält und das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Erzeugung periodischer Auffrischimpulse (508) zur periodischen Auslösung der Bildabtastung durch den Bildsensor;

Unterdrückung der Auffrischimpulse und Erzeugung eines vorgezogenen Auffrischimpulses (290) während einer ersten vorherbestimmten Zeitspanne vor dem im wesentlichen voraussagbaren Ereignis zur Erzeugung einer ersten Bildabtastung durch den Bildsensor während der ersten vorbestimmten Zeitspanne vor dem im wesentlichen voraussagbaren Ereignis, wobei der Bildsensor präkonditioniert und die Bildabtastung ausgeschaltet wird, bis das im wesentlichen voraussagbare Ergebnis erfolgt;

Auslösung der hochintensiven, kurzdauernden Beleuchtung des im wesentlichen voraussagbaren Ereignisses; und

Erzeugung eines Bildaufnahmeimpulses (292) zur Auslösung einer zweiten Bildabtastung durch den Bildsensor während einer zweiten vorherbestimmten Zeitspanne nach der ersten vorherbestimmten Zeitspanne, um Bilddaten zu erzeugen, die dem im wesentlichen voraussagbaren Ereignis entsprechen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (16, 116) eine Synchronisierungsgeneratorschaltung enthält, die periodische Abtastimpulse erzeugt, die periodische Bildabtastungen durch den Bildsensor auslösen, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt der Unterdrückung der Abtastimpulse der Synchronisierungsgeneratorschaltung enthält und die Abtastimpulse durch die periodischen Auffrischimpulse (508) ersetzt.

17. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beleuchtungsvorrichtung (12, 112), die eine vorhergehende Aufladung erforderlich macht, zur Beleuchtung verwendet wird, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt der Unterdrückung der vorherigen Aufladung der Beleuchtungsvorrichtung über eine bestimmte Zeit nach der Auslösung der Beleuchtung beinhaltet.

18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, weiterhin mit dem Schritt der Speicherung der Bildinformation.