автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.13, диссертация на тему:Программные методы управления процессом цветного проявления при химико-фотографической обработке цветных кинофотоматериалов

ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО КИНЕМАТОГРАФИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ КЙНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

71.531.35.025-52 На правах рукописи

СМИРНОВ Андрей Борисович

ОГРАММНЫЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЦВЕТНОГО 'ОЯВЛЕНИЯ ПРИ ХИМИКО-ФОТОГРАФИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ЦВЕТНЫХ КИНОФОТОМАТЕРИАЛОВ.

D5.17.13 - Технология кинофотоматериалов и магнитных носителей

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ -1998

Работа выполнена в Санкт-Петербургском институте кино и телеввд

ния.

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Греков К.Б.

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, старший научный сотрудник Винокур А.И., НИКФИ, г. Москва кандидат технических наук, профессор Брыкин Л.В., СПИКиТ, г. Санкт-Петербург к/с «Леннаучфилъм», г. Санкт-Петербург.

(С

45

Защита состоится «22» октября 1998г. в ' " часов на заседаш Диссертационного совета Д 035.01.01 при Санкт-Петербургском институ кино и телевидения, по адресу 191126, Санкт-Петербург, ул. Правды, д. 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сайт Петербургского института кино и телевидения.

Автореферат разослан «21» сентября 1998г.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 035.01.01

/К.Ф. Гласмаш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Важнейшей задачей техники кинематографии итется получение изображений высокого качества. Одним из наиболее [>фективных путей улучшения экранного кинематографического изобра-сния является совершенствование методов и техники кошроля и управ-:ния технологическими процессами химико-фотографической обработки шопленок, направленных на стабилизацию и оптимизацию важнейших адий этих процессов. Значительную роль играет при этом и дальнейшее |вершенствование методов сенситометрического контроля.

Управление технологическими процессами печати и химико-фото-афической обработки кинопленки и печати сегодня рассматривается как ;иный комплекс, включающий в себя ряд подсистем, построенных на иных принципах для цехов обработки киностудий, кинокопировалышх 1брик, лабораторий обрабатывающих кинопленку.

Цель работы. Целью данной диссертационной работы является со-ршенствование средств и методов контроля технологического процесса [мико-фотографической обработки кинопленки, в частности стадии цвет-то проявления, а также автоматизированного получения результатов нситометричсского контроля, направленное на нормализацию и стабили-цию фотографического качества киноизображения. Цель реализуется пум теоретических и экспериментальных исследований, устанавливающих личественное. влияние рецептурных и режимных факторов процесса юявления на сенситометрические характеристики цветных кинопленок. ) результатам исследований разработано сервисное математическое и юграммное обеспечение, которое, с одной стороны, ускоряет и делает бое стабильным сенситометрический контроль а, с другой стороны, помо-гт технологу быстрее найти правильное решение по корректировке тех-логических параметров процесса химико-фотографической обработки ноплетси. Существенно при этом, что поставленная задача решается как

качественном, так и на количественном уровне.

Научная новизна работы. При исследовании характера взаимосад между контрольными оптическими плотностями контрольных полей сенс тограммы и химическим составом проявляющих растворов, величиной ) этих растворов, температурой и продолжительностью стадии проявлен® процессе химико-фотографической обработки профессиональных кинош нок впервые вместо значений параметров процесса и сенситометрическ параметров были использованы их отклонения от требуемой величины, ч позволило создать более гибкую покомпонентную математическую моде процесса цветного проявления.

На базе созданной математической модели процесса цветного проя ления были практически реализованы возможности варьирования чис. учитываемых технологических параметров процесса цветного проявлени позволяющие технологу решать задачу не только качественного, но и кол пественного прогнозирования, то есть быстрее определить не только ю скорректировать технологические параметры процесса химико-фотограф ческой обработки кинопленки (например, увеличить время проявления), I и на сколько (например на, 10с).

Практическая ценность. Предложенная автором оригиналыи структурная схема послужила основой для разработки информациона советующего программного комплекса (ИСПК), для КИЛ цехов обрабоп пленки и лабораторий, обрабатывающих цветную кинопленку «Кос1ак», г процессам ЕС№2 и ЕСР-2В. В состав программного комплекса входят:

. сервисная подсистема поиска наиболее вероятных причин возни новения отклонений при обработке кинопленки,

. банк данных различных видов брака, содержащий также наиболс вероятные причины его возникновения, методы его устранения и дальне! шей профилактики,

• подсистема «калькулятор», реализующая компенсационный расчет позволяющая проводить расчет отклонений сенситометрических парафов обработанной кинопленки, в зависимости от отклонения технолога-;ких параметров процесса химико-фотографической обработки кино-:пки, и наоборот, по заданным отклонениям сенситометрических пара-гров кинопленки производить расчет величин изменений параметров вдесса обработки кинопленки, которые необходимо произвести для дос-кения заданных сенситометрических характеристик,

- графическая подсистема, позволяющая наглядно демонстрировать исимость сенситометрических параметров от параметров технологиче->го процесса обработки кинопленки,

. обучающая подсистема для ознакомления с работой программного тлекса.

Разработан программно-аппаратный комплекс сенситометрического ггроля, ориентированный на КИЛ цехов обработки кинопленки и лабо-ории, обрабатывающие кинопленку «Kodak». Программная часть ком-:кса реализована с применением современных информационных техно-ий, в виде системы управления базой данных (СУБД). Применен новый год расчета сенситометрических показателей и рейтингов обработки по теме ILS-ABC GRADING. Разработан программно-аппаратный гаггер-ic для подключения денситометра к компьютеру, что позволяет автома-ировать процесс измерения оптических плотностей.

Разработанный комплекс состоит из денситометра «Brumicro», персо-ъного компьютера и разработанного автором оригинального программ-о обеспечения. Входящая в состав комплекса СУБД позволяет:

• хранить данные об обрабатываемых в лаборатории кинопленках, ре-ьтаты текущего сенситометрического контроля, производить расчет от-яений сенситометрических показателей от заданных значений, а также ггинг каждого испытания по системе ILS-ABC GRADING;

. вводить результаты измерений оптических плотностей контроль» сенситограммы как вручную, так и непосредственно с денситометра, д чего используется оригинальный программно-аппаратный интерфейс;

. получать любые формы отчетов, которые могут быть необходил для проведения перекрестных испытаний, а также анализировать статист: ческую информацию по обработке кинопленки в лаборатории за шобой в риод времени;

• создавать единую базу данных для нескольких лабораторий.

Автор выиосит на защиту:

1. Результаты исследования процесса цветного проявления професси нальных кинопленок, позволившие установить характер взаимосвязи ыа ду оптическими плотностями контрольных полей контрольных сенсит грамм и химическим составом проявляющих растворов, величиной рН эт го раствора, температурой и продолжительностью процесса проявления.

2. Математическую модель процесса химико-фотографической обр ботки и, в частности, цветного проявления, как наиболее важной стади основывающуюся на линейных уравнениях. При этом необходимо оцек вать не сами параметры процесса и сенситометрические характеристики, их отклонения от нормированной (рекомендуемой изготовителем кин пленки) величины. Для увеличения гибкости модели связь каждой сено тометрической характеристики с технологическим параметром процес< должна описываться отдельной зависимостью, а для повышения точное! модели она должна быть представлена в виде двух различных уравнени одно для описания зависимости при отрицательных отклонениях технсш< гических параметров, а второе — для положительных отклонений.

3. Программно-аппаратный комплекс для КИЛ ЦОП и лаборатори обрабатывающих негативную кинопленку «Kodak». Комплекс позволж автоматизировать текущий сенситометрический контроль. При этом впе] вые предложено сохранять результаты сенситометрических испытаний

мате реляционной базы данных (БД). Отличительной особенностью эаботанного для автоматизации процесса ввода оптических плотностей трольной сенситограммы специального программного интерфейса явля-(возможность подключения к нему различных типов денситометров (по шчным коммуникационным каналам, с различными программными и арагаыми протоколами обмена).

4. Информационно-советующий программный комплекс (ИСПК) со-1щий из сервисной, графической и обучающей подсистем, банка данных шчных видов брака и подсистемы калькулятор, реализующей на основе )аботанной математической модели стадии цветного проявления прямое зратпое прогнозирование, а также компенсационный расчет по произ-мао выбранным параметрам процесса химшсо-фотографической обрата кинопленки.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на науч: семинарах кафедры фотографии и технологии обработки светочувст-;лышх материалов в 1994-98 г.г. и на научной конференции эценовские чтения» в Российском Государственном Педагогическом версигете имени А.И. Герцена в 1995г. Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей. Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста, включая список литературы из 78 реноваций, 39 рисунков и 18 таблиц. Работа состоит из введения, чета-глав, выводов и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введеиии обоснована актуальность работы, дана характеристика ояния проблемы, сформулированы цель работы, ее научная новизна и ггаческая ценность.

Первая глава содержит анализ современного состояния средств I томатизации технологического процесса химико-фотографической об] ботки кинопленки. Определены основные направления автоматизации щ цесса обработки кинопленки. Рассмотрены различные схемы автомата: рованного управления как технологическим процессом обработки кш пленки в целом, так и отдельными параметрами процесса. Проведен анал различных математических моделей процесса цветного проявления, к важнейшей стадии, определяющей качество обработки пленки. Определе иерархическая структура автоматизированной системы управления проц< сом обработки как одной из подсистем системы управления производств* в целом, в свою очередь, имеющую в своем подчинении ряд подсист управления отдельными параметрами процесса обработки кинопленки. В параметры процесса разделены на оперативно и неоперативно регулирз мне, кроме того, рассмотрены вопросы стабилизации и оптимизации па[ метров процесса обработки. Показано, что в качестве выходных параме ров процесса могут использоваться не только сенситометрические па£ метры кинопленки, но и значения оптических плотностей опрсделешп полей сенсшхмраммы, причем таких полей должно быть не менее двух. ] основе литературного обзора поставлены задачи исследования.

Вторая глава посвящается исследованию процесса цветного прояви ния современных профессиоцальшлх кинопленок, выполненному в лабор тории кафедры фотографии и технологии обработки светочувствителып материалов, а также экспериментальной и аналитической проверке раз ли ных математических моделей процесса цветного проявления.

Показано, что зависимость между технологическими параметра! процесса и сенситометрическими параметрами обработанной киноплен можно рассматривать как формальную, поскольку процесс обрабоп включает в себя большое число трудноучитыв аемых факторов, и составл ние аналитической зависимости затруднительно. Рассмотрена математич

ая модель процесса цветного проявления, основанная на линейных урав-ниях, как наиболее простая и вместе с тем обладающая достаточной точ-стью для определения сенситометрических параметров обработанной нопленки. В этом случае зависимость имеет вид:

D,= AuXi, (1)

У=1

где Di - сенситометрический показатель, ю - свободный член уравне-я, О - параметр процесса обработки, А, - коэффициент линейного урав-гия.

Исследованы различные методы нахождения коэффициентов системы тейных уравнений. Первый из них основан на методе наименьших квад-гов, когда коэффициенты находятся по формулам:

^_ . g_ S\Sb~S-jSi çq

SiSt~ S2S2 SiSi~ S2S2

где:

я n n n

" ; s2=Zx ; 5,=Zy ; 5,=Zx* ; Zx,y, • (3)

b-1 l-l f.I

Основным достоинством этого метода является возможность настрой-модели без проведения предварительных испытаний. Затраты на пред-•ительную настройку системы снижаются при этом до минимума Одна-точность такой метод обеспечивает только в том интервале, в котором юдятся производственные данные, использованные для нахождения ко-|>ициептов уравнений. Кроме того, при увеличении числа параметров щесса расчет коэффициентов значительно усложняется.

Другой метод, основанный на полном факторном эксперименте, по-ляет обеспечил, достаточную точность на всем выбранном интервале ьирования всех параметров процесса. К его недостаткам следует отне-большие затраты на предварительные испытания. Так, при включении одель 6 параметров процесса необходимо провести 64 предварительных

испытания. При этом зависимость вида:

D = K+ А1Х1 + Л2Х2+...+AnXn + B\zXiX2+...+B{n -1 )*Xn - iX

где Xn - фиктивные переменные, связанные с параметрами процесса сос

т, ПАРАМЕТР ПРОЦЕССА ± ИНГЕГОАЛ ВАРЬИРОВАНИЯ

ношением: х--——-—-- моя

СЩЦНЯЯ ИЕЛ-НА ПАРАМЕТРА ПРОЦрОСА

оказаться и нелинейной, поскольку это неполное уравнение второго iropj

ка. Однако в данном случае распет коэффициентов уравнений достахоч

прост:

К = -J-X D'> А> = 4гТ = XjiXjmDj

Г< J= 1 N 1 " J= 1 , (i

i Ф m

где N - число предварительных испытаний.

При проведении исследования процесса цветного проявления проф*

сионалышх кинопленок показано, что количество входных параметров

математической модели, описывающей этот процесс, может быть сокрап

но до 5 (концентрации проявляющего и ангавуалирующего веществ, вел

чина рН, температура

Таблица 1 продолжительность проя Средние величины параметров процесса и ~ " г

интервал их варьирования. л£1Шя) Например, при X

мико-фотографической с работке позитивной кии пленки Fuji 8816 по мод филированному процес ЕСР-2В выбраны среда величины параметров и интервалы их варьирования (табл. 1), а в качест выходных параметров - оптические плотности контрольных полей сенсш граммы, измеренные за всеми тремя светофильтрами (к, з, с). В результа проведения 32 независимых опытов по методу полного факторного эксг рименга и компьютерной обработки полученных результатов были получ

Параметр Средняя ветчина Илервап варьирования

КЬнцэнтра+к CD-2 tfn 2,8 ±0,45

Кэнцантрацкя КВт fin 1,72 ±0,3

Величина рН 10,5 ±0,3

Температура °С 36,0 ±1,0

Время продапения с 420 ±30

i коэффициенты уравнений математической модели цветного проявления.

Результаты проведенных исследований показали, что после проверки ачимости коэффициентов уравнений по критерию Стыодента и адекват-сти полученной модели по критерию Фишера коэффициенты при произ-дении двух параметров оказываются отброшенными как незначащие, что дтверждает возможность использования линейных уравнений в качестве тематической модели процесса цветного проявления.

Полученные уравнения позволяют прогнозировать значения оптаче-их плотностей контрольных полей сенситограммы в зависимости от ве-чин входных параметров процесса цветного проявления. Для пленки Fuji 16 расхождение рассчитанных и экспериментально полученных значе-й на превысило 2% (табл.2). Возможно также решение и обратной зада: расчет необходимого значения одного из параметров процесса цветного оявления (при 4 параметрах с фиксированными значениями), произволь-выбранного технологом, для достижения заданных значений оптических отностей (табл. 3).

Для уменьшения числа предварительных испытаний и снижения затрат на их проведение,

Таблица 2

оптическая КП КП КП П<гГ КП КП

плотность №1 № 1 N81 №2 №2 №2

к э с к 3 с

расчетное 0,13 0,27 0,32 2,41 2,80 3,18

измеренное 0,12 0,26 0,33 2,43 2,80 3,18

жена «покомпонентная» математическая модель. В Таблица 3

Расчет параметров процесса по заданным оптическим этой модели рассмат-

плотностям

параметр конц. CD (г/л) конц. КВг (г/л) РН Температура (°С) Продол, прояв. (с)

расчетное 3,19 2,01 10,8 37,1 393

измеренное 3,25 2,02 10,8 37,0 390

риваются не сами параметры процесса, а их отклонения от заданной величины, при

>м вместо одного уравнения для каждого сенситометрического параметра юльзуется несколько простейших линейных уравнений (по числу приия-

тых к рассмотрению параметров процесса) вида:

ддил/ддг, (б:

При этом для большей точности модели предложено использовать д уравнения для каждого из параметров процесса: одно для описаш зависимости сенситометрического параметра от параметра процесса щ его отрицательных отклонений (величина параметра меньше нормальной) второе для положительных отклонений (величина параметра больп нормальной). Графики, представленные на рис. 1, показывают, что такс подход действительно повышает адекватность полученной модели реал ной зависимости, по сравнению со случаем использования только одши линейного уравнения.

Третья глава содержит описание разработанного автором ИСПК XI мико-фотографической обработки кинопленки.

ИСПК имеет структуру, показанную на рисунке 2. В его состав вход* следующие функции:

. Анализ причин возникновения отклонений: Логико-аналигаческг подсистема поиска наиболее вероятных причин возникновения отклонен» при обработке цветной кинопленки по процессам ЕСЫ-2 и ЕСР-2В, приче отдельно реализованы алгоритмы для негативного ЕСИ-2 и цозитивног ЕСР-2В процессов. Данная система работает в диалоговом режиме. По р< зультатам анализа состояния проблемы, возникшей при обработке киш пленки (отклонение от нормы сенситометрических показателей), систем выдает возможные причины возникновения этой проблемы, а также рею мендации по устранению возникших отклонений и возможные метод профилактики, направленные на недопущение подобного отклонения дальнейшем.

« Анализ брака: Банк браков возникающих при химико-фотографической обработке кинопленки по процессам Е01-2 и ЕСР-2В. В нем содержится описание этого брака (то есть того, как брак выглядит на

ОТКЛОНЕНИЕ

рлммет» негативной и позитивной кинопленке),

ГКЛГИ1Г/-/Ч <"

исунок 1.

>афическое представление по->мпонентной математической одели на основе двух линейных >авнений

наиболее вероятные причины возникновения, методы устранения и профилактики данного вида брака. Данная подсистема является открытой и позволяет вносить в бане новые данные.

. Компенсационный расчет: Подсистема «калькулятор», в которой применена ^компонентная математическая модель процесса проявления кинопленки, на позволяет проводить расчет отклонений параметров процесса проявле-ля кинопленки необходимых для достижения заданных отклонений сен-ггометрических параметров (в данной подсистеме в качестве сенсигомет-иеских параметров используются контрольные плотности сенситограм-ы), кроме того, по известным отклонениям параметров процесса можно 1ссчитатъ значения отклонений сенситометрических параметров. Модель

может быть настроена как

ИНООРИМЦИОННОСОВЕТУХХЦИЙ ПРОГРАММНЫЙ коапписс

кжггапьно-ОБУЧиоЩАЯ СИСТЕМА

АНАЛИЗ ПРИЧИН

вазнмнавЕния отклонений

О

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ РАСЧЕТ ГРАФИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ АНАЛИЗ БПША

I 1 /

СИСТЕМА КАЛЬКУЛЯТОР ГРАФИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

анашти^ССКАЯ

СИСТЕМА

>

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

□ с

сунок 2.

рукгурная схема ИСПК

на основе предварительных испытаний, так и на основе данных текущего сенситометрического контроля. Эта операция может быть произведена не по всем, а только по нескольким про-

говольно выбранным параметрам процесса проявления и контрольны плотностям. Подсистема может быть настроена на несколько различны процессов (различные проявочные машины, различные типы пленок), пр этом для каждой настройки сохраняется отдельный файл с данными. По; система позволяет также проводить компенсационный расчет, то есть ог ределитъ, на какую величину необходимо изменить произвольно выбра* ный параметр процесса, чтобы компенсировать отклонение сенситометр! ческих параметров, вызванное отклонением другого параметра процесс: Механизм такого расчета графически показан на рис. 3.

. Графические зависимости: Графическая подсистема, позволяет вы водить на экран зависимости между параметрами процесса проявления контрольными плотностями. Графики строятся отдельно дом каждого зс нального слоя. Подсистема содержит данные для построения 384 графиков , Контрольно-обучающая подсистема: Предназначена для приобрете ния операторами навыков работы с основной частью ИСПК химике фотографической обработки кинопленок. В данной подсистеме использс вана специальная программа-экзаменатор, позволяющая проводить опро экзаменуемого на основе заранее составленных вопросов.

Разработанный ИСШ внедрен в производство I КИЛ Ленинградской кино фабрики. В условиях реально го производства настройк этой системы была проведен в два этапа: сначала предва рнтельная по данным фирмы изготовителя кинопленки, ; затем более точная — на ос нове производственных дан

Рисунок 3.

Графическое представление «компенсационного» расчета.

АТ - отклонение температуры проявляющего раствора; АР - изменение оптической плотности контрольного поля, вызванное отклонением температуры; М - изменение продолжительности проявления, необходимое для компенсации изменения температуры ДТ

ГОСГНОЗ измерение

R 1,30 1.33

1,32 129

HD G 1,74 .......1,77______ 1.79 1.78

В 2,06 2,11 2.09 210

R 0,55 0,56 0.56 0.54

LD G 0,89 0,95 0.32 0.93

В 1.67 1,74 171 1.74

Таблица 4 1ШХ текущего сенситометрического контро-Прогнозирование контрольных

эттических плотностей для пленки ля. При этом пами были рассчитаны коэф-<odak 5248 при изменении величины рН проявляющего раствора, фициенты линейных уравнений, которые за-1 строка рН=10,3, 2 строка

тем были откорректированы. Прогнозирование значений оптических плотностей контрольных полей сенситограммы (табл. 4) показало, что их различие с реально определенными в КИЛ ЛКФ не превышает 2%. Использование подсистемы «компенсационного расчета» позволило также быстро компенсировать отклонение одного параметра процесса изменением другого без ос-шовки процесса химико-фотографической обработки.

В четвертой главе описывается разработанный автором программно-штатный комплекс (ПАК), предназначенный для КИЛ цехов обработки ленки и лабораторий, обрабатывающих цветную кинопленку «Kodak», а исже структура базы данных и система управления базой данных (СУБД),

входящих в состав комплекса ПАК позволяет

наличии денситометра подключенного к компьютеру). Благодаря разработанному автором

гсунок4

руктурная схема ПАК

программному интерфейсу отсутствуют аппаратные ограничения на тш используемого денситометра

ПАК обеспечивает расчет основных сенситометрических показателе! (AG - average gradient, ER - Exposure Rating). Величина AG определяете! как наклон прямой линии, соединяющей точку на характеристической кри вой с оптической плотностью Цща + 0.2 и точку, отстоящую на 1.35LgH i сторону больших по оси LgH (LgH - десятичный логарифм экспозиции).

Величина ER, характеризующая светочувствительность кинопленки рассчитывается по формуле:

ER = 100(3-LgH), (7)

где Н - величина экспозиции в точке с оптической плотностью Dmir

+ 0.2.

ПАК обеспечивает расчет рейтингов контрольной сенситограммы по основным параметрам и выбор общего рейтинга на основе системы ILS-АВС GRADING (табл. 5). При этом значение нормы рейтинга вычисляется как абсолютная (для ER и Dmin) или выраженная в процентах относительная (для AG) разница между соответствующими значениями сенситометрических параметров контрольной и эталонной сенситограмм. Кроме этого, возможно получение итоговых результатов за выбранный промежуток времени, в виде круговых диаграмм (рис.5).

Таблица 5

Нормы рейтинга в системе ILS-ABC GRADING, применяемой при проведении перекрестных испытаний.

-»->•»-»-» Ухудшение качества обработки -»-»-»-»■»

Тип пленю» Параметр А А' В В' С

негатив ER <10 10 11-14 15 >15

AG% <10 10 11-14 15 >15

Dmin <0.05 0.05 0.06-0.09 0.10 >0.10

А -получен хороший результат, процесс в пределах нормы; А* - процесс в пределах нормы, но намечается тенденция к ухудшению;

В - процесс вышел за пределы нормы, необходима коррекция; В - критическое положение, имеются серьезные проблемы; С - необходима остановка процесса и тщательный анализ создавшегося положения.

сунок 5

уговая диаграмма результатов работы боратории.

ПАК позволяет также производить расчет отклонений контрольных плотностей (НО, МБ, 1ЛЭ, Цщл) от эталонной сенситограммы и анализ результатов обработки на основе этих отклонений.

Непосредственно (практически менее чем через 1 минуту) после ввода значений

ггических плотностей и других параметров контрольной сенситограммы АК выводит результаты сенситометрических испытаний в виде отчетов, держащих характеристические кривые (рис. 6). Расчет сенситометриче-их параметров производится по достаточно простой методике: принима-ся, что между соседними полями сенситограммы оптическая плотность меняется по линейному закону. Данное допущение практически не скатается на точности полученных результатов. Для проверю! такого допу-

Рисунок б

Форма просмотра и редактирования данных результатов испытаний

Тип пленки ER AG

эталон расчета эталон расчетн

7248 R 509,18 510 0,532 0,54

G 501,18 500 0,603 0,62

В 500,86 500 0,657 0,67

5248 R 508,55 509 0,538 0,55

G 501,89 500 0,604 0,62

В 505,15 508 0,649 0,64

Таблица 6 щения, при дамощ Сравнение эталонных результатов сенситометрических

испытаний, с результатами, рассчитанными при помощи ПАК был проведе

расчет сенситометрв ческих параметров эта лонных сенситограмм предоставляемых Ле нинградской кинофаб рике лабораторией фирмы «Kodak» в г. Шалон (Франция) для перекрест ных испытаний. Результаты расчета показывают, что расхождение расчет ных и эталонных значений не превышает 2% (табл. 6). Очевидно, что така! точность, обеспечиваемая расчетом при помощи СУБД, вполне достаточн; для расчета основных сенситометрических показателей ER и AG.

СУБД, входящая в состав ПАК, разработана на основе пакета Accès: 2.0 for Windows и поэтому имеет возможность (благодаря механизму OLE экспортировать данные в другие приложения, работающие в сред( Windows. Это позволяет использовать диаграммы и графики характеристических кривых для создания отчетов в текстовом процессоре Word foi Windows, использовать данные для дополнительного анализа в Excel fou Windows или в других приложениях. Сам пакет Access 2.0 for Windows позволяет, используя мастер запросов, создавать любые, не предусмотренные данной СУБД запросы и использовать полученные таким образом необходимые выборки данных.

Кроме того, СУБД обеспечивает возможность создания и ведения единой базы данных для нескольких лабораторий, обрабатывающих кинопленку «Kodak». Разработанный автором ПАК внедрен в производство в КИЛ Ленинградской кинофабрики.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании комплексных исследований процесса цветного прояв-:ния профессиональных кинопленок впервые предложена покомпонентная здель, описывающая его и использующая пе сами параметры процесса, а с. отклонения от нормированной величины (рекомендуемой изготовителем гнопленки). Показано, что применение двух независимых лилейных урав-;ний для описания этих отклонений для каждого параметра процесса (етного проявления повышает точность и гибкость математической моде-

L

2. На основании предложенной модели процесса цветного проявления здан информационно-советующий программный комплекс (ИСПК) для гр явления технологическим процессом, благодаря которому с помощью иных о текущих результатах химического и денсигометрического кон-оля могут бьггь выявлены отклонения контролируемых параметров от •минального значения, что позволяет решать как прямую, так и обратную дачи прогнозирования. Впервые в технологической практике в составе зработанного ИСПК реализован так называемый «компенсационный рас-то, позволяющий технологу определять на. какую величину необходимо менить произвольно выбранный параметр процесса, чтобы компенсиро-ть отклонение сенситометрических характеристик, вызванное отклонени-[ другого параметра процесса.

3. Разработан программно-аппаратный комплекс (ПАК) для КИЛ ЦОП лабораторий обрабатывающих негативную кинопленку «Kodak», позво-ющий автомагюировать текущий сенситометрический контроль. Впер-te предложено сохранять результаты сенситометрических испытаний в рмате реляционной базы данных (БД). Отличительной особенностью зработанного для автоматизации процесса ввода оптических плотностей нтрольной сенситограммы специального программного интерфейса явля-:я возможность подключения к нему различных типов денситометров (по зличным коммуникационным линиям, с различными аппаратными и цро-

граммными протоколами передачи данных).

4. В результате производственных испытаний, проведенных на Ленш градской кинофабрике при внедрении разработанного ПАК, установлен* что его использование для расчета сенситометрических параметров позвс ляет повысить стабильность и точность результатов измерений, поскольк отсутствует ручное построение характеристических кривых и определена сенситометрических характеристик. Повышается также эффективность и< пользования имеющегося оборудования, так как для функционировали системы не нужно дополнительных приборов. Различия между характер* стиками эталонных сенситограммам фирмы «Кос1ак» и полученными пр помощи комплекса составляют менее 2%, а время получения результате сенситометрических испытаний составляет менее 1 минуты после окончг ння химико-фотографической обработки сенситограммы.

5. Внедрение ИСПК в КИЛ Лснишрадской кинофабрики позволил снизить вероятность ошибки при определении причин возникновения от клонений сенситометрических характеристик обрабатываемых кинопленоь прогнозировать их изменение в зависимости от отклонения параметре процесса химико-фотографической обработки, а также быстро компенси ропать отклонение одного параметра процесса изменением другого без ос тановки процесса химико-фотографической обработки. Разработшшы: ИСПК может быть настроен по любому произвольно выбранному пар омет ру, например по продолжительности процесса цветного проявления, а чис ло предварительных испытаний при этом уменьшается в 2-5 раз по сравне шло с зарубежными разработками.

Основное содержание диссертационной работы изложено в еле дующих публикациях:

1. Смирнов А.Б. Современные тенденции в разработке систем котрол и управления процессами обработки цветных кицомаггериалов. // Проблемы раз витая техники и технологии кинематографа; Сб. Научных трудов СПИКи!

п. 5 -СПб.; 1995. -с.149-155.

2. Смирнов А.Б., Греков КБ. Котролируюшзя система «Коллоквиум». И тодолопиеские проблемы физического образования: Материалы научной [ференции «Герценовсжие чтения» (15-16 мая 1995г.) -СПб.; Образование, >5, -с. 22-23.

3. Греков КБ., Смирнов Л.Б., Арпопшна НА Разрабопса сервисных »граммных средств для конгрольно-испьгпггелышх лабораторий киностудий, естудий и кинокопировальных фабрик. // Методы совершенствования техно-ии кинсмаггографии с использованием вычислительной техники; Сб. научных дов НИКФИ. М.; 1996-с. 59-70.

4. Смирнов А.Б. Сервисная система для копгролыю-испыгагельных ла-агорий цехов обработки пленки обрабатывающих цветную кинопленку по >цессам ЕОЧ-2 и ЕСР2В. // Метода совершенствования технологии кинема-рафии с использованием вычислительной техники; Сб. научных трудов КФИ.М; 1996 -с. 59-70.

5. Смирнов А.Б. Направления автоматизации химико-фотографической абсттки киноматериалов. //Проблемы развитая техники и технологии Ематографа; Сб. Ночных трудов СПИКиТ, Вып. 7. -СПб. 1997 -с.85-86.

Подписано к печати 03.07.98 г. Объём 1 уч.-изд.л. Тираж 100 экз.

Заказ № 2АЗ_Бесплатно.

Подразделение оперативной полиграфии СПИКиТ 192102, С-Петербург, Бухарестская ул., 22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО КИНЕМАТОГРАФИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

на правах рукописи УДК 771.531.35.025-52

СМИРНОВ Андрей Борисович

ПРОГРАММНЫЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЦВЕТНОГО ПРОЯВЛЕНИЯ ПРИ ХИМИКО-ФОТОГРАФИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ЦВЕТНЫХ КИНОФОТОМАТЕРИАЛОВ.

Специальность - 05.17.13 - Технология киноматериалов и магнитных

носителей

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель, к.т.н., доц. К.Б. Греков

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1998

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. Современное состояние проблемы автоматизации 10

технологического процесса химико-фотографической обработки цветных кинопленок.

1.1 О роли и месте АСУ ТП в современном 10 фильмопроизводстве

1.2 Основные направления автоматизации процесса 12 обработки кинопленок.

1.3 Математическая модель процесса цветного проявления. 21

1.4 Структурные схемы автоматических и 34

автоматизированных систем химико-фотографической обработки кинопленки.

1.5 Выводы, постановка задачи исследований. 40 ГЛАВА2. Разработка, анализ и экспериментальная проверка 42

различных вариантов математической модели процесса цветного проявления.

2.1 Выбор входных и выходных параметров процесса и вида 42 математической зависимости.

2.2 Линейная модель, полученная методом планирования 48 эксперимента.

2.3 Линейная математическая модель прогнозирования, 55 полученная на основе текущих производственных

данных.

2.4 Модель на основе покомпонентной линейной 57 зависимости.

2.5 Выводы. 60 ГЛАВА 3. Разработка и исследование информационно- 62

советующего программного комплекса (ИСПК) управления технологическим процессом цветного проявления

на основе выбранной математической модели.

3.1 Структурная схема ИСПК 62

3.2 Реализация программного и пользовательского 63 интерфейса на основе покомпонентной линейной математической модели.

3.3 Реализация программной возможности корректировки 68 отдельных зависимостей на основе результатов производственных данных.

3.4 Реализация сервисной части системы управления. 70

3.4.1 Графическое представление математических 70 зависимостей между параметрами процесса и сенситометрическими характеристиками.

3.4.2 Логико-аналитическая система поиска причин 72 возникновения отклонений в процессе химико-фотографической обработки кинопленки.

3.4.3 Банк данных видов брака кинопленки. 74

3.5 Обучающая система. 76

3.6 Производственные испытания разработанной системы. 79

3.7 Выводы 83 Глава 4. Программно-аппаратный комплекс для автоматизации 85

получения результатов сенситометрических испытаний на предприятиях, обрабатывающих цветные кинопленки «Kodak»

4.1 Основные требования к программно-аппаратному 85 комплексу.

4.2 Структура базы данных. 87

4.3 Структура СУБД. 88 4.3.1 Работа с результатами текущего 89

сенситометрического контроля.

4.3.2. Работа с эталонами. 97

4.3.3 Вспомогательные сервисные возможности СУБД. 99

4.3.4 Раздел анализа рейтингов обработки. 101 4.3.5. Анализ стабильности сенситометрических 102

параметров.

4.4 Вывода. 104

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 105

ЛИТЕРАТУРА 107

ПРИЛОЖЕНИЯ 116

ВВЕДЕНИЕ.

Важнейшей задачей техники кинематографии является получение изображений высокого качества. Одним из наиболее эффективных путей улучшения экранного кинематографического изображения является совершенствование методов и техники контроля и управления технологическими процессами химико-фотографической обработки кинопленок, направленных на стабилизацию и оптимизацию важнейших стадий этих процессов. Значительную роль играет при этом и дальнейшее совершенствование методов сенситометрического контроля.

Управление технологическими процессами печати и химико-фотографической обработки кинопленки и печати сегодня рассматривается как единый комплекс, включающий в себя ряд подсистем, построенных на единых принципах для цехов обработки киностудий, кинокопировальных фабрик, лабораторий обрабатывающих кинопленку.

Значительный вклад в разработку основных принципов построения автоматизированных систем управления технологическими процессами фильмопроизводства внесли ученые Л.Ф. Артюшин, А.И. Винокур с сотрудниками [1-44] . Работы в этом направлении проводятся и зарубежными исследователями [45-53].

Целью данной диссертационной работы является совершенствование средств и методов контроля технологического процесса химико-фотографической обработки кинопленки, в частности стадии цветного проявления, а также автоматизированного получения результатов сенситометрического контроля, направленное на нормализацию и стабилизацию фотографического качества киноизображения. Цель реализуется путем теоретических и экспериментальных исследований, устанавливающих количественное влияние рецептурных и режимных факторов процесса проявления на сенситометрические характеристики цветных кинопленок. По результатам исследований разработано сервисное математическое и программное обеспечение, которое, с одной стороны, ускоряет и делает более стабильным сенси-

тометрический контроль а, с другой стороны, помогает технологу быстрее найти правильное решение по корректировке технологических параметров процесса химико-фотографической обработки кинопленки. Существенно при этом, что поставленная задача решается как на качественном, так и на количественном уровне.

При исследовании характера взаимосвязи между контрольными оптическими плотностями контрольных полей сенситограммы и химическим составом проявляющих растворов, величиной рН этих растворов, температурой и продолжительностью стадии проявления в процессе химико-фотографической обработки профессиональных кинопленок впервые вместо значений параметров процесса и сенситометрических параметров были использованы их отклонения от требуемой величины, что позволило создать более гибкую покомпонентную математическую модель процесса цветного проявления.

На базе созданной математической модели процесса цветного проявления были практически реализованы возможности варьирования числа учитываемых технологических параметров процесса цветного проявления, позволяющие технологу решать задачу не только качественного, но и количественного прогнозирования, то есть быстрее определить не только как скорректировать технологические параметры процесса химико-фотографической обработки кинопленки (например, увеличить время проявления), но и на сколько (например, на 10с).

Предложенная автором оригинальная структурная схема послужила основой для разработки информационно-советующего программного комплекса (ИСПК), для КИЛ цехов обработки пленки и лабораторий, обрабатывающих цветную кинопленку «Kodak», по процессам ECN-2 и ЕСР-2В. В состав программного комплекса входят:

• сервисная подсистема поиска наиболее вероятных причин возникновения отклонений при обработке кинопленки,

• банк данных различных видов брака, содержащий также наиболее вероятные причины его возникновения, методы его устранения и

дальнейшей профилактики,

. подсистема «калькулятор», реализующая компенсационный расчет и позволяющая проводить расчет отклонений сенситометрических параметров обработанной кинопленки, в зависимости от отклонения технологических параметров процесса химико-фотографической обработки кинопленки, и наоборот, по заданным отклонениям сенситометрических параметров кинопленки производить расчет величин изменений параметров процесса обработки кинопленки, необходимых для достижения заданных сенситометрических характеристик,

• графическая подсистема, позволяющая наглядно демонстрировать зависимость сенситометрических параметров от параметров технологического процесса обработки кинопленки,

. обучающая подсистема для ознакомления с работой программного комплекса.

Разработан программно-аппаратный комплекс сенситометрического контроля, ориентированный на КИЛ цехов обработки кинопленки и лаборатории, обрабатывающие кинопленку «Kodak». Программная часть комплекса реализована с применением современных информационных технологий, в виде системы управления базой данных (СУБД) . Применен новый метод расчета сенситометрических показателей и рейтингов обработки по системе ILS-ABC GRADING. Разработан программно-аппаратный интерфейс для подключения денситометра к компьютеру, что позволяет автоматизировать процесс измерения оптических плотностей.

Разработанный комплекс состоит из денситометра «Brumicro», персонального компьютера и разработанного автором оригинального программного обеспечения. Входящая в состав комплекса СУБД позволяет :

. хранить данные об обрабатываемых в лаборатории кинопленках, результаты текущего сенситометрического контроля, производить расчет отклонений сенситометрических показателей от заданных значений, а также рейтинг каждого испытания по системе ILS-ABC

GRADING;

вводить результаты измерений оптических плотностей контрольной сенситограммы как вручную, так и непосредственно с денситометра, для чего используется оригинальный программно-аппаратный интерфейс;

получать любые формы отчетов, которые могут быть необходимы для проведения перекрестных испытаний, а также анализировать статистическую информацию по обработке кинопленки в лаборатории за любой период времени;

. создавать единую базу данных для нескольких лабораторий.

Проведенные в диссертационной работе теоретические и экспериментальные исследования позволили вынести на защиту следующие положения:

1. Результаты исследования процесса цветного проявления профессиональных кинопленок, позволившие установить характер взаимосвязи между оптическими плотностями контрольных полей контрольных сенситограмм и химическим составом проявляющих растворов, величиной рН этого раствора, температурой и продолжительностью процесса проявления.

2. Математическую модель процесса химико-фотографической обработки и, в частности, цветного проявления, как наиболее важной стадии, основывающуюся на линейных уравнениях. При этом необходимо оценивать не сами параметры процесса и сенситометрические характеристики, а их отклонения от нормированной (рекомендуемой изготовителем кинопленки) величины. Для увеличения гибкости модели связь каждой сенситометрической характеристики с технологическим параметром процесса должна описываться отдельной зависимостью, а для повышения точности модели, она должна быть представлена в виде двух различных уравнений: одно для описания зависимости при отрицательных отклонениях технологических параметров, а второе — для положительных отклонений.

3. Программно-аппаратный комплекс для КИЛ ЦОП и лабораторий, обрабатывающих негативную кинопленку «Kodak». Комплекс позволяет автоматизировать текущий сенситометрический контроль. При этом впервые предложено сохранять результаты сенситометрических испытаний в формате реляционной базы данных (БД). Отличительной особенностью разработанного для автоматизации процесса ввода оптических плотностей контрольной сенситограммы специального программного интерфейса является возможность подключения к нему различных типов денситометров (по различным коммуникационным каналам, с различными программными и аппаратными протоколами обмена) .

4. Информационно-советующий программный комплекс (ИСПК) , состоящий из сервисной, графической и обучающей подсистем, банка данных различных видов брака и подсистемы калькулятор, реализующей на основе разработанной математической модели стадии цветного проявления прямое и обратное прогнозирование, а также компенсационный расчет по произвольно выбранным параметрам процесса химико-фотографической обработки кинопленки.

Материалы диссертации докладывались на научных семинарах кафедры фотографии и технологии обработки светочувствительных материалов в 1994-98 г.г. и на научной конференции «Герценовские чтения» в Российском Государственном Педагогическом Университете имени А.И. Герцена в 1995г.

По теме диссертации опубликовано 5 статей.

Диссертационная работа изложена на 115 страницах машинописного текста, включая список литературы из 78 наименований, 39 рисунков и 18 таблиц. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений.

ГЛАВА 1. Современное состояние проблемы автоматизации технологического процесса химико-фотографической обработки цветных кинопленок.

1.1 О роли и месте АСУ ТП в современном фильмопроизводстве

Для улучшения качества кинофильмов, демонстрируемых в кинотеатрах и по телевидению, наряду с улучшением качества используемых кинопленок и совершенствованием технологического оборудования, требуется также дальнейшая оптимизация и стабилизация всего процесса изготовления фильмовых материалов. Важнейшими при этом являются процессы печати и химико-фотографической обработки кинопленок [2].

Любая современная технология не может обойтись без компьютеризации. Не является исключением и кинопроизводство, в том числе технология изготовления фильмовых материалов. Расширенное производство вычислительной техники, в особенности персональных компьютеров, а также широкое применение этой техники на предприятиях, осуществляющих печать и химико-фотографическую обработку цветных фильмовых материалов (цеха обработки пленки киностудий, кинокопировальные фабрики, кинолаборатории), позволило разработать и внедрить в производство автоматизированные системы управления технологическими процессами изготовления фильмовых материалов .

Анализ тенденций в работах ведущих киноорганизаций, направленных на разработку автоматизированных систем управления технологическими процессами изготовления фильмовых материалов, позволяет сформулировать задачи по дальнейшему совершенствованию таких систем.

Классификацию автоматизированных систем управления технологическими процессами рассматривать подробно мы не будем, но от-

метим, что по типу функционирования эти системы классифицируют по совокупности автоматически выполняемых информационных и управляющих функций [54]:

.информационная, которая автоматически выполняет только информационные функции, а решение по управлению принимает и реализует оператор;

.локально-автоматическая, которая автоматически выполняет информационные функции и функции локального управления (регулирования) , а решения по управлению в целом принимает и реализует оператор;

.советующая, которая автоматически выполняет функции информационные, локального управления и с помощью модели процесса формирует советы по выбору управляющих воздействий с учетом заданного критерия;

.автоматическая, которая все функции, включая управление процессом по критерию, выполняет автоматически.

Таким образом, исходя из перечисленных выше особенностей автоматизированных систем управления технологическими процессами, и следует определять их место в технологии фильмопроизводства. В данной работе мы не будем рассматривать различные общестудийные системы, а обратимся только к автоматизированным системам управления технологическими процессами, предназначенным для решения технологических задач цехов обработки пленки киностудий, кинокопировальных фабрик или кинолабораторий, непосредственно занимающихся изготовлением фильмовых материалов.

В отечественной практике разработкой автоматизированной системы управления технологическими процессами изготовления фильмовых материалов занимаются сотрудники НИКФИ под руководством профессора Л.Ф. Артюшина и д.т.н. А.И. Винокура. Результатом этих работ [1-44] явилось создание и внедрение в технологическую практику на предприятиях Госкино России системы «Денситометр-ЭВМ», а также разработка основных принципов построения АСУТП изготовления

фильмовых материалов.

К основным задачам, для решения которых разрабатываются автоматизированные системы управления технологическими процессами изготовления фильмовых материалов, следует отнести [2, 27, 46]:

♦ сенситометрический контроль;

. группировку и распределение позитивных кинопленок по градационным характеристикам и послойной светочувствительности на минимальное или заданное число равноэкспонируемых групп;

♦ оптимизацию экспозиционных условий печати фильмовых материалов и их сквозной фотографический контроль;

. оптимизацию и стабилизацию процесса цветного проявления по сенситометрическим параметрам;

. комплектацию фильмокопий;

. контроль и оформление сопроводительной документации;

♦ информационно-технологическое обслуживание.

Данная работа направлена на дальнейшее совершенствование автоматизированных методов оптимизации и стабилизации параметров технологического процесса химико-фотографической обработки кинопленки, а также на автоматизацию сенситометрического к�