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頻閃儀主要技術
日期：2025-05-01 12:48
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摘要：
摘 要:介紹了頻閃儀的構成和工作原理 ,分析了頻閃儀軟件系統(tǒng)的完整流程圖,給出了 PS系列頻閃儀的主要技術指標;**結合印刷檢測機器視覺系統(tǒng)討論了頻閃儀的應用。
關 鍵 詞:頻閃儀;視覺暫留;印刷檢測系統(tǒng);機器視覺系統(tǒng)
前 言
在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中 ,涉及到各種各樣的檢查、 測量和零件識別工作 ,其共同特點是連續(xù)大批量生產(chǎn)、 對外觀質量的要求非常高 ,通常這種高度重復性的工作只能靠人工檢測來完成。生產(chǎn)線上的微小尺寸**快速測量、 形狀匹配、 顏色辨識等 ,由于被觀測物體高速運動 ,人眼無法連續(xù)穩(wěn)定地進行觀察和檢驗 ,易出差錯。頻閃儀觀測技術能較好地解決此難題。
頻閃儀也叫頻閃靜像儀或轉速計 ,是能夠使作振動、 高速旋轉或周期運動構件變成“ 靜止不動 ” 構件的一種光學測量裝置。PS系列頻閃儀外觀如圖 1所示。
頻閃儀本身可以發(fā)出短暫又頻密的閃光,當調節(jié)頻閃燈的閃動頻率,使其與被測物的轉動或運動速度接近或同步時,被測物雖然高速運動著,但看上去卻是緩慢運動或相對靜止,這種視覺暫留現(xiàn)象使人目測就能輕易觀測到高速運動物體的表面質量與運行狀況 ,而頻閃儀的閃光速度即為被檢測物體(例如:馬達 )轉速和運動頻率 (印刷袋 ) ,亦可以利用頻閃儀分析物體振動情況、 高速移動物體的動作以及高速攝影等。利用頻閃儀觀測檢驗技術在歐美已廣泛使用 ,隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,越來越多的行業(yè)開始使用頻閃儀來幫助解決產(chǎn)品質量檢驗問題。
頻閃儀構成和工作原理
頻閃燈的工作原理是根據(jù)設定的頻率或根據(jù)外觸發(fā)頻率來控制閃光燈的閃爍頻率 ,作為一個完整的系統(tǒng)包括人機顯示界面、 調節(jié)和功能選擇按鍵、 閃光控制模塊、 閃光燈供電模塊和外觸發(fā)自動跟蹤模塊等。頻閃儀的工作原理框圖 ,如圖 2所示
在系統(tǒng)設計中 ,采用 LED數(shù)碼管作為人機顯示界面。LED顯示具有高亮、 長壽命、 控制方便等特點 ,只要保證驅動電路的可靠性 ,就可以保證人機界面的長期工作的穩(wěn)定性。參數(shù)設定或功能選擇方面 ,采用高可靠性的歐姆龍輕觸按鍵和具有快速調節(jié)功能的旋轉編碼器作為數(shù)據(jù)輸入元件 ,配以合理的軟件來提高參數(shù)設定的速度和方便性。作為一個使用比較方便的產(chǎn)品 ,必須具有參數(shù)保存的功能 ,在這里采用了非易失性存儲器 ,存放頻率、 工作模式等參數(shù)。
為了達到使用方便、 性能穩(wěn)定、 控制**等效果 ,整個軟件系統(tǒng)的設計就顯得很重要。另外 ,在頻閃燈控制系統(tǒng)中還存在一個核心和難點的技術 ,就是要保證閃光燈的供電電壓穩(wěn)定。只有保證電壓的穩(wěn)定性才能保證燈管閃爍的亮度一致 ,才能使閃光燈在高頻的情況下不會出現(xiàn)漏閃現(xiàn)象。因為燈管在不同頻段閃爍的時候消耗的功率是不定的 ,所以難以控制。當頻閃燈作為光源用于印刷質量檢驗時 ,對頻閃燈的性能又提出了一個更高的要求。頻閃燈在收到觸發(fā)信號后至燈管閃爍的時間必須一致 ,所以程序控制和電路設計就顯得更為重要。圖 3是軟件系統(tǒng)主程序流程圖 ,圖 4是按鍵處理模塊流程圖,圖 5是外觸發(fā)處理模塊流程圖。3個流程圖說明了整個軟件系統(tǒng)的工作模式 ,實現(xiàn)頻閃儀的頻閃及自動頻率跟蹤功能。
頻閃儀主要技術指標
經(jīng)過特別設計 ,系列化的頻閃儀外觀如圖 1所示 ,主要技術指標如下:
(1)電 源:交流 220 ± 10%V, 2A, 50Hz。
(2)功 率:**功率低于 200W。
(3)內觸發(fā)頻率范圍: 1～500Hz。
(4)外觸發(fā)頻率范圍: 1～500Hz。
(5)單次工作時間:由功能鍵任意設定 (單位:30 s)。
(6)環(huán)境光照度:低于 10 000 lx。
(7)外部觸發(fā)信號范圍: 5～12V脈沖信號。
(8)照射**寬度:視頻閃儀長度而定。
(9)尺寸 (長 × 寬 × 高 ) :800mm × 115mm × 180mm (三聯(lián) ) ,1250mm × 115mm × 180mm (四聯(lián))。
PDF文檔下載:頻閃儀的工作原理及其在印刷檢驗系統(tǒng)中的應用
實驗室和教師介紹
實驗室可提供的主要器材
頻閃儀1臺，其功能為頻率可調，頻率數(shù)值以數(shù)字顯示。
臺式小電風扇1只，三片葉片上分別寫上A 、B、C，風扇具有快慢檔。
微型電扇1只，其三片葉片上分別涂上三原色。
鋸條實驗架1臺，所夾鋸條的長度可調。
滴水管系統(tǒng)1套。
一維駐波實驗儀1臺。
實驗目的、意義和要求
人眼是有“視覺暫留”的，利用這一特性，可用一定的頻率將拍攝的靜止畫面以連貫的動作展現(xiàn)在屏幕上。將人類帶入現(xiàn)代社會的電影、電視就是利用這一原理。在科研生產(chǎn)領域內，要知道某一物體運動的速度、運動的軌跡和變化的方向，利用頻閃法來測量是一種很好的方法。 頻閃法與照相用的閃光燈原理基本相同，不過閃光燈是每按一次閃光一次，而頻閃儀是每隔一定時間發(fā)出一次閃光。用這種頻閃儀可測量電扇的轉速、水滴的流速、弦的振動頻率和觀測一維駐波的特性等，從中可揭示一些運動物體的形成，規(guī)律、特點和內在的物理含義。
實驗前應回答的問題
什么是人眼的“視覺暫留”？如果連續(xù)移動的畫面的頻率與人眼“視覺暫留”特點的頻率不符時，連續(xù)移動的畫面將會發(fā)生什么現(xiàn)象？
什么是頻率？什么是周期？什么是駐波？駐波有哪些主要參數(shù)？
什么是光的三原色？
實驗內容
打開小風扇，開關置于滿檔位置，用頻閃燈照射其葉片(如圖1)，調節(jié)頻閃儀的頻率，直至目視風扇三葉片不動，同時葉片上的字母也不動時，方可記下它的頻率。另外將開關置于“快檔”按上述做法記下相應的頻率。
實驗1有時會看到6片葉片“靜止不動”，分析此現(xiàn)象。并說明為什么必須滿足3片葉片和葉片上面的字母A，B，C都“不動”的情況下方可記錄頻率。
如果葉片上不寫字母，如何測定電扇旋轉的頻率(實際上3個葉片“靜止不動”的頻率將不止一個)，從中探索測量電風扇轉速的一般規(guī)律。
開啟微型電扇，在接近微型電扇的轉動頻率時，三原色葉片的邊緣部分將出現(xiàn)什么色彩？請仔細觀察。
將頻閃儀對準夾有鋸條片的鐵架臺，用手按動鋸條片使其上下作受迫振動記下其振幅**時的頻率(因鋸條片所作阻尼振動，容易衰減，所以記錄時要快)。
改變被振鋸條的長度分別并記錄各自的振動頻率，作出振動頻率隨被振鋸條長度變化的規(guī)律圖。
將頻閃儀對準滴水管系統(tǒng),開啟滴水管的控制裝置，讓水滴自由下滴并調至合適的下滴速度，記錄水滴下滴的中間段的頻率。
以實驗7記錄的頻率為基準再將頻閃儀對準水滴流的上部和下部，將會看到什么現(xiàn)象？
將頻閃儀對準一維駐波實驗儀開啟實驗儀，任意給出一個駐波，調節(jié)頻閃儀的頻率，直到整個波形穩(wěn)定不動時，記錄此時的頻率。
