頻閃儀的原理、特點、應用和操作方法

頻閃儀的原理、特點、應用領域和頻閃儀操作方法

頻閃儀是指控制光源發(fā)光，以特定頻率快速閃動的光學測量儀器。頻閃儀可以發(fā)出短暫又頻密的閃光，當閃光頻率與被測物體的轉動或運動速度接近或同步時，利用眼睛的視覺暫留或視頻同步，能輕易觀測到高速運動物體的表面質量或運行狀況。

1945年，德國德雷羅（DRELLO）公司成功開發(fā)、制造出上**臺應用在紡織機上的頻閃檢測儀，從此頻閃儀被廣泛應用于各工業(yè)領域。頻閃儀是每隔一定時間發(fā)出一次閃光，利用人眼睛的視覺暫留，使動態(tài)的物體靜止化。視覺是靠眼睛的晶狀體成像，頻閃儀的視覺暫留現(xiàn)象首先被中國人發(fā)現(xiàn)，走馬燈便是據(jù)歷史記載中*早的視覺暫留運用。宋時已有走馬燈，當時稱"馬騎燈"。隨后法國人保羅 羅蓋在1828年發(fā)明了留影盤，它是一個被繩子在兩面穿過的圓盤。盤的一個面畫了一只鳥，另一面畫了一個空籠子。當圓盤旋轉時，鳥在籠子里出現(xiàn)了。這證明了當眼睛看到一系列圖像時，頻閃儀閃一次保留一個圖像。 20世紀60年代后，頻閃儀做為一種在線檢測工具，開始在造紙，印刷及鋼鐵行業(yè)得到迅速普及。

頻閃儀的原理

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 ,在便攜式頻閃燈控制系統(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。

頻閃儀的特點

1. 內觸發(fā)/外觸發(fā)選擇快速轉換；兩倍頻、半倍頻快速調頻功能； 

2. 外觸發(fā)工作方式時(利用光電信號)，能夠實現(xiàn)圖案的自動跟蹤功能； 　　

3. 內置存儲器，具有閃光頻率和內部參數(shù)自動記憶功能,為下次使用提供方便；

4. 采用進口編碼器，配合精簡的操作軟件，旋鈕調節(jié)更加快速、實用，使用時方便自如,得心應手； 　　

5. 軟件具有頻閃相位角調節(jié)功能； 　　

6. 自動停閃等功能，節(jié)省用電，同時提高頻閃燈的使用壽命； 　　

7. 采用德國進口頻閃燈管，內置高性能開關電源模塊，提高閃光亮度及工作可靠性； 　　

8. 性能進一頻穩(wěn)定，使用時間長，故障非常少。

頻閃儀的功能簡介

1。頻閃儀(俗稱手提式或帶線頻閃儀)主要特點是便攜手提式，小巧輕便；使用時需要接入交流電源有AC220V和AC110V兩種電源類型。該系列儀器采用高性能單片機作為核心處理單元，專用顯示芯片驅動數(shù)碼管，配置實時操作系統(tǒng)。數(shù)碼管實時地顯示每分鐘的閃光次數(shù)及工作狀態(tài)。能夠很直觀、整幅地觀看被照射的高速運動物體表面圖案，不會造成任何色彩失真。目前本公司頻閃儀產(chǎn)品種類齊全，質量優(yōu)異，服務周到，國內*佳。 　　

2. 本儀器主要適用于印刷行業(yè)：印刷機、檢品機、分切機、復卷機及需要測速計數(shù)、測頻率的場合，也可以利用它進行各類轉子、齒輪嚙合、機器振動診斷、紡織制造等高速運動物體表面缺損及運行軌跡的監(jiān)控。目前廣泛應用于印刷、造紙、紡織、醫(yī)藥、輕工、機械加工等行業(yè)。 

3. 儀器在小型檢品機和盤卷機上，亦可以固定在機器上，采用外觸發(fā)自動跟蹤方式，達到非常滿意的自動閃光檢測效果。

頻閃儀/頻閃轉速表的設計原理

大家知道，運動的圖像，速度較低時，眼睛直接看，還可看得清，但眼睛容易疲勞；速度較快時，眼睛根本看不清。閃光定像利用同步閃光技術與人眼視覺暫留功能，使人眼能看得清運動的具有一定周期的圖像。具體的方法是當圖像以較低的速度運動到某一位置時閃光燈發(fā)出閃光，加深這一幅圖像對眼睛的刺激，圖像每運動到這一位置時，閃光燈就發(fā)出閃光，這樣眼睛就會看清這一幅圖像，而忽略其它圖像。頻閃儀就是根據(jù)這一原理設計的。

頻閃儀也叫頻閃靜像儀，頻閃儀本身可以發(fā)出短暫又頻密的閃光。當我們調節(jié)頻閃儀的閃動頻率，使其與被測物的運動速度接近或同步時，被測物雖然在高速運動著，但看上去卻是緩慢運動或相對靜止的，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，而頻閃儀的閃速即為被檢測物體之轉速。使用該頻閃儀很容易就可觀測到高速印刷機印圖案，進而控制和提高產(chǎn)品質量。

頻閃儀的應用領域

現(xiàn)在，頻閃儀已被廣泛應用于航天、鋼鐵業(yè)、印刷包裝業(yè)、造紙業(yè)、船舶制造、汽車工業(yè)、輪胎檢測、電機測試、計量、產(chǎn)品研發(fā)等行業(yè)領域。具體應用于：對飛機引擎的運行、震動進行視覺監(jiān)測；鋼材冷軋車間以及薄板鍍層車間，視覺監(jiān)測產(chǎn)品表面缺陷；螺旋槳，渦輪機及推進系統(tǒng)中氣蝕現(xiàn)象的監(jiān)測；紙制品表面質量檢測和紙幅成形過程的檢測；印刷包裝生產(chǎn)過程質量檢查：如奶包生產(chǎn)的質量視覺檢查；葉輪機的可視檢測；發(fā)動機研制過程中監(jiān)測噴油性能；尾氣處理裝置的震動頻率分析；輪胎測試；攝像、高速成像以及視頻技術；監(jiān)控電纜的標記和捻線機工作情況；非接觸性轉速測量；飲料加工行業(yè)在線產(chǎn)品檢查；帶光導體的頻閃檢測儀的顯微鏡和內窺鏡應用等。 　　

印刷機器視覺系統(tǒng)主要包括:頻閃照明光源、CCD 照相機、圖像處理單元(或圖像捕獲卡) 、圖像處理軟件、監(jiān)視器、通信/輸入輸出單元等。首先采用攝像機獲得被測目標的圖像信號,而采集信號必須由頻閃儀按CCD 采樣頻率頻閃照明、采樣(攝取高質量圖像),然后通過A/ D  

轉換變成數(shù)字信號傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布、亮度和顏色等信息,進行各種運算來抽取目標的特征,然后再根據(jù)預設的判別準則輸出判斷結果,去控制驅動執(zhí)行機構進行相應處理。該系統(tǒng)中,高質量的光源與照明方案往往是整個系統(tǒng)成敗的關鍵,起著非常重要的作用,它并不是簡單的照亮物體而已。光源與照明方案的配合應盡可能地突出物體特征量;在物體需要檢測的部分與那些不重要部份之間應盡可能地產(chǎn)生明顯的區(qū)別, 增加對比度;同時還應保證足夠的整體亮度;物體位置的變化不應該影響成像的質量。在機器視覺應用系統(tǒng)中,一般使用透射光和反射光。對于反射光情況應充分考慮光源和光學鏡頭的相對位置、物體表面的紋理;物體的幾何形狀、背景等要素。光源的選擇必須符合所需的幾何形狀、照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性等;同時還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。 　　

該系統(tǒng)通過攝像機在頻閃儀的配合使用下高品質攝取生產(chǎn)線上印刷品的圖像, 并把圖像顯示在顯示器上, 圖像刷新速度可調, 以便于檢測人員對印刷產(chǎn)品進行抽檢,通過對攝取的圖像的處理和分析, 可**檢測縱向和橫向套色偏差并采用全數(shù)字化交變頻伺服驅動器進行位置校正, 同時, 通過定量分析圖像的相關參數(shù)來檢測其他一些重要因素如各色油墨的質量、墨屑等。

檢驗問題

　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。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。

頻閃儀的具體操作方法

1） 先估測圖案的運動頻率。頻閃儀在測量直線工作的物體，如印刷機及檢品機等的操作上，并非是用來測量“印刷滾筒或馬達”的轉速，而是希望獲得同步靜止畫面，以監(jiān)控其印刷品質.換言之,欲調整頻閃儀閃光速率時,應依據(jù)“每分鐘拉出多少張畫面”的頻率來調整,而非依據(jù)“每分鐘拉出多少米”調整。在實務上我們以印刷機為例：

假設印刷機每分鐘印出 100Meters,且印出之圖面長度為10cm,則該等機械每分鐘應是印出1000張圖面.其計算方法如下:1 米 ÷ 10cm = 10 張……………表示每米包括 10 張圖面。10 張 × 100 米（每分鐘）=1000 張……表示每分鐘印出 1000 張圖面。

此時,如將頻閃儀的閃光速率調整到 1000FPM 后,即可輕易獲得清晰之同步靜止畫面。因此,如果尋找直線運送中圖面的同步靜止畫面,應預先以上列的計算法,算出每分鐘印出多少張圖面后,再來調整頻閃儀的閃光速率,將可較輕易獲得其同步靜止畫面。同理,也可輕易地換算出該設備的產(chǎn)量。

2） 將頻閃儀的閃光源照射向被測物體。

3） 由高頻往低頻方向調整到估算頻率,再微調直到被測物體顯現(xiàn)出個清晰的同步靜止畫面為止。在確認靜止畫面時可借由該被測物體的外、輪廓、標記等等,來確認是否與停止不動時的畫面完全相同,也可以調整其兩倍的頻率，來確認是否存在兩個重疊影像,從而確定其一倍頻率時的影像,是真實同步靜止畫面,也是其真實的 RPM或 FPM。

4） 讀出數(shù)字幕上所顯示的數(shù)值,即是該被測物體之每分鐘的工作次數(shù)（或稱RPM;或稱 FPM）。以上步驟適合于機器速度比較穩(wěn)定的場合，因為此時被觀測對象也是以一個穩(wěn)定的頻率出現(xiàn)，從而可以實現(xiàn)比較好的觀測效果。此外，當機器速度不斷變化時，被觀測對象的頻率也不斷變化，此時以固定頻率閃光的內部控制模式不能適應，此時應當采用外部控制模式。通過自動同步頻閃儀外接傳感器獲取外部圖像的信號，來一個圖案，頻閃儀就閃光一次，從而實現(xiàn)圖案的自動同步跟蹤。