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頻閃儀主要技術(shù)
日期：2025-06-30 15:42
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摘要：
摘 要:介紹了頻閃儀的構(gòu)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(shù)指標(biāo);**結(jié)合印刷檢測(cè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)討論了頻閃儀的應(yīng)用。
關(guān) 鍵 詞:頻閃儀;視覺(jué)暫留;印刷檢測(cè)系統(tǒng);機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)
前 言
在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中 ,涉及到各種各樣的檢查、 測(cè)量和零件識(shí)別工作 ,其共同特點(diǎn)是連續(xù)大批量生產(chǎn)、 對(duì)外觀質(zhì)量的要求非常高 ,通常這種高度重復(fù)性的工作只能靠人工檢測(cè)來(lái)完成。生產(chǎn)線上的微小尺寸**快速測(cè)量、 形狀匹配、 顏色辨識(shí)等 ,由于被觀測(cè)物體高速運(yùn)動(dòng) ,人眼無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行觀察和檢驗(yàn) ,易出差錯(cuò)。頻閃儀觀測(cè)技術(shù)能較好地解決此難題。
頻閃儀也叫頻閃靜像儀或轉(zhuǎn)速計(jì) ,是能夠使作振動(dòng)、 高速旋轉(zhuǎn)或周期運(yùn)動(dòng)構(gòu)件變成“ 靜止不動(dòng) ” 構(gòu)件的一種光學(xué)測(cè)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(dāng)調(diào)節(jié)頻閃燈的閃動(dòng)頻率,使其與被測(cè)物的轉(zhuǎn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度接近或同步時(shí),被測(cè)物雖然高速運(yùn)動(dòng)著,但看上去卻是緩慢運(yùn)動(dòng)或相對(duì)靜止,這種視覺(jué)暫留現(xiàn)象使人目測(cè)就能輕易觀測(cè)到高速運(yùn)動(dòng)物體的表面質(zhì)量與運(yùn)行狀況 ,而頻閃儀的閃光速度即為被檢測(cè)物體(例如:馬達(dá) )轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)頻率 (印刷袋 ) ,亦可以利用頻閃儀分析物體振動(dòng)情況、 高速移動(dòng)物體的動(dòng)作以及高速攝影等。利用頻閃儀觀測(cè)檢驗(yàn)技術(shù)在歐美已廣泛使用 ,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,越來(lái)越多的行業(yè)開(kāi)始使用頻閃儀來(lái)幫助解決產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)問(wèn)題。
頻閃儀構(gòu)成和工作原理
頻閃燈的工作原理是根據(jù)設(shè)定的頻率或根據(jù)外觸發(fā)頻率來(lái)控制閃光燈的閃爍頻率 ,作為一個(gè)完整的系統(tǒng)包括人機(jī)顯示界面、 調(diào)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(dòng)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(shè)計(jì)中 ,采用 LED數(shù)碼管作為人機(jī)顯示界面。LED顯示具有高亮、 長(zhǎng)壽命、 控制方便等特點(diǎn) ,只要保證驅(qū)動(dòng)電路的可靠性 ,就可以保證人機(jī)界面的長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性。參數(shù)設(shè)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(diào)節(jié)功能的旋轉(zhuǎn)編碼器作為數(shù)據(jù)輸入元件 ,配以合理的軟件來(lái)提高參數(shù)設(shè)定的速度和方便性。作為一個(gè)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(chǔ)器 ,存放頻率、 工作模式等參數(shù)。
為了達(dá)到使用方便、 性能穩(wěn)定、 控制**等效果 ,整個(gè)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就顯得很重要。另外 ,在頻閃燈控制系統(tǒng)中還存在一個(gè)核心和難點(diǎn)的技術(shù) ,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(huì)出現(xiàn)漏閃現(xiàn)象。因?yàn)闊艄茉诓煌l段閃爍的時(shí)候消耗的功率是不定的 ,所以難以控制。當(dāng)頻閃燈作為光源用于印刷質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí) ,對(duì)頻閃燈的性能又提出了一個(gè)更高的要求。頻閃燈在收到觸發(fā)信號(hào)后至燈管閃爍的時(shí)間必須一致 ,所以程序控制和電路設(shè)計(jì)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(gè)流程圖說(shuō)明了整個(gè)軟件系統(tǒng)的工作模式 ,實(shí)現(xiàn)頻閃儀的頻閃及自動(dòng)頻率跟蹤功能。
頻閃儀主要技術(shù)指標(biāo)
經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì) ,系列化的頻閃儀外觀如圖 1所示 ,主要技術(shù)指標(biāo)如下:
(1)電 源:交流 220 ± 10%V, 2A, 50Hz。
(2)功 率:**功率低于 200W。
(3)內(nèi)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(shí)間:由功能鍵任意設(shè)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(hào)范圍: 5～12V脈沖信號(hào)。
(8)照射**寬度:視頻閃儀長(zhǎng)度而定。
(9)尺寸 (長(zhǎng) × 寬 × 高 ) :800mm × 115mm × 180mm (三聯(lián) ) ,1250mm × 115mm × 180mm (四聯(lián))。
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實(shí)驗(yàn)室和教師介紹
實(shí)驗(yàn)室可提供的主要器材
頻閃儀1臺(tái)，其功能為頻率可調(diào)，頻率數(shù)值以數(shù)字顯示。
臺(tái)式小電風(fēng)扇1只，三片葉片上分別寫(xiě)上A 、B、C，風(fēng)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(shí)驗(yàn)架1臺(tái)，所夾鋸條的長(zhǎng)度可調(diào)。
滴水管系統(tǒng)1套。
一維駐波實(shí)驗(yàn)儀1臺(tái)。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁饬x和要求
人眼是有“視覺(jué)暫留”的，利用這一特性，可用一定的頻率將拍攝的靜止畫(huà)面以連貫的動(dòng)作展現(xiàn)在屏幕上。將人類帶入現(xiàn)代社會(huì)的電影、電視就是利用這一原理。在科研生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)，要知道某一物體運(yùn)動(dòng)的速度、運(yùn)動(dòng)的軌跡和變化的方向，利用頻閃法來(lái)測(cè)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(guò)閃光燈是每按一次閃光一次，而頻閃儀是每隔一定時(shí)間發(fā)出一次閃光。用這種頻閃儀可測(cè)量電扇的轉(zhuǎn)速、水滴的流速、弦的振動(dòng)頻率和觀測(cè)一維駐波的特性等，從中可揭示一些運(yùn)動(dòng)物體的形成，規(guī)律、特點(diǎn)和內(nèi)在的物理含義。
實(shí)驗(yàn)前應(yīng)回答的問(wèn)題
什么是人眼的“視覺(jué)暫留”？如果連續(xù)移動(dòng)的畫(huà)面的頻率與人眼“視覺(jué)暫留”特點(diǎn)的頻率不符時(shí)，連續(xù)移動(dòng)的畫(huà)面將會(huì)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容
打開(kāi)小風(fēng)扇，開(kāi)關(guān)置于滿檔位置，用頻閃燈照射其葉片(如圖1)，調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率，直至目視風(fēng)扇三葉片不動(dòng)，同時(shí)葉片上的字母也不動(dòng)時(shí)，方可記下它的頻率。另外將開(kāi)關(guān)置于“快檔”按上述做法記下相應(yīng)的頻率。
實(shí)驗(yàn)1有時(shí)會(huì)看到6片葉片“靜止不動(dòng)”，分析此現(xiàn)象。并說(shuō)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(dòng)”的情況下方可記錄頻率。
如果葉片上不寫(xiě)字母，如何測(cè)定電扇旋轉(zhuǎn)的頻率(實(shí)際上3個(gè)葉片“靜止不動(dòng)”的頻率將不止一個(gè))，從中探索測(cè)量電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的一般規(guī)律。
開(kāi)啟微型電扇，在接近微型電扇的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率時(shí)，三原色葉片的邊緣部分將出現(xiàn)什么色彩？請(qǐng)仔細(xì)觀察。
將頻閃儀對(duì)準(zhǔn)夾有鋸條片的鐵架臺(tái)，用手按動(dòng)鋸條片使其上下作受迫振動(dòng)記下其振幅**時(shí)的頻率(因鋸條片所作阻尼振動(dòng)，容易衰減，所以記錄時(shí)要快)。
改變被振鋸條的長(zhǎng)度分別并記錄各自的振動(dòng)頻率，作出振動(dòng)頻率隨被振鋸條長(zhǎng)度變化的規(guī)律圖。
將頻閃儀對(duì)準(zhǔn)滴水管系統(tǒng),開(kāi)啟滴水管的控制裝置，讓水滴自由下滴并調(diào)至合適的下滴速度，記錄水滴下滴的中間段的頻率。
以實(shí)驗(yàn)7記錄的頻率為基準(zhǔn)再將頻閃儀對(duì)準(zhǔn)水滴流的上部和下部，將會(huì)看到什么現(xiàn)象？
將頻閃儀對(duì)準(zhǔn)一維駐波實(shí)驗(yàn)儀開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)儀，任意給出一個(gè)駐波，調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率，直到整個(gè)波形穩(wěn)定不動(dòng)時(shí)，記錄此時(shí)的頻率。
