頻閃儀工作原理及其應(yīng)用

    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來完成。生產(chǎn)線上的微小尺寸精確快速測量、 形狀匹配、 顏色辨識(shí)等 ,由于被觀測物體高速運(yùn)動(dòng) ,人眼無法連續(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)測量裝置。

　　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,使其與被測物的轉(zhuǎn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度接近或同步時(shí),被測物雖然高速運(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(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。利用頻閃儀觀測檢驗(yàn)技術(shù)在歐美已廣泛使用 ,隨著我國經(jīng)濟(jì)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(zhì)量檢驗(yàn)問題。

　　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。

　　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、 控制精確等效果 ,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。

　　頻閃儀主要技術(shù)指標(biāo)如下:

　　(1)電 源:交流 220 ± 10%V, 2A, 50Hz。

　　(2)功 率:最大功率低于 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)照射最大寬度: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))。

按鍵使用說明
　　1、×2在內(nèi)部模式下，按此開關(guān)可使頻閃儀頻率成倍增加
　　2、÷2在內(nèi)部模式下，按此開關(guān)可使頻閃儀頻率降低一半
　　3、HZ/FPM循環(huán)選擇鍵
　　4、+線速度頻率顯示增加
　　5、-線速度頻率顯示減小
　　6、SIG：輸入輸出連接口，根據(jù)外部信號(hào)調(diào)節(jié)頻閃和信號(hào)輸出
　　7、POWER：電源插頭
　　8、ON/OFF：電源開關(guān)
　　具體操作步驟
　　1)先估測圖案的運(yùn)動(dòng)頻率。頻閃儀在測量直線工作的物體，如印刷機(jī)及檢品機(jī)等的操作上，并非是用來測量“印刷滾筒或馬達(dá)”的轉(zhuǎn)速，而是希望獲得同步靜止畫面，以監(jiān)控其印刷品質(zhì).換言之,欲調(diào)整頻閃儀閃光速率時(shí),應(yīng)依據(jù)“每分鐘拉出多少張畫面”的頻率來調(diào)整,而非依據(jù)“每分鐘拉出多少米”調(diào)整。在實(shí)務(wù)上我們以印刷機(jī)為例：假設(shè)印刷機(jī)每分鐘印出100Meters,且印出之圖面長度為10cm,則該等機(jī)械每分鐘應(yīng)是印出1000張圖面.其計(jì)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(shí),如將頻閃儀的閃光速率調(diào)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(yùn)送中圖面的同步靜止畫面,應(yīng)預(yù)先以上列的計(jì)算法,算出每分鐘印出多少張圖面后,再來調(diào)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?fù)Q算出該設(shè)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(diào)整到估算頻率,再微調(diào)直到被測物體顯現(xiàn)出第一個(gè)清晰的同步靜止畫面為止。在確認(rèn)靜止畫面時(shí)可借由該被測物體的外、輪廓、標(biāo)記等等,來確認(rèn)是否與停止不動(dòng)時(shí)的畫面完全相同,也可以調(diào)整其兩倍的頻率，來確認(rèn)是否存在兩個(gè)重疊影像,從而確定其一倍頻率時(shí)的影像,絕對是真實(shí)同步靜止畫面,也是其真實(shí)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(jī)器速度比較穩(wěn)定的場合，因?yàn)榇藭r(shí)被觀測對象也是以一個(gè)穩(wěn)定的頻率出現(xiàn)，從而可以實(shí)現(xiàn)比較好的觀測效果。此外，當(dāng)機(jī)器速度不斷變化時(shí)，被觀測對象的頻率也不斷變化，此時(shí)以固定頻率閃光的內(nèi)部控制模式不能適應(yīng)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)采用外部控制模式。通過自動(dòng)同步頻閃儀外接傳感器獲取外部圖像的信號(hào)，來一個(gè)圖案，頻閃儀就閃光一次，從而實(shí)現(xiàn)圖案的自動(dòng)同步跟蹤。