頻閃儀的原理、特點、應(yīng)用領(lǐng)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(xué)測量儀器。頻閃儀可以發(fā)出短暫又頻密的閃光，當(dāng)閃光頻率與被測物體的轉(zhuǎn)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(zhì)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(yīng)用在紡織機(jī)上的頻閃檢測儀，從此頻閃儀被廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)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(dāng)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(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時，鳥在籠子里出現(xiàn)了。這證明了當(dāng)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(jì)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(shè)計中 ,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 ,只要保證驅(qū)動電路的可靠性 ,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(dá)到使用方便、 性能穩(wěn)定、 控制**等效果 ,整個軟件系統(tǒng)的設(shè)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(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(dāng)頻閃燈作為光源用于印刷質(zhì)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(shè)計就顯得更為重要。

頻閃儀的特點

1. 內(nèi)觸發(fā)/外觸發(fā)選擇快速轉(zhuǎn)換；兩倍頻、半倍頻快速調(diào)頻功能； 

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

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

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

5. 軟件具有頻閃相位角調(diào)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(jìn)口頻閃燈管，內(nèi)置高性能開關(guān)電源模塊，提高閃光亮度及工作可靠性； 　　

8. 性能進(jìn)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(jī)作為核心處理單元，專用顯示芯片驅(qū)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(zhì)量優(yōu)異，服務(wù)周到，國內(nèi)*佳。 　　

2. 本儀器主要適用于印刷行業(yè)：印刷機(jī)、檢品機(jī)、分切機(jī)、復(fù)卷機(jī)及需要測速計數(shù)、測頻率的場合，也可以利用它進(jìn)行各類轉(zhuǎn)子、齒輪嚙合、機(jī)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(yīng)用于印刷、造紙、紡織、醫(yī)藥、輕工、機(jī)械加工等行業(yè)。 

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

頻閃儀/頻閃轉(zhuǎn)速表的設(shè)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(shù)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(dāng)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(shè)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(dāng)我們調(diào)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(zhì)量與運行狀況，而頻閃儀的閃速即為被檢測物體之轉(zhuǎn)速。使用該頻閃儀很容易就可觀測到高速印刷機(jī)印圖案，進(jìn)而控制和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

頻閃儀的應(yīng)用領(lǐng)域

現(xiàn)在，頻閃儀已被廣泛應(yīng)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(jī)測試、計量、產(chǎn)品研發(fā)等行業(yè)領(lǐng)域。具體應(yīng)用于：對飛機(jī)引擎的運行、震動進(jìn)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(jī)及推進(jìn)系統(tǒng)中氣蝕現(xiàn)象的監(jiān)測；紙制品表面質(zhì)量檢測和紙幅成形過程的檢測；印刷包裝生產(chǎn)過程質(zhì)量檢查：如奶包生產(chǎn)的質(zhì)量視覺檢查；葉輪機(jī)的可視檢測；發(fā)動機(jī)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(shù)；監(jiān)控電纜的標(biāo)記和捻線機(jī)工作情況；非接觸性轉(zhuǎn)速測量；飲料加工行業(yè)在線產(chǎn)品檢查；帶光導(dǎo)體的頻閃檢測儀的顯微鏡和內(nèi)窺鏡應(yīng)用等。 　　

印刷機(jī)器視覺系統(tǒng)主要包括:頻閃照明光源、CCD 照相機(jī)、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(jī)獲得被測目標(biāo)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(zhì)量圖像),然后通過A/ D  

轉(zhuǎn)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(jìn)行各種運算來抽取目標(biāo)的特征,然后再根據(jù)預(yù)設(shè)的判別準(zhǔn)則輸出判斷結(jié)果,去控制驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)處理。該系統(tǒng)中,高質(zhì)量的光源與照明方案往往是整個系統(tǒng)成敗的關(guān)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(yīng)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(yīng)盡可能地產(chǎn)生明顯的區(qū)別, 增加對比度;同時還應(yīng)保證足夠的整體亮度;物體位置的變化不應(yīng)該影響成像的質(zhì)量。在機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中,一般使用透射光和反射光。對于反射光情況應(yīng)充分考慮光源和光學(xué)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(jī)在頻閃儀的配合使用下高品質(zhì)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(diào), 以便于檢測人員對印刷產(chǎn)品進(jìn)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(qū)動器進(jìn)行位置校正, 同時, 通過定量分析圖像的相關(guān)參數(shù)來檢測其他一些重要因素如各色油墨的質(zhì)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(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**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(jìn)行觀察和檢驗 ,易出差錯。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 ,是能夠使作振動、 高速旋轉(zhuǎn)或周期運動構(gòu)件變成“ 靜止不動 ” 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)頻閃燈的閃動頻率,使其與被測物的轉(zhuǎn)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(zhì)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(dá) )轉(zhuǎn)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(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(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,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(diào)整到 1000FPM 后,即可輕易獲得清晰之同步靜止畫面。因此,如果尋找直線運送中圖面的同步靜止畫面,應(yīng)預(yù)先以上列的計算法,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)出個清晰的同步靜止畫面為止。在確認(rèn)靜止畫面時可借由該被測物體的外、輪廓、標(biāo)記等等,來確認(rèn)是否與停止不動時的畫面完全相同,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(jī)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(dāng)機(jī)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(nèi)部控制模式不能適應(yīng)，此時應(yīng)當(dāng)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。