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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;機器視覺系統
前 言
在現代工業自動化生產中 ,涉及到各種各樣的檢查、 測量和零件識別工作 ,其共同特點是連續大批量生產、 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 ,人眼無法連續穩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。
頻閃儀本身可以發出短暫又頻密的閃光,當調節頻閃燈的閃動頻率,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 ,隨著我國經濟的高速發展,越來越多的行業開始使用頻閃儀來幫助解決產品質量檢驗問題。
頻閃儀構成和工作原理
頻閃燈的工作原理是根據設定的頻率或根據外觸發頻率來控制閃光燈的閃爍頻率 ,作為一個完整的系統包括人機顯示界面、 調節和功能選擇按鍵、 閃光控制模塊、 閃光燈供電模塊和外觸發自動跟蹤模塊等。頻閃儀的工作原理框圖 ,如圖 2所示
在系統設計中 ,采用 LED數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定性。參數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功能的旋轉編碼器作為數據輸入元件 ,配以合理的軟件來提高參數設定的速度和方便性。作為一個使用比較方便的產品 ,必須具有參數保存的功能 ,在這里采用了非易失性存儲器 ,存放頻率、 工作模式等參數。
為了達到使用方便、 性能穩定、 控制**等效果 ,整個軟件系統的設計就顯得很重要。另外 ,在頻閃燈控制系統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定。只有保證電壓的穩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漏閃現象。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是軟件系統主程序流程圖 ,圖 4是按鍵處理模塊流程圖,圖 5是外觸發處理模塊流程圖。3個流程圖說明了整個軟件系統的工作模式 ,實現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)內觸發頻率范圍: 1～500Hz。
(4)外觸發頻率范圍: 1～500Hz。
(5)單次工作時間:由功能鍵任意設定 (單位:30 s)。
(6)環境光照度:低于 10 000 lx。
(7)外部觸發信號范圍: 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 ) ,1250mm × 115mm × 180mm (四聯)。
PDF文檔下載:頻閃儀的工作原理及其在印刷檢驗系統中的應用
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，頻率數值以數字顯示。
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在屏幕上。將人類帶入現代社會的電影、電視就是利用這一原理。在科研生產領域內，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，連續移動的畫面將會發生什么現象？
什么是頻率？什么是周期？什么是駐波？駐波有哪些主要參數？
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律圖。
將頻閃儀對準滴水管系統,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，調節頻閃儀的頻率，直到整個波形穩定不動時，記錄此時的頻率。
