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頻閃儀的應用
日期：2025-01-12 21:48
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摘要：
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。
頻閃儀，也叫頻閃燈,或者稱之為特殊類型的“轉速計”，他利用同步靜止的原理測量印刷等機械設備的轉速值。主用用在印刷廠,某公司專門印刷餐巾紙上的圖片,選擇了美國蒙拿多DBX系列頻閃儀。
工業生產環境的復雜多樣造成了對頻閃檢測儀的不同需求， 頻閃儀類型按照應用環境和使用方式的不同，將頻閃儀分為便攜式、在線式、燈頭分離式，專用型和通用型等。特殊應用的頻閃儀還有帶有靜像視頻檢查功能的靜止畫面系統、防爆、防水、UV等種類。
頻閃儀的選型主要有幾下幾點：
1.轉速范圍和精度；
2.供電方式：交流220V還是充電電池；對亮度要求不高的,建議選擇充電電池的,也就是便攜式的頻閃儀.還有一種就是用交流電源的, 燈頭分離式頻閃儀，在使用時需要接入220V的交流電源。
3.儀器的輕便性；便攜式的頻閃儀的特點是便于隨身攜帶，小巧輕便，這種頻閃儀多使用大容量的鎳氫充電電池供電，這樣便于頻閃儀在生產線的不同位置更靈活的使用。燈頭分離式頻閃儀系列儀器都帶有單獨的電氣控制箱，燈頭體積較大，一般采用固定式安裝，其特點是：亮度高、照射面積大、燈管壽命長、可連續作業。
4.國產還是進口？
另外，了解大概預算就更好。目前頻閃儀品牌，進口有日本新寶，美國蒙拿多，德國testo，臺灣路昌,國產有蘭泰等，總有一款適合您。還有一中就是專用型頻閃儀，是根據各行業對頻閃儀的需求不同而專門開發的行業專用型頻閃檢測儀。
工業生產環境的復雜多樣造成了對頻閃檢測儀的不同需求， 頻閃儀類型按照應用環境和使用方式的不同，將頻閃儀分為便攜式、在線式、燈頭分離式，專用型和通用型等。特殊應用的頻閃儀還有帶有靜像視頻檢查功能的靜止畫面系統、防爆、防水、UV等種類。
頻閃儀的選型主要有幾下幾點：
1.轉速范圍和精度；
2.供電方式：交流220V還是充電電池；對亮度要求不高的,建議選擇充電電池的,也就是便攜式的頻閃儀.還有一種就是用交流電源的, 燈頭分離式頻閃儀，在使用時需要接入220V的交流電源。
3.儀器的輕便性；便攜式的頻閃儀的特點是便于隨身攜帶，小巧輕便，這種頻閃儀多使用大容量的鎳氫充電電池供電，這樣便于頻閃儀在生產線的不同位置更靈活的使用。燈頭分離式頻閃儀系列儀器都帶有單獨的電氣控制箱，燈頭體積較大，一般采用固定式安裝，其特點是：亮度高、照射面積大、燈管壽命長、可連續作業。
4.國產還是進口？
另外，了解大概預算就更好。目前頻閃儀品牌，進口有日本新寶，美國蒙拿多，德國testo，臺灣路昌,國產有蘭泰等，總有一款適合您。還有一中就是專用型頻閃儀，是根據各行業對頻閃儀的需求不同而專門開發的行業專用型頻閃檢測儀。
閃光頻閃攝影又稱連閃攝影，是借助于電子閃光燈的連續閃光，在一個畫面上記錄動體的連續運動過程。頻閃攝影從器材上一般分為兩類：一是利用自動頻率電子閃光燈(簡稱電子頻閃燈)拍攝；二是利用普通閃光燈組拍攝。由于拍攝的工具和方法不同，頻閃照片的效果也各具特色。
我們先來看電子頻閃燈拍攝頻閃照片的方法。
電子頻閃燈是一種新型的攝影照明燈具，當這種燈充足電后，可以像連發**一樣，一次緊接一次地頻繁閃光。高頻電子頻閃燈的閃光頻率可以根據需要調節，閃光頻率越高，底片曝光次數越多，在照片上出現的影像也越多。一般來說，這種燈每秒鐘的閃光次數可達幾十次甚至上百次。用電子頻閃燈拍攝一個動體時，畫面上可以留下幾十個重疊、錯落有致的影像。這些以一定規律間隔產生的影像，可以給人一種節奏感強烈的視覺感受，它可以使人感到新奇，是因為用高速頻率將景物凝固在一張畫面上的視覺效果，比平時僅憑肉眼是無法看到的。
用電子頻閃燈拍攝頻閃照片應選擇一個黑色的背景，被攝者距離背景盡可能遠些，以避免頻閃光照亮背景，從而影響主體的效果。如果主體距離背景比較近，**使閃光燈與被攝動體形成側光和側逆光的照射角度，被攝動體也**有明顯的輪廓線條，從而防止影像與背景的色調混雜。
如果沒有頻閃閃光燈，用普通的閃光燈拍攝頻閃畫面，可以采用以下的技巧：
一是用多個閃光燈形成一組光源拍攝頻閃照片。由于閃光燈組的拍攝間隔時間不可能很緊密，所以用普通閃光燈組連續閃光，只能產生幾個完整的、比較清晰的影像，各影像之間一般互不重疊，動感和節奏感相對差些。
在拍攝時，首先要確定在畫面上準備留下幾個什么姿態的影像，影像與影像之間間隔多大距離，影像與影像之間是否要用虛影相連等，然后決定閃光燈的位置及數量。其次要先擇一個深色的背景。通常以夜間拍攝為好，用低角度仰拍，以黑暗的天空為背景，或是找一間寬敞的房間，以保證被攝運動物體的影像不受于擾。另外，為了使畫面整潔，主體突出，拍攝現場除了主要照明用的閃光燈外，其余光源**關閉。若是拍攝人物動態，為了讓人物搞清運動方向，可以在現場安置少量很暗的燈光，光源盡量靠近地面，與被攝動體呈逆光照射角度。
正式拍攝時，打開照相機的B門，用快門線將其鎖定，使照相機的快門處于開啟的狀態，然后讓動體開始運動，拍攝者用手操縱閃光燈，根據動體的不同運動姿態逐次閃光。需要拍三個影像，就用三只閃光燈先后三次閃光；需要拍攝六個影像，可以用三只閃光燈每只閃二次，也可以用六只閃光燈先后六次閃光。**是找多個助手分別操作閃光燈，達成默契后，效果也是比較理想的。
如果動體的運動速度比較綬慢，運動過程較長，那么可用單個普通閃光燈進行拍攝。這樣的頻閃方法是讓閃光燈充足電，鎖定照相機B門后，在動體開始運動的瞬間使閃光燈閃光，錄下**個影像；等進入下一個造型時，再閃光，錄下**個影像；這樣，經過多次閃光后，在一張照片上就會留下多個不同姿態的動體形象。
頻閃攝影的曝光量應該如何掌握？如果幾個影像是互相分開的，曝光量就按通常單燈閃光計算。如果幾個影像緊密相連，而且局部重疊，那么這些影像的曝光量，就會隨著閃光次數的增加而遞增，因此，在重疊連閃時，曝光量應減少1-2級光圈。為了給動體提供較大的活動范圍，同時便于記錄動體每個階段的動作，拍攝時**使用廣角鏡頭。為了更有把握，**在拍攝前進行幾次試驗，讓動體或人物在確定的拍攝范圍內練習幾次，使拍攝雙方都能配合默契，這樣拍攝就有把握了 