頻閃儀的原理、特點、應用和操作方法

頻閃儀的原理、特點、應用領域和頻閃儀操作方法

頻閃儀是指控制光源發光，以特定頻率快速閃動的光學測量儀器。頻閃儀可以發出短暫又頻密的閃光，當閃光頻率與被測物體的轉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量或運行狀況。

1945年，德國德雷羅（DRELLO）公司成功開發、制造出上**臺應用在紡織機上的頻閃檢測儀，從此頻閃儀被廣泛應用于各工業領域。頻閃儀是每隔一定時間發出一次閃光，利用人眼睛的視覺暫留，使動態的物體靜止化。視覺是靠眼睛的晶狀體成像，頻閃儀的視覺暫留現象首先被中國人發現，走馬燈便是據歷史記載中*早的視覺暫留運用。宋時已有走馬燈，當時稱"馬騎燈"。隨后法國人保羅 羅蓋在1828年發明了留影盤，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。當圓盤旋轉時，鳥在籠子里出現了。這證明了當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，印刷及鋼鐵行業得到迅速普及。

頻閃儀的原理

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 ,在便攜式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。

頻閃儀的特點

1. 內觸發/外觸發選擇快速轉換；兩倍頻、半倍頻快速調頻功能； 

2. 外觸發工作方式時(利用光電信號)，能夠實現圖案的自動跟蹤功能； 　　

3. 內置存儲器，具有閃光頻率和內部參數自動記憶功能,為下次使用提供方便；

4. 采用進口編碼器，配合精簡的操作軟件，旋鈕調節更加快速、實用，使用時方便自如,得心應手； 　　

5. 軟件具有頻閃相位角調節功能； 　　

6. 自動停閃等功能，節省用電，同時提高頻閃燈的使用壽命； 　　

7. 采用德國進口頻閃燈管，內置高性能開關電源模塊，提高閃光亮度及工作可靠性； 　　

8. 性能進一頻穩定，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作為核心處理單元，專用顯示芯片驅動數碼管，配置實時操作系統。數碼管實時地顯示每分鐘的閃光次數及工作狀態。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品種類齊全，質量優異，服務周到，國內*佳。 　　

2. 本儀器主要適用于印刷行業：印刷機、檢品機、分切機、復卷機及需要測速計數、測頻率的場合，也可以利用它進行各類轉子、齒輪嚙合、機器振動診斷、紡織制造等高速運動物體表面缺損及運行軌跡的監控。目前廣泛應用于印刷、造紙、紡織、醫藥、輕工、機械加工等行業。 

3. 儀器在小型檢品機和盤卷機上，亦可以固定在機器上，采用外觸發自動跟蹤方式，達到非常滿意的自動閃光檢測效果。

頻閃儀/頻閃轉速表的設計原理

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。具體的方法是當圖像以較低的速度運動到某一位置時閃光燈發出閃光，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。頻閃儀就是根據這一原理設計的。

頻閃儀也叫頻閃靜像儀，頻閃儀本身可以發出短暫又頻密的閃光。當我們調節頻閃儀的閃動頻率，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，而頻閃儀的閃速即為被檢測物體之轉速。使用該頻閃儀很容易就可觀測到高速印刷機印圖案，進而控制和提高產品質量。

頻閃儀的應用領域

現在，頻閃儀已被廣泛應用于航天、鋼鐵業、印刷包裝業、造紙業、船舶制造、汽車工業、輪胎檢測、電機測試、計量、產品研發等行業領域。具體應用于：對飛機引擎的運行、震動進行視覺監測；鋼材冷軋車間以及薄板鍍層車間，視覺監測產品表面缺陷；螺旋槳，渦輪機及推進系統中氣蝕現象的監測；紙制品表面質量檢測和紙幅成形過程的檢測；印刷包裝生產過程質量檢查：如奶包生產的質量視覺檢查；葉輪機的可視檢測；發動機研制過程中監測噴油性能；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；監控電纜的標記和捻線機工作情況；非接觸性轉速測量；飲料加工行業在線產品檢查；帶光導體的頻閃檢測儀的顯微鏡和內窺鏡應用等。 　　

印刷機器視覺系統主要包括:頻閃照明光源、CCD 照相機、圖像處理單元(或圖像捕獲卡) 、圖像處理軟件、監視器、通信/輸入輸出單元等。首先采用攝像機獲得被測目標的圖像信號,而采集信號必須由頻閃儀按CCD 采樣頻率頻閃照明、采樣(攝取高質量圖像),然后通過A/ D  

轉換變成數字信號傳送給專用的圖像處理系統,根據像素分布、亮度和顏色等信息,進行各種運算來抽取目標的特征,然后再根據預設的判別準則輸出判斷結果,去控制驅動執行機構進行相應處理。該系統中,高質量的光源與照明方案往往是整個系統成敗的關鍵,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盡可能地產生明顯的區別, 增加對比度;同時還應保證足夠的整體亮度;物體位置的變化不應該影響成像的質量。在機器視覺應用系統中,一般使用透射光和反射光。對于反射光情況應充分考慮光源和光學鏡頭的相對位置、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、發光的光譜特性等;同時還要考慮光源的發光效率和使用壽命。 　　

該系統通過攝像機在頻閃儀的配合使用下高品質攝取生產線上印刷品的圖像, 并把圖像顯示在顯示器上, 圖像刷新速度可調, 以便于檢測人員對印刷產品進行抽檢,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字化交變頻伺服驅動器進行位置校正, 同時, 通過定量分析圖像的相關參數來檢測其他一些重要因素如各色油墨的質量、墨屑等。

檢驗問題

　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。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，如印刷機及檢品機等的操作上，并非是用來測量“印刷滾筒或馬達”的轉速，而是希望獲得同步靜止畫面，以監控其印刷品質.換言之,欲調整頻閃儀閃光速率時,應依據“每分鐘拉出多少張畫面”的頻率來調整,而非依據“每分鐘拉出多少米”調整。在實務上我們以印刷機為例：

假設印刷機每分鐘印出 100Meters,且印出之圖面長度為10cm,則該等機械每分鐘應是印出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,應預先以上列的計算法,算出每分鐘印出多少張圖面后,再來調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,也可輕易地換算出該設備的產量。

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整到估算頻率,再微調直到被測物體顯現出個清晰的同步靜止畫面為止。在確認靜止畫面時可借由該被測物體的外、輪廓、標記等等,來確認是否與停止不動時的畫面完全相同,也可以調整其兩倍的頻率，來確認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） 讀出數字幕上所顯示的數值,即是該被測物體之每分鐘的工作次數（或稱RPM;或稱 FPM）。以上步驟適合于機器速度比較穩定的場合，因為此時被觀測對象也是以一個穩定的頻率出現，從而可以實現比較好的觀測效果。此外，當機器速度不斷變化時，被觀測對象的頻率也不斷變化，此時以固定頻率閃光的內部控制模式不能適應，此時應當采用外部控制模式。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，從而實現圖案的自動同步跟蹤。