頻閃儀發(fā)展背景,頻閃儀基本概念,頻閃儀分類,頻閃儀基本構(gòu)成,頻閃儀工作原理,頻閃儀檢驗(yàn)問題,頻閃儀應(yīng)用領(lǐng)域.

頻閃儀發(fā)展背景：

1978年，臺(tái)灣普凱POKAI公司成功開發(fā)、制造出世界上第一臺(tái) 手提便攜式頻閃檢測(cè)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(shí)間發(fā)出一次閃光，利用人眼睛的視覺暫留，使動(dòng)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(guó)人發(fā)現(xiàn)，走馬燈便是據(jù)歷史記載中最早的視覺暫留運(yùn)用。宋時(shí)已有走馬燈，當(dāng)時(shí)稱"馬騎燈"。隨后法國(guó)人保羅 羅蓋在1828年發(fā)明了留影盤，它是一個(gè)被繩子在兩面穿過的圓盤。盤的一個(gè)面畫了一只鳥，另一面畫了一個(gè)空籠子。當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)，頻閃儀閃一次保留一個(gè)圖像。

20世紀(jì)60年代后，頻閃儀做為一種在線檢測(cè)工具，開始在造紙，印刷及鋼鐵行業(yè)得到迅速普及，控制市場(chǎng)過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷。

頻閃儀基本概念：

簡(jiǎn)單地講，頻閃光源是指一種可以快速閃動(dòng)的光源。而頻閃儀則是指可以用來產(chǎn)生這種光源的儀器，通常用來觀察快速移動(dòng)或者震動(dòng)物體，使高速運(yùn)動(dòng)物體看上去像靜止的一樣。
　　頻閃儀可以產(chǎn)生非常短的光脈沖，其持續(xù)時(shí)間只有1/100000秒。這些高亮度的短暫閃光把高速運(yùn)動(dòng)物體的圖象“靜止”在人的視網(wǎng)膜上，使人的大腦得到一個(gè)非常清晰，靜止的圖象。當(dāng)物體繼續(xù)移動(dòng)時(shí)，你就可以看到一幅幅靜止的圖象就像你在迪斯科舞廳看到的在頻閃燈下跳舞的人一樣。
　　大多數(shù)的人都能把頻閃光源與迪斯科或者那些用來檢測(cè)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的光源聯(lián)系起來。在這些應(yīng)用當(dāng)中，頻閃的頻率都比較低，人們可以很輕易地感覺到頻閃，因?yàn)槊看伍W動(dòng)中間間隔的時(shí)間都比較長(zhǎng)。在這些應(yīng)用當(dāng)中，頻閃光源的頻閃頻率一般都在10-30次/秒左右。所以看上去會(huì)有一種明顯抖動(dòng)的感覺，這就是所謂的閃動(dòng)效應(yīng)。
　　當(dāng)一個(gè)物體在你面前經(jīng)過的時(shí)候，你的肉眼根本沒時(shí)間進(jìn)行聚焦。所以呈現(xiàn)在你眼前的將是一片模糊的景象，模糊的程度取決于運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)物體距離你眼睛的距離。一個(gè)比較容易解釋的例子就是：高速運(yùn)動(dòng)的風(fēng)扇的葉片，在葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，人的肉眼只能看到一片模糊，熟稱運(yùn)動(dòng)模糊現(xiàn)象。
　　當(dāng)一個(gè)物體以100米/分鐘的速度運(yùn)行時(shí)，人的肉眼就完全無法看清運(yùn)動(dòng)物體了，而當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體的移動(dòng)速度在50-100米/分鐘時(shí)， 人的肉眼勉強(qiáng)可以看見運(yùn)動(dòng)物體，但將非常吃力。
       在高速運(yùn)動(dòng)物體面前，人眼的局限性開始暴露出來：無法對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行有效的聚焦。
　　人眼的視覺形成過程類似于照相機(jī)的成像過程。當(dāng)膠片上的化學(xué)物質(zhì)被暴光后，形成影象留在底片上。當(dāng)你要拍攝的物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，所拍攝的圖象是模糊的。為了使所拍攝的圖象更清晰，攝像師就需要增加照相機(jī)的快門速度，更快的快門速度可以減少光線透過鏡頭作用到膠片上�？扉T打開的時(shí)間越短，運(yùn)動(dòng)物體在拍攝期間的運(yùn)動(dòng)位移也就越小，因而圖象越清晰。但顯而易見的是，我們無法去改變?nèi)搜鄣?ldquo;快門”，因此，我們必須找到另外一種形式的可以“增加”人眼快門的方法。頻閃光源的短暫脈沖光使運(yùn)動(dòng)物體在脈沖光的持續(xù)時(shí)間內(nèi)靜止下來的效果類似于照相機(jī)的快門功能。臺(tái)灣普凱POKAI頻閃儀脈沖光源的持續(xù)時(shí)間只有6-20微妙，激發(fā)人的視網(wǎng)膜，產(chǎn)生一種運(yùn)動(dòng)物體靜止的效果。一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度高達(dá)600米/分鐘的物體在這個(gè)瞬間也就移動(dòng)了0.1毫米，這個(gè)幾乎可以忽略不記的位移在人眼看來就像靜止的一樣，模糊消失了，取而代之的是非常清晰的圖象。當(dāng)增加頻閃儀的頻閃頻率的時(shí)候，在你的眼前將形成一系列的清晰圖象。

頻閃儀分類：

工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜多樣造成了對(duì)頻閃檢測(cè)儀的不同需求，按照應(yīng)用環(huán)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(yīng)用的頻閃儀還有帶有靜像視頻檢查功能的靜止畫面系統(tǒng)、防爆、防水、UV等種類。

手持便攜式頻閃儀特點(diǎn)是便于隨身攜帶，小巧輕便，這種頻閃儀多使用大容量的充電電池供電，這樣便于頻閃儀在生產(chǎn)線的不同位置更靈活的使用。在工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)檢過程中這種頻閃儀多被用在故障源的尋找上。

燈頭分離式頻閃儀，在使用時(shí)需要接入220V的交流電源。該系列儀器都帶有單獨(dú)的電氣控制箱，燈頭體積較大，一般采用固定式安裝，其特點(diǎn)是：亮度高、照射面積大、燈管壽命長(zhǎng)、可連續(xù)作業(yè)。

專用型頻閃儀，是根據(jù)各行業(yè)對(duì)頻閃儀的需求不同而專門開發(fā)的行業(yè)專用型頻閃檢測(cè)儀，以POKAI來講：PK-DS-HS就是一種鋼鐵冶金行業(yè)專用的頻閃儀，用于鋼鐵業(yè)各種板材表面質(zhì)量的視覺和視頻在線監(jiān)測(cè)；PK-DS-180(L,L4)適合于監(jiān)測(cè)寬幅而且高速運(yùn)轉(zhuǎn)的包裝印刷機(jī)的印刷質(zhì)量，特別適合于連續(xù)作業(yè)，是視頻檢測(cè)的****替代品；PK-DS-170帶有長(zhǎng)時(shí)間閃光觸發(fā)單元，專用于高速攝像機(jī)記錄快速移動(dòng)物體時(shí)的照明。POKAI還提供特殊功能的防爆、防水、UV等類型產(chǎn)品。

頻閃儀工作原理：

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。

頻閃儀基本構(gòu)成：

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(zhǎng)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(zhǎng)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�頻段閃爍的時(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(duì)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。

頻閃儀檢驗(yàn)問題：

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(cè)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(duì)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(cè)來完成。生產(chǎn)線上的微小尺寸精確快速測(cè)量、 形狀匹配、 顏色辨識(shí)等 ,由于被觀測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)物的轉(zhuǎn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度接近或同步時(shí),被測(cè)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(duì)靜止,這種視覺暫留現(xiàn)象使人目測(cè)就能輕易觀測(cè)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(cè)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(cè)檢驗(yàn)技術(shù)在歐美已廣泛使用 ,隨著我國(guó)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。

頻閃儀應(yīng)用領(lǐng)域： 

現(xiàn)在，頻閃儀已被廣泛應(yīng)用于軍工、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(cè)、電機(jī)測(cè)試、計(jì)量、產(chǎn)品研發(fā)等行業(yè)領(lǐng)域。具體應(yīng)用于：對(duì)飛機(jī)引擎的運(yùn)行、震動(dòng)進(jìn)行視覺監(jiān)測(cè)；鋼材冷軋車間以及薄板鍍層車間，視覺監(jiān)測(cè)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(cè)；紙制品表面質(zhì)量檢測(cè)和紙幅成形過程的檢測(cè)；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(cè)；發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中監(jiān)測(cè)噴油性能；尾氣處理裝置的震動(dòng)頻率分析；輪胎測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)目標(biāo)的圖像信號(hào),而采集信號(hào)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(hào)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(yùn)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(dòng)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(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵,起著非常重要的作用,它并不是簡(jiǎn)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(cè)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(duì)比度;同時(shí)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(duì)于反射光情況應(yīng)充分考慮光源和光學(xué)鏡頭的相對(duì)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(shí)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(cè)人員對(duì)印刷產(chǎn)品進(jìn)行抽檢,通過對(duì)攝取的圖像的處理和分析, 可精確檢測(cè)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(dòng)器進(jìn)行位置校正, 同時(shí), 通過定量分析圖像的相關(guān)參數(shù)來檢測(cè)其他一些重要因素如各色油墨的質(zhì)量、墨屑等。

發(fā)布時(shí)間：2013-9-3 12:58:11 閱讀次數(shù)：486 次