频闪仪工作原理及其应用
在现代工业自动化生产中,涉及到各种各样的检查、测量和零件识别工作,其共同特点是连续大批量生产、对外观质量的要求非常高,通常这种高度重复性的工作只能靠人工检测来完成。生产线上的微小尺寸精确快速测量、形状匹配、颜色辨识等,由于被观测物体高速运动,人眼无法连续稳定地进行观察和检验,易出差错。频闪仪观测技术能较好地解决此难题。
频闪仪也叫频闪静像仪或转速计,是能够使作振动、高速旋转或周期运动构件变成“静止不动”构件的一种光学测量装置。
频闪仪本身可以发出短暂又频密的闪光,当调节频闪灯的闪动频率,使其与被测物的转动或运动速度接近或同步时,被测物虽然高速运动着,但看上去却是缓慢运动或相对静止,这种视觉暂留现象使人目测就能轻易观测到高速运动物体的表面质量与运行状况,而频闪仪的闪光速度即为被检测物体(例如:马达)转速和运动频率(印刷袋),亦可以利用频闪仪分析物体振动情况、高速移动物体的动作以及高速摄影等。利用频闪仪观测检验技术在欧美已广泛使用,随着我国经济的高速发展,越来越多的行业开始使用频闪仪来帮助解决产品质量检验问题。
频闪仪构成和工作原理
频闪灯的工作原理是根据设定的频率或根据外触发频率来控制闪光灯的闪烁频率,作为一个完整的系统包括人机显示界面、调节和功能选择按键、闪光控制模块、闪光灯供电模块和外触发自动跟踪模块等。
在系统设计中,采用LED数码管作为人机显示界面。LED显示具有高亮、长寿命、控制方便等特点,只要保证驱动电路的可靠性,就可以保证人机界面的长期工作的稳定性。参数设定或功能选择方面,采用高可靠性的欧姆龙轻触按键和具有快速调节功能的旋转编码器作为数据输入元件,配以合理的软件来提高参数设定的速度和方便性。作为一个使用比较方便的产品,必须具有参数保存的功能,在这里采用了非易失性存储器,存放频率、工作模式等参数。
为了达到使用方便、性能稳定、控制精确等效果,整个软件系统的设计就显得很重要。另外,在频闪灯控制系统中还存在一个核心和难点的技术,就是要保证闪光灯的供电电压稳定。只有保证电压的稳定性才能保证灯管闪烁的亮度一致,才能使闪光灯在高频的情况下不会出现漏闪现象。因为灯管在不同频段闪烁的时候消耗的功率是不定的,所以难以控制。当频闪灯作为光源用于印刷质量检验时,对频闪灯的性能又提出了一个更高的要求。频闪灯在收到触发信号后至灯管闪烁的时间必须一致,所以程序控制和电路设计就显得更为重要。
频闪仪主要技术指标如下:
(1)电源:交流220±10%V,2A,50Hz。
(2)功率:最大功率低于200W。
(3)内触发频率范围:1～500Hz。
(4)外触发频率范围:1～500Hz。
(5)单次工作时间:由功能键任意设定(单位:30s)。
(6)环境光照度:低于10000lx。
(7)外部触发信号范围:5～12V脉冲信号。
(8)照射最大宽度:视频闪仪长度而定。
(9)尺寸(长×宽×高):800mm×115mm×180mm(三联),1250mm×115mm×180mm(四联)。
按键使用说明
1、×2在内部模式下，按此开关可使频闪仪频率成倍增加
2、÷2在内部模式下，按此开关可使频闪仪频率降低一半
3、HZ/FPM循环选择键
4、+线速度频率显示增加
5、-线速度频率显示减小
6、SIG：输入输出连接口，根据外部信号调节频闪和信号输出
7、POWER：电源插头
8、ON/OFF：电源开关
具体操作步骤
1)先估测图案的运动频率。频闪仪在测量直线工作的物体，如印刷机及检品机等的操作上，并非是用来测量“印刷滚筒或马达”的转速，而是希望获得同步静止画面，以监控其印刷品质.换言之,欲调整频闪仪闪光速率时,应依据“每分钟拉出多少张画面”的频率来调整,而非依据“每分钟拉出多少米”调整。在实务上我们以印刷机为例：假设印刷机每分钟印出100Meters,且印出之图面长度为10cm,则该等机械每分钟应是印出1000张图面.其计算方法如下:
1米÷10cm=10张……………表示每米包括10张图面。
10张×100米(每分钟)=1000张……表示每分钟印出1000张图面。
此时,如将频闪仪的闪光速率调整到1000FPM后,即可轻易获得清晰之同步静止画面。因此,如果寻找直线运送中图面的同步静止画面,应预先以上列的计算法,算出每分钟印出多少张图面后,再来调整频闪仪的闪光速率,将可较轻易获得其同步静止画面。同理,也可轻易地换算出该设备的产量。
2)将频闪仪的闪光源照射向被测物体。
3)由高频往低频方向调整到估算频率,再微调直到被测物体显现出第一个清晰的同步静止画面为止。在确认静止画面时可借由该被测物体的外、轮廓、标记等等,来确认是否与停止不动时的画面完全相同,也可以调整其两倍的频率，来确认是否存在两个重叠影像,从而确定其一倍频率时的影像,绝对是真实同步静止画面,也是其真实的RPM或FPM。
4)读出数字幕上所显示的数值,即是该被测物体之每分钟的工作次数(或称RPM;或称FPM)。
以上步骤适合于机器速度比较稳定的场合，因为此时被观测对象也是以一个稳定的频率出现，从而可以实现比较好的观测效果。此外，当机器速度不断变化时，被观测对象的频率也不断变化，此时以固定频率闪光的内部控制模式不能适应，此时应当采用外部控制模式。通过自动同步频闪仪外接传感器获取外部图像的信号，来一个图案，频闪仪就闪光一次，从而实现图案的自动同步跟踪。