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。PS系列频闪仪外观如图1所示。
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。频闪仪的工作原理框图,如图2所示
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。图3是软件系统主程序流程图,图4是按键处理模块流程图,图5是外触发处理模块流程图。3个流程图说明了整个软件系统的工作模式,实现频闪仪的频闪及自动频率跟踪功能。
频闪仪主要技术指标
经过特别设计,系列化的频闪仪外观如图1所示,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)。
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实验室和教师介绍
实验室可提供的主要器材
频闪仪1台，其功能为频率可调，频率数值以数字显示。
台式小电风扇1只，三片叶片上分别写上A、B、C，风扇具有快慢档。
微型电扇1只，其三片叶片上分别涂上三原色。
锯条实验架1台，所夹锯条的长度可调。
滴水管系统1套。
一维驻波实验仪1台。
实验目的、意义和要求
人眼是有“视觉暂留”的，利用这一特性，可用一定的频率将拍摄的静止画面以连贯的动作展现在屏幕上。将人类带入现代社会的电影、电视就是利用这一原理。在科研生产领域内，要知道某一物体运动的速度、运动的轨迹和变化的方向，利用频闪法来测量是一种很好的方法。频闪法与照相用的闪光灯原理基本相同，不过闪光灯是每按一次闪光一次，而频闪仪是每隔一定时间发出一次闪光。用这种频闪仪可测量电扇的转速、水滴的流速、弦的振动频率和观测一维驻波的特性等，从中可揭示一些运动物体的形成，规律、特点和内在的物理含义。
实验前应回答的问题
什么是人眼的“视觉暂留”？如果连续移动的画面的频率与人眼“视觉暂留”特点的频率不符时，连续移动的画面将会发生什么现象？
什么是频率？什么是周期？什么是驻波？驻波有哪些主要参数？
什么是光的三原色？
实验内容
打开小风扇，开关置于满档位置，用频闪灯照射其叶片(如图1)，调节频闪仪的频率，直至目视风扇三叶片不动，同时叶片上的字母也不动时，方可记下它的频率。另外将开关置于“快档”按上述做法记下相应的频率。
实验1有时会看到6片叶片“静止不动”，分析此现象。并说明为什么必须满足3片叶片和叶片上面的字母A，B，C都“不动”的情况下方可记录频率。
如果叶片上不写字母，如何测定电扇旋转的频率(实际上3个叶片“静止不动”的频率将不止一个)，从中探索测量电风扇转速的一般规律。
开启微型电扇，在接近微型电扇的转动频率时，三原色叶片的边缘部分将出现什么色彩？请仔细观察。
将频闪仪对准夹有锯条片的铁架台，用手按动锯条片使其上下作受迫振动记下其振幅最高时的频率(因锯条片所作阻尼振动，容易衰减，所以记录时要快)。
改变被振锯条的长度分别并记录各自的振动频率，作出振动频率随被振锯条长度变化的规律图。
将频闪仪对准滴水管系统,开启滴水管的控制装置，让水滴自由下滴并调至合适的下滴速度，记录水滴下滴的中间段的频率。
以实验7记录的频率为基准再将频闪仪对准水滴流的上部和下部，将会看到什么现象？
将频闪仪对准一维驻波实验仪开启实验仪，任意给出一个驻波，调节频闪仪的频率，直到整个波形稳定不动时，记录此时的频率。
频闪仪，也叫频闪灯,或者称之为特殊类型的“转速计”，他利用同步静止的原理测量印刷等机械设备的转速值。主用用在印刷厂,某公司专门印刷餐巾纸上的图片,选择了美国蒙拿多DBX系列频闪仪。
工业生产环境的复杂多样造成了对频闪检测仪的不同需求，频闪仪类型按照应用环境和使用方式的不同，将频闪仪分为便携式、在线式、灯头分离式，专用型和通用型等。特殊应用的频闪仪还有带有静像视频检查功能的静止画面系统、防爆、防水、UV等种类。
频闪仪的选型主要有几下几点：
1.转速范围和精度；
2.供电方式：交流220V还是充电电池；对亮度要求不高的,建议选择充电电池的,也就是便携式的频闪仪.还有一种就是用交流电源的,灯头分离式频闪仪，在使用时需要接入220V的交流电源。
3.仪器的轻便性；便携式的频闪仪的特点是便于随身携带，小巧轻便，这种频闪仪多使用大容量的镍氢充电电池供电，这样便于频闪仪在生产线的不同位置更灵活的使用。灯头分离式频闪仪系列仪器都带有单独的电气控制箱，灯头体积较大，一般采用固定式安装，其特点是：亮度高、照射面积大、灯管寿命长、可连续作业。
4.国产还是进口？
另外，了解大概预算就更好。目前频闪仪品牌，进口有日本新宝，美国蒙拿多，德国testo，台湾路昌,国产有兰泰等，总有一款适合您。还有一中就是专用型频闪仪，是根据各行业对频闪仪的需求不同而专门开发的行业专用型频闪检测仪。
闪光频闪摄影又称连闪摄影，是借助于电子闪光灯的连续闪光，在一个画面上记录动体的连续运动过程。频闪摄影从器材上一般分为两类：一是利用自动频率电子闪光灯(简称电子频闪灯)拍摄；二是利用普通闪光灯组拍摄。由于拍摄的工具和方法不同，频闪照片的效果也各具特色。
我们先来看电子频闪灯拍摄频闪照片的方法。
电子频闪灯是一种新型的摄影照明灯具，当这种灯充足电后，可以像连发手枪一样，一次紧接一次地频繁闪光。高频电子频闪灯的闪光频率可以根据需要调节，闪光频率越高，底片曝光次数越多，在照片上出现的影像也越多。一般来说，这种灯每秒钟的闪光次数可达几十次甚至上百次。用电子频闪灯拍摄一个动体时，画面上可以留下几十个重叠、错落有致的影像。这些以一定规律间隔产生的影像，可以给人一种节奏感强烈的视觉感受，它可以使人感到新奇，是因为用高速频率将景物凝固在一张画面上的视觉效果，比平时仅凭肉眼是无法看到的。
用电子频闪灯拍摄频闪照片应选择一个黑色的背景，被摄者距离背景尽可能远些，以避免频闪光照亮背景，从而影响主体的效果。如果主体距离背景比较近，最好使闪光灯与被摄动体形成侧光和侧逆光的照射角度，被摄动体也最好有明显的轮廓线条，从而防止影像与背景的色调混杂。
如果没有频闪闪光灯，用普通的闪光灯拍摄频闪画面，可以采用以下的技巧：
一是用多个闪光灯形成一组光源拍摄频闪照片。由于闪光灯组的拍摄间隔时间不可能很紧密，所以用普通闪光灯组连续闪光，只能产生几个完整的、比较清晰的影像，各影像之间一般互不重叠，动感和节奏感相对差些。
在拍摄时，首先要确定在画面上准备留下几个什么姿态的影像，影像与影像之间间隔多大距离，影像与影像之间是否要用虚影相连等，然后决定闪光灯的位置及数量。其次要先择一个深色的背景。通常以夜间拍摄为好，用低角度仰拍，以黑暗的天空为背景，或是找一间宽敞的房间，以保证被摄运动物体的影像不受于扰。另外，为了使画面整洁，主体突出，拍摄现场除了主要照明用的闪光灯外，其余光源最好关闭。若是拍摄人物动态，为了让人物搞清运动方向，可以在现场安置少量很暗的灯光，光源尽量靠近地面，与被摄动体呈逆光照射角度。
正式拍摄时，打开照相机的B门，用快门线将其锁定，使照相机的快门处于开启的状态，然后让动体开始运动，拍摄者用手操纵闪光灯，根据动体的不同运动姿态逐次闪光。需要拍三个影像，就用三只闪光灯先后三次闪光；需要拍摄六个影像，可以用三只闪光灯每只闪二次，也可以用六只闪光灯先后六次闪光。最好是找多个助手分别操作闪光灯，达成默契后，效果也是比较理想的。
如果动体的运动速度比较绶慢，运动过程较长，那么可用单个普通闪光灯进行拍摄。这样的频闪方法是让闪光灯充足电，锁定照相机B门后，在动体开始运动的瞬间使闪光灯闪光，录下第一个影像；等进入下一个造型时，再闪光，录下第二个影像；这样，经过多次闪光后，在一张照片上就会留下多个不同姿态的动体形象。
频闪摄影的曝光量应该如何掌握？如果几个影像是互相分开的，曝光量就按通常单灯闪光计算。如果几个影像紧密相连，而且局部重叠，那么这些影像的曝光量，就会随着闪光次数的增加而递增，因此，在重叠连闪时，曝光量应减少1-2级光圈。为了给动体提供较大的活动范围，同时便于记录动体每个阶段的动作，拍摄时最好使用广角镜头。为了更有把握，最好在拍摄前进行几次试验，让动体或人物在确定的拍摄范围内练习几次，使拍摄双方都能配合默契，这样拍摄就有把握了