一種頻閃儀的製作方法

2023-06-15 06:35:36 1

本發明涉及一種測量設備，尤其是涉及一種頻閃儀。

背景技術：

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。

頻閃儀已被廣泛應用於軍工、航天、鋼鐵業、印刷包裝業、造紙業、船舶製造、汽車工業、輪胎檢測、電機測試、計量、產品研發等行業領域。現有的頻閃儀都是利用特定頻率快速閃動光源對待測物體進行測量，利用人眼的視覺差來觀測運動物體，然而使用傳統頻閃儀的問題在於頻閃對人的健康會造成危害，頻閃對人的危害在於誘發視力、神經等相關疾病、降低工作效率和引發工傷等方面，為了使減少此類傷害，但又在保證觀測質量是面臨的巨大問題。另外從現有產品來看，交流電原理的頻閃儀佔據了主要市場，就目前市面上普通交流電驅動的頻閃儀來說，由於頻率很大，會在裸露導電體(例如印刷電路板的印製線)上產生難以屏蔽的脈衝，影響相關電子設備的運行。

本發明針對現有頻閃儀的缺點，研究出一種新的頻閃儀，能夠廣泛應用於造紙業、船舶製造、輪胎檢測、電機測試、計量、產品研發等行業領域，能夠很好的避免對人體健康的損害，且能夠消除較強脈衝信號對電子設備的影響。

技術實現要素：

本發明的目的是設計一種頻閃儀，在進行檢測的時候，只有通過特定設備才能觀測到頻閃的效應，而對於其他人員則能夠達到不受頻閃影響的效果，既不危害無關人員的身體健康，又能夠準確進行檢測，同時不會產生高頻脈衝信號幹擾，實現了「隱閃」的效果。

為實現本發明之目的，採用以下技術方案予以實現：

一種頻閃儀，包括光源、旋轉裝置，線偏振片，其中：線偏振片用於將光源發出的光變為線偏振光後發出，旋轉裝置用於旋轉線偏振片。

所述的頻閃儀，其中：該光源包括光發射器和準直透鏡，其中準直透鏡設置在光源和線偏振片之間。

所述的頻閃儀，其中：該頻閃儀還包括調速裝置，用於調節旋轉裝置的轉速。

所述的頻閃儀，其中：該頻閃儀還包括速度顯示裝置，用於顯示旋轉裝置的速度。

所述的頻閃儀，其中所述旋轉裝置包括電機。

所述的頻閃儀，其中所述光源是無頻閃光源。

所述的頻閃儀，其中所述光源包括led燈、白熾燈。

所述的頻閃儀，其中還包括觀測裝置，所述觀測裝置包括線偏振眼鏡、線偏振片。

所述的頻閃儀，其中還包括間歇轉動控制系統，所述間歇轉動控制系統包括軸承、外筒、遊絲，撥杆，阻擋裝置；其中：電機軸插入軸承內圈中，外筒套在軸承外圈上，外筒遠離電機的一端連接線偏振片，外筒靠近電機的一端內表面間隔180度設置有兩個凸塊，電機軸上對應設置有穿過電機軸上的孔的撥杆，阻擋裝置設置在電機機身殼體上，遊絲兩端一端焊接在軸承外圈上，一端焊接在軸承內圈上。

所述的頻閃儀，其中所述阻擋裝置包括支架、支杆、樞軸、連杆、壓縮彈簧、支柱；所述支架固定在電機殼體上，支架上設有兩個支杆，兩個支杆之間設有一個樞軸，樞軸兩端分別安裝在兩個支杆上，連杆上設有通孔，套在樞軸上；壓縮彈簧設置在支架上的支杆的靠近撥杆的一側；支柱設置在電機支架上的支杆的遠離撥杆的一側。

所述的頻閃儀，其中：連杆兩端各有一個圓頭狀凸塊，所述凸塊是圓頭狀凸塊；所述撥杆兩端設有凸起，所述凸起為圓頭狀凸起。

一種頻閃儀，包括光發射器、旋轉裝置，準直透鏡，其中：準直透鏡上覆蓋有線偏振膜，光發射器發射的光經準直透鏡後發出，旋轉裝置用於旋轉準直透鏡。

所述的頻閃儀，該頻閃儀還包括調速裝置，用於調節旋轉裝置的轉速。

所述的頻閃儀，其中：該頻閃儀還包括速度顯示裝置，用於顯示旋轉裝置的速度。

所述的頻閃儀，其中所述旋轉裝置包括電機。

所述的頻閃儀，其中所述光源是無頻閃光源。

所述的頻閃儀，其中所述光源包括led燈、白熾燈。

所述的頻閃儀，其中還包括觀測裝置，所述觀測裝置包括線偏振眼鏡、線偏振片。

所述的頻閃儀，其中還包括間歇轉動控制裝置，所述間歇轉動控制系統包括軸承、外筒、遊絲，撥杆，凸塊、阻擋裝置；其中：電機軸插入軸承內圈中，外筒套在軸承外圈上，外筒遠離電機的一端連接準直透鏡，外筒靠近電機的一端內表面間隔180度設置有兩個凸塊，電機軸上對應設置有穿過電機軸上的孔的撥杆，阻擋裝置設置在電機機身殼體上，遊絲兩端一端焊接在軸承外圈上，一端焊接在軸承內圈上。

所述的頻閃儀，其中所述阻擋裝置包括支架、支杆、樞軸、連杆、壓縮彈簧；所述支架固定在電機殼體上，支架向上設有兩個支杆，兩個支杆之間設有一個樞軸，樞軸兩端分別安裝在兩個支杆上，連杆上設有通孔，套在樞軸上；支杆兩側在電機支架上各設有一個壓縮彈簧，連杆在圍繞樞軸左右旋轉時能夠分別壓縮兩側的壓縮彈簧。

所述的頻閃儀，其中：連杆兩端各有一個圓頭狀凸塊，所述凸塊是圓頭狀凸塊；所述撥杆兩端設有凸起，所述凸起為圓頭狀凸起。

一種信息傳輸方法，其中該方法包括：

步驟1、驅動被測物體運動；

步驟2、控制被測物體上的顯示裝置顯示信息；

步驟3、利用如上之一所述頻閃儀向被測物體發射旋轉偏振光；

步驟4、利用觀測裝置觀測被測物體上的顯示屏顯示的信息。

所述的信息傳輸方法，其中：

所述觀測裝置包括線偏振眼鏡或線偏振片。

所述的信息傳輸方法，其中：所述步驟4包括：一邊利用觀測裝置觀測被測物體，一邊通過調速裝置調節電機的轉速，當準直透鏡或線偏振片的旋轉頻率與被測物體的旋轉頻率相同時，透過觀測裝置觀測到被測物體的顯示裝置顯示的信息。

一種信息傳輸系統，包括如上之一所述的頻閃儀和被測物體，其特徵在於：所述被測物體包括顯示裝置。

所述的信息傳輸系統，其特徵在於所述被測物體能夠高速運動。

所述的信息傳輸系統，其特徵在於所述高速運動包括高速旋轉運動。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例頻閃儀的結構示意圖；

圖2為設置有間歇轉動控制系統的頻閃儀示意圖；

圖3為軸承遊絲連接結構示意圖；

圖4為撥杆與阻擋裝置示意圖；

圖5a為阻擋裝置阻擋外筒時的示意圖；

圖5b為阻擋裝置與外筒鬆脫時的示意圖；

圖6為本發明第二實施例頻閃儀的結構示意圖；

圖7為本發明第三實施例中被測物體示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1-7，對本發明具體實施方式進行說明。

如圖1所示，本發明第一實施例的頻閃儀包括直流電機、調速裝置、偏振片、電源(圖1中未顯示)、led燈、準直透鏡、速度顯示器，進一步的該頻閃儀還包括觀測裝置，如線偏振眼鏡或線偏振片。其中直流電機用於驅動偏振片旋轉，調速裝置用於控制直流電機的轉速，led燈用於發出可見光，準直透鏡用於將led燈發出的發散的光調整為平行光，速度顯示器用於顯示電機轉速，電源用於為電機、調速裝置、led燈、速度顯示器提供電能。

準直透鏡設置在led燈與偏振片之間，工作時，led燈發出的光經準直透鏡準直後照射在旋轉的偏振片上，本發明所採用的偏振片是線偏振片，可使得可見光只在一個方向上穿過，即穿過線偏振片的光變為線偏振光，該線偏振光照射在待測物體上，如運動物體，附圖1中以旋轉的扇葉為例，觀測者可以一邊觀測待測物體，一邊通過調速裝置調節電機的轉速，當線偏振片的旋轉頻率(或電機旋轉頻率)與風扇葉片的旋轉頻率相同時，觀測者可透過線偏振眼鏡或直接通過線偏振片觀測到相對靜止的風扇葉片。調速裝置既用來調節電機轉速，又用來將電機轉速發送到速度顯示器上，由此當觀測者觀測到風扇「靜止」時速度顯示器上顯示的速度值，就是被測物體的轉速，同時利用以上的觀測方式，觀測者也可以發現運動物體上的質量缺陷等問題。

本發明實現「隱頻閃」的主要原理是，利用兩片線偏振片，其中一片為旋轉偏振片，另一片為固定偏振片以作為觀測裝置，光線經過旋轉偏振片後產生旋轉的線偏振光照射到運動物體上，對於未通過觀測裝置觀測的人，如未佩戴偏振眼鏡或未透過偏振片對被測物進行觀察的人員，由於人的眼睛沒有辨別偏振光的能力，只能感受到光強的變化，因此無法察覺線偏振光與普通光的差異，所以不會出現傳統的肉眼看到閃爍的光亮的情況，避免了危害人員身體健康。而觀測者通過固定的線偏振片在對運動物體進行觀測時，由於運動物體上反射的是線偏振光，因此觀測者只能看到固定偏振片所能夠透射過來的方向上的光，會使光強呈周期性變化，故能夠觀察到頻閃效應，當旋轉偏振片的旋轉頻率與被測物體頻率相同時，通過視覺暫留現象就能夠觀測到運動物體近似靜止時的現象。

為了提高觀測效果，本發明頻閃儀進一步增加了間歇轉動控制系統，該間歇轉動控制系統可以使電機有一個蓄力的過程，能夠藉助這個蓄力的過程使得偏振片的轉動呈現不均勻轉動，在轉動過程中加速偏振片轉動使光強迅速達到最大(即偏振光與檢偏器的方向一致時)，從而減小其佔空比，以達到更好的觀察效果。如圖2-4所示，間歇轉動控制系統包括軸承1、外筒2、遊絲3，撥杆4，阻擋裝置5。直流電機輸出軸6插入軸承內圈7，與軸承內圈7緊配合，外筒2套在軸承外圈8上，與軸承外圈8緊配合，軸承1整體位於外筒2內部，軸承1兩端均不露出外筒2，外筒2遠離電機的一端連接偏振片，外筒靠近電機的一端內表面在同一圓周上間隔180度設置有兩個凸塊9，所述凸塊9優選的是圓頭狀凸塊；電機軸6上與上述兩個凸塊9軸向位置對應的位置設置有橫向穿過電機軸上的孔的撥杆4，阻擋裝置5設置在電機機身殼體(圖中未示出)上，遊絲3兩端一端焊接在軸承外圈8上，一端焊接在軸承內圈7上。所述撥杆4兩端設有凸起10，所述凸起10為圓頭狀凸起。

如圖5a、5b所示，所述阻擋裝置整體為蹺蹺板結構，包括支架11、支杆12、樞軸13、連杆14、壓縮彈簧15、支柱17。所述支架固定在電機殼體(圖中未示出)上，支架11向上設有兩個支杆12，兩個支杆12之間設有一個樞軸13，樞軸12兩端分別安裝在兩個支杆上，連杆14上設有通孔，套在樞軸13上，使得連杆14位於兩支杆12之間，且可以圍繞樞軸13轉動。支架11上在支杆12的靠近撥杆4的一側設有一個壓縮彈簧15，支架11上在支杆12的遠離撥杆4的一側設有一個支柱17。連杆12在圍繞樞軸13左右旋轉時能夠分別壓迫兩側的壓縮彈簧15和支柱17，連杆兩端各有一個凸起16，所述凸起優選的為圓頭狀凸起。

電機工作時，電機軸6帶動軸承內圈7旋轉，如圖5a所示，此時由於外筒上的一個凸塊9受到阻擋裝置連杆14上的右側凸起16的阻擋，因此儘管軸承外圈8受到遊絲3的拉拽，軸承外圈8保持不動，而連杆14的右側凸起16在外筒2的壓迫下，向下偏移，壓迫該側的支柱17，連杆14左端向上翹起，並與左側的壓縮彈簧15脫離；電機軸繼續旋轉，帶動撥杆4一起旋轉，如圖5b所示，當電機軸上的撥杆4的一端的凸起10抵接在連杆14左側的凸起16上時，帶動連杆14左端向下偏移，連杆14右端凸起16向上偏移，在左側壓縮彈簧15的彈力和電機軸6的共同作用力下與外筒2的凸塊9鬆脫，此時外筒2受到遊絲3回復力的作用，以高於電機轉速的轉速旋轉，與之相連的偏振片同時迅速轉動，使得偏振光通過觀測裝置如觀測用偏振片或者偏振眼鏡的時間大為縮短，取得了較高的佔空比，提升了觀測效果。外筒2以超過電機軸6的轉速的轉速旋轉180度後，外筒2上的另一個凸塊9受到阻擋裝置連杆14上的右側凸起16的阻擋，阻止了外筒2的進一步旋轉，之後間歇轉動控制系統繼續按如上描述的方式工作。

本發明的另一變形實施例是將偏振片與準直透鏡合併，即在準直透鏡上覆蓋一層線偏振膜，如圖6所示，本發明第二實施例的頻閃儀包括直流電機、調速裝置、準直透鏡、電源(圖中未顯示)、led燈、速度顯示器，準直透鏡上覆蓋有一層線偏振膜。其中直流電機用於驅動準直透鏡旋轉，調速裝置用於控制直流電機的轉速，led燈用於發出可見光，準直透鏡用於將led燈發出的發散的光調整為平行光同時將該光變為線偏振光，速度顯示器用於顯示電機轉速，電源用於為電機、調速裝置、led燈、速度顯示器提供電能。

準直透鏡設置在led燈與偏振片之間，工作時，led燈發出的光經準直透鏡準直並使得可見光只在一個方向上穿過，即穿過覆蓋有線偏振膜的準直透鏡的光變為平行線偏振光，該線偏振光照射在待測物體上，如運動物體，以圖1所示的旋轉的扇葉為例，觀測者可以一邊觀測待測物體，一邊通過調速裝置調節電機的轉速，當準直透鏡的旋轉頻率(或電機旋轉頻率)與風扇葉片的旋轉頻率相同時，觀測者可透過觀測裝置如線偏振眼鏡或直接通過線偏振片觀測到相對靜止的風扇葉片。調速裝置既用來調節電機轉速，又用來將電機轉速發送到速度顯示器上，由此當觀測者觀測到風扇「靜止」時速度顯示器上現實的速度值，就是被測物體的轉速，同時利用以上的觀測方式，觀測者也可以發現運動物體上的質量缺陷等問題。

進一步的，本發明第二實施例的頻閃儀也可以採用如上所述的間歇轉動控制系統，相較於第一實施例，在採用間歇轉動控制系統時，只需要將外筒與準直透鏡連接即可，其他部件以及部件間的連接關係，與上面所描述的相同。

在本發明中，光源選用無頻閃光源，如led等、白熾燈等，以避免產生傳統頻閃儀的脈衝信號造成電子設備幹擾的問題。

本發明電機亦可採用步進電機，通過用步進電機控制偏振片的旋轉時，調速裝置所發出的頻率與電機轉速的關係為：頻率/每圈脈衝數＝電機的轉動的頻率，而照射到物體上的光強變化的頻率即為電機轉動的頻率的兩倍。

利用本發明的頻閃儀，不但能夠觀測被測物體的表面質量等的情況，還能夠進行信息傳輸。下面結合附圖7對本發明涉及信息傳輸方法的第三實施例進行說明。如圖7所示，被測物體上設置有顯示裝置，待測物體為高速旋轉、高速運動的物體。該顯示裝置可以是led顯示器、7段數碼管、電子墨水顯示屏等。該被測物體例如可以是風扇，顯示裝置設置在風扇葉片上。本發明的信息傳輸方法包括：

步驟1、驅動被測物體運動，包括高速旋轉運動等；

步驟2、控制被測物體上的顯示裝置顯示信息，如數字、符號、文字層；進一步的可以每隔預定時間變換顯示的內容；

步驟3、利用實施例1或實施例2的頻閃儀向被測物體發射旋轉偏振光；

步驟4、利用觀測裝置觀測被測物體上的顯示屏顯示的信息，所述觀測裝置包括線偏振眼鏡或線偏振片，優選的是一邊利用觀測裝置觀測被測物體，一邊通過調速裝置調節電機的轉速，當準直透鏡的旋轉頻率與風扇葉片的旋轉頻率相同時，觀測者可透過觀測裝置觀測到被測物體的顯示裝置顯示的信息。

本發明的信息傳輸方法具有隱蔽傳輸的特性，除了通過上述觀測裝置觀測被測物體的人員以外，由於被測物體高速運動，其他人員無法看清被測物體的顯示裝置顯示的內容，也無法感知頻閃的效應。本發明的上述信息傳輸方法適應某些特殊的需求，如為演講者提供演講提詞，為歌者提供歌詞提示等。

由此，本發明實際上還公開了一種信息傳輸系統，該系統包括如實施例1、實施例2所描述的頻閃儀，如上實施例3所描述的包括顯示裝置的能夠高速運動的被測物體。