CN107270234B - 一种频闪仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频闪仪，包括光源、旋转装置，线偏振片，其中：光源发出的光透过线偏振片发出，旋转装置用于旋转线偏振片。本发明的频闪仪能够广泛应用于造纸业、船舶制造、轮胎检测、电机测试、计量、产品研发等行业领域，能够很好的避免对人体健康的损害，且能够消除较强脉冲信号对电子设备的影响。

Description

一种频闪仪

技术领域

本发明涉及一种测量设备，尤其是涉及一种频闪仪。

背景技术

频闪仪是指控制光源发光，以特定频率快速闪动的光学测量仪器。频闪仪可以发出短暂又频密的闪光，当闪光频率与被测物体的转动或运动速度接近或同步时，利用眼睛的视觉暂留或视频同步，能轻易观测到高速运动物体的表面质量或运行状况。

频闪仪已被广泛应用于军工、航天、钢铁业、印刷包装业、造纸业、船舶制造、汽车工业、轮胎检测、电机测试、计量、产品研发等行业领域。现有的频闪仪都是利用特定频率快速闪动光源对待测物体进行测量，利用人眼的视觉差来观测运动物体，然而使用传统频闪仪的问题在于频闪对人的健康会造成危害，频闪对人的危害在于诱发视力、神经等相关疾病、降低工作效率和引发工伤等方面，为了使减少此类伤害，但又在保证观测质量是面临的巨大问题。另外从现有产品来看，交流电原理的频闪仪占据了主要市场，就目前市面上普通交流电驱动的频闪仪来说，由于频率很大，会在裸露导电体(例如印刷电路板的印制线)上产生难以屏蔽的脉冲，影响相关电子设备的运行。

本发明针对现有频闪仪的缺点，研究出一种新的频闪仪，能够广泛应用于造纸业、船舶制造、轮胎检测、电机测试、计量、产品研发等行业领域，能够很好的避免对人体健康的损害，且能够消除较强脉冲信号对电子设备的影响。

发明内容

本发明的目的是设计一种频闪仪，在进行检测的时候，只有通过特定设备才能观测到频闪的效应，而对于其他人员则能够达到不受频闪影响的效果，既不危害无关人员的身体健康，又能够准确进行检测，同时不会产生高频脉冲信号干扰，实现了“隐闪”的效果。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种频闪仪，包括光源、旋转装置，线偏振片，其中：线偏振片用于将光源发出的光变为线偏振光后发出，旋转装置用于旋转线偏振片。

所述的频闪仪，其中：该光源包括光发射器和准直透镜，其中准直透镜设置在光源和线偏振片之间。

所述的频闪仪，其中：该频闪仪还包括调速装置，用于调节旋转装置的转速。

所述的频闪仪，其中：该频闪仪还包括速度显示装置，用于显示旋转装置的速度。

所述的频闪仪，其中所述旋转装置包括电机。

所述的频闪仪，其中所述光源是无频闪光源。

所述的频闪仪，其中所述光源包括LED灯、白炽灯。

所述的频闪仪，其中还包括观测装置，所述观测装置包括线偏振眼镜、线偏振片。

所述的频闪仪，其中还包括间歇转动控制系统，所述间歇转动控制系统包括轴承、外筒、游丝，拨杆，阻挡装置；其中：电机轴插入轴承内圈中，外筒套在轴承外圈上，外筒远离电机的一端连接线偏振片，外筒靠近电机的一端内表面间隔180度设置有两个凸块，电机轴上对应设置有穿过电机轴上的孔的拨杆，阻挡装置设置在电机机身壳体上，游丝两端一端焊接在轴承外圈上，一端焊接在轴承内圈上。

所述的频闪仪，其中所述阻挡装置包括支架、支杆、枢轴、连杆、压缩弹簧、支柱；所述支架固定在电机壳体上，支架上设有两个支杆，两个支杆之间设有一个枢轴，枢轴两端分别安装在两个支杆上，连杆上设有通孔，套在枢轴上；压缩弹簧设置在支架上的支杆的靠近拨杆的一侧；支柱设置在电机支架上的支杆的远离拨杆的一侧。

所述的频闪仪，其中：连杆两端各有一个圆头状凸块，所述凸块是圆头状凸块；所述拨杆两端设有凸起，所述凸起为圆头状凸起。

一种频闪仪，包括光发射器、旋转装置，准直透镜，其中：准直透镜上覆盖有线偏振膜，光发射器发射的光经准直透镜后发出，旋转装置用于旋转准直透镜。

所述的频闪仪，该频闪仪还包括调速装置，用于调节旋转装置的转速。

所述的频闪仪，其中：该频闪仪还包括速度显示装置，用于显示旋转装置的速度。

所述的频闪仪，其中所述旋转装置包括电机。

所述的频闪仪，其中所述光源是无频闪光源。

所述的频闪仪，其中所述光源包括LED灯、白炽灯。

所述的频闪仪，其中还包括观测装置，所述观测装置包括线偏振眼镜、线偏振片。

所述的频闪仪，其中还包括间歇转动控制装置，所述间歇转动控制系统包括轴承、外筒、游丝，拨杆，凸块、阻挡装置；其中：电机轴插入轴承内圈中，外筒套在轴承外圈上，外筒远离电机的一端连接准直透镜，外筒靠近电机的一端内表面间隔180度设置有两个凸块，电机轴上对应设置有穿过电机轴上的孔的拨杆，阻挡装置设置在电机机身壳体上，游丝两端一端焊接在轴承外圈上，一端焊接在轴承内圈上。

所述的频闪仪，其中所述阻挡装置包括支架、支杆、枢轴、连杆、压缩弹簧；所述支架固定在电机壳体上，支架向上设有两个支杆，两个支杆之间设有一个枢轴，枢轴两端分别安装在两个支杆上，连杆上设有通孔，套在枢轴上；支杆两侧在电机支架上各设有一个压缩弹簧，连杆在围绕枢轴左右旋转时能够分别压缩两侧的压缩弹簧。

所述的频闪仪，其中：连杆两端各有一个圆头状凸块，所述凸块是圆头状凸块；所述拨杆两端设有凸起，所述凸起为圆头状凸起。

一种信息传输方法，其中该方法包括：

步骤1、驱动被测物体运动；

步骤2、控制被测物体上的显示装置显示信息；

步骤3、利用如上之一所述频闪仪向被测物体发射旋转偏振光；

步骤4、利用观测装置观测被测物体上的显示屏显示的信息。

所述的信息传输方法，其中：

所述观测装置包括线偏振眼镜或线偏振片。

所述的信息传输方法，其中：所述步骤4包括：一边利用观测装置观测被测物体，一边通过调速装置调节电机的转速，当准直透镜或线偏振片的旋转频率与被测物体的旋转频率相同时，透过观测装置观测到被测物体的显示装置显示的信息。

一种信息传输系统，包括如上之一所述的频闪仪和被测物体，其特征在于：所述被测物体包括显示装置。

所述的信息传输系统，其特征在于所述被测物体能够高速运动。

所述的信息传输系统，其特征在于所述高速运动包括高速旋转运动。

附图说明

图1为本发明第一实施例频闪仪的结构示意图；

图2为设置有间歇转动控制系统的频闪仪示意图；

图3为轴承游丝连接结构示意图；

图4为拨杆与阻挡装置示意图；

图5a为阻挡装置阻挡外筒时的示意图；

图5b为阻挡装置与外筒松脱时的示意图；

图6为本发明第二实施例频闪仪的结构示意图；

图7为本发明第三实施例中被测物体示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-7，对本发明具体实施方式进行说明。

如图1所示，本发明第一实施例的频闪仪包括直流电机、调速装置、偏振片、电源(图1中未显示)、LED灯、准直透镜、速度显示器，进一步的该频闪仪还包括观测装置，如线偏振眼镜或线偏振片。其中直流电机用于驱动偏振片旋转，调速装置用于控制直流电机的转速，LED灯用于发出可见光，准直透镜用于将LED灯发出的发散的光调整为平行光，速度显示器用于显示电机转速，电源用于为电机、调速装置、LED灯、速度显示器提供电能。

准直透镜设置在LED灯与偏振片之间，工作时，LED灯发出的光经准直透镜准直后照射在旋转的偏振片上，本发明所采用的偏振片是线偏振片，可使得可见光只在一个方向上穿过，即穿过线偏振片的光变为线偏振光，该线偏振光照射在待测物体上，如运动物体，附图1中以旋转的扇叶为例，观测者可以一边观测待测物体，一边通过调速装置调节电机的转速，当线偏振片的旋转频率(或电机旋转频率)与风扇叶片的旋转频率相同时，观测者可透过线偏振眼镜或直接通过线偏振片观测到相对静止的风扇叶片。调速装置既用来调节电机转速，又用来将电机转速发送到速度显示器上，由此当观测者观测到风扇“静止”时速度显示器上显示的速度值，就是被测物体的转速，同时利用以上的观测方式，观测者也可以发现运动物体上的质量缺陷等问题。

本发明实现“隐频闪”的主要原理是，利用两片线偏振片，其中一片为旋转偏振片，另一片为固定偏振片以作为观测装置，光线经过旋转偏振片后产生旋转的线偏振光照射到运动物体上，对于未通过观测装置观测的人，如未佩戴偏振眼镜或未透过偏振片对被测物进行观察的人员，由于人的眼睛没有辨别偏振光的能力，只能感受到光强的变化，因此无法察觉线偏振光与普通光的差异，所以不会出现传统的肉眼看到闪烁的光亮的情况，避免了危害人员身体健康。而观测者通过固定的线偏振片在对运动物体进行观测时，由于运动物体上反射的是线偏振光，因此观测者只能看到固定偏振片所能够透射过来的方向上的光，会使光强呈周期性变化，故能够观察到频闪效应，当旋转偏振片的旋转频率与被测物体频率相同时，通过视觉暂留现象就能够观测到运动物体近似静止时的现象。

为了提高观测效果，本发明频闪仪进一步增加了间歇转动控制系统，该间歇转动控制系统可以使电机有一个蓄力的过程，能够借助这个蓄力的过程使得偏振片的转动呈现不均匀转动，在转动过程中加速偏振片转动使光强迅速达到最大(即偏振光与检偏器的方向一致时)，从而减小其占空比，以达到更好的观察效果。如图2-4所示，间歇转动控制系统包括轴承1、外筒2、游丝3，拨杆4，阻挡装置5。直流电机输出轴6插入轴承内圈7，与轴承内圈7紧配合，外筒2套在轴承外圈8上，与轴承外圈8紧配合，轴承1整体位于外筒2内部，轴承1两端均不露出外筒2，外筒2远离电机的一端连接偏振片，外筒靠近电机的一端内表面在同一圆周上间隔180度设置有两个凸块9，所述凸块9优选的是圆头状凸块；电机轴6上与上述两个凸块9轴向位置对应的位置设置有横向穿过电机轴上的孔的拨杆4，阻挡装置5设置在电机机身壳体(图中未示出)上，游丝3两端一端焊接在轴承外圈8上，一端焊接在轴承内圈7上。所述拨杆4两端设有凸起10，所述凸起10为圆头状凸起。

如图5a、5b所示，所述阻挡装置整体为跷跷板结构，包括支架11、支杆12、枢轴13、连杆14、压缩弹簧15、支柱17。所述支架固定在电机壳体(图中未示出)上，支架11向上设有两个支杆12，两个支杆12之间设有一个枢轴13，枢轴12两端分别安装在两个支杆上，连杆14上设有通孔，套在枢轴13上，使得连杆14位于两支杆12之间，且可以围绕枢轴13转动。支架11上在支杆12的靠近拨杆4的一侧设有一个压缩弹簧15，支架11上在支杆12的远离拨杆4的一侧设有一个支柱17。连杆12在围绕枢轴13左右旋转时能够分别压迫两侧的压缩弹簧15和支柱17，连杆两端各有一个凸起16，所述凸起优选的为圆头状凸起。

电机工作时，电机轴6带动轴承内圈7旋转，如图5a所示，此时由于外筒上的一个凸块9受到阻挡装置连杆14上的右侧凸起16的阻挡，因此尽管轴承外圈8受到游丝3的拉拽，轴承外圈8保持不动，而连杆14的右侧凸起16在外筒2的压迫下，向下偏移，压迫该侧的支柱17，连杆14左端向上翘起，并与左侧的压缩弹簧15脱离；电机轴继续旋转，带动拨杆4一起旋转，如图5b所示，当电机轴上的拨杆4的一端的凸起10抵接在连杆14左侧的凸起16上时，带动连杆14左端向下偏移，连杆14右端凸起16向上偏移，在左侧压缩弹簧15的弹力和电机轴6的共同作用力下与外筒2的凸块9松脱，此时外筒2受到游丝3回复力的作用，以高于电机转速的转速旋转，与之相连的偏振片同时迅速转动，使得偏振光通过观测装置如观测用偏振片或者偏振眼镜的时间大为缩短，取得了较高的占空比，提升了观测效果。外筒2以超过电机轴6的转速的转速旋转180度后，外筒2上的另一个凸块9受到阻挡装置连杆14上的右侧凸起16的阻挡，阻止了外筒2的进一步旋转，之后间歇转动控制系统继续按如上描述的方式工作。

本发明的另一变形实施例是将偏振片与准直透镜合并，即在准直透镜上覆盖一层线偏振膜，如图6所示，本发明第二实施例的频闪仪包括直流电机、调速装置、准直透镜、电源(图中未显示)、LED灯、速度显示器，准直透镜上覆盖有一层线偏振膜。其中直流电机用于驱动准直透镜旋转，调速装置用于控制直流电机的转速，LED灯用于发出可见光，准直透镜用于将LED灯发出的发散的光调整为平行光同时将该光变为线偏振光，速度显示器用于显示电机转速，电源用于为电机、调速装置、LED灯、速度显示器提供电能。

准直透镜设置在LED灯与偏振片之间，工作时，LED灯发出的光经准直透镜准直并使得可见光只在一个方向上穿过，即穿过覆盖有线偏振膜的准直透镜的光变为平行线偏振光，该线偏振光照射在待测物体上，如运动物体，以图1所示的旋转的扇叶为例，观测者可以一边观测待测物体，一边通过调速装置调节电机的转速，当准直透镜的旋转频率(或电机旋转频率)与风扇叶片的旋转频率相同时，观测者可透过观测装置如线偏振眼镜或直接通过线偏振片观测到相对静止的风扇叶片。调速装置既用来调节电机转速，又用来将电机转速发送到速度显示器上，由此当观测者观测到风扇“静止”时速度显示器上现实的速度值，就是被测物体的转速，同时利用以上的观测方式，观测者也可以发现运动物体上的质量缺陷等问题。

进一步的，本发明第二实施例的频闪仪也可以采用如上所述的间歇转动控制系统，相较于第一实施例，在采用间歇转动控制系统时，只需要将外筒与准直透镜连接即可，其他部件以及部件间的连接关系，与上面所描述的相同。

在本发明中，光源选用无频闪光源，如LED等、白炽灯等，以避免产生传统频闪仪的脉冲信号造成电子设备干扰的问题。

本发明电机亦可采用步进电机，通过用步进电机控制偏振片的旋转时，调速装置所发出的频率与电机转速的关系为：频率/每圈脉冲数＝电机的转动的频率，而照射到物体上的光强变化的频率即为电机转动的频率的两倍。

利用本发明的频闪仪，不但能够观测被测物体的表面质量等的情况，还能够进行信息传输。下面结合附图7对本发明涉及信息传输方法的第三实施例进行说明。如图7所示，被测物体上设置有显示装置，待测物体为高速旋转、高速运动的物体。该显示装置可以是LED显示器、7段数码管、电子墨水显示屏等。该被测物体例如可以是风扇，显示装置设置在风扇叶片上。本发明的信息传输方法包括：

步骤1、驱动被测物体运动，包括高速旋转运动等；

步骤2、控制被测物体上的显示装置显示信息，如数字、符号、文字层；进一步的可以每隔预定时间变换显示的内容；

步骤3、利用实施例1或实施例2的频闪仪向被测物体发射旋转偏振光；

步骤4、利用观测装置观测被测物体上的显示屏显示的信息，所述观测装置包括线偏振眼镜或线偏振片，优选的是一边利用观测装置观测被测物体，一边通过调速装置调节电机的转速，当准直透镜的旋转频率与风扇叶片的旋转频率相同时，观测者可透过观测装置观测到被测物体的显示装置显示的信息。

本发明的信息传输方法具有隐蔽传输的特性，除了通过上述观测装置观测被测物体的人员以外，由于被测物体高速运动，其他人员无法看清被测物体的显示装置显示的内容，也无法感知频闪的效应。本发明的上述信息传输方法适应某些特殊的需求，如为演讲者提供演讲提词，为歌者提供歌词提示等。

由此，本发明实际上还公开了一种信息传输系统，该系统包括如实施例1、实施例2所描述的频闪仪，如上实施例3所描述的包括显示装置的能够高速运动的被测物体。

Claims (9)

1.一种频闪仪，包括光源、旋转装置，线偏振片，其特征在于：线偏振片用于将光源发出的光变为线偏振光后发出，旋转装置用于旋转线偏振片，所述旋转装置包括电机；所述频闪仪还包括间歇转动控制系统，所述间歇转动控制系统包括轴承、外筒、游丝，拨杆，阻挡装置；其中：电机轴插入轴承内圈中，外筒套在轴承外圈上，外筒远离电机的一端连接线偏振片，外筒靠近电机的一端内表面间隔180度设置有两个凸块，电机轴上对应设置有穿过电机轴上的孔的拨杆，阻挡装置设置在电机机身壳体上，游丝两端一端焊接在轴承外圈上，一端焊接在轴承内圈上。

2.根据权利要求1所述的频闪仪，其特征在于：该光源包括光发射器和准直透镜，其中准直透镜设置在光源和线偏振片之间。

3.根据权利要求1或2所述的频闪仪，其特征在于：该频闪仪还包括调速装置，用于调节旋转装置的转速。

4.根据权利要求1或3所述的频闪仪，其特征在于：该频闪仪还包括速度显示装置，用于显示旋转装置的速度。

5.一种频闪仪，包括光发射器、旋转装置，准直透镜，其特征在于：准直透镜上覆盖有线偏振膜，光发射器发射的光经准直透镜后发出，旋转装置用于旋转准直透镜，所述旋转装置包括电机；所述频闪仪还包括间歇转动控制装置，所述间歇转动控制系统包括轴承、外筒、游丝，拨杆，凸块、阻挡装置；其中：电机轴插入轴承内圈中，外筒套在轴承外圈上，外筒远离电机的一端连接准直透镜，外筒靠近电机的一端内表面间隔180度设置有两个凸块，电机轴上对应设置有穿过电机轴上的孔的拨杆，阻挡装置设置在电机机身壳体上，游丝两端一端焊接在轴承外圈上，一端焊接在轴承内圈上。

6.根据权利要求5所述的频闪仪，该频闪仪还包括调速装置，用于调节旋转装置的转速。

7.根据权利要求5或6所述的频闪仪，其特征在于：该频闪仪还包括速度显示装置，用于显示旋转装置的速度。

8.一种信息传输方法，其特征在于该方法包括：

步骤1、驱动被测物体运动；

步骤2、控制被测物体上的显示装置显示信息；

步骤3、利用如权利要求1-7之一所述频闪仪向被测物体发射旋转偏振光；

步骤4、利用观测装置观测被测物体上的显示屏显示的信息。

9.一种信息传输系统，包括如权利要求1-7之一所述的频闪仪和被测物体，其特征在于：所述被测物体包括显示装置。