光電技術(shù)在自動(dòng)化測量檢測中的應(yīng)用分析

邱娜 于小龍

摘 要：隨著我國在機(jī)械動(dòng)能產(chǎn)業(yè)方面投入的加大，我國的自動(dòng)化檢測技術(shù)得到了長足的發(fā)展，特別是在自動(dòng)化測量技術(shù)與儀器研發(fā)方面取得了巨大的進(jìn)展。而以光電技術(shù)為主要核心的自動(dòng)化測量工作更是實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。大力擴(kuò)展光電技術(shù)在自動(dòng)化測量中的應(yīng)用程度，能夠有效提高質(zhì)量，提升工作效率，確保了企業(yè)在低成本下實(shí)現(xiàn)了較高的經(jīng)濟(jì)效益。文章從光電技術(shù)的應(yīng)用原理出發(fā)，通過對光電技術(shù)的自動(dòng)化測量檢測的實(shí)際應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，以探討其對于自動(dòng)化檢測的價(jià)值所在。

關(guān)鍵詞：光電技術(shù)；自動(dòng)化測量；測量檢測

中圖分類號：TN29 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0167-02

Abstract： With the increase of investment in mechanical kinetic energy industry in our country， the automatic detection technology in our country has made great progress， especially in the research and development of automatic measurement technology and instruments. And the photoelectric technology as the main core of the automatic measurement work is to achieve a qualitative leap. Vigorously expanding the application of optoelectronic technology in automatic measurement can effectively reduce high quality， improve work efficiency， and ensure that enterprises achieve high economic benefits at low cost. Based on the application principle of optoelectronic technology， this paper analyzes the application of photoelectric technology in automatic measurement and detection， in order to explore its value for automatic detection.

Keywords： optoelectronic technology； automatic measurement； measurement and detection

引言

經(jīng)濟(jì)全球化的巨大趨勢下，我國工業(yè)若要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力的提升，僅僅依靠人工勞動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因而要大力推廣自動(dòng)化技術(shù)，不斷提升自動(dòng)化的生產(chǎn)水平，在不斷的研發(fā)與應(yīng)用中為企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造更多有利的條件，促進(jìn)企業(yè)獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，首要工作是要完成自動(dòng)化的測量以及檢測工作。減短測量所需時(shí)間，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)的全面發(fā)展。

1 光電技術(shù)在自動(dòng)化測量中的應(yīng)用原理

自動(dòng)化檢測過程中，為了對于生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行測量與檢測，需要結(jié)合光電技術(shù)。由于工件之間的生產(chǎn)存在差異性，因此自動(dòng)化檢測的工作原理與檢測機(jī)制不同。通過對于其組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，可將自動(dòng)化檢測的過程分為三個(gè)環(huán)節(jié)，分別為檢測、傳送以及顯示。下面對于上述的三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行一一描述，檢測環(huán)節(jié)即通過自動(dòng)化測量儀器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集以及整理，進(jìn)一步將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確化，使得檢測結(jié)果更加精確。傳送環(huán)節(jié)即將收集處理后的檢測數(shù)據(jù)放大處理，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)一些需要放大觀察才能發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)問題。顯示環(huán)節(jié)即自動(dòng)化測量儀器的數(shù)據(jù)記錄。無論是怎樣的自動(dòng)化測量過程，基本都需要經(jīng)過這三個(gè)環(huán)節(jié)[1]。因而可以說這是自動(dòng)化測量的共同點(diǎn)，這個(gè)共同點(diǎn)表現(xiàn)為顯示環(huán)節(jié)的刻度、位移等數(shù)據(jù)通過信號的多次轉(zhuǎn)換與運(yùn)算，最終以一種理想方式展現(xiàn)在需求者面前，需求者最終能夠得到預(yù)期的數(shù)據(jù)，用于其他計(jì)算以及處理工作。整個(gè)過程中，需要用到的工具包括了各種類型的測量儀器。具體過程為光信號與電信號的轉(zhuǎn)換，其中需要借助信號調(diào)節(jié)器以及光電傳輸系統(tǒng)。依照我國目前的自動(dòng)化檢測技術(shù)，雖然進(jìn)步巨大，但與發(fā)達(dá)國家相比，還有很長的路要走。

2 光電技術(shù)在自動(dòng)化測量檢測中的應(yīng)用

自動(dòng)化檢測中，需要研制能夠代替人工測量的自動(dòng)化儀器，其對于制造工藝與精度有著很高的要求。通過現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的測量相對容易，若能夠?qū)CD器件當(dāng)作人眼仿真技術(shù)，就能夠在一定程度上促進(jìn)電測量自動(dòng)化的發(fā)展。

2.1 系統(tǒng)軟件控制系統(tǒng)

一般情況下，可將系統(tǒng)軟件控制分為兩個(gè)獨(dú)立的部分進(jìn)行分析。一部分為將VC語言作為軟件的平臺(tái)。通過與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，可以構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其控制方式也較為特殊，需要設(shè)置數(shù)個(gè)測試點(diǎn)應(yīng)對自動(dòng)化測量儀器的指針指示的周期位置，方便對不同的測量參數(shù)作出反應(yīng)。將測試點(diǎn)設(shè)置完成后，計(jì)算機(jī)發(fā)送信號到測試點(diǎn)，準(zhǔn)備階段結(jié)束。當(dāng)自動(dòng)化測量儀器指針經(jīng)過對應(yīng)的測試點(diǎn)時(shí)，計(jì)算機(jī)受到刺激重新發(fā)送信號，然后數(shù)值讀取。同時(shí)對于測量所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果存儲(chǔ)，按照對應(yīng)的方式對測試點(diǎn)進(jìn)行測量，直到數(shù)據(jù)的收集完畢。系統(tǒng)軟件另外一部分為數(shù)字轉(zhuǎn)換圖像的處理，其原理為對計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存的指針信號以及測試點(diǎn)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，然后通過其內(nèi)置的濾波器處理其不需要的部分，通過后續(xù)轉(zhuǎn)換生成圖像[2]。這里除去的部分主要為噪聲信號，若不去除噪聲信號將會(huì)對結(jié)果有著較為嚴(yán)重的影響，增加誤差。另外，為了使測量的結(jié)果更加精密，常常將最小二乘法加入到計(jì)算的步驟中，通過這項(xiàng)措施，精度大約能夠提升五部左右。

2.2 光電成像系統(tǒng)與高分辨率CCD

通過對于物理光學(xué)成像原理的進(jìn)一步深入研究，發(fā)現(xiàn)可以運(yùn)用此原理將儀表指針以及對應(yīng)的指針刻度通過一定的技術(shù)處理在CCD上實(shí)現(xiàn)重現(xiàn)。進(jìn)而通過其他儀器處理，實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換過程。而具體的過程，是將轉(zhuǎn)換信息通過CCD的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)完成的，以此實(shí)現(xiàn)傳輸與儲(chǔ)存的工作，方便日后工作數(shù)據(jù)的成像過程。在通常情況下，系統(tǒng)同軸的照明是通過亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的，信息收集需要借助十六位的模塊信息收集器完成。通過運(yùn)用這種方式，能夠有限減少誤差，同時(shí)為生產(chǎn)者節(jié)省測量的時(shí)間成本。

2.3 三相交流標(biāo)準(zhǔn)源

三相交流標(biāo)準(zhǔn)源的作用是為自動(dòng)化檢測提供穩(wěn)定持續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)電壓，其對于自動(dòng)化測量檢測進(jìn)程是不可缺少的基礎(chǔ)。通過分析發(fā)現(xiàn)，三相交流標(biāo)準(zhǔn)源是高度化的數(shù)字控制技術(shù)，其對于電流、功率以及頻率的控制是通過計(jì)算機(jī)軟件的自動(dòng)化操控來實(shí)現(xiàn)的，其組成構(gòu)建為數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及波形存儲(chǔ)器。在調(diào)幅方面，其運(yùn)用的是脈沖移像技術(shù)，調(diào)相方面運(yùn)用的是鎖相環(huán)技術(shù)。矢量采樣技術(shù)作為一種較為復(fù)雜的采樣技術(shù)，其通過信息的全面收集來實(shí)現(xiàn)采樣的目的，采樣信息包含了增幅信息以及波形信息等其他信息，其特點(diǎn)為控制較為精準(zhǔn)，近年來由于對于自動(dòng)化檢測的要求越來越高，因而矢量采用技術(shù)的適用范圍大大增加，逐漸成為了自動(dòng)化檢測的焦點(diǎn)技術(shù)。

3 光電技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)化測量的分析

3.1 光電自動(dòng)化檢測技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦熱。一段時(shí)間后，將會(huì)導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障的幾率增大。而且容易出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備之間的過度摩擦。過度摩擦產(chǎn)生的主要原因是因?yàn)闄C(jī)械本身運(yùn)轉(zhuǎn)對于齒輪或者線圈等部件的磨損導(dǎo)致的接觸不良。機(jī)械設(shè)備間的摩擦增大，導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度直線上升[3]。若沒有及時(shí)地采取措施控制溫度，將會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)速率降低，程度嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的損壞。因此為了機(jī)器的過熱運(yùn)行，保護(hù)機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對其進(jìn)行光電自動(dòng)化檢測。檢測的對象為實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)下機(jī)械設(shè)備的溫度，通過自動(dòng)化控制將溫度維持在正常的水平。

3.2 光電自動(dòng)化檢測技術(shù)在防火隔熱中的應(yīng)用

光電自動(dòng)化技術(shù)在防火隔熱領(lǐng)域有著積極的作用，鍋爐設(shè)備工作時(shí)由于其生產(chǎn)條件要求，其外部的材質(zhì)需要符合防火隔熱的相關(guān)要求。在一般情況下，鍋爐除了對于自身的建造材料有一定的要求以外，對于外部的隔熱層也有一定的要求。若相關(guān)安全措施沒有到位，不但影響整體的生產(chǎn)效率，還會(huì)影響生產(chǎn)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，因而需要對于鍋爐定期進(jìn)行光電自動(dòng)化檢測。保證鍋爐的外部隔熱層以及隔溫層能夠起到預(yù)期的作用，降低鍋爐作業(yè)生產(chǎn)中潛在的隱患。

3.3 光電自動(dòng)化技術(shù)在生活中的應(yīng)用

光電自動(dòng)化不僅能夠保障工業(yè)生產(chǎn)時(shí)儀器設(shè)備的安全性，同時(shí)其也是人們生活中常見的一種技術(shù)，只不過對其有真正了解的人少之又少。光電自動(dòng)化技術(shù)常常被應(yīng)用到家用電器身上。例如手機(jī)錄音機(jī)的聲音轉(zhuǎn)換功能用到了對應(yīng)的電容傳感器；自動(dòng)感應(yīng)燈則為光敏電阻；數(shù)碼相機(jī)內(nèi)的自動(dòng)聚焦功能以及遙控接收器的紅外檢測的功能等。因此可以看出，光電技術(shù)自動(dòng)化檢測不僅與工業(yè)生產(chǎn)有著密切的聯(lián)系，同時(shí)也與人們的日常生活密切相關(guān)。光電技術(shù)自動(dòng)化檢測一定程度上構(gòu)成了現(xiàn)代科技社會(huì)，是社會(huì)發(fā)展的技術(shù)支持，因此應(yīng)當(dāng)?shù)玫饺藗儗ζ鋺?yīng)用的重視。

4 光電技術(shù)在自動(dòng)化檢測中所存在的問題及對策

4.1 傳輸過程中的問題

數(shù)據(jù)傳輸是光電技術(shù)自動(dòng)化檢測的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其對機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)起到了關(guān)鍵的作用。若數(shù)據(jù)的傳輸有遺漏或者錯(cuò)誤，將導(dǎo)致故障的出現(xiàn)。盡管光電技術(shù)自動(dòng)化檢測相較于以往數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫搅税踩砸约八俣葌鬏斏系纳?，但是在?shí)際的檢測過程中發(fā)現(xiàn)其易受發(fā)射電路以及接收電路的影響[4]。因而為了很好地解決傳輸?shù)膯栴}，需要借助先進(jìn)的光學(xué)以及電學(xué)技術(shù)來改進(jìn)接收電路和發(fā)射電路，因而從根本上解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，保證光信號與電信號轉(zhuǎn)換的正常進(jìn)行。

4.2 發(fā)射電路中的供電問題

自動(dòng)化測量的過程有時(shí)包含了許多光電信號的轉(zhuǎn)換，因而對于進(jìn)行自動(dòng)化檢測的發(fā)射電路有了更高的要求，其中由于電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致的不精確結(jié)果導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)。目前我國發(fā)射電路中的發(fā)射點(diǎn)主要運(yùn)作方式包含了以下幾種：第一種為通過高壓母線解決供電問題，第二種為低壓電供電，第三種為高壓電池供電。其中高壓母線是解決供電問題的最優(yōu)方案，因而發(fā)射電路的供電應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況從這三種供電方式中選擇合適的方式來保持電壓的穩(wěn)定。

4.3 檢測結(jié)果的誤差較高

雖然光電技術(shù)自動(dòng)化檢測的優(yōu)勢較為顯著，但從實(shí)踐結(jié)果進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)檢測結(jié)果存在誤差。仍無法避免一些因?yàn)橥獠恳蛩氐膸淼恼`差，在檢測的過程中，要盡最大努力保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。降低誤差的有效措施包括有：第一，檢測工作人員熟悉不同檢測方法的誤差原因。第二，在進(jìn)行檢測時(shí)，可以將多種檢測技術(shù)融合進(jìn)行綜合運(yùn)用。第三，提升檢測儀器的精準(zhǔn)度，從檢測源頭上控制精準(zhǔn)度。第四，對于被檢測對象要進(jìn)行實(shí)際情況的調(diào)查，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的光電技術(shù)檢測方法。

5 結(jié)束語

綜上所述，在科學(xué)信息技術(shù)日新月異的今天，自動(dòng)化檢測技術(shù)的體系發(fā)展越來越成熟，但光電技術(shù)在自動(dòng)化檢測中的應(yīng)用仍存在著一定的局限性，應(yīng)當(dāng)通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)提升其精準(zhǔn)度，為我國實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全面發(fā)展打好基礎(chǔ)。

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