邱娜 于小龍

摘 要：隨著我國(guó)在機(jī)械動(dòng)能產(chǎn)業(yè)方面投入的加大，我國(guó)的自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是在自動(dòng)化測(cè)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(cè)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(cè)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(guò)對(duì)光電技術(shù)的自動(dòng)化測(cè)量檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，以探討其對(duì)于自動(dòng)化檢測(cè)的價(jià)值所在。

關(guān)鍵詞：光電技術(shù)；自動(dòng)化測(cè)量；測(cè)量檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN29 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(shì)下，我國(guó)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(cè)量以及檢測(cè)工作。減短測(cè)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(cè)量中的應(yīng)用原理

自動(dòng)化檢測(cè)過(guò)程中，為了對(duì)于生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量與檢測(cè)，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(cè)的工作原理與檢測(cè)機(jī)制不同。通過(guò)對(duì)于其組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)，可將自動(dòng)化檢測(cè)的過(guò)程分為三個(gè)環(huán)節(jié)，分別為檢測(cè)、傳送以及顯示。下面對(duì)于上述的三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行一一描述，檢測(cè)環(huán)節(jié)即通過(guò)自動(dòng)化測(cè)量?jī)x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(cè)結(jié)果更加精確。傳送環(huán)節(jié)即將收集處理后的檢測(cè)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(wèn)題。顯示環(huán)節(jié)即自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器的數(shù)據(jù)記錄。無(wú)論是怎樣的自動(dòng)化測(cè)量過(guò)程，基本都需要經(jīng)過(guò)這三個(gè)環(huán)節(jié)[1]。因而可以說(shuō)這是自動(dòng)化測(cè)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(guò)信號(hào)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(guò)程中，需要用到的工具包括了各種類(lèi)型的測(cè)量?jī)x器。具體過(guò)程為光信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，其中需要借助信號(hào)調(diào)節(jié)器以及光電傳輸系統(tǒng)。依照我國(guó)目前的自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)，雖然進(jìn)步巨大，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有很長(zhǎng)的路要走。

2 光電技術(shù)在自動(dòng)化測(cè)量檢測(cè)中的應(yīng)用

自動(dòng)化檢測(cè)中，需要研制能夠代替人工測(cè)量的自動(dòng)化儀器，其對(duì)于制造工藝與精度有著很高的要求。通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的測(cè)量相對(duì)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(cè)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(yǔ)言作為軟件的平臺(tái)。通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)試點(diǎn)應(yīng)對(duì)自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器的指針指示的周期位置，方便對(duì)不同的測(cè)量參數(shù)作出反應(yīng)。將測(cè)試點(diǎn)設(shè)置完成后，計(jì)算機(jī)發(fā)送信號(hào)到測(cè)試點(diǎn)，準(zhǔn)備階段結(jié)束。當(dāng)自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器指針經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)時(shí)，計(jì)算機(jī)受到刺激重新發(fā)送信號(hào)，然后數(shù)值讀取。同時(shí)對(duì)于測(cè)量所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果存儲(chǔ)，按照對(duì)應(yīng)的方式對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)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(duì)計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存的指針信號(hào)以及測(cè)試點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，然后通過(guò)其內(nèi)置的濾波器處理其不需要的部分，通過(guò)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(hào)，若不去除噪聲信號(hào)將會(huì)對(duì)結(jié)果有著較為嚴(yán)重的影響，增加誤差。另外，為了使測(cè)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(guò)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(guò)對(duì)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(duì)應(yīng)的指針刻度通過(guò)一定的技術(shù)處理在CCD上實(shí)現(xiàn)重現(xiàn)。進(jìn)而通過(guò)其他儀器處理，實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換過(guò)程。而具體的過(guò)程，是將轉(zhuǎn)換信息通過(guò)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(guò)程。在通常情況下，系統(tǒng)同軸的照明是通過(guò)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(guò)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(cè)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(cè)提供穩(wěn)定持續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)電壓，其對(duì)于自動(dòng)化測(cè)量檢測(cè)進(jìn)程是不可缺少的基礎(chǔ)。通過(guò)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(duì)于電流、功率以及頻率的控制是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件的自動(dòng)化操控來(lái)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(guò)信息的全面收集來(lái)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(lái)由于對(duì)于自動(dòng)化檢測(cè)的要求越來(lái)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(cè)的焦點(diǎn)技術(shù)。

3 光電技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)化測(cè)量的分析

3.1 光電自動(dòng)化檢測(cè)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(guò)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(guò)度摩擦。過(guò)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(duì)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(méi)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(guò)熱運(yùn)行，保護(hù)機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對(duì)其進(jìn)行光電自動(dòng)化檢測(cè)。檢測(cè)的對(duì)象為實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)下機(jī)械設(shè)備的溫度，通過(guò)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(cè)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(duì)于自身的建造材料有一定的要求以外，對(duì)于外部的隔熱層也有一定的要求。若相關(guān)安全措施沒(méi)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(duì)于鍋爐定期進(jìn)行光電自動(dòng)化檢測(cè)。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(jiàn)的一種技術(shù)，只不過(guò)對(duì)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(duì)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(cè)的功能等。因此可以看出，光電技術(shù)自動(dòng)化檢測(cè)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(cè)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?duì)其應(yīng)用的重視。

4 光電技術(shù)在自動(dòng)化檢測(cè)中所存在的問(wèn)題及對(duì)策

4.1 傳輸過(guò)程中的問(wèn)題

數(shù)據(jù)傳輸是光電技術(shù)自動(dòng)化檢測(cè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其對(duì)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(cè)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?jí)，但是在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)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?wèn)題，需要借助先進(jìn)的光學(xué)以及電學(xué)技術(shù)來(lái)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?wèn)題，保證光信號(hào)與電信號(hào)轉(zhuǎn)換的正常進(jìn)行。

4.2 發(fā)射電路中的供電問(wèn)題

自動(dòng)化測(cè)量的過(guò)程有時(shí)包含了許多光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，因而對(duì)于進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)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(guó)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(guò)高壓母線解決供電問(wèn)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(wèn)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(lái)保持電壓的穩(wěn)定。

4.3 檢測(cè)結(jié)果的誤差較高

雖然光電技術(shù)自動(dòng)化檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)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(cè)結(jié)果存在誤差。仍無(wú)法避免一些因?yàn)橥獠恳蛩氐膸?lái)的誤差，在檢測(cè)的過(guò)程中，要盡最大努力保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。降低誤差的有效措施包括有：第一，檢測(cè)工作人員熟悉不同檢測(cè)方法的誤差原因。第二，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以將多種檢測(cè)技術(shù)融合進(jìn)行綜合運(yùn)用。第三，提升檢測(cè)儀器的精準(zhǔn)度，從檢測(cè)源頭上控制精準(zhǔn)度。第四，對(duì)于被檢測(cè)對(duì)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(cè)方法。

5 結(jié)束語(yǔ)

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(cè)技術(shù)的體系發(fā)展越來(lái)越成熟，但光電技術(shù)在自動(dòng)化檢測(cè)中的應(yīng)用仍存在著一定的局限性，應(yīng)當(dāng)通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)提升其精準(zhǔn)度，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全面發(fā)展打好基礎(chǔ)。

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