Estroboscópio

O efeito estroboscópio geralmente que certos movimentos periódicos não sejam percebidos como realmente ocorre. Esse efeito ocorre quando não percebemos uma imagem contínua, mas imagens individuais que se sucedem rapidamente em intervalos curtos. Quando essas imagens individuais sempre exibem o mesmo conteúdo, parece que não há movimento. Se o ciclo, ou seja, o intervalo de tempo entre as imagens individuais, for maior que o período do movimento, mas não um múltiplo inteiro, a rotação ou oscilação parece diminuir.

Se o intervalo de tempo dos fotogramas individuais for menor que a frequência do movimento, ele não apenas parece mais lento, mas também parece que a parte observada está se movendo na outra direção. Às vezes, essa aparente inversão da direção do movimento pode ser vista em filmes que mostram rodas girando ou peças de máquinas. Essa aparente inversão ocorre porque a velocidade de rotação não condiz com o número de quadros por segundo. Nos filmes, esse efeito desempenha um papel bastante menor. No entanto, em vídeos de demonstração e explicação de processos é necessário garantir que a direção do movimento esteja correta para que os processos não sejam mal interpretados.

Movimentos rápidos de uma parte móvel podem ser desacelerados ou interrompidos opticamente aplicando o efeito estroboscópio. Para criar o efeito estroboscópio é necessário visualizar o objeto a ser observado apenas em intervalos regulares. Isto é conseguido por iluminação cronometrada específica. Para isso, foram desenvolvidos dispositivos que emitem breves flashes de luz cujo espaçamento temporal pode ser ajustado. Como tal estroboscópio, é possível ver a avaliar anomalias em sequências de movimento que de outra forma não poderia ser detectado devido à sua velocidade. Além disso, as velocidades de rotação ou oscilação podem ser medidas sem contato, ajustando o ciclo dos flashes da luz estroboscópica para corresponder ao ciclo do movimento.

O efeito estroboscópico também pode ser usado para efeitos de shows específicos em shows, clubes ou teatros. Por outro lado, pode ser produzido involuntariamente pela oscilação regular de certas fontes de luz artificial. Isso pode causar risco nos espações de trabalho devido à avaliação incorreta dos movimentos das máquinas. Além disso, o flash perceptível constante também pode levar a distúrbios visuais, desconforto e dores de cabeça. Portanto, ao projetas sua iluminação, você não deve apenas garantir que ela seja brilhante o suficiente para uso no ambiente, mas também que tenha o mínimo de brilho possível. Epilépticos podem experimentar flashes de luz em certas frequência. A estimulação óptica pode desencadear uma crise epiléptica. É por isso que, ao planejar o trabalho com um estroboscópio, é feita uma menção especial a esse tipo de risco.

Esta animação ilustra as possibilidades de análises ótica e inspeção oferecidas por um estroboscópio, seja para gravar processos, como o de uma máquina ou de experimentos em pesquisa e desenvolvimento, ou simplesmente para inspeção óptica nas manutenções diárias de uma fábrica. Na maioria dos casos, um estroboscópio tem uma entrada e saída de disparo externo. Isso permite que a frequência do flash seja ajustada ao respectivo processo ou acione a parte rotativa ou móvel a ser avaliada.

Um estroboscópio é especialmente adequado quando, por exemplo, é necessário visualizar processos de respingos de água ou outros líquidos. A fonte de luz estroboscópica pisca o processo em frações de segundo. A PCE Instruments (fundada em 1999) tem muitos anos de experiência neste campo. Para criar gravações cinematográficas profissionais, o estroboscópio pode ser sincronizado com câmeras cinematográficos de todos os principais fabricantes. No entanto, alguns modelos de câmera exigem uma modificação na interface do dispositivo para corresponder com precisão ao estroboscópio. Teremos prazer em responder a perguntas técnicas.

PCE Instruments usa o estroboscópio em fábricas de papel

As condições econômicas globais estão forçando muitas fábricas a reduzir o tamanho de seus departamentos de engenharia, tornando cada vez mais importante equipara os trabalhadores com ferramentas para avaliar os processos como rapidez e precisão. Uma dessas ferramentas é o estroboscópio é uma ferramenta universalmente aplicável para avaliar as condições de máquinas com partes móveis e para visualizar eventos. Um estroboscópio gera imagens estáticas que tornam visíveis coisas que, de outra forma, permaneceriam ocultas ao olho humano.

Cada vez mais renomados fabricantes de máquinas e consultores externos estão usando esses dispositivos para o controle de qualidade.

"O estroboscópio da série PCE é especialmente adequado para a análise de processos de laminação de tiras planas. Com este equipamento é possível detectar as causas de bordas / pontas molhadas em dispositivos de peneiramento”, diz o Senhor Vielhaber, um dos engenheiros que conhece os dispositivos por experiencia. “O estroboscópio é muito leve e prático, o que permite trabalhar com mesmo em lugares remotos.” Além de avaliar os parâmetros de qualidade, o estroboscópio permite verificar com rapidez e precisão as rotações de, por exemplo, mecanismos acionados por correias e o sincronismo de funcionamento de várias correias. O estroboscópio também é usado para determinar as revoluções do rotor, como ventiladores.

Análise de peneiração

Especial em peneiras muito largas, o uso de um poderoso estroboscópio da PCE Instruments permite analisar toda a trajetória. Por exemplo, a análise da linha de água (nível de água) é um critério importante para a funcionalidade de uma correia transportadora de material e mandril. Observe a extração de água sob a peneira e a descarga de água no ponto de extração. A imagem estática gerada pelo estroboscópio permite tirar conclusões sobre o curso da extração de água. Por outro lado, o volume e a homogeneidade da pulverização também podem ser avaliados.

O Sr. Vielhaber acrescenta: “O estroboscópio é um instrumento ideal para a análise de peneiração. Podem ser facilmente detectados defeitos na formação da folha e determinar o que está causando isso”.

Verificação da sincronização de cordas

Claro, também pode ser usado um estroboscópio para analisar o tempo do comportamento das cordas. O desgaste das cordas é muito alto quando há uma diferença de velocidade. A vida útil das cordas é significativamente reduzida. Da mesma forma, o comportamento após uma parada ou quebra no caminho do papel é dificultado. O estroboscópio torna a diferença de velocidade visualmente visível. Graças a isso, um controle específico pode ser realizado grupo por grupo. A imagem anexa mostra como é simples (linha de revestimento). No entanto, ao usar um estroboscópio, leve em consideração que ele não está localizado próximo a uma barreira de luz ou detectores de interrupção. Isso pode ter consequências prejudiciais.

Estroboscópio de instalação fixa

Um estroboscópio de instalação fixa é alimentado pela rede elétrica e é usado principalmente para observação de longo prazo, como analisar a saída do feixe de luz na esteira transportadora de material com diferentes configurações de relação entre o feixe e a tela ou do ponto de impacto do feixe na meda de peneiração. A forma do feixe (estreitamento) e a homogeneidade são esclarecidas pelo estroboscópio. A largura total da correia transportadora de material pode ser vista. Se o estroboscópio de alta performance for posicionado na área de manobra próximo ao rolo dianteiro, será possível ver o resíduo de água no rolo.

Um estroboscópio de instalação também é usado para controle contínuo do produto em instalações de laminação de aço. A detecção de defeitos na superfície do material é muito simples, como pode ser, por exemplo, a impressão de partículas os laminadores de pressão. Essas impressões recorrentes podem ser facilmente rastreadas, pois a distância do defeito no aço laminado pode ser rastreada até a circunferência do rolo. Dessa forma, pode saber exatamente qual rolo ou par de rolos causou a impressão. O alto brilho de tais flashes é especialmente ideal para superfícies brilhantes ou reflexivas. Eles tornam visíveis até os menores defeitos.

Nas rotuladoras de uma cervejaria ou em uma gráfica, o uso de um estroboscópio móvel também é útil, seja ele alimentado por baterias ou por meio de um adaptador de rede. Pare a imagem impressa e avalie visualmente a precisão do ajusto e do fluxo. Verifique as propriedades do produto, por exemplo, após uma troca de lâmpada ou após a adaptação de máquina de desenrolamento. Também pode ser inspecionada toda a largura das esteiras (por exemplo, até 1,2 m), sem a necessidade de parar as máquinas.

Um Trigger é um disparo externo que geralmente desencadeia direta ou indiretamente um processo ou reação. Um disparo externo significa que os sinais não são gerados dentro do sistema excitado. Sinais de disparos externos agem aleatoriamente ou intencionalmente desde o exterior.

Em um estroboscópio com entrada de gatilho, ele sincroniza a frequência dos flashes de luz com a velocidade ou ciclo da máquina a ser examinada. Para isso, sinais eletrônicos são gerados na máquina, interceptados e transmitidos ao estroboscópio através da interface de disparo. O estroboscópio então envia os flashes de luz no ciclo especificado pela máquina.

Muitos estroboscópios oferecem funções adicionais para ajustar especificamente os sinais de disparo. Estas funções incluem, entre outras:

• o atraso do sinal em milissegundos,
• o atraso relacionado ao ângulo de fase,
• o fator ou divisão.

O deslocamento temporal e o ângulo de fase podem ser usados para gerar os flashes de luz exatamente quando o objeto a ser visto alcançou a posição desejada. Por exemplo, o deslocamento temporal pode ser definido para valores entre 0 e 1200 milissegundos e o deslocamento de fase entre 0 e 359 graus. O fator, por sua vez, pode ser usado para multiplicar a frequência do flash.

Em alguns estroboscópios, a interface de disparo pode ser usada não apenas como entrada para sinais de disparo, mas também como saída de sinal. Poderá transmitir a frequência de flash ajustada no estroboscópio através da saída do trigger para as máquinas com a entrada correspondente. Graças a isso, as máquinas usadas juntas podem ser ajustadas em uma linha para que tenham a mesma frequência.

Embora um estroboscópio não meça diretamente, é importante que a frequência indicada no display corresponda ao mesmo tempo real dos flashes de luz. Pode determinar o desvio entre a frequência nominal indicada no display e a real por meio de uma calibração. Os estroboscópios são frequentemente calibrados usando contadores de frequência.

O contador de frequência utilizado em uma calibração como padrão deve ter uma precisão maior que a do estroboscópio a ser verificado. Além disso, é necessário calibrar periodicamente o próprio padrão. Caso contrário, os resultados da verificação não serão significativos. A calibração inclui não apenas a detecção dos flashes de luz com um contador de frequência, mas também a frequência com que os flashes são emitidos.

Um estroboscópio geralmente é calibrado em três ou mais pontos. Ao enviar um estroboscópio para calibração, leve em consideração a quantidade de pontos e as respectivas frequências em que será calibrado. No certificado de calibração, cada ponto de medição é anotado com a frequência definida no estroboscópio e a frequência determinada pelo padrão. A diferença ente dois valores indica o desvio real. Este valor numérico é então comparado com a tolerância permitida especificada na folha de dados do estroboscópio.

Quando os valores de frequência não forem indicados na mesma unidade, será necessário converter um dos dois calores para a unidade do outro. Se no momento da calibração for constatado que os desvios estão fora da tolerância permitida, deve-se utilizar o estroboscópio de forma limitada. Um estroboscópio de alta qualidade geralmente possui uma função de ajuste com a qual pode ser ajustado corretamente a frequência.

Os setores de pesquisa e ciência usam flashes de alta qualidade para observar e analisar movimentos cíclicos. Um estroboscópio pode ser usado para congelar movimentos oticamente ou para estimular certas reações. O estroboscópio também é frequentemente usado em conjunto com endoscópios, microscópios ou câmeras de alta velocidade para aprimorar a representação visual de movimentos rápidos.

Vídeo microscopia com um estroboscópio

Para gravar em vídeo movimentos rápidos ou seções recorrentes de tais movimentos com alto qualidade de imagem, é possível iluminar o objeto com um estroboscópio durante a gravação. Flashes de luz breves e repetidos no momento certo permitem que a fase atual do movimento seja registrada em detalhes. As posições antes e depois são escurecidas e, portanto, não visíveis. O sensor da câmera só capta o objeto quando ele está iluminado. Outras fases de movimento não são sobrepostas na imagem. O pré-requisito para congelar oticamente o movimento com o estroboscópio é ajustar a duração e a frequência dos flashes de luz ao ritmo do movimento.

Estroboscópios e computadores quânticos

Um dos passos importantes no caminho para um computador quântico é a geração de sistemas a partir do emaranhamento quântico. Os fótons podem ser muito bem usados para esse fim. Físicos da Universidade Ludwig-Maximilians e do Instituto Max Planck de Óptica Quântica desenvolveram um método com o qual vários fótons emaranhados podem ser gerados simultaneamente. Para fazer isso, era necessário usar um estroboscópio especial para geral flashes de luz ultracurtos e de alta energia com a maior frequência possível.

O grupo de trabalho liderado pelo professor Harald Weinfurter conseguiu isso usando pela primeira vez um método que funciona bem na faixa infravermelha do espectro eletromagnético para a faixa ultravioleta mais energética. Os físicos circulam flashes de luz ultravioleta de apenas alguns femtosegundos de duração (“femto” = 10^-15, para comparação: “milli” = 10^-3) em um ressonador na altíssima frequência de 82 MHz, de tal forma que os pulsos de luz se sobrepõem exatamente. A intensidade da luz foi aumentada dramaticamente com este método e também abriu novas áreas de aplicação. Por exemplo, este método abre novas possibilidades na espectroscopia óptica.

O artigo do grupo de investigação foi publicado online em 31 de janeiro de 2010 em Nature Photonics sob o título “Ultraviolet enhancement cavity for ultrafast nonlinear optics and high-rate multiphoton entanglement experiments”.

Aplicação neurocientífica para o estroboscópio

Investigadores da Universidade de Birmingham, da Ruhr-Universität Bochum e do Hospital Universitário Emory de Atlanta, descobriram que estímulos acústicos, mas também estroboscópicos, podem estabelecer oscilações no cérebro em uma determinada taxa. Os resultados foram publicados online nas revistas Trends in Neurosciences em um artigo de revisão em 6 de junho de 2019. A pesquisa baseada nesses resultados estudará, em outras coisas, a conexão entre as diferentes faixas de frequência das oscilações cerebrais e o desempenho da memória, bem como o potencial terapêutico da ritmização seletiva da atividade cerebral.

O estroboscópio no diagnóstico médico

No otorrinolaringologista é possível tornar visíveis as vibrações das cordas vocais com um estroboscópio especial. O estroboscópio usado é um endoscópio médico com uma fonte de luz flash e lentes de aumento. O tempo, a duração e a frequência dos flashes de luz podem ser ajustados no estroboscópio para produzir uma imagem em câmera lenta das vibrações das cordas vocais. Estas gravações permitem um diagnóstico específico de distúrbios funcionais das cordas vocais, inflamações profundas e alterações malignas.

Além da pesquisa, os campos de engenharia também incluem o desenvolvimento, construção e otimização de máquinas, dispositivos, procedimentos e processos. Em muitos processos com movimentos rápidos ou periódicos, o uso de um estroboscópio pode ser de grande ajuda. Com o estroboscópio, as seções individuais do movimento podem ser visíveis que, de outra forma, seriam quase imperceptíveis. Seja inspecionado sistemas existem ou testando novos desenvolvimentos, o estroboscópio pode desacelerar opticamente os movimentos do observador por meio de uma breve iluminação adequadamente cronometrada e até pará-los opticamente.

Como essas inspeções visuais são realizadas com as máquinas em funcionamento, as causas de anomalias e irregularidades podem ser detectadas e eliminadas muito antes do que quando a máquina está parada. Um estroboscópio pode ajudar a perceber os detalhes muito melhor, não apenas durante as gravações de imagem e vídeo para fins de documentação. Isto é conseguido, por um lado, através da nitidez das fotos usando flashes curtos muito brilhantes e, por outro lado, através de gravações de vídeo extremamente rápidas, como gravações em câmera lenta.

Um estroboscópio não apenas melhora as possibilidades de controle visual. Também pode usar o estroboscópio para medir velocidades e taxas de ciclo. Dispositivos ativados por disparos também podem ser usados para coordenar máquinas com precisão em um trem de força ou linha de produção. Uma das máquinas define a velocidade. A velocidade do outro é então adaptada a essa velocidade para que o processo seja executado da maneira mais otimizada possível.

Produção de papel

Na indústria de papel, o estroboscópio é frequentemente usado para controlar e aumentar a eficiência das linhas de produção. Não é usado apenas para medir a velocidade dos rolos. O estroboscópio também é útil para ajustar e verificar os bicos de pulverização e para observar a formação de folhas nas peneiras. Ao selecionar um estroboscópio para aplicações na indústria de papel, lembre-se de que ele permite verificar toda a largura da bobina de uma vez.

Impressoras

Assim como na produção de papel, os processos de trabalho na indústria de impressão e papel também podem ser examinados mais de perto com um estroboscópio. Quer se trate de deficiências de qualidade nas linhas de produção existentes ou ajustando um novo sistema, um estroboscópio simplifica muito a avaliação dos processos e resultados atuais nas máquinas.

Engenharia mecânica e de veículos

Um estroboscópio da PCE Instruments também oferece muitas aplicações na indústria automotiva, assim como na fabricação e teste de peças de veículos, peças de máquinas e motores recém-desenvolvidos ou adaptados. Ao desacelerar opticamente os movimentos rápidos, é possível visualizar a medição do deslizamento da correia e da embreagem, verificação do tempo de acionamento, medição da velocidade sem contato, ajuste da válvula e monitoramento da ignição, vibrações da mola da válvula, movimentos das alavancas da válvula, bicos injetores e o processo de injeção, monitoramento de amplitudes de vibração e medição de frequência de vibração, monitoramento de vários processos de trabalho em máquinas de produção e máquinas de todos os tipos, visualização de motores, suspensões e eixos de transmissão, molas, eixo, hélices, alternadores, assim como detecção de desequilíbrios.

Indústria química

Os estroboscópios da PCE Instruments também são usados na indústria química para monitorar processos de mistura e dosagem, agitadores potentes, bombas, equipamentos de controle, esteiras transportadoras, máquinas de embalagem, sistemas de classificação, tampadoras, sistemas de enchimento, monitoramento de conteúdo em centrífugas secas, transportadores pneumáticos, sistemas vibratórios peneiras e sistemas de britagem, entre outros.

Laboratórios

Os estroboscópios da PCE Instruments são frequentemente usados em laboratório para testes ou para verificar a precisão das centrífugas ou desvios da velocidade definida antes ou durante a operação, a fim de descartar erros em um estágio inicial.

Indústria têxtil

Os estroboscópios da PCE Instruments também são usados na indústria têxtil para verificar a velocidade de fusos, bobinas, cilindros, configurações de lâminas de cardagem, etc. e visualizar todos os ciclos de trabalho de alta velocidade em máquinas de confecções. Detectar as causas da quebra do fio, o levantamento da esteira de cardagem têxtil, a fadiga dos materiais, o controle do processo de formação do ponto das máquinas de malharia e tecelagem, o ajuste do movimento do ponto corrente e do movimento do rolamento, assim como a posição da agulha, mesmo em máquinas multi-agulhas.

Indústria óptica

Inspeção de obturadores de câmeras, avanço de filmes de câmeras e projetores, elementos de acionamento, ventiladores, retornos de projetores de filmes, retificadores de lentes, cortadores rotativos, equipamentos e gravação mecânico e fotográfica de sequências de movimento é possível na indústria óptica aos estroboscópios da PCE Instruments.

Construção aeronáutica, construção naval

Através do processo de sincronização do flash do estroboscópio é possível uma observação lenta do objeto e identificar todos os erros de movimento que afetam a confiabilidade do objeto. Como resultado, podem ser realizadas inspeções ópticas de todas as sequências de movimento de motores de navios, geradores de navios, máquinas elétricas de navios, sistemas de ventilação, observação de bolhas de cavitação em hélices de navios ou comportamento de hélices e propulsores.

Escolas de formação profissional, universidades, escolas superiores, colégios técnicos superiores e universidades de ciências aplicadas

O estroboscópio é usado para fins de demonstração e experimentação, observação de sequências de movimento rápido periódicas ou quase periódicas, prova ótica de descobertas teóricas, visualização de sequências de movimento que o olho humano não pode ver.