眾所周知，任何機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，有些振動(dòng)代表運(yùn)行正常，而有些振動(dòng)則表示故障的初始信號(hào)。在預(yù)測(cè)維護(hù)領(lǐng)域，檢測(cè)振動(dòng)特征是診斷過(guò)程的關(guān)鍵因素，通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)可以確定并緩解問(wèn)題，以免發(fā)生更嚴(yán)重的事件。美國(guó)菲力爾通過(guò)感應(yīng)、放大和測(cè)量細(xì)微運(yùn)動(dòng)，使用戶(hù)可以看到工廠(chǎng)資產(chǎn)（例如機(jī)器）上的振動(dòng)特征，保障機(jī)器的正常運(yùn)行。

傳統(tǒng)檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，停機(jī)成本高昂

傳統(tǒng)檢測(cè)機(jī)器震動(dòng)的方法是在機(jī)器上部署有線(xiàn)傳感器（例如接觸式加速計(jì)）監(jiān)視出現(xiàn)的振動(dòng)。在從傳感器獲取數(shù)據(jù)后，對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行工作振型分析，以呈現(xiàn)機(jī)器運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫(huà)模型，從而使振動(dòng)模式可視化。

但是據(jù)RDI Technologies（美國(guó)田納西州諾克斯維爾）的創(chuàng)始人和CEOJeff Hay博士稱(chēng)，該技術(shù)不僅需要花時(shí)間從多個(gè)點(diǎn)處采集測(cè)量數(shù)據(jù)，而且還需要能接觸機(jī)器。在機(jī)器不便接觸或根本接觸不到時(shí)（機(jī)器前方有重重障礙或玻璃），該技術(shù)往往沒(méi)有使用的可能性。另外，傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量在安裝加速計(jì)時(shí)經(jīng)常需要機(jī)器停止運(yùn)行，致使產(chǎn)生因停工而帶來(lái)的高昂成本。

為此，RDI Technologies的工程師開(kāi)發(fā)出了一款名為Iris M的革命性非接觸式視頻處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用FLIR機(jī)器視覺(jué)相機(jī)感應(yīng)、放大和測(cè)量機(jī)器引起的細(xì)微振動(dòng)，消除了使用早期技術(shù)本身固有的缺陷。

Iris M系統(tǒng)使用裝在Vanguard三腳架上的FLIR 2.3Mpixel Grasshoppper3相機(jī)，此相機(jī)以默認(rèn)分辨率為19201050、速度為120幀/秒的規(guī)格獲取單色圖像數(shù)據(jù)。

從相機(jī)獲取的數(shù)據(jù)將通過(guò)USB 3.0接口傳輸?shù)狡桨咫娔X上，在此使用公司專(zhuān)用軟件進(jìn)行分析，使用戶(hù)可以看到工廠(chǎng)資產(chǎn)（例如機(jī)器）上的振動(dòng)特征。

選擇FLIR機(jī)器視覺(jué)相機(jī)的原因

在Iris M系統(tǒng)中，F(xiàn)LIR機(jī)器視覺(jué)相機(jī)相當(dāng)于數(shù)據(jù)獲取的設(shè)備，它收集視頻圖像，然后從中提取和分析運(yùn)動(dòng)。FLIR 2.3Mpixel Grasshoppper3 GS3-U3-23S6M-C相機(jī)裝在Vanguard三腳架上，以默認(rèn)分辨率為19201050、速度為120 幀/秒的規(guī)格獲取單色圖像數(shù)據(jù)。 獲取后的數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)防脫落電纜經(jīng)USB 3.0接口從相機(jī)傳輸?shù)紾etac F110或Microsoft Surface Book的平板電腦上。

Iris M系統(tǒng)能夠直接從圖像點(diǎn)測(cè)量可用于量化運(yùn)動(dòng)的工廠(chǎng)資產(chǎn)絕對(duì)位移，而非解釋該點(diǎn)測(cè)量來(lái)確定運(yùn)動(dòng)種類(lèi)和呈現(xiàn)的錯(cuò)誤。

“然后電腦軟件Motion Amplification的專(zhuān)用視頻處理算法會(huì)使機(jī)器振動(dòng)可視化。它將逐幀分析每幅圖像的像素，確定場(chǎng)景中哪些部分在移動(dòng)。接下來(lái)，它將場(chǎng)景中所有運(yùn)動(dòng)振幅的幅度更改放大至肉眼可見(jiàn)的程度，從而加強(qiáng)對(duì)引起任何振動(dòng)的組件之間的理解，”Hay 博士說(shuō)道。

通過(guò)使用電腦上運(yùn)行的圖形用戶(hù)界面，用戶(hù)可以選擇圖像的某一部分進(jìn)行下一步分析。該系統(tǒng)軟件將顯示與這些區(qū)域關(guān)聯(lián)或與時(shí)間相關(guān)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)。然后可以使用各種數(shù)學(xué)函數(shù)（例如快速傅里葉變換，又稱(chēng) FFT），將與時(shí)間相關(guān)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為與頻率相關(guān)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)。隨后將向用戶(hù)呈現(xiàn)場(chǎng)景所選部分不同頻率的絕對(duì)未放大振幅和振動(dòng)階段。

Iris M系統(tǒng)靈敏度高，可推廣更多行業(yè)

自從2016年第3季度發(fā)布以來(lái)，Iris M系統(tǒng)已經(jīng)改變了行業(yè)內(nèi)人士使用機(jī)器監(jiān)控觀(guān)察振動(dòng)的方式。該系統(tǒng)不僅易于使用，還可反饋給用戶(hù)可見(jiàn)的、簡(jiǎn)單明了的視頻圖像，以便用戶(hù)更好地了解設(shè)備運(yùn)行狀況。

據(jù)Hay博士稱(chēng)，選擇FLIR Grasshopper相機(jī)已成為該系統(tǒng)大獲成功的一個(gè)關(guān)鍵性原因。該相機(jī)具有12 位動(dòng)態(tài)范圍，可以捕獲圖像中亮光照射和黑暗區(qū)域之間像素強(qiáng)度的細(xì)微差別，使該系統(tǒng)軟件相比于其他軟件能夠提取更詳細(xì)的變化情況。

Grasshopper相機(jī)系列將最新的CCD和CMOS技術(shù)與Point Grey的專(zhuān)門(mén)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了高性能、高質(zhì)量的成像。

但同樣重要的是Motion Amplification算法本身， “得益于這套獨(dú)特的算法，Iris 在測(cè)量位移方面比傳統(tǒng)基于圖像的測(cè)量工具要大約靈敏100倍。另外，在必要時(shí)，Iris M能夠直接從圖像點(diǎn)測(cè)量，可用于量化運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位移，而不必通過(guò)解釋該點(diǎn)測(cè)量來(lái)確定運(yùn)動(dòng)種類(lèi)和呈現(xiàn)的錯(cuò)誤，”他說(shuō)。

這種技術(shù)的另一大好處就是數(shù)據(jù)反饋的速度和數(shù)據(jù)的詳細(xì)程度。與傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量系統(tǒng)不同，它還可以擴(kuò)展，因?yàn)榭梢酝瑫r(shí)測(cè)量相機(jī)視野內(nèi)的所有資產(chǎn)振動(dòng)。另外，它還使自己成為技術(shù)人員和非技術(shù)人員用戶(hù)之間良好的溝通工具，因?yàn)槿魏钨Y產(chǎn)的任何問(wèn)題根源都可直接在視頻中看到。

新系統(tǒng)已在各種實(shí)用應(yīng)用中部署，除執(zhí)行對(duì)工業(yè)資產(chǎn)（例如機(jī)器）的狀態(tài)監(jiān)控外，Iris M系統(tǒng)也可用于分析橋梁、建筑和相似結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性。此外，它還可以用于生物醫(yī)學(xué)監(jiān)控應(yīng)用，以評(píng)估個(gè)體呼吸作用。