Die Looking Glass Technik – Das Unsichtbare Sehen

So unglaublich es klingt, Schwingungen (oder zumindest ein großer Teil davon) können durch Videoaufnahmen mit unglaublicher Auflösung erkannt werden. Dabei werden enorme Stunden bei Studien eingespart, die früher zeitaufwändig oder schlicht unmöglich waren.

Inspiriert durch das EC-135-Flugzeug für Befehl und Kontrolle aus der Luft, das während des Kalten Krieges als strategisches Kommandozentrum der Vereinten Nationen diente, hat Optical Vibration die Looking Glass Technik innerhalb von Dragon Vision® entwickelt, um sie von herkömmlichen Techniken abzuheben.

Was ist also Schwingungsverfolgung? Und besser noch: Wofür ist sie gut?

Was ist die Looking Glass Technik?

Die Looking Glass Technik ist die optische Schwingungsmethode, die verwendet wird, um aussagekräftige Schwingungssignale aus einer Videoaufnahme zu gewinnen, kombiniert mit einer einzigartigen und zuverlässigen Kalibriermethode, die ein traditionelles Beschleunigungssensorsignal verwendet. Es handelt sich um eine Schwingungsanalysemethode, die unseren einzigartigen Mikrobewegungsverfolgungsalgorithmus in Videodateien nutzt. Tatsächlich wird sie heute verwendet, um Schwingungen von Tausenden von Punkten gleichzeitig mit nur einer einzigen Videoaufnahme zu erkennen und zu messen.

Die Ergebnisse dieser Art von Schwingungsanalyse hängen von der Qualität der Aufnahme ab. Ebenso ist die maximale im Spektrum sichtbare Frequenz mit der Anzahl der Bilder pro Sekunde der Aufnahme verknüpft.

Wie Kann mir die Looking Glass Technik Helfen?

Die Schwingungsverfolgung per Video ermöglicht es Benutzern, Tausende von Punkten gleichzeitig zu messen, was sonst entweder unmöglich zu messen wäre oder mit herkömmlichen Methoden sehr viel Zeit in Anspruch nehmen würde. Auf diese Weise bietet sie die Möglichkeit, Strukturen, Bewegung, Durchbiegung und Phase viel präziser und mit sehr geringem Aufwand zu analysieren. Gleichzeitig ermöglicht diese Technik den Benutzern, verstärkte Schwingungssimulationen zu exportieren, die sehr einfach zu interpretieren sind, auch für Personen, die keine Experten in der Schwingungsanalyse sind.

Zuverlässigkeit in der Amplitude

Um zuverlässige Schwingungswerte zu erhalten, ist ein Kalibriersystem unerlässlich. Alle Kameras haben unterschiedliche Objektivtypen und Auflösungen, ganz zu schweigen davon, dass der verwendete Zoom und der Abstand, aus dem das Video aufgenommen wird, die Wahrnehmung der Bewegung verändern können.

Daher benötigt das System eine vergleichende Kalibrierung, um Zuverlässigkeit zu erreichen. Die beste Methode zur Kalibrierung dieser Signale ist die Verwendung eines Beschleunigungssensors.

Es gibt 2 vergleichende Methoden zur Kalibrierung dieser Art von Signalen:

Durch RMS-Wert: Diese Methode erfordert, dass ein einzelner Punkt an der Maschine mit einem herkömmlichen Schwingungsmessgerät gemessen wird. Die Software kalibriert dann die Bewegung entsprechend dem RMS-Wert dieses Punktes.

Durch Querkanal: Diese Methode ist die genaueste und erfordert eine vollständige Aufzeichnung des Schwingungssignals, damit die Software es in Form eines Spektrums (FFT) verarbeiten kann. Mit dieser Methode ist die Software in der Lage, jede Frequenz individuell zu kalibrieren und falsche Frequenzen zu eliminieren, die durch den Aliasing-Effekt erzeugt werden könnten.

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Welche Fehler Kann Ich mit der Looking Glass Technik Diagnostizieren?

Differenzielle Schwingungsanalyse

Die differenzielle Schwingungsanalyse ist eine Studie, die die Schwingung eines Bereichs analysiert, indem die Schwingungen einer anderen Zone subtrahiert werden. Ein Beispiel ist die Messung der Schwingung eines Elektromotors durch Subtraktion der Schwingung seiner eigenen Basis (die durch eine größere Masse oder durch einen anderen Motor erzeugt werden könnte). Diese Methode analysiert die Schwingung, die ausschließlich von diesem Motor stammt.

Die differenzielle Schwingungsanalyse ist eine sehr seltene Art von Studie aufgrund der Schwierigkeit, sie mit aktuellen Techniken durchzuführen. Mit der Looking Glass Technik ist dies sehr einfach, da man nur einen Referenzbereich auswählen muss, damit diese Schwingungen automatisch von den übrigen Punkten subtrahiert werden.

Schwingungsanalyse im Großen Maßstab

Eine weitere wesentliche Einschränkung der Schwingungsanalyse sind Objekte im großen Maßstab, wie Gebäude, Brücken, große Schiffe und Flugzeuge.

Einschränkungen der Looking Glass Technik für die Schwingungsanalyse

Die Looking Glass Technik ist eine hervorragende Ergänzung zu Schwingungsanalysatoren, aber noch kein Ersatz, da sie noch einige Einschränkungen hinsichtlich maximaler Frequenz und Amplitudenauflösung aufweist.

Die maximale Frequenz wird durch die Anzahl der Bilder pro Sekunde der Kamera (Bildrate) bestimmt. Damit ist die maximal sichtbare Frequenz die Hälfte der Bildrate (und für eine zuverlässige Amplitude wäre es: Bildrate / 2,56).

Die Amplitudenauflösung hängt von der Pixelanzahl der Kamera sowie dem Abstand zwischen Kamera und Objekt und dem verwendeten Zoom ab, wobei bessere Auflösungen durch Annäherung an das zu messende Objekt erzielt werden.

Aliasing: Ein weiteres Problem bei dieser Art von Analyse ist die Unmöglichkeit, den Aliasing-Effekt zu vermeiden. Normalerweise eliminieren herkömmliche Schwingungsanalysatoren diesen Effekt mit analogen Filtern, die in die Datenerfassungsschnittstelle integriert sind. Bei einem Video ist dies jedoch schlicht nicht möglich. Dragon Vision® enthält eine Kalibriermethode, die auf einem traditionellen Beschleunigungssensor basiert, die Spektren analysiert und die durch den Aliasing-Effekt verursachten Frequenzen eliminiert. Dabei wird das Signal über das gesamte Spektrum kalibriert, was die Messung sowohl in der Frequenz als auch in der Amplitude deutlich zuverlässiger macht. Tatsächlich reduziert dieser gesamte Prozess bis zu 95 % des der Kamera selbst innewohnenden Grundrauschens.

Für weitere Informationen zum „Aliasing”-Effekt besuchen Sie: https://en.wikipedia.org/wiki/Aliasing

ANTI-ALIASING-FILTER

Dragon Vision® enthält einen Anti-Aliasing-Filter, der den Querkanal-Vergleich verwendet. Auf diese Weise werden nicht vorhandene Frequenzen, die durch das Aliasing-Phänomen aufgrund der niedrigen Abtastrate von Videokameras entstehen, aus der FFT eliminiert.

Für weitere Informationen zum „Aliasing”-Effekt besuchen Sie: https://en.wikipedia.org/wiki/Aliasing