Die Fehler, die eine Kamera sehen kann, sieht auch das Smartphone, das Sie schon bei sich tragen. Die Fehler, die sie nicht sehen kann, hätte eine bessere Kamera nie gelöst
Kurze Antwort. Eine Videokamera verwandelt eine Maschine in Tausende Wegsensoren auf einmal, und das ist eine wunderbare Sache für Unwucht, Fehlausrichtung, Lockerheit, weichen Fuß und Resonanz, die ganze Maschinen und Strukturen bei niedriger Frequenz bewegen. Für Lager und Zahnräder ist sie nutzlos, denn die bewegen kaum etwas: Bei ihren Frequenzen erzeugt selbst ein schwerer Fehler weniger Weg, als irgendeine Kamera auf dem Markt auflösen kann. Diese Grenze liegt bei etwa 300 Hz, und sie verschiebt sich nicht mit dem Preis. Darunter löst Dragon Vision® auf dem Smartphone in Ihrer Tasche dieselbe Größenordnung von Weg auf wie eine Spezialkamera, die nach Aussage von Nutzern, die eine gekauft haben, Zehntausende Dollar kostet. Darüber ist das Instrument ein Beschleunigungsaufnehmer, und ein drahtloser kostet weniger als eines der Objektive dieser Kamera. Dieser Artikel erklärt, warum, in der Sprache eines Schwingungsanalysten, ohne dass Sie sich mit Kameras beschäftigen müssen. Die Version Zahl für Zahl, mit jeder Quelle und jeder Schätzung, ist der ausführliche Vergleich.
Wir stellen Dragon Vision® her, also haben wir hier ein Interesse. Deshalb stützt sich das Argument unten auf Physik, die Sie selbst nachprüfen können, nicht auf unsere Meinung über irgendjemandes Produkt.
Die drei Dinge, die ein Analyst über eine Kamera wissen muss
Sie müssen nichts von Objektiven, Sensoren oder Bildraten verstehen. Sie brauchen drei Fakten.
1. Eine Kamera misst Weg. Nicht Beschleunigung, nicht Geschwindigkeit. Sie beobachtet, wie sich eine Kante von einem Bild zum nächsten bewegt, und meldet, wie weit. Sie wissen bereits, was das bedeutet: Bei gegebener Schwere schrumpft der Weg mit dem Quadrat der Frequenz. Eine 1×-Unwucht bei 1 800 U/min, die 7 mm/s anzeigt, die ISO-Alarmgrenze, bewegt das Lagergehäuse um etwa 37 µm. Ein Lagerschaden bei 3 000 Hz, der 1 g anzeigt, bewegt es um etwa 0,03 µm, tausendmal weniger. Die Kamera ist nicht schlechter geworden; der Fehler hat einfach aufgehört, irgendetwas zu bewegen.
2. Wie kleine Bewegungen eine Kamera sehen kann, hängt davon ab, wie groß die Maschine im Bild ist. Nicht davon, wie weit Sie entfernt stehen. Jeder Pixel deckt ein Stück Maschine ab, und die Software kann eine Kante auf einen kleinen Bruchteil eines Pixels genau lokalisieren. Füllen Sie das Bild mit dem ganzen Pumpenaggregat, deckt jeder Pixel etwa einen Millimeter ab, sodass die kleinste sichtbare Bewegung einige Mikrometer beträgt. Zoomen Sie auf ein einzelnes Lagergehäuse, bis es das Bild füllt, deckt jeder Pixel ein Fünftel davon ab, sodass Sie fünfmal kleinere Bewegungen sehen. Der Abstand zählt nur, weil er verändert, wie groß die Maschine im Bild ist. Ein Smartphone mit Teleobjektiv bei einem Meter und eine Spezialkamera mit 50-mm-Objektiv bei einem Meter zeigen Ihnen ungefähr dieselben 20 bis 30 Zentimeter Maschine und sehen ungefähr dieselben Bewegungen. Die Datenblätter sagen „0,01 mil bei 1 Meter mit 50-mm-Objektiv“, weil sie sagen müssen, was im Bild war; die Zahl gehört nicht der Kamera, sondern dem Bild.
3. Eine schnellere Kamera sieht ein kleineres Bild mit weniger Licht. Ein Sensor kann nur eine bestimmte Zahl von Pixeln pro Sekunde auslesen. Um von 120 auf 1 300 Bilder pro Sekunde zu kommen, liest die Spezialkamera einen etwa 2 cm hohen Streifen quer durchs Bild. Um die beworbenen 29 000 Bilder pro Sekunde zu erreichen, liest sie ein Feld von 64 mal 32 Pixeln: bei einem Meter sind das 6 mm mal 3 mm Ihrer Maschine, etwa die Größe eines Fingernagels, und jedes Bild bekommt ein 240stel des Lichts. Diese schnellen Modi gibt es, und sie stehen im Prospekt, aber sie betrachten keine Maschine; sie betrachten einen Punkt.
Das ist alles. Der Rest folgt daraus.
Dasselbe Bild, Seite an Seite
Die einzig faire Art, zwei Kameras zu vergleichen, ist, sie auf dasselbe zu richten, mit der Maschine in beiden Bildern gleich groß. Hier sind die drei Bilder, die ein Analyst tatsächlich aufnimmt.
Bild 1: die ganze Maschine, für eine Betriebsschwingform
Sie wollen sehen, wie sich Motor, Pumpe, Fundament und Rohrleitung gemeinsam bewegen, also treten Sie zurück, bis der ganze Strang das Bild füllt, etwa 1,5 m breit. Beim Smartphone ist das das normale 1×-Objektiv bei etwa einem Meter. Bei der Spezialkamera mit ihrem 50-mm-Objektiv ist es dasselbe Bild aus etwa sieben Metern, oder ein weiteres Objektiv von näher.
- Kleinste Bewegung, die das Smartphone in diesem Bild sehen kann: etwa 2,7 µm (geschätzt aus unserer veröffentlichten Messung; siehe ausführlicher Vergleich).
- Kleinste Bewegung, die die Spezialkamera in diesem Bild sehen kann: etwa 2 µm, aus ihrer veröffentlichten Spezifikation.
- Wonach Sie suchen: Unwucht bei 37 µm, Fehlausrichtung bei 10 µm, ein resonierendes Fundament bei 50 µm, weicher Fuß bei 10 µm.
Beide Kameras sehen all das mit einer Reserve von zehn oder mehr. Bei dem Bild, für das die Bewegungsvergrößerung erfunden wurde, sind Smartphone und Spezialkamera dasselbe Instrument.
Bild 2: ein Lagergehäuse, um eine kleine Bewegung deutlich zu sehen
Sie wollen wissen, ob ein Gehäuse kippelt, also füllen Sie das Bild damit, etwa 25 cm breit. Beim Smartphone ist das das 5×-Tele eines iPhone 15 Pro Max bei einem Meter oder das normale Objektiv bei 20 cm. Bei der Spezialkamera ist es das 50-mm-Objektiv bei einem Meter, genau die Bedingung ihres Datenblatts.
- Smartphone: etwa 0,5 µm (geschätzt).
- Spezialkamera: 0,25 µm (heute veröffentlicht; dieselbe Kamera wurde 2018 mit demselben Objektiv mit 2,5 µm veröffentlicht).
- Wonach Sie suchen: dieselben Fehler wie oben, jetzt bei 10–40 µm in einem Bild, das einen halben Mikrometer auflöst.
Die Spezialkamera ist hier etwa doppelt so fein. Doppelt ist real, und es ist zugleich unerheblich für einen Fehler, der zwanzig- bis achtzigmal über der Schwelle beider Kameras liegt. Das Zoomen hat Ihnen die fünffache Auflösung gebracht; die teurere Kamera die zweifache.
Bild 3: ein Fingernagel Maschine, bei 14 000 Hz
Das ist das Bild, das nur die Spezialkamera aufnehmen kann: 64 mal 32 Pixel, 6 mal 3 mm, mit 29 000 Bildern pro Sekunde, oder ein 3-cm-Feld mit 6 000 Bildern pro Sekunde. Der Prospekt nennt das Motion Amplification über 5 000 Hz.
- Smartphone: kann dieses Bild nicht aufnehmen.
- Spezialkamera: kann es. Darin löst sie mit dem Licht eines 240stel Bildes vielleicht 4 µm auf (geschätzt).
- Was es zu sehen gäbe: Bei 5 000 Hz bewegt eine Schwingung von 1 g die Oberfläche um 0,01 µm. Um diese Schwelle von 4 µm zu erreichen, müsste das Feld mit etwa 400 g schwingen. Um mit normaler Reserve gemessen zu werden, mit 4 000 g.
Keine Maschine in Ihrem Werk tut das. Offen gesagt ist das ein lächerliches Bild. Das Instrument, das einen fingernagelgroßen Punkt bei 5 000 Hz misst, ist ein Beschleunigungsaufnehmer, er tut das seit sechzig Jahren, und ein drahtloser kostet ein paar hundert Dollar. Zehntausende für eine Kamera auszugeben, die es schlecht macht, ist keine fortgeschrittene Fähigkeit; es ist eine Datenblattzahl, die keine Maschine je ausfüllen wird.
Was jedes Instrument tatsächlich sieht, Fehler für Fehler
Stellen Sie die drei Instrumente vor die Fehler, die Sie jede Woche diagnostizieren, bei realistischen Schweregraden. Die Wegspalte ist dieselbe Rechnung, mit der Sie zwischen Geschwindigkeit und Weg umrechnen; hier ist nichts kameraspezifisch.
✔ sieht ihn mit Reserve · ≈ grenzwertig, an der Schwelle · — kann ihn nicht sehen
| Smartphone + Dragon Vision® | Spezialkamera | Beschleunigungsaufnehmer | |
|---|---|---|---|
| Niedrige Frequenz: ganze Maschinen und Strukturen bewegen sich | |||
| Unwucht, 1× bei 1 800 U/min (30 Hz), 7 mm/s → 37 µm | ✔ | ✔ | ✔ |
| Fehlausrichtung, 2× (60 Hz), 4 mm/s → 11 µm | ✔ | ✔ | ✔ |
| Lockerheit oder weicher Fuß, 1× (30 Hz), 2 mm/s → 11 µm | ✔ | ✔ | ✔ |
| Strukturresonanz, 15 Hz, 5 mm/s → 53 µm | ✔ | ✔ | ✔ |
| Schaufelpassieren, 10 Schaufeln × 30 Hz (300 Hz), 3 mm/s → 1,6 µm | ✔ mit Zoom | ✔ | ✔ |
| Hohe Frequenz: nichts bewegt sich, alles beschleunigt | |||
| Zahneingriff, 1 200 Hz, 2 g → 0,35 µm | — | — unter ihrer Schwelle bei 1 300 fps | ✔ |
| Lagerschaden, 3 000 Hz, 1 g → 0,03 µm | — | — | ✔ |
| Gesehene Fehler von sieben | 5 / 7 | 5 / 7 | 7 / 7 |
Weg aus Geschwindigkeit: x = v ÷ (2πf); aus Beschleunigung: x = a ÷ (2πf)². Die Kameraschwellen gelten für das Bild der ganzen Maschine (≈2,7 µm Smartphone, ≈2 µm Spezialkamera), außer bei Zahneingriff und Lagern, die die beste gezoomte Schwelle jeder Kamera bei der nötigen Bildrate verwenden (0,5 µm geschätzt für das Smartphone bei 240 fps; ≈0,8 µm geschätzt für die Spezialkamera bei 1 300 fps). Quellen und Rechnung im ausführlichen Vergleich.
Lesen Sie die Zeile mit dem Ergebnis. Smartphone und Spezialkamera sehen dieselben Fehler, fünf von sieben, und verpassen dieselben zwei. Der Beschleunigungsaufnehmer sieht alle sieben und ist der günstigste der drei. Das ist der ganze Vergleich: Eine Kamera, jede Kamera, ist ein Instrument für niedrige Frequenzen, und das Smartphone ist eine Kamera für niedrige Frequenzen, die Sie bereits besitzen.
Was das für das Budget bedeutet
Dragon Vision® für Windows hat einen veröffentlichten Preis, 4 499,95 USD einmalig ohne Jahresgebühr, und läuft unter iOS, Android und Windows sowie online, mit Video von jeder Kamera. Die Kamera ist das Smartphone, das Sie haben. Ein dediziertes Motion-Amplification-System wird auf Anfrage verkauft, und Nutzer, die eines gekauft haben, berichten, ein Vielfaches gezahlt zu haben; das Angebot umfasst die Kamera, ein Objektivset, einen robusten Laptop, ein Beleuchtungsset, ein Stativ und Schulung, und die aktuelle Plattform verkauft die Software modulweise. Es gibt sogar einen Mietmarkt für diese Kameras, was Ihnen verrät, wo der Preis liegt.
Keiner der beiden Preise ist der Punkt. Der Punkt ist, was Sie dafür bekommen: Das smartphonebasierte System steckt die Bewegungsvergrößerung jedem Analysten am Standort in die Tasche, für die erste verdächtige Maschine des Tages; die Spezialkamera steckt sie in den Koffer eines Spezialisten. Und wofür Sie sich auch entscheiden, das Geld für hohe Frequenzen gehört den Beschleunigungsaufnehmern, denn das ist das einzige Instrument, das diese Fehler je sehen wird.
