Medición de Vibraciones en Video – Técnica Espejo

Medición de Vibraciones en Video en Análisis de Vibraciones

Técnica en Espejo – Por increíble que parezca, la vibración (o al menos gran parte de ésta) puede detectarse a través de una filmación de video con una resolución increíble. Ahorrando una enorme cantidad de horas/hombre en estudios que incluso antes eran imposibles de realizar.

Erbessd Instruments la ha nombrado la Técnica Espejo en el análisis vibracional para diferenciarlo de las técnicas comunes. Esta técnica describe el proceso informático a través del cual movimientos microscópicos son detectados en grabaciones de video convencionales.

 

Entonces, ¿qué es el Rastreo del Movimiento en el análisis de vibraciones? Y mejor aún, ¿para qué me sirve? Siga leyendo este artículo para descubrir esta nueva tecnología.

 

¿Qué es la Técnica Espejo en el Análisis de Vibraciones?

La Técnica Espejo es un método de análisis de vibraciones que utiliza un algoritmo de rastreo de micro-movimientos en un archivo de video. En el análisis de vibraciones le hemos llamado la Técnica Espejo, y se utiliza hoy para detectar y medir vibraciones de miles de puntos simultáneamente con sólo una grabación de video.

 

Los resultados de este tipo de análisis de vibraciones dependen de la calidad de la grabación que se haya hecho. Así mismo, la frecuencia máxima visible en los espectros está relacionada con la cantidad de cuadros por segundo que se hayan tomado.

 

 

¿Para qué sirve la Técnica Espejo en el Análisis de Vibraciones?

 

El análisis de vibraciones mediante rastreo de movimiento en video permite medir miles de puntos al mismo tiempo. De otra manera serían imposibles de medir o bien consumirían mucho tiempo con un acelerómetro convencional. De esta manera, nos da la posibilidad de hacer estudios de movimiento, deformación y de fase en estructuras mucho más precisos, y lo mejor de todo, con muy poco esfuerzo. Al mismo tiempo, el sistema permite exportar simulaciones amplificadas de la vibración que son muy fáciles de interpretar incluso para gente que no es experta en análisis vibracional.

 

¿Cómo funciona la técnica en espejo?

 

El movimiento mínimo detectable por este método es mucho menor al tamaño de un pixel de una cámara convencional. Entonces, ¿Cómo lo hace?

El principio de este método parte del hecho de que, en una cámara convencional, antes de que un objeto de color distinto al del fondo pase al siguiente pixel del sensor, éste creará un pequeño cambio de color en el pixel siguiente.

El análisis por este método se realiza mediante los cambios de coloración en los pixeles, o, mejor dicho, en un grupo de pixeles. Primero, el software identifica patrones de color dentro de pequeñas áreas predefinidas. Estos patrones deben de tener importantes diferencias de color para poder identificar el cambio de coloración en los pixeles circundantes. La identificación se realiza de forma automática por el software y sólo se pueden ajustar parámetros de calidad y tamaño de superficie por punto a rastrear.

Segundo, por cada cuadro de video, el software identificará los cambios promedio de coloración en superficies en torno a los pixeles circundantes de cada punto de rastreo. De esta manera logra rastrear su cambio de posición en cada cuadro con gran precisión.

 

Al final, toda esa información obtenida es traducida en señales de vibración que pueden ser estudiadas por su FFT, fase, o señal en el tiempo.

Vibration Tracking - Dragon Vision

(Imagen 1: Rastreo de los puntos de vibración a 3550 RPM)

 

Confiabilidad en Amplitud

Para obtener valores de vibración confiables, es indispensable contar con un sistema de calibración debido a que las cámaras poseen diferentes tipos de lentes, así como resolución en los sensores. Sin contar también que el Zoom utilizado y la distancia a la que se tome el video puede cambiar la apreciación del movimiento. Por ello, para tener un sistema confiable de calibración se hace necesario un método comparativo. El mejor método para calibrar estas señales es usando un acelerómetro.

 

Existen 2 métodos comparativos para calibrar este tipo de señales:

Por valor RMS: este método requiere que se mida con un vibrómetro convencional un solo punto en la máquina para que el software calibre el movimiento de acuerdo con la comparación de ese punto.

Por Análisis Cruzado: este método es el más preciso y requiere que se haga una grabación completa de la señal de vibración para que el software la procese en forma de espectro (FFT). De esta manera el software será capaz de calibrar cada frecuencia individualmente eliminando frecuencias parásitas o generadas por efecto Aliasing.

Dragon Vision - Espectro de Vibración en Video

(Imagen 2: Espectro de vibración adquirido sobre el video. Análisis de Armónicos)

¿Qué fallas puedo diagnosticar?

Existen muchas fallas que se pueden detectar con esta técnica. Principalmente aquellas relacionadas con las bajas frecuencias y la fase. Como, por ejemplo:

  • Desbalance
  • Desalineación
  • Soltura Mecánica
  • Eje Torcido
  • Excentricidad
  • Resonancia
  • Frecuencias Naturales (Mediante prueba de golpe)
  • Ruido Eléctrico

 

 

Análisis de Vibraciones Diferencial

El análisis de vibración diferencial es un estudio que analiza las vibraciones de una zona restando las vibraciones de otra zona. Un ejemplo es medir la vibración de un motor sustrayendo la vibración de su propia base (que podría ser generada por una masa mayor o bien por otro motor). De esta manera evaluamos exclusivamente la vibración de este motor.

 

El análisis diferencial de la vibración es un tipo de estudio muy raro hasta hoy debido a la imposibilidad de realizarlo mediante las técnicas convencionales. Con la técnica Espejo esto es muy fácil porque sólo hace falta seleccionar un área de referencia para que automáticamente estas vibraciones sean sustraídas del resto de los puntos.

Análisis Diferencial de la Vibración

(Imagen 3: En este caso los puntos rojos al centro fueron establecidos como la referencia. Compare con el movimiento en la imagen 1)

 

Análisis de Vibraciones no Invasivo

Existen muchos casos en los que la masa de un acelerómetro cambia completamente el comportamiento de la vibración. Tal es el caso de la vibración de un cable, o motores muy pequeños, aviones de radio control etc.

Al no tener ninguna clase de contacto con el objeto, la Técnica Espejo elimina completamente este problema, no siendo necesario agregar nada para el análisis de la vibración y permitiendo que la estructura se deforme naturalmente.

 

Dragon Vision Non Invasive Analysis

(Imagen 4: Note el movimiento del cable. Esto no se lograría ver de ninguna otra forma)

 

Análisis de Vibración a Gran Escala

Otra gran limitante del análisis de vibraciones son las grandes escalas, como Edificios, Puentes, grandes Barcos, Aviones

 

Limitaciones de la Técnica Espejo del análisis de vibraciones

La técnica Espejo es un gran complemento para los analizadores de vibraciones, pero no pueden ser un reemplazo porque tiene algunas limitaciones. Las limitaciones de la técnica espejo se relacionan con la frecuencia máxima y la resolución en la amplitud.

 

La frecuencia máxima visible está determinada por el número de cuadros por segundo tomados por la cámara (Frame Rate). Así la frecuencia máxima visible será del mitad del Frame Rate (y para una amplitud confiable sería de: Frame Rate / 2.56).

 

La Resolución en amplitud dependerá del número de pixeles que tenga la cámara, la distancia de la cámara al objeto y del zoom. Obteniendo mejor resolución mientras más cerca se encuentre del objeto a medir.

 

Aliasing: Otro de los problemas de este tipo de análisis es la imposibilidad de evitar el efecto Aliasing. Usualmente los analizadores de vibraciones eliminan este efecto mediante filtros analógicos incorporados en la interfaz de adquisición. Sin embargo, en una toma de video esto simplemente no es posible. Dragon Vision incorpora un método de calibración de análisis cruzado en donde analiza los espectros y elimina las frecuencias causadas por este efecto. Calibrando las señales a lo largo de todo el espectro, haciendo la lectura mucho más confiable tanto en frecuencia, como en amplitud. Incluso reduciendo hasta en un 95% el ruido basal inherente a la propia cámara.

Para mayor información del efecto “Aliasing” visite: https://es.wikipedia.org/wiki/Aliasing

 

 

 

Análisis de Vibraciones en Video – Dragon Vision Analizador de Vibraciones

Sistema de Monitoreo

Dragon Vision-Phase Analysis Condition Monitoring - Vibration Analyzer Condition Monitoring system

 

Análisis de Vibraciones

S O B R E   D E L  A U T O R

Thierry Erbessd, empresario mexicano que ha revolucionado el ámbito del Análisis de Vibraciones y Balanceo Dinámico a nivel mundial.

Thierry es egresado del Instituto Politécnico Nacional de México y es también Programador por pasión, es el creador del software DigivibeMX que compite entre los mejores softwares para análisis de vibraciones. Actualmente es el Presidente del grupo Erbessd Instruments, empresa líder en soluciones para el mantenimiento industrial.

ERBESSD INSTRUMENTS empresa fabricante de Equipos de Análisis de Vibraciones y Máquinas de Balanceo Dinámico con oficinas en México y Estados Unidos.