眾所周知，任何機器的運轉(zhuǎn)都會產(chǎn)生振動，有些振動代表運行正常，而有些振動則表示故障的初始信號。在預(yù)測維護領(lǐng)域，檢測振動特征是診斷過程的關(guān)鍵因素，通過振動檢測可以確定并緩解問題，以免發(fā)生更嚴重的事件。美國菲力爾通過感應(yīng)、放大和測量細微運動，使用戶可以看到工廠資產(chǎn)（例如機器）上的振動特征，保障機器的正常運行。

傳統(tǒng)檢測費時費力，停機成本高昂

傳統(tǒng)檢測機器震動的方法是在機器上部署有線傳感器（例如接觸式加速計）監(jiān)視出現(xiàn)的振動。在從傳感器獲取數(shù)據(jù)后，對該數(shù)據(jù)進行工作振型分析，以呈現(xiàn)機器運動的動畫模型，從而使振動模式可視化。

但是據(jù)RDI Technologies（美國田納西州諾克斯維爾）的創(chuàng)始人和CEOJeff Hay博士稱，該技術(shù)不僅需要花時間從多個點處采集測量數(shù)據(jù)，而且還需要能接觸機器。在機器不便接觸或根本接觸不到時（機器前方有重重障礙或玻璃），該技術(shù)往往沒有使用的可能性。另外，傳統(tǒng)的接觸式測量在安裝加速計時經(jīng)常需要機器停止運行，致使產(chǎn)生因停工而帶來的高昂成本。

為此，RDI Technologies的工程師開發(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機器視覺相機感應(yīng)、放大和測量機器引起的細微振動，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，此相機以默認分辨率為19201050、速度為120幀/秒的規(guī)格獲取單色圖像數(shù)據(jù)。

從相機獲取的數(shù)據(jù)將通過USB 3.0接口傳輸?shù)狡桨咫娔X上，在此使用公司專用軟件進行分析，使用戶可以看到工廠資產(chǎn)（例如機器）上的振動特征。

選擇FLIR機器視覺相機的原因

在Iris M系統(tǒng)中，F(xiàn)LIR機器視覺相機相當于數(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動。FLIR 2.3Mpixel Grasshoppper3 GS3-U3-23S6M-C相機裝在Vanguard三腳架上，以默認分辨率為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)會通過防脫落電纜經(jīng)USB 3.0接口從相機傳輸?shù)紾etac F110或Microsoft Surface Book的平板電腦上。

Iris M系統(tǒng)能夠直接從圖像點測量可用于量化運動的工廠資產(chǎn)絕對位移，而非解釋該點測量來確定運動種類和呈現(xiàn)的錯誤。

“然后電腦軟件Motion Amplification的專用視頻處理算法會使機器振動可視化。它將逐幀分析每幅圖像的像素，確定場景中哪些部分在移動。接下來，它將場景中所有運動振幅的幅度更改放大至肉眼可見的程度，從而加強對引起任何振動的組件之間的理解，”Hay 博士說道。

通過使用電腦上運行的圖形用戶界面，用戶可以選擇圖像的某一部分進行下一步分析。該系統(tǒng)軟件將顯示與這些區(qū)域關(guān)聯(lián)或與時間相關(guān)的強度數(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 FFT），將與時間相關(guān)的強度數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為與頻率相關(guān)的強度數(shù)據(jù)。隨后將向用戶呈現(xiàn)場景所選部分不同頻率的絕對未放大振幅和振動階段。

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，Iris M系統(tǒng)已經(jīng)改變了行業(yè)內(nèi)人士使用機器監(jiān)控觀察振動的方式。該系統(tǒng)不僅易于使用，還可反饋給用戶可見的、簡單明了的視頻圖像，以便用戶更好地了解設(shè)備運行狀況。

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

Grasshopper相機系列將最新的CCD和CMOS技術(shù)與Point Grey的專門技術(shù)相結(jié)合，實現(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， “得益于這套獨特的算法，Iris 在測量位移方面比傳統(tǒng)基于圖像的測量工具要大約靈敏100倍。另外，在必要時，Iris M能夠直接從圖像點測量，可用于量化運動的絕對位移，而不必通過解釋該點測量來確定運動種類和呈現(xiàn)的錯誤，”他說。

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)的詳細程度。與傳統(tǒng)的接觸式測量系統(tǒng)不同，它還可以擴展，因為可以同時測量相機視野內(nèi)的所有資產(chǎn)振動。另外，它還使自己成為技術(shù)人員和非技術(shù)人員用戶之間良好的溝通工具，因為任何資產(chǎn)的任何問題根源都可直接在視頻中看到。

新系統(tǒng)已在各種實用應(yīng)用中部署，除執(zhí)行對工業(yè)資產(chǎn)（例如機器）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，以評估個體呼吸作用。