Từ gia tốc kế đến camera: Cuộc cách mạng mới trong giám sát rung động máy móc

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã theo dõi một chũm chọe rung bằng cách sử dụng một camera nằm cách đó 4m

Hạn chế của cảm biến tiếp xúc

Trong nhiều thập kỷ, giám sát rung động là phương pháp cốt lõi để phân tích tình trạng máy móc, đặc biệt với động cơ, hộp số, ổ trục hay các hệ thống có bộ phận quay. Bằng cách đo rung, các kỹ sư có thể phát hiện hỏng hóc tiềm ẩn, từ đó giảm thiểu chi phí bảo trì và thời gian dừng máy.

Tuy nhiên, công nghệ dựa trên cảm biến tiếp xúc lại tồn tại nhiều bất cập:

Cần gắn trực tiếp vào bề mặt theo dõi, khó áp dụng cho chi tiết quay hoặc vùng khó tiếp cận.

Chỉ cung cấp dữ liệu tại một điểm, muốn phân tích cấu trúc lớn phải dùng nhiều cảm biến.

Dễ bị suy giảm độ bền trong môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, ẩm ướt hay ăn mòn.

Yêu cầu bảo trì, hiệu chuẩn và thay thế tốn kém, đặc biệt ở những vị trí xa xôi.

Thường phụ thuộc kết nối có dây, hạn chế sự linh hoạt trong lắp đặt.

Giải pháp từ thị giác máy tính

Để khắc phục, nhóm nghiên cứu Nhật Bản phát triển một nền tảng giám sát rung động bằng camera tốc độ cao. Hệ thống sử dụng máy ảnh Mikrotron EoSens CoaXPress 12 chụp ảnh xám 8 bit độ phân giải Full HD (1920×1080) ở tốc độ 1.000 khung hình/giây. Dữ liệu được xử lý trên máy tính để tính toán độ dịch chuyển rung ở tần số lên đến 500 Hz và hiển thị trực tiếp trên màn hình.

Các thử nghiệm ban đầu cho thấy tiềm năng lớn:

Camera đặt cách 4 mét ghi nhận rõ tần số dao động trùng với tần số tự nhiên của nhạc cụ.

Một hộp thép được rung bằng thiết bị kiểm tra chuyên dụng. Hình ảnh cho thấy tất cả các điểm đều dao động ở cùng tần số đỉnh nhưng biên độ rung ở phía trên lớn hơn phía dưới. Đây là dữ liệu quan trọng để phát hiện bất thường cơ học và phân tích đặc tính cấu trúc.

Kết quả cho thấy hệ thống dựa trên camera có khả năng ước tính chính xác phản ứng rung động, tương đương cảm biến tiếp xúc, đồng thời trực quan hóa bằng hình ảnh trên PC - điều mà các cảm biến truyền thống không làm được.

Tiềm năng ứng dụng rộng lớn

Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp này mở ra khả năng theo dõi tình trạng máy móc từ xa, không cần gắn cảm biến vật lý. Công nghệ đặc biệt hữu ích cho các kết cấu lớn hoặc môi trường nguy hiểm, nơi việc lắp đặt cảm biến tốn kém và khó khăn.

Trong tương lai, các nhà khoa học Nhật Bản sẽ tập trung cải thiện độ chính xác của trường vận tốc và đánh giá các ứng dụng thực tế, chẳng hạn như giám sát rung động cầu, phân tích thiết kế kết cấu hay tối ưu hệ thống công nghiệp.

Nếu được thương mại hóa, giám sát rung bằng camera có thể trở thành một chuẩn mực mới trong bảo trì dự đoán và quản lý hạ tầng thông minh nơi thị giác máy tính thay thế cảm biến truyền thống để mang lại giải pháp rẻ hơn, linh hoạt hơn và bền bỉ hơn.

Theo drivesncontrols.com