pengukuran getaran dengan metode digital image...
TRANSCRIPT
PRESENTASI TESIS (P3)
PENGUKURAN GETARAN PADA POROS MODEL VERTICAL AXIS OCEAN CURRENT TURBINE (VAOCT) DENGAN METODE DIGITAL IMAGE PROCESSING
HEROE POERNOMO
4108204006
LATAR BELAKANG
Pengaruh getaran terhadap life time peralatan begitu besar.
Metode dan instrumen ukur getaran yang umum digunakan (vibration meter) tergolong rumit dan memerlukan biaya tinggi.
Alat ukur getaran (vibration meter) hanya dapat mengukur getaran di rumah bantalan.
LATAR BELAKANG
Metode digital image processing cenderung lebih sederhana dan biaya yang dibutuhkan relatif lebih murah jika dibandingkan metode yang telah umum digunakan.
Pengukuran getaran dapat dilakukan pada bagian obyek getar yang tidak dapat diukur oleh vibration meter.
Berdasar beberapa penelitian sebelumnya, metode imege processing menunjukkan akurasi yang bagus dengan parameter error yang kecil.
PERMASALAHAN
Permasalahan yang diangkat dalam penelitian iniadalah:
1. Bagaimanakah metode Digital Image Processing dapatmengukur getaran yang terjadi sehingga mendapatkanproperti dasar getaran yaitu simpangan getar dan nilaifrekuensinya
2. Bagaimanakah kemampuan dan karakteristik metodedigital image processing dalam mengukuran getaranpada suatu obyek getar
TUJUAN
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Membuktikan metode baru yaitu Digital ImageProcessing sebagai alternatif metode pengukuran getaranyang telah umum digunakan (vibration meter) dalammendapatkan properti dasar getaran antara lain grafiksimpangan getar dan frekuensi dari obyek getar yang
diukur.
2. Mengetahui kemampuan dan karakteristik metode digital
image processing dalam mengukuran getaran pada suatu
obyek getar
BATASAN PENELITIAN
1. Benda uji yang hendak dianalisa adalah batang statis yangdijepit salah satu ujungnya dan poros jenis Cantileverdengan satu ujung terpegang bearing dan ujung lainnyabebas
2. Alat perekam citra menggunakan kamera full HD dengankapasitas perekaman 60 frame per second.
3. Bahasa Pemrogaman yang digunakan adalah Matlab 7.01
4. Proses pengolahan data hanya sampai pada penyajiangrafik simpangan terhadap waktu berdasarkanpengukuran displasmen citra digital
DIGITAL IMAGE PROCESSING
Image Processing adalah metode yang digunakan untukmelakukan proses atau manipulasi gambar digital yangdisimpan dalam skala dua dimensi.
Tujuan digital image processing adalah agar gambar ataucitra digital dapat diolah dan dianalisa dengan seksama.
Hasil/outputnya adalah informasi ciri dari citra secaranumerik atau dengan kata lain komputer (mesin)melakukan interprestasi terhadap informasi yang ada padacitra melalui besaran-besaran data yang dapat dibedakansecara jelas (besaran-besaran ini berupa besaran numerik).
Raster dan Pixel
Citra Digital tersusun dalam bentuk raster (grid atau kisi)
Setiap kotak(tile) yang terbentuk disebutpixel (picture element) dan memiliki koordinat(x,y)
◦Sumbu x (horisontal): kolom(column), sampel (sample)
◦Sumbu y (vertikal): baris (row, line)
Setiap pixel memiliki nilai (value atau number) yang menunjukkan intensitas keabuan pada pixel tersebut.
Representasi Citra Digital
Representasi Citra Digital
Matriks Citra
Sampling dan Kuantisasi
Untuk mengkonversi objek yang diindera oleh
sensor menjadi citra digital diperlukan dua proses:
◦Sampling: mendigitasi nilai koordinat objek digitalisasi
spasial
◦Kuantisasi (quantization): mendigitalisasi nilai
intensitas (amplitudo) sinyal objek
Sampling
Samplingadalah suatu proses mendigitasi koordinat objekmenjadi koordinat raster
◦Proses ini memberikan ukuran citra, misal: 10 x 10 pixel
Kuantisasi
Kuantisasi adalah suatu proses mendigitasi intensi tas sinyal objek pada koordinat pixel yang disampel
◦dengan kata lain, memberi nilai pixel tersebut
Bitmapped(bitmap) imageatau citra bitmap adalahcitra yang merupakan hasil pemetaan dari objek ( citra asli)
◦Hasil pemetaan dikodekan dalam bentuk bit ( binary digit)
◦Nama ekstensi file citra ini dikenal sebagai bmp
METODE PENELITIAN
Studi Literatur,
literature review tentang konsep dasar Sistem Digital Image
Processing dan analisa image processing dengan software
matlab 7.01
Perancangan Sistem Digital Image Processing
Penentuan jenis dan spesifikasi kamera perekam yang
akan digunakan disesuaikan dengan objek getar (poros
jenis Cantilever ) yang akan diamati, digunakan kamera
dengan kemampuan merekam 60 frame per second.
METODE PENELITIAN
1. Percobaan pada batang yang dijepit
Data diambil dari batang statis dijepit dan diberi simpangan awal
berbeda : 30 mm, 50 mm dan 60 mm, pada masing-masing data
diambil gambar video untuk mendapatkan fenomena getarannya
METODE PENELITIAN
2. Percobaan pada poros cantilever berputar
Poros cantilever dicekam dan diputar pada mesin bor dengan
kecepatan putar 280 rpm dan 550 rpm dan dilakukan pada poros
dengan diameter 5 mm dan 10 mm, pada masing-masing data
diambil gambar video untuk mendapatkan fenomena getaran pada
poros dan rumah bantalan yang terjadi. Pengukuran juga dilakukan
dengan pembanding alat vibrationmeter.
METODE PENELITIAN
3. Percobaan validasi getaran torsional poros
Titik normal
Poros uji
Titik tertinggal
Sudut uji
23
METODE PENELITIAN
Analisa Data Percobaan dan Validasi
Image atau gambar video yang telah direkam dan
disimpan dalam memori diekstrak menjadi beberapa frame
gambar berurutan dengan bantuan software video
converter dan matlab. Masing-masing gambar akan
dilakukan pemrosesan citra (image processing) dengan
bantuan software matlab 7.01 untuk mendeteksi tepi citra
(edge image) sehingga dapat diamati dan dihitung
besarnya amplitudo atau simpangan getar.Hasil divalidasi
dengan hasil vibration meter.
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
Mulai
Studi Literatur
Konsep Digital Image Processing.
Konsep Analisa Getaran Benda menggunakan Image Processing.
Perancangan kebutuhan alat pada Sistem Digital Image Processing.
Pengambilan & Pengolahan Data Percobaan
Recording image dengan camera dan accelorometer
Ekstrak video menjadi beberapa frame gambar berurutan
Grafik
Amplitudo&F
rekuensi
Analisa Pemrosesan Citra (Matlab 7.01)
Pengukuran simpangan amplitudo dan frekuensi dari masing-masing citra gambar berdasarkan besar pixel gambar referensi yang telah
ditetapkan
Membandingkan dengan pengukuran dari accelorometer dan validasi hasil perhiyungan
Selesai
Ya
Tidak
ANALISA GETARAN LATERAL
Grafik getaran batang dengan simpangan awal 30 mm
Grafik getaran batang dengan simpangan awal 50 mm
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
waktu (dtk)
sim
pa
ng
an
(m
m)
eksperimen
peluruhan
Teoritis
-60
-40
-20
0
20
40
60
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
waktu (dtk)
sim
pa
ng
an
(m
m)
eksperimen
peluruhan
teoritis
ANALISA GETARAN LATERAL
Grafik getaran batang dengan simpangan awal 60 mm
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
waktu (dtk)
sim
pan
gan
(m
m)
eksperimen
peluruhan
teori
ANALISA GETARAN LATERAL
Grafik hasil pengukuran getaran rumah bantalan poros cantilever
dengan image proses pada poros 10 mm dengan 280 rpm dan
vibrationmeter simpanganya sebesar 0.04mm (garis merah)
-0.3
-0.25
-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5
wa ktu (dtk)
sim
pa
ng
an
(m
m)
ANALISA GETARAN LATERAL
Grafik hasil pengukuran getaran poros cantilever dengan image proses
pada poros 5 mm dengan 550 rpm dan vibrationmeter di rumah
bantalan simpanganya sebesar 0.05mm (garis merah)
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2
wa ktu (dtk)
sim
pan
gan
(m
m)
ANALISA GETARAN LATERAL
Hasil pengukuran getaran dengan image proses pada poros 5 mm
dengan 280 rpm (píxel 1920x1080 )
-1.2-1
-0.8-0.6-0.4-0.2
00.20.40.60.81
1.2
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
wa ktu (dtk)
sim
pa
ng
an
(m
m)
ANALISA GETARAN LATERAL
Dari hasil pengukuran getaran rumah bantalan dengan image proses
pada poros putaran 550 rpm dengan píxel 320x240
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
waktu (detik)
sim
pan
gan
(m
m)
ANALISA GETARAN TORSIONAL
Dari hasil pembacaan image kamera 60 fps, satu putaran dari titik awal
sampai kembali ke posisi awal dengan 55 rpm terdapat 17 gambar,
waktu yang diperlukan 1 putaran adalah 0,2833 detik. Untuk titik yang
seolah terpuntir 23 derajat menuju ke titik normal terdapat 4 gambar
sehingga waktu yang diperlukan 0,0666 detik,sehingga:
55 rpm = 55/60 = 0.9166 rps
Berarti dalam 1 putaran = 1/0.9166 = 1.0909 detik
1 putaran = 360 derajat
1 detik = 360 0/1.0909 = 330 derajat
Maka dapat dihitung dengan waktu dari titik normal ke titik yang
terpuntir sebesar 0.0666 detik maka sudut yang terjadi adalah 0.0666x
3300 = 21,978 derajat
Terdapat selisih 1.022 derajat dari 23 derajat di kenyataan poros
ANALISA GETARAN TORSIONAL
Dari hasil pembacaan image kamera 60 fps, satu putaran dari titik awalsampai kembali ke posisi awal dengan 90 rpm terdapat 21 gambar,waktu yang diperlukan 1 putaran adalah 0,35 detik. Untuk titik yangseolah terpuntir 23 derajat menuju ke titik normal terdapat 2 gambarsehingga waktu yang diperlukan 0,03333 detik,sehingga:
90 rpm = 90/60 = 1.5 rps
Berarti dalam 1 putaran = 1/1.5 = 0.6666666 detik
1 putaran = 360 derajat
1 detik = 360 0/ 0.6666666 = 540 derajat
Maka dapat dihitung dengan waktu dari titik normal ke titik yang terpuntir sebesar 0.03333 detik maka sudut yang terjadi adalah 0.03333x 540 = 17,999 derajat
Terdapat selisih 5.001 derajat dari 23 derajat di kenyataan poros
KESIMPULAN
Hasil validasi getaran lateral metode image processing padabatang yang dijepit dan diberi simpangan awal menghasilkangrafik getaran yang mendekati sama dengan grafik secarateori perhitungan .
Pengukuran getaran dengan metode Digital Image Processingsetelah divalidasi dengan alat vibration meter pada putaranatau frekwensi yang rendah memiliki kecenderung nilai yangmendekati sama. Pada putaran atau frekwensi yang tinggikemampuan metode image processing menurun karenakemampuan merekam kamera terbatas sehingga grafik yangdihasilkan tidak begitu akurat.
Hasil validasi getaran torsional poros berputar, metode imageprocessing mampu membaca getaran yang terjadi denganputaran 55 rpm selisih dari kenyataan sebesar 1.022 derajatsedang jika 90 rpm selisihnya 5.001 derajat