Pengukuran Getaran dengan metode digital image...

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

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


-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



-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


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)


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)


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)


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

Pengukuran Getaran dengan metode digital image...

Documents

Transcript of Pengukuran Getaran dengan metode digital image...