感应、放大和测量细微运动的革命性视频处理系统
感应、放大和测量细微运动的革命性视频处理系统
RDI Technologies（美国田纳西州诺克斯维尔）的工程师开发出了名为 Iris M 的革命性非接触式视频处理系统，该系统使用 FLIR（以前称为 Point Grey）提供的相机感应、放大和测量机器引起的细微振动，消除了使用较早技术本身固有的缺陷。
所有机器都会产生振动，有些振动代表正常运行，而有些振动则表示故障的初始信号。 在预测维护领域，检测振动特征是诊断过程的关键因素，该过程涉及确定并缓解问题以免发生更严重的事件。
RDI Technologies 的 Iris M 系统使用装在 Vanguard 三脚架上的 Point Grey/FLIR 2.3Mpixel Grasshoppper3 相机，此相机以默认分辨率为 1920 x 1050、速度为 120 帧/秒的规格获取单色图像数据。
从相机获取的数据将通过 USB 3.0 接口传输到平板电脑上，在此使用公司专用软件进行分析，使用户可以看到工厂资产（例如机器）上的振动特征。
以前该过程的执行方式是在机器上部署有线传感器（例如接触式加速计）监视出现的振动。 在从传感器获取数据后，将对该数据执行工作振型分析，以呈现机器运动的动画模型，从而使振动模式可视化。{sp}
但是据 RDI Technologies 的创始人和 CEO Jeff Hay 博士称，该技术有其缺陷。 该技术不仅需要花时间从多个点处采集测量数据，而且还需要能接触机器或结构。 在机器不便接触或根本接触不到时，或当机器前方有重重障碍或玻璃时，该技术往往没有使用的可能性。 另外，进行这样的接触式测量在安装加速计时经常需要机器停止运行，致使产生因停工而带来的高昂成本。
成像资产
在 Iris M 系统中，相机相当于数据获取设备，它收集视频图像，然后从中提取和分析运动。 FLIR（以前称为 Point Grey）2.3Mpixel Grasshoppper3 GS3-U3-23S6M-C 相机装在 Vanguard 三脚架上，以默认分辨率为 1920 x 1050、速度为 120 帧/秒的规格获取单色图像数据。 获取后的数据会通过防脱落电缆经 USB 3.0 接口从相机传输到 Getac F110 或 Microsoft Surface Book 平板电脑上。
Iris M 系统能够直接从图像点测量可用于量化运动的工厂资产绝对位移，而非解释该点测量来确定运动种类和呈现的错误。
“然后电脑硬件上运行的名为‘Motion Amplification’的专用视频处理算法会使机器振动可视化。 为此，它将逐帧分析每幅图像的像素，确定场景中哪些部分在移动。 接下来，它将场景中运动振幅的定期更改放大至肉眼可见的程度。 这可显示小到单凭肉眼看不到的细微运动，从而加强对引起任何振动的组件和相互关系的理解，”Hay 博士说道。
通过使用电脑上运行的图形用户界面，用户可以选择许多部分的图像以供进一步分析。 这样一来，该系统软件将显示与这些区域关联的与时间相关的强度数据。 然后可以使用各种数学函数（例如快速傅里叶变换，又称 FFT），将与时间相关的强度数据集转换为与频率相关的强度数据。 随后将向用户呈现场景所选部分不同频率的绝对未放大振幅和振动阶段。
灵敏度和可扩展性
自从 2016 年第 3 季度发布以来，Iris M 系统本身已经改变了机器状态监控行业内人们观察运动的方式。 该系统不仅易于使用，还可反馈用户可见的、简单明了的视频图像，以便用户更好地了解设备运行。{sp}
据 Hay 博士称，选择 FLIR Grasshopper 相机已成为该系统大获成功的一个关键性原因。 该相机具有 12 位动态范围，可以捕获图像中亮光照射和黑暗区域之间像素强度的细微差别，使该系统软件相比于其他软件能够提取更详细的变化情况。
但同样重要的是 Motion Amplification 算法本身。 “得益于这套独特的算法，Iris M 在测量位移方面比传统基于图像的测量工具要灵敏大约一百倍。 另外，在必要时，Iris M 能够直接从图像点测量可用于量化运动的绝对位移，而不必解释该点测量来确定运动种类和呈现的错误，”他说。
Iris M 在测量位移方面比传统基于图像的测量工具灵敏大约一百倍
这种技术的另一大好处就是数据反馈的速度和数据的详细程度。 与传统的接触式测量系统不同，它还可以扩展，因为可以同时测量相机视野内的所有资产运动。 另外，它还使自己成为技术人员和非技术人员用户之间良好的沟通工具，因为任何资产的任何问题根源都可直接在视频中看到。
新系统已在各种实用应用中部署。 除执行对工业资产（例如机器）的状态监控外，Iris M 系统也可用于分析桥梁、建筑和相似结构的结构完整性。 此外，它还可以用于生物医学监控应用以评估个体呼吸作用。
