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 ini adalah: 1. Bagaimanakah metode Digital Image Processing
dapat mengukur getaran yang terjadi sehingga mendapatkan properti dasar getaran yaitu simpangan getar dan nilai frekuensinya 2. Bagaimanakah kemampuan dan karakteristik metode digital image processing dalam mengukuran getaran pada suatu obyek getar
TUJUAN
Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Membuktikan
metode baru yaitu Digital Image Processing sebagai alternatif metode pengukuran getaran yang telah umum digunakan (vibration meter) dalam mendapatkan properti dasar getaran antara lain grafik simpangan 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 yang
dijepit salah satu ujungnya dan poros jenis Cantilever dengan satu ujung terpegang bearing dan ujung lainnya bebas 2. Alat perekam citra menggunakan kamera full HD dengan kapasitas perekaman 60 frame per second. 3. Bahasa Pemrogaman yang digunakan adalah Matlab 7.01 4. Proses pengolahan data hanya sampai pada penyajian grafik simpangan terhadap waktu berdasarkan pengukuran displasmen citra digital
DIGITAL IMAGE PROCESSING
Image Processing adalah metode yang digunakan untuk
melakukan proses atau manipulasi gambar digital yang disimpan dalam skala dua dimensi. Tujuan digital image processing adalah agar gambar atau citra digital dapat diolah dan dianalisa dengan seksama. Hasil/outputnya adalah informasi ciri dari citra secara numerik atau dengan kata lain komputer (mesin) melakukan interprestasi terhadap informasi yang ada pada citra melalui besaran-besaran data yang dapat dibedakan secara jelas (besaran-besaran ini berupa besaran numerik).
Raster dan Pixel
Citra Digital tersusun dalam bentuk raster (grid atau kisi) Setiap
kotak(tile) yang terbentuk disebut pixel (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 objek
menjadi 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 adalah citra 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
Sudut uji 23 Poros uji
Titik tertinggal
Titik normal
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
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
Tidak Grafik Amplitudo&F rekuensi
Ya Selesai
ANALISA GETARAN LATERAL Grafik getaran batang dengan simpangan awal 30 mm 40
simpangan (mm)
30 20 10 0 -10
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
-20 eksperimen
-30
peluruhan
waktu (dtk)
Teoritis
Grafik getaran batang dengan simpangan awal 50 mm 60
simpangan (mm)
40 20 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
-20 -40 eksperimen -60
peluruhan
waktu (dtk)
teoritis
ANALISA GETARAN LATERAL Grafik getaran batang dengan simpangan awal 60 mm 80
simpangan (mm)
60 40 20 0 -20
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
-40 -60
eksperimen
waktu (dtk)
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) 0.2 0.15
s im pang an (m m )
0.1 0.05 0 -0.05 0
0.5
1
1.5
-0.1 -0.15 -0.2 -0.25 -0.3 w a ktu (dtk)
2
2.5
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
s impang an (mm)
0.4
0.2
0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
-0.2
-0.4
-0.6 w a ktu (dtk)
1.4
1.6
1.8
2
2.2
ANALISA GETARAN LATERAL Hasil pengukuran getaran dengan image proses pada poros 5 mm
s im pang an (m m )
dengan 280 rpm (píxel 1920x1080
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 0 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2
0.1
0.2
0.3
0.4
)
0.5
w a ktu (dtk)
0.6
0.7
0.8
0.9
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
simpangan (mm)
0.6 0.4 0.2 0 -0.2 0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
-0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2 waktu (detik)
3.5
4
4.5
5
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 awal
sampai kembali ke posisi awal dengan 90 rpm terdapat 21 gambar, waktu yang diperlukan 1 putaran adalah 0,35 detik. Untuk titik yang seolah terpuntir 23 derajat menuju ke titik normal terdapat 2 gambar sehingga 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 pada
batang yang dijepit dan diberi simpangan awal menghasilkan grafik getaran yang mendekati sama dengan grafik secara teori perhitungan . Pengukuran getaran dengan metode Digital Image Processing setelah divalidasi dengan alat vibration meter pada putaran atau frekwensi yang rendah memiliki kecenderung nilai yang mendekati sama. Pada putaran atau frekwensi yang tinggi kemampuan metode image processing menurun karena kemampuan merekam kamera terbatas sehingga grafik yang dihasilkan tidak begitu akurat. Hasil validasi getaran torsional poros berputar, metode image processing mampu membaca getaran yang terjadi dengan putaran 55 rpm selisih dari kenyataan sebesar 1.022 derajat sedang jika 90 rpm selisihnya 5.001 derajat
