【振動量測】用手機就能做到？WaveCam 影像技術領航非接觸振動測試 發佈日期 2025-03-04
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透過影像增益技術放大影片中的像素運動即可得到待測物振型為目前最新的ODS(Operational Deflection Shape)檢測方式。 Gfai WaveCam軟體除了可搭配原廠推薦的Chronos系列相機外，也可使用各式影片格式進行振動及ODS分析。 下圖一即是使用iphone XR (1200萬畫素)搭配240FPS慢動作模式，錄製約2秒的影片。此影片為拍攝機車在怠速下的振動行為，透過時域功能分析可將影片慢速撥放，放大觀察不同點位的振動波形變化，呈現出肉眼所無法察覺的效果。 🔎Gfai WaveCam可支援影片格式包含*.avi / *.m4v / *.mj2 / *.mov / *.mpg / *.wmv / *.dng/ *.png / *.bmp / *.tif / *.tiff
▲圖一、以iphone XR錄製240FPS慢動作的影片原檔
▲點擊圖二顯示、WaveCam分析之振動時域波形(紅色-把手、綠色-坐墊、紫色-避震器) 🔎Gfai WaveCam 可在左側影片中任意點選分析位置，並以箭頭顯示振動向量。
使用WaveCam頻域分析，可得到機車振動之總平均頻譜(圖三)。針對影片中有興趣之位置，也可用滑鼠點選以分析各點之頻譜。在頻譜圖中點選任一頻率即可立即繪製出對應該頻率之ODS振型，讓用戶可快速分析該問題頻率之來源以及所造成之影響。 如29.6Hz在機車龍頭位置產生了左右搖擺之振型，以及44.2Hz為後照鏡支架本身的運動振型(表一)。
▲圖三、WaveCam分析之振動頻譜圖(FFT)
▲表一、在頻譜圖中快速抓取各個頻率之ODS振型
初步分析完整車之振動頻率與各個模態後，可再細部拍攝不同位置以近一步了解局部振型與細微變化。
下圖四為拍攝機車龍頭處之影像進行分析，可看到車殼與後照鏡支架之頻譜有明顯差異。車殼主要振動頻率為14.8Hz，其次為29.6Hz；而支架主要為29.6Hz與44.8Hz。比對X向(影片水平向-虛線)與Y向(影片垂直向-實線)即可了解該振型的運動模式與振幅。
▼從表二可再近一步看出14.8Hz為左側車殼角落破裂所產生之振型；而29.6Hz之振型於支架和車殼為錯位的反向運動；44.8Hz呼應到表一的後照鏡自身局部振型。
▲圖四、拍攝機車龍頭的局部頻譜分析(上圖為車殼位置頻譜；下圖為支架位置頻譜) 針對引擎氣閥與火星塞點火作動的時間控制有興趣之同仁，則可以搭配WaveCam時域分析功能的時頻圖(Spectrogram)，觀察特定分析點位的頻譜圖對時間之變化(如圖五)。 🔎 時頻圖(Spectrogram)為3D圖表，水平軸為影片時間，垂直軸為振動頻率，振幅則以色階顯示(Color Bar)，在左側影片中點選任一位置即可顯示該點頻譜圖，如勾選多個位置則可計算平均結果。
如需看特定振型頻率，則可在時頻圖中使用濾波功能，只顯示特定頻率區段之振動(如圖六)。以此該振型之振動分布與對時間關係。 如29.6Hz下，按鍵處車殼振動較大，且與支架的振動方向相反，因此有鬆動分離之可能性。
｜綜合以上量測步驟，總結Gfai WaveCam的振動分析過程如下： 1. 拍攝振動問題之影片檔案 2. 將影片匯入Gfai WaveCam軟體 3. 使用時域分析 – 了解振動模式與變化 4. 使用頻域分析 – 判斷振動頻率與振型 5. 或使用時頻圖 – 看振動對應時間／測試參數之變化關係 6. 針對感興趣之位置再細部拍攝，重複此程序 如上所述，建議先從待測物整體開始拍攝，再從分析結果追蹤來源，拍攝局部結構之振動以細化問題。
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