ITS Master 10169 Presentation

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 :
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
1. Membuktikan

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