Evaluación del uso de la cámara de un teléfono inteligente en la medición de vibraciones.
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Date
2026
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
En esta investigación se evalúa el uso de la cámara de un teléfono inteligente como herramienta para la medición de vibraciones, analizando sus principales limitaciones asociadas a la frecuencia de muestreo, la distorsión óptica producida por el lente de la cámara y la precisión en la estimación de amplitudes. Se presenta el desarrollo teórico del método de medición empleado, basado en la identificación de bordes, la detección y el seguimiento de objetivos circulares en secuencias de imágenes. La validación experimental se llevó a cabo utilizando diversos bancos de ensayo, incluyendo un shaker electrodinámico, un harnero vibratorio de laboratorio, un harnero vibratorio de la industria minera, un conjunto moto-compresor y un generador diésel. Se evalúa la implementación de la corrección de la distorsión óptica y de la amplificación de movimiento como parte del procesamiento del video. Los resultados mostraron que la corrección de la distorsión óptica permite disminuir el nivel de ruido en los puntos de medición más afectados por los efectos ópticos, mientras que la amplificación de movimiento, debido al aumento del nivel de ruido asociado a su implementación, se presenta como una herramienta útil dependiendo de la aplicación y de las condiciones especificas de medición; además, constituye un apoyo visual complementario al análisis vibratorio. Asimismo, se implementa una metodología para la generación de animaciones tridimensionales de estructuras, a partir de la sincronización de señales obtenidas desde distintas vistas del objeto, lo que permite una mejor visualización e interpretación del comportamiento dinámico. Se realizaron mediciones con diferentes frecuencias de captura de fotogramas. En el caso del shaker electrodinámico, fue posible identificar correctamente la frecuencia del movimiento bajo dos configuraciones distintas, incluso en presencia de aliasing, mediante la realización de múltiples mediciones sucesivas en condiciones de movimiento estacionario, alcanzando errores inferiores al 1 %. Las mediciones realizadas sobre el harnero vibratorio en operación fueron comparadas con mediciones de referencia obtenidas mediante acelerómetros, obteniéndose un error promedio máximo del 4.14% en amplitud y del 0.162% en frecuencia. Asimismo, se analizó la influencia conjunta de la frecuencia de muestreo y la resolución espacial del video en la precisión de los resultados. Adicionalmente, se determinan las tres primeras frecuencias naturales del sistema mediante ensayos de partida y de golpe, considerando dos configuraciones distintas de resortes, con un error máximo en frecuencia del 2.8 %. También se obtuvieron las ´orbitas de vibración del harnero en distintos puntos del equipo y bajo diferentes configuraciones de FPS. Finalmente, se realizaron mediciones sobre un harnero vibratorio industrial durante su operación, obteniendo un error variable entre 1.5% y 15.4% en la estimación del stroke de las ´orbitas, y entre 1.2% y 13.1% en el ángulo de la orbita.
Description
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Mecánica.
Keywords
Vibración, Mediciones, Cámaras fotográficas digitales, Smartphones