Vizualizace tvarů kmitání ve webové aplikaci
Zjednodušená animace provozních tvarů kmitů pro intuitivní pochopení vibrací
V Heistechu jsme vyvinuli webovou aplikaci, která zjednodušenou formou přináší funkce známé z profesionálních softwarů řešící Animated Deflection Shapes. Naším cílem je nabídnout rychlý, přehledný a plně interaktivní nástroj, který umožní uživatelům vizualizovat chování konstrukce při vibracích bez nutnosti složitého měření.
Co aplikace umožňuje
Aplikace umožňuje vytvořit jednoduchý síťový 3D model stroje přímo v prohlížeči.
Na modelu si můžete vyznačit body, které představují důležité části stroje (např. ložiska nebo rohy konstrukce), a spojnice, které mezi nimi vytvářejí kostru.
Do těchto bodů zadáte, jak moc se hýbou (amplituda) a v jaké fázi (časovém posunu).
Aplikace následně rozpohybuje model a zobrazí tvar kmitání přímo v reálném čase. Vibrace, které by jinak byly neviditelné, se zvětší a zpomalí, takže lze přesně vidět, které části se hýbou nejvíc a jakým směrem.
Uživatel si v prohlížeči vytvoří síťový model stroje – definováním bodů, spojnic a směrů měření. Každému směru pak může přiřadit amplitudu a fázi, tedy údaje, které popisují velikost a časový posun kmitu. Aplikace následně rozpohybuje model a zobrazí tvar kmitání přímo v reálném čase.
V jednoduchém 3D prostředí (postaveném na technologii Three.js) je možné:
- libovolně otáčet pohled,
- měnit měřítko a barvy,
- sledovat jednotlivé body nebo spojnice a pozorovat, jak se konstrukce chová při kmitání na zadané frekvenci.
Jak to funguje
Princip animace vychází z fyzikálního modelu harmonického kmitání. Každý měřicí bod má přiřazený vektor směru, amplitudu a fázi. Pohyb bodu v čase t se pak počítá podle vztahu:
r(t) = r₀ + Σ [vₖ · Aₖ · sin(2πft + φₖ)]
kde:
- r₀ je původní poloha bodu,
- vₖ je směr vektoru měření,
- Aₖ a φₖ jsou amplituda a fáze,
- f je animační (zobrazená) frekvence.
Pro každý bod modelu se tento výpočet provádí opakovaně a výsledkem je plynulá animace deformace stroje. Pokud má bod více směrů měření (např. ve třech osách), jednotlivé pohyby se sčítají – stejně jako v reálném světě.
Co lze sledovat
Aplikace umožní uživateli:
- pozorovat tvary kmitání při různých amplitudách a fázových posunech,
- přehánět amplitudy pro lepší vizuální vnímání, přepínat zobrazení mezi posunutím, rychlostí a zrychlením,
- exportovat animaci do formátu GIF nebo PNG.
Výsledkem je jednoduchá, ale velmi názorná vizualizace, která pomáhá pochopit, kde a jak se konstrukce skutečně hýbe.
Proč to dává smysl
Taková vizualizace je mimořádně užitečná při: diagnostice vibrací, školení obsluhy a údržby, návrhu konstrukčních úprav, porovnávání vypočteného tvaru kmitu s reálně naměřeným tvarem, nebo při prezentaci výsledků měření zákazníkům.
Díky webovému prostředí není nutná instalace žádného softwaru. Stačí otevřít prohlížeč a během několika minut lze vizuálně ověřit, jak stroj reaguje na vibrační excitaci.
Kam to směřuje
Do budoucna plánujeme rozšíření aplikace o import reálných měřených dat z našich diagnostických systémů, možnost sdílení projektů přes cloud (např. Firebase) a integraci s platformou DEMIP – Heistech Cloud Maintenance System. Cílem je, aby každý uživatel mohl z jednoho prostředí sledovat vibrace, vyhodnocovat trendy a zároveň vidět, jak jeho stroj skutečně kmitá.
Heistech – digitalizujeme prediktivní údržbu. Vibrace už nejsou jen čísla v tabulce – díky moderní vizualizaci se stávají živým obrazem chování stroje.