CN115072511B - 无碳化驱动的电梯限速器检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种无碳化驱动的电梯限速器检测装置及方法，检测装置包括驱动单元和检测单元，驱动单元包括配重器、限速器测试轮、皮带摩擦绳、导轨以及挡板；检测单元包含图像传感器、图像采集系统及图像处理模块，视频监控装置采集视频数据。本发明驱动单元是利用配重模块的重量差加速驱动限速器轮，使得限速器测试轮可以在短时间内加速到额定速度值；检测单元则采用机器视觉方法对限速器转动过程的速度进行监控检测，首先是获得目标物所在的背景图像，然后将当前图像和背景图像做相减运算，获得差值图像，最后经过对插值图像进行二值化处理后得到运动目标的信息。本发明检测方法更加安全、环保、准确、便捷，还可以减少人为因素的误差，方便追溯。

Description

无碳化驱动的电梯限速器检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电梯检测技术领域，具体涉及一种无碳化驱动的电梯限速器检测装置及方法。

背景技术

电梯限速器，是电梯安全保护系统中的安全控制部件之一。当电梯在运行中无论何种原因使轿厢发生超速，甚至发生坠落的危险，而所有其他安全保护装置不起作用的情况下，则限速器和安全钳发生联动动作，使电梯轿厢停住，保护电梯内乘客和货物安全。限速器对于电梯安全运行至关重要，限速器动作速度的检测，按照国家相关规定要求，电梯限速器每年需进行定期维护保养和定期检测。电梯限速器检测仪器是对电梯限速器安全使用功能进行查证的检测仪器，传统电梯限速器检测仪器体积较大，对限速器安装位置空间要求较高，检测便捷性较低，驱动装置一般都是采用电力驱动或者手动驱动，增加了检测成本和取电的安全风险，传统的检测装置一般都利用光电或者霍尔磁效应，检测过程中随着限速器轮的转动，容易将放置在限速器轮上小磁铁或者检测点甩掉，影响测试结果。

同时，由于现有电梯设计不合理，也不利于对电梯限速器检测比如：(1)电梯限速器位置设置不合理，例如侧面有障碍物，不利于传统限速器测试仪器放置和检测；(2)机房电源插座设置不合理，例如与限速器距离较远，不利于传统限速器取电；(3)无机房限速器工作场所狭小特殊，与轿厢形成密闭空间，无法像正常有机房电梯那样可以方便进行限速器检测；这就是导致对电梯限速器的检测困难。

而当前现有的电梯限速器检测装置存在以下问题：

(1)驱动装置为电力驱动，增加测试成本和取电的安全风险，对限速器周边用电插座位置有要求；

(2)驱动装置需要技术人员手持紧贴在限速器轮上，增加人力成本，同时，对技术人员的操作技术要求较高；

(3)测试装置为光电或者霍尔磁效应的检测过程中随着限速器轮的转动，容易将放置在限速器轮上小磁铁或者检测点甩掉，影响测试结果；

(4)对限速器周边环境有较强要求。传统限速器测试仪驱动装置体积较大，重量较高，如果限速器周边有障碍物，则不利于驱动装置的摆放，由于本身体积和重量，一般有机房限速器测试仪器不便于在无机房电梯上进行限速器测试；

(5)测试结果不具有可追溯性。

发明内容

本发明提出的一种无碳化驱动的电梯限速器检测装置，可解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种无碳化驱动的电梯限速器检测装置，包括驱动单元和检测单元，驱动单元包括配重器、限速器测试轮、皮带摩擦绳、导轨以及挡板；检测单元包含图像传感器、图像采集系统及图像处理模块；

其中，限速器测试轮和两边的导轨都是电梯的组成部分；挡板设置在限速器测试轮的下方；

配重器包括分别设置在限速器轮两侧的配重质量块一和配重质量块二，配重质量块一的重量大于配重质量块二，配重质量块一和配重质量块二通过固定在限速器测试轮上的皮带摩擦绳连接；

配重器还包括质量差块，质量差块的重量等于配重质量块一的重量减去配重质量块二的差值，质量差块由电磁线圈和铁棒组成，质量差块设置在配重质量块二下方，线圈通电时质量差块和配重质量块二吸在一起，线圈断电时质量差块和配重质量块二分离并掉落在挡板上；

图像采集系统包括视频监控装置和无线灯光照明装置，视频监控装置和无线灯光照明装置安装在限速器测试轮附近的设定范围内；视频监控装置的视频监控数据实时无线传输到井道外计算机系统；

视频监控装置采集视频数据，然后通过和静止时建立的背景模型比对来进行限速器动作速度检测。

进一步的，挡板包括两个，挡板一和挡板二，挡板一和挡板二水平设置，分别利用机械式卡紧套固定在两侧导轨上，挡板一设置在对应质量块一的下方，挡板二设置在对应质量块二的下方。

进一步的，所述视频监控装置和无线灯光照明装置分别利用强力磁铁安装在限速器测试轮附近。

另一方面，本发明还公开一种无碳化驱动的电梯限速器检测方法，利用上述的无碳化驱动的电梯限速器检测装置，包括以下步骤，

先把限速器轮上钢丝绳拆除，将摩擦绳装在限速器测试轮上，保证能自由垂落；

随后将摩擦绳两端分别装上配重块一、配重块二，将质量差重利用电磁方法与配重块二吸附一起；

然后将挡板装在配重下方合适位置，再将视频监控装置和无线灯光照明装置装在限速器测试轮附件指定位置，再利用自动断电开关将配重块二、质量差重进行脱离；此时限速器轮加速转动，在这个过程中，检测装置也开始工作，根据图像识别算法要求，当转到限速器轮动作速度时，限速器会出现卡死停止转动的现象，此时视觉监控装置将运动图像实时传输到电梯井道外的计算机上，计算机通过算法对运动目标的值与设定阈值进行对比，自动判断图像的类别，并进行速度计算，最后与国家标准和电梯出厂合格证额定速度值进行对比，判断是否符合要求。

进一步的，所述计算机通过算法对运动目标的值与设定阈值进行对比，自动判断图像的类别，并进行速度计算包括：

利用视频监控装置采集视频数据，然后通过和静止时建立的背景模型比对来进行限速器动作速度检测，具体包括首先是获得目标物所在的背景图像，其中背景图像不能有运动目标，然后将当前图像和背景图像做相减运算，获得差值图像，经过对插值图像进行二值化处理后得到运动目标的信息。

进一步的，所述将当前图像和背景图像做相减运算，获得差值图像，经过对插值图像进行二值化处理后得到目标的信息，包括：

假设背景图像表示为a(x,y,t),t为时间变量，运动目标图像为h(x,y,t)，任意时刻的运动图像为P(x,y,t)，噪声图像为n(x,y,t)，差分图像d(x,y,t),则表示为：

P(x,y,t)＝a(x,y,t)+h(x,y,t)

d(x,y,t)＝P(x,y,t)-h(x,y,t)+n(x,y,t)

将运动目标h(x,y,t)的值跟预先设定的阈值比较，若像素值大于阈值，则为限速器轮转动速率的前景点，否则为限速器轮当前图像的静止背景。

由上述技术方案可知，本发明的无碳化驱动的电梯限速器检测装置兼具了安全性、环保型、精准性和便捷性于一体，驱动装置属于无碳环保型，将传统检测仪器的驱动装置进行无碳化设计，采用势能与动能相互转化的方法得到限速器动作速度，检测单元则利用了机器视觉的方法，通过输入对比的原始静止背景，利用数据处理模块测算出具体时刻的动作速度。

本发明采用的驱动装置为高低差势能转化动能装置，通过摩擦绳与限速器轮之间的摩擦力、势能与动能之间的相互转化驱动限速器转动，势能与动能之间的此消彼长会逐步增大转动速度，达到限速器轮的电气与机械动作速度，这种驱动方结构原理简单，易于操作，速度增加稳定，对人员的技术要求不高。采用机器视觉方式对限速器转动过程的速度(包括正常转动速度、动作速度)进行监控检测，可以更加准确、更加便捷、减少人为的因素引起的误差，同时节省人力成本，尤其是对于无机房电梯，不需要技术人员待在井道中进行检测，可以在井道外直接操作，检测结果有视频资料，方便追溯。

具体的说，本发明的优点如下：

(1)驱动单元采用高低差势能转化动能装置，减少因技术人员操作所带来得测量误差、减少测量过程取电用电风险、减少使用传统驱动机造成得设备成本、由传统测试时需要两名专业技术人员减少到只需要一名检测人员，解放人力资源、降低人员成本；

(2)检测单元采用机器视觉方法，检测精度更高，更加智能便捷；

(3)本发明涉及限速器检测装置应用范围更加宽泛，不仅可以应用有机房限速器检测，还可以应用无机房限速器检测，对限速器安装场所是否宽广，周边是否有合适取电插座、限速器位置是否靠墙有障碍物等均没有要求；

(4)由于视频资料的保存，测试结果具有可追溯性。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图；

图2是本发明的结构框图；

图3是本发明的算法原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例所述的无碳化驱动的电梯限速器检测装置，包括：

本发明的限速器测试装置主要包括两个部分，分别是驱动单元和检测单元。驱动单元不同于传统的电力驱动或者手动驱动，运用了高低差势能转化动能装置，检测单元是采用机器视觉方法进行。

(1)驱动装置原理

如图1和图2所示，1和2分别是配重m₁、m₂，3是质量差重Δm；4是限速器测试轮；5是皮带摩擦绳；6和7是利用机械式卡紧套将装置固定在导轨上的挡板，即挡板一6和挡板二7，8和9是井道中的导轨，是电梯的组成部分；10是视频监控装置；11是无线灯光照明装置；视频监控装置10和无线灯光照明装置11都是利用强力磁铁将装置固定在导轨上的合适位置。

限速器测试轮4和导轨8、9都是电梯重要组成部分，对于有机房电梯来说，限速器测试轮4被固定于电梯的机房地面，对于无机房电梯来说，限速器测试轮4被固定于井道顶部空间，都与导轨8、9位置接近，方便测试，视频监控装置10、无线灯光照明装置11利用强力磁铁分别固定于限速器轮4附近，方便检测。挡板6、7分别置于限速器测试轮44的下部，摩擦绳5长L＝0.2m-1.5m，与4距离H＝1.3L-1.7L。

满足：

m₁-m₂＝Δm

式中，v是摩擦绳的线速度，也即限速器轮驱动速度；m₁、m₂是限速器轮两侧的配重质量，且m₁>m₂。

由于皮带摩擦绳两侧重量不一致，重力作用会促使重量较大的质量块一1侧下降，较轻的质量块二2侧上升，忽略皮带摩擦绳自身质量，两侧之间的质量差Δm即为驱动限速器轮加速转动的动力来源。

由于m₁-m₂＝Δm，所以在忽略皮带摩擦绳自重情况下，绳子两侧处于平衡静止状态，质量差Δm3是由电磁线圈和铁棒组成，断开线圈即可取消磁性，断电可采用无线方式进行，操作人员在井道中准备好后到井道外面进行无线操作断电，当左侧的质量差Δm3断电后会自动掉落到挡板6上，与此同时质量块1的重量相对变大而出现加速下落现象，带动限速器测试轮4加速转动，配重m₁1最后坠落在挡板7上。

(2)检测装置

结合目前限速器检测装置存在的缺陷，采用机器视觉方法对限速器动作速度进行检测，它包含图像传感器、图像采集系统及图像处理模块等构成，如图2所示。

测试装置包括视频监控装置10和无线灯光照明装置11，11亮度不低于300lx，光亮范围为限速器测试轮(包括电气和机械动作位置)，视频监控数据10可以实时无线传输到井道外计算机系统，技术人员进行数据处理。机器视觉应用在本发明中检测的技术是采用已安装在限速器测试轮4附近的视频监控装置10采集视频数据，然后通过和静止时建立的背景模型比对来进行限速器动作速度检测，本发明涉及机器视觉速度检测算法为背景差分法，首先是获得目标物所在的背景图像，其中背景图像不能有运动目标，然后将当前图像和背景图像做相减运算，获得差值图像，经过对插值图像进行二值化处理后可以知道运动目标的信息。具体算法流程如图3所示。

背景图像是完全静止的，对于运动目标图像除了相关区域外，其余背景都是保持不变的。假设背景图像表示为a(x,y,t)，以t为时间变量的位置坐标系,运动目标图像为h(x,y,t)，任意时刻的运动图像为P(x,y,t)，噪声图像为n(x,y,t)，差分图像d(x,y,t),则表示为：

P(x,y,t)＝a(x,y,t)+h(x,y,t)

d(x,y,t)＝P(x,y,t)-h(x,y,t)+n(x,y,t)

将运动目标h(x,y,t)的值跟预先设定的阈值比较，若像素值大于阈值，则为限速器轮转动速率的前景点，否则为限速器轮当前图像的静止背景。在保证像素值小于阈值情况下，可以保证当前为背景图像，以此图像为参考点对前景点图像中某参考点位置移动进行位移和速度的判定，进而得到限速器轮的动作速度,然后再与国家标准和电梯出厂合格证上的速度进行对比，判断是否正常。

以下具体说明本发明无碳化驱动的电梯限速器检测步骤：

本发明涉及的测试方法为先把限速器轮4上钢丝绳拆除，将摩擦绳5装在限速器测试轮4上，保证能自由垂落，随后将摩擦绳两端装上配重块一1、配重块二2，将质量差重3利用电磁方法与配重块二2吸附一起，然后将挡板6、7装在配重下方合适位置，再将视频监控装置10和无线灯光照明装置11装在限速器测试轮4合适位置，再利用自动断电开关将配重块二2、质量差重3进行脱离，此时由于重量差原因会促使限速器轮4加速转动，在这个过程中，检测装置也开始工作，根据图像识别算法要求，当转到限速器轮动作速度时，限速器会出现卡死停止转动的现象，此时视觉监控装置10将运动图像实时传输到电梯井道外的计算机上，计算机通过算法对运动目标4的值与设定阈值进行对比，自动判断图像的类别，并进行速度计算，最后与国家标准和电梯出厂合格证额定速度值进行对比，判断是否符合要求。

总得来说，本发明所述限速器检测装置结构原理简单，应用范围广泛，可以用于有机房和无机房限速器检测，完全将传统限速器检测装置进行了本质的革新和突破，将限速器检测装置和检测方法主要分成两个部分，分别是驱动单元和检测单元，驱动单元改变了传统的电力驱动或者手动驱动，运用高低差势能转化动能装置，属于无碳动力驱动装置，减少了人员操作带来的误差、取电安全风险等，同时节约了检测成本，检测单元采用机器视觉方法，通过与预先输入的静止图像进行比对，检测出任意时刻的限速器动作速度，该方法便捷准确、效率高，传统检测需要两名技术人员进行配合，本发明所述限速器检测只需一名技术人员即可完成检测任务。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种无碳化驱动的电梯限速器检测装置，包括驱动单元和检测单元，其特征在于，驱动单元包括配重器、限速器轮、皮带摩擦绳、导轨以及挡板；检测单元包含图像传感器、图像采集系统及图像处理模块；

其中，限速器轮和两边的导轨都是电梯的组成部分；挡板设置在限速器轮的下方；

配重器包括分别设置在限速器轮两侧的配重质量块一和配重质量块二，配重质量块一的重量大于配重质量块二，配重质量块一和配重质量块二通过固定在限速器轮上的皮带摩擦绳连接；

配重器还包括质量差块，质量差块的重量等于配重质量块一的重量减去配重质量块二的差值，质量差块由电磁线圈和铁棒组成，质量差块设置在配重质量块二下方，线圈通电时质量差块和配重质量块二吸在一起，线圈断电时质量差块和配重质量块二分离并掉落在挡板上；

图像采集系统包括视频监控装置和无线灯光照明装置，视频监控装置和无线灯光照明装置安装在限速器轮附近的设定范围内；视频监控装置的视频监控数据实时无线传输到井道外计算机系统；

视频监控装置采集视频数据，然后通过和静止时建立的背景模型比对来进行限速器动作速度检测。

2.根据权利要求1所述的无碳化驱动的电梯限速器检测装置，其特征在于：挡板包括两个，挡板一和挡板二，挡板一和挡板二水平设置，分别利用机械式卡紧套固定在两侧导轨上，挡板一设置在对应质量块一的下方，挡板二设置在对应质量块二的下方。

3.根据权利要求1所述的无碳化驱动的电梯限速器检测装置，其特征在于：所述视频监控装置和无线灯光照明装置分别利用强力磁铁安装在限速器轮附近。

4.一种无碳化驱动的电梯限速器检测方法，利用权利要求1-3任意一项所述的无碳化驱动的电梯限速器检测装置，其特征在于：包括以下步骤，

先把限速器轮上钢丝绳拆除，将摩擦绳装在限速器轮上，保证能自由垂落；

随后将摩擦绳两端分别装上配重块一、配重块二，将质量差块利用电磁方法与配重块二吸附一起；

然后将挡板装在配重下方合适位置，再将视频监控装置和无线灯光照明装置装在限速器轮附件指定位置，再利用自动断电开关将配重块二、质量差块进行脱离；此时限速器轮加速转动，在这个过程中，检测装置也开始工作，根据图像识别算法要求，当转到限速器轮动作速度时，限速器会出现卡死停止转动的现象，此时视觉监控装置将运动图像实时传输到电梯井道外的计算机上，计算机通过算法对运动目标的值与设定阈值进行对比，自动判断图像的类别，并进行速度计算，最后与国家标准和电梯出厂合格证额定速度值进行对比，判断是否符合要求。

5.根据权利要求4所述的一种无碳化驱动的电梯限速器检测方法，其特征在于：所述计算机通过算法对运动目标的值与设定阈值进行对比，自动判断图像的类别，并进行速度计算包括：

利用视频监控装置采集视频数据，然后通过和静止时建立的背景模型比对来进行限速器动作速度检测，具体包括首先是获得目标物所在的背景图像，其中背景图像不能有运动目标，然后将当前图像和背景图像做相减运算，获得差值图像，经过对插值图像进行二值化处理后得到运动目标的信息。