引言

制動(dòng)器作為電梯的重要安全裝置,按照工作原理可分為鼓式制動(dòng)器、碟式制動(dòng)器和塊式制動(dòng)器。無(wú)論何種類型的制動(dòng)器,其安全性與可靠性都是電梯安全運(yùn)行的重要保障。隨著電梯使用年限的增長(zhǎng),制動(dòng)器可能會(huì)出現(xiàn)機(jī)械卡阻、閘瓦過(guò)度磨損、帶閘運(yùn)行等問(wèn)題,從而導(dǎo)致制動(dòng)失效,引起沖頂、蹲底、溜車等安全事故,對(duì)乘客的人身安全造成嚴(yán)重威脅。因此,非常有必要對(duì)制動(dòng)器的重要參數(shù)進(jìn)行檢測(cè),以確保制動(dòng)器安全可靠工作。

1梯塊式制動(dòng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)有的電梯塊式制動(dòng)器一般采用電磁鐵雙推制動(dòng)閘瓦,電磁鐵通電后推開(kāi)制動(dòng)閘瓦實(shí)現(xiàn)松閘,失電后制動(dòng)彈簧提供制動(dòng)力使制動(dòng)閘瓦抱緊制動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)抱閘,是一種新型制動(dòng)器。如圖1所示,當(dāng)電磁鐵通電時(shí),電磁鐵產(chǎn)生電磁力,克服制動(dòng)彈簧的彈簧力,使制動(dòng)閘瓦脫離制動(dòng)輪:當(dāng)電磁鐵斷電時(shí),制動(dòng)彈簧的彈簧力使制動(dòng)閘瓦壓緊制動(dòng)輪,實(shí)現(xiàn)制動(dòng),電氣開(kāi)關(guān)驗(yàn)證抱閘張開(kāi)/閉合的狀態(tài)。

制動(dòng)器閘瓦間隙是決定制動(dòng)器能否正常工作的重要參數(shù)之一。制動(dòng)器閘瓦間隙過(guò)大會(huì)對(duì)制動(dòng)器反應(yīng)時(shí)間、釋放時(shí)間等產(chǎn)生影響:間隙過(guò)小則會(huì)加劇閘瓦和制動(dòng)輪之間的磨損,使制動(dòng)力降低乃至失效。《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則一曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》(TSsT7001一2009)中規(guī)定:制動(dòng)器動(dòng)作靈活,制動(dòng)時(shí)制動(dòng)閘瓦緊密、均勻地貼合在制動(dòng)輪上,電梯運(yùn)行時(shí)制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)輪不發(fā)生摩擦,制動(dòng)閘瓦以及制動(dòng)輪工作面上沒(méi)有油污。

甘斌等人分析了電梯制動(dòng)器使用過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)和常見(jiàn)失效形式。吳昊等人對(duì)電梯制動(dòng)器失效的原因進(jìn)行了分析,并提出了相應(yīng)的檢驗(yàn)對(duì)策。針對(duì)電梯閘瓦易出現(xiàn)不均勻磨損故障導(dǎo)致電梯制動(dòng)失效的問(wèn)題,王逸銘等人提出了一種基于熱像分析的電梯閘瓦不均勻磨損檢驗(yàn)方法。周前飛等人[5]通過(guò)將兩個(gè)電渦流傳感器的探頭呈180°對(duì)稱安裝在兩片閘瓦端面上,實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)輪與兩側(cè)閘瓦間隙的測(cè)量。胡暢等人通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)控方法中信號(hào)元件安裝方式和檢測(cè)回路的改變,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)扶梯塊式制動(dòng)器閘瓦磨損量的可靠檢測(cè)。

本文基于機(jī)器視覺(jué)開(kāi)展電梯塊式制動(dòng)器制動(dòng)閘瓦間隙的檢測(cè)研究,通過(guò)工業(yè)相機(jī)對(duì)電梯制動(dòng)器的制動(dòng)閘瓦進(jìn)行拍攝,并將得到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過(guò)分析制動(dòng)閘瓦間隙的變化情況,得到制動(dòng)閘瓦的開(kāi)啟時(shí)間、閉合時(shí)間以及制動(dòng)閘瓦最大開(kāi)啟間隙,從而對(duì)制動(dòng)性能進(jìn)行判斷,確保電梯安全運(yùn)行。

2機(jī)器視覺(jué)測(cè)量閘瓦間隙的原理

本文采用Mindvision的Mv-sUA33GC-T型工業(yè)相機(jī)作為拍攝工具,對(duì)電梯制動(dòng)器的制動(dòng)閘瓦開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程進(jìn)行拍攝,從而獲取制動(dòng)閘瓦開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程的視頻數(shù)據(jù)。

工業(yè)相機(jī)拍攝到的制動(dòng)閘瓦間隙如圖2所示。

整個(gè)制動(dòng)閘瓦由兩片方形閘瓦組成,拍攝時(shí)需要至少一片方形閘瓦的寬度在整個(gè)相機(jī)視野范圍內(nèi)作為參考寬度。使用測(cè)量工具測(cè)量制動(dòng)器一片閘瓦的實(shí)際寬度,記作d。從圖像中可以提取到制動(dòng)閘瓦左邊部分的寬度沿圖像水平方向所跨過(guò)的像素?cái)?shù)d1、制動(dòng)閘瓦間隙沿圖像水平方向跨過(guò)的像素?cái)?shù)d2以及邊緣輪廓與水平方向的夾角9。因此,制動(dòng)閘瓦的實(shí)際間隙計(jì)算如下:

以時(shí)間為橫坐標(biāo),以制動(dòng)閘瓦間隙為縱坐標(biāo),可以繪制閘瓦間隙一時(shí)間曲線,曲線上升為閘瓦打開(kāi)過(guò)程,曲線下降為閘瓦合攏過(guò)程。記錄閘瓦打開(kāi)過(guò)程中開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間,即可得到制動(dòng)器的打開(kāi)時(shí)間。類似地,記錄閘瓦合攏的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間,即可得到制動(dòng)器的合攏時(shí)間。

3檢測(cè)過(guò)程

圖3所示為制動(dòng)器現(xiàn)場(chǎng)圖。該測(cè)量方法實(shí)施的具體操作步驟如下:

(1)選擇合適的位置固定工業(yè)相機(jī),使制動(dòng)閘瓦盡量位于相機(jī)視野中央,調(diào)整相機(jī)焦距,保證其中一片閘瓦圖像清晰。

(2)調(diào)整相機(jī),選擇合適的幀率和畫質(zhì),并使用直流光源補(bǔ)光。

(3)從閘瓦打開(kāi)的狀態(tài)開(kāi)始錄制,錄制過(guò)程中,使閘瓦合攏,等待穩(wěn)定后,再使閘瓦打開(kāi)。繼續(xù)等待閘瓦穩(wěn)定后,結(jié)束錄制。

(4)對(duì)視頻進(jìn)行處理,獲取每幀的閘瓦間隙,并繪制閘瓦間隙一時(shí)間曲線。

(5)記錄并計(jì)算閘瓦最大穩(wěn)定間隙、閘瓦打開(kāi)時(shí)間和閘瓦合攏時(shí)間。

4檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)過(guò)上述測(cè)量實(shí)驗(yàn),對(duì)視頻進(jìn)行處理后,得到的間隙一時(shí)間圖像如圖4所示。可以清晰地看出,制動(dòng)閘瓦在30s左右的時(shí)刻發(fā)生一次合攏,然后在40s左右又打開(kāi)。

對(duì)制動(dòng)閘瓦的合攏過(guò)程曲線(下降曲線)進(jìn)行局部放大,得到圖5所示曲線,記錄曲線開(kāi)始下降的時(shí)刻為30.46s,曲線下降結(jié)束的時(shí)刻為30.52s。

對(duì)制動(dòng)閘瓦的打開(kāi)過(guò)程進(jìn)行局部放大,得到圖6所示閘瓦打開(kāi)過(guò)程曲線,開(kāi)始打開(kāi)的時(shí)刻為41.81s,結(jié)束打開(kāi)的時(shí)刻為41.88s。

對(duì)0~30.46s的閘瓦間隙取平均值,對(duì)30.52~41.81s的閘瓦間隙取平均值,再用前者減后者,得到閘瓦最大平均間隙0.668mm。

對(duì)上述步驟獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和匯總,最終得到表1所示檢測(cè)結(jié)果。

5結(jié)語(yǔ)

針對(duì)電梯塊式制動(dòng)器制動(dòng)閘瓦間隙檢測(cè)問(wèn)題,本文基于機(jī)器視覺(jué)開(kāi)展檢測(cè)的方法具有識(shí)別準(zhǔn)確、響應(yīng)迅速的特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)閘瓦間隙無(wú)接觸、長(zhǎng)期在線檢測(cè)。