电梯导轨垂直度测量仪研究

　　1　引言

　　电梯导轨垂直度是保证电梯正常运行的一项重要性能指标,它直接影响着电梯乘坐的舒适性、电梯运行的可靠性和电梯导轨的寿命。不但在安装时需要对电梯导轨垂直度进行测量,而且在正常使用过程中,因建筑物沉降、水泥收缩变形、轿厢运行磨擦、振动等影响,导轨都会发生位移和变形。因此,每隔2—3年就必须对电梯导轨进行测量和调整。然而,由于电梯导轨通常高达十几层甚至几十层楼,难以找到一个可靠的测量基准,长期以来电梯导轨的垂直度测量一直是电梯行业的一个难题。通常采用挂铅垂线的方法分段进行手工测量,但这种测量方法的基准难以固定,误差大,数据记录繁琐,测量时间长,当楼层较高时这些问题显得尤为突出。现介绍一种能对电梯导轨垂直度进行快速、准确测量的仪器。

　　2　测量仪总体方案设计

　　2.1　测量仪的工作原理

　　电梯导轨垂直度测量仪的结构如图1所示。图中,毛玻璃、CCD相机、计米轮等固定在支架上。而与电梯导轨相接触的支架的两个面上装有两对强永磁铁(图中未画出),它使支架能紧贴在导轨上运动。测量时,激光器(自动安平垂准仪)固定在电梯导轨的顶端,支架通过一个拉杆与电梯的轿厢相连,随着轿厢上下运动;以激光器发出的垂直于大地(误差在6秒之内)的激光束作为基准,支架在导轨上运动时,导轨的垂直度偏差就反映在激光束在毛玻璃上的光斑的位移上。光斑经CCD相机、图像采集卡采集到计算机后,经计算机图像处理后,即可算出光斑的位移量,从而算出导轨在测量位置的偏差值。

　　图中,计米轮是用来计算测量位置与起始位置的距离。在转轴处装有一个扭簧,扭簧对手柄施加一个扭矩,使计米轮能紧贴在导轨上做纯滚动。计米轮上均匀地安装了3个永磁铁。当永磁铁经过手柄上的霍尔开关时,霍尔开关输出一个脉冲信号,计米轮转动一圈时,霍尔开关输出三个脉冲信号。霍尔开关发出的脉冲通过计算机串行口中断计数。计米轮的直径为80mm,故串行口每来一个脉冲,支架运行过的距离约为84mm。

　　2.2　软件设计方案

　　由于电梯井道较为黑暗,而激光光斑比较亮,因此采集到的光斑图像中,目标与背景的灰度差异较大,通过阈值分割即可分割出目标。测量是以光斑的几何中心为特征点进行计算的。当测量位置与激光器距离较近时,光斑是一个圆形光斑,利用质心公式可准确地计算出光斑的几何中心;当测量位置与激光器的距离较远时,光斑就会变成一组同心圆环,加上激光能量分布不均匀,二值化后的光斑不是规则的圆环光斑(即圆环会有残缺),若用计算质心的方法来计算几何中心,则会产生较大的误差。相反,若对二值化后的圆环光斑进行锐化得出边缘信息后,再进行霍夫变换,就能比较准确地计算出圆环的中心。整个测量仪的软件设计方案如图2所示。