CN109238678B - 一种电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法，步骤为：在电梯检验人员对电梯制动力定期检测时，在电梯机房的电梯制动装置旁安装检测安装摄像机，摄像机视频信号通过缆线传给计算机；计算机通过I/O接口连接电梯制动装置控制板，获取电梯制动信号；计算机接收摄像机自动连续拍摄电梯制动弹簧状态图像信息，并用计算机内的图像处理与模式识别算法检测电梯左、右制动两个弹簧动作状态，自动检测并计算电梯制动弹簧同步情况。本发明实现了对电梯制动左、右弹簧不能同步而导致电梯制动力下降进行精确检测，可以提早发现电梯制动力不足这个电梯安全致命问题，而且查找到问题的原因以便快速、准确地解决电梯安全隐患。

Description

一种电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法

技术领域

本发明涉及一种电梯制动弹簧视觉检测技术，具体为一种电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法。

背景技术

我国电梯行业历经三十多年的发展，已成为现代社会发展必不可少的重要建筑设备，对于改善人民生活品质，提高生活质量，实现我国建筑业“节能省地”的国策起到了不可替代的支撑作用。同时，电梯又因其功能与广大人民群众安全与生活质量息息相关，多年来一直被国家列为特种设备。近年来，在房地产、轨道交通建设、机场改建扩建等的强劲带动下，我国电梯产业快速发展，成为我国装备制造业一颗璀璨的明珠。目前，中国已经成为全球最大的电梯制造地和销售国。

作为高层建筑垂直运输的重要设备，直接关系着人们的切身利益和经济的和谐发展，其安全性也得到了越来越高的重视。根据国家标准电梯制造与安装安全规范GB7588-2003和TSG T7001-2009的规定，所有在役电梯均需要进行年检。由于在役电梯的安全性检验及评估对于整个大楼的正常运行起着关键作用，也逐渐受到了开发商、物业公司等的重视。通过对在役电梯的安全性检验，首先可及时发现电梯的机房、井道、轿厢、层门、底坑等存在的安全隐患和问题，继而从管理、维保、设计、制造等方面分析造成安全隐患及问题的原因，最后给出针对性的专业建议，从而方便管理者针对所出现的问题采取相应的整改措施。

电梯是一种直接关系到人民群众生命安全的特种设备，如何保障电梯的安全运行是国家及各级政府和人民都极为重视的重大问题。在目前传统管理模式下，电梯漏检、疏于维护、***件失灵、个别人员违规操作等现象时有发生，从而造成电梯事故频发。因而，电梯强制检验是一项必不可少的工作。目前我国电梯检验以目测法为主，辅助以简单的检测工具等。由于人工检测存在效率低、可靠性差、劳动强度大、无法精确测量和记录等缺点，且现有电梯检验用仪器设备存在功能单一分散、综合性不强、结构复杂、操作不便等不足。随着计算机和人工智能技术的不断进步，电梯检验技术和设备的信息化、智能化成为发展趋势且产业规模巨大。

电梯制动装置是电梯重要的安全装置，它的安全、可靠是保证电梯安全运行的重要因素之一，电梯制动装置性能的好坏直接影响电梯运行的安全，许多电梯事故都是因为电梯制动装置制动力不足而导致的，电梯检验时主要关注电梯制动装置的工作状态以及制动性能，而左、右两个制动弹簧不同步是电梯制动力不足、制动时间长的一个重要原因。现有技术中，检测电梯制动力的技术和产品并不多见，而且现有检测技术都是采用对电梯制动力不足的“果”进行检测，而不是针对电梯制动力不足的“因”进行检测，因此存在无法预见电梯制动左、右弹簧严重不同步，不能提早发现电梯制动力不足这个电梯安全致命问题。

发明内容

针对现有技术中不能提早发现电梯制动力不足这个电梯安全致命问题，本发明要解决的问题是提供一种可以提早发现电梯制动力不足且查找到问题的原因以便快速、准确地解决电梯安全隐患的电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法，包括以下步骤：

在电梯检验人员对电梯制动力定期检测时，在电梯机房的(制动弹簧类)电梯制动装置旁安装检测安装摄像机，摄像机视频信号通过缆线传给计算机；

计算机通过I/O接口连接电梯制动装置控制板，获取电梯制动信号；

计算机接收摄像机自动连续拍摄电梯制动弹簧状态图像信息，并用计算机内的图像处理与模式识别算法检测电梯左、右制动两个弹簧动作状态，自动检测并计算电梯制动弹簧同步情况。

自动计算电梯制动弹簧同步情况包括以下步骤：

计算机通过对电梯左、右制动弹簧的检测、跟踪，根据其运动特性确定左、右电梯制动弹簧的开始运动时间、停止运动时间，进而计算电梯左、右制动弹簧的响应时间和左、右制动弹簧制动时间，最终自动计算出电梯左、右制动弹簧同步情况即左、右两个制动弹簧的制动时间及其时间差的大小，如果响应时间、制动时间或同步时间即时间差超过预定阈值，***自动报警。

制动弹簧的响应时间为：从制动信号开始到左、右电梯制动弹簧启动即开始运动的时间；

或者制动弹簧的制动时间为：从制动信号开始到左、右制动弹簧抱死即停止运动结束的时间。

计算机自动检测电梯制动弹簧同步情况为：

计算机智能视觉软件***采用人工标定区域方式确认电梯制动弹簧的图像区域，然后采用动目标检测方法检测左、右制动弹簧的运动状态，计算左、右制动弹簧的响应时间和制动时间；计算机智能视觉软件***采用深度学习算法，自动记录并学习电梯制动弹簧的形体状态，经过训练学习后，计算机智能视觉软件***。能自动找到图像中的电梯制动弹簧图像区域。

本发明还包括以下步骤：

在计算机相关界面中进行摄像机参数设置，包括：像素格式、采集模式、采集帧率、亮度、色度、饱和度以及是否自动曝光、曝光时间、是否自动增益以及增益值。

本发明还包括以下步骤：

在计算机相关界面中进行智能视觉软件的检测参数设置，包括：图像高、图像宽、图像外边界和内边界、显示边界、缩放比例、标定比例、检测方式以及感知参数，感知参数包括：模式、静目标因子、动目标因子、算子高、算子宽、算子高步长以及算子宽步长。

在摄像机中还可增加热成像摄像机，该热成像摄像机自动拍摄电梯制动弹簧及抱闸区域温度图像，并将信号传给计算机智能视觉软件***，计算机智能视觉软件***自动读出制动装置部件的温度分布图像数值，如果左右两个抱闸部分温度差别超过预定阈值，或者某个抱闸部分最高温度超过预定阈值，***自动报警。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明提出并实现了一种采用智能视觉技术对电梯制动左、右弹簧不能同步而导致电梯制动力下降进行精确检测，可以提早发现电梯制动力不足这个电梯安全致命问题，而且查找到问题的原因以便快速、准确地解决电梯安全隐患。

2.本发明方法采用高速高清摄像机自动连续拍摄电梯制动弹簧状态并检测电梯制动弹簧响应和左右两个制动弹簧的制动状态，自动计算电梯制动弹簧同步情况，检测方法直观、明了、可视，对导致电梯制动力不足等重要原因进行检测，有效解决了人工检测中只有电梯制动左、右弹簧严重不同步才能被发现，而且发现了也不能精确计量的问题。

3.本发明方法除了人工设定制动弹簧检测区外还采用了深度学习算法，通过人工示教自动学习电梯制动弹簧的形体状态，在电梯制动弹簧同步检测时无需人工设定或干预即可自动找到图像中的电梯制动弹簧并对其进行视觉检测、跟踪，检测过程简单、快速、易操作。

4.本发明方法可精确检测电梯制动左、右电梯制动弹簧的响应时间和左、右两个制动弹簧制动时间，最终自动计算出左、右电梯制动弹簧同步情况，如果检测结果超过预定阈值***自动报警。这样的检测可以找出电梯制动力不足的多种原因，是哪个制动弹簧启动慢了、行动慢了，还是左右不同步导致部分时间是一个制动弹簧在起作用。

5.本发明方法绘制了电梯制动左、右弹簧整个过程的制动时间、距离曲线，可清晰再现电梯制动左、右弹簧的运动过程，同一时间左、右弹簧所在位置有何不同、相差多少，同一位置左、右弹簧所需时间多少、相差几何，整个过程直观、明了、可视。

6.本发明方法***附带了热成像模块，自动拍摄电梯制动弹簧及抱闸区域温度图像，可发现制动左、右弹簧的运动障碍导致的局部温升以及抱闸缺陷导致的局部温升，及早发现电梯制动力不足的故障原因，尽快解除电梯制动故障隐患。

附图说明

图1为本发明电梯制动弹簧同步检测智能视觉***硬件***拓扑图。

图2为本发明电梯制动弹簧同步检测智能视觉***软件界面示意图。

图3A为本发明电梯制动左、右弹簧制动过程基本同步曲线示意图。

图3B为本发明电梯制动左、右弹簧制动过程不同步曲线示意图。

其中，1为电梯制动装置，2为摄像机，3为计算机。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

本发明是对导致电梯制动力不足的一个重要原因进行检测，有效解决了人工检测中只有电梯制动左、右弹簧严重不同步才能被发现，而且发现了也不能精确计量的问题。

如图1所示，本发明一种电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法，包括以下步骤：

在电梯检验人员对电梯制动力定期检测时，在电梯机房的电梯制动装置1(制动弹簧类)旁安装检测安装摄像机2，摄像机2视频信号通过缆线传给计算机3；

计算机3通过I/O接口连接电梯制动装置1的控制板，获取电梯制动信号；

摄像机2为高速高清摄像机。高速意味着每秒拍摄图像的帧数多，因为摄像机检测弹簧动没动，能计量的时间就是每帧间隔时间，所以帧率越快检测出来的时间精度就越好。高清意味着每幅图像的分辨率高，因为摄像机检测弹簧动没动，能检测的就是图像像素点的变化，所以分辨率越高能检测到弹簧动与不动的细微变化越好，进而更加精确地确定哪帧图像弹簧动了哪帧图像弹簧停止了，最后会导致检测出来的时间精度就越好。

计算机3接收摄像机2自动连续拍摄电梯制动装置即制动弹簧的状态图像信息(每10毫秒拍摄1幅)，并用运行于计算机3内的图像处理与模式识别算法检测电梯左、右制动两个弹簧动作状态，自动检测并计算电梯制动弹簧同步情况。

自动计算电梯制动弹簧同步情况包括以下步骤：

计算机3通过对电梯左、右制动弹簧的检测、跟踪，根据其运动特性确定左、右电梯制动弹簧的开始运动时间、停止运动时间，进而计算电梯左、右制动弹簧的响应时间和左、右制动弹簧制动时间，最终自动计算出电梯左、右制动弹簧同步情况即左、右两个制动弹簧的制动时间(10毫秒级)及其时间差(10毫秒级)的大小，如果响应时间、制动时间或同步时间即时间差超过预定阈值(10毫秒级)，***自动报警。

本发明中，制动弹簧的响应时间为：从制动信号开始到左、右电梯制动弹簧启动即开始运动的时间；制动弹簧的制动时间为：从制动信号开始到左、右制动弹簧抱死即停止运动结束的时间。

计算机自动检测电梯制动弹簧同步情况为：

计算机智能视觉软件***采用人工标定区域方式确认电梯制动弹簧的图像区域，计算机智能视觉软件***采用动目标检测方法检测左、右制动弹簧的运动状态，计算左、右制动弹簧的响应时间和制动时间。

经过长时间的人工标定(示教)，计算机智能视觉软件***采用深度学习算法，自动记录并学习电梯制动弹簧的形体状态，经过训练学习后，计算机智能视觉软件***能自动找到图像中的电梯制动弹簧图像区域，无需人工设置制动弹簧区域自动找到图像中的电梯制动弹簧并对其进行视觉检测、跟踪。

本发明还包括以下步骤：

在计算机相关界面中进行摄像机参数设置，包括：像素格式(如Mono8 格式)、采集模式(如内触发-连续模式)、采集帧率(如100帧)、亮度(如 64)、色度(如128)、饱和度(如128)以及是否自动曝光(如OFF)、曝光时间(如2毫秒)、是否自动增益(如OFF)以及增益值(如10)。

本发明还包括以下步骤：

在计算机相关界面中进行智能视觉软件的检测参数设置，包括：图像高(如1080)、图像宽(如1920)、图像外边界(如上0、下0、左0、右0) 和内边界(如上0、下0、左0、右0)、显示边界(如上0、下0、左0、右 0)、缩放比例(如60)、标定比例(如55)、检测方式(如在线检测)以及感知参数，感知参数包括：模式(如1、2)、静目标因子(如5)、动目标因子(如5)、算子高(20-50)、算子宽(20-50)、算子高步长(1-10)以及算子宽步长(1-10)。

在高速摄像机中还可增加热成像摄像机(热成像模块)，该热成像摄像机自动拍摄电梯制动弹簧及抱闸区域温度图像，并将信号传给计算机智能视觉软件***，计算机智能视觉软件***自动读出制动装置部件的温度分布图像数值，如果左右两个抱闸部分温度差超过预定阈值(如20度)，或者某个抱闸部分最高温度超过预定阈值(如100度)，***自动报警。

本实施例中，摄像机采用海康摄像机MV-CA013-20UM/C或大华摄像机A3200CU120。这种摄像机帧率较快，因为摄像机检测弹簧动没动，能计量的时间就是每帧间隔时间，所以帧率越快，检测出来的时间精度就越好。

本发明具有以下功能：(1)检测信息设置；(2)同步状态检测；(3) 摄像机参数设置；(4)检测参数设置；(5)检测报告打印。

(1)检测信息设置

人工设定制动弹簧检测区，可以通过重置来反复设定，最后确定后可以进行制动弹簧同步检测。同时，***采用深度学习算法，高速高清智能摄像机通过设置检测区这种人工示教方式，自动学习电梯制动弹簧的形体状态。经过大量这样的训练、学习后，电梯制动弹簧同步检测时就可无需人工设定或干预即可自动找到图像中的电梯制动弹簧并对其进行视觉检测、跟踪。

(2)同步状态检测

在启动同步状态检测后，高速高清智能摄像机通过对电梯制动弹簧的检测、跟踪，根据其运动特性确定左、右电梯制动弹簧的开始运动时间、停止运动时间，进而计算左、右电梯制动弹簧的响应时间(从制动信号开始到左、右电梯制动弹簧启动及开始运动结束)和左、右两个制动弹簧制动时间(从制动信号开始到左、右制动弹簧抱死即停止运动结束)，最终自动计算出左、右电梯制动弹簧同步情况(左、右两个制动弹簧的制动时间及其时间差)，如果响应时间、制动时间或同步时间即时间差超过预定阈值，***自动报警。操作界面如图2所示。

图3A为本发明电梯制动左、右弹簧制动过程基本同步曲线示意图；图 3B为本发明电梯制动左、右弹簧制动过程不同步曲线示意图。根据这些曲线，可以轻松测定电梯制动左右弹簧是否同步，以及不同步时，同一时刻左右弹簧位置差，或同一位置到达时间差等。

(3)摄像机参数设置

为了取得更好的图像质量，***可以进行摄像机参数设置，主要设置内容包括：像素格式、采集模式、采集帧率、亮度、色度、饱和度以及是否自动曝光、曝光时间、是否自动增益、增益值等。

(4)检测参数设置

为了取得更好的检测效果，***可以进行检测参数设置，主要设置内容包括：图像高、图像宽、图像外边界和内边界、显示边界、缩放比例、标定比例、检测方式(在线或离线)、参数感知(主要包括模式、静目标因子、动目标因子、算子高、算子宽、算子高步长、算子宽步长等)等。

(5)检测报告打印

按照电梯检验规则，打印符合检规的检测报告。为了满足打印检测报告需求，***可以进行如下***设置：检验单位、送检单位、设备编号、计量证书、检测人员、检测时间等。

为了取得更好的检测效果，本发明***附带了热成像模块(摄像机)，自动拍摄电梯制动弹簧及抱闸区域温度图像，确认制动装置部件温度分布图像，图像识别软件自动读出整个图像的温度值，如果左右两个抱闸部分温度差别超过预定阈值或者某个抱闸部分最高温度超过预定阈值，***自动报警。

本发明提出并实现了一种采用智能视觉技术对电梯制动左、右弹簧不能同步而导致电梯制动力下降进行精确检测，可以提早发现电梯制动力不足这个电梯安全致命问题，而且查找到问题的原因以便快速、准确地解决电梯安全隐患，保障了电梯特种设备的安全运行。

Claims (5)

1.一种电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法，其特征在于包括以下步骤：

在电梯检验人员对电梯制动力定期检测时，在电梯机房的电梯制动装置旁安装检测安装摄像机，摄像机视频信号通过缆线传给计算机；

计算机通过I/O接口连接电梯制动装置控制板，获取电梯制动信号；

计算机接收摄像机自动连续拍摄电梯制动弹簧状态图像信息，并用计算机内的图像处理与模式识别算法检测电梯左、右两个制动弹簧动作状态，自动检测并计算电梯制动弹簧同步情况；

计算机自动检测电梯制动弹簧同步情况为：

计算机智能视觉软件***采用人工标定区域方式确认电梯制动弹簧的图像区域，然后采用动目标检测方法检测左、右制动弹簧的运动状态，计算左、右制动弹簧的响应时间和制动时间；计算机智能视觉软件***采用深度学习算法，自动记录并学习电梯制动弹簧的形体状态，经过训练学习后，计算机智能视觉软件***，能自动找到图像中的电梯制动弹簧图像区域；

制动弹簧的响应时间为：从制动信号开始到左、右电梯制动弹簧启动即开始运动的时间；

制动弹簧的制动时间为：从制动信号开始到左、右制动弹簧抱死即停止运动结束的时间。

2.根据权利要求1所述的电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法，其特征在于：自动计算电梯制动弹簧同步情况包括以下步骤：

计算机通过对电梯左、右制动弹簧的检测、跟踪，根据其运动特性确定左、右电梯制动弹簧的开始运动时间、停止运动时间，进而计算电梯左、右制动弹簧的响应时间和左、右制动弹簧制动时间，最终自动计算出电梯左、右制动弹簧同步情况即左、右两个制动弹簧的制动时间及其时间差的大小，如果响应时间、制动时间或同步时间即时间差超过预定阈值，***自动报警。

3.根据权利要求2所述的电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法，其特征在于还包括以下步骤：

在计算机相关界面中进行摄像机参数设置，包括：像素格式、采集模式、采集帧率、亮度、色度、饱和度以及是否自动曝光、曝光时间、是否自动增益以及增益值。

4.根据权利要求2所述的电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法，其特征在于还包括以下步骤：

在计算机相关界面中进行智能视觉软件的检测参数设置，包括：图像高、图像宽、图像外边界和内边界、显示边界、缩放比例、标定比例、检测方式以及感知参数，感知参数包括：模式、静目标因子、动目标因子、算子高、算子宽、算子高步长以及算子宽步长。

5.根据权利要求1所述的电梯制动弹簧同步检测智能视觉***的实现方法，其特征在于：在摄像机中还可增加热成像摄像机，该热成像摄像机自动拍摄电梯制动弹簧及抱闸区域温度图像，并将信号传给计算机智能视觉软件***，计算机智能视觉软件***自动读出制动装置部件的温度分布图像数值，如果左右两个抱闸部分温度差别超过预定阈值，或者某个抱闸部分最高温度超过预定阈值，***自动报警。

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