基于手机摄像头测量电梯制动距离的方法

基于手机摄像头测量电梯制动距离的方法

李琦

甘肃省张掖市特种设备检验所甘肃张掖734000

摘要：检验方法陈旧和检验技术人员数量不足与国家电梯检验要求之间的矛盾日益突出。要求我们既要通过检验提高电梯的安全性，又要做到电梯定期检验，这就要求我们立足现有条件提高电梯检验的效率。利用手机摄像头测量电梯制动距离的方法与传统的检验方法相比，大大提高检验效率与准确度，能够从根本上切实解决人机矛盾，且结构简单，成本低廉，实现非接触式测量，更加安全，操作性强，功能实用，应用推广方便。

关键词：手机摄像头电梯制动距离

一、引言

提高测量电梯制动距离效率的必要性

（一）国家对电梯监督检验的要求

近年来国内电梯事故频发，电梯安全问题越来越受到群众关注。为了提高电梯的安全性能，有效防止和减少类似事故发生，国家质检总局发布若干技术规范、检规修改的通知。如“对2017年9月30日（含）前，已使用5年及以上的，结合本地区实际情况制定包含“制动试验”内容的定期检验计划，最迟在2020年9月30日（含）前完成相关检验”等文件要求。

（二）日益增长的电梯数量的需要

随着我国经济水平提升，城镇化进程的推进，高层建筑和大型商场对电梯需求量逐年增加。2018年我国电梯保有量估计已超过六百万台，而且，2018年到2020年，电梯将以每年30%左右的速度增加。

以制动距离来体现制动器安全性和可靠性，是非常重要的检验项目，是电梯运行的保障措施，可以通过该实验发现电梯设备存在的零部件磨损，电梯制动能力下降，电子器件老化等问题。虽然此次规则修改使电梯检验更加合理严密，但是意味着以几何倍数增长的工作量。面对如此庞大的电梯存有量基数和快速增加的电梯数量，检验方法陈旧和检验技术人员数量不足与国家电梯检验要求之间的矛盾日益突出。要求我们既要通过检验提高电梯的安全性，又要做到电梯定期检验，这就要求我们立足现有条件提高电梯检验的效率。

二、测量电梯制动距离的传统方法

测量电梯制动距离的传统方法是通过以下步骤计算电梯制动距离：

a）确认电梯平衡系数在0.4-0.5之间；

b）加载50%，测试半载向下制动力；

c）然后分别放80%，100%载荷观察制动力情况；

d）在曳引钢丝绳和曳引轮上做好标记；加载125%试验载荷,观察钢丝绳与曳引轮又没有县对位移;

e）使停在最高（低）层的电梯轿厢125%（空）载荷（屏蔽超载）下（上）行;

f）当电梯以额定速度稳定运行并通过中间层之后，切断驱动主机电源；

g）等待电梯完全停止后，用钢卷尺测量钢丝绳标记处移动的位置量，并按公式（1）计算电梯制动距离

注：上行制动试验进行a）d）e）f）g)即可。

L=L1/r

式中：

L-为制动距离，L1-为标记出位移量，r-曳引比，取三次测量平均值为最终结果。

三、利用手机摄像头测量钢丝绳位移的方法

使用手机摄像头对焦被测钢丝绳;在制动接触器空点连接发装置,在接触器吸合时触发成像;

原理为:摄像头采集记录视角内运动时的帧数,采集n帧图像。

摄像头帧率为f,求得运动时间为n/f;

镜头视角为α,

以手机摄像头拍摄帧数n1,再拍得另一端帧数nn,提取方向传感器的roll值和pitch值,得到摄像头与被测钢丝绳水平仰角为β,

β=90ι+αβrsin(cos(roll*η/180)*cos(pitch*η/180)

两点之间距离:

h=(h+Ln/(1+wβh)1)*tanβ

其中,wβh为误差调整值,

计算如下:

当fβ=1/tanβ<=1.33时,wβh=0,

当|fβ|=1/tanβ>1.33时,wβh=(|fβ|-1.33)/11.0

以手机摄像头拍摄帧数n1,再拍得另一端帧数nn,通过方向传感器,取两次夹角,利用余弦定理计算出两点位移,则有:

运行位移S=2Cos(α/2)/n/f/V额;

获取待测钢丝绳在摄像头感光面上的两次成像,光感面平行待

测物体的行进线路,根据两次成像位置,计算出两次成像之间的距离,作为成像位移,从而得出制动后的钢丝绳位移。

四、测量电梯制动距离两种方法的比较

第一、采用传统方法检验一部电梯需要的时间长费时效率低。如上行制动工况曳引试验检查因为传统方法误差较大,需要试验三次,取平均值为最终试验结果,费时费力；

第二、传统方法需要识别移动的曳引轮,钢丝绳上的标记，对检验人员的经验，反应时间都有很高要求。如果标记模糊，或者梯速较快，检验人员来不及做出及时反应，得到的测量结果误差将会很大。

利用手机摄像头测量钢丝绳位移的方法的触发装置是利用抱闸接触器空点，在抱闸闭合的瞬间即测量开始，大大减小检验人员反应的时间要求，且不用在电梯旋转部件做标记，降低了检验的风险，且操作简单，使用方便。

五、结束语

现如今，智能手机已成为人们日常生活中不可或缺的一部分，随着手机功能越来越丰富，硬件配置越来越强大，智能手机功能得到广泛应用，应用手机所携带的功能实现对电梯检验不再是遥不可及。此方法可作为一个app，安装于手机中，利用手机摄像头功能应用，通过对采集帧数之间的两次成像，计算出成像距离，计算出钢丝绳捻距数量，从而得出制动距离，大大提高检验效率与准确度，能够从根本上切实解决人机矛盾，且结构简单，成本低廉，实现非接触式测量，更加安全，操作性强，功能实用，应用推广方便。

作者简介：李琦，男，工程师，1986年10月出生，大学本科学历，毕业于兰州理工大学，电气工程及其自动化专业，工作于甘肃省张掖市特种设备检验所，从事特种设备检验工作。