CN104528508A - 一种基于光电检测器件的非接触式自动扶梯多参数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于光电检测器件的非接触式自动扶梯多参数测量方法，属于光学测量技术领域，包括以下步骤：1)开启光源，照亮自动扶梯；2)自动扶梯反射光线传送到光电检测器件上，扶梯的移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像；输出图像信号，送入A/D转换模块进行转换；3)把转换结果送入图像处理模块进行处理，将此影像信号与存储的上一采样周期的影像进行比较；4)如果采样点在先后两个影像中的位置有移动，就将纵、横两个方向的位移信号发送到单片机系统，以判断被测物移动的方向以及位移；否则继续进行下一周期采样；5)将判断结果传送至监控终端，实现对扶梯的实时监测和控制。采用本方法进行测量，不与被测对象直接接触，在测量中不存在摩擦和对被测对象施加压力的问题，不会因磨损产生误差，能够实现被测物体的动态测量。

Description

一种基于光电检测器件的非接触式自动扶梯多参数测量方法

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，涉及一种基于光电检测器件的非接触式自动扶梯多参数测量方法。

背景技术

近年来自动扶梯的数量日益增多，它已成为大型商场、车站和地铁等公共场所必不可少的交通工具。与此同时，由于自动扶梯梯级与扶手带速度的不同步，导致乘客跌倒的安全事故也呈上升趋势。

在现有技术中，对自动扶梯速度、加速度和制停距离等多个重要参数的测量主要是采用旋转编码器为检测元件，接触自动扶梯的扶手带或梯级，把扶手带或梯级的线速度转换为编码器的旋转速度。与此同时，光电编码器产生相应的电脉冲信号，通过电脉冲信号的频率和在光电编码器的测速轮固有边长自动测算出对应的线速度。

但上述技术方案存在的问题是，测量时需要测试转轮与扶梯的扶手带或梯级进行直接接触，由于滚轮磨损和滚轮的光滑引起误差。且人工操作易导致扶梯测试仪的测试转轮与扶梯扶手带产生一个角度θ，扶梯的速度将会沿θ方向分解为两个量，垂直于转轴的分量因为光电编码器本身特性将被忽略，则此时光电编码器测到的信号并不能精确的表示扶梯的速度。此外，在加工测试转轮时，由于机械加工系统复杂，也会影响加工精度。

因此，目前急需一种能够精确、高效测量自动扶梯各参数的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于光电检测器件的非接触式自动扶梯多参数测量方法，该方法可以通过非接触的方式测量自动扶梯的速度、加速度和位移。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于光电检测器件的非接触式自动扶梯多参数测量方法，包括以下步骤：

步骤一：开启光源，照亮自动扶梯梯级或扶手带；步骤二：自动扶梯梯级或扶手带表面反射一部分光线经光学透镜传到光电检测器件上，梯级或扶手带的移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像；步骤三：采用设定的输出频率输出图像信号，送入A/D转换模块进行转换；步骤四：把转换结果送入图像处理模块DSP进行处理，提取特征区域或边沿，将此影像信号与存储的上一采样周期的影像进行比较；步骤五：如果某一采样点在先后两个影像中的位置有移动，就将纵、横两个方向的位移信号发送到单片机系统，以判断被测物移动的方向以及位移；否则继续进行下一周期采样；步骤六：将判断结果传送至监控终端，实现对扶梯的实时监测和控制。

进一步，所述光源采用激光光源或LED光源。

进一步，所述光电检测器件采用CCD或CMOS器件。

本发明的有益效果在于：本发明所述的方法采用光源直接照射自动扶梯，不与被测对象直接接触，光束的质量又近似为零，在测量中不存在摩擦和对被测对象施加压力的问题。不会因磨损产生误差，能够实现被测物体的动态测量。同时，可以通过提高开关采样速度，迅速提高测量精度。双路输出，从原理上消除接触式测量横向转动所带来的误差，且数据处理简单。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明所述方法的流程示意图；

图2为本发明所述方法实施例中的系统原理图；

图3为本发明实施例中的CCD测量原理图；

图4为实施例中CCD成像阵列图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本技术方案主要用于解决测量自动扶梯速度、加速度以及位移时，传统方法中由于磨损、人工操作等因素导致测量精度降低的问题。图1为本发明所述方法的流程示意图，如图所示：

本发明所述的测量方法包括以下步骤：

步骤一：开启光源，照亮自动扶梯梯级或扶手带；步骤二：自动扶梯梯级或扶手带表面反射一部分光线经光学透镜传到光电检测器件上，梯级或扶手带的移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像；步骤三：采用设定的输出频率输出图像信号，送入A/D转换模块进行转换；步骤四：把转换结果送入图像处理模块DSP进行处理，提取特征区域或边沿，将此影像信号与存储的上一采样周期的影像进行比较；步骤五：如果某一采样点在先后两个影像中的位置有移动，就将纵、横两个方向的位移信号发送到单片机系统，以判断被测物移动的方向以及位移；否则继续进行下一周期采样；步骤六：将判断结果传送至监控终端，实现对扶梯的实时监测和控制。

在本实施例中，光源采用激光光源或LED光源，光电检测器件采用CCD或CMOS器件。

图2为本发明所述方法实施例中的系统原理图，如图所示，光电检测非接触式测量系统由光源、光学透镜组件、光电探测器件、探测器的驱动电路、数据采集存储电路、信号处理系统DSP和单片机系统等组成。图3为本发明实施例中的CCD测量原理图。

具体来说，本实施例中的测量步骤如下：

1)LED光源发出光线，经过光学组件，将光线打到自动扶梯的扶手带或梯级上；

2)通过透镜成像，CCD检测到此时的阵列图像(a)如图4所示，CCD将图像模拟信号输出给A/D转换模块进行转换；

3)相隔一定时间Δt，采集一次运动物体表面图像信号(b)；

4)对A/D转换后的图像数据进行滤波和二值化处理，提取图像中的特征区域位置。

5)MCU接收处理后的特征区域位置信息，分析其在图像上的相对移动距离ΔL，利用式(1-1)计算出物体速度。K表示每个像素在物面上实际对应的宽度，其大小与物距、镜头焦距，视场角、光学放大倍率有关。

$V=\frac{\mathrm{\ΔL}}{\mathrm{\Δt}}K---(1-1)$

分析，图像在Y轴方向偏移了y1个坐标，X轴方向偏移了x1个坐标，那么在单位时间内Y轴方向偏移了y1/Δt，X轴方向偏移了x1/Δt。可将X、Y两个方向的数据通过独立的数据通道分别传输到计算机终端，进行实时显示。

6)扶梯实际位移计算公式：

L＝ΔL·K        (1-2)

7)加速度计算公式：

$a=\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\Δt}}---(1-3)$

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种基于光电检测器件的非接触式自动扶梯多参数测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：开启光源，照亮自动扶梯梯级或扶手带；

步骤二：自动扶梯梯级或扶手带表面反射一部分光线经光学透镜传到光电检测器件上，梯级或扶手带的移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像；

步骤三：采用设定的输出频率输出图像信号，送入A/D转换模块进行转换；

步骤四：把转换结果送入图像处理模块DSP进行处理，提取特征区域或边沿，将此影像信号与存储的上一采样周期的影像进行比较；

步骤五：如果某一采样点在先后两个影像中的位置有移动，就将纵、横两个方向的位移信号发送到单片机系统，以判断被测物移动的方向以及位移；否则继续进行下一周期采样；

步骤六：将判断结果传送至监控终端，实现对扶梯的实时监测和控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于光电检测器件的非接触式自动扶梯多参数测量方法，其特征在于：所述光源采用激光光源或LED光源。

3.根据权利要求1所述的一种基于光电检测器件的非接触式自动扶梯多参数测量方法，其特征在于：所述光电检测器件采用CCD或CMOS器件。