CN106395557A - 一种电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统及其检测方法，包括CCD工业摄像机、钢丝绳图像采集模块、图像传输模块、图像处理模块、钢丝绳状态判断模块、报警与判废模块和运行中断处理模块；所述CCD工业摄像机和钢丝绳图像采集模块之间互相通讯，钢丝绳图像采集模块与图像传输模块之间互相通讯，图像传输模块与图像处理模块之间通讯连接，图像处理模块与钢丝绳状态判断模块之间通讯连接，钢丝绳状态判断模块和报警与判废模块通讯连接；报警与判废模块与运行中断处理模块之间通讯连接。本发明通过图像处理检测丝绳表面状态为主要理念，确定钢丝绳的损伤程度及相应等级，取样直观准确，分析存在较高的可靠性，且不易被环境因素所影响。

Description

一种电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及电梯维保判废管理系统和图像处理领域，特别涉及一种电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统及其检测方法。

背景技术

当今社会，垂直升降电梯己成为人们日常生活中不可或缺的交通工具，也是多层建筑物中运输人员无处不在的设备。由于电梯全天候在各楼层之间频繁停靠，电梯的安全性能起着十分重要的作用，电梯的安全使用也正受到越来越多的关注。

电梯曳引机的钢丝绳作为电梯系统的重要组成部分,在使用过程中会受到各种应力、摩擦和腐蚀等的影响,造成钢丝绳产生疲劳、磨损和断股。电梯钢丝绳由于缺乏合理检测手段而导致的电梯故障时有发生，给梯乘人员的生命安全带来极大威胁。如果能及时发现钢丝绳的实时状况，正确判断钢丝绳是否已达到报废或更换标准，对电梯的安全运行非常重要。因此,钢丝绳状态在线检测对电梯安全的健康诊断和电梯的正常安全运行至关重要。

目前，常用曳引机钢丝绳的检测方法是通过检验人员的肉眼鉴别，这种检测方法劳动强度大、检测精度低，不能进行连续实时在线检测，漏检误检情况时有发生，这给电梯运行安全带来严重隐患。垂直电梯安全系统没有对钢丝绳状态进行在线检测和保护，只有定期维保时人工目测钢丝绳状态。如果钢丝绳出现断股或散股，轻则降低电梯的舒适度感或产生噪音，重则损坏其它部件或造成困人事故，大大降低电梯的安全性能。

当前常用的钢丝绳无损检测装置多以电磁无损检测技术为主,例如中国专利1095479公开了一种钢丝绳损伤自动监测系统。该系统包括发射机(4)、发射天线(2)、接收机(9)、接收天线(5)，其特征在于：发射机(4)通过发射天线(2)向钢丝绳(1)发射电磁波，电磁波通过钢丝绳(1)传向接收天线(5)，接收机(9)放大接收天线(5)收到的电磁波信号，并依据信号强度判断钢丝绳状态。该技术方案就是采用电磁波进行无损检测技术，依据信号强度判断钢丝绳状态。但是这些仪器用于电梯曳引机钢丝绳检测时，信号干扰严重，误测现象时有发生。同时，检测现场仪器多，连接复杂，检测系统的可靠性和稳定性难以得到保证。

近几年，随着CCD工业摄像机的制作工艺日趋完善，图像识别技术在实践中的应用越来越广泛，例如中国专利105347129A公开了一种缠绕式滚筒卷放钢丝绳运动状态识别系统，其特征在于：它包括安装在滚筒(1)后部垂直于滚筒轴线的工业相机一(2)和安装在滚筒(1)右侧平行于滚筒轴线的工业相机二(3)，工业相机一(2)和工业相机二(3)分别通过通讯线缆(9)与工控机(8)相连，在缠绕滚筒(1)并绕过天轮(5)的竖直向下的钢丝绳上设有钢丝绳轴向速度测量装置(6)，钢丝绳轴向速度测量装置(6)经导线连接有数据采集盒(7)；该技术方案采用CCD工业摄像机结合钢丝绳轴向速度测量装置，对矿井提升系统或电梯曳引系统的钢丝绳运动状态检测进行检测，但是该技术方案主要解决的问题是在缠绕式滚筒运行过程中无法对钢丝绳运动状态识别时，实现缠绕式滚筒卷放钢丝绳运动状态监测的实时化、可视化。

但是，如何使用图像检测法进行电梯钢丝绳的实时无损检测，防止钢丝绳的断股、翘丝、磨损、扭曲或停梯事故的发生，迄今为止，还没有一个比较好的检测方案。

发明内容

为克服现有技术中存在的对于防止钢丝绳的断股、翘丝、磨损、扭曲或停梯事故的发生，迄今为止，还没有一个比较好的检测方案的问题，本发明提供了一种电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统及其检测方法。

本发明采用的技术方案为：一种电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统，其创新点在于：包括CCD工业摄像机、钢丝绳图像采集模块、图像传输模块、图像处理模块、钢丝绳状态判断模块、报警与判废模块和运行中断处理模块；所述CCD工业摄像机和钢丝绳图像采集模块之间互相通讯，钢丝绳图像采集模块与图像传输模块之间互相通讯，图像传输模块与图像处理模块之间进行通讯连接，图像处理模块与钢丝绳状态判断模块之间进行通讯连接，钢丝绳状态判断模块和报警与判废模块之间通讯连接；报警与判废模块与运行中断处理模块之间进行通讯连接。

在此基础上，所述钢丝绳图像采集模块通过CCD工业摄像机先获取模拟图像，然后通过图像传输模块将图像传输至图像分析处理模块。

在此基础上，所述报警判废模块上还安装有无线传输模块、蜂鸣器和闪烁灯，所述蜂鸣器和闪烁灯相连接，且进行同步运行；所述无线传输模块将钢丝绳的状态信息同步发送至管理或维修单位的客户端。

在此基础上，所述图像处理模块以DSP芯片为核心。

本发明的另一个目的是提供一种使用电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统的检测方法，其创新点在于：具体步骤如下：

Step1：设置不同的CCD工业摄像机采样时间间隔，连续完整地获得某一时刻的钢丝绳图像；

Step2：CCD工业摄像机将电梯某一时刻的钢丝绳样本转化为模拟图像信号，传输给钢丝绳图像采集模块；

Step3：图像采集模块将模拟图像信号转化为数字图像信号，并存储于图像采集块中；

Step4：图像传输模块将Step3中图像采集模块中的图像数据发送到图像处理模块；

Step5：图像处理模块对从图像传输模块传输过来的图像进行模数转换，变为数字图像采用算法完成这些图像进行分割和特征提取，运用模式识别方法对分割并提取了特征后的单元进行识别、分类，完成对电梯钢丝绳当前状态特征的分析和提取；

Step6：钢丝绳状态判断模块通过图像处理模块的处理信息对钢丝绳的状态进行分类和判断；

Step7：钢丝绳状态判断模块将分类和判断结果传送至报警与判废模块；报警与判废模块根据钢丝绳状态，确定钢丝绳的损伤程度及相应等级；

Step8：报警与判废模块将当前钢丝绳的损伤程度及相应等级状态传输给运行中断处理模块，通过运行中断处理模块发送相关信息给相应的处理终端，并进行相应的处理。

在此基础上，所述Step3中图像采集模块中包括有采样电路和A/D转换器，A/D转换器将采集的模拟图像信号转化为数字图像信号，并存储于图像采集块中。

在此基础上，所述Step1中CCD工业摄像机采样时间间隔设定为1～5s。

在此基础上，所述Step8中报警与判废模块上还安装有无线传输模块、蜂鸣器和闪烁灯，所述蜂鸣器和闪烁灯相连接且同步运行，无线传输模块将钢丝绳状态远程传送至中断处理模块。

在此基础上，所述报警与判废模块通过无线传输模块发出相应的报警信号给运行中断处理模块的同时，如有危险信号，报警与判废模块上的蜂鸣器和闪烁灯同时发出闪烁和蜂鸣。

在此基础上，所述的运行中断处理模块发出两种信号，包括故障通知信号和电梯终端信号，所述的故障通知信号通过短信或者电话方式通知维护人员，进行钢丝绳相应的更换或维保服务；所述电梯终端信号通过控制运行中断模块停止电梯的运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统，包括CCD工业摄像机、钢丝绳图像采集模块、图像传输模块、图像处理模块、钢丝绳状态判断模块、报警与判废模块和运行中断处理模块一共九大模块，通过图像处理检测丝绳表面状态为主要理念，确定钢丝绳的损伤程度及相应等级，取样直观准确，分析存在较高的可靠性，且不易被环境因素所影响，值得推广。

(2)本发明的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统，图像处理模块所能辨识的故障包括钢丝绳断股、钢丝绳散股和翘丝，主要是针对钢丝绳出现断股、散股或翘丝时，钢丝绳异常位置经过图像处理模块分析处理和分类辨识后进行钢丝绳的状态识别，相应状态被检测出来，达到有效预防和及时处理的效果，时效性高，检测结果准确，分析判断精准。

(3)本发明的电梯曳引钢丝绳检测系统，安装在电梯井道内对钢丝绳进行检测，因为钢丝绳是受力绷紧的，运行过程中摆动幅度小，除非出现钢丝绳扭曲的现象，但也说明电梯曳引钢丝绳检测装置可以检测出钢丝绳严重扭曲的情况。

(4)本发明的电梯曳引钢丝绳检测方法，当钢丝绳经过安装在电梯井道内的CCD工业摄像机时，钢丝绳表面状态就会被摄像机拍摄下来，通过钢丝绳图像采集模块将采集到的图像通过图像传输模块传输至图像处理模块进行处理和分析，分析检测出钢丝绳所处的不同状态，发出相应的报警信号给运行中断处理模块，通知电梯维保人员和物业公司，停止电梯运行，及时人工手动检查钢丝绳状态，确定钢丝绳的损伤程度及相应等级，进行对应的维修或更换，有效防止钢丝绳的断股、翘丝、磨损、扭曲或停梯事故，大大提高乘梯的安全性。

附图说明

图1是本发明电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统模块化示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露了一种电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统，如图1所示，包括CCD工业摄像机、钢丝绳图像采集模块、图像传输模块、图像处理模块、钢丝绳状态判断模块、报警与判废模块和运行中断处理模块这九大模块；其中，所述CCD工业摄像机和钢丝绳图像采集模块之间互相通讯，钢丝绳图像采集模块与图像传输模块之间互相通讯，图像传输模块与图像处理模块之间进行通讯连接，图像处理模块与钢丝绳状态判断模块之间进行通讯连接，钢丝绳状态判断模块和报警与判废模块之间通讯连接；报警与判废模块与运行中断处理模块之间进行通讯连接。作为本发明的一个发明点，通过图像处理检测丝绳表面状态为主要理念，结合特定的九大模块，分别进行信息采集、信息检测、信息分析和结果预警处理等，从而确定钢丝绳的损伤程度及相应等级，该检测系统取样直观准确，分析存在较高的可靠性，且不易被环境因素所影响，值得推广。

作为进一步优选的，所述图像处理模块选用以DSP芯片为核心。

作为进一步优选的，报警判废模块上还安装有无线传输模块、蜂鸣器和闪烁灯，所述蜂鸣器和闪烁灯相连接，且进行同步运行；所述无线传输模块将钢丝绳的状态信息同步发送至管理或维修单位的客户端。故而本实施方式中，报警判废模块上的无线传输模块发出相应的报警信号给运行中断处理模块，所述的报警判废模块与所述的运行中断模块进行通讯连接，通过运行中断处理模块通知维护人员，由维保人员根据实际情况发出电信号控制运行中断模块停止电梯的运行。同时，如有危险信号，报警与判废模块上的蜂鸣器和闪烁灯同时发出闪烁和蜂鸣，告知附近的人员电梯出现故障，预防人员乘坐有故障的电梯。

上述实施方式中提供的电梯曳引钢丝绳状态在线检测系统，当钢丝绳经过安装在电梯井道内的CCD工业摄像机时，钢丝绳表面状态就会被摄像机拍摄下来，通过钢丝绳图像采集模块将采集到的图像通过图像传输模块传输至图像处理模块进行处理和分析，分析检测出钢丝绳所处的不同状态，发出相应的报警信号给运行中断处理模块，中断处理模块例如可以通知电梯维保人员和物业公司，停止电梯运行，同时，及时检查钢丝绳状态(可以是人工手动检查，也可以安排机器自动检查)，确定钢丝绳的损伤程度及相应等级后，进行对应的维修或更换，此系统可以有效防止钢丝绳的断股、翘丝、磨损、扭曲或停梯事故，大大提高乘梯的安全性。

本发明的另一个实施方式中，还披露了使用上述电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统的检测方法，具体步骤如下：

Step1：设置不同的CCD工业摄像机采样时间间隔，连续完整地获得某一时刻的钢丝绳图像；

Step2：CCD工业摄像机将电梯某一时刻的钢丝绳样本转化为模拟图像信号，传输给钢丝绳图像采集模块；

Step3：图像采集模块将模拟图像信号转化为数字图像信号，并存储于图像采集块中；

Step4：图像传输模块将Step3中图像采集模块中的图像数据发送到图像处理模块；

Step5：图像处理模块对从图像传输模块传输过来的图像进行模数转换，变为数字图像采用算法完成这些图像进行分割和特征提取，运用模式识别方法对分割并提取了特征后的单元进行识别、分类，完成对电梯钢丝绳当前状态特征的分析和提取；

Step6：钢丝绳状态判断模块通过图像处理模块的处理信息对钢丝绳的状态进行分类和判断；

Step7：钢丝绳状态判断模块将分类和判断结果传送至报警与判废模块；报警与判废模块根据钢丝绳状态，确定钢丝绳的损伤程度及相应等级；

Step8：报警与判废模块将当前钢丝绳的损伤程度及相应等级状态传输给运行中断处理模块，通过运行中断处理模块发送相关信息给相应的处理终端，并进行相应的处理。

作为进一步优选的，针对钢丝绳出现断股、散股或翘丝时，钢丝绳会出现断股处钢丝外露、散股或翘丝处直径增大的情况，当这些钢丝绳异常位置经过配置安装在电梯井道内的CCD工业摄像机时获取钢丝绳的原始图像，基于上述考虑，所述Step1中CCD工业摄像机采样时间间隔设定为1～5s，优选的，采样时间间隔设定为2s，既能保证具有完整的连续图像，也减少CCD工业摄像机过于频繁的工作，容易减少其使用寿命。本实施方式中，电梯曳引钢丝绳检测系统安装在电梯井道内对钢丝绳进行检测，因为钢丝绳是受力绷紧的，运行过程中摆动幅度小，除非出现钢丝绳扭曲的现象，但也说明电梯曳引钢丝绳检测方法可以检测出钢丝绳严重扭曲的情况。

作为进一步优选的，所述Step3中图像采集模块中包括有采样电路和A/D转换器，A/D转换器将采集的模拟图像信号转化为数字图像信号，并存储于图像采集块中。然后，图像传输模块将Step3中图像采集模块中的图像数据发送到图像处理模块。

具体的，在Step5中，钢丝绳图像处理模块首先对采集到的图像进行处理，获取灰度图像；然后对其进行滤波降噪；接着对处理过的图像进行离散平稳小波变换；最后对图像采用最佳阈值分割和形态学的方法进行边缘检测。

在Step6中，钢丝绳状态判断模块提取钢丝绳缺陷的形状特征，并对其进行判断。这样，钢丝绳的基本状态就会被检测出来。报警与判废模块根据相应状态发出报警信号传输给运行中断处理模块，通过运行中断处理模块通知维护人员并停止电梯的运行，此种模式，在很大程度上及时预防钢丝绳出现断股或停梯事故，大大增加了电梯安全性能。

作为进一步优选的，所述Step8中报警与判废模块上还安装有无线传输模块、蜂鸣器和闪烁灯，所述蜂鸣器和闪烁灯相连接且同步运行，无线传输模块将钢丝绳状态远程传送至中断处理模块。在实施方式中，所述的报警判废模块与所述的运行中断模块进行通讯连接，如当检测出钢丝绳有异常时，通过运行中断处理模块通知维护人员，由维保人员根据实际情况发出电信号控制运行中断模块停止电梯的运行。同时，如检测出钢丝绳有异常，报警与判废模块上的蜂鸣器和闪烁灯还会同时发出闪烁和蜂鸣，告知附近的人员电梯出现故障，预防人员乘坐有故障的电梯。

作为进一步优选的，所述Step8的运行中断处理模块可以发出两种信号，包括故障通知信号和电梯终端信号，所述的故障通知信号通过短信或者电话方式通知维护人员，进行钢丝绳相应的更换或维保服务；所述电梯终端信号通过控制运行中断模块停止电梯的运行，本实施方式中，运行中断处理模块进行两方面的布控，减小事故风险和再发生频率。

上述实施方式中钢丝绳检测方法，简单有效，钢丝绳的异常或正常时的相应状态均能被检测出来，能够达到有效预防和及时处理的效果，时效性高，检测结果准确，分析判断精准。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统，其特征在于：包括CCD工业摄像机、钢丝绳图像采集模块、图像传输模块、图像处理模块、钢丝绳状态判断模块、报警与判废模块和运行中断处理模块；所述CCD工业摄像机和钢丝绳图像采集模块之间互相通讯，钢丝绳图像采集模块与图像传输模块之间互相通讯，图像传输模块与图像处理模块之间进行通讯连接，图像处理模块与钢丝绳状态判断模块之间进行通讯连接，钢丝绳状态判断模块和报警与判废模块之间通讯连接；报警与判废模块与运行中断处理模块之间进行通讯连接。

2.根据权利要求1所述的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统，其特征在于：所述钢丝绳图像采集模块通过CCD工业摄像机先获取模拟图像，然后通过图像传输模块将图像传输至图像分析处理模块。

3.根据权利要求1所述的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统，其特征在于：所述报警判废模块上还安装有无线传输模块、蜂鸣器和闪烁灯，所述蜂鸣器和闪烁灯相连接，且进行同步运行；所述无线传输模块将钢丝绳的状态信息同步发送至管理或维修单位的客户端。

4.根据权利要求1所述的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统，其特征在于：所述图像处理模块以DSP芯片为核心。

5.一种使用权利要求1所述的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测系统的检测方法，其特征在于：具体步骤如下：

Step1：设置不同的CCD工业摄像机采样时间间隔，连续完整地获得某一时刻的钢丝绳图像；

Step2：CCD工业摄像机将电梯某一时刻的钢丝绳样本转化为模拟图像信号，传输给钢丝绳图像采集模块；

Step3：图像采集模块将模拟图像信号转化为数字图像信号，并存储于图像采集块中；

Step4：图像传输模块将Step3中图像采集模块中的图像数据发送到图像处理模块；

Step5：图像处理模块对从图像传输模块传输过来的图像采用算法完成这些图像进行分割和特征提取，运用模式识别方法对分割并提取了特征后的单元进行识别、分类，完成对电梯钢丝绳当前状态特征的分析和提取；

Step6：钢丝绳状态判断模块通过图像处理模块的处理信息对钢丝绳的状态进行分类和判断；

Step7：钢丝绳状态判断模块将分类和判断结果传送至报警与判废模块；报警与判废模块根据钢丝绳状态，确定钢丝绳的损伤程度及相应等级；

Step8：报警与判废模块将当前钢丝绳的损伤程度及相应等级状态传输给运行中断处理模块，通过运行中断处理模块发送相关信息给相应的处理终端，并进行相应的处理。

6.根据权利要求5所述的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测方法，其特征在于：所述Step3中图像采集模块中包括有采样电路和A/D转换器，A/D转换器将采集的模拟图像信号转化为数字图像信号，并存储于图像采集块中。

7.根据权利要求5所述的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测方法，其特征在于：所述Step1中CCD工业摄像机采样时间间隔设定为1～5s。

8.根据权利要求5所述的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测方法，其特征在于：所述Step8中报警与判废模块上还安装有无线传输模块、蜂鸣器和闪烁灯，所述蜂鸣器和闪烁灯相连接且同步运行，无线传输模块将钢丝绳状态远程传送至中断处理模块。

9.根据权利要求8所述的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测方法，其特征在于：所述报警与判废模块通过无线传输模块发出相应的报警信号给运行中断处理模块的同时，如有危险信号，报警与判废模块上的蜂鸣器和闪烁灯同时发出闪烁和蜂鸣。

10.根据权利要求8所述的电梯曳引机钢丝绳状态在线检测方法，其特征在于：所述的运行中断处理模块发出两种信号，包括故障通知信号和电梯终端信号，所述的故障通知信号通过短信或者电话方式通知维护人员，进行钢丝绳相应的更换或维保服务；所述电梯终端信号通过控制运行中断模块停止电梯的运行。