CN111559681B - 一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪及其测试方法。该测试仪包括颜色传感器、钳形电流传感器、控制器、电脑(设有虚拟仪器)以及打印机。钳形电流传感器夹在电梯变频器输出三相电的任意一相上，并用于检测对应相的电流。颜色传感器用于在电梯的轿厢和对重位于同一水平线时，对准在电梯曳引钢丝绳上标注的白色标识，白色标识随着钢丝绳的运行而运行，白色标识运行至正好与颜色传感器相对的时候产生检测信号，此时该信号触发钳形电流传感器检测电梯变频器输出三相电的一相瞬间电流，该相为钳形电流传感器所夹的电梯变频器输出的那一相。本发明无需人工进行绘制平衡系数曲线图，降低环境影响和人为影响产生的误差，提高测试数据的精度。

Description

一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪及其测试方法

技术领域

本发明涉及电梯检验技术领域的一种平衡系数测试仪，尤其涉及一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，还涉及一种基于虚拟仪器的平衡系数的测试方法。

背景技术

为了保证电梯的安全运行，曳引驱动电梯的平衡系数应当在0.40～0.50之间。轿厢分别装载额定载重量的40％、50％作上、下全程运行。现有的电梯平衡系数测试方法主要是通过人工采集数据，并利用数据绘制平衡系数曲线图。但是，随着电梯的发展以及特种设备检验工作的需要，这种检验方法存在以下一些弊端：

1.测试数据会因测试人员个体差异而产生差别。同一台电梯会因不同测试人员视觉上的个体差异以及测试人员疲劳程度而出现测试数据的差别，这会使检测结果的权威性、科学性和严肃性大打折扣。

2.容易受测试环境的影响，造成测试数据的误差。在实际测试中，机房环境的差别很大。比如照明条件、光线强度、噪声强度等都会影响测试人员对曳引绳标记的判断。

3.目测曳引绳标记再到记录数据之间存在时间前后差异，这会导致测试数据的准确度降低，尤其是楼层不高的电梯，变频器输出的三相电变化很快，测试人员读出数据的那一刻往往不是轿厢和对重在一个水平线上的时刻，继而容易造成测试数据的误差。

发明内容

为解决现有的平衡系数测试技术存在误差大、精度低的技术问题，本发明提供一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪及其测试方法。

本发明采用以下技术方案实现：一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其用于测试曳引驱动电梯的平衡系数，其包括：

颜色传感器，其安装在所述电梯的曳引机基座上，并用于在所述电梯的轿厢和对重位于同一水平线时，对准在所述电梯曳引钢丝绳上标注的白色标识，所述白色标识随着钢丝绳的运行而运行，所述颜色传感器在白色标识运行至正好与颜色传感器相对的时候产生一个检测信号；

至少一个钳形电流传感器，其夹在所述电梯的变频器输出三相电的至少一相上，并用于检测对应相的电流；

控制器，其用于在将重量为所述电梯额定载重量的a％的配重结构均匀放置在所述轿厢中时，驱使所述轿厢以额定速度先从底层端站运行至顶层端站，再从所述顶层端站运行至所述底层端站，并在所述颜色传感器两次产生所述检测信号时分别采集所述钳形电流传感器检测的电流值I₁和I₂；所述控制器还用于在将重量为所述额定载重量的b％的配重结构均匀放置在所述轿厢中时驱使所述轿厢以额定速度从所述底层端站运行至所述顶层端站，再从所述顶层端站运行至所述底层端站，并在所述颜色传感器两次产生所述检测信号时分别采集所述钳形电流传感器检测的电流值I₃和I₄；所述控制器还用于先根据电流值I₁、I₂、I₃和I₄计算所述平衡系数实测值，且计算公式为：K₁＝(I₃－I₁)/(I₂－I₄)，K₁代表所述平衡系数实测值，再判断所述平衡系数实测值是否处于一个预设标准范围以内；若所述平衡系数未处于所述预设标准范围以内，所述控制器则计算需增加或减少的对重块数量，且计算公式为：

M为所述额定载重量，N为每个对重块的重量；在所述平衡系数实测值小于所述预设标准范围的下限值时，K₂取所述预设标准范围的下限值，n为需增加的对重块数量；在所述平衡系数实测值大于所述预设标准范围的上限值时，K₂取所述预设标准范围的上限值，n为需减少的对重块数量；

设有虚拟仪器的电脑，所述虚拟仪器用于供外部输入所述平衡系数的合格范围、额定载重量以及每个对重块的重量，并显示通过所述控制器计算出的需要增加或减少的对重块数量；以及

打印机，其用于打印所述平衡系数实测值的曲线图。

本发明通过颜色传感器对曳引钢丝绳上标注的白色标识进行检测，通过钳形电流传感器检测相应的电流，而控制器则可以在配重结构位于轿厢中时使轿厢以额定速度上行和下行，在升降的过程中颜色传感器会产生两次检测信号，这两次检测信号均在轿厢和对重位于同一水平线，而控制器则在这两次产生检测信号时立即触发钳形电流传感器采集电流，并利用采集的电流计算出平衡系数实测值，这样打印机就可以自动打印出该曲线图，无需人工进行绘制。在测试的过程中，由于测试数据是通过传感器实时检测出来的，这样就避免了因测试人员个体差异而产生偏差，只需做好标识并安装好传感器即可，无需测试人员肉眼观测，避免因人为因素导致电流测试结果的误差。控制器还会根据平衡系数实测值，判断该值是否处于预设标准范围以内，一旦不合格则通过公式计算出需要增加或者减少的对重块数量，这样可便于电梯检验人员对电梯进行调整，使最终的电梯平衡系数能够符合规定，解决了现有的平衡系数测试存在误差大、精度低的技术问题，提高了测试数据精度的技术效果。

作为上述方案的进一步改进，a％和b％分别为所述预设标准范围的上限值和下限值，且所述预设标准范围为40％～50％。

作为上述方案的进一步改进，所述标识为由反光材料制成的反光板，并用于将所述颜色传感器的发射器发出的光束反射回所述颜色传感器的接收器。

作为上述方案的进一步改进，所述平衡系数测试仪还包括：

测试车，其包括车体、平台、动力机构、多个车轮以及称重传感器；所述车体具有供多个砝码储纳的容纳空间；所述平台设置在所述容纳空间的底部，并用于支撑所有砝码；多个车轮转动安装在所述车体的底部上，并通过转动带动所述车体运行；所述动力机构安装在所述车体中，并用于驱使至少一对同轴设置的车轮转动；所述称重传感器安装在所述平台与所述车体之间，并用于检测位于所述平台上的砝码的总重量；所述电脑用于显示所述总重量；其中，所述配重结构为所有砝码与所述测试车的整体结构；所述控制器还用于在驱使所述轿厢运行前驱使所述测试车运行至所述轿厢中。

进一步地，在所述配重结构的重量为所述额定载重量的a％时，所述砝码的配重量的计算公式为：m₁＝100×Ma-m₂；在所述配重结构的重量为所述额定载重量的b％时，所述砝码的配重量的计算公式为：m₁＝100×Mb-m₂；其中，m₁为所述配重量，m₂为所述测试车的重量。

再进一步地，所述测试车还包括自动配重系统；所述自动配重系统包括至少两块夹板、驱动组件、升降杆、旋转电机以及旋转杆；所述升降杆的固定段固定在所述车体上；所述旋转电机安装在所述升降杆的升降段上；所述旋转杆与所述升降杆的轴向垂直，所述旋转电机用于驱使所述旋转杆在所述升降杆的径向上旋转；两块夹板安装在所述旋转杆上，且平行设置，并能够相对移动；所述驱动组件用于驱使两块夹板相对移动以夹取位于所述容纳空间中的砝码；所述控制器用于先根据所述总重量和所述配重量的差量，计算需卸载的砝码数量，再驱使所述升降杆升降以使所述夹板达到一个预设高度一，然后驱使所述旋转电机旋转以使所述夹板位于顶层的砝码的上方，再然后驱使所述升降杆下降一个预设高度二，使两块夹板分别位于所述砝码的相对两侧，随后通过所述驱动组件驱使两块夹板将所述砝码夹住，再随后驱使所述升降杆上升一个预设高度三，最后驱使所述旋转电机旋转以使所述夹板离开所述容纳空间。

作为上述方案的进一步改进，所述驱动组件包括螺纹杆、至少两根导杆以及夹取电机；所述螺纹杆的螺纹段与其中一个夹板螺纹连接，且连接在所述夹取电机的输出轴上；所述导杆的两端分别穿过两块夹板，并相对所述旋转杆固定；所述夹取电机安装在所述旋转杆上。

作为上述方案的进一步改进，所述自动配重系统还包括分别与至少两块夹板对应的至少两块电磁铁；每块电磁铁安装在对应的夹板上，且两块电磁铁分别位于两块夹板相远离的两侧；其中，所述控制器在两块夹板夹住所述砝码时，使所述电磁铁接受供电而产生对所述砝码的吸力，并在所述夹板预放下所述砝码时，使所述电磁铁断电。

作为上述方案的进一步改进，所述颜色传感器为阿童木智能科技有限公司生产的CL2-N3A1传感器，所述控制器为89S52单片机，所述钳形电流传感器为哈尔滨三达德电力技术有限公司生产的型号为Q20B的互感器。

本发明还提供一种基于虚拟仪器的平衡系数的测试方法，其应用于上述任意所述的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪中，其包括以下步骤：

(1)在所述电梯的轿厢和对重位于同一水平线时，在所述电梯曳引钢丝绳上标注一个颜色传感器能够识别的白色标识，所述颜色传感器安装在所述电梯的曳引机基座上且对准所述白色标识；同时，还将一个钳形电流传感器夹在所述电梯的变频器输出三相电的某一相上；

(2)将重量为所述电梯额定载重量的a％的配重结构均匀放置在所述轿厢中，并驱使所述轿厢以额定速度从底层端站运行至顶层端站，再从所述顶层端站运行至所述底层端站，并在所述颜色传感器两次产生所述检测信号时分别采集所述钳形电流传感器检测的电流值I₁和I₂；

(3)将重量为所述额定载重量的b％的配重结构均匀放置在所述轿厢中，并驱使所述轿厢以额定速度从所述底层端站运行至所述顶层端站，再从所述顶层端站运行至所述底层端站，并在所述颜色传感器两次产生所述检测信号时分别采集所述钳形电流传感器检测的电流值I₃和I₄；

(4)计算所述平衡系数实测值，且计算公式为：K₁＝(I₃－I₁)/(I₂－I₄)，K₁代表所述平衡系数实测值；

(5)判断所述平衡系数实测值是否处于一个预设标准范围以内；

若所述平衡系数未处于所述预设标准范围以内，则计算需增加或减少的对重块数量，且计算公式为：

M为所述额定载重量，N为每个对重块的重量；在所述平衡系数实测值小于所述预设标准范围的下限值时，K₂取所述预设标准范围的下限值，n为需增加的对重块数量；在所述平衡系数实测值大于所述预设标准范围的上限值时，K₂取所述预设标准范围的上限值，n为需减少的对重块数量；

(6)在一个虚拟仪器人机界面上打印所述平衡系数实测值的曲线图，并根据所述对重块数量调节所述平衡系数实测值直至所述平衡系数实测值处于所述预设标准范围以内。

相较于现有的平衡系数测试技术，本发明的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪及其测试方法具有以下有益效果：

1、该基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其通过颜色传感器对曳引钢丝绳上标注的白色标识进行检测，仅在轿厢与对重在同一水平线上的时候检测到白色标识，当颜色传感器检测到白色标识时钳形电流传感器立即检测相应的一相电流，通过控制器在两种重量的配重结构位于轿厢中时使轿厢以额定速度上行和下行，在轿厢升降的过程中颜色传感器会产生两次检测信号，而且这两次检测信号均在轿厢和对重位于同一水平线时产生，这样控制器就会立即触发钳形电流传感器采集电流，最后利用采集的电流计算出平衡系数实测值，这样打印机就可以自动打印出该曲线图，无需人工进行绘制。

在测试的过程中，由于测试数据是通过传感器实时检测出来的，这样就避免了因测试人员个体差异而产生偏差，只需做好标识并安装好传感器即可，无需测试人员肉眼观测，避免因人为因素导致电流测试结果的误差。而且，控制器还会根据平衡系数实测值，判断该值是否处于预设标准范围以内，一旦不合格则通过相应的计算公式计算出需要增加或者减少的对重块数量，这样可便于电梯检验人员对电梯进行调整，使最终的电梯平衡系数能够符合规定，提高了测试数据的准确度。

2、该基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其还可以设置测试车。测试车中能够存放砝码，而且测试车和所有砝码组成为该配重结构，这样在需要将配重结构放在轿厢中时控制器就可以驱使动力机构使车体运行至轿厢中，无需人为地将砝码等结构搬运进轿厢，可以大大降低劳动强度，方便进行测试。而且，由于测试车具有称重传感器，称重传感器能够检测出所有砝码的总重量，而且测试车本身的重量为定值，这样在需要配出一定重量的配重结构时，只需要改变位于车体中砝码的重量即可，配重更加方便，可以提高平衡系数的测试速度和测试效率。

3、该基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其测试车还可以设置自动配重系统。自动配重系统的驱动组件能够驱使夹板将砝码夹住，并进一步在旋转杆的作用下而能够在水平面上移动，在升降杆的作用下而在垂直方向上移动。控制器能够根据总重量和配重量之间的差量，计算出需要卸载的砝码数量，然后依次对升降杆、旋转电机、夹板进行控制，使夹板将砝码夹取，最后再次对这些部件进行控制，将夹取的砝码移动至容纳空间外，实现对砝码的卸载功能。由于应用在平衡系数测试的砝码的重量一般比较重，而该自动配重系统无需人为卸载砝码，省力省时，能够提高配重效率，同时还能够避免砝码人工搬运过程中出现的意外，保障测试人员的安全。

4、该基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其测试车的自动配重系统的驱动组件可以用个螺纹杆与导向的配合而使夹板相对运动。在夹取电机转动时，螺纹杆的螺纹段会与其中一块夹板之间产生相对转动，使该夹板受螺接的作用而沿着导杆的轴向移动，进而能够将砝码夹取。夹取砝码的过程无需人工干预，安全可靠。

5、该基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其自动配重系统还可以设置电磁铁。电磁铁在夹板夹取砝码使提供吸力，可以增加砝码与夹板之间的摩擦力，使砝码不易脱落，而在夹板预放下砝码时则不提供磁性，以便于砝码快速落下。这样，能够使卸载砝码的过程更加顺利，可以降低出现砝码脱落的风险，还能够提高能够夹取砝码的范围。

6、该基于电脑(虚拟仪器)的平衡系数的测试方法，其有益效果与上述基于虚拟仪器的平衡系数测试仪的有益效果相同，在此不再做赘述。

附图说明

图1为本发明实施例1的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪的系统框架图。

图2为图1中基于虚拟仪器的平衡系数测试仪的软件流程图。

图3为图1中基于虚拟仪器的平衡系数测试仪的人机界面测试图。

图4为本发明实施例3的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪的测试车的结构示意图。

图5为本发明实施例4的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪的测试车的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。

实施例1

请参阅图1、图2以及图3，本实施例提供了一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，该测试仪用于测试曳引驱动电梯的平衡系数。本实施例的测试仪以光电信号触发记录电流值的方法代替目测记录电梯轿厢与对重在同一水平线时电梯变频器输出的某一相电流，避免了目测带来的人为误差，达到提高测试精度的目的。其中，该测试仪包括颜色传感器、钳形电流传感器、控制器、电脑(其设有虚拟仪器)以及打印机。

颜色传感器安装在电梯的曳引机基座上，并用于在电梯的轿厢和对重位于同一水平线时，对准在电梯曳引钢丝绳上标注的白色标识所述白色标识随着钢丝绳的运行而运行，所述颜色传感器在白色标识运行至正好与颜色传感器相对的时候产生一个检测信号。该曳引钢丝绳上的标识能被光束所感应而产生光信号，并由光信号控制电路形成电信号。这里提供一种设置方式，将标识设置为由反光材料制成，反光材料用于将颜色传感器的发射器发出的光束反射回颜色传感器的接收器。颜色传感器还可以为其他传感器，只需要能够在轿厢与对重位于同一水平线上时产生检测信号即可。颜色传感器所检测的数据可以通过无线传输模块进行传输，也可以通过线缆等方式进行传输。

钳形电流传感器的数量至少为一个，而且钳形电流传感器夹在电梯的变频器输出三相电的其中一相上。在本实施例中，钳形电流传感器为哈尔滨三达德电力技术有限公司生产的型号为Q20B的互感器，其精度达到千分之二，完全满足本设计的要求。钳形电流传感器所检测的数据可以通过无线传输模块进行传输，也可以通过线缆等方式进行传输。

控制器用于在将重量为电梯额定载重量的a％的配重结构均匀放置在轿厢中时，驱使轿厢以额定速度先从底层端站运行至顶层端站，再从顶层端站运行至底层端站，并在颜色传感器两次产生检测信号时分别采集钳形电流传感器检测的电流值I₁和I₂。控制器还用于在将重量为额定载重量的b％的配重结构均匀放置在轿厢中时驱使轿厢以额定速度从底层端站运行至顶层端站，再从顶层端站运行至底层端站，并在颜色传感器两次产生检测信号时分别采集钳形电流传感器检测的电流值I₃和I₄。颜色传感器产生的检测信号经过信号变换后送至控制器中，而钳形电流传感器产生的信号经过信号变换和模数转换后送至控制器中。在本实施例中，由于曳引驱动电梯的平衡系数应当在0.40～0.50之间，轿厢分别装载额定载重量的40％、50％作上、下全程运行，因此a％和b％分别为预设标准范围的上限值和下限值，且预设标准范围为40％～50％。

控制器还用于先根据电流值I₁、I₂、I₃和I₄计算平衡系数实测值，且计算公式为：K₁＝(I₃－I₁)/(I₂－I₄)，K₁代表平衡系数实测值，再判断平衡系数实测值是否处于一个预设标准范围以内。

若平衡系数未处于预设标准范围以内，控制器则计算需增加或减少对重块数量。假设轿厢及其附件的重量为P，电梯额定载重量为M，对重的重量为G，此时P+KM＝G。如果平衡系数实测值为K₁，那么此时的对重重量为G₁，如果平衡系数合格的上限值或者下限值为K₂(K₂取0.4或0.5)，那么此时的对重重量为G₂，代入上述等式为：

P+K₁M＝G₁和P+K₂M＝G₂

二式相减得出：(K₁－K₂)M＝G₁－G₂，即ΔG＝ΔKM，假设每个对重块的重量为N，增加或者减少的对重块数量为ΔG/N，这样就可以得到对重块数量的计算公式为：

其中，在平衡系数实测值小于预设标准范围的下限值时，K₂取预设标准范围的下限值，n为需增加的对重块数量。在平衡系数实测值大于预设标准范围的上限值时，K₂取预设标准范围的上限值，n为需减少的对重块数量。在本实施例中，控制器为89S52单片机。该单片机通过串口线与上位机(电脑)进行通信，利用Labview编程，在电脑上以坐标图的形式将平衡系数的曲线图绘出，同时直接计算平衡系数值并显示该数值。

虚拟仪器用于供外部输入平衡系数的合格范围、额定载重量以及每个对重块的重量，并显示通过控制器计算出的需要增加或减少的对重块数量。即如果平衡系数值不在允许范围内，在电脑(虚拟仪器)的人机界面上利用电脑键盘输入电梯额定载重量和单个对重的重量可以显示出需要增加或者减少几块对重。打印机则用于打印平衡系数实测值的曲线图，可以实时将数据打印出来以供测试人员查看。打印机可以采用现有的迷你打印机，其尺寸比较小，可以满足实际现场需要。

在本实施例中，最后采用带串行接口的笔记本电脑设计虚拟仪器，利用虚拟仪器软件读取串口数据是本设计的关键之一，而串口是计算机上一种通用设备通信的协议，RS232是由电子工业协会所制定的异步传输标准接口，上位机和下位机之间的协议正确与否直接关系到虚拟仪器能否正确读取串口数据。LabVIEW是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。

在现场测试时，利用虚拟仪器的软件对传感器接收到的数据进行处理后在电脑屏幕上显示，图3中曲线图中的横坐标是轿厢中放置的砝码与额定载重量的比值，纵坐标是变频器输出端的三相电电流值(单位：A)。手动输入平衡系数的合格范围，上限值是50％，下限值是40％，颜色传感器采集到的轿厢位置信号和钳形电流传感器采集来的电流信号，通过单片机的分析和处理把信号送入电脑完成电梯平衡系数曲线图的绘制最终显示平衡系数至并判断结果合格与否，如果结果不合格，在电脑(虚拟仪器)的人机界面输入电梯额定载重量和单个对重的重量可以显示出需要增加几块或者减少几块对重，通过打印机还可以将平衡系数曲线图打印出来。图3显示某台电梯现场测试的平衡系数曲线图，平衡系数测试结果为56％，该结果不合格，电脑(虚拟仪器)的人机界面以红色警示色提醒相关人员。

综上所述，相较于现有的平衡系数测试技术，本实施例的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪具有以下优点：

该基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其通过颜色传感器对曳引钢丝绳上标注的标识进行检测，通过钳形电流传感器检测相应的电流，通过控制器在两种重量的配重结构位于轿厢中时使轿厢以额定速度上行和下行，在轿厢升降的过程中颜色传感器会产生两次检测信号，而且这两次检测信号均在轿厢和对重位于同一水平线时产生，这样控制器就会立即触发钳形电流传感器采集电流，最后利用采集的电流计算出平衡系数实测值，这样打印机就可以自动打印出该曲线图，无需人工进行绘制。

在测试的过程中，由于测试数据是通过传感器实时检测出来的，这样就避免了因测试人员个体差异而产生偏差，只需做好标识并安装好传感器即可，无需测试人员肉眼观测，避免因人为因素导致电流测试结果的误差。而且，控制器还会根据平衡系数实测值，判断该值是否处于预设标准范围以内，一旦不合格则通过相应的计算公式计算出需要增加或者减少的对重块数量，这样可便于电梯检验人员对电梯进行调整，使最终的电梯平衡系数能够符合规定，提高了测试数据的准确度。

实施例2

本实施例提供了一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其在实施例1的基础上增加了测试车。其中，测试车包括车体、平台、动力机构、多个车轮以及称重传感器。车体具有供多个砝码储纳的容纳空间，该容纳空间可以一般设置的足够大，而且可以为敞开式空间。平台设置在容纳空间的底部，并用于支撑所有砝码。平台相对车体而言可以移动，这两者之间不存在接触。多个车轮转动安装在车体的底部上，并通过转动带动车体运行。车轮可采用耐磨耐压车轮，能够承受足够大的压力。动力机构安装在车体中，并用于驱使至少一对同轴设置的车轮转动。动力机构一般采用伺服电机和蓄电池，蓄电池向伺服电机供电，使伺服电机转动，伺服电机转动而带动车轮转动。称重传感器安装在平台与车体之间，并用于检测位于平台上的砝码的总重量。

其中，电脑用于显示总重量，可在虚拟仪器上显示，这样测试人员就可以第一时间知道砝码的重量，以便于对砝码数量进行调节。配重结构为所有砝码与测试车的整体结构，这样就可以通过可移动的测试车来实现配重过程。控制器还用于在驱使轿厢运行前驱使测试车运行至轿厢中，控制器在需要测试前可以驱使测试车进入至轿厢的底面中心位置。配重结构的重量为额定载重量的a％时，砝码的配重量的计算公式为：m₁＝100×Ma-m₂。在配重结构的重量为额定载重量的b％时，砝码的配重量的计算公式为：m₁＝100×Mb-m₂。式中，m₁为配重量，m₂为测试车的重量。

由于测试车中能够存放砝码，而且测试车和所有砝码组成为该配重结构，这样在需要将配重结构放在轿厢中时控制器就可以驱使动力机构使车体运行至轿厢中，无需人为地将砝码等结构搬运进轿厢，可以大大降低劳动强度，方便进行测试。而且，由于测试车具有称重传感器，称重传感器能够检测出所有砝码的总重量，而且测试车本身的重量为定值，这样在需要配出一定重量的配重结构时，只需要改变位于车体中砝码的重量即可，配重更加方便，可以提高平衡系数的测试速度和测试效率。

实施例3

请参阅图4，本实施例提供了一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，该测试仪在实施例2的基础上增加了自动配重系统。自动配重系统属于测试车的部分结构，而且包括至少两块夹板2、驱动组件3、升降杆4、旋转电机5以及旋转杆6。

升降杆4分为两部分，一部分为固定段，另一部分为升降段。升降杆4的固定段固定在车体1上，旋转电机5安装在升降杆4的升降段上。在本实施例中，升降杆4可以采用液压杆等现有的伸缩件，其具有较大的升降作用力，能够将至少一个砝码7举起。旋转杆6与升降杆4的轴向垂直，旋转电机5用于驱使旋转杆6在升降杆4的径向上旋转。旋转杆6在其他实施例中可以替换成旋转板、旋转块等。旋转杆6与旋转电机5连接的部分可以采用联轴器等连接，当然，由于旋转杆6上需要安装较重的部件，在一些实施例中，旋转电机5可以通过齿轮箱间接带动旋转杆转动，这样可以减少旋转杆6对旋转电机的输出轴的侧压力。

两块夹板2安装在旋转杆6上，而且平行设置，并能够相对移动。两块夹板2的尺寸需要根据砝码7的侧面面积进行确定，在两块夹板2相向运动时，这两者之间的距离缩短，从而能够将位于这两者之间的砝码7夹住。驱动组件用于驱使两块夹板2相对移动以夹取位于容纳空间中的砝码7。驱动组件可以采用现有的驱动结构，只要能够满足驱使两块夹板2相向运动且使两块夹板2与砝码7之间具有非常大的压力即可。在本实施例中，驱动组件包括螺纹杆8、至少两根导杆9以及夹取电机10。螺纹杆8的螺纹段与其中一个夹板2螺纹连接，且连接在夹取电机10的输出轴上。导杆9的两端分别穿过两块夹板2，并相对旋转杆6固定。夹取电机安装在旋转杆上。

控制器用于先根据总重量和配重量的差量，计算需卸载的砝码数量，再驱使升降杆4升降以使夹板2达到一个预设高度一，然后驱使旋转电机5旋转以使夹板2位于顶层的砝码7的上方，再然后驱使升降杆4下降一个预设高度二，使两块夹板2分别位于砝码7的相对两侧，随后通过驱动组件驱使两块夹板2将砝码7夹住，再随后驱使升降杆4上升一个预设高度三，最后驱使旋转电机5旋转以使夹板2离开容纳空间。一般而言，计算出的差量为单个砝码重量的数倍，这样在计算卸载砝码数量时只用将差量除以单个砝码重量即可。

综上所述，自动配重系统的驱动组件能够驱使夹板将砝码7夹住，并进一步在旋转杆6的作用下而能够在水平面上移动，在升降杆4的作用下而在垂直方向上移动，实现砝码7的三维运动。控制器能够根据总重量和配重量之间的差量，计算出需要卸载的砝码数量，然后依次对升降杆4、旋转电机5、夹板2进行控制，使夹板2将砝码7夹取，最后再次对这些部件进行控制，将夹取的砝码7移动至容纳空间外，实现对砝码7的卸载功能。由于应用在平衡系数测试的砝码7的重量一般比较重，而该自动配重系统无需人为卸载砝码7，省力省时，能够提高配重效率，同时还能够避免砝码人工搬运过程中出现的意外，保障测试人员的安全。在夹取电机转动时，螺纹杆8的螺纹段会与其中一块夹板2之间产生相对转动，使该夹板2受螺接的作用而沿着导杆9的轴向移动，进而能够将砝码2夹取。夹取砝码的过程无需人工干预，安全可靠。

实施例4

请参阅图5，本实施例提供了一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，该测试仪在实施例3的基础上增加了电磁铁11。电磁铁11属于自动配重系统，而且其数量至少为两块。每块电磁铁11与一块夹板2对应，每块电磁铁11安装在对应的夹板2上，而且两块电磁铁11分别位于两块夹板2相远离的两侧。其中，控制器在两块夹板2夹住砝码7时，使电磁铁11接受供电而产生对砝码7的吸力，并在夹板预放下砝码7时，使电磁铁11断电。电磁铁11在夹板2夹取砝码使提供吸力，可以增加砝码7与夹板2之间的摩擦力，使砝码7不易脱落，而在夹板2预放下砝码7时则不提供磁性，以便于砝码7快速落下。这样，能够使卸载砝码7的过程更加顺利，可以降低出现砝码7脱落的风险，还能够提高能够夹取砝码7的范围。

实施例5

本实施例提供了一种基于电脑(虚拟仪器)的平衡系数的测试方法，其应用于实施例1-4中所提供的任意一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪中。其中，该测试方法包括以下这些步骤，即步骤(1)-(6)。

(1)在电梯的轿厢和对重位于同一水平线时，在电梯曳引钢丝绳上标注一个颜色传感器能够识别的白色标识，红外传感器或霍尔传感器安装在电梯的曳引机基座上且对准标识。同时，还将一个钳形电流传感器夹在电梯的变频器输出三相电的某一相上。另外，还将将红外传感器或者霍尔传感器以及钳形电流互感器的信号端接入该仪器设备的主机，最后将主机与电脑采用串口相连。

(2)将重量为电梯额定载重量的a％(40％)的配重结构均匀放置在轿厢中，并驱使轿厢以额定速度先从底层端站运行至顶层端站，再从顶层端站运行至底层端站，并在颜色传感器两次产生检测信号时分别采集钳形电流传感器检测的电流值I₁和I₂。

(3)将重量为额定载重量的b％(50％)的配重结构均匀放置在轿厢中，并驱使轿厢以额定速度从底层端站运行至顶层端站，再从顶层端站运行至底层端站，并在颜色传感器两次产生检测信号时分别采集钳形电流传感器检测的电流值I₃和I₄。

(4)计算平衡系数实测值，且计算公式为：K₁＝(I₃－I₁)/(I₂－I₄)，K₁代表平衡系数实测值。

(5)判断平衡系数实测值是否处于一个预设标准范围以内。

若平衡系数未处于预设标准范围以内，则计算需增加或减少的对重块数量。假设轿厢及其附件的重量为P，电梯额定载重量为M，对重的重量为G，此时P+KM＝G。如果平衡系数实测值为K₁，那么此时的对重重量为G₁，如果平衡系数合格的上限值或者下限值为K₂(K₂取0.4或0.5)，那么此时的对重重量为G₂，代入上述等式为：P+K₁M＝G₁和P+K₂M＝G₂。二式相减得出：(K₁－K₂)M＝G₁－G₂，即ΔG＝ΔKM，假设每个对重块的重量为N，增加或者减少的对重块数量为ΔG/N，这样就可以得到对重块数量的计算公式为：

M为额定载重量，N为每个对重块的重量。在平衡系数实测值小于预设标准范围的下限值时，K₂取预设标准范围的下限值，n为需增加的对重块数量。在平衡系数实测值大于预设标准范围的上限值时，K₂取预设标准范围的上限值，n为需减少的对重块数量。

(6)在一个虚拟仪器人机界面上打印平衡系数实测值的曲线图，并根据对重块数量调节平衡系数实测值直至平衡系数实测值处于预设标准范围以内。

该基于虚拟仪器的平衡系数的测试方法相较于现有的测试方法的优点与基于虚拟仪器的平衡系数测试仪的优点相同，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其用于测试曳引驱动电梯的平衡系数，其特征在于，其包括：

颜色传感器，其安装在所述电梯的曳引机基座上，并用于在所述电梯的轿厢和对重位于同一水平线时，对准在所述电梯曳引钢丝绳上标注的白色标识，所述白色标识随着钢丝绳的运行而运行，所述颜色传感器在白色标识运行至正好与颜色传感器相对的时候产生一个检测信号；

至少一个钳形电流传感器，其夹在所述电梯的变频器输出三相电的任意一相上，并用于检测对应相的电流；

控制器，其用于在将重量为所述电梯额定载重量的a％的配重均匀放置在所述轿厢中时，驱使所述轿厢以额定速度先从所述电梯的底层端站运行至顶层端站，再从所述顶层端站运行至所述底层端站，并在所述颜色传感器两次产生所述检测信号时分别采集所述钳形电流传感器检测的电流值I₁和I₂；所述控制器还用于在将重量为所述额定载重量的b％的配重结构均匀放置在所述轿厢中时驱使所述轿厢以额定速度从所述底层端站运行至所述顶层端站，再从所述顶层端站运行至所述底层端站，并在所述颜色传感器两次产生所述检测信号时分别采集所述钳形电流传感器检测的电流值I₃和I₄；所述控制器还用于先根据电流值I₁、I₂、I₃和I₄计算所述平衡系数实测值，且计算公式为：K₁＝(I₃－I₁)/(I₂－I₄)，K₁代表所述平衡系数实测值，再判断所述平衡系数实测值是否处于一个预设标准范围以内；若所述平衡系数未处于所述预设标准范围以内，所述控制器则计算需增加或减少的对重块数量，且计算公式为：

M为所述额定载重量，N为每个对重块的重量；在所述平衡系数实测值小于所述预设标准范围的下限值时，K₂取所述预设标准范围的下限值，n为需增加的对重块数量；在所述平衡系数实测值大于所述预设标准范围的上限值时，K₂取所述预设标准范围的上限值，n为需减少的对重块数量；

设有虚拟仪器的电脑，所述虚拟仪器用于供外部输入平衡系数的合格范围、所述额定载重量以及每个对重块的重量，并显示通过所述控制器计算出的需要增加或减少的对重块数量；以及

打印机，其用于打印所述平衡系数实测值的曲线图。

2.如权利要求1所述的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其特征在于，a％和b％分别为所述预设标准范围的上限值和下限值，且所述预设标准范围为40％～50％。

3.如权利要求1所述的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其特征在于，所述标识为由反光材料制成的反光板，并用于将所述颜色传感器的发射器发出的光束反射回所述颜色传感器的接收器。

4.如权利要求1所述的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其特征在于，所述平衡系数测试仪还包括：

测试车，其包括车体、平台、动力机构、多个车轮以及称重传感器；所述车体具有供多个砝码储纳的容纳空间；所述平台设置在所述容纳空间的底部，并用于支撑所有砝码；多个车轮转动安装在所述车体的底部上，并通过转动带动所述车体运行；所述动力机构安装在所述车体中，并用于驱使至少一对同轴设置的车轮转动；所述称重传感器安装在所述平台与所述车体之间，并用于检测位于所述平台上的砝码的总重量；所述电脑用于显示所述总重量；其中，所述配重结构为所有砝码与所述测试车的整体结构；所述控制器还用于在驱使所述轿厢运行前驱使所述测试车运行至所述轿厢中。

5.如权利要求4所述的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其特征在于，在所述配重结构的重量为所述额定载重量的a％时，所述砝码的配重量的计算公式为：m₁＝100×M/a-m₂；在所述配重结构的重量为所述额定载重量的b％时，所述砝码的配重量的计算公式为：m₁＝100×M/b-m₂；其中，m₁为所述配重量，m₂为所述测试车的重量。

6.如权利要求5所述的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其特征在于，所述测试车还包括自动配重系统；所述自动配重系统包括至少两块夹板、驱动组件、升降杆、旋转电机以及旋转杆；所述升降杆的固定段固定在所述车体上；所述旋转电机安装在所述升降杆的升降段上；所述旋转杆与所述升降杆的轴向垂直，所述旋转电机用于驱使所述旋转杆在所述升降杆的径向上旋转；两块夹板安装在所述旋转杆上，且平行设置，并能够相对移动；所述驱动组件用于驱使两块夹板相对移动以夹取位于所述容纳空间中的砝码；所述控制器用于先根据所述总重量和所述配重量的差量，计算需卸载的砝码数量，再驱使所述升降杆升降以使所述夹板达到一个预设高度一，然后驱使所述旋转电机旋转以使所述夹板位于顶层的砝码的上方，再然后驱使所述升降杆下降一个预设高度二，使两块夹板分别位于所述砝码的相对两侧，随后通过所述驱动组件驱使两块夹板将所述砝码夹住，再随后驱使所述升降杆上升一个预设高度三，最后驱使所述旋转电机旋转以使所述夹板离开所述容纳空间。

7.如权利要求6所述的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其特征在于，所述驱动组件包括螺纹杆、至少两根导杆以及夹取电机；所述螺纹杆的螺纹段与其中一个夹板螺纹连接，且连接在所述夹取电机的输出轴上；所述导杆的两端分别穿过两块夹板，并相对所述旋转杆固定；所述夹取电机安装在所述旋转杆上。

8.如权利要求7所述的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其特征在于，所述自动配重系统还包括分别与至少两块夹板对应的至少两块电磁铁；每块电磁铁安装在对应的夹板上，且两块电磁铁分别位于两块夹板相远离的两侧；其中，所述控制器在两块夹板夹住所述砝码时，使所述电磁铁接受供电而产生对所述砝码的吸力，并在所述夹板预放下所述砝码时，使所述电磁铁断电。

9.如权利要求1所述的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪，其特征在于，所述颜色传感器为阿童木智能科技有限公司生产的CL2-N3A1传感器，所述控制器为89S52单片机，所述钳形电流传感器为哈尔滨三达德电力技术有限公司生产的型号为Q20B的互感器。

10.一种基于虚拟仪器的平衡系数的测试方法，其应用于如权利要求1-9中任意一项所述的基于虚拟仪器的平衡系数测试仪中，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)将一个钳形电流传感器夹在所述电梯的变频器输出三相电的某一相上；在所述电梯的轿厢和对重位于同一水平线时，在所述电梯曳引钢丝绳上标注一个颜色传感器能够识别的白色标识，白色标识随着钢丝绳的运行而运行，白色标识运行至正好与颜色传感器相对的时候产生检测信号，此时该信号触发钳形电流传感器检测电梯变频器输出三相电的一相瞬间电流，该相为钳形电流传感器所夹的电梯变频器输出的那一相；所述颜色传感器安装在所述电梯的曳引机基座上且对准所述标识；

(2)将重量为所述电梯额定载重量的a％的配重结构均匀放置在所述轿厢中，并驱使所述轿厢以额定速度先从所述底层端站运行至顶层端站，再从所述顶层端站运行至所述底层端站，并在所述颜色传感器两次产生所述检测信号时分别采集所述钳形电流传感器检测的电流值I₁和I₂；

(3)将重量为所述额定载重量的b％的配重结构均匀放置在所述轿厢中，并驱使所述轿厢以额定速度从所述底层端站运行至所述顶层端站，再从所述顶层端站运行至所述底层端站，并在所述颜色传感器两次产生所述检测信号时分别采集所述钳形电流传感器检测的电流值I₃和I₄；

(4)计算所述平衡系数实测值，且计算公式为：K₁＝(I₃－I₁)/(I₂－I₄)，K₁代表所述平衡系数实测值；

(5)判断所述平衡系数实测值是否处于一个预设标准范围以内；

若所述平衡系数未处于所述预设标准范围以内，则计算需增加或减少的对重块数量，且计算公式为：

M为所述额定载重量，N为每个对重块的重量；在所述平衡系数实测值小于所述预设标准范围的下限值时，K₂取所述预设标准范围的下限值，n为需增加的对重块数量；在所述平衡系数实测值大于所述预设标准范围的上限值时，K₂取所述预设标准范围的上限值，n为需减少的对重块数量；

(6)在一个虚拟仪器的人机界面上打印所述平衡系数实测值的曲线图，并根据所述对重块数量调节所述平衡系数实测值直至所述平衡系数实测值处于所述预设标准范围以内。

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