CN112797919A - 一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电梯检验检测领域，特别涉及一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法。本发明公开了一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，包括以下步骤：a.检测前的准备；b.获得激光轮廓曲线照片；c.提取轮廓曲线；d.建立三维几何模型；e.提取轮槽的体征几何数据；f.缺陷定位。本发明能够在无接触曳引轮的条件下进行视觉检测，不破坏轮槽原有表面的情况下，对曳引轮轮槽表面尺寸的360°全方位检测，检测数据全面。

Description

一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法

技术领域

本发明涉及电梯检验检测领域，特别涉及一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法。

背景技术

曳引轮是电梯曳引系统重要组成部件，曳引机通过曳引轮轮槽与钢丝绳间的摩擦力为电梯轿厢上下运动提供驱动力。电梯长期运行过程中，受钢丝绳张力不均、装配误差过大、外来颗粒异物嵌入、曳引轮自身材料组织性能不一致等因素影响，曳引轮轮槽将发生磨损，使槽形尺寸发生改变，进而改变曳引电梯曳引条件，导致电梯运行时产生噪声和振动，严重时甚至发生溜梯、墩底等事故，威胁乘客人身安全。

常用的电梯曳引轮轮槽磨损检验方法:通过目视、钢直尺或轮槽磨损测量头对轮槽不均匀磨损程度和槽面尺寸进行检测，以判断曳引轮轮槽失效程度，这种方法存在测量不精确，检测效率低下等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，能够在无接触曳引轮的条件下进行视觉检测，不破坏轮槽原有表面的情况下，对曳引轮轮槽表面尺寸的360°全方位检测，检测数据全面。

根据本发明的第一方面实施例的一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，包括以下步骤：

a.检测前的准备：通过调节激光发射模块的位置，激光发射模块使所述曳引轮上显现一条沿所述曳引轮轴向延伸的轮廓曲线，通过调节拍照模块的位置，使拍照模块的相机拍到激光投射到曳引轮的轮廓曲线，将安装标记块安装在所述曳引轮上；

b.获得激光轮廓曲线照片：运转所述曳引轮，拍照模块对所述曳引轮连续拍照，获得曳引轮的轮槽表面激光轮廓线照片，选择曳引轮一圈内轮槽表面激光轮廓线照片；

c.提取轮廓曲线：选择曳引轮连续旋转一周的轮廓曲线为一组，提取激光轮廓线照片的轮廓曲线尺寸数据；

d.建立三维几何模型：依据所述曳引轮外圆的直径和激光轮廓线照片的轮廓曲线尺寸的数据，对轮槽尺寸进行三维重构；

e.提取轮槽的体征几何数据：对三维几何模型数据，针对各个轮槽截面曲线进行拟合分析，计算出轮槽角度γ，槽底拟合圆直径D、轮槽切口角度β、槽底宽度W、槽底拟合圆圆心距曳引轮边缘距离t，判断所提取的数据；

f.缺陷定位：将轮槽的体征几何数据与标准数据对比，根据数据对比找出具体定位的缺陷位置。

根据本发明实施例的一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，至少具有如下有益效果：用激光发射模块和拍照模块实现轮槽表面尺寸的检测，无需拆卸钢丝绳，检测装置直接置于曳引轮下方，与曳引轮无接触，实现无接触曳引轮的条件下进行视觉检测，不破坏轮槽原有表面；检测时操作曳引轮旋转，能够对曳引轮轮槽表面尺寸的360°全方位检测，检测数据全面；对轮廓曲线数据进行三维重构，在圆柱坐标系下建立曳引轮轮槽表面尺寸三维数字模型，根据角度、轴向位置可调出不同位置轮槽轮廓数据，能够得到三维的数据图形与标注值做对比，数据更加真实、直观、可靠。

根据本发明的一些实施例，所述的步骤a中激光发射模块使所述曳引轮上显现一条沿所述曳引轮轴向延伸的轮廓曲线：保持激光发射模块和拍照模块位置相对不变，左右调节激光发射模块和拍照模块，使激光轮廓线投射到曳引轮下方不同的部位，拍摄到不同部位的含有激光轮廓线的曳引轮照片，在曳引轮照片中测得轮槽槽深对应的像素点n，找出像素点n最小的曳引轮照片，该曳引轮照片对应的拍摄位置认为是激光发生器位于曳引轮正下方位置，此时激光方向穿过曳引轮轴心。

根据本发明的一些实施例，所述的步骤b中选择一组曳引轮连续旋转一周的轮廓曲线：拍摄的第一张照片编号为1，照片连续编号，拍摄的第N1张照片中首次出现含标记块的激光轮廓，当曳引轮继续旋转一圈使得第N2+1张照片中再次出现标记块的激光轮廓线且第N2张照片中无标记块时，选取第N1到第N2张为曳引轮一圈内轮槽表面激光轮廓线照片。

根据本发明的一些实施例，所述标记块沿曳引轮的轴向设置有第三支架，安装标记块时将所述标记块第三支架与曳引轮的边缘贴合。

根据本发明的一些实施例，所述的步骤c中提取激光轮廓线照片的轮廓曲线尺寸的数据：通过第三支架的实际长度方向尺寸，激光轮廓线照片中第三支架长度方向对应的像素点，第三支架的实际厚度方向尺寸，激光轮廓线照片中第三支架厚度方向对应像素点，得出曳引轮轴向转换系数和径向转换系数，以轮槽轮廓曲线的初始像素点为坐标原点，根据激光轮廓线照片轮廓曲线上，任意像素点位到坐标原点的轴向距离和径向距离，进而得到该任意像素点的坐标值。

根据本发明的一些实施例，所述标记块与所述曳引轮磁力连接，使所述标记块可拆卸安装所述曳引轮上。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是曳引轮轮槽三维尺寸检测原理示意图；

图2是曳引轮轮槽三维尺寸检测原理立体示意图；

图3是曳引轮轮槽三维尺寸检测原理工作状态立体示意图；

图4是激光发生器发射激光示意图；

图5是相机拍摄的曳引轮激光轮廓照片示意图；

图6是标记块在曳引轮上安装示意图；

图7是相机拍摄的曳引轮带标记块激光轮廓照片示意图；

图8是由图7进行三维重构后的曳引轮示意图；

图9是由图8曳引轮得出的轮槽几何特征尺寸示意图。

激光发射模块1、拍照模块2、曳引轮3、轮廓曲线5、标记块7、第三支架71。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图9，根据本发明的第一方面实施例的一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，包括以下步骤：

a.检测前的准备：通过调节激光发射模块1的位置，激光发射模块1使曳引轮3上显现一条沿曳引轮3轴向延伸的轮廓曲线5，通过调节拍照模块2的位置，使拍照模块2的相机拍到激光投射到曳引轮3的轮廓曲线5，将安装标记块7安装在曳引轮3上；

b.获得激光轮廓曲线5照片：运转曳引轮3，拍照模块2对曳引轮3连续拍照，获得曳引轮3的轮槽表面激光轮廓线照片，选择曳引轮3一圈内轮槽表面激光轮廓线照片；

c.提取轮廓曲线5：选择曳引轮3连续旋转一周的轮廓曲线5为一组，提取激光轮廓线照片的轮廓曲线5尺寸数据；

d.建立三维几何模型：依据曳引轮3外圆的直径和激光轮廓线照片的轮廓曲线5尺寸的数据，对轮槽尺寸进行三维重构；

e.提取轮槽的体征几何数据：对三维几何模型数据，针对各个轮槽截面曲线进行拟合分析，计算出轮槽角度γ，槽底拟合圆直径D、轮槽切口角度β、槽底宽度W、槽底拟合圆圆心距曳引轮3边缘距离t，判断所提取的数据；

f.缺陷定位：将轮槽的体征几何数据与标准数据对比，根据数据对比找出具体定位的缺陷位置。

根据本发明实施例的一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，至少具有如下有益效果：用激光发射模块1和拍照模块2实现轮槽表面尺寸的检测，无需拆卸钢丝绳，检测装置直接置于曳引轮3下方，与曳引轮3无接触，实现无接触曳引轮3的条件下进行视觉检测，不破坏轮槽原有表面；检测时操作曳引轮3旋转，能够对曳引轮3轮槽表面尺寸的360°全方位检测，检测数据全面；对轮廓曲线5数据进行三维重构，在圆柱坐标系下建立曳引轮3轮槽表面尺寸三维数字模型，根据角度、轴向位置可调出不同位置轮槽轮廓数据，能够得到三维的数据图形与标注值做对比，数据更加真实、直观、可靠。

在本发明的一些实施例中，步骤a中激光发射模块1使曳引轮3上显现一条沿曳引轮3轴向延伸的轮廓曲线5：保持激光发射模块1和拍照模块2位置相对不变，左右调节激光发射模块1和拍照模块2，使激光轮廓线投射到曳引轮3下方不同的部位，拍摄到不同部位的含有激光轮廓线的曳引轮3照片，在曳引轮3照片中测得轮槽槽深对应的像素点n，找出像素点n最小的曳引轮3照片，该曳引轮3照片对应的拍摄位置认为是激光发生器位于曳引轮3正下方位置，此时激光方向穿过曳引轮3轴心。还包括导轨，激光发射模块1与拍照模块2均滑动连接导轨，滑动方向平行于曳引轮3切线。导轨使激光发射模块1和拍照模块2保持在相同的轨道上运行，将激光发射模块1和拍照模块2安装在导轨上，使激光发射模块1与拍照模块2沿垂直于曳引轮3轴向的方向移动，保持移动方向稳定。

在本发明的一些实施例中，步骤b中选择一组曳引轮3连续旋转一周的轮廓曲线5：拍摄的第一张照片编号为1，照片连续编号，拍摄的第N1张照片中首次出现含标记块7的激光轮廓，当曳引轮3继续旋转一圈使得第N2+1张照片中再次出现标记块7的激光轮廓线且第N2张照片中无标记块7时，选取第N1到第N2张为曳引轮3一圈内轮槽表面激光轮廓线照片。拍照模块2通过对曳引轮3连续拍照得到曳引轮3的轮廓线数据，当在照片中首次出现标记块7，到再次出现标记块7的激光轮廓线且再下一张照片中无标记块7时，为曳引轮3旋转一圈的照片；通过在照片中的标记块7与实际标记块7的尺寸做对比，得到照片与实际的换算比例，最终得到实际曳引轮3轮廓线的尺寸。

在本发明的一些实施例中，标记块7沿曳引轮3的轴向设置有第三支架，安装标记块7时将标记块7第三支架与曳引轮3的边缘贴合。第三支架与标记块7主体形成L型块，L型块的内侧即第三支架与标记块7主体的内夹角与曳引轮3的边缘贴合，使标记块7能够快速安装到曳引轮3上。

在本发明的一些实施例中，步骤c中提取激光轮廓线照片的轮廓曲线5尺寸的数据：第三支架的实际长度方向尺寸为L1，激光轮廓线照片中第三支架厚度方向对应的像素点长度为X1，第三支架的实际厚度方向尺寸为L2，激光轮廓线照片中第三支架厚度方向对应像素点长度为X2，从轮廓曲线5中得出曳引轮3轴向转换系数和径向转换系数，以轮槽轮廓曲线5的初始像素点为坐标原点，根据激光轮廓线照片轮廓曲线5上的任意像素点位到坐标原点的轴向距离c1和径向距离c2，得到该任意像素点的坐标值。

像素是用来计算数码影像的一种单位，如同摄影的相片一样，数码影像也具有连续性的浓淡阶调，我们若把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”，像素点则是该些最小单位的像素。

在本发明的一些实施例中，标记块7与曳引轮3磁力连接，使标记块7可拆卸安装曳引轮3上。使标记块7能够快速安装到曳引轮3上。

在本发明的一些实施例中，在本发明的一些实施例中，还包括信息处理模块，信息处理模块电连接相机。信息处理模块用于将照片信息处理为三维尺寸信息，以下为使用该装置具体检测方法：

电梯停止运行时，调节激光发射模块1和拍摄模块到最佳位置，并将标记块7安装于曳引轮3上，上述准备工作完成后即可进行曳引轮3激光轮廓数字照片的大量采集工作。操作电梯以检修速度运行，曳引轮3开始旋转，当电梯处于匀速运行状态时，相机开始连续拍摄多张曳引轮3照片。假设拍摄的第一张照片编号为，照片连续编号，拍摄的第N1张照片中首次出现含标记块7的激光轮廓，当曳引轮3继续旋转一圈使得第N2+1张照片中再次出现标记块7的激光轮廓线且第N2张照片中无标记块7时，说明已经采集完曳引轮3一圈的多张照片，第N1张照片到第N2张照片记录了对应曳引轮3一圈内轮槽各个截面的激光轮廓信息。

在含有激光轮廓线的数字图像照片中，提取出照片中激光线投影到轮槽表面的轮廓曲线5，提取出轮廓曲线5的中心像素，得出曳引轮3轴向转换系数L2/X2和径向转换系数L1/X1，将数字照片中激光轮廓的像素排列信息转化为实际曳引轮3轮廓曲线5信息。以轮槽轮廓曲线5初始像素点为坐标原点，例如激光轮廓数字照片中某像素点距离曲线初始像素点径向有c1个像素距离，轴向有c2个像素距离，则该像素点坐标值为(C1L1/X1，C2L2/X2)。根据上述方法，对选取的数字照片进行分析，得出多组轮槽的轮廓尺寸数据。

参照图8，依据曳引轮3外圆直径数据和N组轮槽轮廓尺寸数据，对曳引轮3轮槽尺寸进行三维重构，建立三维几何模型。如图8所示为建立的三维几何模型示意图，以极坐标系为例，根据轴线坐标Z，径向坐标R和角度坐标θ可对轮槽不同部位进行定位与表面质量查看，发现轮槽表面缺陷并进行缺陷定位，实现通过三维尺寸模型对曳引轮3宏观缺陷进行检验。

参照图9，对每组轮槽轮廓尺寸数据，针对各个轮槽截面曲线进行拟合分析，可计算得到轮槽角度γ，槽底拟合圆直径D、轮槽切口角度β、槽底宽度W、槽底拟合圆圆心距曳引轮边缘距离t等特征尺寸。参考电梯检验规程和标准，可判断上述特征尺寸是否满足要求。例如，三维尺寸检验过程中发现某个轮槽下部切口角度值大于106°，则根据现行国标GB/T31821—2015《电梯主要部件报废技术条件》附录M2.2.1对轮槽特征尺寸应满足的范围进行了要求，“规定曳引轮轮槽下部切口角度值最大不应超过106°”，则该曳引轮不合格。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.检测前的准备：通过调节激光发射模块的位置，激光发射模块使曳引轮上显现一条沿所述曳引轮轴向延伸的轮廓曲线，通过调节拍照模块的位置，使拍照模块的相机拍到激光投射到曳引轮的轮廓曲线，将安装标记块安装在所述曳引轮上；

b.获得激光轮廓曲线照片：运转所述曳引轮，拍照模块对所述曳引轮连续拍照，获得曳引轮的轮槽表面激光轮廓线照片，选择曳引轮一圈内轮槽表面激光轮廓线照片；

c.提取轮廓曲线：选择曳引轮连续旋转一周的轮廓曲线为一组，提取激光轮廓线照片的轮廓曲线尺寸数据；

d.建立三维几何模型：依据所述曳引轮外圆的直径和激光轮廓线照片的轮廓曲线尺寸的数据，对轮槽尺寸进行三维重构；

e.提取轮槽的体征几何数据：对三维几何模型数据，针对各个轮槽截面曲线进行拟合分析，计算出轮槽角度γ，槽底拟合圆直径D、轮槽切口角度β、槽底宽度W、槽底拟合圆圆心距曳引轮边缘距离t，判断所提取的数据；

f.缺陷定位：将轮槽的体征几何数据与标准数据对比，根据数据对比找出具体定位的缺陷位置。

2.根据权利要求1所述的电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，其特征在于，所述的步骤a中激光发射模块使所述曳引轮上显现一条沿所述曳引轮轴向延伸的轮廓曲线：保持激光发射模块和拍照模块位置相对不变，左右调节激光发射模块和拍照模块，使激光轮廓线投射到曳引轮下方不同的部位，拍摄到不同部位的含有激光轮廓线的曳引轮照片，在曳引轮照片中测得轮槽槽深对应的像素点n，找出像素点n最小的曳引轮照片，该曳引轮照片对应的拍摄位置认为是激光发生器位于曳引轮正下方位置，此时激光方向穿过曳引轮轴心。

3.根据权利要求1所述的电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，其特征在于，所述的步骤b中选择一组曳引轮连续旋转一周的轮廓曲线：拍摄的第一张照片编号为1，照片连续编号，拍摄的第N1张照片中首次出现含标记块的激光轮廓，当曳引轮继续旋转一圈使得第N2+1张照片中再次出现标记块的激光轮廓线且第N2张照片中无标记块时，选取第N1到第N2张为曳引轮一圈内轮槽表面激光轮廓线照片。

4.根据权利要求1所述的电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，其特征在于，所述标记块沿曳引轮的轴向设置有第三支架，安装标记块时将所述标记块第三支架与曳引轮的边缘贴合。

5.根据权利要求4所述的电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，其特征在于，所述的步骤c中提取激光轮廓线照片的轮廓曲线尺寸的数据：通过第三支架的实际长度方向尺寸，激光轮廓线照片中第三支架长度方向对应的像素点，第三支架的实际厚度方向尺寸，激光轮廓线照片中第三支架厚度方向对应像素点，得出曳引轮轴向转换系数和径向转换系数，以轮槽轮廓曲线的初始像素点为坐标原点，根据激光轮廓线照片轮廓曲线上，任意像素点位到坐标原点的轴向距离和径向距离，进而得到该任意像素点的坐标值。

6.根据权利要求1所述的电梯曳引轮轮槽三维尺寸检测方法，其特征在于，所述标记块与所述曳引轮磁力连接，使所述标记块可拆卸安装所述曳引轮上。

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