CN113834824A - 一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置。该装置包括相机I、相机支架I、导向轮、磁化装置、卡扣、磁传感器、光电编码器、数据处理电路板、手柄、相机支架II、相机II、上位机。本发明的优点为：1、该装置融合视觉检测与电磁检测，能够同时检测电梯曳引钢带的内部及表面缺陷；2、该装置能够实现相机的快速拆装，便于视觉检测方式的快速选择。同时本发明结构简单、生产成本低、便于操作。

Description

一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置。

背景技术

目前，对于电梯曳引钢带的检验，没有专用的仪器，现行标准规范中也无明确的检验要求和检验方法。只能参考现有标准规范中对钢丝绳的检验要求和方法，并结合制造单位产品说明书中的相关规定来对复合曳引钢带进行检验、检测，判定其符合性。

为了保证设备的安全运行，避免钢带断裂而造成事故，目前主要采用的方法是人工目视法、定期更换法、漏磁检测法和电阻检测法。人工目视的方法只能观测暴露在钢带表面的伤损情况，既耗费大量的人力，又不能完全看清楚钢带的损坏情况。目视法只能观测钢带表层缺陷，再加上钢带表面涂覆了高分子绝缘材料，根本无法看到钢带内部钢丝的损伤情况。若采用定期更换的方式，则定期更换下来的钢带，基本都是未损伤并可以继续使用的钢带，虽说定期更换钢带这种方式在一定程度上可降低钢带断裂的发生，但更换下没有损坏的钢带还是造成了极大的浪费，自然界中存在太多意外因素，采用上述方法也不能杜绝钢带断裂事故的发生，造成大量浪费的同时，安全隐患也未能消除。漏磁检测需要励磁装置，由永久磁钢、衔铁和钢带构成的磁回路且必须在瞬间达到钢丝的磁化并饱和，一般是边检测边磁化，存在钢丝饱和磁化不均匀、传感器干扰能力弱及不易实现钢带的在线检测等问题。电阻检测法利用钢带中钢丝帘线阻值的变化与剩余强度的关系，理论比较简单，可实现在线监测功能，但受现场温度变化影响较大。

针对上述问题，本申请提供一种电梯曳引钢带缺陷检测装置及相应检测方法，将电磁检测技术与视觉检测技术相结合，由视觉检测技术检测钢带表面缺陷，电磁检测技术检测钢带内部缺陷，通过两种方法的结合保证钢带的安全运行。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置，其能够同时检测电梯曳引钢带的内部和表面缺陷，通过电磁检测技术检测钢带的断丝等内部缺陷，通过图像处理技术检测钢带裂纹、磨损等表面缺陷，且装置结构设计紧凑尺寸较小，结构简洁可方便检验人员携带。

本发明的技术方案为：

本发明一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置，其包括主体机架、相机I、相机支架I、导向轮、磁化装置、卡扣、磁传感器、光电编码器、数据处理电路板、手柄、相机支架Ⅱ、相机Ⅱ、上位机；在主体机架底面的两端分别安装有一个导向轮,其用以减小钢带与装置的主体机架相对运动时的摩擦。主体机架的下面设为向下的凹槽，在主体机架下面凹槽内的两端分别安装有一个导向轮,在主体机架下面凹槽内位于两个导向轮之间依次装配有磁化装置和磁传感器，利用磁化装置对钢带磁化，通过磁传感器检测钢带的内部缺陷。所述卡扣可拆卸连接在主体机架下部，卡扣上设有用以将钢带限位的限位机构，保证钢带与磁传感器之间的位置稳定性。所述相机I及相机Ⅱ分别通过可调相机支架I及可调相机支架Ⅱ装配在主体机架的一端，且相机I和相机Ⅱ分别位于钢带上下两侧，所述相机I及相机Ⅱ与可调相机支架I及可调相机支架Ⅱ之间设为可调活动连接，所述相机I及相机Ⅱ用以分别检测钢带上下两侧的表面缺陷。所述光电编码器装配在主体机架另一端的活动臂末端，光电编码器的转轴上装有一个计米轮，钢带移动时带动计米轮转动，从而测得钢带相对主体机架移动的距离。所述数据处理电路板设计装配在主体机架上，所述磁传感器和光电编码器的输出端分别连接到数据处理电路板的输入端；所述上位机通过有线方式和数据处理电路板连接。所述相机I、相机Ⅱ的输出端直接连接到上位机的输入端。在主体机架上面安装设有手柄。

进一步，本发明所述数据处理电路板包括微控制器、AD转换器、运算放大器、RC滤波电路、以及输出串口，所述磁传感器的输出信号依次经RC滤波电路、运算放大器、AD转换器输入微处理器，微处理经输出串口和上位机连接，所述光电编码器的输出信号连接到微控制器。

进一步，本发明所述相机I与相机支架I之间，及相机Ⅱ与相机支架Ⅱ之间设为可拆卸连接结构，检测中不需要进行钢带表面缺陷检测时可将相机I、相机Ⅱ、相机支架I、相机支架Ⅱ都拆除掉。

进一步，本发明所述磁传感器由四个并列排布的TMR传感器构成，保证钢带宽度在60mm以内时都能够实现全覆盖检测。

进一步，本发明所述磁化装置由两块长条形的永磁体及连接他们的衔铁组成，衔铁、永磁体和钢带组成磁回路。

进一步，本发明所述卡扣的上表面设有凹槽，在凹槽内设有两排对称设置的滚轮，其中一排为固定滚轮，另一排为活动滚轮，所述活动滚轮与卡扣之间设为位移可调结构。

进一步，本发明上述的活动滚轮与卡扣之间的位移可调结构为：在卡扣上设有长条位移孔，所述活动滚轮通过螺栓活动固定在长条位移孔内。

本发明的有益效果为：

本发明整体结构设置简洁而便携。主体机架与各部分结构布局紧凑合理，其中设置的卡扣结构能够很稳定的保持住钢带和磁传感器之间的位置稳定性，同时也能很好地保证相机和钢带之间的相对稳定性，基本避免了人手操作时因抖动带来的人为影响因素，且卡扣结构设计简单又实用，不用时可以拆卸下来，保证了便携性。磁传感器由四个并列排布的TMR传感器构成其虽然结构看似简单，但是却很好地解决了现有技术中因磁传感器位置设计不当，导致的检测准确性不高和磁传感器选择不当干扰能力弱不易实现钢带的在线检测的等问题。相机和相机支架的可拆卸结构则方便实现相机的快速拆装，方便需要视觉检测及不需要视觉检测的不同应用场合。

与现有技术相比，本发明还具有如下显著优点：本发明提供了一种电梯曳引钢带缺陷检测装置，该装置融合视觉检测技术与电磁检测技术，能够同时检测电梯曳引钢带的内部缺陷与表面缺陷。

对于表面缺陷（如：裂纹、压痕、弯折、穿刺、凹陷、鼓包及露出内部钢丝等），本发明采用视觉检测技术，通过两个摄像头分别从钢带的正面和背面同时检测钢带表面缺陷，如果发现缺陷，则报警，并将缺陷图片保存下来，同时将图像传输给处理器，图像处理软件对图像进行运算，识别出是否存在表面缺陷。

对于内部缺陷（如：钢丝绳股断裂、严重锈蚀等），本发明采用了电磁无损检测技术，通过非接触电磁传感器检测钢带内部钢丝绳的缺陷。当曳引钢带内部出现钢丝绳断丝、断股、严重锈蚀时，电磁传感器的信号强度会同步变化，从而识别缺陷的存在，发出声音报警并在上位机的用户界面中以信号曲线的形式显示出来。

本发明克服了现有检验方法的缺点：对于外部缺陷，目前是依靠人眼来观察识别缺陷，在电梯运行状态下，检验人员通过眼睛观察缺陷，很容易遗漏，并且人眼不能同时观察钢带的两侧；对于内部缺陷，需要完全依靠仪器。而现在已有的钢带断丝缺陷检测仪器都需要固定安装在电梯的某个部位，不能由检验人员携带。因此，本发明实现曳引钢带正反两侧的外部缺陷检测以及内部缺陷的无损检测，且结构设计紧凑灵巧便于携带，提高了工作效率和检测的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的装置结构示意图。

图2为本发明实施例的装置结构的详细构造示意图。

图3为本发明实施例的磁化及检测示意图。

图4为本发明实施例的TMR传感器布置图。

图5为本发明实施例的卡扣装置的结构示意图。

图6为本发明实施例的工作原理图。

图7为本发明实施例的电路原理框图。

其中图中序号如下：1-钢带、2-相机I、3-相机支架I、4-导向轮、5-磁化装置、6-卡扣、6-1-凹槽、6-2-固定滚轮、6-3-活动滚轮、7-磁传感器、8-光电编码器、9-电路板、10-手柄、11-相机支架Ⅱ、12-相机Ⅱ、13-上位机、14-衔铁、15-永磁体、16-主体机架、17-活动臂。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1至图7所示，一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装，其包括主体机架16、相机I2、相机支架I3、导向轮4、磁化装置5、卡扣6、磁传感器7、光电编码器8、数据处理电路板9、手柄10、相机支架Ⅱ11、相机Ⅱ12、上位机13。主体机架16的下面设为向下的凹槽，在主体机架16下面凹槽内的两端分别安装有一个导向轮4,在主体机架16下面凹槽内位于两个导向轮4之间依次装配有磁化装置5和磁传感器7；所述卡扣6可拆卸连接在主体机架16下部中间位置，卡扣6上设有用以将钢带1限位的限位机构，保证钢带1与磁传感器7之间的位置稳定性。所述相机I2及相机Ⅱ12分别通过可调相机支架I3及可调相机支架Ⅱ11装配在主体机架16的一端，且相机I2和相机Ⅱ12分别位于钢带1上下两侧，所述相机I2及相机Ⅱ12与可调相机支架I3及可调相机支架Ⅱ之间设为可调活动连接，所述相机I2及相机Ⅱ12用于分别检测钢带1上下两侧的表面缺陷。所述光电编码器8装配在主体机架16另一端的活动臂17末端。光电编码器8的转轴上装有一个计米轮，钢带1移动时带动计米轮转动，从而测得钢带1相对主体机架移动的距离；所述数据处理电路板9设计装配在主体机架16上，所述磁传感器7和光电编码器8的输出端分别连接到数据处理电路板的输入端；所述上位机13通过有线方式和数据处理电路板9连接；所述相机I2、相机Ⅱ12的输出端直接连接到上位机13的输入端。所述数据处理电路板包括微控制器、AD转换器、运算放大器、RC滤波电路、以及输出串口，所述磁传感器7的输出信号依次经RC滤波电路、运算放大器、AD转换器输入微处理器，微处理经输出串口和上位机连接，所述光电编码器的输出信号连接到微控制器。在主体机架16上面安装设有手柄10。

本发明所述相机I2与相机支架I3之间，及相机Ⅱ12与相机支架Ⅱ11之间，以及相机支架I和相机支架Ⅱ与主体机架之间，都设为可拆卸连接结构，检测中不需要进行钢带1表面缺陷检测时可将相机I2、相机Ⅱ12、相机支架I、相机支架Ⅱ11拆除，，增加装置的便携性。

所述磁传感器7由四个并列排布的TMR传感器构成，保证钢带1的宽度在60mm以内时都能够实现全覆盖检测。

如图3所示，所述磁化装置5由两块长条形的永磁体15及连接他们的衔铁14构成，两块永磁体5分别位于衔铁14的两端，衔铁14、永磁体15和钢带1组成磁回路。

如图5，所述卡扣6的上表面设有凹槽6-1，在凹槽内设有两排对称设置的滚轮，其中一排为固定滚轮6-2，另一排为活动滚轮6-3，活动滚轮6-3与卡扣之间设为位移可调结构。上述活动滚轮6-3与卡扣6之间的位移可调结构为：在卡扣6上设有长条位移孔，所述活动滚轮6-3通过螺栓活动固定在长条位移孔内。

结合图6，本发明的工作原理为：当电梯曳引钢带与仪器发生相对移动时，编码器测量到钢带移动的距离信号，磁传感器测量到钢带中钢丝的电磁信号，数据处理电路板采集到这两种信号后进行滤波、放大、数模转换等处理之后发送给上位机，上位机将数据进行二维曲线显示，曲线的横坐标为移动距离，纵坐标为电磁信号；相机I和相机II分别采集电梯曳引钢带的正、反面图像并通过USB数据线发送给上位机，上位机对图像进行处理并识别出缺陷类型。

结合图7，本发明的数据处理电路主要包括：滤波电路、放大电路和数模转换电路。多个磁传感器的检测探头将被检测工件表面的磁感应强度值采集出来并转换成电压信号。考虑到独立的一个传感器的检测面积有限，故将检测探头设计为多传感器并排的结构形式。根据每个传感器单独的测量面积以及避免出现重复采集区域的原则将传感器的个数定为四个。TMR磁传感器芯片输出的电压信号需要进行预处理，即信号滤波和信号放大，首先电压信号通过RC滤波电路过滤掉噪声信号和干扰信号，再通过运算放大电路对信号进行放大。放大后的电压信号经过AD转换电路转换为数字信号供微控制单元来处理。所述微控制单元采用stm32系列型号的ARM处理器芯片即可，对数据进行软件滤波并通过串口输出芯片将数据发给上位机。

本发明的操作过程为：

将相机I2及相机Ⅱ12与检测装置主体用USB线连接，用航空插头把检测装置主体与上位机13连接。打开卡扣6，对于不同宽度尺寸的钢带1，需要调整滚轮的位置，让轮滚紧贴钢带，减小检测过程中钢带1的晃动。打开上位机13软件，点击串口查询，输入检测参数，调试检测软件界面。采用图形处理技术检测曳引钢带1的表面缺陷，采用电磁检测技术检测钢带1的内部缺陷。检测过程中，发现缺陷时，发出报警信号，记录缺陷位置和显示缺陷大小。

本发明结构设计小巧、便携，能够方便地实现装置的拆装等重构工作，使用寿命长、检测效率高。

Claims (7)

1.一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置，其特征在于：该检测装置包括主体机架（16）、相机I（2）、相机支架I（3）、导向轮(4）、磁化装置（5）、卡扣（6）、磁传感器（7）、光电编码器（8）、数据处理电路板（9）、手柄（10）、相机支架Ⅱ（11）、相机Ⅱ（12）、上位机（13）；

主体机架（16）的下面设为向下的凹槽，在主体机架（16）下面凹槽内的两端分别安装有一个导向轮（4）,在主体机架下面凹槽内位于两个导向轮（4）之间依次装配有磁化装置（5）和磁传感器（7）；所述卡扣（6）可拆卸连接在主体机架（16）下部中间位置，卡扣（6）上设有用以将钢带（1）限位的限位机构，保证钢带（1）与磁传感器（7）之间的位置稳定性；

所述相机I（2）及相机Ⅱ（12）分别通过可调相机支架I（3）及可调相机支架Ⅱ（11）装配在主体机架（16）的一端，且相机I（2）和相机Ⅱ（12）装配位置呈一上一下，分别位于钢带（1）上下两侧，所述相机I（2）及相机Ⅱ（12）与可调相机支架I（3）及可调相机支架Ⅱ之间设为可调活动连接，所述相机I（2）及相机Ⅱ（12）用于分别检测钢带（1）上下两侧的表面缺陷；

在主体机架（16）另一端连接有一个活动臂（17），在活动臂（17）末端装配有用以记录钢带（1）内部缺陷的位置的光电编码器（8）；

所述数据处理电路板（9）设计装配在主体机架（16）上，所述磁传感器（7）和光电编码器（8）的输出端分别连接到数据处理电路板的输入端；所述上位机（13）通过有线方式和数据处理电路板（9）连接；所述相机I（2）、相机Ⅱ（12）的输出端直接连接到上位机（13）的输入端；

在主体机架（16）上面安装设有手柄（10）。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置，其特征在于：所述数据处理电路板包括微控制器、AD转换器、运算放大器、RC滤波电路、以及输出串口，所述磁传感器（7）的输出信号依次经RC滤波电路、运算放大器、AD转换器输入微处理器，微处理经输出串口和上位机连接，所述光电编码器的输出信号连接到微控制器。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置，其特征在于：所述相机I（2）与相机支架I（3）之间，及相机Ⅱ（12）与相机支架Ⅱ（11）之间，以及相机支架I和相机支架Ⅱ与主体机架之间，都设为可拆卸连接结构，检测中不需要进行钢带（1）表面缺陷检测时可将相机I（2）、相机Ⅱ（12）、相机支架I（3）、相机支架Ⅱ（11）拆除。

4.根据权利要求1所述的一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置，其特征在于：所述磁传感器（7）由四个并列排布的TMR传感器构成，保证钢带（1）宽度在60mm以内时都能够实现全覆盖检测。

5.根据权利要求1所述的一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置，其特征在于：所述磁化装置（5）由两块长条形的永磁体（15）及连接他们的衔铁（14）构成，两块永磁体（5）分别位于衔铁（14）的两端，衔铁（14）、永磁体（15）和钢带（1）组成磁回路。

6.根据权利要求1所述的一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置，其特征在于：所述卡扣（6）的上表面设有凹槽（6-1），在凹槽内设有两排对称设置的滚轮，其中一排为固定滚轮（6-2），另一排为活动滚轮（6-3），活动滚轮（6-3）与卡扣之间设为位移可调结构。

7.根据权利要求6所述的一种基于视觉与电磁技术的电梯曳引钢带缺陷检测装置，其特征在于：所述活动滚轮（6-3）与卡扣（6）之间的位移可调结构为：在卡扣（6）上设有长条位移孔，所述活动滚轮（6-3）通过螺栓活动固定在长条位移孔内。

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