CN1535371A - 用于测定导轨平直度的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于侧定导轨(FS)的平直度的方法和装置，其中导轨(FS)在很大程度上平行于基准轴(AA’)定向，由光源(LQ)至少沿基准轴(AA’)发射一个光束，由一个光检测器(LD)对光束进行检测，其中光源(LQ)或光检测器(LD)在导轨上滑移，和对作为导轨(FS)与基准轴(AA’)之间的间隔的变化的导轨(FS)的挠曲或翘曲进行检测。

Description

用于测定导轨平直度的方法和装置
本发明涉及一种根据权利要求定义的用于测定导轨的平直度的方法和装置。
导轨用于对物件，例如对电梯轿厢进行导向。通常多根导轨被连接成一个导轨段。电梯轿厢通常被悬挂在缆索上被驱动并通过导向件沿导轨段被导向。其中导轨的平直度对于乘行舒适度是非常重要的。导轨平直的偏移将会导致电梯轿厢的抖动。在导轨段很长以及在电梯轿厢高速运行时，例如在一个高层建筑中，将会明显地感到这种抖动并使乘客感到很不舒适。
在作为最接近的现有技术的EP 0 498 051中披露了一种方法和装置，其中用一个距离检测器对导轨与一个框件的距离进行测量。所述框件通过两个间隔设置的导向件与导轨接触并在导轨上移动。距离检测器与框件相互连接在一起。距离检测器通过一个滚轮与导轨接触并测量出导轨与框件之间的距离变化。这种测量装置安装在电梯轿厢上并用于在专门的检验运行时对安装好的导轨进行检验。一个在后面的找平装置逐点对对导轨系统中的不平直进行修正，其中必须把相应的导轨从竖井内的固定件上松开。
采用这种方法和装置的缺点在于，对导轨的检测和找平将付出高昂的代价。
本发明的目的在于提出一种用于测定导轨平直度的方法和装置，所述方法和装置简单、迅速和精确并与经验证的技术和机器结构的标准兼容。
该目的通过根据权利要求定义的本发明得以实现。
本发明涉及一种用于测定导轨平直度的方法和装置，其中导轨在很大程度上平行于基准轴定向。由光源至少沿基准轴发射一个光束。由一个光检测器对光束进行检测。光源或光束检测器在导轨上滑移。导轨和基准轴相互恒定间隔设置和导轨的结构尺寸是标准化的。对作为导轨与基准轴之间的间隔的变化的导轨的挠曲或翘曲进行检测。对导轨挠曲的测量结果可以保证导轨的尺寸精度，或必要时，可以在安装前对导轨进行修正或精整。
下面将对照图1-4所示的实施例对本发明做详细的说明。图中示出：
图1为本发明第一实施方式的用于测定导轨平直度的装置的部分侧视示意图；
图2为本发明第二实施方式的用于测定导轨平直度的装置的部分侧视示意图；
图3为采用本发明装置的测出的导轨和基准轴之间的距离的变化的位置分析曲线图，和
图4本发明的图象数据和路径数据的采集、传递和评价的的方块图。
用于测定导轨的平直度的装置在安装前，例如在将导轨FS安装在竖井内前，对各个导轨FS进行测量。导轨例如是具有已知的标准化的尺寸的T-形钢梁。所述导轨FS的长度是已知的，例如为5000mm。导轨FS的高度和宽度同样是已知的并且例如分别为88mm和16mm。导轨FS通过至少一个支点设置在至少一个支座A1、A2上。根据图1所示的用于测定导轨平直度的装置的一个实施方式，有待测定的导轨FS通过两个支点设置在两个支座A1、A2上，其中两个支点在导轨FS两端附近。优选导轨FS在很大程度上平行于在支座A1、A2上的基准轴AA’。在支点之间导轨FS由于其自重在重力G作用下挠曲。基准轴AA’和重力G的力线优选相互垂直。最好支座A1、A2的相互间隔是已知的并且例如是预先给定的和支点与导轨FS的端部之间的间隔是已知的并且例如是预先给定的。最好选择的支点与端部的间隔应使由于重力G造成的挠曲尽可能地小。可以利用一个评价单元AE对由于重力G造成的挠曲进行补偿。实现本发明并不限于图1所示的用于测定导轨的平直度的装置的实施方式。导轨也可以通过唯一一个支点仅设置在唯一一个支座上或通过两个以上的支点上设置在两个以上的支座上。
用于测定导轨的平直度的装置具有一个光源LQ，所述光源发射至少一个光束。优选光束是锐光束，具有很小的直径。优选光源LQ是一个激光器，例如其波长在对人体无害的范围内的激光器或一红外激光器。
在采用两个光束时可以确定导轨在长度方向上的翘曲。也可以采用一个光源和一种昂贵的算法求出翘曲，其中连续地对在磨砂玻璃BS上的光点的几何形状和重点进行检测或计算。
根据图1所示的用于测定导轨的平直度的装置的实施方式，光源LQ被刚性地安装在导轨FS的第一端上。光源LQ最好通过一个滑块R安装在导轨FS上，其中滑块R例如通过螺钉R10、R11抵压在导轨FS的两个侧导向面FF上。优选由光源LQ以对导轨FS恒定的间隔dLQ并沿基准轴AA’发射光束。例如间隔dLQ被定义为基准轴AA’与导轨FS的端面SF之间的距离。也可以采用其它方式的定义。本发明的实现并不限于图1所示的用于测定导轨平直度的装置的实施方式。光源也可以不安装在导轨上，而是安装在距导轨一定间隔的位置。也可以将光源可移动地安装在导轨上和/或固定安装在导轨上的可自由选择的位置。
用于测定导轨平直度的装置具有一个光检测器LD。根据图1所示的用于测定导轨的平直度的装置的实施方式，光检测器LD安装在一个滑块S上并通过滑块S可在导轨FS的第二端和在导轨FS的第一端的光源LQ之间移动和/或固定在任意选定的位置。光检测器LD安装在滑块S上，在导轨FS的所有任意选定的位置上光检测器LD与导轨FS之间的间隔LD是恒定的。光检测器LD可以实现对由光源LQ发射的光束的检测。光源LQ发射的光束与导轨FS的端面SF的间隔dLQ和光检测器LD的基准点与导轨FS的端面SF的间隔dLD是相等的，例如两者在基准轴AA’上对齐。例如基准点是磨砂玻璃BS的中心或光矩阵AY的零点。本发明的实现并不限于根据图1所示的用于测定导轨的平直度的装置的实施方式。光检测器也可以不安装在导轨上，而是安装在与导轨一定间隔的位置处。光源也可以刚性地安装在导轨上。其中要注意的是，两个单元中的至少一个单元，即或者是光源，或者是光检测器安装在有待测量的导轨上。
由于导轨FS的自重G将沿重力G的力线出现导轨FS的挠曲，可以采用单维或双维探测器LD，其中光检测器LD对导轨FS和基准轴AA’之间的间隔的变化D进行检测。根据图1所示的用于测定导轨的平直度的装置的实施方式，光检测器LD由一个带有后置作为记录装置的照相机PA或摄像机的两维磨砂玻璃BS构成。所述光检测器可以实现在水平向和垂直向上的平直度的测定。根据图2所示的用于测定导轨的平直度的装置的实施方式，光检测器LD是一个具有一个长孔SZ的一维的光矩阵PY。光检测器LD最好以数字方式对作为图像数据BD的由光源LQ发射的光束以分辨率例如为1024×1024像素(磨砂玻璃BS和照相机PA)或1024像素(光矩阵)进行检测。另外，分辨率高于或低于所述数值也是可以的。另外专业人员也可以采用在此未详细给出的诸如电荷耦合器(CCD)、发光二极管等数字或模拟光检测器。
滑块S最好具有两维滚轮导向装置，所述滚轮导向装置在有待检测的导轨FS的纵向上运行。滚轮导向装置包括至少一个滑块S，所述滚轮保持滑块S与导轨FS接触。根据图1和2所示的用于测定导轨的平直度的装置的实施方式，两个上面的滚轮R1、R2在导轨FS的端面SF的第一平面上运行，同时左侧的滚轮R3、R4和右侧的滚轮R5在导轨FS的侧导向面FF的第二平面上运行。侧滚轮R3、R4、R5最好利用弹簧力被抵压在导轨FS的导向面FF上，从而可以保证滚轮导向装置或滑块S在该平面上的无间隙的运行。
最好对检测出的导轨FS与基准轴AA’之间的间隔的变化D的长度位置进行采集。每个被检测出的挠曲作为与导轨FS的零点的绝对距离被定位。最好滑块S为此具有一个路径记录器WA，其中路径记录器WA以每个长度单位和每个时间单位间隔对作为路径数据WD的例如以零点，例如以在导轨FS第一端上的光源LQ或导轨FS第二端为基准的滑块的距离进行测量。例如路径记录器是一个编译码器。所述路径记录器WA是选用件。例如也可以采用尺子对检测出的导轨FS和基准轴AA’之间的间隔的变化D的长度位置进行测量。在尺子上读出与导轨零点的距离并作为路径数据加以采集。也可以通过在磨砂玻璃BS上的光点的大小计算出测量滑块的位置。同样也可以通过对光源的干涉求出位置。
滑块S最好具有一个角件WK，其中所述角件WK围绕至少一个轴枢设在滚轮导向装置上。根据图1和2所示的用于测定导轨的平直度的装置的两个实施方式，光检测器LD位置固定地设置在所述角件WK上。通过角件WK可以利用校准件WKJ对以光源LQ发射出的光束的方向为基准进行调整。其中可以采用诸如笼式悬挂装置、支架、螺钉等任意的校准件。可以选用一个滤光器，固定在光源LQ与光检测器LD之间的滑块上。
光源LQ和光检测器LD最好沿光源LQ发射的光束方向的基准轴AA’对齐。根据图1所示的用于测定导轨的平直度的装置的实施方式，由光源LQ发射的光束最好以小于90°的角度击中照相机PA或摄像机，以避免在照相机PA或摄像机的镜头上出现镜面效应。最好通过可旋转的角件WK对光源LQ发射的光束击中照相机PA或摄像机的角度进行调整。
对图像数据BD或路径数据WD的记录方式可以是连续的或非连续的。
-在连续地对图像数据BD或路径数据WD进行采集时，滑块S最好例如利用一个驱动装置以恒定的速度沿导轨FS导向移动，同时以每个可任意选定的长度单位和时间单位间隔由光检测器LD采集图像数据或由路径记录器WA采集路径数据WD。当然也可以在进行数据采集时使滑块S停止移动，然后再被导向移动到导轨上的另一位置。数据采集例如可以以一定的或非一定的长度段或时间间隔进行。例如每10cm，优选每2cm，特别优选每5mm采集一次图像数据。
-在非连续地对与图像数据BD或路径数据WD进行采集时，滑块S最好被导向移动到特定的任意选定的导轨FS上的位置，以便由光检测器LD对图像数据BD进行采集。在这种非连续的工作时，不再需要路径记录器。例如替代路径记录器可以在导轨FS上拉上一个尺子和根据该尺子以例如50cm，优选5cm，特别优选5mm的间隔对光检测器LD的图像数据进行采集。因此可以以增量式的步骤对导轨FS的挠曲进行检测并作为在导轨FS的长度上的绝对位置被数字化。因此可以作为长度位置对导轨FS的不平直进行定位。在了解本发明的基础上，本领域的专业人员可以选用其它种方式的对图像数据BD或路径数据WD进行记录的变型方案。
图4为图像数据BD或路径数据WD的采集、传递和评价的示意图。由光检测器LD检测出的图像数据AB被传递给评价单元AE和由路径记录器采集的路径数据WD被传递给评价单元AE。可以以各种方式实现数据传递，例如利用信号电缆，或采用无线的方式，或利用存储在存储媒体中的图像数据BD或路径数据WD的转移等。评价单元AE最好是一个具有中央计算单元、至少一个存储器和通信接口等的市售通用的计算机。
在评价单元AE中根据图像数据BD或路径数据WD以位置分析的方式计算出导轨FS与基准轴AA’之间的间隔的变化D。为此可以采用标准的软件。作为结果数据ED的该计算的结果E被继续处理，例如被存储，或被图像显示。图3示出在导轨FS长度L上导轨FS与基准轴AA’之间的间隔的变化D的位置分析方式的结果曲线。例如在长度L为5m时变化D大约为0.5mm。另外在评价单元AE内还存储有允许的平直偏差，所述评价单元可以实现就平直度而言对导轨的自动选择。
其中可以预先设定最大容许挠曲或可以任意设置容许挠曲。根据该容许挠曲可以计算出导轨FS的每一个点上的基准轴AA’与导轨FS之间的间隔的变化D是容许的(是)，还是不容许的(否)。所获得的相对偏差值被提供给安装人员，安装人员因此获得有关导轨FS的局部不平直的信息，应朝哪个方向和以多大程度对导轨FS进行矫正，以便使导轨FS满足所选定的容许挠曲的要求。最好只有当结果E超过容许的挠曲时，才对导轨FS进行矫正。因此可以实现一方面只需进行所需精确度的精整并节省了昂贵的再矫正的时间，另一方面又不会有影响乘行舒适度的抖动被从导轨FS传递到电梯轿厢上。
由安装人员例如根据矫正规程并根据具有结果数据ED的结果在一精整单元NB内对导轨FS的局部不平直进行矫正。根据结果数据可以绘制出精确的曲线并获得具体的矫正建议，从而使安装人员可以对导轨FS进行精确和迅速的精整。然后重新用测定平直度的装置对经精整后的导轨进行检验。但也可以将矫正或矫正结果“在线地”，即实时地，例如在一监视器M上显示出。在图4所示的实施方式中，监视器M是移动式计算机的一部分，例如便携式计算机的一部分，所述计算机例如通过信号电缆或无线获得结果数据ED。原则上讲，也可以在一移动式计算机中，例如在一便携式计算机中实现评价单元AE和监视器M。综上所述，本发明可以大大改进矫正作业的质量。
                附图标记对照表
AA’                                   基准轴
AE                  评价单元
A1、A2              支座
BS                  磨砂玻璃
D                   基准轴与导轨之间的间隔变化
dLD                光检测器与导轨之间的间隔
dLQ                光源与导轨之间的间隔
E                   结果
ED                  结果数据
EF                  导向面
FS                  导轨
G                   重力
L                   长度
LD                  光检测器
LQ                  光源
NB                  精整单元
PA                  照相机
PY                  光矩阵
R                   滑块
R1、R2、R3、R4、R5  滚轮
R10、R11            螺钉
S                   滑块
SF                  端面
SZ                  测量开口
WA               路径记录器
WK               角件
WKJ              校准件

Claims (10)

1.一种用于测定客梯或货梯导轨(FS)的平直度的方法，其中导轨(FS)在很大程度上平行于基准轴(AA’)定向，由光源(LQ)至少沿基准轴(AA’)发射一个光束，由一个光检测器(LD)对光束进行检测，其中光源(LQ)或光检测器(LD)在导轨上滑移，和对作为导轨(FS)与基准轴(AA’)之间的间隔的变化的导轨(FS)的挠曲或翘曲进行检测。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，由光源(LQ)以距导轨(FS)恒定的间隔(dLQ)发射光束和在导轨(FS)没有挠曲缺陷，与导轨(FS)的间隔恒定的情况下，由光检测器(LD)对光束进行检测。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由光检测器(LD)对以每个长度单位和时间单位的间隔对作为图象数据(BD)的导轨(FS)与基准轴(AA’)之间的间隔的变化(D)进行检测和/或对作为路径数据(WD)的在导轨上检测出的导轨(FS)与基准轴(AA’)之间的间隔的变化的长度位置进行记录。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，由光检测器(LD)检测出的图象数据(BD)和路径数据(WD)被传递给评价单元(AE)。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，在评价单元(AE)根据图象数据(BD)和路径数据(WD)对导轨(FS)与基准轴(AA’)之间的间隔的变化(D)进行计算，得出具有结果数据(ED)的结果(E)并对导轨(FS)局部不平直进行判定。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，根据具有结果数据(ED)的结果(E)在精整单元(NB)对导轨(FS)的局部不平直进行矫直。
7.一种用于测定客梯或货梯导轨(FS)的平直度的装置，具有至少一个对导轨(FS)进行支撑的支座(A1、A2)，所述导轨(FS)在很大程度上平行于基准轴(AA’)，一个光源(LQ)，所述光源至少沿基准轴(AA’)发射一个光束，一个光检测器(LD)，所述光束检测器对光束进行检测，和对作为导轨(FS)与基准轴(AA’)之间的间隔的变化的导轨(FS)的挠曲进行检测，其特征在于，光源(LQ)和/或光检测器(LD)设置在导轨(FS)上。
8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，光源(LQ)刚性地安装在导轨(FS)上和光检测器(LD)可移动地设置在导轨(FS)上。
9.按照权利要求7至8中任一项所述的装置，其特征在于，光检测器(LD)是一个磨砂玻璃(BS)和一个后置的照相机(PA)，或光检测器(LD)是一个光矩阵(PY)。
10.按照权利要求7至9中任一项所述的装置，其特征在于，位置记录器(WA)对作为路径数据(WD)的在导轨(FS)上检测到的导轨(FS)与基准轴(AA’)之间的间隔的变化(D)的长度位置进行记录。
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