DE102023112419A1 - Inspection of elevator systems based on distance measurements - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Überprüfung einer Aufzugsanlage mit einer drehbar gelagerten Treibscheibe umfasst zumindest folgende Schritte: Betreiben der Aufzugsanlage (10) gemäß einem vordefinierten Betriebsablauf, wobei zumindest ein bewegliches Element (12, 14, 16) der Aufzugsanlage (10) durch Antreiben der Treibscheibe (18) bewegt wird; Erfassen von mehreren Abstandswerten (32) während das bewegliche Element (12, 14, 16) bewegt wird, wobei die Abstandswerte jeweils einen Abstand (30) zwischen dem beweglichen Element (12, 14, 16) und einem ortsfesten Element (31, 33, 29) der Aufzugsanlage (10) repräsentieren; und Bestimmen wenigstens eines Prüfparameters (40) auf der Grundlage der mehreren Abstandswerte (32), wobei der Prüfparameter die Treibfähigkeit der Treibscheibe (18) repräsentiert.A method for checking an elevator system with a rotatably mounted traction sheave comprises at least the following steps: operating the elevator system (10) according to a predefined operating sequence, wherein at least one movable element (12, 14, 16) of the elevator system (10) is moved by driving the traction sheave (18); detecting a plurality of distance values (32) while the movable element (12, 14, 16) is moved, wherein the distance values each represent a distance (30) between the movable element (12, 14, 16) and a stationary element (31, 33, 29) of the elevator system (10); and determining at least one test parameter (40) on the basis of the plurality of distance values (32), wherein the test parameter represents the driving ability of the traction sheave (18).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Aufzugsanlagen, insbesondere Seilaufzugsanlagen.The present invention relates to a method for checking elevator systems, in particular rope elevator systems.
Für Betreiber von Aufzugsanlagen besteht die Verpflichtung zur regelmäßigen Überprüfung der Betriebssicherheit. Insbesondere muss turnusmäßig überprüft werden, ob die Aufzugsanlage die Spezifikation erfüllt, für welche die Aufzugsanlage zugelassen ist. Im Falle eines Seilaufzugs muss beispielsweise gewährleistet werden, dass die Aufzugsanlage das maximale Transportgewicht im Fahrkorb zuverlässig bewegen und halten kann, ohne dass es zu einem sicherheitskritischen Durchrutschen des Tragmittels auf der Treibscheibe kommt. Zu diesem Zweck wird die sogenannte Treibfähigkeit bestimmt, die gemäß einschlägigen Vorschriften, insbesondere der technischen Regeln für Betriebssicherheit (TRBS 1201-4), wiederkehrend überprüft werden muss.Operators of elevator systems are obliged to regularly check operational safety. In particular, it must be checked regularly whether the elevator system meets the specification for which the elevator system is approved. In the case of a rope elevator, for example, it must be ensured that the elevator system can reliably move and hold the maximum transport weight in the elevator car without the support element slipping on the traction sheave, which is critical to safety. For this purpose, the so-called traction capacity is determined, which must be checked regularly in accordance with the relevant regulations, in particular the technical rules for operational safety (TRBS 1201-4).
Die Treibfähigkeit repräsentiert allgemein die Rutschfestigkeit von ein oder mehreren Tragmitteln (z.B. Tragseilen oder Tragegurten) an der Treibscheibe. Sie kann nach bekannten Verfahren bestimmt werden, indem der Fahrkorb zunächst mit einer Nennlast zuzüglich einer zusätzlichen Last für eine Sicherheitsmarge beladen wird. Anschließend wird der beladene Fahrkorb mittels der Treibscheibe in verschiedenen Betriebssituationen vorzugsweise in Abwärtsrichtung bewegt und stark verzögert, um festzustellen, ob es ggf. zu einem Durchrutschen des Tragmittels kommt oder nicht.The traction capability generally represents the slip resistance of one or more support elements (e.g. support ropes or straps) on the traction sheave. It can be determined using known methods by first loading the car with a nominal load plus an additional load for a safety margin. The loaded car is then moved by the traction sheave in various operating situations, preferably in a downward direction, and strongly decelerated in order to determine whether or not the support element slips.
Die Durchführung des geschilderten Prüfverfahrens ist in der Praxis sehr aufwendig, da definierte Prüflasten in den Aufzug geladen und nach Abschluss der Prüfung wieder entfernt und gegebenenfalls zum nächsten Prüfort verbracht werden müssen. Die Prüfung erfordert außerdem mehrere Personen, die besonders geschult werden müssen und den Aufwand für die Prüfung dementsprechend in die Höhe treiben.In practice, the described test procedure is very complex to carry out, as defined test loads have to be loaded into the elevator and then removed again after the test has been completed and, if necessary, taken to the next test location. The test also requires several people who need special training, which increases the effort required for the test accordingly.
Vor dem geschilderten Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Prüfvorrichtung für eine Seilaufzugsanlage anzugeben, die eine einfachere und zuverlässigere Überprüfung der Treibfähigkeit von Aufzugsanlagen gestattet.Against the background described, the object of the present invention is to provide a method of the type mentioned at the outset and a testing device for a rope elevator system, which allows a simpler and more reliable testing of the driving ability of elevator systems.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Verfahren umfasst zumindest folgende Schritte: Betreiben der Aufzugsanlage gemäß einem vordefinierten Betriebsablauf, wobei zumindest ein bewegliches Element der Aufzugsanlage durch Antreiben der Treibscheibe bewegt wird; Erfassen von mehreren Abstandswerten während das bewegliche Element bewegt wird, wobei die Abstandswerte jeweils einen Abstand zwischen dem beweglichen Element und einem ortsfesten Element der Aufzugsanlage repräsentieren; und Bestimmen wenigstens eines Prüfparameters auf der Grundlage der mehreren Abstandswerte, wobei der Prüfparameter die Treibfähigkeit der Treibscheibe repräsentiert.The object is achieved according to a first aspect by a method having the features of claim 1. The method comprises at least the following steps: operating the elevator system according to a predefined operating sequence, wherein at least one movable element of the elevator system is moved by driving the traction sheave; detecting a plurality of distance values while the movable element is being moved, wherein the distance values each represent a distance between the movable element and a stationary element of the elevator system; and determining at least one test parameter on the basis of the plurality of distance values, wherein the test parameter represents the driving ability of the traction sheave.
Das Verfahren beruht auf der Messung von Abstandswerten zwischen einem beweglichen Element und einem ortsfesten Element der Aufzugsanlage. Abstandswerte bieten gegenüber anderen Messgrößen den Vorteil, dass sie mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit erfasst werden können und hierfür mehrere kompakte und zuverlässige Sensortypen zur Verfügung stehen. Die Abstandswerte können außerdem vorteilhaft zur Bestimmung von weiteren Messgrößen wie z.B. Geschwindigkeit oder Beschleunigung des beweglichen Elements herangezogen werden, die wiederum zur Bestimmung der Treibfähigkeit verwendet werden können.The method is based on measuring distance values between a moving element and a stationary element of the elevator system. Distance values offer the advantage over other measured variables that they can be recorded with high accuracy and speed and that several compact and reliable sensor types are available for this purpose. The distance values can also be used to determine other measured variables such as the speed or acceleration of the moving element, which in turn can be used to determine the traction capability.
Das bewegliche Element kann beispielsweise der Fahrkorb, ein Gegengewicht oder auch ein anderes Element sein, das während des Betriebsablaufs eine zumindest qualitativ gleichartige Bewegung ausführt. Auf der Grundlage der Abstandswerte ist eine einfache und dennoch zuverlässige Bestimmung und Überprüfung der Treibfähigkeit möglich.The moving element can be, for example, the elevator car, a counterweight or another element that performs at least a qualitatively similar movement during operation. On the basis of the distance values, a simple yet reliable determination and verification of the driving ability is possible.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.Embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims, the description and the figures.
Nach einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Feststellung, ob der Prüfparameter ein vorbestimmtes Prüfkriterium verletzt. Dieser Schritt kann durch eine für die Überprüfung von Aufzugsanlagen geschulte Person erfolgen, die den Prüfparameter aufgrund von Vorwissen bewertet. Bevorzugt wird der Schritt jedoch, ebenso wie das Bestimmen des Prüfparameters, als computerimplementierter Verfahrensschritt ausgeführt. Beispielsweise kann computergestützt festgestellt werden, ob der Prüfparameter ein oder mehrere sicherheitsrelevante Schwellenwerte, die durch Referenzwerte der Treibfähigkeit gebildet sein können, über- oder unterschreitet.According to one embodiment, the method includes determining whether the test parameter violates a predetermined test criterion. This step can be carried out by a person trained to check elevator systems, who evaluates the test parameter based on prior knowledge. However, the step, like determining the test parameter, is preferably carried out as a computer-implemented method step. For example, it can be determined with the aid of a computer whether the test parameter exceeds or falls below one or more safety-relevant threshold values, which can be formed by reference values of the traction capability.
Nach einer Ausführungsform ist die Aufzugsanlage durch eine Seilaufzugsanlage gebildet. Hierbei ist in der Regel das bewegliche Element durch ein erstes Lastenelement (z.B. den Fahrkorb) gebildet ist, das über wenigstens ein Tragmittel mit einem zweiten Lastenelement der Aufzugsanlage (z.B. einem Gegengewicht) verbunden ist. Das Tragmittel wird zwischen dem ersten Lastenelement und dem zweiten Lastenelement mittels einer drehbar gelagerten Treibscheibe umgelenkt und angetrieben, um gleichzeitig das erste Lastenelement und das zweite Lastenelement zu bewegen. Im Betrieb wird das Tragmittel zwischen dem ersten Lastenelement und dem zweiten Lastenelement mittels einer drehbar gelagerten Treibscheibe umgelenkt und angetrieben, um das erste Lastenelement und das zweite Lastenelement gleichzeitig zu bewegen. Das Tragmittel umschlingt die Treibscheibe entlang ihres Umfangs mit einer Kontaktfläche, die maßgeblich für die Haftreibung zwischen dem Tragmittel und der Treibscheibe ist. Die resultierende Haftreibung definiert folglich die Treibfähigkeit der Treibscheibe.According to one embodiment, the elevator system is formed by a cable elevator system. In this case, the movable element is usually formed by a first load element (eg the elevator car) which is connected to a second load element of the elevator system (eg a counterweight) via at least one support means. The support means is diverted and driven between the first load element and the second load element by means of a rotatably mounted traction sheave in order to move the first load element and the second load element simultaneously. In operation, the support means is diverted and driven between the first load element and the second load element by means of a rotatably mounted traction sheave in order to move the first load element and the second load element simultaneously. The support means wraps around the traction sheave along its circumference with a contact surface that is decisive for the static friction between the support means and the traction sheave. The resulting static friction therefore defines the driving ability of the traction sheave.
Ein Tragmittel kann allgemein durch ein Seil oder einen Gurt gebildet sein. Andere Typen von seilartigen Verbindungselementen sind ebenfalls denkbar.A support means can generally be formed by a rope or a belt. Other types of rope-like connecting elements are also conceivable.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird für wenigstens einen Abschnitt des Tragmittels eine Masse ermittelt, die für die Bestimmung des Prüfparameters herangezogen wird. Beispielsweise kann die anteilige Seilmasse, die sich auf einer Seilseite der Treibscheibe, z.B. der Fahrkorbseite, zu dem effektiven Gesamtgewicht auf dieser Seilseite addiert, in die Bestimmung des Prüfparameters einfließen. Die Berücksichtigung der anteiligen Tragmittelmasse ermöglicht es, die Treibfähigkeit mit höherer Genauigkeit zu bestimmen.According to a further embodiment, a mass is determined for at least one section of the suspension element, which is used to determine the test parameter. For example, the proportional cable mass that is added to the effective total weight on one cable side of the traction sheave, e.g. the elevator car side, can be included in the determination of the test parameter. Taking the proportional suspension element mass into account makes it possible to determine the traction capability with greater accuracy.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das bewegliche Element an einem Geschwindigkeitsbegrenzer oder einer Schachtkopierung der Aufzugsanlage ausgebildet. Diese Elemente sind in der Regel gut erreichbar, sodass z.B. eine mobile Prüf- oder Sensorvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dort selektiv montiert werden kann.According to a further embodiment, the movable element is formed on a speed limiter or a shaft copy of the elevator system. These elements are generally easily accessible so that, for example, a mobile test or sensor device for carrying out the method can be selectively mounted there.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Abstandswerte mit wenigstens einer Sensorvorrichtung, insbesondere einer mobilen Sensorvorrichtung, erfasst. Die Sensorvorrichtung kann hierbei an dem beweglichen Element oder an dem ortsfesten Element der Aufzugsanlage angeordnet sein. Möglich sind auch zweiteilige Sensorvorrichtungen, wobei z.B. ein optoelektronischer Sender an dem beweglichen Element und ein optoelektronischer Empfänger an dem ortsfesten Element angeordnet sein kann. Sender und Empfänger sind miteinander kommunikativ verbunden, um die Abstandswerte aus einer Pulslaufzeit zwischen Sender und Empfänger zu bestimmen. Im Falle einer mobilen Sensorvorrichtung ist diese vorzugsweise einteilig mit einem Gehäuse ausgebildet. Sie kann wahlweise flexibel an der Aufzugsanlage angeordnet werden, um die Abstandswerte und ggf. weitere Messwerte zu erfassen, die für die Bestimmung der Treibfähigkeit herangezogen werden.According to a further embodiment, the distance values are recorded with at least one sensor device, in particular a mobile sensor device. The sensor device can be arranged on the movable element or on the stationary element of the elevator system. Two-part sensor devices are also possible, whereby, for example, an optoelectronic transmitter can be arranged on the movable element and an optoelectronic receiver on the stationary element. The transmitter and receiver are communicatively connected to one another in order to determine the distance values from a pulse transit time between the transmitter and receiver. In the case of a mobile sensor device, this is preferably designed as one piece with a housing. It can optionally be arranged flexibly on the elevator system in order to record the distance values and, if necessary, other measured values that are used to determine the traction capability.
Zur Steigerung der Prüfgenauigkeit können die Abstandswerte von mehreren an der Aufzugsanlage angeordneten Sensorvorrichtungen erfasst werden. Diese können gleichartig oder verschieden, z.B. auf unterschiedlichen Sensortypen beruhend ausgebildet sein. Die Abstandswerte können sodann vorteilhaft um Messfehler, die z.B. in Form von Ausreißern auftreten können, bereinigt werden. Beispielsweise können die Abstandswerte in redundanter Weise durch verschiedene Sensortypen gemessen und die Messungenauigkeiten der einzelnen Sensortypen kompensiert werden.To increase the test accuracy, the distance values can be recorded by several sensor devices arranged on the elevator system. These can be of the same type or different, e.g. based on different sensor types. The distance values can then be advantageously adjusted for measurement errors that can occur, for example, in the form of outliers. For example, the distance values can be measured redundantly by different sensor types and the measurement inaccuracies of the individual sensor types can be compensated.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Abstand des beweglichen Elements sowohl durch einen Sensor einer mobilen Sensorvorrichtung, als auch durch einen anlageninternen Wegstreckensensor des Tragmittels zu ermitteln. Alternativ ist es möglich, den Abstände und/oder Beschleunigungswerte des beweglichen Elements durch mehrere in der Sensorvorrichtung integrierte Abstandssensoren zu bestimmen.It has proven particularly advantageous to determine the distance of the movable element using both a sensor of a mobile sensor device and an internal distance sensor of the support means. Alternatively, it is possible to determine the distances and/or acceleration values of the movable element using several distance sensors integrated in the sensor device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Erfassung der Abstandswerte mit wenigstens einer Sensorvorrichtung, die einen Sender zum Aussenden eines Sendesignals sowie einen Empfänger zum Empfangen eines Empfangssignals aufweist. Das Erfassen der Abstandswerte umfasst in diesem Fall zumindest folgende Schritte: Betreiben des Senders zum Aussenden eines Sendesignals zwischen dem beweglichen Element und dem ortsfesten Element; Betreiben des Empfängers zum Empfangen eines Empfangssignals; und Vergleichen des Sendesignals und des Empfangssignals.According to a further embodiment, the distance values are detected using at least one sensor device that has a transmitter for transmitting a transmission signal and a receiver for receiving a reception signal. In this case, the detection of the distance values comprises at least the following steps: operating the transmitter for transmitting a transmission signal between the movable element and the stationary element; operating the receiver for receiving a reception signal; and comparing the transmission signal and the reception signal.
Das Sendesignal weist vorzugsweise einen Laserstrahl auf, der eine präzise und unter variablen Umgebungsbedingungen zuverlässige Abstandsmessung ermöglicht. Die Sensorvorrichtung kann somit allgemein auf Basis eines Lasers ausgebildet sein und insbesondere ein LIDAR-Modul aufweisen (Light Detection And Ranging). Alternativ oder ergänzend kann die Sensorvorrichtung Abstandswerte auf der Basis von akustischen Sendesignalen ermitteln, deren Frequenz vorzugsweise im Ultraschallbereich angesiedelt ist. Andere Frequenzbereiche sind jedoch denkbar.The transmission signal preferably has a laser beam, which enables precise and reliable distance measurement under variable environmental conditions. The sensor device can thus generally be based on a laser and in particular have a LIDAR module (Light Detection And Ranging). Alternatively or additionally, the sensor device can determine distance values based on acoustic transmission signals, the frequency of which is preferably in the ultrasound range. However, other frequency ranges are conceivable.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Abstandswerte mit einer Sensorvorrichtung erfasst, die einen optischen Bildsensor aufweist. Der Bildsensor wird an der Aufzugsanlage so ausgerichtet, dass die von dem Sensor erzeugten Bilddaten den jeweiligen Abstand zwischen dem beweglichen und dem ortsfesten Element abbilden. Hierbei spielt es vorzugsweise keine Rolle, in welcher Betriebssituation sich die Aufzugsanlage befindet, d.h. die Bilddaten sind unabhängig von der Position des Fahrkorbs zur Abstandsmessung geeignet.According to a further embodiment, the distance values are recorded with a sensor device that has an optical image sensor. The image sensor is aligned on the elevator system in such a way that the image data generated by the sensor depict the respective distance between the movable and the stationary element. In this case, it is preferably not important in which Operating situation of the elevator system, i.e. the image data is suitable for distance measurement regardless of the position of the elevator car.
Die Bilddaten dienen als Grundlage für die Bestimmung der Abstandswerte. Hierzu werden vorzugsweise Verfahren der automatischen Bilddatenverarbeitung eingesetzt, die auf deterministischen Auswertungsregeln und/oder statistischen Modellen, insbesondere des maschinellen Lernens beruhen können. Die Bilddaten können zur Steigerung der Auswertungsgenauigkeit vorverarbeitet werden, indem die Bildbereich des beweglichen und/oder ortsfesten Elements zunächst detektiert und die Bestimmung des Abstandswerts sodann ausschließlich in Abhängigkeit von den detektierten Bildbereichen durchgeführt wird. Vorzugsweise wird ein Bildsensor in Kombination mit einem laserbasierten Sensor verwendet, um die Abstandswerte mit noch größerer Genauigkeit zu ermitteln.The image data serves as the basis for determining the distance values. For this purpose, automatic image data processing methods are preferably used, which can be based on deterministic evaluation rules and/or statistical models, in particular machine learning. The image data can be pre-processed to increase the evaluation accuracy by first detecting the image area of the moving and/or stationary element and then determining the distance value solely based on the detected image areas. Preferably, an image sensor is used in combination with a laser-based sensor in order to determine the distance values with even greater accuracy.
Das beschriebene Prüfverfahren kann erweitert werden, indem weitere Messwerte für eine Messgröße bestimmt werden, die sich von dem Abstand zwischen dem beweglichen Element und dem ortsfesten Element unterscheidet. Die weiteren Messwerte können in die Bestimmung des Prüfparameters einbezogen werden, um dessen Genauigkeit weiter zu steigern.The test procedure described can be extended by determining additional measured values for a measured quantity that differs from the distance between the movable element and the stationary element. The additional measured values can be included in the determination of the test parameter in order to further increase its accuracy.
Als ein Beispiel für eine weitere Messgröße kann ein akustisches Signal an der Aufzugsanlage erfasst werden während das bewegliche Element bewegt wird. Beispielsweise können die an dem Tragmittel hervorgerufenen Schwingungen (z.B. Seilschwingungen) gemessen werden, die einen Zusammenhang mit der Treibfähigkeit der Treibscheibe aufweisen können. Der Prüfparameter kann daher mit Vorteil in Abhängigkeit von dem akustischen Signal bestimmt werden.As an example of another measurement variable, an acoustic signal can be recorded on the elevator system while the moving element is being moved. For example, the vibrations caused by the support element (e.g. rope vibrations) can be measured, which can have a connection with the driving ability of the traction sheave. The test parameter can therefore advantageously be determined depending on the acoustic signal.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Abstandswerte und/oder weitere Messwerte, die einen Zusammenhang mit der Treibfähigkeit aufweisen, mittels wenigstens einer mobilen Prüfvorrichtung erfasst. Die Prüfvorrichtung kann als kompaktes Endgerät ausgebildet sein, sodass es wie ein Smartphone oder vergleichbaren Endgeräten von einer mit der Prüfung beauftragten Person mitgeführt und problemlos an der zu prüfenden Aufzugsanlage angeordnet werden kann. Die Überprüfung kann auf diese Weise besonders flexibel durchgeführt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die mobile Prüfvorrichtung während der Erfassung der Abstandswerte und/oder der weiteren Messwerte mitbewegt werden kann, wenn es z.B. an dem Fahrkorb oder einem anderen beweglichen Teil angeordnet ist. Es ist jedoch auch denkbar, die Prüfvorrichtung ortsfest anzuordnen, z.B. auf einem Schachtboden der Aufzugsanlage. Die Prüfvorrichtung kann einer der oben genannten Sensorvorrichtungen zur Erfassung der Abstandswerte aufweisen.According to a further embodiment, the distance values and/or other measured values that are related to the driving ability are recorded using at least one mobile test device. The test device can be designed as a compact terminal device, so that it can be carried by a person responsible for the test like a smartphone or comparable terminal device and can be easily arranged on the elevator system to be tested. The test can be carried out particularly flexibly in this way. A further advantage is that the mobile test device can be moved while the distance values and/or other measured values are being recorded, for example if it is arranged on the elevator car or another moving part. However, it is also conceivable to arrange the test device in a fixed location, for example on a shaft floor of the elevator system. The test device can have one of the above-mentioned sensor devices for recording the distance values.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Messwerte zum Bestimmen des Prüfparameters in Abhängigkeit von Referenzmesswerten ausgewertet. Diese können z.B. auf einem Lernbetrieb der Aufzugsanlage beruhen. Zusätzlich oder alternativ können Referenzmesswerte auf der Grundlage von vorbestimmten Spezifikationsdaten der Aufzugsanlage in die Bestimmung des Prüfparameters einbezogen werden. Die Spezifikationsdaten umfassen z.B. Daten, die von einem Hersteller der Aufzugsanlage oder einer Komponente der Aufzugsanlage (z.B. von einem Sensorhersteller) zur Verfügung gestellt werden. Die Daten enthalten Informationen über ein erwartetes und betriebssicheres Verhalten der zugrundeliegenden Komponente. Ein Vergleich der aktuellen Messdaten mit den erwarteten Referenzdaten kann daher auf Sicherheitsrisiken hinweisen und für eine zuverlässige Überprüfung der Aufzugsanlage herangezogen werden.In a further embodiment, the measured values for determining the test parameter are evaluated depending on reference measured values. These can be based, for example, on a learning operation of the elevator system. Additionally or alternatively, reference measured values based on predetermined specification data of the elevator system can be included in the determination of the test parameter. The specification data include, for example, data provided by a manufacturer of the elevator system or a component of the elevator system (e.g. by a sensor manufacturer). The data contains information about an expected and operationally safe behavior of the underlying component. A comparison of the current measured data with the expected reference data can therefore indicate safety risks and be used for a reliable inspection of the elevator system.
Die Messwerte können auf verschiedene Arten mit den Referenzwerten verglichen werden. Bevorzugt wird zwischen den aktuellen Messwerten und den Referenzwerten eine vorbestimmte mathematische Relation gebildet, beispielsweise eine Korrelationsfunktion (z.B. in Form einer Kreuzkorrelations- bzw. Faltungsfunktion). Zusätzlich oder alternativ kann ein statistisches Modell des maschinellen Lernens eingesetzt werden, das ebenfalls mathematische Relationen zwischen den Messwerten bildet, z.B. durch Anwendung von Kernelfunktionen. Es können jedoch auch einfachere Funktionstypen, z.B. eine Vielzahl von Schwellenwertvergleichen in einem neuronalen Netz oder ein Regressionsmodell verwendet werden.The measured values can be compared with the reference values in various ways. Preferably, a predetermined mathematical relationship is formed between the current measured values and the reference values, for example a correlation function (e.g. in the form of a cross-correlation or convolution function). Additionally or alternatively, a statistical machine learning model can be used, which also forms mathematical relationships between the measured values, e.g. by applying kernel functions. However, simpler function types can also be used, e.g. a large number of threshold comparisons in a neural network or a regression model.
Die Abstandswerte werden erfasst während die Aufzugsanlage gemäß einem vordefinierten Betriebsablauf betrieben wird. Dieser Betriebsablauf kann einerseits durch einen an der Aufzugsanlage einprogrammierten, regulären Betriebsablauf vorgegeben sein, beispielsweise eine Aufzugsfahrt zwischen zwei Ebenen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Sicherheitsbetriebsablauf vorgesehen sein, insbesondere ein Nothalt, bei dem der vorzugsweise leere Fahrkorb mit maximaler Bremsbeschleunigung in Aufwärtsrichtung (Fahrt in Richtung der Aufzugsschachtdecke) abgebremst wird.The distance values are recorded while the elevator system is being operated according to a predefined operating sequence. On the one hand, this operating sequence can be specified by a regular operating sequence programmed into the elevator system, for example an elevator ride between two levels. Additionally or alternatively, a safety operating sequence can be provided, in particular an emergency stop, in which the preferably empty elevator car is braked with maximum braking acceleration in the upward direction (travel towards the elevator shaft ceiling).
Nach einer weiteren Ausführungsform werden die Abstandswerte in Abhängigkeit von vorbestimmten Toleranzbereichen verarbeitet. So kann etwa eine Untermenge der Abstandswerte von der Bestimmung des Prüfparameters ausgeschlossen oder gemäß einer vorbestimmten Filterfunktion modifiziert werden, falls die Abstandswerte der Untermenge einen zugeordneten Toleranzbereich verletzen, d.h. entsprechende Schwellenwerte über- oder unterschreiten. Beispielsweise können Abstandswerte, die die Höhe des Aufzugsschachts überschreiten, ohne weiteres wegen fehlender Plausibilität von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen werden. Die Zuverlässigkeit des Verfahrens kann auf diese Weise bedeutend gesteigert werden; einerseits weil Ausreißer in den Messwerten das Prüfergebnis nicht beeinflussen können; andererseits weil das Prüfmodell nicht ausgestaltet sein muss, um Ausreißer zu kompensieren. Es können daher auch mit Rauschen oder anderen Messunsicherheiten kontaminierte Messwerte für die Überprüfung der Aufzugsanlage herangezogen werden.According to a further embodiment, the distance values are processed depending on predetermined tolerance ranges. For example, a subset of the distance values can be excluded from the determination of the test parameter or modified according to a predetermined filter function if the distance values of the subset have an associated tolerance range violate, ie exceed or fall below the corresponding threshold values. For example, distance values that exceed the height of the elevator shaft can be excluded from further processing due to a lack of plausibility. The reliability of the method can be significantly increased in this way; on the one hand because outliers in the measured values cannot influence the test result; on the other hand because the test model does not have to be designed to compensate for outliers. Measured values contaminated with noise or other measurement uncertainties can therefore also be used to check the elevator system.
Das Verfahren kann gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest teilweise auf einem zentralen Server ausgeführt werden, der die Messwerte über ein Datennetzwerk empfängt und den Prüfparameter bestimmt.According to a further embodiment, the method can be carried out at least partially on a central server which receives the measured values via a data network and determines the test parameter.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Verfahren zumindest zum Teil durch ein Computerprogramm verkörpert in Form von Befehlen, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einer der beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Insbesondere kann der Prüfparameter durch ein Computerprogramm bestimmt werden.In a further embodiment, the method is at least partially embodied by a computer program in the form of instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to one of the described embodiments. In particular, the test parameter can be determined by a computer program.
Das Computerprogramm ist vorzugsweise als Anwendungssoftware, insbesondere als App auf einer mobilen Prüfvorrichtung oder Sensoreinheit gespeichert, die zur Verwirklichung des Verfahrens verwendet werden kann. Die Prüfvorrichtung kann zu diesem Zweck mit einem nicht-flüchtigen Speicher sowie einer Prozessoreinheit zur Interpretation und Ausführung der in dem Speicher abgespeicherten Befehle ausgerüstet sein.The computer program is preferably stored as application software, in particular as an app on a mobile testing device or sensor unit that can be used to implement the method. For this purpose, the testing device can be equipped with a non-volatile memory and a processor unit for interpreting and executing the commands stored in the memory.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine mobile Prüfvorrichtung zur Überprüfung einer Aufzugsanlage, die insbesondere als Seilaufzugsanlage mit einer drehbar gelagerten Treibscheibe ausgebildet sein kann. Die Prüfvorrichtung ist entsprechend zu den vorstehend geschilderten Verfahrensaspekten dazu ausgebildet, mehrere Abstandswerte zu erfassen, die jeweils einen Abstand zwischen dem beweglichen Element und dem ortsfesten Element der Aufzugsanlage repräsentieren. Die Abstandswerte können über fest an der Aufzugsanlage montierte Sensoren und/oder über eine an der Prüfvorrichtung angeordnete Sensoreinheit erfasst werden.A further aspect of the invention relates to a mobile testing device for testing an elevator system, which can be designed in particular as a cable elevator system with a rotatably mounted traction sheave. The testing device is designed in accordance with the method aspects described above to record several distance values, each of which represents a distance between the movable element and the stationary element of the elevator system. The distance values can be recorded via sensors permanently mounted on the elevator system and/or via a sensor unit arranged on the testing device.
Die Prüfvorrichtung umfasst vorzugsweise auch eine Auswerteeinheit zum Bestimmen des Prüfparameters auf der Grundlage der mit der Sensoreinheit oder den weiteren Sensoren erfassten Abstandswerte. Hierbei können ein oder mehrere der oben geschilderten Verfahrensaspekte verwirklicht sein.The test device preferably also comprises an evaluation unit for determining the test parameter on the basis of the distance values recorded by the sensor unit or the other sensors. One or more of the method aspects described above can be implemented here.
Die beschriebenen Aspekte der Erfindung werden nachfolgend rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die Folgendes zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht von Teilen einer Aufzugsanlage; -
2 ein schematisches Blockschaltbild von Aspekten eines Verfahrens zur Überprüfung einer Aufzugsanlage; und -
3 ein schematisches Blockschaltbild von weiteren Aspekten des Verfahrens zur Überprüfung einer Aufzugsanlage.
-
1 a schematic view of parts of an elevator system; -
2 a schematic block diagram of aspects of a method for checking an elevator installation; and -
3 a schematic block diagram of further aspects of the procedure for checking an elevator system.
In Abhängigkeit von der Auslegung der Aufzugsanlage 10 ist es denkbar auf die Umlenkrolle 20 zu verzichten. Ferner ist es denkbar, dass der Antrieb der Aufzugsanlage 10 mit der Treibscheibe 18 und etwaigen Umlenkeinrichtungen nicht wie in
Nachfolgend werden Aspekte eines Verfahrens zur Treibfähigkeitsüberprüfung der Treibscheibe 18 beschrieben.Aspects of a method for checking the traction capability of the
Zunächst wird die Treibscheibe 18 angetrieben, um den Fahrkorb 12 innerhalb des Aufzugsschachts 31 in vertikaler Richtung nach oben oder unten zu bewegen. Für die Bestimmung der prüfrelevanten Abstandswerte wird der Fahrkorb 12 in Aufwärtsrichtung bewegt (in Richtung der Decke des Aufzugsschachts 31) und durch Aktivierung des Nothalts bis zum Stillstand verzögert.First, the
Während der Bewegung des Fahrkorbs 12 nach oben und der Aktivierung des Nothalts wird eine Vielzahl von Abstandswerten gemessen. Die Abstandswerte repräsentieren jeweils den räumlichen Abstand 30 zwischen dem Fahrkorb 12 und einem Deckenabschnitt 33 des Aufzugsschachts 31 (vgl. gestrichelte Linie in
Die Abstandswerte werden in regelmäßigen Zeitintervallen gemessen, wobei sich die Abstandswerte aufgrund der Abbremsung des Fahrkorbs 12 bis zum Stillstand schrittweise langsamer reduzieren. Alternativ oder zusätzlich können weitere Abstandswerte erfasst werden, die einen räumlichen Abstand 27 zwischen dem Gegengewicht 14 und einem Bodenabschnitt 29 des Aufzugsschachts 31 repräsentieren. Die betreffenden Abstandswerte werden sich bei der Bewegung des Fahrkorbs 12 nach oben, d.h. in Richtung weg von dem Bodenabschnitt 29, während des Nothalts ebenfalls schrittweise langsamer reduzieren. The distance values are measured at regular time intervals, with the distance values gradually reducing more slowly due to the deceleration of the
Zur Messung der ersten Abstandswerte (Abstand 30) wird eine erste mobile Prüfvorrichtung 24 verwendet, die auf dem Dach des Fahrkorbs 12 angeordnet ist und mehreren Sensoren aufweist (nicht gezeigt). Zum einen ist ein Abstandssensor vorgesehen, der einen Laserstrahl an den Deckenabschnitt 33 aussendet und durch Messung der Laufzeit bis zum Empfang des reflektierten Laserstrahls den Abstand 30 ermittelt. Zum anderen ist die erste Prüfvorrichtung 24 mit einem Mikrofon ausgestattet, das die akustischen Emissionen der Aufzugsanlage 10 misst. Auf diese Weise können akustische Schwingungen gemessen werden, die an dem Tragmittelabschnitt 22 entstehen und Rückschlüsse über die Treibfähigkeit der Treibscheibe 18 geben.To measure the first distance values (distance 30), a first
Darüber hinaus ist eine zweite mobile Prüfvorrichtung 28 vorgesehen, die an dem Gegengewicht 14 angeordnet ist und die zweiten Abstandswerte zur Messung des Abstands 27 erfasst. Die zweite Prüfvorrichtung 28 ist über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit der ersten Prüfvorrichtung 24 verbunden, in der alle gemessenen Werte zusammengeführt werden.In addition, a second
Die Abstandswerte werden unter Berücksichtigung der zugehörigen Zeitintervalle zwischen den einzelnen Messungen in einer Auswerteeinheit der ersten Prüfvorrichtung 24 gespeichert und ausgewertet. Insbesondere werden aus den Abstandswerten die jeweilige Beschleunigung des Fahrkorbs 12 und des Gegengewichts 14 bestimmt.The distance values are stored and evaluated in an evaluation unit of the
Aus den Abstandswerten werden außerdem die Länge des Tragmittelabschnitts 22, der sich zwischen der Treibscheibe 18 und dem Fahrkorb 12 erstreckt, sowie die Länge des sich zwischen der Umlenkrolle 20 und dem Gegengewicht 14 erstreckenden Tragmittelabschnitts (vgl. Bezugszeichen 16) bestimmt. Hierzu werden die festen geometrischen Gegebenheiten der Aufzugsanlage 10 herangezogen, insbesondere der Abstand zwischen dem Deckenabschnitt 33 und dem Bodenabschnitt 29 (Höhe des Aufzugsschachts 31) sowie die Abstände der Treibscheibe 18 und der Umlenkrolle 20 zu dem Deckenabschnitt 33.The distance values are also used to determine the length of the
Neben den genannten Messwerten, die unmittelbar durch Sensoren der Prüfvorrichtungen 24 und 28 erfasst oder aus den gemessenen Abstandswerten abgeleitet werden, werden weitere Messwerte erfasst. Diese werden mittels fest an der Aufzugsanlage 10 verbauten Sensoren gemessen und von einer Steuereinrichtung der Aufzugsanlage 10 über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle an die erste Prüfvorrichtung 24 übermittelt (in
Die Messwerte werden in der Prüfvorrichtung 24 verarbeitet, um einen zuverlässigen Schätzwert für die Treibfähigkeit der Treibscheibe 18 zu erhalten. Ein entsprechendes Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf
Die Messwertgruppen 32 und 34 werden zunächst einer Vorverarbeitung 36 unterzogen, indem die Messwerte mit vordefinierten Schwellenwerten verglichen werden. Ein Teil der Messwerte, der ein oder mehrere Schwellenwerte verletzt, wird von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen. Die Messwerte werden auf diese Weise bereinigt. Ferner werden die Messwerte 32, 34 normiert.The
In dem nachfolgenden Schritt 38 werden die Messwerte 32, 34 mit einem maschinell erlernten Modell verarbeitet, das den Prüfparameter 40 ausgibt. Das Modell wurde zuvor auf der Grundlage einer Vielzahl von Trainingsdaten ermittelt, durch Vorgabe von Referenzmesswerten ein gewünschtes Betriebsverhalten repräsentieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Modell eine festgelegte Rechenvorschrift für die Treibfähigkeit aufweisen, die wie folgt angegeben werden kann:
Hierbei bezeichnet x die zeitabhängige Wegstrecke, die während des vorbestimmten Betriebsablaufs von dem Fahrkorb 12 bzw. dem Tragmittel 16 und dem Gegengewicht 14 zurückgelegt wird. Dementsprechend bezeichnet ẍ die zweifache zeitliche Ableitung der Wegstrecke, was der Beschleunigung des Fahrkorbs 12 bzw. des Gegengewichts 14 entspricht. Die Variable G bezeichnet die Masse des Gegengewichts 14, die Variable F die Masse des Fahrkorbs 12 und g die Erdbeschleunigung. Es ist möglich, für den Fahrkorb 12 und das Gegengewicht 14 aus den von den Prüfvorrichtungen 24 und 28 erfassten Abstandswerten jeweils separate Wegstrecken sowie separate Beschleunigungswerte zu ermitteln. Für den Fahrkorb 12 und das Gegengewicht 14 können daher jeweils eigene Beschleunigungswerte angesetzt werden. Diese können sich daher auch bezüglich des Betrags unterscheiden. Die Wegstrecken werden jeweils als eine Differenz zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Abstandswerten bestimmt.Here, x denotes the time-dependent distance travelled during the predetermined operating period run of the
Der Prüfparameter berechnet sich in Abhängigkeit von den beschriebenen Größen als Verhältnis zwischen F1 und F2, wobei F1 die Tragmittelkraft auf der Seite des Gegengewichts 14 und F2 die Tragmittelkraft auf der Seite des Fahrkorbs 12 bezeichnen. Optional können die anteiligen Tragmittelmassen, die variabel von der jeweiligen Wegstreckenposition abhängen, zu der jeweiligen Masse des Fahrkorbs 12 bzw. des Gegengewichts 14 addiert werden. Dies führt zu einer höheren Genauigkeit, weil z.B. die gemessene Masse des Fahrkorbs 12 auch die Masse des Tragmittelabschnitts 22 umfasst. Die anteiligen Tragmittelmassen können bestimmt werden, indem die anteiligen Tragmittellängen jeweils mit der vorbekannten Tragmittelmasse pro Längeneinheit multipliziert werden.The test parameter is calculated depending on the described sizes as a ratio between F1 and F2, where F1 is the load-bearing element force on the side of the
Unter Bezugnahme auf
In Schritt 58 werden Referenzmesswerte erfasst, die im Rahmen eines Lernbetriebs der Aufzugsanlage 10 ermittelt worden sind. In Schritt 60 werden Herstellermesswerte herangezogen, die im Vorfeld unabhängig von der konkreten Aufzugsanlage 10 ermittelt worden sind. Die in den Schritten 58 und 60 herangezogenen Daten sind vorzugsweise auf einen zentralen Server („Cloud“) gespeichert, sodass diese an einem sicheren Ort hinterlegt sind und zum Beispiel im Falle einer erforderlichen Anpassung des Prüfverfahrens schnell zur Verfügung stehen und zentral gepflegt werden können.In
Die in den Schritten 58 und 60 erfassten Messwerte werden sodann in Schritt 62 zusammengeführt, um ein Referenzsignal zu bilden. Das Referenzsignal dient als signalbasierte Referenz für eine intrusive Überprüfung der Aufzugsanlage 10.The measured values recorded in
In Schritt 64 wird auf der Grundlage der in Schritt 56 erfassten, aktuellen Messwerte sowie des in Schritt 62 gebildeten Referenzsignals ein Relationssignal gebildet, welches die aktuellen Messwerte und das Referenzsignal miteinander in Beziehung setzt und Übereinstimmungen bzw. Abweichungen zwischen den beteiligten Datengruppen repräsentiert. Beispielsweise kann das Relationssignals als Korrelationssignal gebildet werden.In
In Schritt 66 wird das Relationssignal ausgewertet und auf Übereinstimmungen zwischen dem Referenzsignal und den aktuellen Messwerten untersucht. Hierzu kommt vorzugsweise ein Modell des maschinellen Lernens zum Einsatz, etwa ein neuronales Netz oder ein vergleichbares Modell. In Schritt 68 wird das in Schritt 66 erhaltene Auswertungsergebnis bewertet. Insbesondere wird der in Zusammenhang mit
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS
- 1010
- AufzugsanlageElevator system
- 1212
- FahrkorbCar
- 1414
- GegengewichtCounterweight
- 1616
- TragmittelCarrying means
- 1818
- TreibscheibeTraction sheave
- 2020
- UmlenkrolleDeflection pulley
- 2222
- TragmittelabschnittSuspension section
- 2424
- PrüfvorrichtungTest device
- 2727
- AbstandDistance
- 2828
- PrüfvorrichtungTest device
- 2929
- BodenabschnittFloor section
- 3030
- AbstandDistance
- 3131
- AufzugsschachtElevator shaft
- 3232
- Messwerte der SensoreinheitMeasurement values of the sensor unit
- 3333
- DeckenabschnittCeiling section
- 3434
- Messwerte der AufzugsanlageMeasurement values of the elevator system
- 3636
- Filterung der MesswerteFiltering the measured values
- 3838
- Bestimmen des PrüfparametersDetermining the test parameter
- 4040
- PrüfparameterTest parameters
- 5454
- PrüfvorrichtungTest device
- 5656
- Erfassung von aktuellen MesswertenRecording of current measured values
- 5858
- Erfassung von ReferenzmesswertenRecording of reference measurements
- 6060
- Eingabe von HerstellermesswertenEntering manufacturer measurements
- 6262
- Bilden eines ReferenzsignalsCreating a reference signal
- 6464
- Bilden eines RelationssignalsForming a relation signal
- 6666
- Auswerten des RelationssignalsEvaluating the relation signal
- 6868
- Bewerten des AuswertungsergebnissesEvaluating the evaluation results
Claims (14)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023112419.6A DE102023112419A1 (en) | 2023-05-11 | 2023-05-11 | Inspection of elevator systems based on distance measurements |
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-
2023
- 2023-05-11 DE DE102023112419.6A patent/DE102023112419A1/en active Pending
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