電梯塊式制動器制動閘瓦間隙檢測技術(shù)研究

摘要：制動器作為電梯的重要安全裝置，其制動性能對于確保電梯安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用，制動器一旦失效將會引起嚴(yán)重的安全事故，對乘客的生命安全造成威脅。鑒于此，基于機(jī)器視覺開展電梯塊式制動器制動閘瓦間隙的檢測研究。通過工業(yè)相機(jī)對電梯制動器的制動閘瓦進(jìn)行拍攝，并將得到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過分析制動器制動閘瓦間隙的變化情況，得到制動閘瓦的開啟時間、閉合時間以及制動閘瓦最大開啟間隙，從而對制動性能進(jìn)行判斷，確保電梯安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電梯;塊式制動器;制動閘瓦;間隙

中圖分類號：TU857? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）06-0079-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.06.022

0? ? 引言

制動器作為電梯的重要安全裝置，按照工作原理可分為鼓式制動器、碟式制動器和塊式制動器。無論何種類型的制動器，其安全性與可靠性都是電梯安全運(yùn)行的重要保障。隨著電梯使用年限的增長，制動器可能會出現(xiàn)機(jī)械卡阻、閘瓦過度磨損、帶閘運(yùn)行等問題，從而導(dǎo)致制動失效，引起沖頂、蹲底、溜車等安全事故，對乘客的人身安全造成嚴(yán)重威脅[1]。因此，非常有必要對制動器的重要參數(shù)進(jìn)行檢測，以確保制動器安全可靠工作。

1? ? 塊式制動器結(jié)構(gòu)

現(xiàn)有的電梯塊式制動器一般采用電磁鐵雙推制動閘瓦，電磁鐵通電后推開制動閘瓦實(shí)現(xiàn)松閘，失電后制動彈簧提供制動力使制動閘瓦抱緊制動輪實(shí)現(xiàn)抱閘，是一種新型制動器。如圖1所示，當(dāng)電磁鐵通電時，電磁鐵產(chǎn)生電磁力，克服制動彈簧的彈簧力，使制動閘瓦脫離制動輪;當(dāng)電磁鐵斷電時，制動彈簧的彈簧力使制動閘瓦壓緊制動輪，實(shí)現(xiàn)制動，電氣開關(guān)驗(yàn)證抱閘張開/閉合的狀態(tài)。

制動器閘瓦間隙是決定制動器能否正常工作的重要參數(shù)之一。制動器閘瓦間隙過大會對制動器反應(yīng)時間、釋放時間等產(chǎn)生影響;間隙過小則會加劇閘瓦和制動輪之間的磨損，使制動力降低乃至失效。《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯》（TSG T7001—2009）中規(guī)定：制動器動作靈活，制動時制動閘瓦緊密、均勻地貼合在制動輪上，電梯運(yùn)行時制動閘瓦與制動輪不發(fā)生摩擦，制動閘瓦以及制動輪工作面上沒有油污。

甘斌等人[2]分析了電梯制動器使用過程中的安全風(fēng)險和常見失效形式。吳昊等人[3]對電梯制動器失效的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的檢驗(yàn)對策。針對電梯閘瓦易出現(xiàn)不均勻磨損故障導(dǎo)致電梯制動失效的問題，王逸銘等人[4]提出了一種基于熱像分析的電梯閘瓦不均勻磨損檢驗(yàn)方法。周前飛等人[5]通過將兩個電渦流傳感器的探頭呈180°對稱安裝在兩片閘瓦端面上，實(shí)現(xiàn)了制動輪與兩側(cè)閘瓦間隙的測量。胡暢等人[6]通過對傳統(tǒng)監(jiān)控方法中信號元件安裝方式和檢測回路的改變，實(shí)現(xiàn)了自動扶梯塊式制動器閘瓦磨損量的可靠檢測。

本文基于機(jī)器視覺開展電梯塊式制動器制動閘瓦間隙的檢測研究，通過工業(yè)相機(jī)對電梯制動器的制動閘瓦進(jìn)行拍攝，并將得到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過分析制動閘瓦間隙的變化情況，得到制動閘瓦的開啟時間、閉合時間以及制動閘瓦最大開啟間隙，從而對制動性能進(jìn)行判斷，確保電梯安全運(yùn)行。

2? ? 機(jī)器視覺測量閘瓦間隙的原理

本文采用MindVision的MV-SUA33GC-T型工業(yè)相機(jī)作為拍攝工具，對電梯制動器的制動閘瓦開啟和關(guān)閉過程進(jìn)行拍攝，從而獲取制動閘瓦開啟和關(guān)閉過程的視頻數(shù)據(jù)。

工業(yè)相機(jī)拍攝到的制動閘瓦間隙如圖2所示。

整個制動閘瓦由兩片方形閘瓦組成，拍攝時需要至少一片方形閘瓦的寬度在整個相機(jī)視野范圍內(nèi)作為參考寬度。使用測量工具測量制動器一片閘瓦的實(shí)際寬度，記作d。從圖像中可以提取到制動閘瓦左邊部分的寬度沿圖像水平方向所跨過的像素數(shù)d1、制動閘瓦間隙沿圖像水平方向跨過的像素數(shù)d2以及邊緣輪廓與水平方向的夾角θ。因此，制動閘瓦的實(shí)際間隙計(jì)算如下：

以時間為橫坐標(biāo)，以制動閘瓦間隙為縱坐標(biāo)，可以繪制閘瓦間隙—時間曲線，曲線上升為閘瓦打開過程，曲線下降為閘瓦合攏過程。記錄閘瓦打開過程中開始和結(jié)束的時間，即可得到制動器的打開時間。類似地，記錄閘瓦合攏的開始時間和結(jié)束時間，即可得到制動器的合攏時間。

3? ? 檢測過程

圖3所示為制動器現(xiàn)場圖。該測量方法實(shí)施的具體操作步驟如下：

（1）選擇合適的位置固定工業(yè)相機(jī)，使制動閘瓦盡量位于相機(jī)視野中央，調(diào)整相機(jī)焦距，保證其中一片閘瓦圖像清晰。

（2）調(diào)整相機(jī)，選擇合適的幀率和畫質(zhì)，并使用直流光源補(bǔ)光。

（3）從閘瓦打開的狀態(tài)開始錄制，錄制過程中，使閘瓦合攏，等待穩(wěn)定后，再使閘瓦打開。繼續(xù)等待閘瓦穩(wěn)定后，結(jié)束錄制。

（4）對視頻進(jìn)行處理，獲取每幀的閘瓦間隙，并繪制閘瓦間隙—時間曲線。

（5）記錄并計(jì)算閘瓦最大穩(wěn)定間隙、閘瓦打開時間和閘瓦合攏時間。

4? ? 檢測結(jié)果

經(jīng)過上述測量實(shí)驗(yàn)，對視頻進(jìn)行處理后，得到的間隙—時間圖像如圖4所示。可以清晰地看出，制動閘瓦在30 s左右的時刻發(fā)生一次合攏，然后在40 s左右又打開。

對制動閘瓦的合攏過程曲線（下降曲線）進(jìn)行局部放大，得到圖5所示曲線，記錄曲線開始下降的時刻為30.46 s，曲線下降結(jié)束的時刻為30.52 s。

對制動閘瓦的打開過程進(jìn)行局部放大，得到圖6所示閘瓦打開過程曲線，開始打開的時刻為41.81 s，結(jié)束打開的時刻為41.88 s。

對0～30.46 s的閘瓦間隙取平均值，對30.52～41.81 s的閘瓦間隙取平均值，再用前者減后者，得到閘瓦最大平均間隙0.668 mm。

對上述步驟獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和匯總，最終得到表1所示檢測結(jié)果。

5? ? 結(jié)語

針對電梯塊式制動器制動閘瓦間隙檢測問題，本文基于機(jī)器視覺開展檢測的方法具有識別準(zhǔn)確、響應(yīng)迅速的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對制動閘瓦間隙無接觸、長期在線檢測。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 歐陽惠卿，舒文華，薛季愛.基于可靠性分析的電梯制動器設(shè)計(jì)方案優(yōu)化方法[J].機(jī)械制造與自動化，2020，49（4）：199-201.

[2] 甘斌，徐勝軍，侯少毅.電梯制動器失效風(fēng)險分析及其防范措施探討[J].中國電梯，2021，32（20）：65-67.

[3] 吳昊，馮雙昌.電梯制動失效原因分析及檢驗(yàn)對策[J].機(jī)電工程技術(shù)，2013，42（12）：103-105.

[4] 王逸銘，吳盡，胡建中，等.基于熱圖像分析的電梯閘皮不均勻磨損檢驗(yàn)方法研究[J].機(jī)電工程，2018，35（11）：1210-1213.

[5] 周前飛，丁樹慶，馮月貴，等.基于支持向量機(jī)的電梯制動器智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)[J].中國特種設(shè)備安全，2018，34（5）：22-27.

[6] 胡暢，王志強(qiáng)，黃曉亮.一種用于自動扶梯的塊式制動器的制動閘瓦磨損的監(jiān)控方法[J].中國電梯，2020，31（13）：67-69.

收稿日期：2021-12-08

作者簡介：馮雙昌（1982—），男，山東聊城人，博士，高級工程師，主要從事機(jī)電一體化，尤其是電梯、起重機(jī)械等機(jī)電類特種設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)研究和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作。