電梯導(dǎo)軌檢測的技術(shù)創(chuàng)新研究

（湖北特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院，湖北 武漢 430000）

當(dāng)前各大城市中出現(xiàn)了越來越多的高層建筑，電梯作為高層建筑的必要配置，尤其是垂直升降的電梯需求數(shù)量在不斷增加。電梯的舒適性、安全性成為電梯生產(chǎn)企業(yè)一項(xiàng)基本的技術(shù)性能要求。其中，電梯導(dǎo)軌作為電梯的導(dǎo)向裝置，在電梯運(yùn)行系統(tǒng)中有著十分重要的作用，其產(chǎn)品質(zhì)量與安裝質(zhì)量的好壞對電梯運(yùn)行有著直接的影響。為了保證電梯導(dǎo)軌能夠正常使用，各個(gè)導(dǎo)軌生產(chǎn)企業(yè)都將制造誤差進(jìn)行了合理的控制。為了避免電梯導(dǎo)軌出現(xiàn)誤差，在進(jìn)行電梯安裝驗(yàn)收過程中，會進(jìn)行電梯導(dǎo)軌誤差檢測，這也是驗(yàn)收電梯導(dǎo)軌的重要環(huán)節(jié)。

通常情況下，大部分電梯導(dǎo)軌廠家會采用吊線尺量的傳統(tǒng)方法進(jìn)行測量，并且是以垂線來作為直線基準(zhǔn)，分成了多段多點(diǎn)的人工測量方式，這種測量方法點(diǎn)數(shù)少，同時(shí)也容易受測量人員經(jīng)驗(yàn)的影響。除了這種方法之外，還可以用激光垂準(zhǔn)儀檢測導(dǎo)軌垂直度，這種高精度的鉛直激光束代替重了錘線，會有二維數(shù)顯光靶固定在導(dǎo)軌上，當(dāng)光靶上有激光照射后，就會出現(xiàn)相對于起始處的測量值 X、Y 值，與傳統(tǒng)的吊線尺量方法相比，這種檢測精度有了很大提高，但是有一定的局限性，在條件不符時(shí)，也需要用手動(dòng)測量，難免會出現(xiàn)人工誤差。

該文針對電梯導(dǎo)軌檢測技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，研究出一種電梯導(dǎo)軌檢測技術(shù)，綜合考慮了電梯導(dǎo)軌檢測系統(tǒng)的適用性與完整性，旨在解決傳統(tǒng)技術(shù)中電梯導(dǎo)軌檢測效率低下，且檢測精度難以滿足要求的人工誤差問題。

1 電梯導(dǎo)軌

電梯轎廂在運(yùn)行中的導(dǎo)向作用主要是由電梯導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)的，電梯導(dǎo)軌對整部電梯的運(yùn)行質(zhì)量，具有直接的決定性作用。電梯導(dǎo)軌通過導(dǎo)軌壓板和導(dǎo)軌支架安裝在電梯的井道之中。當(dāng)前最為常見的電梯導(dǎo)軌是T 型導(dǎo)軌。

在電梯運(yùn)行過程中，電梯導(dǎo)軌作為電梯系統(tǒng)的重要部件，在舒適度和安全方面具有十分重要的影響。從安全方面來講，電力導(dǎo)軌的材質(zhì)是決定電梯安全的主要因素，一旦材質(zhì)出現(xiàn)局部過硬或者不均勻，就會導(dǎo)致安鉗制動(dòng)夾緊時(shí)，出現(xiàn)摩擦力不足的問題，從而造成電梯制動(dòng)失效，甚至?xí)霈F(xiàn)轎廂墜落的安全隱患[1]。同時(shí)，導(dǎo)軌也需要有足夠的強(qiáng)度來支撐，以適應(yīng)安全鉗制動(dòng)時(shí)對轎廂產(chǎn)生的沖擊力。從舒適角度來講，實(shí)心導(dǎo)軌的連接精度是通過導(dǎo)軌的端部尺寸及陰陽榫的對稱度來決定的，空心導(dǎo)軌及扶梯導(dǎo)軌的連接精度是由導(dǎo)軌的端部尺寸及形位公差來決定的，導(dǎo)軌的連接精度直接影響電梯運(yùn)行的平穩(wěn)性及舒適度。導(dǎo)軌導(dǎo)向面粗糙度直接影響到導(dǎo)靴在導(dǎo)向面上能否平滑運(yùn)行，同時(shí)也影響了潤滑油的儲存，從而影響了轎廂的運(yùn)行質(zhì)量[2]。同時(shí)，導(dǎo)軌上任何一點(diǎn)的彎曲及扭曲都會給轎廂一個(gè)側(cè)力，影響轎廂上下的直線運(yùn)動(dòng)，使轎廂有晃動(dòng)感，隨著電梯速度提高，轎廂會有振動(dòng)感，從而影響舒適度。

總而言之，電梯導(dǎo)軌的平面必須是光滑的，不能出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象。由于導(dǎo)軌是電梯轎廂上的導(dǎo)靴和安全鉗的穿梭路軌，所以安裝時(shí)必須保證其有適當(dāng)間隙，當(dāng)電梯中導(dǎo)軌出現(xiàn)超速時(shí)，需要承受電梯制停，所以也不能忽視電梯導(dǎo)軌的剛性。

2 電梯導(dǎo)軌拖拽小車一體化智能檢測系統(tǒng)

該裝置包括伺服電機(jī)、曳引線纜架和檢測小車；曳引線纜架設(shè)有線纜、固定架和活動(dòng)軸，曳引線纜架與活動(dòng)軸相連，活動(dòng)軸在轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，線纜的端部與所述檢測小車相連，將檢測小車設(shè)于待檢測電梯導(dǎo)軌上。在對電梯導(dǎo)軌檢測的過程中，小車不再用自身攜帶的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，而是通過伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)曳引線纜架的活動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，從而為檢測小車提供動(dòng)力，避免由于檢測小車自身攜帶電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)影響測量精度。

2.1 電梯導(dǎo)軌檢測系統(tǒng)功能

電梯導(dǎo)軌拖拽小車一體化智能檢測裝置用于電梯導(dǎo)軌安裝和運(yùn)行維護(hù)中的垂直度、直線度和接頭臺階偏差等多項(xiàng)誤差自動(dòng)檢測，可以減少人力物力，提高檢測效率和檢測精度，為電梯安全平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。電梯導(dǎo)軌拖拽小車一體化智能檢測裝置原理如圖1 所示。1）測量過程中，檢測裝置中攜帶的檢測器件進(jìn)行了自動(dòng)檢測，同時(shí)還可以自行校準(zhǔn)。檢測裝置中包括測量小車 、運(yùn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)、測量信號接收系統(tǒng)和基站系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)無線通信、監(jiān)測顯示、圖像識別以及聲光報(bào)警等功能。2）電梯導(dǎo)軌垂直度、直線度和導(dǎo)軌接頭臺階偏差的檢測可以通過檢測裝置實(shí)現(xiàn)，在小車上的多個(gè)位置點(diǎn)安裝傳感器，通過高精度的傳感器來記錄導(dǎo)軌各個(gè)測量部位的參數(shù)，由此得出電梯導(dǎo)軌各項(xiàng)參數(shù)的誤差[3]。3）測量裝置在測量的過程中，可以使用無線數(shù)據(jù)傳輸和控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)測量裝置的啟動(dòng)和停止。

最后，利用外部拖曳的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)裝置小車的自帶動(dòng)力，這樣可以減少由于自有動(dòng)力檢測裝置小車出現(xiàn)振動(dòng)而出現(xiàn)的檢測誤差，從而有效還原電梯導(dǎo)軌的實(shí)際安裝情況。

圖 1 電梯導(dǎo)軌拖拽小車一體化智能檢測裝置原理

2.2 各模塊介紹

2.2.1 可控制曳引機(jī)構(gòu)

可控制曳引機(jī)構(gòu)是該電梯導(dǎo)軌檢測系統(tǒng)的重要組成部分。傳統(tǒng)的測量方式是通過自身攜帶的電動(dòng)機(jī)來為導(dǎo)軌檢測提供動(dòng)力，這樣容易出現(xiàn)振動(dòng)，影響測量精度，同時(shí)還給測量平臺增加了一定的重量。該設(shè)計(jì)中電梯導(dǎo)軌拖曳小車一體化智能檢測裝置，采用的是線纜曳引的方式對測量平臺的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效控制，而可控制曳引機(jī)構(gòu)由控制電路、伺服電機(jī)、曳引線纜以及滑輪組組成，控制電路接收到由地面基站發(fā)出的控制信號后，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過線纜牽引測量平臺沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)完成測量動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)測量平臺運(yùn)動(dòng)速度的可控性，這樣可以對多種誤差進(jìn)行測量校正。

2.2.2 測量平臺

測量平臺屬于自適應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過彈簧夾緊，調(diào)整夾緊度來滿足不同工作條件的要求，小車上布置有磁鐵元件，通過磁力與導(dǎo)軌吸附。測量平臺由測量小車及其搭載的多種傳感器構(gòu)成，測量小車由電磁磁輪定位在電梯導(dǎo)軌的3 個(gè)待測平面，電磁磁輪可由電路控制調(diào)整吸附力的大小，以滿足不同工作條件的要求和方便拆裝，在工作表面較光滑時(shí)，可以加大電流以增大吸附力，防止測量平臺脫軌，小車上搭載一套基于單片機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，頂面與導(dǎo)向面共計(jì)3 個(gè)待檢測平面，分別產(chǎn)生3 路信號，每個(gè)待測平面布置2 只傾角傳感器和1 只加速度傳感器，在行進(jìn)過程中接收地面基站發(fā)出的測量指令后，控制傳感器完成測量動(dòng)作，多個(gè)傾角傳感器實(shí)時(shí)測量所在平面的傾角，以此完成直線度和垂直度的檢測，加速度傳感器測量小車的橫向振動(dòng)，以此計(jì)算接頭處的臺階偏差及接縫等誤差。

2.2.3 基站系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用微型計(jì)算機(jī)控制整個(gè)測試系統(tǒng)的測量工作，需要編寫控制軟件、信號處理軟件和測量小車單片機(jī)嵌入式軟件系統(tǒng)?；鞠到y(tǒng)主要由1 臺微型計(jì)算機(jī)以及1套信號收發(fā)裝置構(gòu)成，微型計(jì)算機(jī)上安裝該項(xiàng)目中開發(fā)的控制軟件及信號處理軟件。導(dǎo)軌檢測工作人員通過微型計(jì)算機(jī)上的控制軟件向測量平臺發(fā)出指令，并實(shí)時(shí)監(jiān)測測量平臺的狀態(tài)，防止出現(xiàn)沖頂、脫落的情況，信號處理軟件處理傳感器測出電梯導(dǎo)軌3 個(gè)待測平面的誤差，并以曲線的形式顯示在屏幕上，然后通過表格的形式存儲在硬盤中，以備復(fù)查。控制軟件安裝在地面基站系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)上，用于控制與監(jiān)測整個(gè)測量系統(tǒng)的狀態(tài)?？刂栖浖缑嬷饕y量小車監(jiān)控界面、曳引系統(tǒng)監(jiān)控界面2 個(gè)主要界面，控制軟件后臺需要與用于信號收發(fā)的單片機(jī)系統(tǒng)通信，該項(xiàng)目擬基于微軟的MFC 完成控制軟件的編寫。信號處理軟件用于處理測量平臺回傳的信號，顯示界面主要顯示電梯導(dǎo)軌多項(xiàng)誤差的曲線，后臺的數(shù)據(jù)處理方法擬采用小波變換的方法，通過對原始數(shù)據(jù)的小波進(jìn)行變換處理，得到電梯導(dǎo)軌的接頭處的臺階、接縫等誤差。

3 結(jié)語

電梯導(dǎo)軌軌距及垂直度是保證電梯安全、舒適運(yùn)行的重要性能指標(biāo)。該文提到的電梯導(dǎo)軌拖拽小車一體化智能檢測裝置，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量導(dǎo)軌垂直度等誤差的功能。該檢測系統(tǒng)利用曳引式的運(yùn)行方式，不僅減少了測量平臺的重量，還加入了保護(hù)裝置來保護(hù)電梯設(shè)備的安全性。同時(shí)通過傳感器獲取運(yùn)行過程中的傳感器信號，反映電梯導(dǎo)軌表面的參數(shù)，改進(jìn)了檢測小車的精度、直線度、垂直度和接頭臺階誤差算法，提高了電梯導(dǎo)軌的檢測精度，減少了人工測量帶來的誤差。