新型導(dǎo)軌安裝檢測技術(shù)在高層建筑電梯檢驗(yàn)的作用

楊清文

[摘? ? 要]為了滿足大中型城市居民對(duì)于工作和居住的需求，同時(shí)受城市規(guī)劃和空間限制導(dǎo)致在城市建設(shè)過程中高層建筑比重越來越高，這給電梯制造商帶來了不小的市場，在人們的工作和日常生活中電梯扮演著極為重要的角色。因此，電梯質(zhì)量安全受到各方關(guān)注，其安全性與舒適性成為衡量電梯質(zhì)量安全的重要要求。通過高精度檢測系統(tǒng)為電梯行業(yè)發(fā)展守住安全質(zhì)量紅線。文章介紹了基于新型導(dǎo)軌安裝檢測技術(shù)的電梯導(dǎo)軌智能檢測系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)原理和設(shè)計(jì)理念，為升級(jí)高層建筑電梯檢測手段提供了支撐。

[關(guān)鍵詞]導(dǎo)軌;電梯檢驗(yàn);高層建筑;智能檢測

[中圖分類號(hào)]TG547 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）10–0–03

The Role of the New Guide Rail Installation and Testing Technology

in the Elevator Inspection of High-rise Buildings

Yang Qing-wen

[Abstract]In order to meet the work and living needs of large and medium-sized urban residents， due to urban planning and space restrictions， the proportion of high-rise buildings in the process of urban construction， which brings a large market to elevator manufacturers， the elevator plays a very important role in people's work and daily life.Therefore， the quality and safety of the elevator its safety and comfort has become an important requirement to measure the quality and safety of the elevator.Through the high-precision detection system to protect the development of the elevator industry safety and quality red line.This paper introduces the intelligent elevator guide rail detection system based on the new guide rail installation and detection technology， and analyzes the system principle and design concept to provide support for upgrading the elevator detection means of high-rise buildings.

[Keywords]guide rail; elevator inspection; high-rise building; intelligent detection

1 介紹

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，目前中國乃至世界大部分城市的住宅和辦公場所都是高層建筑。電梯作為高層建筑中應(yīng)用最為廣泛的垂直運(yùn)輸工具，其在戶型、價(jià)格等因素的影響下，每個(gè)單元所需的電梯數(shù)量不只是一個(gè)，這樣的形勢下，垂直電梯的需求量也較大。而對(duì)于電梯生產(chǎn)企業(yè)來說，要想在電梯市場占有一席之位，就要在保證電梯的舒適性與安全性中投入精力與物力，使電梯達(dá)到最大程度的舒適與安全。其中，電梯導(dǎo)軌對(duì)電梯運(yùn)行影響重大，其產(chǎn)品質(zhì)量與安裝質(zhì)量的好壞事關(guān)電梯運(yùn)行效果[1]，任何誤差都將嚴(yán)重影響產(chǎn)品的品質(zhì)，應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中的誤差。電梯安裝作為“第二次生產(chǎn)”，其安裝質(zhì)量很大程度上影響著電梯的安全和舒適性，為了最大限度地監(jiān)督電梯的安裝質(zhì)量，在電梯投入使用前，應(yīng)當(dāng)對(duì)導(dǎo)軌的誤差進(jìn)行監(jiān)督檢測，以此保證電梯導(dǎo)軌的高質(zhì)量，但是現(xiàn)在對(duì)電梯導(dǎo)軌誤差的檢測技術(shù)還比較落后，特別是運(yùn)用在高層建筑上。

T形電梯導(dǎo)軌是電梯導(dǎo)軌使用量最大的型號(hào)，T形電梯導(dǎo)軌屬于金屬條材，在生產(chǎn)過程中需要進(jìn)過很多道的切削加工，很容易導(dǎo)致導(dǎo)軌彎曲變形，所以在T形電梯導(dǎo)軌出廠前，必須進(jìn)行導(dǎo)軌直線度檢測和彎曲變形校直工藝[2]。通常的情況下，吊線測量是運(yùn)用較為廣泛的，只需將豎向水平線作為一條直線的基準(zhǔn)，把整個(gè)測量區(qū)域劃分成許多段，然后再進(jìn)行一次人工測量，這樣的測量方法有一定的優(yōu)點(diǎn)，但是也可能會(huì)摻雜到測量者和技術(shù)人員的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，而嚴(yán)重地影響到測量結(jié)果，同時(shí)誤差會(huì)比較大。對(duì)其垂直度的測量，如果不采用吊線測量的方式，還可以借助技術(shù)手段，這種方式的原理與吊線測量相同。不同的是，關(guān)鍵點(diǎn)是鉛直激光束而不再是重錘線。將顯光靶與導(dǎo)軌固定，鉛直激光射入即可出現(xiàn)相應(yīng)的X值與Y值。這種方式有其優(yōu)點(diǎn)但是也存在一些不足。其優(yōu)點(diǎn)是檢測精度較高，其缺點(diǎn)是使用條件有限，有些條件不具備使用激光垂準(zhǔn)儀，這時(shí)就仍然需要人工測量，從而存在一些人工誤差。但是科技的進(jìn)步為自動(dòng)化檢測設(shè)備也帶來了新發(fā)展，自動(dòng)檢測技術(shù)手段在不斷更新進(jìn)步。

本文通過對(duì)新型電梯導(dǎo)軌檢測儀的系統(tǒng)組成、工作原理、檢測方法和功能用途等進(jìn)行相關(guān)的介紹，深入分析了其適用性與完整性，剖析前期技術(shù)電梯導(dǎo)軌檢測效率低的問題。

2 智能檢測系統(tǒng)

此系統(tǒng)需要伺服電機(jī)、曳引線纜架、檢測小車相互配合而完成檢測。測量過程簡單概述為：將檢測小車置于待檢測物上，并與線纜連接，曳引線纜架的活動(dòng)軸是相互連接的，并能夠在軸的轉(zhuǎn)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)。其之所以能提高測量精度關(guān)鍵在于小車的動(dòng)力是由伺服電機(jī)提供，雖然只是動(dòng)力的提供源發(fā)生了變化，卻能夠消除檢測過程中小車的振動(dòng)，從而達(dá)到高精度的目的。

2.1 基站系統(tǒng)

基站系統(tǒng)的主體是微型計(jì)算機(jī)和信號(hào)收發(fā)裝置，微型計(jì)算機(jī)主要是通過與其相匹配的相關(guān)軟件來實(shí)現(xiàn)測量的，不同的軟件具有不同的作用，做好信號(hào)的處理等具體工作。有了強(qiáng)大的技術(shù)支持，只需簡單的人工操作，通過控制軟件與測量平臺(tái)溝通，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測測量平臺(tái)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)是否出現(xiàn)沖頂、脫落等意外情況。信號(hào)處理軟件是對(duì)測量平臺(tái)發(fā)回的信息加以處理，在測量過程中獲取電梯導(dǎo)軌3個(gè)待測平面的誤差，擬用小波變換法對(duì)數(shù)據(jù)處理，得到關(guān)鍵檢測點(diǎn)的誤差，最終將這些誤差數(shù)據(jù)以曲線的形式呈現(xiàn)在界面，以表格的形式留存，這樣既可以直觀地看到測量結(jié)果又可以在日后查看當(dāng)時(shí)的測量數(shù)據(jù)?？刂栖浖c單片機(jī)系統(tǒng)通信，基于MFC完成控制軟件的編寫，其相對(duì)于信號(hào)處理軟件作用更加宏觀，作用于整個(gè)測量系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行檢測與控制，主要包括測量小車監(jiān)控與曳引系統(tǒng)監(jiān)控兩個(gè)主要界面。

2.2 測量平臺(tái)

測量平臺(tái)包含多個(gè)部分，每個(gè)部分都不可或缺。測量平臺(tái)骨架是直線導(dǎo)軌的安裝區(qū)域;磁性輪能夠幫助測量平臺(tái)吸附在軌道上;直立軸固定于導(dǎo)軌，傳感器通過直立軸做繞軸運(yùn)轉(zhuǎn)以助推導(dǎo)軌滑動(dòng);彈簧可以將導(dǎo)軌兩邊傳感器的基座牢固，將傳感器貼在導(dǎo)軌上，促使導(dǎo)軌適應(yīng)測量平臺(tái)。在測量中，臺(tái)階與直線度誤差范圍均非常小，這樣的誤差對(duì)測量小車并沒有大的影響，因此能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)軌精確測量。測量平臺(tái)具體結(jié)構(gòu)如圖1。

測量中，線纜曳引控制測量平臺(tái)的檢測裝置。測量的基礎(chǔ)需要可折疊支架完成，以固定運(yùn)動(dòng)控制力箱，使其能夠置于導(dǎo)軌上部，曳引繩能夠?yàn)槠湓谝苿?dòng)測量過程中產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)力。在此過程中，運(yùn)動(dòng)控制動(dòng)力箱的存在具有關(guān)鍵性作用。其并非移動(dòng)才能確定電梯導(dǎo)軌，因?yàn)閵A緊機(jī)構(gòu)的存在，同樣可以保障安全。其在人工操作下向可折疊支架發(fā)出指令，將支架固定于軌道，為系統(tǒng)運(yùn)行提供動(dòng)力。電梯導(dǎo)軌檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。

2.3 可控制曳引機(jī)構(gòu)

該技術(shù)是通過線纜牽引測量平臺(tái)控制平臺(tái)的速度，以減小測量誤差。地面基站發(fā)出的信號(hào)反饋到控制電路，對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

3 工作原理

3.1 直線度計(jì)算原理

本系統(tǒng)采取兩端連線法來計(jì)算直線度，這樣除了能夠計(jì)算導(dǎo)軌的直線度還能夠?qū)?dǎo)軌的其它指標(biāo)進(jìn)行檢測。具體操作方法如下：標(biāo)記采集得到的第一個(gè)點(diǎn)和最后一個(gè)點(diǎn)，將兩個(gè)點(diǎn)連在一起作為基準(zhǔn)線，求出每個(gè)點(diǎn)之間的距離該基準(zhǔn)線的數(shù)值，即導(dǎo)軌上的一條直線長度[3]。詳細(xì)的計(jì)算流程如下。

第一步，建立了基準(zhǔn)線。如圖3所示，建立以一條導(dǎo)軌的長度作為一個(gè)橫向的坐標(biāo)，以導(dǎo)軌上每一個(gè)采集點(diǎn)至基準(zhǔn)水平線之間的距離作為一個(gè)縱向坐標(biāo)的坐標(biāo)系，將每一個(gè)采集點(diǎn)的數(shù)值進(jìn)行代入，得到一條曲線。其次，構(gòu)建二元一次方程：y=jx+k，j和k分別作為未知數(shù)，將采集得到的第一個(gè)與最后一個(gè)點(diǎn)帶入y=jx+k，即可以得到所要建立的基準(zhǔn)線方程。

第二步，計(jì)算距離。利用第一步所得的基準(zhǔn)線方程和勾股定理求得Di到基準(zhǔn)線的距離?li=（yi-jx-k）/

第三步，根據(jù)上一步中求得的?lmax和?lmin，可知最大直線度誤差f為f=?lmax-?lmin，即為所需結(jié)果。

3.2 伺服系統(tǒng)原理

在新型導(dǎo)軌安裝檢測系統(tǒng)中，伺服系統(tǒng)所能夠完成的運(yùn)動(dòng)控制具有更多優(yōu)勢，例如：控制時(shí)效性、實(shí)現(xiàn)高精度。其原理是通過一臺(tái)電機(jī)攜帶激光式傳感器沿著基準(zhǔn)引腳導(dǎo)軌進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到檢測目的，伺服系統(tǒng)如圖4所示[4]。

由圖4可知出，電位器與電動(dòng)機(jī)在同一軸，電位器輸出的電壓v和位置存在一次方函數(shù)的關(guān)系。位置調(diào)節(jié)器將Vg與Vθ的差值進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，然后至速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器。因此，位置調(diào)節(jié)器的作用是使Vg與Vθ的偏差至最小。速度反饋調(diào)節(jié)器是阻尼位置調(diào)節(jié)過程的超調(diào)。電流調(diào)節(jié)器是有效減小力矩的波動(dòng)，改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性，限制最大輸出電流。濾波轉(zhuǎn)換電路可以用來濾除位置信號(hào)或可以濾波信號(hào)。

3.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸原理

該系統(tǒng)內(nèi)共有兩臺(tái)工控機(jī)，兩臺(tái)工控機(jī)的作用并不相同，將兩臺(tái)工控機(jī)編號(hào)為一號(hào)工控機(jī)和二號(hào)工控機(jī)，二者相互配合，完成工作。一號(hào)控制導(dǎo)軌的自動(dòng)檢測，二號(hào)用于人工矯直查詢，二號(hào)需要將位于一號(hào)的其他工控機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)中的檢測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給二號(hào)工控機(jī)。本系統(tǒng)使用局域網(wǎng)TCP協(xié)議將兩臺(tái)工控機(jī)聯(lián)網(wǎng)。

4 檢測方法

目前對(duì)于導(dǎo)軌的檢測，是利用一個(gè)攜帶電機(jī)的檢測小車在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，小車帶的電機(jī)能夠給其帶來動(dòng)力，但是產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)影響測量精度。本文主要通過檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成來介紹具體的檢測方法。

4.1 放大電路

此構(gòu)造的主要作用是放大電信號(hào)并顯示在放大區(qū)域，其根據(jù)限速器繩產(chǎn)生提拉力的范圍選擇合適的放大芯片。

4.2 源低通濾波電路

此構(gòu)造可抵制無用信號(hào)，避免電磁的干擾。在此技術(shù)中，將Multisim8仿真軟件和歸一化方法結(jié)合設(shè)計(jì)電路。

4.3 高速采樣和AD轉(zhuǎn)換電路

FET輸入運(yùn)算放大器和四輸入高速16位AD轉(zhuǎn)換器是保障收集大量數(shù)據(jù)的關(guān)鍵點(diǎn)，是一條高速輸入的通道。

4.4 CPU的選型和設(shè)計(jì)

此技術(shù)需要實(shí)時(shí)運(yùn)算處理且數(shù)量大，并獨(dú)立進(jìn)行動(dòng)態(tài)小波分析，適時(shí)與主控CPU交換數(shù)據(jù)，這就對(duì)CPU有較高的要求。因此，主控CPU選擇40MHz時(shí)鐘頻率微處理器，運(yùn)算CPU選擇144kB內(nèi)存高速微處理器，這樣的選擇，在工作中才能夠做到高速處理測量數(shù)據(jù)。

4.5 軟件控制設(shè)計(jì)

這部分采用Labview進(jìn)行整體控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，記錄的第一個(gè)數(shù)據(jù)是當(dāng)限速器繩提拉力達(dá)35 N時(shí)的數(shù)據(jù)。在Labview的條件下，可按需進(jìn)行模塊的組合。軟件模塊將與控制有關(guān)的信息進(jìn)行收集，且這些信息并不是僅可以通過單一的形式顯示與分析，數(shù)據(jù)處理能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行，計(jì)算機(jī)總線將結(jié)果傳遞給存儲(chǔ)器。雖然計(jì)算機(jī)最終能夠直接讀數(shù)，但是工作人員根據(jù)情況的不同，還需利用技術(shù)手段對(duì)數(shù)據(jù)加以處理。

5 實(shí)際應(yīng)用的作用

5.1 便捷性

傳統(tǒng)的電梯導(dǎo)軌安裝首先要搭腳手架，做好樣板架，然后利用吊線錘來確定基準(zhǔn)線的位置，但在此過程中會(huì)受到許多外部條件影響，從而導(dǎo)致難以保證精確度同時(shí)需要較長的時(shí)間，一般需要2-3天甚至十幾天都很難確定基準(zhǔn)線的位置，因此導(dǎo)軌的安裝并無精度可言[5]。在新技術(shù)支持下的檢測方式，操作簡單，將其平放在機(jī)房地板上，向下射出縱向激光束，然后使檢測器對(duì)正兩個(gè)樣板架上兩個(gè)任意點(diǎn)，就可保證導(dǎo)軌的安裝精度，這樣既方便、快捷，又精確。

5.2 精準(zhǔn)性

電梯導(dǎo)軌在安裝完成后一般都會(huì)拆除吊線，這時(shí)安裝的基準(zhǔn)線已經(jīng)不存在了，如果電梯轎廂在高速運(yùn)行時(shí)由于水平方向的振動(dòng)而造成電梯舒適性降低或者造成潛在的安全隱患，只有通過檢測和修正對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行才能找出問題的根源。在新技術(shù)支持下的檢測方式可以較為簡單方便地檢測兩根導(dǎo)軌的各個(gè)控制點(diǎn)之間的偏差和兩根導(dǎo)軌之間的共面性偏差，這樣分析通過檢測結(jié)果可以為導(dǎo)軌修正提供了基礎(chǔ)，從而提高電梯乘坐的舒適感和安全性。

6 結(jié)束語

想要電梯運(yùn)行安全、乘坐舒適就要做好導(dǎo)軌軌距與垂直度。電梯導(dǎo)軌拖拽小車是一種全新的智能化檢測設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)地測量導(dǎo)軌的垂直度等錯(cuò)誤，從而保障電梯的安全性與舒適性。其在技術(shù)上有很多優(yōu)勢，不僅最大程度的減輕了測量平臺(tái)的負(fù)載，還提高了電梯安全性與舒適性從而保證了電梯質(zhì)量安全。測量平臺(tái)通過相關(guān)傳感器獲取電梯在運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)，提供與電梯導(dǎo)軌有關(guān)的數(shù)據(jù)，避免了小車振動(dòng)附加的誤差、改進(jìn)了直線度等誤差計(jì)算方法，相比于其他傳統(tǒng)的計(jì)算方式，大大降低了誤差，使得檢測精度有了新突破。

參考文獻(xiàn)

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