[发明专利]一种电梯导轨垂直度及轨距测量机器人

说明书

技术领域

本发明涉及特种设备测量技术，具体为一种电梯导轨垂直度及轨距测量机器人。该机器人是一种依靠永磁吸附垂直爬升进行导轨垂直度及轨距数据测量的半自动机器人。

背景技术

对电梯导轨进行垂直度及轨距测量是电梯行业一项重要的任务。当今中国，随着经济的蓬勃发展，越来越多的高楼大厦出现在各个城市之中，而伴随着高层建筑的不断增多，随之而来的轿箱式电梯的数量也越来越多。电梯的安全性，高效性，舒适性也成为了对电梯运行的基本的、重要的技术性能要求。因此，对于电梯的安装与维护也相应的受到了越来越多的关注。

电梯导轨垂直度检测方法基本经历了两个阶段：第一阶段是利用人工对导轨垂直度进行分段检测，例如传统的吊线法，采用传统的吊垂线的方法来保证导轨安装的垂直度，就是利用地球重力场，将一根Φ0.6左右的钢丝上端固定，下端一个重锤。采用这种方法首先要搭建脚手架，安装样板架，然后对导轨分段吊垂线进行上下样板的矫正。这种方法看似简单准确，但在实际的现场施工中很难保证垂准精度。首先，重锤本身是个摆，一个100米长的重锤摆动周期长达20秒，很难在短时间停下来。所以，通常在将重锤置于有机油中以增加阻尼，但即使这样耗时也长，同时影响精度。其次，重锤线容易受到风吹的影响，一个10kg、100m长的重锤，如果在重锤处只受到1g横向力(相当于一个蚂蚁力量大小的力)的影响，就会使吊线在100m处偏离10mm，也就是约20角秒的误差。再次，建筑物的微小振动很容易传递到绷紧的垂线，造成垂直偏差。同时，梯井黑暗潮湿，长期作业对测量人员身体健康不利，容易疲劳，造成测量过程的人为误差。特别是在电梯维护阶段，由于没有了脚手架，更是难以进行吊垂线作业，电梯的垂直度测量就更加困难；第二阶段是检测过程由自动仪器完成。近年来，电梯行业出现了用于导轨垂直度检测的激光垂准仪，使用高精度的铅直激光束代替吊垂线，检测精度有很大提高。伴随着激光垂准仪的出现，电梯导轨垂直度检测在测量过程和方法上取得了新的进展。

上海交通大学机械与动力学院，季海忠等发表的《基于图像处理的电梯导轨高精度测量的研究》论文(参见郭丽峰.电梯导轨不平顺度测量、建模及轿箱水平振动特性的研究：[博士学位论文].天津：天津大学.2005)中提出了一种利用CCD相机、固定与接收装置、激光发射系统、视频采集处理系统等组合为一整体的垂直度测量装置。激光发射系统包括：自动调垂直功能的激光发射器和三脚架，视频采集处理系统包括：CCD摄像机、视频采集卡、软件系统、成像玻璃片和成像薄板。通过最大值滤波、图像腐蚀、图像膨胀、OTSU二值化、Canny变换寻找轮廓、最小二乘法椭圆最小二乘拟合与优选等方法，完全可以确定激光光斑的中心位置，然后就可以对导轨的垂直度进行调整，从而大大提高了电梯导轨检测的范围和精度。这种方法提供了为电梯导轨垂直度测量提供了一个很好的测量基准。但是，该测量方法仍然需要人工的全程参与，工作量大，而且离不开脚手架，限制了在电梯维护使用阶段的应用，而且由于人力限制测量点数量不会太多，这样即使只有几次的错误测量也将造成导轨曲线拟合结果的较大误差。

天津大学提出了一种新型电梯导轨垂直度测量仪，用强磁铁使测量仪紧贴导轨，测量仪通过一个拉杆与轿厢相连，激光垂准仪固置于导轨底部，向下发出一条铅直激光束(参见季海忠等，基于图像处理的电梯导轨高精度测量的研究：上海交通大学.2006)。测量时，轿厢带动测量仪在导轨上运动，安装于测量仪的CCD相机接收激光光斑，通过计算机图像处理识别光斑中心位移，该位移变化即反映了导轨垂直误差。这种方法实现简单，测量过程不需要人工干预，测量速度快。但是研究发现，上述电梯导轨测量仪存在一些缺陷：(1)轿厢运行过程中的水平和垂直振动不可避免地传给测量仪，从而引起不可控的测量误差；(2)在导轨安装阶段由于没有电梯轿厢，无法使用该测量仪进行导轨检测与矫正，使用范围大大受限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种电梯导轨垂直度及轨距测量机器人，该机器人采用永磁轮式吸附结构，能够在吸附导轨垂直运行的基础上，同时测量导轨垂直度和轨距，具有结构简单，测量精确，节省能源，运行成本低等特点。