新型導軌安裝檢測技術在高層建筑電梯檢驗的作用

楊清文

[摘? ? 要]為了滿足大中型城市居民對于工作和居住的需求，同時受城市規劃和空間限制導致在城市建設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，電梯質量安全受到各方關注，其安全性與舒適性成為衡量電梯質量安全的重要要求。通過高精度檢測系統為電梯行業發展守住安全質量紅線。文章介紹了基于新型導軌安裝檢測技術的電梯導軌智能檢測系統，分析了系統原理和設計理念，為升級高層建筑電梯檢測手段提供了支撐。

[關鍵詞]導軌;電梯檢驗;高層建筑;智能檢測

[中圖分類號]TG547 [文獻標志碼]A [文章編號]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

隨著社會經濟的快速發展，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用最為廣泛的垂直運輸工具，其在戶型、價格等因素的影響下，每個單元所需的電梯數量不只是一個，這樣的形勢下，垂直電梯的需求量也較大。而對于電梯生產企業來說，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，使電梯達到最大程度的舒適與安全。其中，電梯導軌對電梯運行影響重大，其產品質量與安裝質量的好壞事關電梯運行效果[1]，任何誤差都將嚴重影響產品的品質，應嚴格控制產品生產制造過程中的誤差。電梯安裝作為“第二次生產”，其安裝質量很大程度上影響著電梯的安全和舒適性，為了最大限度地監督電梯的安裝質量，在電梯投入使用前，應當對導軌的誤差進行監督檢測，以此保證電梯導軌的高質量，但是現在對電梯導軌誤差的檢測技術還比較落后，特別是運用在高層建筑上。

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

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

2 智能檢測系統

此系統需要伺服電機、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，曳引線纜架的活動軸是相互連接的，并能夠在軸的轉動下運動。其之所以能提高測量精度關鍵在于小車的動力是由伺服電機提供，雖然只是動力的提供源發生了變化，卻能夠消除檢測過程中小車的振動，從而達到高精度的目的。

2.1 基站系統

基站系統的主體是微型計算機和信號收發裝置，微型計算機主要是通過與其相匹配的相關軟件來實現測量的，不同的軟件具有不同的作用，做好信號的處理等具體工作。有了強大的技術支持，只需簡單的人工操作，通過控制軟件與測量平臺溝通，能夠實現實時監測測量平臺，及時發現是否出現沖頂、脫落等意外情況。信號處理軟件是對測量平臺發回的信息加以處理，在測量過程中獲取電梯導軌3個待測平面的誤差，擬用小波變換法對數據處理，得到關鍵檢測點的誤差，最終將這些誤差數據以曲線的形式呈現在界面，以表格的形式留存，這樣既可以直觀地看到測量結果又可以在日后查看當時的測量數據。控制軟件與單片機系統通信，基于MFC完成控制軟件的編寫，其相對于信號處理軟件作用更加宏觀，作用于整個測量系統，對其進行檢測與控制，主要包括測量小車監控與曳引系統監控兩個主要界面。

2.2 測量平臺

測量平臺包含多個部分，每個部分都不可或缺。測量平臺骨架是直線導軌的安裝區域;磁性輪能夠幫助測量平臺吸附在軌道上;直立軸固定于導軌，傳感器通過直立軸做繞軸運轉以助推導軌滑動;彈簧可以將導軌兩邊傳感器的基座牢固，將傳感器貼在導軌上，促使導軌適應測量平臺。在測量中，臺階與直線度誤差范圍均非常小，這樣的誤差對測量小車并沒有大的影響，因此能夠實現導軌精確測量。測量平臺具體結構如圖1。

測量中，線纜曳引控制測量平臺的檢測裝置。測量的基礎需要可折疊支架完成，以固定運動控制力箱，使其能夠置于導軌上部，曳引繩能夠為其在移動測量過程中產生相應的動力。在此過程中，運動控制動力箱的存在具有關鍵性作用。其并非移動才能確定電梯導軌，因為夾緊機構的存在，同樣可以保障安全。其在人工操作下向可折疊支架發出指令，將支架固定于軌道，為系統運行提供動力。電梯導軌檢測裝置結構示意圖如圖2。

2.3 可控制曳引機構

該技術是通過線纜牽引測量平臺控制平臺的速度，以減小測量誤差。地面基站發出的信號反饋到控制電路，對伺服電機進行驅動。

3 工作原理

3.1 直線度計算原理

本系統采取兩端連線法來計算直線度，這樣除了能夠計算導軌的直線度還能夠對導軌的其它指標進行檢測。具體操作方法如下：標記采集得到的第一個點和最后一個點，將兩個點連在一起作為基準線，求出每個點之間的距離該基準線的數值，即導軌上的一條直線長度[3]。詳細的計算流程如下。

第一步，建立了基準線。如圖3所示，建立以一條導軌的長度作為一個橫向的坐標，以導軌上每一個采集點至基準水平線之間的距離作為一個縱向坐標的坐標系，將每一個采集點的數值進行代入，得到一條曲線。其次，構建二元一次方程：y=jx+k，j和k分別作為未知數，將采集得到的第一個與最后一個點帶入y=jx+k，即可以得到所要建立的基準線方程。

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

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

3.2 伺服系統原理

在新型導軌安裝檢測系統中，伺服系統所能夠完成的運動控制具有更多優勢，例如：控制時效性、實現高精度。其原理是通過一臺電機攜帶激光式傳感器沿著基準引腳導軌進行直線運動，從而達到檢測目的，伺服系統如圖4所示[4]。

由圖4可知出，電位器與電動機在同一軸，電位器輸出的電壓v和位置存在一次方函數的關系。位置調節器將Vg與Vθ的差值進行動態校正，然后至速度調節器、電流調節器。因此，位置調節器的作用是使Vg與Vθ的偏差至最小。速度反饋調節器是阻尼位置調節過程的超調。電流調節器是有效減小力矩的波動，改善動態響應的快速性，限制最大輸出電流。濾波轉換電路可以用來濾除位置信號或可以濾波信號。

3.3 網絡傳輸原理

該系統內共有兩臺工控機，兩臺工控機的作用并不相同，將兩臺工控機編號為一號工控機和二號工控機，二者相互配合，完成工作。一號控制導軌的自動檢測，二號用于人工矯直查詢，二號需要將位于一號的其他工控機內部系統中的檢測數據通過網絡傳輸給二號工控機。本系統使用局域網TCP協議將兩臺工控機聯網。

4 檢測方法

目前對于導軌的檢測，是利用一個攜帶電機的檢測小車在導軌上運動，小車帶的電機能夠給其帶來動力，但是產生的振動會影響測量精度。本文主要通過檢測系統結構構成來介紹具體的檢測方法。

4.1 放大電路

此構造的主要作用是放大電信號并顯示在放大區域，其根據限速器繩產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

此構造可抵制無用信號，避免電磁的干擾。在此技術中，將Multisim8仿真軟件和歸一化方法結合設計電路。

4.3 高速采樣和AD轉換電路

FET輸入運算放大器和四輸入高速16位AD轉換器是保障收集大量數據的關鍵點，是一條高速輸入的通道。

4.4 CPU的選型和設計

此技術需要實時運算處理且數量大，并獨立進行動態小波分析，適時與主控CPU交換數據，這就對CPU有較高的要求。因此，主控CPU選擇40MHz時鐘頻率微處理器，運算CPU選擇144kB內存高速微處理器，這樣的選擇，在工作中才能夠做到高速處理測量數據。

4.5 軟件控制設計

這部分采用Labview進行整體控制系統設計，記錄的第一個數據是當限速器繩提拉力達35 N時的數據。在Labview的條件下，可按需進行模塊的組合。軟件模塊將與控制有關的信息進行收集，且這些信息并不是僅可以通過單一的形式顯示與分析，數據處理能夠實時運行，計算機總線將結果傳遞給存儲器。雖然計算機最終能夠直接讀數，但是工作人員根據情況的不同，還需利用技術手段對數據加以處理。

5 實際應用的作用

5.1 便捷性

傳統的電梯導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線的位置，但在此過程中會受到許多外部條件影響，從而導致難以保證精確度同時需要較長的時間，一般需要2-3天甚至十幾天都很難確定基準線的位置，因此導軌的安裝并無精度可言[5]。在新技術支持下的檢測方式，操作簡單，將其平放在機房地板上，向下射出縱向激光束，然后使檢測器對正兩個樣板架上兩個任意點，就可保證導軌的安裝精度，這樣既方便、快捷，又精確。

5.2 精準性

電梯導軌在安裝完成后一般都會拆除吊線，這時安裝的基準線已經不存在了，如果電梯轎廂在高速運行時由于水平方向的振動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導軌進行才能找出問題的根源。在新技術支持下的檢測方式可以較為簡單方便地檢測兩根導軌的各個控制點之間的偏差和兩根導軌之間的共面性偏差，這樣分析通過檢測結果可以為導軌修正提供了基礎，從而提高電梯乘坐的舒適感和安全性。

6 結束語

想要電梯運行安全、乘坐舒適就要做好導軌軌距與垂直度。電梯導軌拖拽小車是一種全新的智能化檢測設備，能夠實時自動地測量導軌的垂直度等錯誤，從而保障電梯的安全性與舒適性。其在技術上有很多優勢，不僅最大程度的減輕了測量平臺的負載，還提高了電梯安全性與舒適性從而保證了電梯質量安全。測量平臺通過相關傳感器獲取電梯在運行過程中的數據，提供與電梯導軌有關的數據，避免了小車振動附加的誤差、改進了直線度等誤差計算方法，相比于其他傳統的計算方式，大大降低了誤差，使得檢測精度有了新突破。

參考文獻

[1] 王傳紅，駱晶，黃勇軍，等.基于COPRA的電梯導軌輥彎成型仿真與模具調試研究[J].機械設計與制造，2020（1）：72-74，79.

[2] 袁衛華.淺析電梯轎廂導軌整體鉛垂度對導軌驗算的影響[J].中國新技術新產品，2020，423（17）：100-101.

[3] 王建莉，張總，藺文剛.電梯導軌安裝直線度檢測的方法研究[J].機械工業標準化與質量，2020，（1）：49-51.

[4] 黃成，邵衛衛，王歆洵，等.電梯T型導軌平面度自動檢測系統及方法，CN106643579A[P].2017.

[5] 楊文睿，譚凱.電梯導軌檢測系統及檢測方法研究[J].檢驗檢疫學刊，2019，29（6）：107-109.