電梯塊式制動器制動閘瓦間隙檢測技術研究

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行起到至關重要的作用，制動器一旦失效將會引起嚴重的安全事故，對乘客的生命安全造成威脅。鑒于此，基于機器視覺開展電梯塊式制動器制動閘瓦間隙的檢測研究。通過工業相機對電梯制動器的制動閘瓦進行拍攝，并將得到的視頻數據進行處理，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，從而對制動性能進行判斷，確保電梯安全運行。

關鍵詞：電梯;塊式制動器;制動閘瓦;間隙

中圖分類號：TU857? ? 文獻標志碼：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，制動器可能會出現機械卡阻、閘瓦過度磨損、帶閘運行等問題，從而導致制動失效，引起沖頂、蹲底、溜車等安全事故，對乘客的人身安全造成嚴重威脅[1]。因此，非常有必要對制動器的重要參數進行檢測，以確保制動器安全可靠工作。

1? ? 塊式制動器結構

現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現松閘，失電后制動彈簧提供制動力使制動閘瓦抱緊制動輪實現抱閘，是一種新型制動器。如圖1所示，當電磁鐵通電時，電磁鐵產生電磁力，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，實現制動，電氣開關驗證抱閘張開/閉合的狀態。

制動器閘瓦間隙是決定制動器能否正常工作的重要參數之一。制動器閘瓦間隙過大會對制動器反應時間、釋放時間等產生影響;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。《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》（TSG T7001—2009）中規定：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，電梯運行時制動閘瓦與制動輪不發生摩擦，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行了分析，并提出了相應的檢驗對策。針對電梯閘瓦易出現不均勻磨損故障導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，實現了制動輪與兩側閘瓦間隙的測量。胡暢等人[6]通過對傳統監控方法中信號元件安裝方式和檢測回路的改變，實現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，通過工業相機對電梯制動器的制動閘瓦進行拍攝，并將得到的視頻數據進行處理，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，從而對制動性能進行判斷，確保電梯安全運行。

2? ? 機器視覺測量閘瓦間隙的原理

本文采用MindVision的MV-SUA33GC-T型工業相機作為拍攝工具，對電梯制動器的制動閘瓦開啟和關閉過程進行拍攝，從而獲取制動閘瓦開啟和關閉過程的視頻數據。

工業相機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視野范圍內作為參考寬度。使用測量工具測量制動器一片閘瓦的實際寬度，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d1、制動閘瓦間隙沿圖像水平方向跨過的像素數d2以及邊緣輪廓與水平方向的夾角θ。因此，制動閘瓦的實際間隙計算如下：

以時間為橫坐標，以制動閘瓦間隙為縱坐標，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所示為制動器現場圖。該測量方法實施的具體操作步驟如下：

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

（2）調整相機，選擇合適的幀率和畫質，并使用直流光源補光。

（3）從閘瓦打開的狀態開始錄制，錄制過程中，使閘瓦合攏，等待穩定后，再使閘瓦打開。繼續等待閘瓦穩定后，結束錄制。

（4）對視頻進行處理，獲取每幀的閘瓦間隙，并繪制閘瓦間隙—時間曲線。

（5）記錄并計算閘瓦最大穩定間隙、閘瓦打開時間和閘瓦合攏時間。

4? ? 檢測結果

經過上述測量實驗，對視頻進行處理后，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，曲線下降結束的時刻為30.52 s。

對制動閘瓦的打開過程進行局部放大，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據進行分析和匯總，最終得到表1所示檢測結果。

5? ? 結語

針對電梯塊式制動器制動閘瓦間隙檢測問題，本文基于機器視覺開展檢測的方法具有識別準確、響應迅速的特點，可實現對制動閘瓦間隙無接觸、長期在線檢測。

[參考文獻]

[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計方案優化方法[J].機械制造與自動化，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對策[J].機電工程技術，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方法研究[J].機電工程，2018，35（11）：1210-1213.

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

[6] 胡暢，王志強，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，主要從事機電一體化，尤其是電梯、起重機械等機電類特種設備檢驗技術研究和相關標準的制修訂工作。