桑智靈 曹君 竇巖 顧秋憶

(常熟理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 江蘇常熟 215500)

自從我國(guó)改革開放以后，國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人民生活水平顯著提高，很多人在城市里住上了高層樓房。對(duì)于高層建筑而言，電梯是其中必不可少的一類設(shè)備，它不僅保障了人們的出行效率，更承載著千家萬戶的出行安全。然而在電梯檢驗(yàn)過程中卻存在各種因素因而導(dǎo)致了不少的事故傷害[1]。

根據(jù)相關(guān)研究表明，重視電梯的日常保養(yǎng)，保障重要部件的定期更換，潤(rùn)滑，以及調(diào)整機(jī)件的間隙，可以進(jìn)一步的保障電梯的安全性，減少事故發(fā)生的頻率。

目前對(duì)于電梯導(dǎo)軌的檢修方式主要是以人工檢修為主。電梯組成部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜度高，檢修范圍大、細(xì)小部件數(shù)量多，易造成漏檢；作業(yè)強(qiáng)度大。檢修人員長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行高強(qiáng)度作業(yè)，這對(duì)檢修人員的身心健康產(chǎn)生了很大的損害。工作質(zhì)量也難以保障，如何提高作業(yè)效率、改善作業(yè)質(zhì)量、優(yōu)化檢修方式是目前很讓人重視的一個(gè)問題。智能電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人的投入使用可以很大程度的改善以上的問題。

電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人可以測(cè)量導(dǎo)軌垂直度，檢查導(dǎo)軌的潤(rùn)滑度以及對(duì)關(guān)鍵部分的檢測(cè)。電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人結(jié)合了機(jī)檢的準(zhǔn)確性，穩(wěn)定性和無線傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。

1 檢修方案的選擇

1.1 導(dǎo)軌垂直度的測(cè)量

圖1 電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電梯的導(dǎo)軌是導(dǎo)向部件,導(dǎo)軌的垂直度很大程度上影響了電梯工作時(shí)的安全與舒適度。對(duì)導(dǎo)軌的垂直度進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)就非常的重要。目前導(dǎo)軌檢測(cè)有有線錘檢測(cè)法和激光檢測(cè)法兩種常用的方法[2]。但是運(yùn)用上述兩種方法在導(dǎo)軌檢測(cè)中也存在精度低、受環(huán)境影響大、操作困難等缺陷。于是我們采用壓力測(cè)距法來測(cè)量垂直度。檢測(cè)機(jī)器人水平方向輸出壓力傳感器，傳感器實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)通過單片機(jī)傳回終端，通過壓力的變化，終端計(jì)算垂直度，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌垂直度的測(cè)量。

1.2 導(dǎo)軌潤(rùn)滑度的處理

因電梯已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，大多?shù)人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，部分電梯在下降中可能產(chǎn)生非常明顯的震動(dòng)，而這極可能是導(dǎo)軌或?qū)аケ砻鏉?rùn)滑不足造成，定期保養(yǎng)保證導(dǎo)軌、導(dǎo)靴之間的潤(rùn)滑性能，可以減少電梯的震動(dòng)現(xiàn)象[3]。

于是，我們?cè)跈z修機(jī)器人與導(dǎo)軌的接口處設(shè)計(jì)一個(gè)出油口，檢修機(jī)器人在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，出油口進(jìn)行輸油，從而保證導(dǎo)軌不會(huì)與轎廂因潤(rùn)滑不足而產(chǎn)生故障。

1.3 對(duì)關(guān)鍵零部件的比對(duì)檢測(cè)

電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人攜帶全角度相機(jī)可以對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行全方位掃描，形成完整的三維圖像信息，通過提前設(shè)置好的判斷標(biāo)準(zhǔn)方案實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部位的故障識(shí)別。采用圖像對(duì)比的方式檢測(cè)電梯故障，即將同一電梯的相同部位零件當(dāng)前圖像和原始圖像進(jìn)行比對(duì)分析，從而得到當(dāng)前電梯關(guān)鍵部位的圖像變化信息。并依照一開始已寫入終端的判斷標(biāo)準(zhǔn)，通過三維圖像的變化進(jìn)行分析，進(jìn)而生成檢修報(bào)告，使檢修人員可以根據(jù)報(bào)告進(jìn)行維修保養(yǎng)。

圖2 電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人的機(jī)身內(nèi)部示意圖

2 電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人檢測(cè)流程

(1)檢修人員攜帶電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人，在核準(zhǔn)電梯型號(hào)，檢修時(shí)間等信息后，將電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人啟動(dòng)。該電梯的作業(yè)方案以及歷史維修信息將會(huì)被電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人自動(dòng)調(diào)用。

(2)電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人將依附在電梯機(jī)箱上從電梯的頂端向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)指定部位進(jìn)行抓拍掃描，生成完整的三維圖像信息，并將此信息通過無線傳輸，傳輸給上位機(jī)。上位機(jī)會(huì)根據(jù)其與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，尋找圖像中的異常，并寫入檢測(cè)報(bào)告中。

(3)電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，檢測(cè)機(jī)器人水平方向輸出壓力傳感器，傳感器實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)通過無線傳輸傳回終端，通過壓力的變化，終端計(jì)算垂直度，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌垂直度的測(cè)量，并且終端會(huì)根據(jù)計(jì)算結(jié)果并依照判斷標(biāo)準(zhǔn)，將結(jié)果寫入檢測(cè)報(bào)告中。

(4)根據(jù)檢測(cè)報(bào)告的提示，檢修人員可以進(jìn)行針對(duì)性的維修保養(yǎng)，維修的效率也就可以大大的提高了。

3 電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)

3.1 電梯T形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)

電梯導(dǎo)軌是電梯在井道內(nèi)上下行駛的安全路軌，它對(duì)于轎廂運(yùn)行起到了關(guān)鍵的導(dǎo)向作用[5]。電梯常用的導(dǎo)軌是T形導(dǎo)軌。GB/T 22562—2008 中推薦T形導(dǎo)軌材料為Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，電梯導(dǎo)軌導(dǎo)向面縱向粗糙度≤ 6.3 μm。T形導(dǎo)軌主要規(guī)格參數(shù)：導(dǎo)軌導(dǎo)向面寬度 k=9～31.75 mm，導(dǎo)向面高度n=30～57mm，導(dǎo)軌寬度b=70～140mm，導(dǎo)軌標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度L=5m。

3.2 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人結(jié)構(gòu)如圖1所示，垂直度檢測(cè)模塊，潤(rùn)滑度模塊，關(guān)鍵部位檢測(cè)模塊可以安裝在機(jī)身上。電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)依附在機(jī)箱上，不需要內(nèi)置動(dòng)力模塊，起到了減少體積，節(jié)省能源的作用。電梯導(dǎo)軌檢修機(jī)器人與機(jī)箱之間用過底座和固定支架連接。前后調(diào)節(jié)導(dǎo)軌與左右調(diào)節(jié)導(dǎo)軌起到了調(diào)整的作用，可以根據(jù)不同型號(hào)的電梯T型導(dǎo)軌進(jìn)行調(diào)改。達(dá)到了一機(jī)多用的目的。數(shù)據(jù)線的作用是將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)身內(nèi)部的無線傳輸模塊。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展，高層建筑的增加，電梯的速度也在逐漸加快。同時(shí)對(duì)電梯乘坐的舒適性和安全性也有了很高的要求。該產(chǎn)品的使用將很大限度的縮短電梯檢修時(shí)間，提高檢測(cè)的效率，并且降低了檢修人員的工作強(qiáng)度，具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的社會(huì)效益。