CN104034734A - 一种卷扬机钢缆检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卷扬机钢缆检测装置，包括适于安装在卷扬机钢缆正面的图像采集单元，该图像采集单元包含成像仪及上、下激光器，其中：该成像仪设于所述上、下激光器之间并与钢缆具有间距，其中该成像仪具有镜头并以所述钢缆为采集目标，所述上、下激光器为相同构件，相对于该镜头的前后方位设置且均具有发光口，所述发光口相对于目标以夹角分别朝向该成像仪采集目标，且分别投射的光幕与该成像仪采集目标区域形成重合区，该重合区为光斑区，藉由前述结构构造的结合，解决了采集异常光斑而造成的错判、误判的技术问题，从而达成了提升检测准确率的良好效果。

Description

一种卷扬机钢缆检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及作业运输的技术领域，尤指一种卷扬机钢缆检测装置及其方法。

背景技术

现有技术的钢缆完整性检测方法有：

1.接触式钢缆完整性检测方法存在施工难、对钢缆有接触性安装会导致钢缆多了一个额外的故障点。

2.非接触式钢缆完整性检测方法一般使用光电对射遮挡式，光电对射式需要安装在距离钢缆10公分左右，同样对钢缆正常运行有威胁。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供可提升检测准确率的一种卷扬机钢缆检测装置及其方法。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供一种卷扬机钢缆检测装置，包括适于安装在卷扬机钢缆正面的图像采集单元，该图像采集单元包含成像仪及上、下激光器，其中：该成像仪设于所述上、下激光器之间并与钢缆具有间距，其中该成像仪具有镜头并以所述钢缆为采集目标，所述上、下激光器为相同构件，相对于该镜头的前后方位设置且均具有发光口，所述发光口分别朝向该成像仪采集目标，且分别投射的光幕与该成像仪采集目标区域形成重合区，该重合区为光斑区。

在本发明中优选，该成像仪还包括主体以及该主体与镜头之间设有的滤光片。

在本发明中优选，该主体内设图像处理模块，向外设有电性端口且包含外接电源端口。

在本发明中优选，该图像采集单元还包括前上交点、居中交点和后下交点。

在本发明中优选，该上激光器以其发光口的中心点对齐该前上交点设置，该成像仪以其镜头光圈的中心点对齐该居中交点设置，以及该下激光器以其发光口的中心点对齐该后下交点设置。

在本发明中优选，该镜头以其光圈中心点与该钢缆连线形成直角，该上激光器以其发光口中心点与该钢缆连线形成45度角，以及该下激光器以其发光口中心点与该钢缆连线形成45度角。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供一种卷扬机钢缆检测方法，包括将图像采集单元安装在卷扬机钢缆正面并具有符合采集钢缆信息的距离，该钢缆为循环动态构件，该图像采集单元为固定静态构件并包括成像仪及上、下激光器，该成像仪包括主体及镜头，该主体内部设有图像处理模块，其中：将成像仪设于上、下激光器之间，其中成像仪的目标区域为镜头直面采集钢缆经过的区域，上激光器相对于钢缆以45度的角度设在镜头较前且较上位置，而下激光器相对于钢缆以45度的角度设在镜头较后且较下位置，当上、下激光器投射光幕至成像仪的目标区域时，与目标区域中经过的钢缆形成相对恒定的光斑，当钢缆出现断股或断丝时，成像仪采集到的光斑将会产生异常，经图像处理模块进行运算后发送预警信号。

在本发明中优选，该恒定的光斑是钢缆未出现断股或断丝现象时，其光斑位置、大小、形状及数量均无变化；反之，当钢缆出现断股或断丝的异常现象，其光斑位置、大小、形状及数量将会因此而产生变化。

在本发明中优选，该成像仪还包括设置在主体与镜头之间的滤光片。

在本发明中优选，该滤光片用来过滤除激光器之外的光线。

本发明与现有技术相比，其有益的效果是：藉由上、下激光器相对于钢缆为倾斜45度角度的设置，使得钢缆背后物体不会产生异常光斑，从而有效地解决了采集到异常光斑而造成成像仪错判、误判的技术问题。同时，由于使用了可见光过滤镜片，只允许红外激光通过，完全杜绝了环境光的干扰，使得图像识别算法简单、高效及准确的良好效果。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的结构示意图。

图2是图1中主体结构的方框示意图。

图3是本发明所要解决技术问题的组件的结构位置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

本发明提供一种卷扬机钢缆检测装置。请参阅图1所示，在本发明之实施例中，所述卷扬机钢缆检测装置除包括电源（未图示）、连接计算机（未图示）之外，还包括钢缆10、图像采集单元20。

下文将对所述卷扬机钢缆检测装置各组成部分及其工作原理作进一步详细描述。

所述钢缆10为纵向设置，至少为1根，在本实施例中，图示中为并列的等距离设置有4根，并包括断股或断丝11。

所述图像采集单元20安装于该钢缆10正面并包括成像仪21及第一、第二一字线激光器22、23（以下简称“上、下激光器”），其中：该成像仪21以采集钢缆10图像信息为目标，设置于所述上、下激光器22、23之间，并与钢缆10之间具有采集最佳图像信息的距离；所述上、下激光器22、23为相同构件，其投射方向的设置角度分别朝着所述成像仪21采集钢缆10目标的位置，使得该上、下激光器22、23分别的投射光幕能够与所述成像仪21采集目标的区域形成重合区（如光斑区）30。在本实施例中，该成像仪21包括主体211、镜头212以及在该主体211与镜头212之间设有滤光片213，请结合参阅图2所示，所述主体211，内设图像处理模块2111以及供与外部连接的电性端口2112，所述电性端口2112系通过线缆与所述计算机连通。在本实施例中，所述主体211还设置有外接电源端口2113，可供直流电源接入。请再参阅图1所示，该镜头212与所述上、下激光器22、23装设的具体位置是：横向看，所述上、下激光器22、23相对于该镜头212位置呈前后设置。在本实施例中，该成像仪21与所述上、下激光器22、23之间纵向设置的间距为等间距，或者因其它因素所需其纵向设置的间距也可为不等间距。然而，该镜头212与所述上、下激光器22、23之间横向（即前后）设置的间距为等间距，或者因其它因素所需其横向设置的间距也可为不等间距。

为了清楚地说明该成像仪21与所述上、下激光器22、23之间纵、横向布设的位置关系，下面结合图1中图像采集单元20作具体说明：

该图像采集单元20包括的组件（如上激光器22、成像仪21以及下激光器23）布设位置，例如：

请看结合参阅图3所示，组件之间的横向排列（即以前、后方位）划分，用A、B、C三纵线作为标记；组件之间的纵向排列（即以上、下方位）划分，用D、E、F三横线作为标记。下面按其纵线与横线相交的坐标线方位作进一行说明，其中：相对在前的A线与相对在上的D线相交，即形成AD交点（称为“前上交点”），相对在中的B线与相对在中的E线相交，即形成BE交点（称为“居中交点”），以及相对在后的C线与相对在下的F线相交，即形成CF交点（称为“后下交点”）。然而，当安装成像仪21时，其镜头成像的中心点需与居中交点的坐标位置相重合；当安装上激光器22时，其上激光器22发光口的中心点需与前上交点的坐标位置相重合，以及当安装下激光器23时，其下激光器23发光口的中心点需与后下交点的坐标位置相重合。下面再进一步说明这些组件的安装位置及其分别的目标方向，例如：将E线向前延伸，其与钢缆10之间视为等分平角（即上下两直角），因此当参照E线安装成像仪10时，其镜头光圈的中心点与钢缆10之间即为上、下直角。然而，藉此镜头光圈的中心点与钢缆10之间为直角为例作参照，该上激光器22发光口的中心点的射线向下与钢缆10相交时便形成为45度角，依此该上激光器22相对于钢缆向下呈45度角的方位安装，以此类推，该下激光器23发光口的中心点的射线向上与钢缆10相交时也会形成为45度角，依此该下激光器23则相对于钢缆向上呈45度角的方位安装。在本实施例中，所述成像仪21相对于采集目标（如钢缆10）系基于直角安装，当所述上、下激光器22、23以覆盖成像仪21采集目标（如钢缆10）为投射目标时，其分别为倾斜45度的角度安装。藉此成像仪21居中直角安装以及该上、下激光器22、23分别居前、后并以倾斜45度角安装的技术手段，避免了投射到背后物体上形成无关的光斑的技术问题，从而有效地提升了产品精度。

所述光斑区30是该成像仪21采集区与该上、下激光器22、23投射区的重叠区域（也称“光幕区”），该光斑区30可供钢缆10在其中移动，所述钢缆10在该光斑区30中移动时所占用的区域范围一般小于该光斑区30的范围，藉此使得该上、下激光器22、23投射于移动来的该钢缆10上形成光斑31、32。当该钢缆超出光斑区30）时，成像仪21将不会采集，即为无光斑区33（如图1所示），同样，正因为该上、下激光器22、23相对于钢缆为倾斜45度角设置，所以钢缆背后物体也不会产生异常光斑，藉此解决了检测装置错误地采集到异常光斑而造成错判、误判的技术问题，从而大大地提升了检测的准确率。

综上，主要说明了该卷扬机钢缆检测装置的结构与构造，下面简要说明其工作原理：

该检测装置主要应用于电梯上，其中所述上、下激光器22、23的光源是用直流电驱动，其发射的激光将会在平板目标上形成一条直线，而非平常的点状。但如果目标是线条（如钢缆10）则会形成点状激光光斑，（如光斑31、32）。其安装角度主要是为了避免激光在目标（钢缆10）背后的物体上形成光斑，也避免图像采集单元20采集到这类光斑而干扰了准确判断。然而，所述光斑31、32是由激光发射器投射到钢缆10上形成的，再通过设于该钢缆10正面的镜头212采集所述光斑31、32，经图像处理模块2111比较后将光斑信号传输到计算机中成像而达到检测目的。

请再参阅图1所示，所述卷扬机钢缆检测装置在检测过程中，为了避免采集到激光在目标（钢缆10）背后物体上所形成光斑，将所述上下激光器22、23投射的目标，相对于镜头212采集的目标以45度左右的夹角安装。镜头是用来采集钢缆10上的激光光斑，而图像处理模块2111则具有识别光斑位置、大小、形状及数量功能，藉此通过光斑的变异来判断钢缆10的完好与否，从而达成检测预警效果。在此也有必要对其检测效果作举例说明，例如：上、下激光器22、23投射于移动经过的钢缆10时，在正常情况下，光斑31的位置、大小、形状及数量等应该是恒定的（如图1中标号31）；当钢缆10出现异常（如断股或断丝11）时，处于光斑区30的光斑会因钢缆10异常而出现（如光斑位置、大小、形状或者数量）的变化，如图1中，钢缆10因断股或断丝11产生异常，即增加光斑32或者减小光斑31，在本实施例中，举例为断丝11，即增加了光斑32。由于该检测装置面对钢缆10进行着不间断检测预警，有效地将电梯使用控制在安全系数之内。在本实施例中，所述滤光片213可用来过滤除激光器之外的光线。在本实施例中，分别定位在前上交点、居中交点以及后下交点的上激光器22、成像仪21和下激光器23是设置在同一载体上的一体机构，且该前上交点、居中交点以及后下交点是处在同一载体的不同层面；在本实施例中，因安装环境因素的变化，其分别定位在前上交点、居中交点以及后下交点的上激光器22、成像仪21和下激光器23属于分立设置的机构，且该前上交点、居中交点以及后下交点是处在不同载体的不同层面。

在本实施例中，该图像处理模块2111将所述目标图像与预设阈值进行比较，若所述目标图像某一区域的相对于所述预设阈值出现变化，则判断所述目标区域存在异常，进而获得检测结果。优选地，图像处理模块2111包括具有图像处理功能的嵌入式处理单元，如CPU或DSP处理单元，图像处理模块2111基于预设其中的图像检测算法对所述目标图像进行检测，并获得检测结果。

在本实施例中，该图像处理模块2111通过计算机连接，也可直接与电梯运行监控模块（未图示）电连接。图像处理模块2111检测完毕后，电梯运行监控模块根据所述检测结果向电梯运行监控平台（未图示)发送告警信息,通知维护保养单位进行检修更换。

优选地，本发明中还可采用多个成像仪配合激光器工作的设置方式，也可采用多个激光器以不同角度安装并配合成像仪的设置方式，从而进一步提高或者拓宽本发明所述之检测装置的精度或者应用领域。

本发明提供的检测装置采用倾斜激光器配合成像仪的工作原理，其激光器光幕能够覆盖目标区域，避免了背后物体上形成无关的光斑造成漏检或者误检，即检测精度不足的缺点；另一方面通过成像仪采集激光图像，由图像处理模块基于图像检测算法比较激光图像内是否出现异常，从而判别所述目标区域内是否存在异常。本发明具有检测精度高、检测无盲区的优点，从而有效避免电梯的安全事故，同时整个装置结构简单、工作稳定、系统成本低廉。

Claims (10)

1.一种卷扬机钢缆检测装置，包括适于安装在卷扬机钢缆正面的图像采集单元，该图像采集单元包含成像仪及上、下激光器，其特征在于：该成像仪设于所述上、下激光器之间并与钢缆具有间距，其中该成像仪具有镜头并以所述钢缆为采集目标，所述上、下激光器为相同构件，相对于该镜头的前后方位设置且均具有发光口，所述发光口相对于目标以夹角分别朝向该成像仪采集目标，且分别投射的光幕与该成像仪采集目标区域形成重合区，该重合区为光斑区。

2.如权利要求1所述的卷扬机钢缆检测装置，其特征在于：该成像仪还包括主体以及该主体与镜头之间设有的滤光片。

3.如权利要求2所述的卷扬机钢缆检测装置，其特征在于：该主体内设图像处理模块，向外设有电性端口且包含外接电源端口。

4.如权利要求3所述的卷扬机钢缆检测装置，其特征在于：该图像采集单元还包括前上交点、居中交点和后下交点。

5.如权利要求4所述的卷扬机钢缆检测装置，其特征在于：该上激光器以其发光口的中心点对齐该前上交点设置，该成像仪以其镜头光圈的中心点对齐该居中交点设置，以及该下激光器以其发光口的中心点对齐该后下交点设置。

6.如权利要求5所述的卷扬机钢缆检测装置，其特征在于：该镜头以其光圈中心点与该钢缆连线形成直角，该上激光器以其发光口中心点与该钢缆连线形成45度角，以及该下激光器以其发光口中心点与该钢缆连线形成45度角。

7.一种卷扬机钢缆检测方法，包括将图像采集单元安装在卷扬机钢缆正面并具有符合采集钢缆信息的距离，该钢缆为循环动态构件，该图像采集单元为固定静态构件并包括成像仪及上、下激光器，该成像仪包括主体及镜头，该主体内部设有图像处理模块，其特征在于：将成像仪设于上、下激光器之间，其中成像仪的目标区域为镜头直面采集钢缆经过的区域，上激光器相对于钢缆以45度的角度设在镜头较前且较上位置，而下激光器相对于钢缆以45度的角度设在镜头较后且较下位置，当上、下激光器投射光幕至成像仪的目标区域时，与目标区域中经过的钢缆形成相对恒定的光斑，当钢缆出现断股或裂股时，成像仪采集到的光斑将会产生异常，经图像处理模块进行运算后发送预警信号。

8.如权利要求7所述的卷扬机钢缆检测方法，其特征在于：该恒定的光斑是钢缆未出现断股或断丝现象时，其光斑位置、大小、形状及数量均无变化；反之，当钢缆出现断股或裂股的异常现象，其光斑位置、大小、形状及数量将会因此而产生变化。

9.如权利要求8所述的卷扬机钢缆检测方法，其特征在于：该成像仪还包括设置在主体与镜头之间的滤光片。

10.如权利要求9所述的卷扬机钢缆检测方法，其特征在于：该滤光片用来过滤除激光器之外的光线。