技术领域
[0001] 本发明涉及升降电梯领域，具体为一种基于机器视觉的安全电梯。
相关背景技术
[0002] 电梯钢丝绳是电梯运行的重要组成部分，承担着极其重要的责任，负责运送着乘客和物品在建筑物内上下。如果电梯钢丝绳出现问题，将可能导致电梯的失控和坠落，从而给人们的生命和财产安全带来极大的威胁。
[0003] 现有技术中，主要是通过对电梯钢丝绳采用人工定期目测和定期更换的方法来避免事故的发生，这种方式无法及时发现曳引绳的问题。
[0004] 因此设计一种能够及时掌握曳引绳状态，能够及时发现曳引绳危险问题的电梯是非常必要的。
具体实施方式
[0018] 如各附图所示，一种基于机器视觉的安全电梯,包括轿厢组件1、对轿厢组件1提供升降导向作用的轿厢导轨系统3、对重组件2、对对重组件2提供升降导向作用的对重导轨系统4、曳引系统5以及电梯控制柜，还包括与所述电梯控制柜相连接的监测控制单元。
[0019] 如附图1所示，对重导轨系统4包括固定于井道6右侧壁的第一对重导轨41与第二对重导轨42，对重组件2前后两侧部分别与第一对重导轨41与第二对重导轨42相滑动配合。
[0020] 轿厢导轨系统3包括固定于井道6右侧壁与第一对重导轨41相背固定设置的第一轿厢导轨31、以及与第二对重导轨42相背固定设置的第二轿厢导轨32。第一对重导轨41与第二对重导轨42位于第一轿厢导轨31与第二轿厢导轨32之间。第一轿厢导轨31与第二轿厢导轨32之间的中心连线、与第一对重导轨41与第二对重导轨42之间的中心连线相重合。第一对重导轨41、第二对重导轨42、第一轿厢导轨31与第二轿厢导轨32都位于轿厢组件1的右侧。
[0021] 轿厢组件1包括轿厢100、装载轿厢100的轿架10。轿架10右侧部上分别一前一后设置有长度沿上下垂直延伸的第一立梁12a与第二立梁12b，第一立梁12a与第一轿厢导轨31通过导靴相滑动配合，第二立梁12b与第二轿厢导轨32通过导靴相滑动配合，第一轿厢导轨31与第二轿厢导轨32位于第一立梁12a与第二立梁12b之间。
[0022] 本实施例中，轿厢100只在前侧部设置有轿厢门，更适合小井道。也可以在前侧部与后侧部分别设置轿厢门。
[0023] 轿架10前后通透设计，并且轿架10是为缩小高度尺寸的设计，省去顶部或底部专用于安装轿厢返绳轮的上梁与下梁，降低轿架高度，进一步提高井道空间利用率。本实施例中，轿架10包括左侧面架11、右侧面架12、分别连接在左侧面架11与右侧面架12底部与顶部之间的底托架13与顶架14，前后侧都能够用于安装轿厢门。
[0024] 如附图1所示，轿架10的左侧部上设置有第三立梁，第三立梁中心线与曳引绳51所在的平面相重合，第三立梁与固定在井道6内的第三轿厢导轨33通过导靴相滑动配合。第一轿厢导轨31、第二轿厢导轨32与第三轿厢导轨33的中心线呈等腰三角形分布，第三轿厢导轨33位于等腰三角形顶点位置，使得电梯运行过程中，轿厢位置重心稳定。但若是更小井道的小型电梯，轿厢面积较小，重心稍不稳是可以忽略的，因而可以省去第三立梁以及与之配合的第三轿厢导轨33，井道利用率更高。
[0025] 顶架14包括两根长度沿左右方向延伸且一前一后平行设置于中部的第一顶横架14a与第二顶横架14b，在第一顶横架14a与第二顶横架14b之间直接设置有第一轿厢返绳轮
54与第二轿厢返绳轮55。
[0026] 如附图2所示，曳引系统5包括曳引绳51、固定在井道6顶部的曳引轮52，曳引绳51一端部与井道6顶部对重绳头架固定后，另一端依次向下绕过对重返绳轮53，向上绕过曳引轮52，向下绕过第一轿厢返绳轮54与第二轿厢返绳轮55后，另一端固定在井道6顶部的轿厢绳头架上，对重返绳轮53、曳引轮52、第一轿厢返绳轮54与第二轿厢返绳轮55的轴心线都相平行，且轴心线沿着前后水平方向延伸。曳引绳51所在的平面，位于轿厢100的重心上，运行稳定。
[0027] 如附图1所示，针对曳引绳51曳引绳断带视觉检测机构，包括在井道6内第一对重导轨41与第二对重导轨42之间的侧壁顶部固定有LED白板背光源72，井道6相对侧的侧壁顶部还固定安装有摄像头71及补光灯，LED白板背光源72、摄像头71、补光灯均与监测控制单元相连接。
[0028] 本实施例中，摄像头71为内置基于卷积神经网络和OpenCV的CMOS图像传感器芯片的图像识别摄像头，该摄像头可以从市面上购买而来，结构在此不做赘述。
[0029] 在第三轿厢导轨33顶部焊接安装架，摄像头71及补光灯安装在安装架上，且拍摄中心线与曳引绳51所在面之间设计夹角a，该a角度范围为15°‑45°,如实施例中a角度为25°,正好对着曳引轮52下方曳引绳51输入输出的两处部位及LED白板背光源72，并且LED白板背光源72得电后呈白色亮光板构成曳引绳51两处部位的拍摄背景，以LED白板背光源作为拍摄背景，保证拍摄的视频画面清晰，便于清晰地拍摄出曳引绳是否出现表面磨损、锈蚀、断丝，是否有断股引起肉眼可见的局部突然变细、变形等情况。
[0030] 该机构还包括显示屏单元，与LED白板背光源72、摄像头71及显示屏单元都相连接的监测控制单元。监测控制单元可以设定每天或每周某个时间段电梯无人乘坐时自启动设定，自动同步启动电梯运行，从而拍摄曳引绳51的视频，还可以通过维护人员维护时直接同步启动电梯运行拍摄曳引绳51视频，便于维护人员查看，可视化了解曳引绳51的是否有磨损、变形、锈蚀、断丝、局部突然变细等不良现象发生。电梯使用更安全。
[0031] 如图5所示，利用摄像头71获取曳引绳视频；摄像头71的图像处理模块将视频内的每一帧内相关曳引绳上设定目标区域，同时检测每一帧上是否有新增目标物形成的识别目标区域，并对识别目标区域进行大小计算，对每一帧上的设定目标区域进行清晰化处理并分析，包括对每一帧上的设定目标区域检测相关曳引绳锈蚀程度，对每一帧上的设定目标区域测量相关曳引绳宽度尺寸，判断前后两帧的设定目标区域内的相关曳引绳中心线之间的距离，从而判定曳引绳质量。
[0032] 对曳引绳锈蚀危险等级，曳引绳宽度尺寸危险等级，前后两帧的设定目标区域内的相关曳引绳中心线之间的距离构成的振幅值危险等级，以及识别目标区域大小危险等级分别划分为三级，包括一级，状态良好，不需要对曳引绳进行处理安全运行的；二级，预警提示，通知提示预警，三级，停机等待维护。
[0033] 综上，在监测过程中，只要曳引绳有任何一项的危险等级超过一级，则直接通知提示预警或停机等待维护。
[0034] 曳引绳锈蚀危险等级可以通过卷积神经网络图像处理模块对每一帧的设定目标区域图像进行锈蚀识别，再利用颜色直方图对锈蚀区域进行语义分割，进而得到锈蚀危险等级评价。
[0035] 宽度尺寸危险等级，将曳引绳变细或变粗10%以内设为一级，变细或变粗10%‑20%设为二级，变细或变粗20%以上设为三级。
[0036] 曳引绳出现状况时，通常会导致轿厢在运行过程中发生振动，因此还在所述轿厢组件（1）上设置有无线振动传感器，每次轿厢组件运行至曳引绳状况发生段时，都会有规律的振动，从而实现曳引绳配合的轿厢运行中振动辅助预警，所述无线振动传感器与所述监测控制单元相通信连接。
[0037] 本发明将与对重装置相配合的第一对重导轨、第二对重导轨，以及与轿厢组件相配合的第一轿厢导轨与第二轿厢导轨都设置于井道内的左侧或者右侧，即共同占用了井道内或左或右的同一部分空间，从而实现井道在前后方向及左右方向上的空间利用率都做到最大化，并依次在井道内顶部增加曳引绳断带视觉检测机构，通过一个摄像头便能够较全面的拍摄到曳引绳的状况。
[0038] 井道侧壁顶部固定有前后上下平面伸展的LED白板背光源72，曳引轮52所在左右上下伸展的轮平面与LED白板背光源72所在平面相空间垂直，在井道的另一侧设置摄像头与补光灯，摄像头对所述曳引轮52下方输入输出侧的所述曳引绳51分别进行拍摄，并且LED白板背光源72作为拍摄背景，在夹角a角度下输入侧与输出侧的曳引绳呈现出不同的表面，从而摄像头能够在幽暗凌乱的井道内，通过LED白板背光源72的背面映衬，补光灯的正面照射，曳引轮52下方输入输出侧的曳引绳51呈现的不同表面，在电梯升降运行中对曳引绳拍摄，能够全面地清晰地拍摄出曳引绳是否出现断丝断股后的结团、表面磨损、锈蚀、尺寸变细、局部变形等情况，方便且及时地掌握曳引绳使用情况，避免引发安全事故。本申请方案电梯井道内空间利用率高、布局合理，安装的曳引绳断带视觉检测机构简构简单，能够及时地掌握曳引绳情况，避免引发安全事故。
[0039] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
