基于機(jī)器視覺的電梯轎廂安全測距檢測系統(tǒng)

晏洪財(cái)

（葫蘆島市檢驗(yàn)檢測中心， 遼寧 葫蘆島 125000）

0 引言

隨著社會的逐步發(fā)展，越來越多的樓房安裝了電梯，為了保障電梯運(yùn)行的安全性， 對電梯轎廂位置的測量顯得尤為重要。 近年來，電梯事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重危害人們生命健康，傳統(tǒng)的電梯轎廂沒有安裝機(jī)械鎖緊裝置，當(dāng)電梯轎廂與其出口不在同一水平線電梯停在兩樓層中間時(shí)，此時(shí)打開電梯轎廂門口，由于乘坐電梯人員距離電梯出口距離過大，有墜樓的危險(xiǎn)，只有當(dāng)電梯轎廂與轎廂出口保持安全距離時(shí)， 電梯打開后才能保證乘坐電梯人員的安全[1]。

本文介紹了一種基于機(jī)器視覺的電梯轎廂測距方法，在電梯運(yùn)行過程中在其運(yùn)行墻壁上刻有刻度值，通過視覺采集刻度值保證轎廂與面對轎廂入口的井道壁的間距保持安全距離，從而保證電梯運(yùn)行過程的平穩(wěn)性。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

測量系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)， 以兩塊微處理器作為核心處理模塊，微處理器外設(shè)連接視覺采集模塊、人機(jī)交互模塊、顯示器模塊，如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)Fig.1 Overall system structure

其中微處理器分為主機(jī)與從機(jī)， 主機(jī)主要用來接收視覺采集模塊采集電梯墻壁處刻度信息， 將數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳回處理模塊， 將處理后的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)顯示在顯示器模塊。 其中視覺采集模塊采用兩路攝像頭采集，兩路攝像頭采集不僅可以擴(kuò)大檢測范圍， 同時(shí)還可以通過上位機(jī)處理來提高采集精度， 從而更大程度地提高了系統(tǒng)的安全性[2-3]。

微處理器從機(jī)模塊用來控制人機(jī)交互界面， 使得該系統(tǒng)更具備智能化。 自動化，便于人們更好的了解電梯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)信息， 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或者電梯運(yùn)轉(zhuǎn)過程中突然斷電時(shí)，啟動人機(jī)交互界面，啟用備用電源，保證電梯繼續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

該系統(tǒng)采用雙主機(jī)控制， 這樣做的好處是大大降低了系統(tǒng)的故障率，當(dāng)一個(gè)主機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，另一主機(jī)仍然可以繼續(xù)工作， 保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行[4]。

2 視覺采集

表1 數(shù)據(jù)采集值Tab.1 Data acquisition values

當(dāng)電梯運(yùn)行過程中， 通過轎廂上部和底部的兩個(gè)攝像頭實(shí)時(shí)采集墻壁上的刻度值， 通過記錄頂部攝像頭采集的數(shù)值V1和底部攝像頭采集的數(shù)值V2。 此外，在每個(gè)轎廂出口位置刻度值記錄為Zx， 當(dāng)攝像頭采集到墻壁記錄有Z 值時(shí)，說明即將到達(dá)轎廂出口位置，此時(shí)通過計(jì)算V1與V2的差值，如果差值滿足條件設(shè)定要求，電梯停止運(yùn)轉(zhuǎn)到達(dá)轎廂出口位置[5]。其中攝像頭采集刻度值示意圖，如圖2 所示。

圖2 攝像頭信息采集示意圖Fig.2 Schematic diagram of camera information collection

3 數(shù)據(jù)分析

攝像頭在采集過程中數(shù)據(jù)值輸入到LabVIEW 數(shù)據(jù)分析軟件，通過LabVIEW 數(shù)據(jù)分析軟件可以有效得出分析結(jié)果。 在本系統(tǒng)中LabVIEW 作為上位機(jī)處理模塊，主要通過接收攝像頭采集后的數(shù)據(jù)信息， 將上述信息通過分析函數(shù)進(jìn)行分析處理， 將數(shù)據(jù)結(jié)果通過圖形化的顯示將測得的距離值D 顯示出來[6]。

其具體過程為通過調(diào)用LabVIEW 數(shù)據(jù)分析模塊與下位機(jī)攝像頭采集完成通信設(shè)置， 在接受到下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)后使用分?jǐn)?shù)/指數(shù)字符串至數(shù)值轉(zhuǎn)換將收到的字符串轉(zhuǎn)化為數(shù)值并創(chuàng)建顯示控件繪制測量數(shù)據(jù)圖， 使用十進(jìn)制數(shù)字符串至數(shù)值轉(zhuǎn)換將當(dāng)前的測量值以數(shù)字的形式表現(xiàn)出來[7]。 數(shù)據(jù)分析結(jié)果見表1。

4 結(jié)束語

基于機(jī)器視覺的電梯轎廂安全測距檢測系統(tǒng)， 就有傳統(tǒng)方法不可比擬的測量效率， 傳統(tǒng)的測量方法存在檢測速度慢、精度低等問題嚴(yán)重?fù)p耗電梯內(nèi)部元器件，降低設(shè)備的使用壽命，從而制約了電梯的應(yīng)用推廣。本文設(shè)計(jì)推出的機(jī)器視覺的電梯轎廂安全測距檢測系統(tǒng)通過攝像頭采集刻度信息值，用于判定電梯轎廂出口位置，該系統(tǒng)處理速度快、精度高，極大降低了電梯運(yùn)行過程中風(fēng)險(xiǎn)隱患。 此外，該系統(tǒng)裝配靈活可適用于絕大數(shù)電梯轎廂，最后該系統(tǒng)可對采集過的歷史記錄進(jìn)行查詢， 當(dāng)電梯發(fā)生故障時(shí)，通過上述數(shù)據(jù)可以得出電梯故障的檢驗(yàn)報(bào)告，對電梯的維修起著重要意義。

在現(xiàn)階段研究中，攝像頭采集刻度信息值，并將數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳回主機(jī)模塊，然而在實(shí)際應(yīng)用中，攝像頭采集環(huán)境較為復(fù)雜，電梯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動，以及光源，刻度值的模糊皆成為采集過程中的難題。在不遠(yuǎn)的將來，隨著視覺技術(shù)的逐步發(fā)展， 更穩(wěn)定的采集設(shè)備將被應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，對電梯行業(yè)的發(fā)展帶來質(zhì)的飛躍。