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计算机视觉技术在电梯安装质量检测中的应用研究

2024-06-25 99 上传者：管理员

摘要：目前很多电梯安装质量检测仍采用传统的检测手段，这些手段效率低下，且容易受到人为因素和环境因素的影响，难以保证检测的准确性和可靠性。因此，现提出计算机视觉技术在电梯安装质量检测中的应用研究。首先，构建计算机视觉电梯模型，由单片机控制轿厢的上下运动，图像采集与处理以及呼叫按钮模拟由计算机完成。其次，收集并处理电梯安装图像，将采集到的影像资料输入计算机中，再经编写专门的影像处理软体。最后，实现检测并控制电梯安装质量。实验结果表明：计算机视觉技术可以快速地检测电梯安装质量，相对于传统的人工检测方法，提高了检测效率，缩短了检测时间。

关键词：
建筑行业
施工质量
电梯安装
计算机视觉技术
质量检测
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随着建筑行业的快速发展，电梯的安装质量直接关系到乘客的生命安全。因此，对电梯安装质量的检测有重要意义。传统的电梯安装质量检测方法依赖于人工目视检查和简单的工具测量，容易受到人为因素和环境因素的影响，难以保证检测的准确性和可靠性。本研究旨在探讨计算机视觉技术在电梯安装质量检测中的应用，通过分析电梯安装质量检测的特点和需求，通过这些环节的有机组合，实现对电梯安装质量的快速、准确、实时的检测[1]。

1、计算机视觉技术在电梯安装质量检测中的应用设计

1.1构建计算机视觉电梯模型

在进行电梯安装质量检测时，应遵循相关标准和规范，采用专业的检测工具和设备，对电梯的各个方面进行全面、细致的检查和测试。同时，检测人员应具备相应的专业知识和技能，并遵守安全操作规程，以确保检测结果的准确性和可靠性。因此，电梯安装企业必须认真研究如何通过加强超高速电梯安装过程中的质量控制，以提高超高速电梯的安装质量，本文提出以计算机视觉技术进行电梯安装质量检测的研究[2]。

本文构建具有视觉测控技术的电梯仿真模型，用于验证该方法的可行性和准确性[3]。该模型通过在每层候梯厅和轿厢内部安装的摄像头实时采集图像，然后处理这些图像数据。处理后，得出候梯厅内是否有人和无人以及轿厢内是否空载和满载的判断结果，以辅助状态判断模块的工作。电梯模型结构简图如图1所示。

图1电梯模型结构

使用PC上位机模拟电梯轿厢1和轿厢2内呼叫按钮以及候梯厅内的呼叫按钮。PC上位机处理采集的图像，当安装电梯发生呼叫后，根据制定的控制方案做出控制策略，并向单片机发送信号。单片机根据接收到的信号向步进电动机发送脉冲信号，控制其转动。步进电动机通过联轴器带动丝杠转动，从而实现螺母的上下移动。丝杠旁边的光轴导轨起导向作用，光轴上装有圆法兰，圆法兰也可以相对于光轴上下移动。轿厢固定在螺母和圆法兰上，因此，随着丝杠的转动，轿厢可以实现上下运行[4]。

1.2收集并处理电梯安装图像

计算机视觉技术通常采用模块化的设计思路，利用层次化的原理，把整个检测流程按照信号的流动方向进行划分，从而方便进行检测过程的设计和论述[5]，并且每个模块之间都是简单的耦合，并且每个模块通常都是一个单输入单输出的线性系统。计算机视觉技术通常分解为图2中的简易层次关系。

图2计算机视觉技术体系结构

首先，收集电梯安装过程中的重要步骤的图像，把要拍摄的元器件放在检测台上，将摄像机固定在检测平台的对应高度上，即可完成图像的获取[6]。

其次，将收集到的图像进行预处理，采用锐化技术突出颜色信息变化强烈的部分。此外，应用光照不均校正技术，减少光源不均和反射对图像的影响。

最后，分离图像中的背景和待分割物体，减少杂质对后续图像分割的干扰[7]。滤波通常是图像处理的第一步，对于后续的处理和分析起到关键作用。本文选用预处理算法为高斯滤波算法。高斯函数公式如下：

式中：α,β为邻域内的像素点的横、列坐标；ε为高斯标准方差。

选择3×3邻域时，高斯标准方差ε为1时，高斯模版的公式如下：

基于以上分析，模版的权值随着目前的像素点（x,y）的距离增大而变小，将上述高斯模版与（x,y）进行卷积处理后，得出平滑图像，经过高斯滤波后的输出图像公式如下：

高斯滤波器具有理想特性，其平滑效果可通过ε进行控制。调整高斯标准方差ε可以改变图像平滑程度。该滤波器对于去除正态分布、随机噪声有良好效果[8]。

1.3检测并控制电梯安装质量

以电梯的导轨支架安装为例，电梯导轨分为“T”型（又称实心导轨）和空心导轨[9]。比较而言，“T”型导轨的用途更广，适合不同的施工情况。对穿螺栓固定法适用于井道壁厚度小于80 mm的情况，砖砌井道壁则需在井道内加设槽钢或混凝土圈梁来固定支架。电梯导轨安装涉及平行度、垂直度、两列导轨间距和工作面接头台阶等问题。对该安装情况进行检测，则需要布置测点，电梯导轨支架的应力应变,可以体现其受力状态与导轨二端的承载力一致性[10]。为此，在导轨支架的腹面二端的跨中部分加装了感应器电阻应变块,设置不同方位下的测试点。布置电阻应变片时，应清除金属表面的杂质，使用502胶水进行粘贴和固定。

电梯导轨支架安装质量的检测采用分布式静态应变测试模式，用于采集每个测点的应变变化数据并进行分析。若出现异样,分析是否为应变片所干扰,并进行测试。若进入正常检测环节,则电梯应按上下方向循环操作三遍,并收集三组结果。

表1对比测试结果

2、实验测试与分析

2.1工程概况

现以一实际电梯安装工程项目为例进行分析。该电梯安装项目动工于2020年5月1日，该塔楼基坑的最大深度为30 m，主楼高度为500 m，成为我国施工难度较大的工程建筑。由A公司投资建成，共有95层塔楼、4层裙楼和3层地下室，集公寓、甲级写字楼、酒店等多种功能于一体。该项目地处T市新城东路，占地约320 000 m2，其中地上面积为242 510 m2，地下面积75 510 m2，是T市有代表性的国际性标志性建筑。

在安装电梯时很可能会出现一些问题，一些建筑工人由于工作经验和专业知识的局限，无法对自己的责任主体有清晰认识，还没有满足施工技术和安全环境的需求，会影响到操作规程的运行。因此，该工程使用计算机视觉技术对电梯安装质量进行检测，将检测结果与传统的人工检测方法的检测结果进行对比测试。

2.2实验结果与分析

根据上述工程概况，现对该工程进行测试，测试结果如表1所示。

根据上述看出，计算机视觉技术可快速地检测电梯安装质量，相对于传统的人工检测方法，提高检测效率，缩短检测时间。因此，证明计算机视觉技术在电梯安装质量检测有广泛前景。

3、结束语

本研究深入探讨了计算机视觉技术在电梯安装质量检测中的应用，通过一系列实验和案例分析，验证了该技术的可行性和有效性。计算机视觉技术以其非接触、高精度和高效率的优点，为电梯安装质量检测提供了新的解决方案。然而，实际应用中仍存在一些挑战。为进一步提高检测的准确性和可靠性，研究也可以扩大到更多类型的设备或建筑结构的安装质量检测，以进一步验证计算机视觉技术的普适性和价值。然而，尽管取得显著的成果，但计算机视觉技术在电梯安装质量检测中的应用仍有许多需要进一步研究和改进的地方。

参考文献:

[1]陈海燕,张燕宁,常莹,等.计算机视觉技术在遥感卫星影像目标检测中的应用[J].电脑编程技巧与维护,2022(10):157-159.

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[3]任伟彬,刘福建,李阳,等.曳引式电梯导轨安装精度与平层准确度检验方法研究[J].黑龙江科学,2023,14(14):22-24.

[4]邱富军,陈恩林,张小芳.高职院校产教融合型生产性实训基地建设探究与实践———以我校电梯安装与维修实训基地为例[J].内江科技,2023,44(6):66-68.

[5]张杰,钱炳信,刘伦东,等.两则电梯监督检验中容易忽略的检验项目案例分析[J].中国电梯,2023,34(6):51-52+55.

[6]张丽红,王洪喜,王冠伟,等.基于远心镜头的活塞外轮廓机器视觉测量技术研究[J].工具技术,2023,57(12):144-149.

[7]张德海,祝志逢,李艳芹,等.基于机器视觉的二维图像质量缺陷检测研究进展[J].包装工程,2023,44(23):198-207.

[8]杜雨馨,张贺,王树臣,等.综掘系统视觉处理技术研究现状及发展趋势[J].工矿自动化,2023,49(11):22-38+75.

[9]陈朝,李宁宁,赫一光,等.基于计算机视觉的地铁测速技术实现[J].激光与光电子学进展,2023,60(22):231-237.

[10]陈洪莉.基于机器视觉传感器技术的玉米深松机械控制系统研究[J].农机使用与维修,2023(11):39-42.

基金资助:广西壮族自治区科技厅科技计划项目《检验检测科技服务业集聚区特种设备公共服务平台建设》编号:AD21238035;