摘要：設(shè)計(jì)了一項(xiàng)基于紅外熱成像技術(shù)與可見(jiàn)光圖像融合的電梯故障檢測(cè)儀，該儀器能夠針對(duì)電梯電氣設(shè)備、安全部件溫度的變化，快速檢測(cè)電梯部件溫度異常。通過(guò)紅外熱成像技術(shù)融合可見(jiàn)光圖像，能夠快速、準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)，并通過(guò)記錄數(shù)據(jù)對(duì)比，自動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控并分析電梯的運(yùn)行狀況，給電梯的檢驗(yàn)、檢測(cè)工作帶來(lái)方便。
關(guān)鍵詞：電梯；融合；溫度異常；定位故障點(diǎn)
隨著電梯安全越來(lái)越受到人們的關(guān)注，業(yè)界亟需解決電梯故障的快速檢測(cè)、提高電梯日常巡檢的質(zhì)量、及時(shí)發(fā)現(xiàn)電梯安全隱患的問(wèn)題。受工作環(huán)境、使用時(shí)間、使用頻率、工作情況等因素影響，電梯可能會(huì)出現(xiàn)電氣控制原件老化、機(jī)械部件摩擦、電動(dòng)機(jī)過(guò)載等情況，隨之一些部件出現(xiàn)過(guò)熱的現(xiàn)象，進(jìn)一步會(huì)導(dǎo)致電梯系統(tǒng)出現(xiàn)故障停用，嚴(yán)重時(shí)可能引起電梯事故。
雖然國(guó)家對(duì)電梯的工作環(huán)境作了嚴(yán)格的管理要求，但是，電梯的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境相對(duì)比較惡劣，傳統(tǒng)的人工目測(cè)檢測(cè)方法無(wú)法滿足電梯高頻率使用而出現(xiàn)的突發(fā)問(wèn)題，而電梯電氣設(shè)備及其零部件故障絕大部分情況下都能通過(guò)電氣表面溫度變化反映出來(lái)。在本文中，筆者通過(guò)紅外表面成像技術(shù)融合可見(jiàn)光圖像，研究一種通用的、方便使用的、能夠快速定位故障點(diǎn)的便攜式檢測(cè)儀器，通過(guò)記錄數(shù)據(jù)對(duì)比，該檢測(cè)儀器能夠自動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控電梯的運(yùn)行狀況，給電梯的檢驗(yàn)、檢測(cè)帶來(lái)方便。
1 熱成像和可見(jiàn)光融合的應(yīng)用原理
紅外熱成像和可見(jiàn)光圖像融合，其基本原理是通過(guò)紅外成像攝像單元和可見(jiàn)光成像攝像單元同時(shí)拍攝，然后根據(jù)設(shè)備識(shí)別模型對(duì)可見(jiàn)光成像圖片中的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行匹配識(shí)別并輸出檢測(cè)設(shè)備在圖片中的圖像坐標(biāo)，最后根據(jù)輸出的圖像坐標(biāo)在紅外熱成像圖片中截取對(duì)應(yīng)位置坐標(biāo)的熱分布圖像，圖像識(shí)別單元中的設(shè)備熱分析模型通過(guò)分析所截取的熱分布圖像判斷設(shè)備發(fā)熱是否正常并輸出設(shè)備的溫度信息，從而形成融合圖片，即在可見(jiàn)光圖像中各個(gè)位置點(diǎn)獲得溫度信息，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位。
本儀器根據(jù)電梯安全技術(shù)規(guī)范對(duì)電梯日常檢驗(yàn)提出的檢測(cè)要求和檢測(cè)工藝流程，結(jié)合電梯故障檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，集成多種智能傳感器，主要解決現(xiàn)有檢測(cè)工藝流程中存在的一些缺點(diǎn)：(1) 檢測(cè)手段單一，多以肉眼查看、手動(dòng)觸摸為主；(2) 缺乏先進(jìn)的檢測(cè)工具，檢測(cè)效率低下；(3) 缺乏在線式長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)和監(jiān)控，容易疏漏偶發(fā)性的故障；(4) 檢測(cè)過(guò)程依賴人員的主觀經(jīng)驗(yàn)，缺乏智能的識(shí)別手段；(5) 檢測(cè)過(guò)程缺乏圖像、視頻、GPS定位等有效的監(jiān)控，檢測(cè)結(jié)果可追溯性不強(qiáng)。本儀器通過(guò)改變傳統(tǒng)紅外成像裝置的結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)，研制集成光學(xué)、溫度、GPS定位、RFID信標(biāo)、激光測(cè)距和二維碼掃描等多種智能傳感器系統(tǒng)的電梯故障檢測(cè)儀，通過(guò)紅外熱成像技術(shù)與可見(jiàn)光圖像的融合，提高行業(yè)的質(zhì)檢水平。
2 儀器模塊結(jié)構(gòu)功能分析
本儀器基于紅外熱成像技術(shù)和可見(jiàn)光圖像的融合，通過(guò)表面溫度檢測(cè)，精確定位電梯溫度異常部位，診斷故障、隱患原因。檢測(cè)儀主要針對(duì)電梯日常巡查、定期保養(yǎng)和檢驗(yàn)、檢測(cè)過(guò)程中目測(cè)無(wú)法發(fā)現(xiàn)的電氣故障和主要安全部件的機(jī)械故障，提供一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)和在線監(jiān)控診斷的檢測(cè)和檢查方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)判電梯電氣元件和安全部件的異常情況，提高電梯運(yùn)行的可靠性，降低電梯的故障率，為電梯的科學(xué)檢驗(yàn)檢測(cè)提供更加便捷、有效的手段。
傳統(tǒng)的紅外檢測(cè)設(shè)備多為大型儀器、厚重不便攜帶，并且其調(diào)焦裝置普遍通過(guò)螺栓和調(diào)焦環(huán)剛性連接鏡頭，通過(guò)調(diào)焦環(huán)的周向運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)焦距，而其結(jié)構(gòu)多不具有限位動(dòng)能，當(dāng)旋轉(zhuǎn)過(guò)大或者過(guò)小時(shí)易使鏡頭脫落或者壓緊，這使其可測(cè)范圍減少，調(diào)焦距離小，可調(diào)調(diào)焦幅度過(guò)大，造成采集圖像精度較低。筆者研究的檢測(cè)裝置在硬件設(shè)計(jì)上，克服了傳統(tǒng)的紅外檢測(cè)設(shè)備固有的缺點(diǎn)，在定焦鏡頭微動(dòng)調(diào)焦上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，固定鏡頭的同時(shí)還對(duì)鏡頭徑向移動(dòng)進(jìn)行限位，使其徑向移動(dòng)最大位移處不會(huì)脫落，較為安全。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 儀器機(jī)構(gòu)圖
