基于机器视觉的电梯轿厢安全测距检测系统

晏洪财

（葫芦岛市检验检测中心， 辽宁 葫芦岛 125000）

0 引言

随着社会的逐步发展，越来越多的楼房安装了电梯，为了保障电梯运行的安全性， 对电梯轿厢位置的测量显得尤为重要。 近年来，电梯事故频繁发生，严重危害人们生命健康，传统的电梯轿厢没有安装机械锁紧装置，当电梯轿厢与其出口不在同一水平线电梯停在两楼层中间时，此时打开电梯轿厢门口，由于乘坐电梯人员距离电梯出口距离过大，有坠楼的危险，只有当电梯轿厢与轿厢出口保持安全距离时， 电梯打开后才能保证乘坐电梯人员的安全[1]。

本文介绍了一种基于机器视觉的电梯轿厢测距方法，在电梯运行过程中在其运行墙壁上刻有刻度值，通过视觉采集刻度值保证轿厢与面对轿厢入口的井道壁的间距保持安全距离，从而保证电梯运行过程的平稳性。

1 系统总体结构

测量系统采用模块化设计， 以两块微处理器作为核心处理模块，微处理器外设连接视觉采集模块、人机交互模块、显示器模块，如图1 所示。

图1 系统总体结构Fig.1 Overall system structure

其中微处理器分为主机与从机， 主机主要用来接收视觉采集模块采集电梯墙壁处刻度信息， 将数据信息实时传回处理模块， 将处理后的数据信息实时显示在显示器模块。 其中视觉采集模块采用两路摄像头采集，两路摄像头采集不仅可以扩大检测范围， 同时还可以通过上位机处理来提高采集精度， 从而更大程度地提高了系统的安全性[2-3]。

微处理器从机模块用来控制人机交互界面， 使得该系统更具备智能化。 自动化，便于人们更好的了解电梯运转时的数据信息， 当系统发生故障或者电梯运转过程中突然断电时，启动人机交互界面，启用备用电源，保证电梯继续平稳运转，从而保证人们的生命和财产安全。

该系统采用双主机控制， 这样做的好处是大大降低了系统的故障率，当一个主机系统发生故障时，另一主机仍然可以继续工作， 保证系统平稳运行[4]。

2 视觉采集

表1 数据采集值Tab.1 Data acquisition values

当电梯运行过程中， 通过轿厢上部和底部的两个摄像头实时采集墙壁上的刻度值， 通过记录顶部摄像头采集的数值V1和底部摄像头采集的数值V2。 此外，在每个轿厢出口位置刻度值记录为Zx， 当摄像头采集到墙壁记录有Z 值时，说明即将到达轿厢出口位置，此时通过计算V1与V2的差值，如果差值满足条件设定要求，电梯停止运转到达轿厢出口位置[5]。其中摄像头采集刻度值示意图，如图2 所示。

图2 摄像头信息采集示意图Fig.2 Schematic diagram of camera information collection

3 数据分析

摄像头在采集过程中数据值输入到LabVIEW 数据分析软件，通过LabVIEW 数据分析软件可以有效得出分析结果。 在本系统中LabVIEW 作为上位机处理模块，主要通过接收摄像头采集后的数据信息， 将上述信息通过分析函数进行分析处理， 将数据结果通过图形化的显示将测得的距离值D 显示出来[6]。

其具体过程为通过调用LabVIEW 数据分析模块与下位机摄像头采集完成通信设置， 在接受到下位机上传的数据后使用分数/指数字符串至数值转换将收到的字符串转化为数值并创建显示控件绘制测量数据图， 使用十进制数字符串至数值转换将当前的测量值以数字的形式表现出来[7]。 数据分析结果见表1。

4 结束语

基于机器视觉的电梯轿厢安全测距检测系统， 就有传统方法不可比拟的测量效率， 传统的测量方法存在检测速度慢、精度低等问题严重损耗电梯内部元器件，降低设备的使用寿命，从而制约了电梯的应用推广。本文设计推出的机器视觉的电梯轿厢安全测距检测系统通过摄像头采集刻度信息值，用于判定电梯轿厢出口位置，该系统处理速度快、精度高，极大降低了电梯运行过程中风险隐患。 此外，该系统装配灵活可适用于绝大数电梯轿厢，最后该系统可对采集过的历史记录进行查询， 当电梯发生故障时，通过上述数据可以得出电梯故障的检验报告，对电梯的维修起着重要意义。

在现阶段研究中，摄像头采集刻度信息值，并将数据信息实时传回主机模块，然而在实际应用中，摄像头采集环境较为复杂，电梯运转时的振动，以及光源，刻度值的模糊皆成为采集过程中的难题。在不远的将来，随着视觉技术的逐步发展， 更稳定的采集设备将被应用于数据采集领域，对电梯行业的发展带来质的飞跃。