摘要：設(shè)計(jì)了一項(xiàng)基于紅外熱成像技術(shù)與可見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。通過紅外熱成像技術(shù)融合可見光圖像，能夠快速、準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)，并通過記錄數(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)過載等情況，隨之一些部件出現(xiàn)過熱的現(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)方法無法滿足電梯高頻率使用而出現(xiàn)的突發(fā)問題，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電氣表面溫度變化反映出來。在本文中，筆者通過紅外表面成像技術(shù)融合可見光圖像，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)帶來方便。

1 熱成像和可見光融合的應(yīng)用原理

紅外熱成像和可見光圖像融合，其基本原理是通過紅外成像攝像單元和可見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，通過紅外熱成像技術(shù)與可見光圖像的融合，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)和可見光圖像的融合，通過表面溫度檢測(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)過程中目測(cè)無法發(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)焦裝置普遍通過螺栓和調(diào)焦環(huán)剛性連接鏡頭，通過調(diào)焦環(huán)的周向運(yùn)動(dòng)來調(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)過大或者過小時(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