一种基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统，属于轨道平整度检测技术领域。

背景技术：

轨道作为导向系统，是电梯运转中最重要的组成部件之一，轨道的不平整是造成电梯振动的主要激励源之一。虽然在生产和安装时已经对电梯轨道的平整度进行了测量和校正，但在日常使用中，因电梯平时的运行摩擦、撞击振动、电梯井壁水泥的收缩变形、建筑物沉降等因素，都可能导致轨道发生形变。传统的平整度检测工具操作难度低,实际测量中也常常被采用,但各自都存在一定的局限性,因测量精度不高、测量基准无法确定、效率低、性能无法保证而不适于高精度测量使用。而现代测量方法中一些测量仪器安装比较复杂，有些则需要固定在工作台上，且测量仪器价格过于昂贵，也不适合普及使用。轨道平整度的检测具有测量距离长、数据量大、噪声干扰多、需要现场测试、实时性要求高等特点，因此如何准确快速的测量轨道的平整度是工程测量领域中一个急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统，本实用新型能够对电梯轨道顶面平整度进行放大测量，并能对测量过程中因轿厢振动引起的误差进行修正。

本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统，包括金属板1、外壳2、检测构件和修正构件，修正构件包括弹簧Ⅰ11、倾角传感器12和倾角数据采集仪，

金属板1设置在电梯的轿厢顶部16，外壳2底面的一端固定在金属板1上且靠近电梯轨道3，外壳2底面的另一端通过弹簧Ⅰ11固定在金属板1上且远离电梯轨道3，外壳2侧壁的顶端设置有向电梯轨道3延伸的滚动导靴4，滚动导靴4的滚轮卡在电梯轨道3上，滚轮可在电梯轨道3上滚动；

检测构件包括测杆6、精密滚轮5、金属杆13、可动平面镜8、PSD探测器7、PSD数据采集仪、固定平面镜9、弹簧Ⅱ15、空心金属管17和激光器10，外壳2顶部的侧壁开设有通孔，空心金属管17水平设置在外壳2的内腔且空心金属管17的一端固定设置在外壳2顶部的内侧壁，空心金属管17的空心腔体与通孔连通，测杆6穿过空心金属管17的空心腔体与外壳2顶部侧壁的通孔，精密滚轮5设置在测杆6一端且精密滚轮5与电梯轨道3表面接触，精密滚轮5可在测杆6一端转动且可沿电梯轨道3表面滚动，弹簧Ⅱ15套装设置在测杆6外壁且弹簧Ⅱ15设置在空心金属管17内，弹簧Ⅱ15的一端固定设置在靠近电梯轨道3一端的外壳2内侧壁且另一端固定在测杆6远离电梯轨道3的端头；远离电梯轨道3的测杆6端头向下设置有金属连杆13且金属连杆13可在测杆6端头转动，金属连杆13的底端固定设置有转动环，外壳2的后内壁固定设置有与外壳2侧壁平行的转动轴14，转动环套装在转动轴14外壁且可绕转动轴14旋转，转动环上固定设置有可动平面镜8，可动平面镜8与金属连杆13垂直，固定平面镜9通过支撑杆与外壳2的后内壁固定连接且固定平面镜9水平设置，固定平面镜9位于可动平面镜8正下方且固定平面镜9的反射面与可动平面镜8的反射面相对，激光器10固定设置在固定平面镜9的端头且激光器10位于远离电梯轨道3的一端，激光器10发出的激光非垂直照射到可动平面镜8的反射面上，PSD探测器7的一端固定在可动平面镜8端头且另一端固定在固定平面镜9的端头，PSD探测器7靠近电梯轨道3设置；倾角传感器12固定设置在固定平面镜9的底端；

PSD数据采集仪和倾角数据采集仪均固定设置在外壳2内，PSD探测器7通过数据传输线与PSD数据采集仪连接，倾角传感器12通过数据传输线与倾角数据采集仪连接。

所述固定平面镜9的长度大于可动平面镜8的长度；

所述远离电梯轨道3的测杆6端头通过十字万向接轴Ⅱ19与金属连杆13的顶端连接；

所述外壳2底面的一端通过十字万向接轴Ⅰ18固定在金属板1上且十字万向接轴Ⅰ18靠近电梯轨道3。

基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测方法：

(1)调整电梯轨道平整度检测系统与电梯轨道的间距使电梯轨道平整度检测系统的测杆与测量基准线即正常电梯轨道垂直并使测杆端头的精密滑轮与测量基准线接触，弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ处于半压缩状态，记录PSD探测器上光点的初始位置y0，计算出y0对应的初始误差Δx0，然后初始化倾角传感器；

(2)设置PSD探测器与倾角传感器采样频率相同，开动电梯使电梯轨道平整度检测系统随电梯同步运行，电梯轨道平整度检测系统的精密滚轮沿不平整的电梯轨道滚动使得测杆水平往复移动，带动金属连杆的顶端水平往复移动从而使得与金属连杆底端固定连接的可动平面镜绕转动轴逆时针或顺时针偏转，实时记录PSD探测器上光点的位置y与倾角传感器的检测值ψ；

(3)根据PSD探测器上光点的位置y计算出对应可动平面镜的相对偏转角度θ，可动平面镜的相对偏转角度θ加上修正值即倾角传感器的检测值ψ得到可动平面镜的实际偏转角度θ实，通过可动平面镜的实际偏转角度θ实计算出该处轨道顶面的不平整值Δx，轨道的不平整度为Δx实＝Δx-Δx0。

所述轨道顶面的不平整值Δx的计算方法为

Δx＝d·tanθ

其中，Δx即为轨道的不平整值，d为金属连杆的长度，θ为可动平面镜的实际偏转角度。

所述利用PSD上光点的位置y计算出平面镜的相对偏转角度的方法为

其中，K为激光器入射光与固定平面镜延长线的交点到固定平面镜另一端的距离，β为PSD探测器与固定平面镜的夹角，n为激光在两平面镜之间的反射次数，y为出射光点在PSD探测器上的位置与PSD探测器底部端点之间的距离，P0Pn为入射光与固定平面镜延长线的交点位置到第n个反射光点的距离。

n为偶数，所述P0Pn的计算方法为

其中，α为激光器发出激光的入射角，D为初始时可动平面镜与固定平面镜间的距离，L为入射光线与初始时可动平面镜的交点到转动轴的距离。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型的基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统中电梯轨道的不平整会引起可动平面镜的偏转，导致激光的光路发生变化，通过检测PSD上光点的位置即可计算出平面镜的相对偏转角度，从而实现对电梯轨道顶面平整度的检测；

(2)本实用新型的基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统对电梯轨道顶面平整度进行放大测量，并能对测量过程中因轿厢振动引起的误差进行修正；

(3)本实用新型的基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统可提升测量精度同时减小噪声干扰，没有复杂的外部处理电路，仪器尺寸整体缩小或放大时，测量量程不变，能够实现设备小型化；

(4)本实用新型的基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统可以运用于多种型号的电梯轨道，操作简单，适用性强，可以快速、高效的检测出电梯轨道的平整度。

附图说明

图1为基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统的结构示意图；

图2为基于光杠杆的平整度检测原理示意图；

其中：1-金属板、2-外壳、3-电梯轨道、4-导靴、5-精密滚轮、6-测杆、7-PSD探测器、8-可动平面镜、9-固定平面镜、10-激光器、11-弹簧Ⅰ、12-倾角传感器、13-金属连杆、14-转动轴、15-弹簧Ⅱ、16-轿厢顶部、17-空心金属管、18-十字万向接轴Ⅰ、19-十字万向接轴Ⅱ。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统，包括金属板1、外壳2、检测构件和修正构件，修正构件包括弹簧Ⅰ11、倾角传感器12和倾角数据采集仪，

金属板1设置在电梯的轿厢顶部16，外壳2底面的一端固定在金属板1上且靠近电梯轨道3，外壳2底面的另一端通过弹簧Ⅰ11固定在金属板1上且远离电梯轨道3，外壳2侧壁的顶端设置有向电梯轨道3延伸的滚动导靴4，滚动导靴4的滚轮卡在电梯轨道3上，滚轮可在电梯轨道3上滚动；

检测构件包括测杆6、精密滚轮5、金属杆13、可动平面镜8、PSD探测器7、PSD数据采集仪、固定平面镜9、弹簧Ⅱ15、空心金属管17和激光器10，外壳2顶部的侧壁开设有通孔，空心金属管17水平设置在外壳2的内腔且空心金属管17的一端固定设置在外壳2顶部的内侧壁，空心金属管17的空心腔体与通孔连通，测杆6穿过空心金属管17的空心腔体与外壳2顶部侧壁的通孔，精密滚轮5设置在测杆6一端且精密滚轮5与电梯轨道3表面接触，精密滚轮5可在测杆6一端转动且可沿电梯轨道3表面滚动，弹簧Ⅱ15套装设置在测杆6外壁且弹簧Ⅱ15设置在空心金属管17内，弹簧Ⅱ15的一端固定设置在靠近电梯轨道3一端的外壳2内侧壁且另一端固定在测杆6远离电梯轨道3的端头；远离电梯轨道3的测杆6端头向下设置有金属连杆13且金属连杆13可在测杆6端头转动，金属连杆13的底端固定设置有转动环，外壳2的后内壁固定设置有与外壳2侧壁平行的转动轴14，转动环套装在转动轴14外壁且可绕转动轴14旋转，转动环上固定设置有可动平面镜8，可动平面镜8与金属连杆13垂直，固定平面镜9通过支撑杆与外壳2的后内壁固定连接且固定平面镜9水平设置，固定平面镜9位于可动平面镜8正下方且固定平面镜9的反射面与可动平面镜8的反射面相对，激光器10固定设置在固定平面镜9的端头且激光器10位于远离电梯轨道3的一端，激光器10发出的激光非垂直照射到可动平面镜8的反射面上，PSD探测器7的一端固定在可动平面镜8端头且另一端固定在固定平面镜9的端头，PSD探测器7靠近电梯轨道3设置；倾角传感器12固定设置在固定平面镜9的底端；

PSD数据采集仪和倾角数据采集仪均固定设置在外壳2内，PSD探测器7通过数据传输线与PSD数据采集仪连接，倾角传感器12通过数据传输线与倾角数据采集仪连接。

实施例2：一种基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测系统，包括金属板1、外壳2、检测构件和修正构件，修正构件包括弹簧Ⅰ11、倾角传感器12和倾角数据采集仪，

金属板1设置在电梯的轿厢顶部16，外壳2底面的一端固定在金属板1上且靠近电梯轨道3，外壳2底面的另一端通过弹簧Ⅰ11固定在金属板1上且远离电梯轨道3，外壳2侧壁的顶端设置有向电梯轨道3延伸的滚动导靴4，滚动导靴4的滚轮卡在电梯轨道3上，滚轮可在电梯轨道3上滚动；

检测构件包括测杆6、精密滚轮5、金属杆13、可动平面镜8、PSD探测器7、PSD数据采集仪、固定平面镜9、弹簧Ⅱ15、空心金属管17和激光器10，外壳2顶部的侧壁开设有通孔，空心金属管17水平设置在外壳2的内腔且空心金属管17的一端固定设置在外壳2顶部的内侧壁，空心金属管17的空心腔体与通孔连通，测杆6穿过空心金属管17的空心腔体与外壳2顶部侧壁的通孔，精密滚轮5设置在测杆6一端且精密滚轮5与电梯轨道3表面接触，精密滚轮5可在测杆6一端转动且可沿电梯轨道3表面滚动，弹簧Ⅱ15套装设置在测杆6外壁且弹簧Ⅱ15设置在空心金属管17内，弹簧Ⅱ15的一端固定设置在靠近电梯轨道3一端的外壳2内侧壁且另一端固定在测杆6远离电梯轨道3的端头；远离电梯轨道3的测杆6端头向下设置有金属连杆13且金属连杆13可在测杆6端头转动，金属连杆13的底端固定设置有转动环，外壳2的后内壁固定设置有与外壳2侧壁平行的转动轴14，转动环套装在转动轴14外壁且可绕转动轴14旋转，转动环上固定设置有可动平面镜8，可动平面镜8与金属连杆13垂直，固定平面镜9通过支撑杆与外壳2的后内壁固定连接且固定平面镜9水平设置，固定平面镜9位于可动平面镜8正下方且固定平面镜9的反射面与可动平面镜8的反射面相对，激光器10固定设置在固定平面镜9的端头且激光器10位于远离电梯轨道3的一端，激光器10发出的激光非垂直照射到可动平面镜8的反射面上，PSD探测器7的一端固定在可动平面镜8端头且另一端固定在固定平面镜9的端头，PSD探测器7靠近电梯轨道3设置；倾角传感器12固定设置在固定平面镜9的底端；

PSD数据采集仪和倾角数据采集仪均固定设置在外壳2内，PSD探测器7通过数据传输线与PSD数据采集仪连接，倾角传感器12通过数据传输线与倾角数据采集仪连接；

固定平面镜9的长度大于可动平面镜8的长度；

远离电梯轨道3的测杆6端头通过十字万向接轴Ⅱ19与金属连杆13的顶端连接；

外壳2底面的一端通过十字万向接轴Ⅰ18固定在金属板1上且十字万向接轴Ⅰ18靠近电梯轨道3；

如图2所示，基于多级光杠杆的电梯轨道平整度检测方法：

(1)调整电梯轨道平整度检测系统与电梯轨道的间距使电梯轨道平整度检测系统的测杆与测量基准线即正常电梯轨道垂直并使测杆端头的精密滑轮与测量基准线接触，弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ处于半压缩状态，记录PSD探测器上光点的初始位置y0，计算出y0对应的初始误差Δx0，然后初始化倾角传感器；

(2)设置PSD探测器与倾角传感器采样频率相同，开动电梯使电梯轨道平整度检测系统随电梯同步运行，电梯轨道平整度检测系统的精密滚轮沿不平整的电梯轨道滚动使得测杆水平往复移动，带动金属连杆的顶端水平往复移动从而使得与金属连杆底端固定连接的可动平面镜绕转动轴逆时针或顺时针偏转，实时记录PSD探测器上光点的位置y与倾角传感器的检测值ψ；

(3)根据PSD探测器上光点的位置y计算出对应可动平面镜的相对偏转角度θ，可动平面镜的相对偏转角度θ加上修正值即倾角传感器的检测值ψ得到可动平面镜的实际偏转角度θ实，通过可动平面镜的实际偏转角度θ实计算出该处轨道顶面的不平整值Δx，轨道的不平整度为Δx实＝Δx-Δx0。

轨道顶面的不平整值Δx的计算方法为

Δx＝d·tanθ

其中，Δx即为轨道的不平整值，d为金属连杆的长度，θ为可动平面镜的实际偏转角度。

利用PSD上光点的位置y计算出平面镜的相对偏转角度的方法为

其中，K为激光器入射光与固定平面镜延长线的交点到固定平面镜另一端的距离，β为PSD探测器与固定平面镜的夹角，n为激光在两平面镜之间的反射次数，y为出射光点在PSD探测器上的位置与PSD探测器底部端点之间的距离，P0Pn为入射光与固定平面镜延长线的交点位置到第n个反射光点的距离。

n为偶数，所述P0Pn的计算方法为

其中，α为激光器发出激光的入射角，D为初始时可动平面镜与固定平面镜间的距离，L为入射光线与初始时可动平面镜的交点到转动轴的距离。

上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。