本發(fā)明屬于自動化檢測領(lǐng)域，特別涉及一種基于專家?guī)旒夹g(shù)的電梯導(dǎo)自動軌矯直方法。

背景技術(shù)：

隨著房屋高層化的推進，電梯在日漸成為人們必不可少的代步工具的同時，其安全性、舒適性也成為了人們關(guān)注的焦點。整個電梯系統(tǒng)主要有八部分組成，包括：曳引系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)，轎廂，門系統(tǒng)，重量平衡系統(tǒng)，電力拖動系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)和安全保護系統(tǒng)。電梯導(dǎo)軌是電梯導(dǎo)向系統(tǒng)的重要組成部分，是電梯上下行駛的導(dǎo)向裝置，不僅引導(dǎo)著電梯的上下，而且決定著電梯乘坐的舒適性和安全性，如果導(dǎo)軌表面不平整，會造成電梯運行時的水平晃動并產(chǎn)生噪聲，嚴重影響電梯運行的安全性與舒適度。如圖1所示，電梯常用的導(dǎo)軌是“t”字型導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的長度一般為5米。

據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在世界上超高速電梯的速度已達18m/s。電梯運行高速化的發(fā)展更是對導(dǎo)軌表面的平直度提出了更高的要求，激發(fā)了對高精度導(dǎo)軌的需求。

傳統(tǒng)的電梯導(dǎo)軌矯直技術(shù)，主要依靠人工液壓矯直方式進行矯直，由于人的視力和判斷力具有不確定性，使得按傳統(tǒng)方式矯直，精度達到一定小的范圍后便無法進行更精確的矯直。并且人工矯直沒有規(guī)范性，液壓氣缸的下壓距離是固定的，導(dǎo)致人工矯直沒有一個標準，無法實現(xiàn)標準化，使得傳統(tǒng)矯直方式無法滿足電梯企業(yè)的需求。

近幾年隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，我們可以利用計算機軟件設(shè)計一個自動化、高精度電梯導(dǎo)軌矯直系統(tǒng)，并且通過程序語言將矯直算法的功能實現(xiàn)。光電技術(shù)的發(fā)展，激光測距傳感器的量程和精度都有非常大的改善，在同一精度條件下，傳感器的量程可以放大數(shù)倍，為導(dǎo)軌的高精度矯直提供了物理基礎(chǔ)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種對電梯導(dǎo)軌進行直線度自動檢測并且自動矯直方法，可以快速、準確的對電梯導(dǎo)軌進行矯直，提高了生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品良率。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于專家?guī)旒夹g(shù)的電梯導(dǎo)自動軌矯直方法，包括如下步驟：

步驟1：利用前期人工矯直成功的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行歸一化處理和分析得到彎曲值和對應(yīng)下壓量，構(gòu)成專家?guī)欤?/p>

步驟2：采集導(dǎo)軌的直線度信息，根據(jù)采集數(shù)據(jù)擬合直線度曲線；

步驟3：采用遍歷極值點法對擬合的曲線進行數(shù)據(jù)分析，選取壓點參考點；

步驟4：根據(jù)導(dǎo)軌直線度合格指標找出不合格點，根據(jù)指標不合格點的位置從壓點參考點中確定最終壓點；

步驟5：重新調(diào)整確定好壓點后，再根據(jù)跨距最大化的原則，在壓點兩邊對稱的確定支點位置；

步驟6：確定好壓點和支點后，對壓點的彎曲值和跨距進行歸一化處理，根據(jù)歸一化后的壓點的彎曲值和跨距在專家?guī)熘衅ヅ湎鄬?yīng)的下壓量，運用該下壓量作為壓塊電機的位移量對導(dǎo)軌進行矯直；

步驟7：再對導(dǎo)軌進行直線度檢測，若導(dǎo)軌的各項指標滿足要求，則將導(dǎo)軌的各個指標數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，若導(dǎo)軌指標不合格，則返回步驟3進行下一次矯直。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于：1)本發(fā)明突破了長期以來人工矯直無法標準化、普通自動矯直機無法進行的移動點高精度矯直的難點，通過自動化生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)企業(yè)的人工成本，提高了整條產(chǎn)線的良品率，推動電梯行業(yè)標準向更高精的方向發(fā)展，不僅在電梯導(dǎo)軌方面，在其他需要高精度導(dǎo)軌的生產(chǎn)生活中會有廣闊的應(yīng)用前景。2)本發(fā)明運用計算機的精確計算，針對電梯導(dǎo)軌上面較小的彎曲處可以精確矯直，使得導(dǎo)軌左右500mm處彎曲值和每米彎曲值可以矯正到0.15mm以內(nèi)，這是人眼很難識別的彎曲范圍，也是人手很難控制的矯直范圍，由于彎曲值很小，很容易產(chǎn)生過壓，使得導(dǎo)軌來回矯直，無法達標，運用專家?guī)煜到y(tǒng)可以控制矯直導(dǎo)軌時的跨距大小，根據(jù)壓點彎曲值和跨距的大小確定出一個準確的下壓量值，使得導(dǎo)軌可以進行精確矯直從而滿足質(zhì)量指標，大大提高了電梯轎廂運行的安全性與舒適性。

附圖說明

圖1是電梯導(dǎo)軌的工件圖。

圖2是本發(fā)明的方法流程圖。

圖3是本發(fā)明采集到的不合格導(dǎo)軌曲線圖。

圖4是本發(fā)明支壓點調(diào)整策略流程圖。

圖5是本發(fā)明導(dǎo)軌矯直后達標的曲線圖。

具體實施方式

一種基于專家?guī)旒夹g(shù)的電梯導(dǎo)自動軌矯直方法，包括如下步驟：

步驟1：利用前期人工矯直成功的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對跨距和壓點彎曲值進行歸一化處理，確定跨距、壓點彎曲值和對應(yīng)的下壓量，構(gòu)成專家?guī)欤粚缇嘀颠M行歸一化處理的具體方法為：將跨距大于1000mm的統(tǒng)一設(shè)定跨距為1000mm，800mm到1000mm之間的跨距歸一化為800mm，600mm到800mm之間的跨距歸一化為600mm，0mm到600mm之間的跨距歸一化為400mm。對壓點彎曲值進行歸一化處理的具體方法為：在1000mm跨距和800mm跨距的情況下將大于等于2mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為2mm，將大于等于1.5mm小于2mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為1.5mm，大于等于1.3mm小于1.5mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為1.3mm，大于等于1mm小于1.3mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為1mm，大于等于0.8mm小于1mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.8mm，小于0.8mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.5mm；在600mm跨距和400mm跨距的情況下將大于等于1mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為1mm，將大于等于0.8mm小于1mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.8mm，大于等于0.6mm小于0.8mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.6mm，大于等于0.4小于0.6mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.4mm，大于等于0.3mm小于0.4mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.3mm，小于0.3mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.2mm。

步驟2：采集導(dǎo)軌的直線度信息，根據(jù)采集數(shù)據(jù)擬合直線度曲線，擬合直線度曲線的具體方法為：

步驟2.1：每隔10毫秒采集激光測距儀檢測的導(dǎo)軌直線度信息，即激光測距儀傳感器到導(dǎo)軌之間的距離；

步驟2.2：繪制直線度曲線前，計算最后一個點的橫縱坐標比值，按照這個比值對所有的點進行相應(yīng)的上移或者下移調(diào)整；將第一個采集到點作為原點，

步驟2.3：以第一個點作為原點，對調(diào)整后的數(shù)據(jù)進行擬合，并繪制曲線。

步驟3：采用遍歷極值點法對擬合的曲線進行數(shù)據(jù)分析，選取壓點參考點，選取壓點參考點的具體方法為：

步驟3.1：從曲線第21個點開始，比較當前點和前后各20個點的縱坐標大小，若比左右兩邊20個點的縱坐標絕對值都大，則判斷該點能夠作為壓點的參考點，否則不能作為壓點的參考點；

步驟3.2：根據(jù)步驟2.1的方法，遍歷除前20個和后20個的所有點，從整條導(dǎo)軌直線度曲線中能夠作為壓點的參考點；

步驟3.3：從壓點參考點中去掉彎曲值小于最小精度的點。

步驟4：根據(jù)導(dǎo)軌直線度合格指標找出不合格點，根據(jù)不合格指標的位置從壓點參考點中確定最終壓點；

步驟4.1：設(shè)置導(dǎo)軌直線度合格指標，包括整長彎曲值、每米彎曲值、左右500mm彎曲值及b/a值；

步驟4.2：計算各個指標實際值，選取不合格指標位置前后20點內(nèi)的壓點參考點作為壓點：首先將這些指標設(shè)置一個優(yōu)先級，將整長彎曲值優(yōu)先級設(shè)為最高，左右500mm處彎曲值次之，然后考慮b/a值，每米合格指標最后，優(yōu)先級高的先矯直使其滿足要求；若整長彎曲值不合格，則把壓點參考點作為壓點進行矯直；若整長合格，左右500mm不合格，則不考慮壓點參考點的位置，直接把左右500mm作為壓點；若整長合格，左右500mm合格，b/a不合格，則把b/a不合格點的位置作為壓點；若整長，左右500mm，b/a值合格，每米不合格，則把每米不合格點的位置作為壓點，選好的壓點其對應(yīng)的縱坐標值的絕對值即為該點的彎曲值。

步驟5：重新調(diào)整確定好壓點后，再根據(jù)跨距最大化的原則，在壓點兩邊對稱的確定支點位置，支點的選取原則為：支點對稱分布在壓點兩側(cè)，相鄰支點的跨距范圍不能影響到其它壓點，并且不能超出導(dǎo)軌整長范圍，在滿足條件的情況下使其盡量大。

步驟6：為了方便匹配專家?guī)鞌?shù)據(jù)，確定好壓點和支點后，對壓點的彎曲值和跨距進行歸一化處理，根據(jù)歸一化后的壓點的彎曲值和跨距在專家?guī)熘衅ヅ湎鄬?yīng)的下壓量，運用該下壓量作為壓塊電機的位移量對導(dǎo)軌進行矯直，對跨距的歸一化方法為：將跨距大于1000mm的統(tǒng)一設(shè)定跨距為1000mm，800mm到1000mm之間的跨距歸一化為800mm，600mm到800mm之間的跨距歸一化為600mm，0mm到600mm之間的跨距歸一化為400mm。這樣就得到了，壓點的跨距。對壓點彎曲值進行歸一化處理的具體方法為：在1000mm跨距和800mm跨距的情況下將大于等于2mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為2mm，將大于等于1.5mm小于2mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為1.5mm，大于等于1.3mm小于1.5mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為1.3mm，大于等于1mm小于1.3mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為1mm，大于等于0.8mm小于1mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.8mm，小于0.8mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.5mm；在600mm跨距和400mm跨距的情況下將大于等于1mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為1mm，將大于等于0.8mm小于1mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.8mm，大于等于0.6mm小于0.8mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.6mm，大于等于0.4小于0.6mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.4mm，大于等于0.3mm小于0.4mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.3mm，小于0.3mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為0.2mm。

步驟7：再對導(dǎo)軌進行直線度檢測，若導(dǎo)軌的各項指標滿足要求，則將導(dǎo)軌的各個指標數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，若導(dǎo)軌指標不合格，則返回步驟3進行下一次矯直。

本發(fā)明方法可以精確矯直軌道，大大提高了電梯轎廂運行的安全性與舒適性。

下面結(jié)合附圖和具體實施例詳細闡述本發(fā)明方案。

在實施矯直方法之前，首先搭建好應(yīng)將平臺、將激光測距傳感器的數(shù)據(jù)收發(fā)信號線與pc機上的rs—232串口連接好，將運動控制板卡與各個伺服電機驅(qū)動器及plc控制器連接好，確定硬件平臺可以流暢運行。專家?guī)鞂?dǎo)軌矯直算法的邏輯流程如圖2所示，具體的實施步驟如下：

步驟1：利用前期人工矯直成功的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對跨距和壓點彎曲值進行歸一化處理，確定跨距、壓點彎曲值和對應(yīng)的下壓量，構(gòu)成專家?guī)欤?/p>

步驟2：運用串口通信技術(shù)，每隔10毫秒將激光測距傳感器測量的傳感器到導(dǎo)軌之間的距離傳回pc機，保存在數(shù)組中，并且將第一個采集到的點作為原點，在直角坐標系中連點描線。由于傳感器平移的軌道和導(dǎo)軌收尾連成的線并不平行，所以導(dǎo)軌最后一個點不在坐標軸上面，需要根據(jù)最后一個點的橫縱坐標比值，將描線上面的點都按這個比值進行相應(yīng)的上移或者下移調(diào)整。然后對新數(shù)據(jù)進行擬合處理并畫出曲線，并將新曲線各個點的值保存到數(shù)組中，方便后面進行數(shù)據(jù)分析。最終曲線如圖3所示，該曲線總共包含了從導(dǎo)軌頭到導(dǎo)軌末尾的500個數(shù)據(jù)點，曲線橫坐標顯示出了導(dǎo)軌彎曲值情況，縱坐標絕對值越遠彎曲值越大。

步驟3：由圖3可以看出，作為壓點彎曲點其特點是縱坐標大于兩邊一定范圍內(nèi)的點，采用遍歷極值點的方法對擬合的曲線進行數(shù)據(jù)分析，選取壓點參考點。由于硬件平臺限制，作為壓點的壓塊之間的距離為20cm，所以從曲線上面第21個點進行遍歷，比較該點和前后各20個點的縱坐標大小，若比左右兩邊20個點范圍內(nèi)其它點的縱坐標絕對值都大，則判斷該點可以作為壓點的參考點，否則不做為導(dǎo)軌矯直的參考點。從第20個點到第480個點遍歷一遍便可以確定該導(dǎo)軌的所有矯直參考點。在這些矯直參考點中選出彎曲值小于最小精度的點去掉，其它不滿足的點保存到數(shù)組，作為矯直參考。圖3中只有一個壓點參考點。

步驟4：導(dǎo)軌矯直是按照一定的精度標準指標去矯直的，并不是最終要把導(dǎo)軌矯直為一條平滑的直線，因此在確定最終壓點的時候，不僅要考慮到步驟3中遍歷出的整條導(dǎo)軌上的彎曲點，即壓點參考點，還要考慮針對導(dǎo)軌合格標準去矯直，這樣可以大大提高導(dǎo)軌的矯直效率。導(dǎo)軌合格的指標主要有整長彎曲值，每米彎曲值，左右500mm彎曲值及b/a值。

整長彎曲值，直觀地反映導(dǎo)軌的彎曲情況，定義為直線度誤差曲線上縱坐標的最大值y1與最小值y2之差。

b/a值，反映的是對曲線最高點所在位置的限制，定義為導(dǎo)軌曲線縱坐標絕對值最大的點的縱坐標的絕對值與該點的橫坐標到兩端較近的距離的比值，b/a的值為：

式中，y1是曲線中縱坐標絕對值最大的點的縱坐標值，x1是該點對應(yīng)的橫坐標值。

左右500mm處的彎曲值，顧名思義導(dǎo)軌上500mm和4500mm處的彎曲值，反映的是當多根導(dǎo)軌通過陰榫與陽榫連接后，整體導(dǎo)軌的平整性，在計算時，以該兩點的縱坐標的絕對值作為記錄。

每米最大彎曲值，反映的是導(dǎo)軌在一米范圍內(nèi)的整長彎曲值，是保證整根導(dǎo)軌乃至多根導(dǎo)軌連接的平滑性的重要指標，定義為以100mm漸進，每一米范圍內(nèi)導(dǎo)軌直線度誤差的各整長彎曲值中的最大值，也就是在[0mm,1000mm]，[100mm,1100mm]…[3900mm,4900mm]，[4000mm,5000mm]這41段一米區(qū)域內(nèi)整長彎曲值最大的區(qū)域段對應(yīng)的整長彎曲值。

由上面四種計算方法，計算各個指標實際值，找出指標不合格項，一般情況下整長不合格時應(yīng)對的壓點與彎曲點是相對應(yīng)的，在左右500mm不合格時，一般情況下該點不是遍歷出的壓點。因此要對壓點進行調(diào)整，部分或者全部舍掉遍歷出的壓點，重新根據(jù)不合格情況給壓點。具體調(diào)整策略：首先，將這些指標設(shè)置一個優(yōu)先級，優(yōu)先級高的先矯直使其滿足要求。這里將整長彎曲值優(yōu)先級設(shè)為最高，左右500mm處彎曲值次之，剩下的兩個指標最后。因為大量現(xiàn)場矯直數(shù)據(jù)顯示：一般在整長彎曲值和左右500mm處彎曲值都合格后，剩下的指標絕大部分能滿足要求，若不滿足，再單獨針對其矯直。接著，如果只有整長彎曲值不合格，則按照原來算法計算的支壓點信息進行矯直；如果還有其他指標不合格，而原算法在影響該指標附近未計算出壓點，則增加一個壓點專門針對該指標。最后，如果整長彎曲值是滿足要求的，則將壓點調(diào)整為先主要針對左右500mm處的指標，最后解決b/a值和每米最大彎曲值。調(diào)整策略流程如圖4所示。

步驟5：重新調(diào)整確定好壓點后，再根據(jù)跨距最大化的原則，在壓點兩邊對稱的確定支點位置。在確定支點位置時，首先要考慮左邊壓點左邊的跨距不能比最左邊壓點到曲線起點的橫向距離長，右邊壓點右邊的跨距不能比最右邊壓點到曲線終點的橫向距離長。其次考慮左邊支點的橫坐標不能比右邊支點的橫坐標大。在滿足這兩個條件下，盡可能大的選擇跨距值。為了方便匹配專家?guī)鞌?shù)據(jù)，將計算出的跨距值進行歸一化處理，將跨距大于1000mm的統(tǒng)一設(shè)定跨距為1000mm，800mm到1000mm之間的跨距歸一化為800mm。依次類推，一直到跨距值的最小值400mm時不再減小跨距，統(tǒng)一歸一化為400mm。這樣就得到了，壓點的彎曲值和跨距。

步驟6：根據(jù)壓點的彎曲值和跨距確定下壓量時，由于專家?guī)熘兄话舜蟛糠终_的下壓量，沒有包含全部跨距下的全部下壓量，因此還需要對彎曲值相近似的彎曲值進行歸一化處理。例如，在1000mm跨距的情況下將2mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為2mm，將大于1.5mm小于2mm的彎曲值統(tǒng)一歸一化為1.5mm，依次類推，將每個彎曲值也都進行歸一化處理，從而實現(xiàn)專家?guī)炱ヅ涞臉藴驶?，提高了?dǎo)軌矯直的效率。機械部分根據(jù)專家?guī)旖o出的下壓量對導(dǎo)軌的彎曲點進行矯直。

步驟7：導(dǎo)軌矯直結(jié)束后，再對導(dǎo)軌進行直線度檢測，由于專家?guī)焓遣捎昧舜罅繉嶒灥玫降臏蚀_數(shù)據(jù)，根據(jù)所給出的下壓量大部分導(dǎo)軌都可以像圖5一樣矯直成功，然后將合格的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。但是存在少部分導(dǎo)軌由于材質(zhì)差異，不能一次性矯直成功，需將再次檢測的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)分析模塊進行分析，從而進行下一次矯直，直到矯直成功。