CN100491225C - 一种用于检测位于检测区内的物体的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种检测位于与诸如升降机门道之类的门道相邻的三维场地中的物体的系统及有关方法：该系统包括：多对三维能量发射器和接收器，发射器按预定的角度将能量束发射至上述物体，接收器传感发射自上述物体的能量束；一对来自上述接收器的信号进行响应的控制器具有数据采集和数据处理电路，此电路用于用预定的调制码调制能量束；检测取样的能量束中是否存在调制码，当检测到调制码时，生成一检测到物体信号。

Description

一种用于检测位于检测区内的物体的方法和系统

本申请是分案申请，其原案是于2000年12月12日提交的、申请号为00135250.4的，名称为“用于升降机滑动门的容许有脉冲和荧光的3维安全检测系统”的中国专利申请。

技术领域

本发明涉及升降机，具体地说，本发明涉及用于升降机门的电子安全检测系统。

背景技术

在升降机设施中，许多自动滑动门都配备有安全系统，这种系统设计成能检测对门的关闭操作的潜在干扰。这种安全系统一般包括：多个信号发射器源，它们设置在一个门上；以及，多个信号接收器源，它们设置在另一个门上。信号发射器发射出跨越升降机门门槛的信号帘幕，这些信号由信号接收器所接收。在遮住了信号帘幕时，安全系统与门控制器相通讯，以便停止门的关闭操作并使门开启或者将门保持在开启位置上，这取决于门当前的位置。

US专利第4029176号(Mills)中公开了一种门道安全系统，该系统使用了声波发射器和接收器，以检测靠近升降机门附近的区域内的物体或人。所述系统检测位于门之间并跨越门槛的物体且将检测区延伸至入口通道。发射器按一定角度将信号发送进入口通道。在有障碍物进入检测区内时，信号就从障碍物反射回来并被接收器所检测到。

US专利第5886307号(Full等人)说明的另一种门道安全系统公开了一种用于检测跨越门槛并位于入口通道内的物体的三维系统。该系统在门槛上投射出光束帘幕并用三维检测光束照射入口通道正前方的区域。如果障碍物遮住了一个或多个光束，则所述系统就会检测到门之间且跨越门槛的障碍物。此外，如果来自三维光束的能量离开入口通道内的物体反射进三维接收器，也会检测到障碍物。

上述用于三维检测的系统具有明显缺陷。例如，当帘幕式检测系统需要在一个或多个帘幕光束中“中断”以指示有跨越门槛的障碍物时，三维检测系统需要进行“连接”，以指示有障碍物。三维检测的这种逆逻辑会导致对外部能源的敏感性，这种外部能源在单平面或帘幕式检测系统中并不是偶然的。

将光线用作三维检测的能源的系统易受来自多种外部能源的干扰。例如，检测系统外部的位于升降机设施附近的光源会被检测系统的光传感器无意地拾取。如果以与门安全系统所发射的光线相类似的方式调制来自外部源的光线，则该光线会被拾取并被解释为表示有障碍物。这种外部光源包括荧光发光系统、紧急频闪灯光、紧急车辆信号灯。

脉冲式外部源即电学噪声也会导致三维门安全系统中的无意障碍信号。这种类型的电学噪声源包括继电器式升降机控制器以及电-机械式门操作器。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于滑动门的改进型三维门安全检测系统。

本发明的另一个目的是提供一种三维门安全检测系统，这种系统能在有脉冲式电学噪声的情况下可靠地操作。

本发明的还一个目的是提供一种三维门安全检测系统，这种系统能在有外部光源的情况下可靠地操作，所述外部光源包括这样的光源，它能产生具有与检测系统形成的光能相类似的特征的光能。

本文所述的发明可达到上述目的和其它目的。

本发明涉及一种三维门安全系统，它用于检测接近或位于开启的门的预定安全区内的物体或人。多个接收器或检测器位于一个门上，多个发射器位于相对的门上。扫描关闭的门的正前方区域的障碍物。所述安全系统检测入口通道中的物体，同时区分出不是由该安全系统产生的外部能量。一般地说，对能量发射器产生的各个能量束进行取样。保存各相应能量束的振幅。将这些振幅的每一个均与预定的检测阈值相比较，以确定检测区内是否存在物体。

本发明的第一实施例考虑到了干扰能量的暂时性，其中，干扰存在非常短的时间，然后就不能被检测到。在这一实施例中，每个门扫描帧均对各三维能量束取样多次。将采集到的最小振幅样本值与检测阈值相比较，以便确定三维检测区内是否存在有物体。上述实施例能有效地忽略诸如电学噪声尖峰信号和频闪灯所产生的光线之类的大多数脉冲式干扰。

本发明的第二实施例也考虑到了干扰能量的暂时性。但是，在这种情况下，在干扰信号的高振幅部分之外仍可继续检测到干扰能量。在这一实施例中，每个门扫描帧均对各三维能量束取样多次。就相应的能量束保存各样本值。反射自三维检测区内物体的检测能量应大致恒定，也就是说就任何特定能量束而言单次扫描帧中从样本到样本的振幅在预定的最大变化范围内。如果任何特定能量束的样本没有这种恒定特征，则可将该能量束的能量看作是干扰能量并加以忽略。所述实施例通过能忽略诸如某些荧光发光系统产生的光线之类的可连续检测到但振幅不一致的干扰能量而提高了第一实施例的甄别能力。

本发明的第三实施例将一标识分配给所发出的能量，以便能拒绝可连续检测到且振幅一致的干扰能量。在这一实施例中，每个门扫描帧对各三维能量束取样一次，同时用唯一的可检验的调制即能被检测接收器确认的调制码来生成发射的能量。如果在取样的能量束中检测到调制码，则生成表示存在有物体的信号。如果接收器未验证就特定能量束接收到的检测能量的调制码，则作为干扰能量忽略用于所述能量束的检测能量，不考虑其振幅。所述实施例能拒绝诸如某些荧光发光系统产生的光线之类的因干扰能量可连续地检测到并且振幅相对恒而不能被前述第一和第二实施例所拒绝的干扰能量。

本发明的另一个实施例可使用就上述三个最佳实施例所述方法的多种结合。通过将多种方法结合起来，能区分出目标检测能量与来自外部能源的干扰能量。

由于因将三维检测能力增加给门安全系统而导致的对外部光源和脉冲噪声有敏感性，故某些先有技术的系统会在多种条件下不能操作。所述条件包括使用继电式控制器的升降器设施、使用频闪灯的火警系统、位于紧急车辆信号(例如医院)附近的设施以及位于荧光发光系统附近的设施。本发明提供了一种能在这类系统中可靠操作从而能更安全和经济地操作的系统。

附图说明

图1是本发明系统的概略局部正视图；

图2是图1系统的组件的概略局部图；

图3是图1系统的概略局部平面图；

图4是图1系统的概略局部平面图；

图5是本发明二进制调制码的概略图。

具体实施方式

图1示出了本发明门安全系统10的最佳实施例的系统，它用于开启和关闭与走廊14和墙壁18、20相邻的升降机轿厢16的门道12。示出了一组走廊门24、26和一组升降机轿厢门28、30。这两组门24、26、28、30可在门槛34上滑开和闭合到一起，走廊门24、26分别略微在升降机轿厢门28、30之后和之后关闭和开启。安全检测系统38安装在与走廊门24、26相邻的升降机轿厢门28、30上。安全检测系统38包括发射器组40和检测器组42，每组都设置在门道12的相反侧并彼此相向。

如图2所示，每个发射器组40均包括一外罩46和一透明的罩盖48，它们用于保护发射器电路板50和发射器透镜板52。发射器透镜板52包括多个三维发射器透镜56以及多个帘幕发射器透镜58。发射器电路板50包括多个发射器或发光二极管(LED)60，它们设置在与各透镜56、58相邻的位置处，以便发射红外光。发射器挡板64支承着外罩46并部分地遮挡住用于三维发射器透镜56的光线。

检测器组42构造成发射器组40的镜像。检测器组42包括一检测器组外罩66，它具有透明的检测器组罩盖68，以便保护检测器电路板70和检测器透镜板72。检测器透镜板72包括多个三维检测器透镜76以及多个帘幕检测器透镜78。帘幕检测器透镜78设置在帘幕发射器透镜56的正对面。检测器电路板70包括多个检测器或光电二极管，它们位于与各透镜76、78相邻的位置处，以便检测所反射的光。检测器挡板84支承着检测器外罩66并部分地遮挡住用于三维检测器透镜76的光线。

安全系统38包括一控制器77，它提供并控制给组件40、42的能量、对给组件40、42的信号排序和控制并与门控制器79相通信。

控制器77包含有数据采集和数据处理电路，该电路包括电源、模—数转换器和微处理器。微处理器例如来自Motorola的68H C11型或其它这类市售微处理器还包括可编程的存储器，它用于限定可执行的程序，以便检测对升降机门的可能干扰。

在操作中，如果检测到有物体或人跨越门槛34或接近门道12，则安全系统38就会阻止升降器轿厢门28、30关闭。帘幕发射器透镜58将跨越门槛34的信号发射给帘幕检测器透镜78。如果在门28、30开启或关闭时遮住了帘幕信号，则安全系统38就与门控制器79相通讯，以便分别保持门28、30的开启或逆转关闭操作。

三维发射器透镜56按预定角度将三维信号向外发射至走廊14，如图3和图4所示。检测器80和三维检测器透镜76接收发射自三维发射器透镜56并按预定角度反射自物体的信号。三维发射器透镜56的视场86与三维检测器透镜76的视场96之间的交汇区限定了检测区94。在物体或人进入检测区94时，来自三维发射器透镜56的信号会碰到该障碍物并被反射进三维检测器透镜76。在三维检测器透镜76接收到信号时，安全系统38对接收到的信号进行处理，以判断该信号是否表示检测到了障碍物。如果是这样的话，安全系统38与门控制器79相通信，以便逆转关闭操作或保持门28、30开启。

在操作过程中，安全系统38逐帧地连续扫描门的开启并对任何检测到的障碍物进行响应。每个扫描帧均包括两个阶段：数据采集阶段和数据处理阶段。

就以下的说明而言，术语“能量束”是指发射自帘幕发射器透镜58或发射自三维发射器透镜56的信号。

在数据采集阶段，对每个帘幕和三维能量束均取样，并将最终的能量束数据存储起来。正如本发明特定实施例所要求的那样，仅对帘幕能量束每个扫描帧取样一次，而对三维能量束则每个帧取样一次以上。在750μ Sec的最大时间周期内完成对任何特定能量束不管是帘幕能量束还是三维能量束的单次取样。

在数据处理阶段，对数据采集阶段所累积的能量束数据进行处理，以判断是否业已检测到了障碍物。将信号发送给门控制器79，以指示门障碍物的存在或不存在。

按下述方式对各能量束进行取样。首先，启动用于能量束的发射器。对所发射的能量信号进行调制，以便使检测电路能拒绝来自外部能源的光(如阳光或来自白识灯的光)。所使用的调制类型取决于本发明的特定实施例。在启动了用于能量束的发射器之后，使用于能量束的接收器能接收所发射的信号。用多种电路(增益选择、滤波和整波)来处理任何检测到的信号。将最终的信号发送给一积分器。该积分器的输出始于参照电压并沿负的方向倾斜。然后，将积分器输出信号发送给一电压比较器，在该比较器中将所述信号与固定硬件阈值电压相比较。当积分器输出下降到硬件阈值电压之下时，比较器就形成一“积分结束”信号。从积分开始到“积分结束”信号这段时间是所接收到的能量束信号的强度的直接代表。较短的积分时间表示较强的检测能量束信号。就正在取样的能量束而言，将上述时间(或强度)值存储起来。如果不能在750μ Sec的最大取样时间内形成积分结束信号，则对正在取样的能量束而言可确定“未检测到”状态。

数据处理阶段基本上包括比较在数据采集阶段积累的能量束强度值与预定的检测阈值。如果检测到的用于任何三维能量束的信号超过所述阈值，则将一信号发送给门控制器79，以指示检测到了障碍物。

在本发明的第一实施例中，按固定的频率将发射的能量束信号与连续的方波流调制起来，并且，在每个扫描帧中都对各三维能量束取样多次。对任何一个特定能量束来说，仅实际存储用于包含有最小能量束强度值的样本的值。如前所述那样进行正常的数据处理。在扫描帧的数据采集阶段基本上能完全地进行上述实施例所提供的干扰拒绝，从而使该实施例成为本文件所述的三个实施例中的最简单和最快的实施例。

在本发明的第二个实施例中，同在第一实施例中一样，按固定的频率将发射的能量束信号与连续的方波流调制起来，并且，在每个扫描帧中都对各三维能量束取样多次。与第一实施例不同的是，对各个相应的能量束而言，将用于各样本的能量束强度值存储起来。在数据处理阶段，通过比较来自各样本的用于各个能量束的强度值来确认用于该能量束的能量束强度。大致为恒定的能量速强度值即预定最大变化范围内的值表示有效的能量束信号接收，而样本之间的明显差异则表示存在有干扰能量。如果就特定能量束取得的样本指示有干扰能量存在，则可忽略就该特定能量束接收到的信号。但是，如果就特定能量束取得的样本指示有效的能量束信号接收，且最小能量束强度值大于检测阈值，则表示检测到了障碍物。按类似的方式对用于各个三维能量束的数据进行处理。

在本发明的第三个实施例中，按固定的位速率将发射的能量束信号与特定的重复二进制码调制起来，而不是进行简单的方波调制。参照图5，作为与连续方波调制的比较，说明了二进制调制码的示例性实施例。每个扫描帧仅对三维能量束取样一次。在数据采集阶段，在对任何一个能量束的强度进行取样时，通过用CPU(中央处理器)的端口插头监视接收到的信号的极性来验证接收到的信号的二进制调制码。如果未验证有二进制调制码，则可确定所检测到的信号来自系统外部的能源，并将用于该能量束的“未检测”电平存储起来。如果光束包含有适当的调制码，则如前所述那样，就能量束而言将表示该能量束强度的值存储起来。如前所述那样正常地进行数据处理阶段的操作。尽管在本说明书中说明了一种二进制调制码，但对本技术的专家来说很明显，也可以使用其它的调制码，例如使用调频码。

由于因将三维检测能力增加给门安全系统而导致的对外部光源和脉冲噪声有敏感性，故某些系统会在多种条件下不能操作。所述条件包括使用继电式控制器的升降器设施、使用频闪灯的火警系统、位于紧急车辆信号灯(例如医院)附近的设施以及位于荧光发光系统附近的设施。本发明提供了一种能在这类环境中可靠操作从而能更安全和经济地操作的系统。

尽管说明了本发明的最佳实施例，但是，应该认识到，在不脱离当前要求保护的发明的范围的情况下可以进行改进和改变。

Claims (2)

1、一种用多对三维能量发射器和接收器来检测位于检测区内的物体的方法，其中，所述发射器按预定的角度将能量束发射至上述物体，接收量传感自上述物体反射的能量束，所述方法包括：

用预定的调制码来调制所述发射器接收器对的所发射的能量束；

检测在发射器接收器的取样的能量束中是否存在调制码；以及

在检测到所述调制码时，生成一检测到物体信号.

2、一种用于检测位于检测区内的物体的系统，该系统包括：

多对三维能量发射器和接收器，其中，所述发射器按预定的角度将能量束发射至上述物体，接收器传感反射自上述物体的能量束；

一对来自上述接收器的信号进行响应的控制器，该控制器具有数据采集和数据处理电路，此电路用于：

用预定的调制码来调制所述发射器接收器对的所发射的能量束；

检测在取样的能量束中是否存在调制码；以及

在检测到所述调制码时，生成一检测到物体信号.

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