CN102409920B - 具有障碍物检测的门控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制门的控制系统，使得能够在第一方向上以速度v1从其行进的初始控制位置驱进直至终点位置，所述控制系统包括安全功能，该安全功能包括下述装置：无论该门是都受到位于其行进上的障碍物的冲击都保持门在操作中，并且通过利用将门的充分高的正常运动速度v1在靠近冲击的存储位置处降低为v3＜v1而使所述速度v1与防止对门和障碍物两者损坏的意图和谐一致的简单的设计，使得一旦移除障碍物就能够自动地继续其初始运动。

Description

具有障碍物检测的门控制系统

技术领域

本发明涉及一种具有障碍物检测的门控制系统。

背景技术

当打开或关闭门时，偶尔会发生由物或人形成的障碍物可能意外地位于其行进路线上。需要利用配备了旨在处理障碍物的偶然存在的安全功能的控制系统，尤其是通过当门遇到障碍物时使门停止在其行进路线上并且将门从该障碍物移开以便能够移除障碍物，来保护门和这些障碍物两者。由于迟缓的反应或者没有反应可能会首先引起障碍物的危险冲撞或翻转并且之后引起对门的损坏，所以所述的安全装置必须迅速且可靠地反应。

此外，这样的门控制系统应该能够使得一旦已经移除障碍物，门就会尽可能快速和自动地继续其初始移动。尤其是考虑了诸如节能、针对诸如风、雨和盗窃的外部攻击的保护、维持受控氛围(例如，在冷藏库、无尘室中等等)等，这种要求是必须的。此外，为了避免损坏门和障碍物，所述的门控制系统在这种场合下必须保护门和障碍物两者。

在现有技术中，已知的是这种具有障碍物检测的控制系统，其在门的操作期间，尤其是柔性快动作门的操作期间，通过检测可能位于门的行进路线上的任何障碍物而提供了一定程度的保护。

某些障碍物检测系统是非接触的，也就是说，这些障碍物检测系统能够在冲击之前检测到障碍物。例如美国专利US7,034,686B2公开了一种具有天线的近程检测器，当天线生成的磁场被接近的物体干扰时，该近程检测器发出指令来使垂直门关闭停止并且反向。考虑到所述磁场可能辐射到关闭平面外部从而引起了由处于靠近门而不是在门正下方的物体所触发的错误警报，所以这种系统缺乏准确性。

也可以利用诸如美国专利US5,198,974A1所公开的一种复杂的计算机系统来检测障碍物，其中，记录门滑轮的速度变化并且与存储在存储器中的参考速度曲线相比较，以便证实是否存在障碍物。

其它的检测系统可以包括例如US2007/0261305A1所公开的接触检测器。在门关闭阶段期间，接触的检测生成使得门关闭阶段停止的信号，通常是电信号。

文献US7,034,682B2，US6,989,767B2，US5,198,974A以及US2007/0261305A1的每一个都关注用于门的安全系统，其中一旦检测到障碍物，则电机停止，倒转其旋转方向以便将门完全打开并且当门被完全打开时确定地停止。门可以通过人工干预而再次关闭。

文献US4,452,292关注一种门控制系统，其中在关闭期间检测到障碍物之后，电机停止并且倒转其旋转方向以能够移除障碍物，并且然后重新开始其在关闭方向上的旋转。在障碍物没有被及时移除的情况下，描述了不同的循环。然而，在该文献描述的各循环中，门在每种场合下都以恒定的速度关闭，这使得首先，如果速度高，则不能特别地保护门或者障碍物，其次，如果速度低，则引起了过长的关闭时间。

因此，对于能够在对障碍物的重复冲击之后，一旦移除了障碍物就尽可能快且自动地使其继续其初始运动，同时在这种场合下保护门和障碍物两者的简单且可靠的门关闭系统仍有需求。

发明内容

本发明的第一目的是制造一种简单且可靠的门控制系统，能够使其在对相同障碍物的重复冲击之后已经移除该障碍物就尽可能快且自动地继续其初始运动，同时在这种场合下防止对门和障碍物两者的损坏。

本发明的示例性实施例包含用于控制意图关闭装置开口或任何类型的开口的门的一种控制系统，使得能够在第一方向上以速度v1从其行进的初始控制位置P_i驱动直至终点控制位置P_f，所述控制系统包括安全功能，该安全功能包括在由于在第一方向上阻挡所述门的路径的障碍物而导致冲击的情况下，用于执行下述步骤的装置：

(a)冲击的检测，电机的停止以及冲击位置P_impact的存储，接下来

(b)通过在与第一方向相反的第二方向上以速度v2驱动门将门的行进反向直至等待位置P_waiting，该等待位置P_waiting是预先确定的以便留出用于移除障碍物的充足空间；

(c)在等待时间Δt_wating之后，在等待位置P_waiting中，在第一方向上以速度v1驱动门直至位于冲击位置P_impact上游的预定位置P₃，在该预定位置P₃点处，将第一方向的驱动速度降低为值v3，其中0＜v3＜v1；

(d)如果在第一方向上以减小了的速度v3驱动的门在位置P_impact处不再检测到障碍物，则将第一方向上的驱动速度升高至值v1，直到门到达其终点控制位置P_f为止；

(e)另一方面，如果在第一方向上以减小了的速度v3驱动的门在相同位置P_impact处再次检测到障碍物，则重复由步骤(a)至(c)限定的循环，并且如果完成了(a)至(c)所限定的条件则执行步骤(d)；

(f)如果在所述循环重复了预定次数N之后，仍然检测到障碍物，则以速度v2在第二方向上驱动门，并且使门停止在预定的停止位置P_stop处，直到人为再次启动所述控制系统为止。

本发明的优点是无论在其行进中在位置P_impact处是否存在障碍物，都保持门在操作中，并且为了减小倘若门再次通过位置P_impact时尚没有移除障碍物的潜在冲击的能量(能量∝v²)，通过利用将充分高的正常运动速度v1在靠近冲击位置P_impact处降低为v3＜v1而使运行需要，也就是说，所述门的充分高的正常运动速度v1，与防止对门和障碍物两者损坏的意图和谐一致的简单的设计，使得一旦移除障碍物就能够自动地继续其初始运动。倘若在门的路径上延长障碍物的保持，这有助于保护障碍物，则将限定n次循环的门通过位置P_impact的次数n限定为最大值N以便限定以减小了的速度v3的冲击数。以相同的方式，压缩了能量消耗。倘若以不同高度冲击，则循环的次数n的值在其初始化为1。

附图说明

对附图进行参考，本发明的这些方面以及其它方面在本发明的具体实施例的详细说明中将更加清楚。

图1是图示了根据本发明的系统的操作的一个实例的流程图。

图2是根据本发明的控制系统的实施例的在门的运动期间由对该门的冲击所触发的安全功能的控制的图示。

图3是在门的运动期间由在不同行进位置处对该门的两个冲击所触发的安全功能的控制的图示。

图4是根据本发明的一个实施例的示例性系统的俯视图。

图5是图4所示的示例性系统的前视图。

图6是图4和图5所示的示例性系统的侧视图。

在所有附图中，对应的参考标号表示对应的部分。尽管附图代表了本发明的各实施例，但是这些附图并不需要依比例决定，并且为了更好地图示和说明本发明，某些特征可以是放大的。流程图和图示也实质上是代表性的，并且本发明的实际实施例可以包括附图中未示出的进一步的特征或步骤。这里所陈述的例证是以一种方式来阐释为本发明的实施例，并且这些例证并不是被构造为以任何方式限定本发明的范围。

具体实施例方式

本发明应用于包含用于反向关闭开口或门道的任何结构的广义定义上的任何种类的门。根据本发明的门可以是刚性的或者反之是柔性的，并且其能够反向关闭开口的运动可以是直线的或者是成角度的。该门可以垂直地安装，也可以倾斜地安装，甚至在水平开口的情况下可以是水平地安装。

在本发明的上下文中，第一方向定义为门从初始控制位置P_i向终点位置P_f通过的运动的方向。“正常”运动速度具有值v1，也就是说，除非在上下文中为安全功能的特定步骤所相反地设置，否则“正常”运动速度具有值v1。如果指令是关门，那么第一方向定义关闭方向，并且速度v1定义关闭速度。相反地，如果指令是开门，则第一方向定义打开方向并且速度v1定义打开速度。以类似的方式，与第一方向相反的第二方向分别定义了打开和关闭的方向和速度v2。

图1图示了根据本发明的控制程序的流程图，以门在第一方向上以第一“正常”速度v1开始运动的初始位置P_i为开始。如果直到期望的终点位置P_f为止没有检测到冲击，那么门持续以速度v1运动，直至其停止的位置P_f。另一方面，如果门在其行进期间遇到障碍物，通过本领域技术人员熟知的手段由所述系统来检测冲击，上述手段的原理对本发明的没有影响，只要它们能够可靠且迅速地检测冲击即可。此时，记录冲击的位置P_impact，停止电机并且开始安全功能的第一循环(n＝1)。然后将门的行进反转为与第一方向相反的第二方向，并且以速度v2朝着等待位置P_waiting来驱动该门，在该等待位置P_waiting处，门停止预定的时长Δt_waiting，以能够将障碍物移除(见图2)。

根据优选实施例，Δt_waiting的值对所有N次循环是恒定的。替换地，该Δt_waiting的值也可以在每次循环后增大。后一实施例的优点在于，如果证实了从门的路径移除障碍物是困难的，那么对下一次循环的时间段的延长给了操作者更多的时间去移除障碍物。根据本发明的另一个实施例，等待位置P_waiting对所有N次循环是固定的，并且可以是初始控制位置Pi。然而，所述等待位置也可以随循环次数n而改变，因此，当然也可以是与初始位置Pi不同。

一旦时间Δt_waiting已经过去，则门再次以速度v1在第一方向上出发，直至位于冲击位置P_impact的上游且靠近该冲击位置P_impact的位置P₃。在位置P₃处，控制系统给出将速度从值v1减至值v3的命令，在此0＜v3＜v1(见图2)。有益地，v3的值随着循环的次数而减小，并且/或者随着门的位置靠近冲击位置P_impact而逐渐地发生速度从v1向v3的减小。替换地，所述系统实际上可以命令门从速度v1即时改变为v3，并且由于门的惯性而导致了从一个速度向另一个速度的继续通行；在图2中，将速度从v1改变至v3的指令是即时的。这些措施旨在进一步限制重复冲击的能量以及可能由此产生的磨损和损坏。这是因为，由于冲击能量与冲击速度的平方成正比，所以在障碍物一直处于相同位置的情况下，可以大幅地减少损坏。另一方面，如果门将要以减小了的速度v3从等待位置P_waiting移动直至冲击位置P_impact，或者甚至直至终点位置P_f，那么如果已经移除了障碍物，门的运动将是极其缓慢的，而这将耗费极长的时间。

如果已经移除了障碍物，并且当门到达冲击位置P_impact时，所述系统不再检测到冲击，则发出将运动速度增加至“正常”值v1的指令，保持该值v1，直至门到达其终点控制位置P_f为止(见图2，第二次循环(n＝2))。

另一方面，如果所述系统在位置P_impact处检测到了新的冲击，那么由于已经不可能及时移除障碍物，所以该系统通过停止电机、判定是否已经达到循环的最大次数N以及使行进反向等等来开始又一次循环。当人工起动所述控制之前门是停止时，如果在预定次数N的冲击之后没有移除障碍物，则所述系统跳出循环，使门的行进反向在第二方向上并且以速度v2驱动该门直至位置P_stop。例如，如果不能移除障碍物或者如果没有人去移动该障碍物，则这种情况自己会出现。停止位置P_stop可以对应于初始位置P_i，或者采用冲击位置P_impact上游(相对于第一方向)的任何值。

如果在一循环期间，在与第一冲击的位置P_impact不同的任何位置处发生了新的冲击，则循环计数器重新初始为n＝1，并且对该新的冲击再次应用安全功能。根据本发明的变化，第二冲击的情况擦除了第一冲击的存储。然而，如果第二冲击发生在第一冲击P_impact的位置的上游(相对于第一方向)，则忽视一旦已经将第二个障碍物从门的路径移除而可能出现第一个障碍物是危险的。为了克服这个问题，可以在应用安全功能期间，将若干冲击位置保持在存储器中，因而该系统通过限定位于初始控制位置P_i与终点控制位置P_f之间的路径上所分布的位置P_impact，k，P_3，k，P_wating，k，以及循环的次数n_k，来管理各冲击的“层级”，其中k表示特定的冲击(见图3)。

根据本发明的示例性实施例的控制系统优选来控制作为柔性百叶窗的门，该柔性百叶窗或者以柔性材料(例如纺织物或者聚合膜或金属膜)的形式或者是由以可动方式相互连接的刚性元件构成的形式，诸如板条式百叶窗。在柔性百叶窗的情况下，百叶窗的路径通常是直线，例如通过百叶窗的向上运动而产生打开的垂直百叶窗。替换地，门也可以是刚性的，例如，如果该门被安装在合叶或旋转轴上，则该门的路径是直线或者是成角度的。

本发明的一个示例性实施例在附图4-6中示出。系统10包含用作为用于使门14运动的运动装置的电机和控制器12，该门14可以属于上述种类或其它恰当结构。门14旁边是传感器16，在本示例性实施例中是电子摄影眼，但是也可以使用诸如物体或运动传感器、磁性或感应传感器这样的其它感测技术。传感器16用作为用于感测门14附近的状况的感测装置，并且连接于安全功能设备，诸如用作为用于执行上述控制程序的装置的微处理器和现有存储器或者是可以放置在电机和控制器12中或否则与该系统10关联的应用特定集成电路。

优选地，门的关闭的方向上的“正常”速度小于打开速度，特别地，在具有直线路径的柔性或刚性垂直门的情况下，由于其关闭是通过门的下降而产生的，所以在这种情况下，仅仅在第一方向是关闭方向的情况下可以发生冲击。由于当门上升时通常不应该遇到障碍物，因而为了防止对门和对障碍物的即刻显著损坏，通过将门降速为低于第二方向上的打开的速度v2的速度v1，来减小这种潜在冲击的能量。

尽管已经将本发明描述为具有示例性的设计，但是本发明可以在其公开的精神和范围内进一步修改。因此，本申请意图涵盖本发明的利用其一般原理的任何改变、使用或改写。此外，本申请意图涵盖落在本发明所隶属的已知或常用做法内的本公开的背离。

Claims (20)

1.一种用于控制意图关闭结构开口或任何类型的开口的门的控制系统，使得能够在第一方向上以速度v1从其行进的初始控制位置P_i驱进直至终点控制位置P_f，所述控制系统包括安全功能，该安全功能包括在由于在第一方向上阻挡所述门的路径的障碍物而导致冲击的情况下，用于执行下述步骤的装置：

(a)冲击的检测，电机的停止以及冲击位置P_impact的存储，接下来

(b)通过在与第一方向相反的第二方向上以速度v2驱动门将门的行进反向直至等待位置P_waiting，该等待位置P_waiting是预先确定的以便留出用于移除障碍物的充足空间；

其中，所述装置还执行下面的附加步骤：

(c)在等待时间△t_wating之后，在等待位置P_waiting中，在第一方向上以速度v1驱动门直至位于冲击位置P_impact上游的预定位置P₃，在该预定位置P₃点处，将第一方向的驱动速度降低为值v3，其中0<v3<v1；

(d)如果在第一方向上以减小了的速度v3被驱动的门在位置P_impact处不再检测到障碍物，则将第一方向上的驱动速度升高至值v1，直到门到达其终点控制位置P_f为止；

(e)另一方面，如果在第一方向上以减小了的速度v3驱动的门在相同位置P_impact处再次检测到障碍物，则重复由步骤(a)至(c)限定的循环，并且如果完成了(a)至(c)所限定的条件则执行步骤(d)；

(f)如果在所述循环重复了预定次数N之后，仍然检测到障碍物，则以速度v2在第二方向上驱动门，并且使门停止在预定的停止位置P_stop处，直到人为再次启动所述控制系统为止。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述△t_wating的值对所有N次循环是恒定的。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，△t_wating的值在每次循环之后增大。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述等待位置对于所有N次循环是固定的。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述等待位置随着循环的次数而改变。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述第一方向限定门的关闭的方向，并且v2≥v1。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，v3的值随着循环的次数而改变。

8.根据权利要求1所述的控制系统，其中，当所述门的位置靠近冲击位置P_impact的点时，逐渐发生速度从v1向v3的减少。

9.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述等待位置P_waiting和/或所述停止位置P_stop对应于所述初始控制位置P_i。

10.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述门的行进是直线的。

11.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述门的行进是有角度的。

12.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述门是刚性的。

13.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述门是柔性百叶窗。

14.一种在控制意图关闭装置开口或任何形式的开口的门时，用于执行安全功能的方法，使得能够在第一方向上以速度v1从其行进的初始控制位置P_i驱进直至终点控制位置P_f，控制系统包括安全功能，该安全功能包括在由于在第一方向上阻挡所述门的路径的障碍物而导致冲击的情况下，用于执行下述步骤的装置：

(a)冲击的检测，电机的停止以及冲击位置P_impact的存储，接下来

(b)通过在与第一方向相反的第二方向上以速度v2驱动门将门的行进反向直至等待位置P_waiting，该等待位置P_waiting是预先确定的以便留出用于移除障碍物的充足空间；

其中，所述安全功能包括下面的附加步骤：

(c)在等待时间△t_wating之后，在等待位置P_waiting中，在第一方向上以速度v1驱动门直至位于冲击位置P_impact上游的预定位置P₃，在该预定位置P₃点处，将第一方向的驱动速度降低为值v3，其中0<v3<v1；

(d)如果在第一方向上以减小了的速度v3被驱动的门在位置P_impact处不再检测到障碍物，则将第一方向上的驱动速度升高至值v1，直到门到达其终点控制位置P_f为止；

(e)另一方面，如果在第一方向上以减小了的速度v3被驱动的门在相同位置P_impact处再次检测到障碍物，则重复由步骤(a)至(c)限定的循环，并且如果完成了(a)至(c)所限定的条件则执行步骤(d)；

(f)如果在重复了所述循环预定次数N之后，仍然检测到障碍物，则以速度v2在第二方向上驱动门，并且使门停止在预定的停止位置P_stop处，直到人为再次启动所述控制系统为止。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述△t_wating的值对所有N次循环是恒定的。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，△t_wating的值在每次循环之后增大。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述等待位置对于所有N次循环是固定的。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述等待位置随着循环的次数而改变。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一方向限定门的关闭的方向，并且v2≥v1。

20.一种用于控制意图关闭装置开口或任何形式的开口的门时的控制系统，使得能够在第一方向上以速度v1从其行进的初始控制位置P_i驱进直至终点控制位置P_f，所述控制系统包括用于使门运动的运动装置、用于感测门附近的状况的感测装置，以及安全功能，该安全功能包括在由于在第一方向上阻挡所述门的路径的障碍物而导致冲击的情况下，用于执行下述步骤的装置：

(a)冲击的检测，电机的停止以及冲击位置P_impact的存储，接下来

(b)通过在与第一方向相反的第二方向上以速度v2驱动门将门的行进反向直至等待位置P_waiting，该等待位置P_waiting是预先确定的以便留出用于移除障碍物的充足空间；

其中，所述装置还执行下面的附加步骤：

(c)在等待时间△t_wating之后，在等待位置P_waiting中，在第一方向上以速度v1驱动门直至位于冲击位置P_impact上游的预定位置P₃，在该预定位置P₃点处，将第一方向的驱动速度降低为值v3，其中0<v3<v1；

(d)如果在第一方向上以减小了的速度v3被驱动的门在位置P_impact处不再检测到障碍物，则将第一方向上的驱动速度升高至值v1，直到门到达其终点控制位置P_f为止；

(e)另一方面，如果在第一方向上以减小了的速度v3被驱动的门在相同位置P_impact处再次检测到障碍物，则重复由步骤(a)至(c)限定的循环，并且如果完成了(a)至(c)所限定的条件则执行步骤(d)；

(f)如果在重复了所述循环预定次数N之后，仍然检测到障碍物，则以速度v2在第二方向上驱动门，并且使门停止在预定的停止位置P_stop处，直到人为再次启动所述控制系统为止。