CN105173949A - 电梯轿厢相对位置和速度检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电梯轿厢相对位置和速度检测系统及检测方法,包括井道、位于井道内的电梯轿厢和参照物、用于连续拍摄参照物的成像装置、与成像装置电性连接的控制器,成像装置设于电梯轿厢上,参照物沿电梯轿厢的移动轨迹布置。成像装置与电梯轿厢同时运动,通过对井道内的参照物进行拍照和图像辨识,能真实、可靠地检测轿厢的实际位置,不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差,提高检测精度;通过成像装置拍摄参照物,无需对参照物进行特殊的编码或印刷特殊的图像,应用简便,成本低廉,并便于安装和调节,应用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及电梯技术领域,特别是涉及一种电梯轿厢相对位置和速度检测系统及检测方法。
背景技术
目前,电梯作为现代楼宇必须的交通工具,其控制系统需要准确检测轿厢的位置,以实现相关的安全控制功能。目前电梯行业内,检测轿厢位置的方法主要有以下三种:一、旋转编码器测量方法。该方法由于曳引轮或反绳轮的惯量较大,轮上的钢丝绳容易发生较大的弹性滑移,通过曳引轮或反绳轮的转动量获得轿厢位置数据,误差较大;且当电梯在快车运行过程中遇到故障需要紧急停止时,由于轿厢惯性大,曳引钢丝绳会与曳引轮发生明显的机械打滑,此时曳引轮因制动器动作而停止,旋转编码器无法检测钢丝绳的打滑距离。二、光电感应器或位置开关检测方法。该方法通过井道或轿厢上安装的光电感应器或位置开关检测电梯轿厢所处的区域,该方法检测的精度低,仅能实现区域范围内的检测。三、栅尺类等特殊标识物位置检测方法。该方法通过安装在电梯轿厢上的传感器检测井道内带预先设置的编码带信息,确定电梯轿厢的位置。编码带需通过相关技术进行编码,价格昂贵,码带安装在井道易折断,编码信息易受电磁、温度、油污等影响,应用不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电梯轿厢相对位置和速度检测系统及检测方法,能够提高检测精度,实时性好,且应用简便。
为实现本发明的目的,采取的技术方案是:
一种电梯轿厢相对位置和速度检测系统,包括井道、位于井道内的电梯轿厢和参照物、用于连续拍摄参照物的成像装置、与成像装置电性连接的控制器,成像装置设于电梯轿厢上,参照物沿电梯轿厢的移动轨迹布置。
电梯正常运行时,成像装置对参照物进行周期性拍摄,成像装置将拍摄的图像发送至控制器,假设具有部分相同特征量的两张图像的拍摄间隔时间为t,这两张图像在电梯轿厢单程同一运行方向上获得,控制器对这两张图像进行特征量辨识,且计算相同的特征量相对两张图像移动的位移为s,则电梯轿厢在t时间内的移动距离h=k×s,电梯轿厢在t时间内的移动速度v=h/t,其中k为固定的系统比例参数,最后通过h的累计计算,实现电梯轿厢实时位置的检测。成像装置与电梯轿厢同时运动,通过对井道内的参照物进行拍照和图像辨识,能真实、可靠地检测轿厢的实际位置,不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差,提高检测精度;通过成像装置拍摄参照物,无需对参照物进行特殊的编码或印刷特殊的图像,应用简便,成本低廉,并便于安装和调节,应用范围广。
下面对技术方案进一步说明:
进一步的是,参照物为电缆、导轨、井道的内壁中的其中一种。参照物可以选择位于井道内的电缆、导轨或者井道的内壁,无需对参照物作特殊处理,使井道内物体得到充分地利用,使用灵活简便。
进一步的是,成像装置每次拍摄的间隔时间单位为毫秒。使成像装置获取两张图像之间有更多的相同特征量,更利于控制器的辨识和计算,使检测精度更高。
进一步的是,成像装置为光感微成像器。光感微成像器的光学采用精度达到微米级别,为控制提供更高水准的数据,使测量精度更高。
进一步的是,控制器包括用于采集及存储成像装置拍摄图像的图像采集存储模块、对图像进行对比及特征辨识的位置计算辨识模块、输入端与位置计算辨识模块连接的数据通信模块、与数据通信模块的输出端连接的电梯主控制板,电梯主控制板输出电梯轿厢的位置信息。图像采集存储模块对多次时间间隔内采集得到的多个图像信息进行分别存储,位置计算辨识模块对存储的多个通信信息进行计算。
进一步的是,成像装置设于电梯轿厢的顶部或底部。便于成像装置的安装和调节。
本发明还提供一种电梯轿厢相对位置和速度检测方法,电梯轿厢上设有成像装置,该方法包括以下步骤:
选取位于电梯井道内的参照物,该参照物沿电梯轿厢的移动轨迹布置;
电梯正常运行时,成像装置对参照物进行周期性拍摄,每次拍摄的时间间隔为t,相邻拍摄的两张图像具有部分相同的特征量,成像装置将拍摄的图像发送至控制器;
控制器对相邻拍摄的两张图像进行特征量辨识,且计算相同的特征量相对两张图像移动的位移为s,则电梯轿厢在t时间内的移动距离h=k×s,电梯轿厢在t时间内的移动速度v=h/t,其中k为固定的系统比例参数;
电梯轿厢在T时间内的移动距离H=h1+h2+…+hn,其中T=n×t,hn为电梯轿厢在第tn时间内的移动距离。
成像装置与电梯轿厢同时运动,通过对井道内的参照物进行拍照和图像辨识,能真实、可靠地检测轿厢的实际位置,不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差,提高检测精度;通过成像装置拍摄参照物,无需对参照物进行特殊的编码或印刷特殊的图像,应用简便,成本低廉,并便于安装和调节,应用范围广。
进一步的是,成像装置为光感微成像器,特征量为光感,光感微成像器的光学采用精度达到微米级别,为控制提供更高水准的数据,使测量精度更高。
进一步的是,t的单位为毫秒。使成像装置获取两张图像之间有更多的相同特征量,更利于控制器的辨识和计算,使检测精度更高。
进一步的是,参照物为电缆、导轨、井道的内壁中的其中一种。参照物可以选择位于井道内的电缆、导轨或者井道的内壁,无需对参照物作特殊处理,使井道内物体得到充分地利用,使用灵活简便。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明成像装置与电梯轿厢同时运动,通过对井道内的参照物进行拍照和图像辨识,能真实、可靠地检测轿厢的实际位置,不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差,提高检测精度;通过成像装置拍摄参照物,无需对参照物进行特殊的编码或印刷特殊的图像,应用简便,成本低廉,并便于安装和调节,应用范围广。
附图说明
图1是本发明实施例电梯轿厢相对位置和速度检测系统的结构示意图;
图2是本发明实施例电梯轿厢相对位置和速度检测系统的工作示意图;
图3是本发明实施例图像特征量与图像位置的曲线关系示意图。
附图标记说明:
10.井道,110.井道内壁,20.电梯轿厢,30.参照物,40.成像装置,50.控制器,510.图像采集存储模块,520.位置计算辨识模块,530.数据通信模块,540.电梯主控制板,60.特征量。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明:
如图1所示,一种电梯轿厢相对位置和速度检测系统,包括井道10、位于井道10内的电梯轿厢20和参照物30、用于连续拍摄参照物30的成像装置40、与成像装置40电性连接的控制器50,成像装置40设于电梯轿厢20上,参照物30沿电梯轿厢20的移动轨迹布置。
电梯正常运行时,成像装置40对参照物30进行周期性拍摄,成像装置40将拍摄的图像发送至控制器50,如图2和图3所示,假设具有部分相同特征量60的两张图像的拍摄间隔时间为t,这两张图像在电梯轿厢20单程同一运行方向上获得,控制器50对这两张图像进行特征量60辨识,且计算相同的特征量60相对两张图像移动的位移为s,则电梯轿厢20在T时间内的移动距离h=k×s,电梯轿厢20在t时间内的移动速度v=h/t,其中k为固定的系统比例参数,最后通过h的累计计算,实现电梯轿厢20实时位置的检测。成像装置40与电梯轿厢20同时运动,通过对井道10内的参照物30进行拍照和图像辨识,能真实、可靠地检测轿厢的实际位置,不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差,提高检测精度;通过成像装置40拍摄参照物30,无需对参照物30进行特殊的编码或印刷特殊的图像,应用简便,成本低廉,并便于安装和调节,应用范围广。
在本实施例中,参照物30为固定于井道内壁110上的导轨,参照物30可以选择位于井道10内的电缆、井道内壁110等其他物体,使用时无需对参照物30作特殊处理,使井道10内物体得到充分地利用,使用灵活简便。
如图1所示,成像装置40设于电梯轿厢20的顶部,成像装置40还可以根据实际需要设置在电梯轿厢20的底部等其他电梯轿厢20外壁位置,便于成像装置40的安装和调节。
在本实施例中,成像装置40为光感微成像器,成像装置40每次拍摄的间隔时间单位为毫秒,光感微成像器采用CCD(Charge-coupledDevice)元件。光感微成像器的光学采用精度达到微米级别,为控制提供更高水准的数据,使测量精度更高;且拍摄的间隔时间单位为毫秒,使成像装置40获取两张图像之间有更多的相同特征量60,更利于控制器50的辨识和计算,使检测精度更高。成像装置40还可以根据实际需要采用其他形式拍摄装置。
如图1所示,控制器50包括用于采集及存储成像装置40拍摄图像的图像采集存储模块510、对图像进行对比及特征辨识的位置计算辨识模块520、输入端与位置计算辨识模块520连接的数据通信模块530、与数据通信模块530的输出端连接的电梯主控制板540,电梯主控制板540输出电梯轿厢20的位置信息。图像采集存储模块510对多次时间间隔内采集得到的多个图像信息进行分别存储。
如图2和图3所示,本发明还提供一种电梯轿厢相对位置和速度检测方法,电梯轿厢20上设有成像装置40,该方法包括以下步骤:
选取位于电梯井道110内的参照物30,该参照物30沿电梯轿厢20的移动轨迹布置;
电梯正常运行时,成像装置40对参照物30进行周期性拍摄,每次拍摄的时间间隔为t,相邻拍摄的两张图像具有部分相同的特征量60,成像装置40将拍摄的图像发送至控制器50;
控制器50对相邻拍摄的两张图像进行特征量60辨识,且计算相同的特征量60相对两张图像移动的位移为s,则电梯轿厢20在t时间内的移动距离h=k×s,电梯轿厢20在t时间内的移动速度v=h/t,其中k为固定的系统比例参数;
电梯轿厢20在T时间内的移动距离H=h1+h2+…+hn,其中T=n×t,hn为电梯轿厢20在第tn时间内的移动距离。
成像装置40与电梯轿厢20同时运动,通过对井道10内的参照物30进行拍照和图像辨识,能真实、可靠地检测轿厢的实际位置,不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差,提高检测精度;通过成像装置40拍摄参照物30,无需对参照物30进行特殊的编码或印刷特殊的图像,应用简便,成本低廉,并便于安装和调节,应用范围广。
如图3所示,横坐标表示图像位置S,纵坐标表示光感微成像器所拍摄的图像经过位置计算模块处理后的特征量60(如光强等),用N表示。A1(t)为第一次采集到的全部图像特征量(用虚线表示),A2(t)为第二次采集到的全部图像特征量(用实线表示),二次采集的时间间隔为t毫秒,A1(t)和A2(t)具有部分相同的特征量,计算时,选取其中一个相同的特征量,比较该特征量在两张图像上的位置,并得出移动位移s,则电梯轿厢20在t时间内的移动距离h=k×s,电梯轿厢20在t时间内的移动速度v=h/t,v可视为电梯轿厢20的瞬时速度,然后再通过对h的累计计算,实现电梯轿厢20实时位置的检测。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电梯轿厢相对位置和速度检测系统,其特征在于,包括井道、位于所述井道内的电梯轿厢和参照物、用于拍摄所述参照物的成像装置、与所述成像装置电性连接的控制器,所述成像装置设于所述电梯轿厢上,所述参照物沿所述电梯轿厢的移动轨迹布置。
2.根据权利要求1所述的电梯轿厢相对位置和速度检测系统,其特征在于,所述参照物为电缆、导轨、所述井道的内壁中的其中一种。
3.根据权利要求1所述的电梯轿厢相对位置和速度检测系统,其特征在于,所述成像装置每次拍摄的间隔时间单位为毫秒。
4.根据权利要求1所述的电梯轿厢相对位置和速度检测系统,其特征在于,所述成像装置为光感微成像器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电梯轿厢相对位置和速度检测系统,其特征在于,所述控制器包括用于采集及存储所述成像装置拍摄图像的图像采集存储模块、对图像进行对比及特征辨识的位置计算辨识模块、输入端与所述位置计算辨识模块连接的数据通信模块、与所述数据通信模块的输出端连接的电梯主控制板,所述电梯主控制板输出所述电梯轿厢的位置信息。
6.根据权利要求1至4任一项所述的电梯轿厢相对位置和速度检测系统,其特征在于,所述成像装置设于所述电梯轿厢的顶部或底部。
7.一种电梯轿厢相对位置和速度检测方法,其特征在于,所述电梯轿厢上设有成像装置,该方法包括以下步骤:
选取位于电梯井道内的参照物,该参照物沿电梯轿厢的移动轨迹布置;
电梯正常运行时,成像装置对参照物进行周期性拍摄,每次拍摄的时间间隔为t,相邻拍摄的两张图像具有部分相同的特征量,成像装置将拍摄的图像发送至控制器;
控制器对相邻拍摄的两张图像进行特征量辨识,且计算相同的特征量相对两张图像移动的位移为s,则电梯轿厢在t时间内的移动距离h=k×s,电梯轿厢在t时间内的移动速度v=h/t,其中k为固定的系统比例参数;
电梯轿厢在T时间内的移动距离H=h1+h2+…+hn,其中T=n×t,hn为电梯轿厢在第tn时间内的移动距离。
8.根据权利要求7所述的电梯轿厢相对位置和速度检测方法,其特征在于,所述成像装置为光感微成像器,所述特征量为光感。
9.根据权利要求7所述的电梯轿厢相对位置和速度检测方法,其特征在于,t的单位为毫秒。
10.根据权利要求7至9任一项所述的电梯轿厢相对位置和速度检测方法,其特征在于,所述参照物为电缆、导轨、所述井道的内壁中的其中一种。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151223 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |