CN106429679A - 用于测量安装平台在电梯竖井内的位置的设备和方法 - Google Patents

用于测量安装平台在电梯竖井内的位置的设备和方法 Download PDF

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CN106429679A CN201610643159.4A CN201610643159A CN106429679A CN 106429679 A CN106429679 A CN 106429679A CN 201610643159 A CN201610643159 A CN 201610643159A CN 106429679 A CN106429679 A CN 106429679A
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Abstract

本发明公开了一种用于在电梯竖井内测量安装平台的位置的设备和方法。设备包括被布置成在电梯竖井(20)内沿着第一方向(S1)向上和向下可移动的安装平台；两个激光发射器(210、220)，布置在电梯竖井(20)的底部(12)处，两个激光发射器(210、220)的每一个在电梯竖井(20)内产生垂直向上指向的激光平面(LP1、LP2)，所述激光平面(LP1、LP2)彼此垂直；至少四个第一光敏探测器(310、320、330、340)，附连到安装平台(100)，使得它们对激光发射器(210、220)可达到，每个第一光敏探测器(310、320、330、340)定位在矩形的相应边上。安装平台(100)相对于电梯竖井(20)的位置能够从激光平面(LP1、LP2)在第一光敏探测器(310、320、330、340)上的撞击点测量。

Description

用于测量安装平台在电梯竖井内的位置的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于测量安装平台在电梯竖井内的位置的设备和方法。
背景技术
电梯包括电梯轿厢、提升机器、绳索和对重。电梯轿厢被支撑在传输框架上，该传输框架由吊绳或轿厢框架形成。该吊绳围绕电梯轿厢。提升机器在垂直延伸的电梯竖井内向上和向下移动轿厢。所述吊绳并由此也是电梯轿厢被绳索承载，该绳索将电梯轿厢连接到对重。吊绳利用滑动装置被进一步支撑在导轨处，该导轨在电梯竖井中沿着垂直方向延伸。滑动装置能够包括在电梯轿厢在电梯竖井中向上和向下移动时在导轨上滚动的辊子或者在导轨上滑动的滑靴。导轨利用紧固装置被支撑在电梯竖井的侧壁结构上。在电梯轿厢在电梯竖井中向上和向下移动时，与导轨接合的滑动装置将电梯轿厢保持在水平面内的位置。对重以相对应的关系被支撑在导轨上，该导轨利用紧固装置被支撑在电梯竖井的侧壁结构上。电梯竖井在建筑物内的层站之间传输人员和/或货物。电梯竖井能够被形成为使得一个或若干个侧壁由实心墙壁形成和/或使得一个或若干侧壁由开放钢制结构形成。导轨由特定长度的导轨元件形成。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于在电梯竖井中测量安装平台的位置的新颖设备和方法。
用于在电梯竖井中测量安装平台的位置的设备在权利要求1中限定。
用于在电梯竖井中测量安装平台的位置的设备特征在于：
安装平台布置成在电梯竖井中沿着第一方向上下可移动；
两个激光发射器布置在电梯竖井的底部处，所述两个激光发射器中的每一个在电梯竖井中产生垂直向上指向的激光平面，所述激光平面彼此垂直；
至少四个第一光敏探测器附连到安装平台上，使得它们对激光发射器可达到，第一光敏探测器中的每一个定位在矩形的相应边上；
由此，安装平台相对于电梯竖井的位置能够从激光平面在第一光敏探测器上的撞击点来测量。
用于测量安装平台在电梯竖井中的位置的方法在权利要求8中限定。
用于在电梯竖井中测量安装平台的方法包括以下步骤：
将安装平台布置成在电梯竖井内沿第一方向可上下移动；
在电梯竖井的底部处布置两个激光发射器，所述两个激光发射器中的每一个在电梯竖井中产生垂直向上指向的激光平面，所述激光平面彼此垂直；
将至少四个第一光敏探测器布置在安装平台上，使得它们对激光发射器可达到，每个第一光敏探测器定位在矩形的相应边上；
从所述激光平面在所述第一光敏探测器上的撞击点测量安装平台相对于电梯竖井的位置。
本发明使得在导轨和层站门安装期间测量安装平台在电梯竖井中的位置成为可能。在对准导轨时，一个或两个激光平面也可以用作基准。
本发明尤其适于用在高层建筑物中，在该高层建筑物中，电梯竖井中的提升高度超过75米，优选地超过100米，更优选地超过150米，最优选地超过250米。导轨的对准在高层建筑物中变得严格，以便实现平稳的行驶。
安装平台可以配备有适当的工业机器人，执行导轨的机器人安装。用于这样的导轨的机器人安装的先决条件是能够测量安装平台相对于电梯竖井的位置。
附图说明
下面，参照附图，借助于优选实施方式，将更详细描述本发明，图中：
图1示出电梯的垂直横截面；
图2示出电梯的水平横截面；
图3示出在电梯竖井内的安装平台的水平横截面；
图4示出用于测量安装平台在电梯竖井中的位置的设备；
图5示出可以用在安装平台上的光敏探测器布置；
图6示出计算安装平台的垂直高度位置的可能性。
具体实施方式
图1示出电梯的垂直横截面，而图2示出电梯的水平横截面。
电梯包括轿厢10、电梯竖井20、机器室30、提升机器40、绳索41和对重42。轿厢10可以支撑在传输框架11或围绕轿厢10的吊绳上。提升机器40在第一方向S1上在垂直延伸的电梯竖井20中上下移动轿厢10。吊绳11并由此电梯轿厢10也被绳索41承载，该绳索将电梯轿厢10连接到对重42。吊绳11并由此电梯轿厢10也进一步利用滑动装置70支撑在导轨50处，该导轨在电梯竖井20中沿着垂直方向延伸。电梯竖井20具有底部12、顶部13、前壁21A、后壁21B、第一侧壁21C和第二相对的侧壁21D。两个轿厢导轨51、52定位在电梯竖井20的相对的侧壁21C、21D上。滑动装置70能够包括在电梯轿厢10在电梯竖井20中上下移动时在导轨50上滚动的辊子或在导轨50上滑动的滑靴。还具有两个对重导轨53、54，所述对重导轨定位在电梯竖井20的后壁21B上。对重42利用相对应的滑动装置70被支撑在对重导轨53、54上。层站门(图中未示出)与电梯竖井20的前壁21A相结合地定位。
每个轿厢导轨51、52沿着轿厢导轨51、52的高度利用紧固装置60紧固在电梯竖井20的相应侧壁21C、21D处。每个对重导轨53、54沿着对重导轨53、54的高度利用相对应的紧固装置60紧固在电梯竖井20的后壁21B处。附图仅示出两个紧固装置60，但是沿着每个导轨50的高度具有若干紧固装置60。导轨50的横截面能够具有字母T的形式。导轨元件50的垂直分支形成用于滑动装置70的三个滑动表面，该滑动装置包括辊子或滑靴。由此，在导轨50中具有两个相对的侧滑动表面和一个前滑动表面。滑动装置70的横截面可以具有字母U的形式，使得滑动装置70的内表面设置为靠着导轨50的三个滑动表面。滑动装置70附连到吊绳11和/或对重42。
在电梯轿厢10和/或对重42在电梯竖井20中沿着第一方向S1上下移动时，滑动装置70与导轨50相接合，并将电梯轿厢10和/或对重42在水平面中保持就位。电梯轿厢10在建筑物内的层站之间运输人员和/或货物。电梯竖井20可以形成为使得所有侧壁21、21A、21B、21C、21D由实心墙壁形成或使得侧壁21、21A、21B、21C、21D中的一个或若干个由开放钢制结构形成。
导轨50沿着电梯竖井20的高度垂直延伸。导轨50由此由特定长度，例如5米的导轨元件形成。导轨元件50一个在另一个之后端对端安装。
图1示出第一方向S1，该第一方向是电梯竖井20内的垂直方向。图2示出第二方向S2，该第二方向是电梯竖井20中第一侧壁21C和第二侧壁21D之间的方向。导轨之间的距离(DBG)沿着第二方向S2测量。图2进一步示出第三方向S3，该第三方向S3是电梯竖井20中后壁21B和前壁21A之间的方向，即，前后方向(BTF)。第二方向S2垂直于第三方向S3。第二方向S2和第三方向S3形成电梯竖井20内的水平面内的坐标系统。
图3示出电梯竖井中的安装平台的水平横截面。安装平台100可以利用起重机从电梯竖井20的天花板13悬吊。安装平台100可以进一步利用滑动装置支撑在轿厢导轨51、52上。安装平台100由此在电梯竖井10中在第一方向S1上可向上和向下移动。安装平台100包括支撑臂110、120、130、140，该支撑臂布置在安装平台100的相对两侧上，并在第二方向S2上可移动，用于将安装平台100支撑在电梯竖井20的相对侧壁21C、21D上。安装平台100能够在电梯竖井20内利用支撑臂110、120、130、140闭锁到位。
图4示出用于测量安装平台在电梯竖井内的位置的设备。
两个激光发射器210、220布置在电梯竖井20的底部12上的预定位置。两个激光发射器210、220中的每一个基于激光器光源和旋转反射镜。两个激光发射器210、220的每一个在电梯竖井20内产生垂直向上指向的激光平面LP1、LP2。两个垂直向上指向的激光平面LP1、LP2彼此垂直。激光平面LP1、LP2也可以利用激光器光源的角度移动来产生。在这种情况下所需要的机械运动小于180度，这能够利用非常简单的机械结构来实现。
还具有第一光敏探测器系统，该第一光敏探测器系统结合安装平台100的底部布置。第一光敏探测器系统包括布置成矩形构型的四个第一光敏探测器310、320、330、340。四个第一光敏探测器310、320、330、340的每一个定位在矩形的边上。第一垂直激光平面LP1与第一对两个相对的第一光敏探测器310、330相交。第二垂直激光平面LP2与第二对两个相对的第一光敏探测器320、340相交。第一光敏探测器310、320、330、340给出输出信号，该输出信号表示垂直激光平面LP1、LP2撞击第一光敏探测器310、320、330、340的点。每个第一光敏探测器310、320、330、340的输出信号被传输到控制单元400。安装平台100相对于两个垂直激光平面LP1、LP2的位置由此能够被确定。这意味着基于第一光敏探测器310、320、330、340的测量值，安装平台100相对于电梯竖井20的X-Y位置能够在第二方向S2和第三方向S3上被确定。而且，安装平台100围绕Z轴的旋转可以被确定。基于在电梯竖井20的底部12处的激光发射器210、220的预定位置，垂直向上指向的垂直激光平面LP1、LP2相对于电梯竖井20的位置在第二方向S2和第三方向S3上已知。
而且，如果更多光敏探测器被附连到安装平台100的话，安装平台100的取向也能够相对于激光平面LP1和LP2确定。这意味着通过包括更多光敏探测器，该测量方法可以从2D定位扩展到5D定位(x、y、旋转x、旋转y、旋转z)。如果例如两个第二光敏探测器350、360在第一光敏探测310、320、330、340之下的预定距离处被附连到安装平台100，那么安装平台100围绕X轴和Y轴的旋转可以被计算。第一个第二光敏探测器350能够在第三个第一光敏探测器330之下的例如500mm的距离处附连到安装平台100，由此安装平台100围绕X轴的旋转能够被计算。第二个第二光敏探测器360能够在第二个第一光敏探测器320之下例如500mm的距离处附连到安装平台100，由此，安装平台100围绕Y轴的旋转能够被计算。
当在高层建筑物中进行安装时，建筑物被风导致的建筑物的弯曲或由于太阳造成的加热所致的热膨胀会导致建筑物弯曲。额外的光敏探测器可以附连到电梯竖井20，以便在安装期间测量并补偿电梯竖井20的弯曲的效果。至少两个第三光敏探测器可以被包括，以测量在建筑物的特定高度处的横向移动。包括更多光敏探测器使得有可能也测量围绕X、Y和Z轴的旋转。由于激光平面LP1和LP2覆盖电梯竖井20内的较大距离，因此建筑物的移动能够在不同高度处测量。该设备由此可以进一步包括至少两个第三光敏探测器370、380，它们定位在安装平台100之下。这两个第三光敏探测器370、380被支撑在电梯竖井20上，使得它们与竖井20一起移动。第一个第三光敏探测器370测量电梯竖井20围绕X轴的弯曲，而第二个第三光敏探测器380测量电梯竖井20围绕Y轴的弯曲。第一激光平面LP1与第一个第三光敏探测器370的相交点在电梯竖井20围绕X轴弯曲时将变化，这是由于第一个第三光敏探测器370在电梯竖井20围绕X轴弯曲时移动的事实所致。第二激光平面LP2与第二个第三光敏探测器380的相交点在电梯竖井20围绕Y轴弯曲时将变化，这是由于第二个第三光敏探测器380在电梯竖井20围绕Y轴弯曲时移动的事实所致。X和Y坐标限定了安装平台100在电梯竖井20内的水平位置，而Z坐标限定了安装平台100在电梯竖井20内的垂直高度位置。
图5示出可以用在安装平台上的光敏探测器布置。附图示出了安装平台100相对于激光平面LP1和LP2移位的情况。连接安装在安装平台100上的第一光敏探测器310、320、330、340的中心点的直线的相交点O从激光平面LP1、LP2形成的直线的相交点P1移位。从直线LP1与第一个第一光敏探测器310的相交点A1到中心线的距离是d1，从直线LP1与第三个第一光敏探测器320的相交点A3到中心线的距离是d3，从直线LP2与第二个第一光敏探测器320的相交点A2到中心线的距离是d2，且从直线LP2与第四个第一光敏探测器340的相交点A4到中心线的距离是d4。第二个第一光敏探测器320和相对的第四个第一光敏探测器340之间的距离用附图标记A来标识。第一个第一光敏探测器310和相对的第三个第一光敏探测器330之间的距离用附图标记B来标识。
直线LP1的斜率a能够利用下面的方程(1)来计算：
直线LP2的斜率b能够利用下面的方程(2)来计算：
直线LP1与Y轴的相交点c能够利用下面的方程(3)来计算：
C＝a*0.5*B+d1 (3)
直线LP2与Y轴的相交点d能够利用下面的方程(4)来计算：
d＝-b*d2-0.5*A (4)
点P1的X坐标可以利用下面的方程(5)来计算：
点P1的Y坐标能够利用下面的方程(6)来计算：
在直线LP2平行于Y轴(当d4＝d2且d4-d2＝0)的情况下，点P1的X坐标能够利用下面的方程(7)来计算：
P1(x)＝d2 (7)
在直线LP2平行于Y轴(d4＝d2且d4-d2＝0)的情况下，点P1的Y坐标能够利用下面的方程(8)计算：
P1(y)＝a*(d2-0.5*B)+d1 (8)
这种第一光敏探测器布置使得测量安装平台100在电梯竖井20内在X-Y平面内的位置成为可能，即，测量安装平台100相对于电梯竖井20的位置成为可能。利用该布置也有可能计算取向，即，围绕Z轴的旋转。
图6示出计算安装平台的垂直高度位置的可能性。安装平台100的垂直高度位置，即，安装平台100的Z坐标能够利用下面的方程(9)计算：
其中t是时间差，ω是激光器的角速度2*π*i，U是两个相对的第一光敏探测器之间的距离。
在激光器210、220以60rpm的角速度ω旋转且两个相对的第一光敏探测器310、330或320、340之间的距离U是1000mm的情况下，时间差t能够从上面的方程针对不同垂直距离Z计算。当垂直距离Z是1m时，时间差t是148ms，而当垂直距离Z是350m时时间差t是4547ms。这意味着需要1ns的分辨率，以便能够以1mm的分辨率测量垂直距离Z。这是有可能的，但是要使用的电子器件变得非常复杂并且激光器的旋转速度必须非常稳定，以便使得这种分辨率成为可能。
一旦安装平台100被锁定在电梯竖井20内，安装平台100相对于电梯竖井20的位置利用第一光敏探测器310、320、330、340确定。当静止的安装平台100的坐标已经被确定时，安装平台100上的任何装置的坐标能够被确定。装置的支撑结构可以被静止支撑在安装平台100上，由此装置可以包括用于执行不同任务的机器人臂。装置的支撑结构另一方面可以可移动地支撑在安装平台100上，由此整个装置在安装平台100上可移动。装置相对于电梯竖井20的位置可以基于安装平台100相对于电梯竖井20的位置间接确定。传感器系统可以用在安装平台100上，以便连续确定装置在安装平台100上的位置。
安装平台100可以设置有不同的安装设施，它们为在安装平台100上可移动的一个或若干个机器人的形式。在沿着第一方向S1在电梯轿厢20内向上和向下移动过程中，安装平台100可以利用滑动装置支撑在相对的轿厢导轨51、52上。起重机可以用于在第一方向S1上在电梯竖井20中向上和向下移动安装平台100。
任何类型的商业可获得的光敏探测器310、320、330、340、350、360、370、380可以用于本发明中。光敏探测器310、320、330、340、350、360、370、380由此可以例如由具有各向同性传感器表面的探测器形成，该探测器具有格栅状结构，其提供连续的位置数据。光敏探测器另一方面可以例如由在传感器表面上具有分散传感器的探测器形成，其提供局部分散数据。
信息和控制数据在光敏探测器310、320、330、340和控制单元400之间的传输可以通过无线通信或通过有线形式进行。信息和控制数据在安装平台100上的装置和控制单元400之间的传输可以通过无线通信或通过有线形式进行。
除了结合图6描述的方法外，安装平台100的垂直高度位置还能够通过任何传统上已知的这种方法测量。这可以通过基于激光的距离传感器来进行。另一种可能性是使用绝对值多圈编码器和测量轮用于测量安装平台100的运动。在竖井20内可以具有基准标记，编码器在该地方复位。
激光发射器210、220应该定位成使得激光平面LP1、LP2能够在电梯竖井20中自由传送过导电光敏探测器310、320、330、340、350、360、370、380。如果激光发射器210、220用在高层建筑物中，它们应该能够是远程的。在激光发射器210、220的工作范围不足以用于电梯竖井20的整个高度时，安装能够分区段进行，使得激光发射器210、220在间隔之间升高。电梯竖井20内的灰尘或空气的扰动可能在长距离上造成问题。
本发明可以利用至少两个激光发射器210、220.
激光发射器210、220可以包括激光源、旋转激光束以便将激光束转变成激光基准平面的马达、自调平系统和单或双激光平面倾斜装置。用于远程的激光平面发射器210、220，例如具有550米范围的Leica Rugby420DG可以用于本发明中。光敏探测器310、320、330、340、350、360、370、380例如可以是在0.1mm的分辨率下具有1m长度和500m探测范围的Trimble SR 21。具有能够用在该设备中的若干商用光敏探测器以及激光平面发射器。例如，Finnish Company Dimense具有由最大20个光敏探测器构成的系统。这个系统旨在监视大型物体，如桥梁的移动。
第一光敏探测器310、320、330、340不需要沿着矩形的整个长度延伸，如从图5中所看到的，但是它们应该足够长，使得激光平面LP1、LP2在所有情况下撞击相应的第一光敏探测器310、320、330、340。同样情况适用于第二光敏探测器350、360和第三光敏探测器370、380上。具有200mm长光敏区域的光敏探测器可能对于大部分应用来说是足够的。
激光平面LP1、LP2作为铅垂线的使用与机械铅垂线相比是有利的。机械铅垂线由线形成，在它们被意外触碰时，它们立即开始振动。测量必须被中断直到线停止振动为止。
该设备和方法可以用在电梯竖井中的提升高度超过30米、优选地30-80米、最优选地40-80米的电梯安装中。
该设备和方法另一方面也可以用在其中电梯竖井内的提升高度超过75米、优选地超过100米、更优选地超过150米、最优选地超过250米的电梯安装中。
安装平台100可以用于安装轿厢导轨51、52和/或对重导轨53、54和/或层站门单元。
本发明的使用不局限于在图中公开的电梯的类型。本发明可以用在任何类型的电梯中，例如，也可以用在没有机器室和/或对重的电梯中。对重在图中定位在电梯竖井的后壁上。对重可以定位在电梯竖井的任一个侧壁上或者在电梯竖井的两个侧壁上。提升机器在图中定位在电梯竖井顶部处的机器室内。提升机器可以定位在电梯竖井的底部处或者在电梯竖井中的某点处。
对本领域技术人员而言显而易见的是随着技术进步，本发明的概念可以以各种方式来实现。本发明及其实施方式并不局限于上面描述的示例，而是在权利要求的范围内可以变化。

Claims (8)

1.一种用于测量安装平台在电梯竖井中的位置的设备，其特征在于：
安装平台(100)布置成在电梯竖井(20)内沿着第一方向(S1)向上和向下可移动；
两个激光发射器(210、220)布置在电梯竖井(20)的底部(12)处，所述两个激光发射器(210、220)中的每一个在电梯竖井(20)中产生垂直向上指向的激光平面(LP1、LP2)，所述激光平面(LP1、LP2)彼此垂直；
至少四个第一光敏探测器(310、320、330、340)附连到安装平台(100)，使得它们对于激光发射器(210、220)可达到，每个第一光敏探测器(310、320、330、340)定位在矩形的相应边上；
其中，安装平台(100)相对于电梯竖井(20)的位置能够从激光平面(LP1、LP2)在第一光敏探测器(310、320、330、340)上的撞击点(A1、A2、A3、A4)来测量。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：至少两个第二光敏探测器(350、360)在第一光敏探测器(310、320、330)之下的预定距离处附连到安装平台(100)上，其中，安装平台(100)围绕水平X轴线和水平Y轴线的旋转能够从激光平面(LP1、LP2)在第二光敏探测器(350、360)上的撞击点测量。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，至少两个第三光敏探测器(370、380)在第一光敏探测器(310、320、330)之下的一定距离处附连到电梯竖井(20)，由此竖井围绕水平X轴线和水平Y轴线的弯曲能够从激光平面(LP1、LP2)在第三光敏探测器(370、380)上的撞击点测量。
4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述安装平台(100)包括布置在安装平台(100)的相对侧上的支撑臂(110、120、130、140)，该支撑臂在第二方向(S2)上可移动，用于将安装平台(100)支撑在电梯竖井(20)的相对侧壁(21C、21D)上。
5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，控制单元(400)被布置成控制所述安装平台(100)的运动。
6.如权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少四个光敏探测器(310、320、330、340)连接到控制单元(400)，使得该至少四个光敏传感器(310、320、330、340)的输出信号能够传输到控制单元(400)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备用在高层建筑物内的电梯竖井(20)中，该高层建筑物具有超过75米、优选地超过100米、更优选地超过150米、最优选地超过250米的提升高度。
8.一种用于测量安装平台在电梯竖井内的位置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将安装平台(100)布置成在电梯竖井(20)内沿着第一方向(S1)向上和向下可移动；
将两个激光发射器(210、220)布置在电梯竖井(20)的底部(12)处，所述两个激光发射器(210、220)中的每一个在电梯竖井(20)中产生垂直向上指向的激光平面(LP1、LP2)，所述激光平面(LP1、LP2)彼此垂直；
将至少四个第一光敏探测器(310、320、330、340)布置在安装平台(100)上，使得它们对于激光发射器(210、220)可达到，第一光敏探测器(310、320、330、340)中的每一个定位在矩形的相应边上；
从激光平面(LP1、LP2)在第一光敏探测器(310、320、330、340)上的撞击点(A1、A2、A3、A4)测量安装平台(100)相对于电梯竖井(20)的位置。
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