CN110027947A - 电梯系统和以高准确度定位电梯轿厢的方法 - Google Patents

电梯系统和以高准确度定位电梯轿厢的方法 Download PDF

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Abstract

一种电梯系统（2），包括：井道（4），其在多个层站（8）之间在纵向方向上延伸；电梯轿厢（6），其配置成在所述多个层站（8）之间沿着所述井道（4）行进；至少一个三维结构（12），其沿着所述井道（4）的至少一段在纵向方向上延伸；以及光学传感器（25），其附接到所述电梯轿厢（6）。所述光学传感器（25）配置成检测所述至少一个三维结构（12），以便确定所述电梯轿厢（6）在所述井道（4）内的当前位置。

Description

电梯系统和以高准确度定位电梯轿厢的方法
本发明涉及电梯系统和以高准确度定位在这样的电梯系统中的电梯轿厢的方法。
电梯系统包括在多个层站之间沿着井道行进的至少一个电梯轿厢。为了允许电梯系统的安全操作，必须可靠地确定电梯轿厢在井道内的当前位置。例如，以良好的准确度确定电梯轿厢在井道内的当前位置对于在相应层站和电梯轿厢的楼层之间没有明显台阶的情况下将电梯轿厢定位在层站处是必要的。这样的台阶将对进入和离开电梯轿厢的乘客构成受困危险。
因此提供允许以良好的准确度可靠地确定电梯轿厢在井道内的当前位置的电梯系统和定位在电梯系统中的电梯轿厢的方法是合乎需要的。
根据本发明的示例性实施方案，电梯系统包括：在多个层站之间在纵向方向上延伸的井道；电梯轿厢，其配置成在多个层站之间沿着井道行进；沿着井道的至少一段在纵向方向上延伸的至少一个三维结构；以及光学传感器，其附接到电梯轿厢并配置成检测至少一个三维结构并从至少一个检测到的三维结构确定电梯轿厢在井道内的当前位置。
本发明的示例性实施方案还包括根据本发明的示例性实施方案的确定电梯轿厢在电梯系统的井道中的位置的方法，其中该方法包括沿着井道移动电梯轿厢，检测至少一个三维结构并从至少一个检测到的三维结构确定电梯轿厢在井道内的当前位置。
使用光学传感器检测沿着井道的至少一段延伸的三维结构允许以良好的准确度可靠地确定电梯轿厢的当前位置。即使被灰尘或污垢污染，三维结构也可以以良好的准确度被检测。具有小尺寸的三维结构允许以高分辨率确定电梯轿厢的当前位置。
在下文中阐述了多个可选的特征。这些特征可以在特定的实施方案中单独地或与其它特征中的任一个组合地实现。
至少一个三维特征可以在纵向方向上是周期性的，并包括多个周期性三维特征，例如边缘。在这样的配置中，传感器可配置成检测电梯轿厢在沿着井道移动时所经过的至少一个三维结构的周期性三维特征并对周期性三维特征计数。对周期性三维结构的三维特征计数允许可靠和容易地确定电梯轿厢在井道内的位置。
至少一个三维结构可包括多个子结构，特别是具有三角形横截面的子结构。三角形横截面包括可由光学传感器容易和可靠地检测的边缘。
光学传感器可安装在电梯轿厢的顶部上、底部处或侧面处，其取决于在相应的配置中在哪个位置上是最方便的。根据本发明的实施方案的电梯系统因此允许多个设计选项。
三维结构可在井道的整个长度（高度）上延伸。这样的配置允许使用安装到电梯轿厢的光学传感器在井道的整个长度上以良好的准确度确定电梯轿厢的当前位置。
可选地，三维结构可以只在井道的长度的选定段上延伸。三维结构特别是可以只在相邻于层站的井道的段上延伸。这样的配置允许在层站处以良好的准确度定位电梯轿厢。它进一步节省用于提供沿着井道的整个长度的三维结构的成本。在井道的层站部分之间的段中，以较小的准确度确定电梯轿厢的位置就足够了。因此，这些段不需要被提供有三维结构。在层站区域之间的段中，可使用不需要在井道内的三维结构的可选的传感器例如速度传感器和/或加速度传感器来确定电梯轿厢的位置。
三维结构特别是可包括多个三维结构，每个三维结构在井道的高度的一段上、特别是在相邻于层站之一的井道的一段上延伸。这样的配置允许提供三维结构，其对于在相邻于层站的井道的段中使用光学传感器确定电梯轿厢的位置是必要的，以便允许在层站处以良好的准确度定位电梯轿厢。
至少一个三维结构可由安装到井道的壁的至少一个标记元件提供。至少一个三维结构特别是可由安装到在层站之一处的层站门的至少一个门框架（层站门框架）的至少一个标记元件提供。
安装可以被预先制造的标记元件提供形成在井道内的一个或多个三维结构的方便方式。安装元件特别是可在工厂中安装到层站门的门框架，以便便于电梯系统的安装和/或确保当相对于层站门定位标记元件时的良好准确度。
光学传感器可配置成在相应的情况下在适当时发射和检测可见光、IR和/或UV光。光学传感器特别是可包括配置成发射聚焦（激光）光束的激光光源。聚焦光束允许三维结构、特别是包括具有小尺寸的周期性三维特征的三维结构的可靠检测。
根据本发明的实施方案的操作电梯系统的方法可包括当电梯轿厢的所确定的位置在离预定目的地层站的预定第一距离内时减小电梯轿厢的速度，以及当电梯轿厢的所确定的位置在离预定目的地层站的预定第二距离内时使电梯轿厢停止，预定第二距离小于预定第一距离。这允许以良好的准确度将电梯轿厢定位在预定目的地层站处，在层站和电梯轿厢的楼层之间只形成小台阶或甚至根本没有台阶。
操作根据本发明的实施方案的电梯系统可包括使在层站之一处的电梯轿厢成水平。成水平包括使电梯轿厢停在层站处，通过检测至少一个三维结构来确定电梯轿厢的任何运动，以及在电梯轿厢的所确定的位置和与层站相关的预定位置之间的差异超过给定阈值的情况下通过控制电梯系统的驱动单元来改变电梯轿厢的位置。使在层站处的电梯轿厢成水平防止产生或增加在层站和电梯轿厢的楼层之间形成的台阶。
在下文中，参考附图来描述本发明的示例性实施方案。
图1示意性描绘根据本发明的示例性实施方案的包括电梯安全系统的电梯系统。
图2示出井道的一段和电梯轿厢的示意性放大视图。
图3示出井道的一段和电梯轿厢的更进一步的放大视图。
图4示出当电梯轿厢沿着井道行进经过三维结构时由光传感器提供的信号。
图1示意性描绘根据本发明的示例性实施方案的电梯系统2。
电梯系统2包括在位于不同楼层上的多个层站8之间在纵向方向上延伸的井道4。
电梯轿厢6借助于受拉构件3可移动地悬挂在井道4内。受拉构件3例如缆索或带连接到驱动单元5，驱动单元5配置成驱动受拉构件3，以便在多个层站8之间沿着纵向方向/井道4的高度移动电梯轿厢6。
每个层站8设置有层站门（电梯井道门）10，且电梯轿厢6设置有当电梯轿厢6位于相应的层站8处时允许乘客在层站8和电梯轿厢6的内部之间转移的相应的电梯轿厢门11。
图1所示的电梯系统2的示例性实施方案使用用于悬挂电梯轿厢6的1:1缆索。然而，技术人员容易理解，缆索的类型对本发明不是必要的，并且也可使用不同种类的缆索，例如2:1缆索。电梯系统2还可包括相对于电梯轿厢6同时且在相反的方向上移动的配重（未示出）。可选地，电梯系统2可以是没有配重的电梯系统2，如在图1中所示。驱动单元5可以是在本领域中使用的任何形式的驱动装置，例如牵引驱动装置、液压驱动装置或线性驱动装置。电梯系统2可具有机房或可以是无机房的电梯系统。电梯系统2可使用受拉构件3，如在图1中所示，或它可以是包括例如液压驱动装置或线性驱动装置（未示出）的没有受拉构件3的电梯系统。
驱动单元5由用于在不同层站8之间沿着井道4移动电梯轿厢6的电梯控制单元18控制。
到电梯控制单元18的输入可经由设置在接近电梯层站门10的每个层站8上的层站控制面板7a和/或经由设置在电梯轿厢6内部的轿厢操作面板7b来提供。
层站控制面板7a和电梯操作面板7b可借助于未在图1中示出的电力线路、特别是由电力总线（例如诸如CAN总线的现场总线）或借助于无线数据连接来连接到电梯控制单元18。
为了确定电梯轿厢6的当前位置，轿厢6设置有光学传感器25。电梯轿厢6还可以设置有配置成确定电梯轿厢6的速度和/或加速度的速度和/或加速度传感器26。
传感器25、26可布置在如图1所示的电梯轿厢6的顶部处。可选地，传感器25、26可设置在电梯轿厢6的侧面处或在电梯轿厢6的底部处，例如楼层16之下。
传感器25、26经由信号线23或经由配置成将传感器信号传输到电梯控制单元18的无线连接（未示出）与电梯控制单元18连接。信号线23可以是总线连接层站控制面板7a和具有电梯控制单元18的或单独总线系统的电梯操作面板7b的部分。
为了确定电梯轿厢6在井道4内的实际位置，光学传感器25配置成检测设置在井道4的壁15（井道壁15）处的至少一个三维结构12。
至少一个三维结构12可在井道4的整个长度（高度）上延伸。可选地，至少一个三维结构12可以只在井道4的长度的段上延伸，如图1所示。还可以有在井道4的整个长度上延伸的第一三维结构12和只在井道4的长度的段上延伸的第二三维结构12。
在图1所示的配置（其中至少一个三维结构12不在井道4的整个长度上延伸）中，当电梯轿厢6在未设置有三维结构12的井道4的一段中行进时，可通过合并由附接到电梯轿厢6的速度和/或加速度传感器26提供的信息来确定电梯轿厢6的位置。在设置有三维结构12的井道4的段中，特别是在相邻于层站8/层站门10的段中，可从光学传感器25与至少一个三维结构12的交互作用中以增加的准确度确定电梯轿厢6的位置。这将在下面更详细地描述。
图2示意性示出具有电梯轿厢6的井道4的一段的放大视图。图3示出更进一步的放大视图。层站部分8和层站门10没有在图2和图3中示出。为了更清楚地示出三维结构12，图2和图3不是真实地按比例的，即，三维结构12相对于电梯轿厢6不相称地被放大。
在图2和图3中，三维结构12被提供为附接到井道壁15的多个标记元件13。每个标记元件13在井道4的一段上在纵向方向上延伸。每个标记元件13例如在纵向方向上可具有250 mm的长度。还有井道壁15的未设置有三维结构12的段14。
标记元件13特别是可附接到相邻于层站门10的井道壁15，以便允许在层站8处以良好的准确度定位电梯轿厢6。标记元件13特别是可以附接到层站门10的门框架9（见图1）。
在图2和图3所示的实施方案中，三维结构12是分别包括多个子结构17的周期性三维结构12。在图2和图3所示的实施方案中，每个子结构17具有三角形横截面。每个子结构17具有构成面向电梯轿厢6的周期性三维特征17c的边缘17c。
在图2和图3所示的实施方案中，每个三角形子结构17具有水平地、即从垂直井道壁15正交地延伸到井道4内的上侧17a。每个三角形子结构17还包括在上侧17a的上边缘17c和井道壁15之间延伸的倾斜下侧17b。
上侧17a可分别具有0.1 mm到10 mm的长度L，特别是1 mm到5 mm的长度L，且每个三角形子结构17可具有1 mm到20 mm的高度H，特别是5 mm到15 mm的高度H，更特别地10 mm的高度H（见图3）。
技术人员将理解，在图2和图3中描绘的子结构17仅仅是示例性的，并且子结构17可具有用于提供面向电梯轿厢6和光学传感器25的周期性三维特征17c的不同形状。
例如，子结构17可具有包括在底部处的水平延伸的侧面和在顶部处的倾斜侧。
光学传感器25包括配置成朝着井道壁15发射光束30的至少一个光源27，例如激光光源27。所发射的光束30可包括可见光、IR光和/或UV光。
在电梯轿厢6定位成相邻于标记元件13的情况下，所发射的光束30由多个子结构17之一反射，且反射光32由光传感器29的一个光传感器29检测。在水平方向上在光学传感器25和井道壁15之间的距离D可延伸高达150 mm。距离D特别是可以在50 mm到150 mm的范围内（50 mm ≤ D ≤ 150 mm），更特别地在75 mm到100 mm的范围内（75 mm ≤ D ≤ 100 mm）。
在图4中示出在三维结构12的子结构17和由光传感器29提供的信号34之间的关系。
由于三维结构12的周期性，当电梯轿厢6沿着井道4行进经过三维结构12时，由光传感器29提供的信号34振荡。
因此，当电梯轿厢6沿着井道4行进时，可通过对由光传感器29提供的信号34的峰值36计数来确定电梯轿厢6沿着井道4的位置。为了清楚，在图4中只有一些峰值36和三维结构12的子结构17被提供有参考符号。
对由光传感器29提供的信号34的峰值36计数允许在井道4的设置有三维结构12的段中以良好的准确度确定电梯轿厢6在井道4内的当前位置。可达到的准确度由子结构17的尺寸和光学传感器25的分辨率设置。
光学传感器25特别是可能够每秒对500个特征（边缘）17c计数。在接近层站的门区域中，光学传感器25可提供分别具有在0.5 ms和500 ms之间的长度的脉冲。
通过在相邻于层站8的区域中提供三维结构12，电梯轿厢6可以以良好的准确度被定位在期望层站8处，防止在期望层站8和电梯轿厢6的楼层16之间的明显台阶的形成。
特别是，当电梯轿厢6被确定为位于离期望层站8的预定第一距离d1内时，接近期望层站8的电梯轿厢6的速度可减小，且电梯轿厢6一被确定为位于离期望层站8的小于预定第一距离d1的预定第二距离d2（d2 < d1）内，电梯轿厢6的运动就可停止（见图1）。
根据本发明的示例性实施方案的与至少一个三维结构12组合的光学传感器25也可用于使位于层站8处的电梯轿厢6重新成水平。
虽然电梯轿厢位于层站8处，但可使用光学传感器25继续监测电梯轿厢6的实际位置。当电梯轿厢6沿着井道4的高度的位置例如由于由离开或进入电梯轿厢6的乘客引起的电梯轿厢6的重量的变化而改变了多于预定第三距离d3（见图1）时，可以使电梯轿厢6重新成水平，即，可以通过适当地控制驱动单元5来调节电梯轿厢6在井道4内的位置，以便防止在期望层站8和电梯轿厢6的楼层16之间的台阶的形成或增加。
虽然参考示例性实施方案描述了本发明，但本领域技术人员将理解，可做出各种变化且等效形式可代替其元件而不偏离本发明的范围。此外，可做出很多修改以对本发明的教导采用特定的情况或材料而不偏离其基本范围。因此，意图是本发明不限于所公开的特定实施方案，而是本发明包括落在权利要求的范围内的所有实施方案。
参考符号

Claims (15)

1.一种电梯系统（2），包括
井道（4），其在多个层站（8）之间在纵向方向上延伸；
电梯轿厢（6），其配置成在所述多个层站（8）之间沿着所述井道（4）行进；
至少一个三维结构（12），其沿着所述井道（4）的至少一段在纵向方向上延伸；
光学传感器（25），其附接到所述电梯轿厢（6）并配置成检测所述至少一个三维结构（12）用于确定所述电梯轿厢（6）在所述井道（4）内的当前位置。
2.如权利要求1所述的电梯系统（2），其中所述至少一个三维结构（12）在所述纵向方向上是周期性的，以及其中所述光学传感器（25）配置成检测所述电梯轿厢（6）在沿着所述井道（4）移动时所经过的所述至少一个三维结构（12）的周期性三维特征（17c）并对所述周期性三维特征（17c）计数。
3.如权利要求1或2所述的电梯系统（2），其中所述至少一个三维结构（12）的所述周期性三维特征（17c）包括边缘（17c）。
4.如前述权利要求中任一项所述的电梯系统（2），其中所述至少一个三维结构（12）包括多个子结构（17），特别是具有三角形横截面的子结构（17）。
5.如前述权利要求中任一项所述的电梯系统（2），其中所述光学传感器（25）安装在所述电梯轿厢（6）的顶部上、侧面处或底部处。
6.如前述权利要求中任一项所述的电梯系统（2），包括在所述井道（4）的整个长度上延伸的三维结构（12）。
7.如前述权利要求中任一项所述的电梯系统（2），包括多个三维结构（12），每个三维结构（12）在所述井道（4）的所述高度的一段上延伸，特别是在相邻于所述层站（8）之一的所述井道（4）的一段上延伸。
8.如前述权利要求中任一项所述的电梯系统（2），其中所述至少一个三维结构（12）由安装到所述井道（4）的壁的至少一个标记元件（13）提供。
9.如前述权利要求中任一项所述的电梯系统（2），其中所述至少一个三维结构（12）由安装到在所述层站（8）之一处的层站门（10）的至少一个门框架（9）的至少一个标记元件（13）提供。
10.如前述权利要求中任一项所述的电梯系统（2），其中所述光学传感器（25）包括配置成发射和检测可见光的至少一个光源（27）。
11.如前述权利要求中任一项所述的电梯系统（2），其中所述光学传感器（25）包括配置成发射和检测IR和/或UV光的至少一个光源（27）。
12.如前述权利要求中任一项所述的电梯系统（2），其中所述光学传感器（25）包括激光光源（27）。
13.一种确定电梯轿厢（6）在根据前述权利要求中任一项的电梯系统（2）的所述井道（4）中的位置的方法，其中所述方法包括沿着所述井道（4）移动所述电梯轿厢（6），检测所述至少一个三维结构（12），且特别是通过对由所述电梯轿厢（6）经过的所述至少一个三维结构（12）的周期性三维特征（17c）计数来确定所述电梯轿厢（6）在所述井道（4）内的所述当前位置。
14.根据权利要求13的操作电梯系统（2）的方法，其中所述方法包括当所述电梯轿厢（6）的所确定的位置在预定目的地层站（8）周围的给定第一距离（d1）内时减小所述电梯轿厢（6）的速度，以及当所述电梯轿厢（6）的所确定的位置在所述预定目的地层站（8）周围的给定第二距离（d2）内时使所述电梯轿厢（6）停止。
15.根据权利要求13或14的操作电梯系统（2）的方法，其中所述方法包括使所述电梯轿厢（6）停在层站（8）处，通过检测所述至少一个三维结构（12）来确定所述电梯轿厢（6）的任何运动，以及在所述电梯轿厢（6）的所确定的位置和与所述层站（8）相关的预定位置之间的差异超过给定阈值（d3）的情况下改变所述电梯轿厢（6）的位置。
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