CN113734921A - 电梯轿厢的移动评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于评估电梯轿厢(1)在井道内的移动的系统和方法。这同样基于通过旋转编码器或加速度传感器收集轿厢的移动数据。由于这些数据是脉冲计数，因此需要将其转换为真实的移动数据。通过将移动数据与轿厢经过的长度距离进行比较来自动校准该转换，其中所述长度距离被配置为不会随时间变化。基于通过所述校准获得的精确的移动结果，还可以获得轿厢在井道中的更好的位置结果。

Description

电梯轿厢的移动评估方法

技术领域

本发明涉及用于检测电梯轿厢移动的定位系统的技术领域，其中相应的数据评估应旨在确定相对于其井道的轿厢位置。

背景技术

电梯系统包括沿多个层站之间的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，为了将电梯轿厢定位在层站处而在相应的层站和电梯轿厢的地板之间没有明显的台阶的情况下，需要高精度地确定电梯轿厢在井道内的当前位置。这样的台阶将对进入和离开电梯轿厢的乘客构成陷阱危险。

因此，必须知道有关轿厢在竖井中移动的细节，这导致了传统上电梯设有定位系统。

这样的系统包括例如安装在电梯轿厢上的簧片开关，而永磁体沿着井道中的行进路径设置。这些磁体设置成使得当轿厢经过开关时簧片开关会对相邻的磁体做出反应。当轿厢地板与层站地板齐平时，用于这种相互作用的特定位置是例如电梯层站位置。另外，安全开关或机械斜坡设置在选定的位置，例如在电梯竖井的末端附近，以确定电梯轿厢在竖井中允许移动的极限。

在现有技术中，还从文献EP3366627A1中已知利用电子监控器件来监控电梯轿厢在电梯竖井中的位置，电子监控器件包括位置传感器，位置传感器可以是加速度传感器。

电机控制是确定轿厢位置的另一个示例方案。关于电机部件的位置信息对于控制电机本身是有用的，但是对于确定响应于电机的操作而移动的其他部件的位置也是有用的。例如，在JP2014510959中公开了这种解决方案。为此，可以实现对旋转部件的分辨率进行计数的编码器。通常，编码器分辨率转换是借助于系统中保存的参数将计数的脉冲转换为位置数据而得出的。这类参数包括例如用于所述转换的校准参数。但是，该解决方案的局限在于，任何分辨率值都只是计算得出的标称值，而不是基于系统的实际物理特性。此外，通过使用在生产阶段设置的安全参数或在现场更新的安全参数来提供编码器分辨率，其中任何安全参数仅允许由特别授权的工作人员进行更改。但是，由于编码器和相关零件的生产差异，很难知道控制系统生产中已经存在的精确编码器分辨率。

除其他之外，这些解决方案的问题还在于，由于缺少一种控制或验证，它们可能不可靠。另一方面，冗余的测量系统成本很高。至少在使用电梯时，编码器分辨率也会由于编码器滚轴或其他零件的磨损而改变。这种现象伪造了编码器计算输出的移动数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动评估，该移动评估方便地用于电梯系统，即用于在井道中行进的电梯轿厢，该电梯轿厢的实际尺寸在构思阶段不能被事先准确地预测。但是，如上所述，电梯系统必须随时准确地检测轿厢的移动和位置。此外，由于永久性的高负荷，竖井随后还会受到物理变化的影响，位置检测系统必须能够对此作出动态反应。

至少期望将移动确定系统用作用监控超速情况和/或用于检测电梯轿厢的末端移动极限的安全装置。

最后，应提供一种用于评估电梯轿厢的移动的方法和系统，该方法和系统能够以高精度进行可靠的确定，同时成本有效并且易于实现或安装。

本发明的思想是基于通过编码器或加速度传感器获得的移动数据，该编码器或加速度传感器用于测量电梯轿厢的移动，并借助于在井道中定义的、物理上不可改变的固定行程自动校准。因此，所定义的行进距离是恒定的，并且即使在电梯系统或电梯系统周围有应力的条件下也不能改变。为此，在井道中安装识别标记作为信号条带，以构成不可更改的定义行进距离，即，预定长度定义了所需的参数，用于校准反映编码器或加速度传感器在线收集的移动数据的信号。换句话说，所述识别标记是单一的单个装置。这是有利的，因为信号条带的长度是稳定的，所以它不会例如由于建筑物的沉降、或者如果信号条带的安装位置在竖井中错误地改变而改变。

基本上，本发明的自动校准程序如以下所述工作：当移动中的轿厢经过或到达所述识别标记(例如指示条带)时，通过安装在轿厢上的指示条带读取器装置检测到所述通过。同时，还通过增量编码器计算出指示条带上的行进距离，该增量编码器被链接用于测量轿厢在整个井道中的移动。然后，当后者输出其信号作为移动结果时，将其与指示条带的竖直测量范围的长度参数定义(以下也简称为“指示条带的长度”)进行比较。然后基于所述比较在线校准转换因子。由于指示条带的长度是准确已知的，稳定且恒定的，其不会由于例如建筑物的设置或电梯部件的磨损而变化，因此这对于编码器的信号给出了非常准确的校准结果。

因此，本发明提出了一种可靠的校准器件，其增加了测量设备的准确性和安全性。另外，因为改变安全参数不应该是现场的常规程序，所以本发明有益于具有每台计算机自动校准编码器分辨率的可能性。因此，本发明还有助于自动调试电梯并避免引起呼梯命令(call-out-charges)的故障。如果由于编码器磨损而导致需要维修，可以在备件可用之前通过调整编码器的输出来对现有零件进行新的自动校准。

更详细地，在移动数据和电梯轿厢行进的对应物理距离之间存在转换因子。本发明涉及校准该转换因子，使得移动数据将尽可能精确地缩放到行进距离。

更详细地，本发明引入了如所附权利要求1中所要求的新方法。相对于根据从属权利要求所引用的便利实施例，对后者进行了修改。此外，存在根据权利要求6的移动确定系统，其具有分别作为从属权利要求的主题的优选实施例。

关于系统，该系统包括增量编码器，该增量编码器可以安装到电梯提升机、竖井或轿厢。例如，增量编码器可以安装到绳索滑轮，绳索滑轮是自由旋转的滑轮，电梯系统的提升绳索围绕该自由旋转滑轮被引导。根据第一种可能性，自由滑轮在被安装到轿厢现场时可以被安装到轿厢吊索，并且一旦轿厢在竖井中移动，它就对旋转脉冲进行计数。作为替代，滑轮可以是安装在竖井中的固定滑轮，其中，像超速限速器绳索一样的绳索被围绕这种滑轮引导。然后，由于轿厢与超速限速器绳索连接，因此滑轮也随着轿厢的移动而同步旋转。至少，编码器可以替代地实施在驱动牵引滑轮的电动机中，围绕牵引滑轮引导用于移动轿厢的绳索。在所有情况下，编码器都通过计数脉冲来检测轿厢的移动，这些脉冲间接地参考了轿厢的行进距离。

增量编码器由此提供了电梯轿厢的行进移动信息，该信息可以被处理以导致代表轿厢在井道中的实际相对位置的信息。为此，滑轮的旋转移动数据被传输到控制器。所述控制器可以安装到轿厢或电梯系统中的其他地方。控制器也可以是安全控制系统的一部分。无论如何，当考虑到滑轮的直径时，控制器可以从旋转测量(即计数的脉冲)中计算出绳索通过滑轮的距离。通过简单的关联，滑轮的滚动长度便反映了轿厢的移动距离。由此，也可以确定轿厢在竖井中的位置。此外，控制器可以根据每个时间单位的行进距离来计算滑轮的旋转速度。因此，行进距离测量的精度提高也意味着轿厢速度计算的精度提高。现在，转向加速度传感器时，原理是相同的，其中要结合加速度数据以获得轿厢的速度和相对位置。

在下文中，由增量编码器提供的脉冲数和电梯轿厢行进的物理距离被称为“编码器分辨率”。

现在，本发明将校准来自编码器或传感器的移动数据：当轿厢经过竖井中的参考距离时，编码器分辨率得到验证，该参考距离反映了绝对且不可改变的行进距离，并且随着时间的流逝绝对恒定。该参考距离来自至少一个识别标记，该识别标记布置在井道的壁或任何其他结构上。考虑这些标记有助于确定电梯轿厢在竖井内的当前移动数据，因为每次当电梯轿厢经过竖井中的所述标记时，由编码器或传感器传输的数据可以相互关联。

作为一种识别标记，可以存在在门区域之间具有位置参考磁体的指示条带，或者作为方便的示例，是层站门区域上的标记并且例如设置有门区域磁体。这些提供了大约20到30厘米的竖直测量范围。在这种情况下，电梯轿厢配备有读取器装置，该读取器装置从磁体读取与电梯轿厢的线性位置相对应的识别标记，然后将其转换为长度尺寸。要注意的是，在指示条带的长度内，单个磁体之间的距离是固定的并且不可改变。然后，可以利用编码器在电梯井道的整个长度上测量层站区域之外的电梯轿厢移动数据，其中，利用指示条带的区域磁体自动校准编码器分辨率。

根据示例，标记可以分别位于每个层站处，从而导致多个指示条带。编码器/加速器和标记的这种组合实现了轿厢在两个标记之间移动期间可以知道轿厢的位置，而重新校准会获得更正(如果需要)，以在经过指示条带时调整编码器分辨率。

也可能有具有不同长度的不同种类的指示条带。在这种情况下，在编码器分辨率的校准过程中必须考虑不同长度的指示条带。也有可能仅将单个指示条带的长度的一个子部段(或多个子部段)用于校准。优选地，在电梯运行期间不断地重复该校准过程。可以这样，校准不仅仅基于单个指示条带上的行进，而是基于多个指示条带上的行进，例如三个顺序指示条带上的行进。替代地，在单个指示条带上的行进可以重复多次。

如果单个校准过程表明编码器分辨率的变化超过允许范围，则可以重新检查校准。如果仍然超出允许范围，则既可能电梯停止运行，或者可能电梯继续运行但安排进行维护访问，使得将验证移动确定系统的运行状况，并在必要时提供维护。

为了传输编码器和识别标记的数据，电梯轿厢设置有包括节点的安全总线系统，该安全总线系统经由数据总线(安全总线)连接到电气安全控制器，该数据总线与拖曳电缆一起被引导。编码器的读取器以及识别标记的读取器连接到总线节点，以便将编码器的移动数据和来自识别标记的数据传输到安全控制器。因此，移动测量装置(包括上面阐明的部件)被设计为与电子安全控制器的高安全等级相匹配，例如符合标准EN81-20；IEC 61508的安全完整性等级3(SIL3)。替代地，可以在将其转发到安全控制器之前在总线节点中执行编码器分辨率校准过程。

基于由于根据本发明的编码器分辨率的自动校准步骤而获得的关于轿厢移动的精确移动结果，还提供了由此产生的轿厢的更精确定位。当例如电梯轿厢开始在楼层运行时，当前轿厢的位置将输出到定位系统。只要轿厢沿竖井移动，转向滑轮的移动就会逐渐旋转，并自动与轿厢的移动同步。基于绳索在转向滑轮上的滑移最小，可以利用转向滑轮的直径准确计算轿厢的移动。但是，一旦绳索滑轮在其使用寿命期间出现一些磨损，这种磨损会影响其直径的值，可以对这种现象进行补偿，因为本发明的本质，可以对编码器分辨率进行校准。

此外，从绳索滑轮输出的数据中的恒定偏差或误差将通过编码器分辨率进行校准，其中编码器分辨率尤其适合于相应地存储在安全控制器的存储器中绳索滑轮的直径值。通过监控这些数据，可以监控转向滑轮的磨损，并响应于其触发维修需求。

附图说明

在下文中，通过如图所示的实施例来阐明本发明。其中：

图1是根据本发明的安装有绳索滑轮的电梯轿厢的各部件的视图。

图2示出了根据本发明的绳索滑轮的细节；一个细节是平面图，而另一个细节是截面图。

图3可视化了可能的校准算法。

具体实施方式

图1示出了电梯轿厢1的吊索。在其底部具有滑轮梁3，在滑轮梁3处安装有两个绳索滑轮2，通过绳索滑轮2引导用于悬挂轿厢的提升绳索(未示出)。这两个绳索滑轮2均设有编码器。因为有两个分别带有编码器的绳索滑轮，所以对编码器信息进行相互比较，以增加用于确定轿厢在竖井内的位置的装置的安全等级的可靠性。

编码器最好是磁编码器，如图2所示。它包括安装在绳索滑轮2的架上的磁性带5。读取器6安装在滑轮梁3的孔中。

代替于编码器，可以将安装在轿厢上的加速度传感器用于电梯轿厢的速度和位置计算。

当电梯轿厢进一步配备有识别标记读取器装置时，在电梯竖井中安装有在功能上一同起作用的识别标记。

电梯轿厢还设置有安全总线节点，该安全总线节点通过数据总线(即安全总线)连接到电气安全控制器，该数据总线包括在拖曳电缆内。读取器6以及识别标记读取器装置被连接到总线节点，使得编码器的移动数据被传输到安全控制器。

根据图3，可视化了用于校准的可能算法。从左侧可以看到，在符号视图中显示了电梯井道，在井道中，轿厢可以上下移动(如左箭头所示)。地板磁性条带安装在井道中的地板高度处，该条带被划分为十个几乎等距离的样本区域S1到S10。存在上标度区域“USA”和下标度区域“LSA”，每个区域都包含五个样本区域，即上标度区域包含编号为S1到S5的样本区域，下标度区域包含编号为S6到S10的样本区域。这两组标度区域“USA”和“LSA”可以分开指定的距离，但属于构成识别标记的同一识别条带。在此示例中，上标度区域“USA”为55毫米至105毫米，下标度区域“LSA”为-55毫米至-105毫米。从S1到S10的每个区域都设有识别标记，即从识别条带的磁体的变化磁场解析的值，该值将各个区域位置识别为线性位置“LP”。

可以说，

-通过识别标记读取器装置为区域“样本1”分配了从识别标记中检索到的线性位置值“100”；

-区域“样本2”被分配线性位置标识符“91”；

-区域“样本3”被分配线性位置标识符“80”；

-区域“样本4”被分配线性位置标识符“70”；

-区域“样本5”被分配线性位置标识符“60”；

-区域“样本6”被分配线性位置标识符“-60”；

-区域“样本7”被分配线性位置标识符“-70”；

-区域“样本8”被分配线性位置标识符“-81”；

-区域“样本9”被分配线性位置标识符“-90”；

-区域“样本10”被分配线性位置标识符“-100”；

当轿厢行进过整个识别条带时，可以通过以下方法在所述样本区域的整个范围内为每个样本1到10计算线性位置变化：

线性位置变化¹＝“S1的LP”减去“S10的LP”；

线性位置变化²＝“S2的LP”减去“S9的LP”的值；

等等。

来自编码器的移动数据也完成了类似的列表。对于每个样本S1至S10，分配了对应的编码器脉冲计数“EPC”，其中，编码器脉冲计数变化通过以下方式反向计算：

编码器脉冲计数变化¹＝“S10的EPC”减去“S1的EPC”；

编码器脉冲计数变化²＝“S9的EPC”减去“S2的EPC”；

等等。

在下一步中，通过以下方式为所有样本计算编码器分辨率值：

这导致标题为“ERV”的下方的表中列出的五个结果。

然后，以升序对编码器分辨率值进行排序，这样的列表标题为“SERV”，代表已排序的编码器分辨率值(Sorted Encoder Resolution Values)。

在下一步中，将中位数值存储到数组，该数组包括所有通过区域位置(即为其分配的磁体)的编码器分辨率值。此数组列表的标题为“ERVM”，代表编码器分辨率值中位数(Encoder Resolution Values Median)。当对中位数值进行四次重复计算时，填充包含五个占位符的数组，其中为所有通过的磁体设置中位数分辨率值。这显示了最佳模式，而应该对于通过至少三个磁体计算至少三个分辨率的中位数值，以获得合理的结果。这是统计现象：虽然当增加样本数量时，可以获得更可靠的测量结果，但实际上表明，三个磁体足以满足最小的可靠结果的需要。然后，对至少三个磁体重复相同的计算，并以相同的方式设置其中位数值。如在图3的最下方的EVRM表中可以看到的，该表存储了5个不同的值，这意味着针对五个不同磁体重复了相同的计算，并且它们的中位数值已经存储在所述EVRM表中。

现在，为每个成功采样的磁体计算中位数分辨率，并将其存储到数组中。当存在足够数量(例如三个)的此类中位数值时，计算平均值并将其用作转换因子。最后，根据所有磁体的编码器中位数分辨率值，计算出编码器分辨率值–在本示例中为0.2498。现在将该值作为转换因子，用于将编码器脉冲计数转换为行进距离，该距离反映了移动数据的校准。所示算法具有一些好处：首先，其很容易在处理器的计算机程序中实现。例如，选择中位数值而不是平均值，就意味着计算机程序不必进行计算，而只需比较各个值并从中进行选择，就不需要太多的处理能力。其次，将覆盖同一磁体内样本之间的不同长度，包括样本1和10定义的最大长度。当然，也将有较短的长度，例如样本5和6之间的长度，但是仍然有中位数值选择，这将排除可能的单个误差。

Claims (7)

1.一种用于评估电梯轿厢(1)在井道内的移动的方法，包括以下步骤：

-通过旋转编码器或加速度传感器，收集与移动所述电梯轿厢(1)有关的至少一个部件的移动数据，

-读取至少一个识别标记的值，所述识别标记安装在井道中，电梯轿厢在移动时能够经过或到达所述识别标记，

-同时，将旋转移动数据和所述识别标记的值传输到控制器，

-拾取所述至少一个识别标记的两个信号值，所述信号值指示所述至少一个识别标记的定义的长度，

-响应于所述两个信号值的接收，采样至少两个移动数据读数，并且

-通过计算转换因子来校准移动数据，其中所述转换因子基于所述至少一个识别标记的两个拾取的信号值和所述至少两个移动数据读数。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，只要所述轿厢(1)经过所述识别标记，评估就会自动进行。

3.根据权利要求2所述的方法，

其中，通过所述转换因子将校准后的移动数据转换为参考所述轿厢在井道中的相对位置的轿厢位置数据。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，位置数据是从安装在所述井道中的其他识别标记收集的。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，校准步骤在电子安全控制器中执行。

6.一种用于电梯轿厢的移动确定系统，包括在井道中移动的电梯轿厢，所述系统包括：

-在线测量装置，例如旋转编码器或加速度传感器，其收集与移动所述电梯轿厢(1)有关的至少一个部件的移动数据，

-至少一个识别标记，所述识别标记安装在井道中，所述电梯轿厢在移动时可以经过所述识别标记，其中，所述识别标记被设计为指示定义的长度尺寸，和

-用于基于所述识别标记的长度数据校准所述在线测量装置的测量的移动数据的器件，

其中，所述系统被配置为执行根据权利要求1至5中的一项所述的方法。

7.根据权利要求6所述的移动确定系统，其中，用于校准所述在线测量装置的测量的移动数据的器件包括用于计算转换因子的器件，其中，所述转换因子基于所述识别标记的长度数据和所述移动数据。

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