DE10126585A1

DE10126585A1 - Auf Strahlung basierendes, berührungsloses Positions-Referenzsystem für Aufzüge sowie Verfahren hierfür

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Publication number: DE10126585A1
Application number: DE10126585A
Authority: DE
Inventors: Clement Alexander Skalski
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: CN1198755C; DE10126585B4; US6437315B1; CN1326895A

Abstract

Ein Positions-Referenzsystem für eine Aufzugkabine (30) beinhaltet einen Laser, der einen Strahl emittiert, der von einem Spiegel reflektiert wird. Entweder der Laser oder der Spiegel befindet sich in einer unbeweglichen Position, während die jeweils andere Einrichtung an der Aufzugskabine angebracht ist und sich zusammen mit dieser bewegt. Der Laserstrahl (12) wird mit zwei Frequenzen moduliert, von denen eine eine Grobposition der Aufzugkabine liefert, während der andere eine Feinposition der Aufzugkabine liefert. Eine Positionskalibrierung erfolgt, wenn die Aufzugskabine (30) stationär ist. Wenn die Aufzugskabine sich zu bewegen beginnt, wird die Grobposition ermittelt, während die Feinposition anhand der höheren der beiden Modulationsfrequenzen bestimmt wird. Die Absolutposition der sich bewegenden Aufzugkabine ist somit stets mit einem Ausmaß von Genauigkeit bekannt, das von der höheren Modulationsfrequenz abhängig ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Aufzü ge und befasst sich im Spezielleren mit der Bestimmung der Absolutposition und der Geschwindigkeit einer sich bewegenden Aufzugkabine.

Zum Stoppen eines Aufzugs sanft und bündig mit einem Stockwerk muss das System wissen, wann der Stopp zu in itiieren ist, wann in einen Modus zum Anfahren an ein Stockwerk umzuschalten ist und wann mit dem Öffnen der Aufzugkabinentüren zu beginnen ist. Zur Ausführung die ser Funktionen ist es erforderlich, die exakte Position der Aufzugkabine zu allen Zeiten zu kennen. Anlagen, insbesondere Anlagen mit großer Höhe, verwenden typi scherweise einen digitalen Kodierer, der als Primär-Po sitionswandler (PPT) bekannt ist, um die Bewegung der Aufzugkabine in dem Aufzugschacht zu überwachen. Der PPT ist in dem Maschinenraum an einer Stelle angebracht, die ein direktes Ankoppeln eines verzahnten Stahlbandes ("Selektorband") an den Rahmen der Kabine ermöglicht. Während sich die Kabine in dem Aufzugschacht nach oben und nach unten bewegt, treibt das Selektorband eine Transport- oder Bandscheibe an, die wiederum den Rotor des PPT antreibt, um einen konstanten digitalen Ablese wert der Aufzugkabinenposition auf innerhalb 1/64 eines Zolls (ca. 0,4 mm) zu schaffen.

Das Anbringen eines Selektorbands erfordert eine Scheibe in dem Maschinenraum sowie eine Leerlaufscheibe in der Aufzuggrube, um ein Flattern des Bandes zu verhindern. Das Band läuft entlang der Aufzugkabine in dem Aufzug schacht und benötigt zusätzlichen Platz für seine Unter bringung. Heutzutage besteht das Hauptaugenmerk bei der Ausbildung darin, den "Fußabdruck" des gesamten Aufzugs systems so klein wie möglich zu machen, um den nutzbaren Raum in dem Gebäude für jedweden eigentlichen Zweck des Gebäudes zu maximieren. Zu diesem Zweck ist eine alter native Weise zum Bestimmen der Aufzugkabinenposition wünschenswert.

Kurz gesagt schafft die vorliegende Erfindung zu diesem Zweck ein Positions-Referenzsystem für eine Aufzugkabi ne, wobei das Positions-Referenzsystem einen Laser auf weist, der einen Strahl emittiert, der von einem Spiegel reflektiert wird. Entweder der Laser oder der Spiegel ist in einer unbeweglichen Position angebracht, während die jeweils andere Einrichtung an der Aufzugkabine befe stigt ist und sich zusammen mit dieser bewegt. Der La serstrahl wird mit zwei Frequenzen moduliert, von denen die eine eine Grobposition der Aufzugkabine liefert, während die andere eine Feinposition der Aufzugkabine liefert. Eine Positionskalibrierung erfolgt, wenn die Aufzugkabine stationär ist. Wenn die Aufzugkabine sich zu bewegen beginnt, wird der Grobposition gefolgt, wäh rend die Feinposition anhand der höheren der beiden Mo dulationsfrequenzen bestimmt wird. Die Absolutposition der sich bewegenden Aufzugkabine ist somit stets mit ei nem Ausmaß an Genauigkeit bekannt, das von der höheren Modulationsfrequenz abhängig ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet ein Positions-Referenzsystem für eine Aufzugkabine eine Emissions- und Ansprecheinrichtung zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung von einer Quelle und zum Veranlassen eines Ansprechens von der Ansprecheinrich tung, wenn die elektromagnetische Strahlung auf die An sprecheinrichtung auftrifft; eine Modulationseinrichtung zum Modulieren der elektromagnetischen Strahlung mit zwei verschiedenen Frequenzen; eine Einrichtung zum Be stimmen, ob die Aufzugkabine stationär ist; eine Kali briereinrichtung, die bei stationärer Aufzugkabine sowie ansprechend auf die Modulationseinrichtung dazu ausge legt ist, das System zu kalibrieren, wenn die Aufzugka bine stationär ist, um eine Ausgangsposition der Aufzug kabine zu bestimmen; eine Grobpositionseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, ansprechend auf die Ausgangsposition der Aufzugkabine sowie die Modulationseinrichtung eine Grobposition der Aufzugkabine zu bestimmen, wenn die Aufzugkabine in Bewegung ist; eine Feinpositionseinrich tung, die dazu ausgelegt ist, ansprechend auf die Modula tionseinrichtung eine Feinposition der Aufzugkabine zu bestimmen, wenn die Kabine in Bewegung ist; und eine Einrichtung, die dazu ausgelegt ist, auf der Basis der Grobposition und der Feinposition eine Absolutposition der Aufzugkabine zu bestimmen, wenn die Aufzugkabine in Bewegung ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Verfahren zum Bestimmen einer Absolutposition einer Auf zugkabine folgende Schritte auf: Emittieren von elektro magnetischer Strahlung von einer Quelle und Veranlassen eines Ansprechens von einer Ansprecheinrichtung, wenn die elektromagnetische Strahlung auf die Ansprechein richtung auftritt; Modulieren der elektromagnetischen Strahlung mit zwei verschiedenen Frequenzen; Feststel len, ob die Aufzugkabine stationär ist; ansprechend auf den Schritt der Modulierung und den Schritt der Bestim mung erfolgende Kalibrierung des Systems, wenn die Auf zugkabine stationär ist, um eine Ausgangsposition der Aufzugkabine zu bestimmen; ansprechend auf die Ausgangs position der Aufzugkabine sowie den Schritt der Modulie rung erfolgende Bestimmung einer Grobposition der Auf zugkabine, wenn die Aufzugkabine in Bewegung ist; an sprechend auf den Schritt der Modulierung erfolgende Be stimmung einer Feinposition der Aufzugkabine, wenn die Kabine in Bewegung ist; und auf der Basis der Grobposi tion und der Feinposition erfolgende Bestimmung einer Absolutposition der Aufzugkabine, wenn die Aufzugkabine in Bewegung ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen ei nes Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Laser-Positions-Referenzsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Position in Abhängigkeit von einer feinen Positi onsmessung und einer groben Positionsmessung.

Die konstante Geschwindigkeit von Licht in Luft (Vakuum) kann zur Erzielung von Entfernungsinformation durch Mes sen der Laufzeit von Strahlungsimpulsen verwendet wer den. Dies ist das Prinzip, das bei den ersten Radarein richtungen verwendet wurde. Anstatt der Verwendung von Impulsen kann auch amplitudenmodulierte Dauerstrich strahlung verwendet werden. Der Vergleich der Phase der Umhüllenden der gesendeten und der zurückkehrenden Wel len gestattet eine Bestimmung der Entfernung. Je höher die Modulationsfrequenz, desto höher ist die Auflösung des Systems. Phase kann jedoch nur auf 360° ohne Mehr deutigkeit gemessen werden. Dies begrenzt den Einsatzbe reich des Systems. Bei derzeitigen im Handel befindli chen Systemen wird diese Einschränkung durch Entfer nungsmessung unter Verwendung von zwei oder mehr Modula tionsfrequenzen überwunden. Dies macht zwei oder mehr identische Systeme (was nicht wirklich praktikabel ist) oder ein Zeit-Multiplexen der Modulationsfrequenzen er forderlich. Systeme, die mehrere Frequenzen verwenden, lösen das Problem hinsichtlich der Mehrdeutigkeit, benö tigen jedoch zu viel Zeit pro Zyklus, um eine Positions steuerung eines herkömmlichen Fahrgastaufzugs zu gestat ten.

Keine Mehrdeutigkeit besteht bei dem Positions-Wandler mit der Bezeichnung Otis Smart Primary Position Transdu cer (SPPT), sobald dieser initialisiert ist. Der SPPT ist in dem US-Patent Nr. 5 274 203 beschrieben und wird durch Bezugnahme zu einem Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht. Bei dem SPPT handelt es sich um einen Quasi-Absolutkodierer, indem dieser die Position inner halb grober Zonen misst. Unter Verwendung der Idee von Zonen sowie der Messung innerhalb jeder Zone kann die Mehrdeutigkeit von Laser-Entfernungsmessern auf der Ba sis der Phasenmessung eliminiert werden, während sich gleichzeitig die schnellstmöglichen Aktualisierungen der Position eines sich bewegenden Zieles erreichen lassen.

Nachfolgend wird ein berührungsloses Positions-Referenz system für Aufzüge auf der Basis von Strahlung beschrie ben. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um einen La ser-SPPT. Das System ist wirtschaftlich genug zur Ver wendung in Aufzügen mit geringer Höhe, während es für Aufzüge mit großer Höhe geeignet ist, da es für die Mes sung von Distanzen von 500 m oder mehr in der Lage ist.

Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 zu sehen ist, ist ein Sensor 10 in dem oberen Bereich des Aufzugschachts ange ordnet, und dieser projiziert einen Strahl 12 auf einen Reflektor 20, der oben auf einer Aufzugkabine 30 ange ordnet ist. Der Strahl 12 wird zu einem Detektor in dem Sensor 10 zurückreflektiert. Alternative Anordnungsstel len für den Sensor 10 und den Reflektor 20 sind eine An ordnung des Reflektors 20 in dem oberen Bereich des Auf zugschachts, wobei der Sensor 10 dann auf der Aufzugka bine 30 angeordnet ist, eine Anordnung des Sensors 10 in der Grube bzw. dem unteren Bereich des Aufzugschachts und des Reflektors 20 am Boden der Aufzugkabine 30 sowie eine Platzierung des Sensors 10 am Boden der Aufzugkabi ne 30 und eine Anordnung des Reflektors 20 in der Grube. Wenn sich die Aufzugkabine 30 entlang einer Führungs schiene 40 aufwärts und abwärts bewegt, ändert der Strahl 12 seine Länge, wobei die Zeit des Strahls 12 ab Verlassen des Sensors 10 bis zu seiner Rückkehr direkt proportional zu der Länge des Strahls 12 ist.

Bei dem Strahl 12 handelt es sich vorzugsweise um elek tromagnetische Strahlung, die sich mit einer Geschwin digkeit von c = 3.10⁸ m/s fortpflanzt. Obwohl ein Laser system aufgrund der zunehmenden Verfügbarkeit von kom merziellen Laser-Entfernungsmessern bevorzugt ist, ist jede beliebige Frequenz an elektromagnetischer Strahlung möglich, mit der Ausnahme, dass die niedrigeren Frequen zen keine angemessene Geschwindigkeit oder Auflösung schaffen. Ein System, das Mikrowellenstrahlung verwen det, kann entweder unter Verwendung eines Reflektors oder eines Transponders ausgeführt werden. Der Transpon der sendet ein empfangenes Signal zurück und hilft bei der Eliminierung von Problemen, die in Verbindung mit Mehrweg-Reflexionen auftreten.

Die Tatsache, dass die Geschwindigkeit der Strahlung in einem Vakuum konstant ist, kann zum Auffinden der Di stanz von dem Sensor zu dem Reflektor X verwendet wer den. Diese Distanz wird als Entfernung bezeichnet. Die Entfernung kann aufgrund einer Laufzeitmessung T be stimmt werden. Daraus ergibt sich:

2.X = c.T.

Die bei T erforderliche Auflösung ist definiert als 2.X/c. Wenn X = 1 mm beträgt, beträgt der zeitliche Zu wachs 6,67 10^-12s. Dies ist sehr schwierig zu messen, es sei denn, es werden viele Messungen durchgeführt und ge mittelt.

Eine alternative Weise der Entfernungsmessung besteht in der Verwendung einer Variante des Verfahrens von Fizeau, das dieser zur Messung der Lichtgeschwindigkeit 1849 verwendet hat [Greene, J.R., "Short Range Distance Mea surement by Electromagnetic Phase Comparison Techniques", Geophyiscal Prospecting, Band 25, Seiten 269-279; 1977]. Fizeau verwendete eine rotierende Schei be mit Kerben zum Modulieren des Lichts, das zu einem 6 km entfernten Reflektor gesendet wurde. Der zurückkeh rende Lichtstrahl wurde durch die Kerben derselben Scheibe hindurch betrachtet, die zum Zerhacken des ge sendeten Strahls verwendet wurde. Er stellte die Dreh zahl der Scheibe ein, bis er kein Licht zurückkommen sah. Dies bedeutete eine Phasenverschiebung von 2π Radi an.

Die moderne Version des Experiments von Fizeau verwendet eine Strahlungsquelle und einen elektronischen Modula tor, der in der Lage ist, auf Hundertstel Megahertz zu arbeiten. Die Phasenverschiebung in Radian zwischen den gesendeten und zurückkehrenden Strahlen ist in einfacher Weise erkennbar und beträgt

2.X.f/c.2π,

wobei f die Modulationsfrequenz ist. Wenn f = 100 MHZ beträgt und die Phasenverschiebung 2π beträgt, ergibt sich ein Wert von X = 1,5 m.

Das soeben durchgeführte Beispiel zeigt, dass durch eine Phasenmessung auf 2π Radian eine Entfernung von 0 bis 1,5 m gemessen werden kann. Die Phase, wie sie sich durch die vorstehende Gleichung ergibt, kann auf einen beliebig großen Wert erhöht werden. Die Phase kann je doch nur direkt über einen Bereich von 2π gemessen wer den. Somit beträgt

Phasen_mess = Phase - 2π(n-1),

wobei n die Zonenzahl ist. Es ist allgemein bekannt, dass durch Wählen einer zweiten Modulationsfrequenz die Zone bestimmt werden kann. Für eine Modulationsfrequenz von 1,0 MHZ ist eine nicht mehrdeutige Entfernungsmes sung über 150 m möglich. Für ein System, das Modula tionsfrequenzen von 100 MHZ und 1 MHZ verwendet, kann somit die nicht mehrdeutige Entfernung von 150 m in Form von 100 Zonen betrachtet werden. Unter Verwendung der niedrigeren Modulationsfrequenz lässt sich die Zone auf finden. Die Position innerhalb der Zone wird unter Ver wendung der höheren Modulationsfrequenz aufgefunden. Ob wohl diese Technik für einen stationären Aufzug funktio niert, wenn genügend Zeit zum Bestimmen der Position vorhanden ist, ist diese Technik zu langsam zum Messen der Position eines Aufzugs, während der Aufzug in voller Fahrt ist und sich langsam einem Stockwerk nähert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist der soeben beschriebene Vorgang dargestellt. Die durchgeführten Messungen unter Verwendung der 100-MHZ- und 1-MHZ-Modulation sind als fein bzw. grob dargestellt. Die Zone kann unter Verwen dung der Grobmessung ermittelt werden. Dieses Verfahren ist jedoch nicht schnell genug zur praktischen Verwen dung bei einem Aufzugssystem, während der Aufzug in Be wegung ist. Aus diesem Grund wird bei der vorliegenden Erfindung die Zone vollständig anhand der Feinmessung aufgefunden, sobald die Ausgangszone bekannt ist. Wäh rend sich die Aufzugkabine 30 bewegt und die Messungen der Feinposition durchgeführt werden, werden abrupte Än derungen festgestellt. Es ist möglich, vorauszusehen, wann diese Änderungen auftreten, da die Zonenlänge exakt bekannt ist. Ein möglicher Pseudocode zum Bestimmen der Position ist nachfolgend dargestellt. Die Parameterzo nen-Länge ist bekannt.

1. Zone = Zone, wie sie anhand der Grobmessung bestimmt worden ist
2. Fein_pos = gemessene Feinposition
3. Messung = 1
4. while Messung = 1
5. Fein_pos_alt = Fein_pos
6. Fein_pos = gemessene Feinposition
7. if(Fein_pos-Fein_pos_alt)<Zonenlänge/2
8. dann
9. Zone = Zone-1
10. Ende if
11. if(Fein_pos-Fein_pos_alt)<-Zonenlänge/2
12. dann
13. Zone = Zone+1
14. Ende if
15. Position = Zone.Zone_Länge + Fein_pos
16. if stop = gewünscht
17. dann Messung = 0
18. Ende while

Der vorstehende Pseudocode zeigt die Idee, wie in konti nuierlicher Weise eine Position nur anhand der Feinposi tionsmessung erzielt werden kann. Der Pseudocode soll nur die grundlegende Technik veranschaulichen, wobei viele Varianten möglich sind. Auch kann der tatsächliche Code Tests hinsichtlich der Daten verwenden, um eine Konsistenz zu gewährleisten, wobei auch Codes zum Bewäl tigen von momentanen Unterbrechungen der Strahlung usw. verwendet werden können.

Die Verwendung mehrerer Frequenzen für die exakte Ent fernungsmessung über lange Distanzen unterliegt Ein schränkungen bei der Phasenmessvorrichtung. Im allgemei nen ist eine Phasengenauigkeit in der Größenordnung von 1/1000 bei einem System mit mittleren Kosten möglich.

Wenn man wiederum auf das genannte Beispiel zurück greift, ist eine Genauigkeit bis zu 1500/1000 = 1,5 mm unter Verwendung der Modulationsfreguenz von 100 MHZ möglich. Die Zone kann unter Verwendung der 1-MHZ-Modu lation auf bis zu 150 mm bestimmt werden. Das soeben be schriebene Arbeitsprinzip wird in verschiedenen Formen von kommerziellen Entfernungsmessinstrumenten auf Pha senbasis ausgeführt. Diese beinhalten die Entfernungs messungs-Sensoren, die von der Firma Phase Laser Systems (PLS) in Scottsdale, Arizona, sowie von Leica Geosystems (Leica), Heerbrüggen, Schweiz, hergestellt werden. Diese Instrumente werden in erster Linie für die Entfernungs messung für allgemeine Zwecke verwendet, wie z. B. die Vermessung der Erde, die Messung von Flüssigkeitsständen usw., so dass die Zeit bis zur Erzielung der Entfernung bei diesen Instrumenten in manchen Fällen mehrere Sekun den beträgt. Eine solche lange Zeitdauer ist für ein Verfolgen bzw. einen Gleichlauf mit einem Aufzug nicht geeignet. Die derzeitigen Systeme Otis E411 arbeiten mit einer Verzögerung von ca. 40 ms bei der Verwendung von SPPT-Information. Somit kann ein Laser-SPPT mit einer Nachlaufverzögerung von 40 ms oder weniger direkt bei E411-Systemen verwendet werden. Simulationsstudien haben gezeigt, dass Gleichlaufverzögerungen von bis zu 150 ms bei geringfügiger Neuabstimmung der Bewegungssteuerung tolerierbar sind.

Die Anforderungen für einen Laser-SPPT sind in den nach folgenden Auszügen einer Funktionsspezifikation für ei nen Laser-Positionssensor definiert. Die ins Auge ge fasste Einheit ist in Form eines Paares spezieller Ein zellaser-Entfernungsmesser gedacht, die mechanisch mit einander verbunden sind und eine außerhalb von einer Leiterplatte vorgesehene Geschwindigkeits-Prüfschaltung beinhalten, der von jedem der Entfernungsmesser Signale zugeführt werden. Für eine primäre Positionsmessung sind die nachfolgenden Spezifikationen bevorzugt: eine Ent fernung von 100 m, eine Kodierung von 20 Bits (1.048.576), eine Sollauflösung von 0,5 mm, eine Wieder holgenauigkeit von 2 mm sowie eine maximale Gleichlauf verzögerung für ein sich mit einer konstanten Geschwin digkeit bewegendes Ziel von 40 ms. Die Anforderungen für die Sekundärpositionsmessung sind vorzugsweise die Glei chen wie für die Primärpositionsmessung.

Der Positionszuwachs wird in Bezug auf den Durchmesser der mit dem SPPT verwendeten Scheibe definiert. Der Scheibendurchmesser D wird in mm angegeben, wobei dies auch für den Positionszuwachs delta x gilt. Der SPPT wird auf 4096 Zähler pro Umdrehung skaliert. Somit ist

delta x = π D/4096.

Der Wert von delta x beträgt 0,3896 mm für den am häu figsten verwendeten SPPT-Scheibendurchmesser D von 508 mm. Der effektive Wert von D ist 651,890 mm für einen delta x = 0,5000 mm. Die übertragene Position liegt vor zugsweise in Zählständen des Zuwachses delta x vor.

Die Laser-Sensoranordnung arbeitet in einem Entfernungs messmodus im Großen und Ganzen derart, dass eine Distanz von der Anordnung zu dem Ziel festgestellt wird. Die Kompatibilität mit dem SPPT erfordert, dass ein Bezug der Position zu einem Nullpunkt irgendwo in der Grube hergestellt wird und dass der Positionsanstieg in Rich tung nach oben erfolgt. Dafür sollen die nachfolgenden Definitionen verwendet werden:

R = Entfernung von dem Sensor zu dem Ziel auf dem Pri märkanal (mm)
H = Distanz von dem Sensor zu dem Referenzpunkt (mm)

Die Position für die Steuerung des Aufzugs beträgt dann

X = H-R.

Wenn die Aufzugkabine auf dem ersten Stockwerk geparkt ist, beträgt X typischerweise X = 10.000 mm. Die Parame ter D und H sind vorzugsweise in dem Positionssensor derart vorgebbar, dass die in der Steuerung bereits vor gegebene Stockwerktabelle daran angepasst ist.

Der Sekundärkanal muss mit dem Primärkanal auf 20 mm übereinstimmen.

Die Laser-Sensormodule innerhalb der Sensoranordnung sind während des Betriebs vorzugsweise selbstkalibrie rend. Dies setzt voraus, dass das Ziel stationär ist. Der Bewegungszustand des Ziels (Aufzugkabine) ist der Steuerung bekannt, mit der die Sensoranordnung verbunden ist, wodurch die Erzeugung eines Logiksignals ermöglicht ist, das anzeigt, wann eine dynamische Kalibrierung durchgeführt werden kann. Die Hardware sieht vorzugswei se einen hohen logischen Wert (nominal 5,0 V) vor, wenn eine dynamische Kalibrierung ermöglicht ist. Ein logi scher Nullwert (nominal 0,0 V) zeigt vorzugsweise an, dass nicht bekannt ist, ob das Ziel stationär ist. Die maximale Zeit, die für die dynamische Kalibrierung zu lässig ist, beträgt 1,0 s. Dies gestattet einen Betrieb des Sensors in praktisch allen Aufzugssystemen. Sollte mehr Zeit erforderlich sein, besteht eine gute Möglich keit zur Erzielung von mehr Zeit, wobei jedoch jeder Fall individuell geprüft werden muss.

Die Geschwindigkeit wird anhand der Positions- und der Zeitinformation sowohl für den Primär- als auch für den Sekundärkanal berechnet. Die Berechnungen erfolgen vor zugsweise ohne Einbußen bei der numerischen Genauigkeit. Das bevorzugte Verfahren besteht in der Berechnung der Geschwindigkeit ca. alle 10 ms sowie in der Aufrechter haltung von im Mittel 8 aufeinander folgenden Berechnun gen. Bei dem bevorzugten Ausgang handelt es sich um elf Bits und ein Vorzeichen-Bit. Die Skalierung ist vorzugs weise durch den SPPT-Scheibendurchmesser D definiert. Die grundlegende Skalierung beträgt 0,25 min^-1 pro Zähl vorgang für einen Scheibendurchmesser D. Wenn D = 508 mm beträgt, entspricht die Skalierung 6,65 mm/s/Zählvor gang. Ein Vorzeichen-Bit "1" bezeichnet vorzugsweise ei ne negative Geschwindigkeit.

Eine alternative Verfahrensweise zum Berechnen der Ge schwindigkeit, die zwar nicht ganz so genau ist, bein haltet die Verwendung von

Geschw = (x2-x1)/delta t,

wobei delta t ein zeitlicher Zuwachs von ca. 50 ms ist und x1 und x2 die Positionen sind, die am Beginn und am Ende des zeitlichen Zuwachses bestimmt werden. Wenn eine Anfrage hinsichtlich der Geschwindigkeit erfolgt, wird die letzte verfügbare Berechnung ausgegeben. Dies bedeu tet, dass die Geschwindigkeit bis zu 75 ms veraltet sein könnte. Bei einer maximalen Beschleunigungsrate von 1.200 mm/s² führt dies zu einem Geschwindigkeitsfehler von 90 mm/s, dem durch Geschwindigkeitsprüfungs-Toleran zen in der Aufzugssystemsteuerung Rechnung getragen wer den kann.

Die Geschwindigkeit in dem SPPT wird auf 0,25 min^-1 pro Zählvorgang skaliert. Für einen Scheibendurchmesser D beträgt die für den neuen Sensor erforderliche Skalie rung

Geschw_Skalierung = π D/240.

Für einen Wert von D = 508 mm beträgt die Geschw_Ska lierung = (6,65 mm/s)/Zählvorgang.

Die Initialisierung muss vorzugsweise automatisch bei der Netzeinschaltung erfolgen und muss vorzugsweise in nerhalb von 2 s abgeschlossen sein. Der Wandler signali siert, dass er nicht initialisiert ist, vorzugsweise da durch, dass er das Signal überträgt, dass die Binärposi tion sowohl auf dem Primär- als auch auf dem Sekundärka nal null beträgt.

Der Primär- und der Sekundär-Positionskanal müssen von einander unabhängig sein. Ein Ausfall entweder des Pri märkanals oder des Sekundärkanals soll vorzugsweise kei ne Auswirkung auf den anderen Kanal haben. Das Ziel be steht hier in der Feststellung eines Ausfalls auf dem Primärkanal durch Vergleich mit dem Sekundärkanal. Die ser Vergleich wird vorzugsweise in der Steuerung durch geführt, die Information von dem Sensor enthält.

Daten werden vorzugsweise mit einer Rate übertragen, die nicht unter 9,6 kBaud fallen darf. Schnellere Geschwin digkeiten sind wünschenswert. Die Zykluszeit ist vor zugsweise schnell genug, um eine Aktualisierung von Po sitions- und Geschwindigkeitsinformation wenigstens alle 10 ms zu ermöglichen. Um während der Verlangsamung Auf zugvibrationen zu verhindern, wird die Aufzugkabinenpo sition vorzugsweise aktualisiert, unmittelbar bevor ein Ansprechen auf die Steuerung mit einer Positions-/Ge schwindigkeits-Aktualisierung erfolgt.

Zusätzlich zu der Position kann ein Laser-Entfernungs messsystem auch die Geschwindigkeit der Aufzugkabine 30 feststellen. Aus diesem Grund wird vorzugsweise eine se parate Geschwindigkeitskontrolle vorgesehen, um anzuzei gen, dass die Geschwindigkeit unter einem vorbestimmten Schwellenwert (der Geschwindigkeitskontrolle) liegt.

Ein Beispiel der Technik zur Verwendung bei der Steue rung einer Aufzugposition unter Einsatz eines Laser-SPPT ist nachfolgend zusammengefasst. Als Erstes wird bei stationärer Aufzugkabine zum Zeitpunkt des Starts der Sensor innerhalb von 1,0 s initialisiert. Als Nächstes wird die Aufzugkabine 30 in Bewegung gesetzt, und zwar unter Verwendung von Einzelfrequenz-Aktualisierungen, da die Zonenübergänge bekanntermaßen fortlaufend sind. Von der Aufzuggeschwindigkeit wird niemals erwartet, dass diese 15 m/s übersteigt (die meisten Aufzüge haben maxi male Geschwindigkeiten von weniger als 4 m/s). Bei Ak tualisierung der Position alle 40 ms unter Verwendung einer Geschwindigkeit von 15 m/s beträgt die maximale Aufzugbewegung 0,6 m. Da die Zonen in diesem Beispiel mit einer Beabstandung von 1,5 m definiert sind, kann jede Zone stets mittels einer Einzelfrequenzmessung be stimmt werden. Eine weitere Hilfe beim Erkennen der Po sition besteht darin, dass ein Aufzug stets mit einer bestimmten Bewegungsrichtung läuft. Dies bedeutet, dass sich die Aufzugposition in monotoner Weise ändert, mit Ausnahme vielleicht der letzten wenigen Millimeter der Bewegung.

Das Positions-Referenzsystem für eine Aufzugkabine exi stiert für zwei Hauptzwecke: (1) zum exakten und raschen Anlanden der Aufzugkabine und (2) zum Überwachen der un gefähren Position für Sicherheitszwecke. Der Laser-SPPT kann beide dieser Funktionen zusätzlich zu der Schaffung eines redundanten Positionssignals für den Endschutz ausführen. Die Geschwindigkeit der Aufzugkabine wird in der vorstehend beschriebenen Weise bestimmt. Diese Ge schwindigkeitsinformation wird vorzugsweise für Sicher heits-Überwachungsvorgänge verwendet, wie z. B. die Tür zonen-Geschwindigkeitsüberwachung, die für das schnelle Türöffnen verwendet wird. Die absolute Position der Auf zugkabine wird überwacht bzw. geprüft, wenn die Kabine stationär ist, und zwar in ähnlicher Weise, wie dies vorstehend hinsichtlich der Kalibrierung beschrieben worden ist.

Der SPPT verwendet bei Bedarf eine Hilfsbatterie zur Be stimmung der Aufzugposition nach einem Stromausfall, oh ne dass es hierbei einer Bewegung der Kabine bedarf. Ei ne Hilfsbatterie ist bei einem Laser-SPPT nicht erfor derlich, denn bei Wiederaufnahme der Stromversorgung wird die Absolutposition als Teil der ursprünglichen Netzeinschalt-Kalibrierung automatisch bestimmt. Der La ser-SPPT schafft bei Stromausfall in dem Gebäude vor zugsweise einen Anzeigewert für die Kabinenposition, wenn er mit einer Hilfsbatterie und einer Ableseeinrich tung versehen ist.

Claims

1. Positions-Referenzsystem für eine Aufzugkabine, gekennzeichnet durch:
eine Emissions- und Ansprecheinrichtung (10, 20) zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung (12) von einer Quelle und zum Verursachen eines Anspre chens der Ansprecheinrichtung, wenn die elektroma gnetische Strahlung auf die Ansprecheinrichtung auf trifft;
eine Modulationseinrichtung zum Modulieren der elek tromagnetischen Strahlung (12) mit zwei verschiede nen Frequenzen;
eine Einrichtung zum Bestimmen, ob die Aufzugkabine (30) stationär ist;
eine Kalibriereinrichtung, die bei stationärer Auf zugkabine (30) und ansprechend auf die Modulations einrichtung dazu ausgelegt ist, das System zu kali brieren, wenn die Aufzugkabine stationär ist, um ei ne Ausgangsposition der Aufzugkabine zu bestimmen;
eine Grobpositionseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, ansprechend auf die Ausgangsposition der Aus zugkabine (30) sowie die Modulationseinrichtung eine Grobposition der Aufzugkabine zu bestimmen, wenn die Aufzugkabine in Bewegung ist;
eine Feinpositionseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, ansprechend auf die Modulationseinrichtung eine Feinposition der Aufzugkabine zu bestimmen, wenn die Aufzugkabine in Bewegung ist; und durch
eine Einrichtung, die dazu ausgelegt ist, auf der Basis der Grobposition und der Feinposition eine Ab solutposition der Aufzugkabine zu bestimmen, wenn die Aufzugkabine in Bewegung ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung vorge sehen ist, die dazu ausgelegt ist, auf der Basis der Grobpositionseinrichtung und der Feinpositionsein richtung eine Geschwindigkeit sowie die Richtung der Aufzugkabine bei sich bewegender Aufzugkabine fest zustellen.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle feststehend ist und die Ansprecheinrichtung an der Aufzugkabine angebracht ist.

4. System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle in einem oberen Bereich eines Aufzugschachts für die Aufzug kabine (30) angeordnet ist.

5. System nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle in einer Grube eines Aufzugschachts für die Aufzugkabine an geordnet ist.

6. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprecheinrichtung feststehend ist und die Quelle an der Aufzugkabine angebracht ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprecheinrichtung in einem oberen Bereich eines Aufzugschachts für die Aufzugkabine angeordnet ist.

8. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprecheinrichtung in einer Grube eines Aufzugschachts für die Aufzug kabine angeordnet ist.

9. System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprecheinrichtung (20) ein Reflektor ist.

10. System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung (12) Laserlicht ist.

11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprecheinrichtung ein Transponder ist.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung Mikrowellenstrahlung ist.

13. System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinpositionsein richtung ein derartiger auf Strahlung basierender Phasenmess-Sensor ist, dass nur eine einzige Modula tionsfrequenz verwendet wird.

14. Verfahren zum Bestimmen einer Absolutposition einer Aufzugkabine, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Aussenden von elektromagnetischer Strahlung von ei ner Quelle und Hervorrufen eines Ansprechens von ei ner Ansprecheinrichtung, wenn die elektromagnetische Strahlung auf die Ansprecheinrichtung auftrifft;
Modulieren der elektromagnetischen Strahlung mit zwei verschiedenen Frequenzen;
Bestimmen, ob die Aufzugkabine stationär ist;
ansprechend auf den Schritt der Modulierung sowie den Schritt der Bestimmung erfolgende Kalibrierung des Systems, wenn die Aufzugkabine stationär ist, um eine Ausgangsposition der Aufzugkabine zu bestimmen;
ansprechend auf die Ausgangsposition der Aufzugkabi ne sowie den Schritt der Modulierung erfolgende Be stimmung einer Grobposition der Aufzugkabine, wenn die Aufzugkabine in Bewegung ist;
ansprechend auf den Schritt der Modulierung erfol gende Bestimmung einer Feinposition der Aufzugkabi ne, wenn die Kabine in Bewegung ist; und
auf der Basis der Grobposition und der Feinposition erfolgende Bestimmung einer Absolutposition der Auf zugkabine, wenn die Aufzugkabine in Bewegung ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ferner auf der Basis der Schritte zum Bestimmen der Grobposition und der Feinposition eine Geschwindigkeit sowie die Richtung der Aufzugkabine bestimmt werden, wenn die Aufzugka bine in Bewegung ist.