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Die
Erfindung betrifft ein Absolutpositionsmesssystem für eine Karusselltür nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es
gibt unterschiedliche Antriebssysteme für Karusselltüren, wobei
sich Elektromotoren oberhalb oder unterhalb eines Drehkreuzes mit
daran angeschlossenen Flügeln
befinden.
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Ferner
gibt es eine Karusselltür
nach der
DE 44 25 047
A1 , bei der zum motorischen Antrieb ein Linearmotor verwendet
wird. Dabei können
auch die einzelnen Flügel
mittels separater Linearmotoren angetrieben werden. Die Linearmotoren
befinden sich oberhalb der Türflügel und
sind ringförmig
angeordnet.
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Um
die Position der einzelnen Flügel
bei Karusselltüren,
die z. B. in Flucht- und Rettungswegen verwendet werden, genau zu
bestimmen, ist es notwendig, ein genaues Messsystem zu haben. Bei
den auf dem Markt befindlichen Karusselltüren werden zur Positionsbestimmung
der Flügel
Inkrementalgeber verwendet. Derartige Karusselltüren, die in Flucht- und Rettungswegen
eingesetzt werden, verfügen über so genannte „Break
out" – Beschläge, die es
ermöglichen,
ein oder mehrere Flügel
aus ihrer normalen bestimmungsgemäßen Lage herauszuklappen. Darüber hinaus
müssen
derartige Türen nach
Geschäftsschluss
entsprechend gesichert werden, was zum einen durch einen so genannten Nachtabschluss,
der jedoch zu höheren
Herstellkosten führt,
realisiert werden kann, oder aber die Türflügel fahren in eine (bei vierflügeligen
Türen)
so genannte x-Posi tion. Dieses bedeutet, dass nur eines der inneren
Kabinette zwischen zwei Flügeln
von außen
begehbar ist. Hierzu ist es notwendig, die genaue Position dieser
Flügel
gegenüber
den die Flügel umgebenden
Trommelwänden
zu bestimmen.
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Es
gibt Positions-Messsysteme auf dem Markt, welche fast alle nach
dem gleichen Prinzip arbeiten, dass innerhalb eines Sensors Umdrehungen auf
einer Codierscheibe oder Striche von einem Codeband abgetastet und über eine
Recheneinheit auf die Position umgeformt werden. Hierbei wird allgemein
ein von einem Nullpunkt gefahrener Weg anhand einer von dem Sensor
abgegebenen Anzahl von Pulsen ermittelt, wodurch die Position aus
dem Nullpunkt und dem zurückgelegten
Weg, d. h. relativ zu dem Nullpunkt, bestimmt werden kann. Bei diesem
Verfahren ist jedoch nachteilig, dass die Anzahl der Pulse entweder
nicht flüchtig
zwischengespeichert werden muss oder die Position mit einem Stromausfall
verloren geht, wodurch der/die Flügel für eine neue Positionierung
erst wieder in die Null-lage, d. h. auf oder zu, gefahren werden
müssten.
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Die
DE 38 23 164 A1 beschreibt
eine Steuereinrichtung für
einen automatischen Antrieb einer Tür- oder Fensteranlage mit einem
Codestreifen, einem Abtastsystem und einem Decoder. Zur Bestimmung
der absoluten Position ist der Codestreifen mit mehreren Spuren
Strichcodes versehen, wobei die Striche unterschiedliche Breiten
und Abstände
aufweisen.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Messsystem für Karusselltüren zur
Bestimmung einer Position der sich auf einem Kreisumfang verfahrbaren
Flügel
zu schaffen, bei dem die zuvor beschriebenen Nachteile nicht auftreten.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Messsystem mit den im Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Messsystem
ist demnach mit einem sich in oder an einer Schiene, die sich auf
oder an dem Kreisumfang erstreckt, befindlichen Codeband, das eine
absolute Position anzeigt, einem in oder an dem/den Flügel(n) angeordneten optischen
Abtastsystem, welches das Codeband abtastet, und einem Decoder ausgestattet,
der auf Grundlage eines von dem optischen Abtastsystem ausgegebenen
Signales eine absolute Position der/des Flügel(s) bestimmt. Hierdurch
wird eine besondere Flexibilität
geschaffen, da jede Stellung der einzelnen Flügel jederzeit ermittelt werden
kann, ohne eine Nullpunkt-Indizierung vornehmen zu müssen oder
neben dem Messsystem andere mechanische Hilfsmittel vorzusehen.
Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Codeband nicht
lediglich Striche in einem bestimmten Abstand aufweist, die bei
dem Verfahren der Flügel
zu von dem Sensor abgegebenen Pulsen führen, sondern eine absolute Position
anzeigt, die auch nach einem Stromausfall direkt abgelesen und ausgewertet
werden kann. Der Übersichtlichkeit
halber wird in der folgenden Beschreibung nur noch von einem Flügel die
Rede sein, wobei es sich verständlicherweise
bei Karusselltüren stets
um eine Mehrzahl von Flügeln
handelt.
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Erfindungsgemäß ist der
Decoder vorzugsweise in oder an dem Flügel angeordnet. Diese zu der
alternativen Ausführungsform
der Anordnung des Decoders in einem stationär, z. B. in einem Steuergerät, angeordneten
Decoder hat den Vorteil, dass die von dem Sensor ausgegebenen Signale
nicht z. B. über
die Schiene, entlang der sich der Flügel bewegt, übertragen
werden müssen,
sondern eine Auswertung des an oder in dem sich bewegenden Flügel erzeugten
Sensorsignales direkt an oder in dem Flügel erfolgen kann. Jetzt ist
lediglich eine Übertragung
der ausgewerteten absoluten Position an eine stationäre Steuerung
erforderlich, die jedoch aufgrund des einfacheren Signales in Bezug
auf das Sensorausgangssignal auch einfacher übermittelt werden kann.
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Das
Codeband besteht vorzugsweise aus einem selbstklebenden Streifen.
Hierdurch kann das erfindungsgemäße Messsystem
in einer besonders einfachen Weise installiert oder bei bestehenden Systemen
nachgerüstet
werden. Das optische Abtastsystem kann hierfür vorzugsweise zusammen mit dem
Decoder als Baueinheit an dem Flügel
befestigt und über
den Flügel
mit Strom versorgt werden. Die von dem Decoder ausgegebenen Signale
können dann
z. B. moduliert auf der Stromleitung oder über eine zusätzliche
Datenschiene an die stationäre Steuerung übermittelt
werden und das ansonsten schwierig zu montierende und zu justierende
Codeband kann einfach entlang der Schiene oder auf die Schiene aufgeklebt
werden.
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Nach
der Erfindung erstreckt sich das Codeband vorzugsweise über die
gesamte Länge
der Schiene. Hierdurch sind nicht nur bestimmte Bereiche der Schiene,
sondern der gesamte Verfahrweg der Flügel hinsichtlich ihrer absoluten
Position erfassbar.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
enthält
das Codeband fortlaufende Zeichen oder Zeichenkombinationen. In
dieser Ausführungsform
ist eine durch das Codeband angezeigte absolute Position auch für Menschen
ohne weitere Hilfsmittel leicht eindeutig identifizierbar. Weiter
vorzugsweise wiederholen sich die Zeichen oder Zeichenkombinationen über die
Länge des
Codebandes nicht, damit von dem Codeband eine absolute Position
eindeutig und ohne Auswertung mehrerer Zeichen oder Zeichenkombinationen
angezeigt wird. Dieses bedeutet, dass die Zeichen oder Zeichenkombinationen
nur einmal über
die gesamte Länge
der Schiene vorhanden sind.
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Das
erfindungsgemäße Messsystem
kann als optisches Abtastsystem eine CCD-Kamera umfassen. Durch
diese CCD-Kamera kann insbesondere eine in der zuvor beschriebenen
bevorzugten Ausführungsform
auf dem Codeband fortlaufende Zeichenkombination leicht erfasst
und durch eine entsprechende Verarbeitung ausgewertet werden. Hier ist
es z. B. auch denkbar, dass das Codeband aus einem selbstklebenden
Maßband
besteht, das über eine
Bilderfassung mittels der CCD-Kamera ausgewertet wird.
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Erfindungsgemäß ist auf
dem Codeband vorzugsweise wenigstens ein Justierstreifen vorgesehen.
Durch einen solchen Justierstreifen können auf dem Codeband vorgesehene
fortlaufende Zeichen oder Zeichenkombinationen oder andere die absolute
Position anzeigende Elemente leichter identifiziert werden, da deren
relative Position zu dem Justierstreifen bekannt ist.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung weist das Codeband einen Binärcode auf, der weiter vorzugsweise
ein Gray-Code ist. Der Binärcode
ist vorzugsweise aus dunklen Streifen auf hellem Grund bzw. nicht
reflektierenden Streifen auf reflektierendem Grund aufgebaut. Vorteilig
an einem solchen Code ist, dass sich pro fortschreitendem Positionswert
z. B. nur 1 Bit ändern
braucht und dass ein solcher Code in der automatisierten Auswertung
allgemein einfacher und fehlerunanfälliger ist, als für Menschen
ohne weitere Hilfsmittel leicht eindeutig identifizierbare Zeichen
oder Zeichenkombinationen.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung besteht der Binärcode
vorzugsweise aus einem Balken einer bestimmten Punktbreite, der
weiter vorzugsweise zwischen zwei Justierstreifen angeordnet ist.
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Weiter
umfasst das optische Abtastsystem in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
vorzugsweise einen Zeilensensor und weiter vorzugsweise eine Beleuchtungsquelle
zur Beleuchtung des Codebandes. Hierdurch kann erfindungsgemäß ein optischer
Lowcost-Linearsensor verwendet werden, der pro Aufnahme z. B. einen
senkrechten Balken mit z. B. 100 Pixeln einliest und diese Daten
an einen Prozessor weitergibt, der daraus die Position ermittelt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Messsystemes, welches in
einen erfindungsgemäßen Flügel integriert
ist und
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2 eine
Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Messsystemes, das einen
Binärcode abtastet.
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Eine
beispielhafte Ausführung
eines Messsystemes wird in der 1 wiedergegeben.
Bei Karusslltüren
jeglicher Bauart, sei es durch konventionelle Antriebe oder durch
Linearantriebe kann das nachfolgend beschriebene Messsystem zur
Absolutmessung der Flügelstände auf
einem Kreisumfang, auf dem sich die Flügel bewegen, angewendet werden.
So ist es auch verständlich,
dass nach einem Stromausfall die angetriebenen Flügel über das Drehkreuz
keine erste Lernfahrt ausführen
müssen, da
aufgrund des Messsystemes eine absolute Position der Flügel jederzeit
entlang des Kreisumfanges bestimmt werden kann.
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Die 1 zeigt
in einer schematischen vergrößerten Ansicht
ein Messsystem. Es ist an oder in einer Laufbahn (Kreisumfang) der
Flügel
ein Codeband 5 angeordnet, welches von dem Abtastsystem 6 an
dem Flügel
abgetastet wird. Das Abtastsystem 6 besteht aus einer optischen
Linse 6b und einem optischen Sensor 6a und ist
zur Übertragung
von Daten 15 mit einem Decoder 7 verbunden, der
z. B. ein Signalprozessor zur Dekodierung der absoluten Position über fest
codierte Muster oder fortlaufende Strichcode sein kann. Weiter empfängt das
Abtastsystem 6 eine Versorgungsspannung 14 von
einer Spannungsversorgungs-/Datenaustauscheinheit 10, die innerhalb
des Flügels
angeordnet und mit Stromleitern 1, 2 verbunden
ist, um über
diese an die von einer Steuereinheit 8 gegebene Versorgungsspannung 14 angeschlossen
zu werden, um mit der Steuereinheit 8 Daten 15 auszutauschen.
Der Decoder 7 erhält seine
Versorgungsspannung 14 ebenfalls von einer Spannungsversorgungs-/Datenaustauscheinheit 10. Der
hier als Signalprozessor ausgebildete Decoder 7 ist zum
Zwecke des Datenaustausches mit der Steuerung 8 verbunden.
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Über das
optische Abtastsystem 6 wird das sich an der Laufstrecke
befindliche Codeband 5 mit Hilfe des Decoders 7 entschlüsselt und
damit die jeweilige Position des Flügels eindeutig und zu jeder beliebigen
Zeit ermittelt. Das Codeband 5 besteht vorzugsweise aus
einem selbstklebenden Streifen, der fortlaufende Zeichen, wie Zahlen
und/oder Buchstaben, enthält,
und der auf der ganzen Länge
der Verfahrstrecke angebracht ist. Die Zeichenkombinationen wiederholen
sich vorzugsweise nicht. Diese Zeichen werden in einer Ausführungsform
während des
Verfahrens der Flügel,
z. B. des Flügels, über z. B.
eine CCD-Kamera aufgenommen, die den Sensor 6a des optischen
Abtastsystemes 6 bilden kann, und innerhalb des den Decoder 7 bildenden
digitalen Signalprozessors decodiert, d. h. es wird von dem digitalen
Signalprozessor die Position des Flügels bestimmt.
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Die 2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
des Codebandes 5, für
die als Sensor 6a ein Linearsensor verwendet werden kann,
der als Binärcode 5b die
ausgebildete Positionsinformation des Codebandes 5 abtastet.
Hierbei kann die Linse 6b z. B. eine Plexiglasoptik sein,
die das Code-Abbild auf
der Sensorfläche
zentriert und eine gewisse Fokussierung erreicht, die auch bei schwankendem
Abstand des zumindest den Sensor 6a und die Linse 6b tragenden
Lesekopfes zum Codeband 5 eine exakte Auswertung der Daten
ermöglicht.
Eine solche Kunststoff-Optik kann z. B. auf den Linearsensor 6a aufgeclipst
werden. Weiter ist in dieser in 2 gezeigten
Ausführungsform
der Decoder 7 direkt mit dem als Linearsensor ausgebildeten
Sensor 6a verbunden.
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Die
in 2 gezeigte Ausführungsform gemäß der Erfindung
ist in Bezug auf die zuvor beschriebene erste Ausführungsform,
welche eine CCD-Kamera
enthält,
günstiger,
da ein hierbei verwendbarer optischer Lowcost-Linearsensor, z. B. pro Aufnahme, einen
senkrechten Balken mit z. B. 100 Pixeln einlesen und diese Daten
seriell an einen als Decoder 7 wirkenden Prozessor weitergeben
kann, der daraus die Position ermittelt.
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Das
Codeband 5 besteht dafür
aus einem Binärcode,
der z. B. mit schwarzen Streifen auf weißem Grund aufgebaut ist. Als
relativ fehlertolerant hat sich dabei der Gray-Code erwiesen, bei
dem sich pro fortschreitendem Wert nur 1 Bit ändert.
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Das
Codeband 5 wird vorzugsweise mittels einem Paar (nicht
gezeigter) IR-Dioden beleuchtet, damit jederzeit eine definierte
Lichtmenge auf den Sensor reflektiert wird. Auf beiden Seiten des
Codes, z. B. unter- und oberhalb des Codes, sind Justierstreifen 5a aufgebracht,
deren Breite und Abstand eine genaue Lokalisierung der einzelnen
Bits ermöglicht.
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Die
eingelesenen Datenworte werden von beiden Seiten her auf ihre Minimalwerte
untersucht, um die Justierstreifen 5a zu finden. Hierdurch
wird gleichzeitig der Abstand der Justierstreifen 5a als
eingelesener Pixelwert erhalten und die restlichen erfassten Pixel
können
durch die Anzahl der zur Codierung verwendeten Bits geteilt werden,
um die jeweils zu einem Bit zugehörigen Pixel zu ermitteln. Aus
den Bit-Pixeln werden die zwei oder vier mittleren gewichtet und
daraus das entsprechende Bit entschlüsselt. Das Positionswort wird
z. B. über
eine Datenschiene oder z. B. moduliert auf den Stromleitern 1, 2 an
die Steuerung 8 übermittelt.
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- 1
- Stromleiter
- 2
- Stromleiter
- 5
- Codeband
- 5a
- Justierstreifen
- 5b
- Binärcode auf
dem Codeband 5
- 6
- Abtastsystem
- 6a
- Sensor
des Abtastsystemes
- 6b
- Linse
des Abtastsystemes
- 7
- Decoder
- 8
- Steuerung
- 10
- Spannungsversorgungs-/Datenaustauscheinheit
eines
-
- Elementes
- 14
- Versorgungsspannung
- 15
- Daten