ES2636263T3 - Dispositivo de sensor basado en óptica - Google Patents

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William A. Veronesi
Slade R. CULP
Harold Terry
Daryl J. Marvin
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Abstract

Un sistema de elevador (10) que comprende: un motor (20); un controlador (22) que se configura para controlar el motor (20); una roldana de tracción (18) y/o un rotor (32) acoplados rotatoriamente al motor (20); una cabina (12) de elevador acoplada a un contrapeso (14) mediante uno o más miembros de tensión (16); y un sistema de retroinformación (24) que se configura para proporcionar retroinformación de una posición y/o una velocidad de la cabina (12) de elevador al controlador (22); en donde el sistema de retroinformación (24) comprende: un primer sensor (26) dispuesto próximo a la roldana de tracción (18) o al rotor (32), el primer sensor (26) se configura para detectar un cambio en la posición de la roldana de tracción (18) y/o del rotor (32); y un circuito de procesamiento (28) configurado para recibir una primera señal de datos desde el primer sensor (26) correspondiente al cambio en la posición de la roldana de tracción (18) y/o el rotor (32) y generar una señal de retroinformación para controlar el motor (20) sobre la base de la primera señal de datos; caracterizado por que el primer sensor (26) es un sensor óptico y se configura para detectar el cambio en la posición de la roldana de tracción (18) y/o del rotor (32) sobre la base de irregularidades de superficie de la roldana de tracción (18) o del rotor (32).

Description

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velocidad de un componente de impulsión 16, 8, 32 sobre la base de marcas específicas o gradaciones visualmente distinguibles en la superficie de los componentes de impulsión. En tales realizaciones, el dispositivo de sensor 26 puede emplear un dispositivo de imagenología o sensible a movimiento de patrón de motitas, tal como una cámara de semiconductor complementario de óxido metálico (CMOS), o cualquier otro dispositivo que pueda rastrear características de superficie del componente de impulsión 16, 18, 32. Por ejemplo, la superficie de la circunferencia exterior de la roldana de tracción 18 de la figura 3 puede estar marcada visiblemente con formas de onda de seno, coseno y de referencia cero. Además, cada forma de onda se puede proporcionar alrededor de la roldana de tracción 18 de manera que un periodo completo de la forma de onda corresponda a un revolución completa de la roldana de tracción 18. Usando una cámara que apunta fijamente a una sección de la roldana de tracción 18, el dispositivo de sensor 26 puede captar imágenes de las formas de onda conforme rota la roldana de tracción 18, como se muestra por ejemplo en la figura 4.
Al rastrear formas de onda, el dispositivo de sensor 26 puede determinar y rastrear la posición rotacional, y así, el desplazamiento y la velocidad de la roldana de tracción 18 o el rotor 32. Por ejemplo, si se determina que el valor de seno es 0,6 y se determina que el valor de coseno es -0,8, se puede derivar la posición rotacional correspondiente
de la roldana de tracción 18 usando la tangente inversa
imagen4. A partir de esto, se puede determinar que la
posición rotacional resultante de la roldana de tracción 18 en ese caso es aproximadamente 2,5 radianes o 143° desde el origen. De manera similar, en realizaciones alternativas, se pueden proporcionar marcas correspondientes a únicamente una forma de onda de seno o coseno sobre la superficie exterior de la roldana de tracción 18, en cuyo caso se puede determinar la posición rotacional de la roldana de tracción 18 usando las relaciones de seno inverso o coseno inverso, respectivamente. En alternativas adicionales, se pueden usar otras variaciones de la función de tangente inversa, tales como una función de tangente inversa de dos argumentos, para derivar la posición rotacional de la roldana de tracción 18 o rotor 32. En todavía alternativas adicionales, se pueden usar otras funciones trigonométricas, tales como la cotangente inversa, seno inverso, coseno inverso, y similares.
Cambiando ahora a la figura 5, se ilustra esquemáticamente un método o algoritmo 40 ejemplar mediante el que, por ejemplo, el circuito de procesamiento 28 puede proporcionar control de motor a un sistema de elevador 10. Usando un dispositivo de sensor 26, el algoritmo 40 puede implicar inicialmente la monitorización de desplazamiento de una superficie de un componente de impulsión, tal como una roldana de tracción 18, en la etapa 41. Sobre la base de las lecturas de sensor, el circuito de procesamiento 28 puede determinar el desplazamiento y/o la velocidad rotacional de la roldana de tracción 18 en la etapa 42. Durante la etapa 43, el circuito de procesamiento 28 se puede configurar generalmente para analizar el desplazamiento y/o la velocidad de la roldana de tracción 18 y o para comunicar la información como retroinformación a un controlador 22. Por ejemplo, en una implementación particular, el circuito de procesamiento 28 puede determinar o calcular el desplazamiento y/o la velocidad angulares del rotor 32 respecto al motor 20 sobre la base del desplazamiento detectado de la roldana de tracción 18. Usando el desplazamiento y/o la velocidad angulares de la roldana de tracción 18 o del rotor 32 y relaciones mecánicas conocidas del sistema de elevador 10, el circuito de procesamiento 28 se puede configurar adicionalmente para derivar la posición y/o la velocidad de la cabina 12 de elevador dentro de un hueco de ascensor. El controlador 22 puede referirse a la retroinformación proporcionada por el dispositivo de sensor 26 para verificar el control apropiado y estable de la cabina 12 de elevador. Si la retroinformación indica una inconsistencia, el controlador 22 puede ajustar el control del motor 20 para compensar la inconsistencia. Si la retroinformación indica una situación de fallo, el controlador 22 puede detener con seguridad el funcionamiento y/o proporcionar una alerta que lo indica.
Todavía haciendo referencia al método de la figura 5, el método o el algoritmo 40 pueden monitorizar adicionalmente desplazamiento de una superficie de un segundo componente de impulsión, tal como el miembro de tensión 16, usando un segundo dispositivo de sensor 26 en la etapa 44. Como en la etapa 42, el circuito de procesamiento 28 puede usar las lecturas proporcionadas por el segundo dispositivo de sensor 26 para determinar el desplazamiento y/o la velocidad del miembro de tensión 16 en la etapa 45. Información correspondiente al miembro de tensión 16 se puede combinar entonces opcionalmente con la información correspondiente a la roldana de tracción 18 y/o el rotor 32 para un procesamiento adicional. Por ejemplo, el circuito de procesamiento 28 puede usar datos proporcionados por ambos dispositivos de sensor 26 para calcular la posición y/o la velocidad correspondientes del rotor 32 o de la cabina 12 de elevador y reenviar la información como retroinformación al controlador 22 en la etapa 43. En una etapa opcional 46, el circuito de procesamiento 28 puede determinar además un estado de tracción entre, por ejemplo, uno o más miembros de tensión 16 y la roldana de tracción 18, sobre la base de discrepancias observadas entre los dos dispositivos de sensor 26. En todavía alternativas adicionales, cada componente de impulsión 16, 18, 32 del sistema de elevador 10 puede estar provisto de un dispositivo de sensor 26 de manera que se genera retroinformación en respuesta a tres o más lecturas de sensor.
Sobre la base de lo anterior, se puede ver que la presente descripción puede proporcionar un sistema y un método para controlar un sistema de elevador con implementaciones de complejidad mínima y más rentables. Además, los sistemas de control de retroinformación basados en sensores descritos se pueden usar para reemplazar eficazmente codificadores más costosos en sistemas de impulsión de elevadores. La presente descripción también se puede usar para monitorizar el estado de tracción entre componentes de impulsión de un sistema de elevador.
Si bien únicamente se han presentado ciertas realizaciones, alternativas y modificaciones serán evidentes a partir de la descripción anterior para los expertos en la técnica. Estas y otras alternativas se consideran equivalentes y que
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