WO2023104495A1 - System und verfahren zur bestimmung der position einer in einem aufzugschacht verfahrbar angeordneten aufzugkabine einer aufzuganlage - Google Patents

System und verfahren zur bestimmung der position einer in einem aufzugschacht verfahrbar angeordneten aufzugkabine einer aufzuganlage Download PDF

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WO2023104495A1
WO2023104495A1 PCT/EP2022/082687 EP2022082687W WO2023104495A1 WO 2023104495 A1 WO2023104495 A1 WO 2023104495A1 EP 2022082687 W EP2022082687 W EP 2022082687W WO 2023104495 A1 WO2023104495 A1 WO 2023104495A1
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WO
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elevator
phase shift
elevator car
measurement signal
elevator shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/082687
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English (en)
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Inventor
Beat De Coi
Christian Studer
Axel Hosemann
Udo Graf
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Inventio Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/34—Details, e.g. call counting devices, data transmission from car to control system, devices giving information to the control system
    • B66B1/3492—Position or motion detectors or driving means for the detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
    • G—PHYSICS
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    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
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    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4911—Transmitters

Definitions

  • the invention relates to a system for determining the position of an elevator car of an elevator installation that is movably arranged in an elevator shaft, with the features of claim 1 and a method for determining the position of an elevator car of an elevator installation that is movably arranged in an elevator shaft, with the features of claim 10.
  • Elevators are used to transport people and/or goods between floors of buildings.
  • at least one elevator car accommodating people and/or goods is moved in an elevator shaft, in particular vertically between the floors.
  • the position of the elevator car in the elevator shaft must be determined and processed by an elevator controller, in particular in order to be able to stop the elevator car at exactly one floor and to be able to ensure that the elevator car is only moved in a permitted area of the elevator shaft.
  • An elevator controller in particular in order to be able to stop the elevator car at exactly one floor and to be able to ensure that the elevator car is only moved in a permitted area of the elevator shaft.
  • a large number of systems for determining the position of an elevator car in an elevator shaft are known, which are based on a wide variety of measuring principles.
  • DE 10126585 A1 describes a system for determining the position of an elevator car of an elevator installation that is movably arranged in an elevator shaft.
  • the system has a laser with a transmitter for emitting modulated electromagnetic radiation in the form of a laser beam.
  • the laser also has a sensor that receives the laser beam reflected by a mirror. Either the laser or the mirror is mounted in a stationary position in the elevator shaft while the other is attached to the elevator car and moves with it.
  • the position of the elevator car is determined based on the propagation time of the laser beam from the transmitter to the receiver.
  • the laser beam is modulated with two modulation frequencies, one of which provides a coarse position of the elevator car and the other of which provides a fine position of the elevator car.
  • the position of the elevator car is determined from the rough position and the fine position.
  • the DE 10126585 A1 thus determines the position of the elevator car according to the so-called time-of-flight method (Time of Flight, abbreviated TOF).
  • TOF
  • TOF methods for distance measurement are often based on determining a phase shift of a reflected electromagnetic radiation received by a sensor compared to a modulated electromagnetic radiation emitted by a transmitter.
  • the higher the modulation frequency of the electromagnetic radiation used the higher the accuracy.
  • the phase shift of the reflected electromagnetic radiation compared to the emitted electromagnetic radiation can only be determined without ambiguity in a range between 0 and 360° or 0 and 2n rad. Since the electromagnetic radiation has to cover twice the distance between the transmitter and the object reflecting the electromagnetic radiation, the distance between the transmitter and the object can only be in one section, referred to here as the unambiguity section, with half the wavelength of the electromagnetic radiation corresponding length can be clearly determined.
  • the wavelength of electromagnetic radiation results from the quotient of its propagation speed, i.e. the speed of light (3* 10 8 m/s) and its modulation frequency. For example, with a modulation frequency of 20 MHz, the wavelength is 15 m (3* 10 8 / 20* 10 6 m).
  • the specified unambiguous section in which the specified distance can be determined unambiguously, has a length of 7.5 m in this case directly proportional to the phase shift mentioned.
  • the second modulation frequency may be a maximum of 1.5 MHz (3* 10 8 / 100 / 2 Hz). The measurement with the second modulation frequency provides an approximate distance to the object.
  • the exact distance is then determined using a first, higher modulation frequency, at which, as described above, a plurality of unambiguity sections adjacent to one another result within the required measuring range.
  • a first modulation frequency 20 MHz as the first modulation frequency and thus a length of the unambiguous sections of 7.5 m
  • the entire measuring range of 100 m is divided into a total of 14 adjoining unambiguous sections in the example mentioned.
  • it is determined in a first step, for example, in which uniqueness section the object is located.
  • the position of the object within the uniqueness section is determined as described. Together with the information about the unambiguous section in which the object is located, this results in the exact distance of the object from the transmitter or receiver of the electromagnetic radiation.
  • phase shifts between the reflected electromagnetic radiation and the emitted electromagnetic radiation must be determined at the edges of the unambiguous section.
  • Such small or large phase shifts can only be determined with difficulty, which means that the position is not determined very precisely of the object in the mentioned edge areas.
  • the system according to the invention for determining the position of an elevator car of an elevator installation that is movably arranged in an elevator shaft has a transmitter for emitting modulated electromagnetic radiation with a first modulation frequency as a first output signal, a sensor cell for receiving electromagnetic radiation reflected by an object detected by the sensor cell as an original measurement signal and an evaluation unit in communication with the transmitter and the sensor cell.
  • the transmitter and the sensor cell are arranged so immovably in the elevator shaft that the sensor cell detects at least part of the elevator car as an object, or the transmitter and the sensor cell are arranged on the elevator car in such a way that the sensor cell detects at least part of the elevator shaft, in particular part of a End of the shaft recorded as an object.
  • the evaluation unit is configured for this
  • phase shift that is not close to 0 or close to 360° or 2n rad to determine the position of the elevator car within a section of the elevator shaft at any time, i.e. independently of the position of the elevator car in the elevator shaft so that it can be determined precisely.
  • the precise determination of the phase shift used which is possible for every position of the elevator car in the elevator shaft thus enables a precise determination of the position of the elevator car over the entire elevator shaft.
  • the delay of the original measurement signal by the delay time mentioned and the use of the second phase shift cause the mutually adjacent unambiguity sections to be shifted away from the transmitter or receiver of the electromagnetic radiation.
  • the original uniqueness sections are shifted by a displacement distance.
  • the displacement distance corresponds to half the distance that is covered by the electromagnetic radiation in the delay time. This results in shifted uniqueness sections from the original uniqueness sections.
  • the position of the elevator car within a shifted uniqueness section can be determined by means of the second phase shift.
  • the position of the elevator car within a section of the elevator shaft can also be referred to as the position of the elevator car within the corresponding section.
  • the stated displacement distance is then additionally taken into account.
  • the stated object is also achieved with a method for determining the position of an elevator car of an elevator installation that is movably arranged in an elevator shaft, with a system described above for determining the position of an elevator car of an elevator installation that is movably arranged in an elevator shaft.
  • the transmitter, the sensor cell and the evaluation unit are in particular arranged in close proximity to one another, for example in a common housing.
  • the combination of transmitter and sensor cell on the one hand and the evaluation unit on the other hand can be spatially separated from one another.
  • the evaluation unit can consist of a plurality of parts or modules which are in communication with one another and which can be arranged at least in part in the combination of transmitter and sensor cell or at a distance therefrom. At least one module of the evaluation unit can also be designed as a control device which performs other control tasks within the elevator installation.
  • the transmitter can have its own control device, which is in communication with the evaluation unit. It is also possible that the evaluation unit controls the transmitter to emit the modulated electromagnetic radiation.
  • the modulated electromagnetic radiation can, for example, as be executed as a laser beam or as infrared radiation.
  • the first modulation frequency can be between 10 and 50 MHz, for example, in particular 20 MHz.
  • the transmitter and the sensor cell are arranged so immovably in the elevator shaft that the sensor cell detects at least part of the elevator car as an object. In particular, they are arranged at one end of the elevator shaft. It is also possible for the transmitter and the sensor cell to be arranged on the elevator car in such a way that the sensor cell detects at least part of the elevator shaft as an object. In particular, the sensor cell detects part of an end of the elevator shaft as an object, ie in particular a shaft ceiling or a shaft floor.
  • Either the object to be detected in the form of the elevator car or the transmitter and the sensor cell are moved with the elevator car in the elevator shaft and the other part is immobile, in particular arranged at one end of the elevator shaft. Since the elevator shaft is primarily aligned vertically, either the object to be detected or the transmitter and the sensor cell are arranged immovably, in particular at the lower end or at the upper end of the elevator shaft. It is known at which position or height the object to be detected or the transmitter and the sensor cell are arranged in the elevator shaft. It is also known at which point the corresponding other part is arranged on the elevator car.
  • the position of the elevator car in the elevator shaft can be determined.
  • the position of the elevator car in the elevator shaft determines the height at which the elevator car is located.
  • the sensor cell receives the electromagnetic radiation reflected by the detected object and uses it to generate the original measurement signal, which is initially available as an analog measurement signal.
  • the analog signal is converted into a digital signal using an analog-to-digital converter, which is also referred to below as the original measurement signal.
  • the analog/digital converter is in particular part of the evaluation unit, but can also be part of the sensor cell.
  • the delayed measurement signal is generated from the original measurement signal.
  • the delayed measurement signal is delayed by the delay time; it follows the original measurement signal with a time interval that corresponds to the delay time. The delay mentioned and thus the generation of the delayed measurement signal is implemented in particular in software within the evaluation unit.
  • a first delayed measurement signal can be delayed by one third of the period of the modulation frequency and a second delayed measurement signal can be delayed by two thirds of the period of the modulation frequency.
  • the position of the elevator car in the elevator shaft is determined in particular in a fixed cycle, for example every 10 ms. It is not absolutely necessary for the delayed measurement signal to be generated each time the position of the elevator car in the elevator shaft is determined. If, for example, it is clear that the position of the elevator car in the elevator shaft is determined on the basis of the original measurement signal, the generation of the delayed measurement signal and thus also the determination of the second phase shift can be dispensed with. Analogously, the determination of the first phase shift can be dispensed with if the position of the elevator car is reliably determined on the basis of the second phase shift.
  • the evaluation unit selects the first phase shift or the second phase shift in order to determine the position of the elevator car within a section of the elevator shaft on the basis thereof. If the first phase shift is chosen, then the position of the elevator car is determined within an original uniqueness section described above. If the second phase shift is chosen, then the position of the elevator car is determined within a shifted uniqueness section described above.
  • a selection condition can be, for example, that the first phase shift is selected if it is greater than a lower limit value, for example 90° or n/2 rad, and smaller than an upper limit value, for example 270° or 3*n/2 rad . If this is not the case, the second phase shift is chosen.
  • the arrangement of said section in the elevator shaft in which the elevator car is located ie the arrangement of the original unambiguous section or the shifted unambiguous section, can be determined, for example, as described above using a second modulation frequency.
  • the second modulation frequency is selected, in particular as described above, in such a way that the unambiguity section resulting from the second modulation frequency extends over the entire desired measurement range, ie here over the entire elevator shaft.
  • the evaluation unit is configured to check the selection condition mentioned
  • the time interval can also be determined in an equivalent manner determined between two other, related points of the first output signal and the original or delayed measurement signal and used in the test of the selection condition. For example, the positive slope zero crossings can be used.
  • the evaluation unit is configured, in the case in which it has selected the first phase shift or the second phase shift in a previous selection, to check as a selection condition whether the time interval between a maximum of the first output signal and an associated maximum of the measurement signal used to determine the selected phase shift is greater than a limit and to maintain the selected phase shift if the test is positive.
  • the limit value can be, for example, a quarter of the period of the first output signal.
  • this makes it possible that both mentioned time intervals do not have to be determined each time the position of the elevator car in the elevator shaft is determined. In many cases, determining one time interval is sufficient, which requires less computing effort than determining two time intervals.
  • the delay time mentioned for generating the delayed measurement signal from the original measurement signal is half a period of the first output signal. This ensures that the phase shift used to determine the position of the elevator car in the elevator shaft has a maximum distance from the edges of the possible range of the phase shift, ie a maximum distance from 0 and 360° or 2n rad. It is therefore a particularly accurate determination of the phase shift used to determine the position of the elevator car in the elevator shaft and is therefore particularly accurate Possibility to determine the position of the elevator car within a section of the elevator shaft.
  • the evaluation unit is configured in particular to check when checking the selection condition mentioned whether the first phase shift is greater than 90° or 7i/2 rad and is less than 270° or 3*7i/2 rad. If this is the case, the evaluation unit selects the first phase shift and, in the other case, the second phase shift, in order to use this to determine the section of the elevator shaft in which the elevator car is located.
  • the selection condition can thus be implemented in a particularly simple manner and thus with very little computing effort.
  • the transmitter is configured to emit modulated electromagnetic radiation with a second modulation frequency that is lower than the first modulation frequency as a second output signal
  • the evaluation unit is configured to use the second output signal to determine the section of the elevator shaft in which the elevator car is currently located.
  • the section of the elevator shaft in which the elevator car is currently located can thus be determined in a simple manner, as described above in connection with TOF methods for distance measurement.
  • the second modulation frequency is selected in such a way that the length of the unambiguity section that results is greater than the maximum distance between the transmitter or sensor cell and the object to be detected.
  • the length mentioned is, for example, greater than the height of the elevator shaft.
  • a configuration of the transmitter is to be understood here in particular as meaning that the control device which actuates the transmitter, ie for example a control device integrated in the transmitter or the evaluation unit, is configured accordingly.
  • the transmitter is configured to transmit the second output signal only when the elevator car is stationary. The section of the elevator shaft in which the elevator car is currently located can thus be determined particularly reliably.
  • the section of the elevator shaft in which the elevator car is currently located can be determined, for example, from the corresponding section when the elevator car and its speed were last determined.
  • the speed of the elevator car can be determined from the time profile of positions by deriving them.
  • the section mentioned can be determined on the basis of plausibility considerations. For example, if the elevator car was at a lower edge of a unique section when its position in the elevator shaft was last determined and is at an upper edge of a unique section when its position in the elevator shaft is currently determined, it can be concluded that they is currently in a uniqueness section subsequent to the uniqueness section of the last determination below.
  • plausibility considerations are possible when the first modulation frequency, the maximum speed and acceleration of the elevator car and the timing of determining the position of the elevator car in the elevator shaft have been appropriately coordinated by a person skilled in the art.
  • the transmitter is configured to transmit the second output signal only when the evaluation unit has no information about the section of the elevator shaft in which the elevator car is currently located. It is thus only rarely necessary to use the second output signal, which enables the position of the elevator car in the elevator shaft to be determined accurately on an ongoing basis.
  • the transmission of the second output signal with the second, lower modulation frequency ie the determination of the approximate position of the elevator car in the elevator shaft, is particularly only necessary if a power supply to the system was interrupted, ie the system has to be restarted. However, it is also possible that even independently of a system restart, the approximate position of the elevator car in the elevator shaft is determined.
  • An approximate position of the elevator car in the elevator shaft can also be determined, for example, by the transmitter emitting electromagnetic radiation with a special modulation pattern and the evaluation unit determining the length of time until the sensor cell receives said modulation pattern.
  • the approximate position of the elevator car in the elevator shaft can be determined from the stated time period.
  • the sensor cell is part of a 3D sensor having a plurality of such sensor cells.
  • the 3D sensor and the evaluation unit are then in particular part of a so-called 3D camera. 3D cameras are available on the market at comparatively low prices.
  • the 3D sensor is designed in particular as a photomixing detector, also known as a PMD sensor (Photonic Mixing Device), the functional principle of which is based on the TOF method.
  • the 3D camera comprising the 3D sensor is designed as a so-called TOF camera.
  • the 3D sensor is then configured to determine, for each sensor cell, a phase shift of the electromagnetic radiation emitted by the transmitter and reflected by the detected object and to transmit it to the evaluation unit via the named communication connection.
  • the evaluation unit is then configured to determine the distance of each sensor cell from a part of the object detected by the 3D sensor that is detected by this sensor cell on the basis of the phase shifts mentioned.
  • the 3D sensor can have, for example, a plurality of TOF distance sensors described in EP2743724B1, each of the TOF distance sensors corresponding to a sensor cell.
  • the sensor cells of the 3D sensor are arranged in particular in a matrix arrangement.
  • a sensor cell can also be referred to as a pixel of the 3D sensor.
  • the 3D sensor can have 160x60 or 320x240 sensor cells, for example.
  • a system described above and a corresponding method can also be used to determine the distance between the transmitter or sensor cell and any object.
  • the use is therefore not limited to determining a position of the elevator car in an elevator shaft. In this case, the above statements apply analogously.
  • an evaluation unit in communication with the transmitter and the sensor cell, characterized in that the evaluation unit is configured to
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an elevator installation with a system for determining the position of an elevator car that is movably arranged in an elevator shaft
  • FIG. 4 shows the time course of the first output signal and an associated delayed measurement signal, which results from the original measurement signal according to FIG.
  • an elevator installation 10 has an elevator shaft 12 aligned in the vertical direction.
  • An elevator car 14 is arranged inside the elevator shaft 12 and is connected in a known manner to a counterweight 18 via a suspension element 16 in the form of a flexible belt or a cable.
  • the suspension element 16 runs over a drive pulley 20, which can be driven by a drive machine (not shown).
  • the elevator car 14 can be moved up and down in the elevator shaft 12 by means of the drive machine and the suspension element 16 .
  • a 3D camera in the form of a TOF camera 24 is arranged immovably on a shaft ceiling 22 of the elevator shaft 12 .
  • the TOF camera 24 has a transmitter 25 for emitting electromagnetic radiation and a 3D sensor in the form of a PMD sensor 26 for receiving electromagnetic radiation.
  • the PMD sensor 26 has a total of 36 sensor cells 28, which are arranged in 6 columns and 6.
  • the PMD sensor 26 is configured to generate an original measurement signal corresponding to the received electromagnetic radiation for each sensor cell 28 to be transmitted to the evaluation unit 30.
  • the transmitter 25 transmits an output signal corresponding to the emitted electromagnetic radiation to the evaluation unit 30.
  • a reflector 34 is arranged on a car ceiling 32 of the elevator car 14 .
  • the reflector 34 is arranged in such a way that it reflects electromagnetic radiation emitted by the transmitter 25 of the TOF camera 24 to the TOF camera 24 and thus to the PMD sensor 26 .
  • the TOF camera 24 and thus also the PMD sensor 26 are arranged and aligned in an installation phase in such a way that the PMD sensor 26 detects at least the reflector 36 as an object.
  • Particular attention is paid to the fact that the reflector 34 is detected by the PMD sensor 26 in every possible position of the elevator car 14 in the elevator shaft 12, ie over the entire travel range of the elevator car 14.
  • the TOF camera 24 and thus the PMD sensor 26 detects at least the reflector 34.
  • the position of the elevator car 14 in the elevator shaft 12 is determined in particular only on the basis of the sensor cells 26 detecting the reflector 34 .
  • the results of the individual sensor cells 26 can be averaged, for example.
  • the sensor cells 26 detecting the reflector 34 can be determined, for example, from the intensity of the electromagnetic radiation reflected and detected by the individual sensor cells 26 . This is significantly higher in the case of the sensor cells that detect the reflector 34 than in the case of sensor cells that do not detect the reflector 34 .
  • the evaluation of the measurement signal from an individual sensor cell is described below.
  • the evaluation unit 30 To determine the position of the elevator car 14 in the elevator shaft 12, the evaluation unit 30 first determines an approximate position of the elevator car 14 in the elevator shaft 12. To this end, the transmitter 25 emits electromagnetic radiation with a second modulation frequency, at which there is a unique section with a length greater than the height of the elevator shaft 12 results. If the height of the elevator shaft 12 is 50 m, for example, then the second modulation frequency can be 1.5 MHz, for example, which results in a length of the unambiguous section of 100 m. The evaluation unit 30 determines the phase shift between the received and emitted electromagnetic radiation and uses it to calculate an approximate distance between the 3D sensor 24 and the elevator car 14 and thus the approximate position of the elevator car 14 in the elevator shaft 12. The described determination of the approximate position of the elevator car 14 in the elevator shaft 12 is used in particular only in Standstill of the elevator car performed.
  • the transmitter 25 emits electromagnetic radiation with a first modulation frequency of 20 MHz, for example, which is higher than the second modulation frequency. This results in a length of a unique section 50a-50g of 7.5 m.
  • the individual unique sections 50a-50g adjoin each other, as shown in FIG 3D sensor 24 begins.
  • the evaluation unit 30 determines the unambiguous section (in FIG. 1 the unambiguous section 50f) in which the elevator car 14 is currently located.
  • the arrangement of the unambiguous section 5 Of, in which the elevator car 14 is currently located, in the elevator shaft 12 is thus also known.
  • the evaluation unit 30 uses the electromagnetic radiation with the first modulation frequency to determine the position of the elevator car 14 within the previously determined unambiguity section 50f. To do this, in a first example, it first determines a first phase shift between the original measurement signal 52 shown in Fig. 2 and the output signal 54.
  • the first phase shift p 1 a in Fig. 2 corresponds to the angle at which the original measurement signal 52 has the value takes on 0 and has a positive slope.
  • the evaluation unit 30 checks whether the first phase shift cpl is greater than 90° or n/2 rad and smaller than 270° or 3*n/2 rad. In the example shown in FIG. 2, the first phase shift p 1 a is 134° or 2.34 rad, with which the stated condition is met.
  • the evaluation unit 30 selects the first phase shift p la for further processing. On the basis of the first phase shift p la , it then determines, as described above, the position of the elevator car 14 within the previously determined unambiguity section 5 Of. With the known arrangement of the unique section 5 Of in the elevator shaft 12 and the position of the elevator car 14 within the unique section 5 Of the evaluation unit 30 determines the position of the elevator car 14 in the elevator shaft 12.
  • the condition described for the use of the first phase shift can be referred to as a selection condition.
  • the evaluation unit 30 first again determines a first phase shift between a further original measurement signal 56 shown in Fig. 3 and the output signal 54.
  • the first phase shift ⁇ p 1b in Fig. 3 corresponds to the angle at which the original measurement signal 56 has the value takes on 0 and has a positive slope.
  • the evaluation unit 30 checks whether the first phase shift ⁇ p 1b is greater than 90° or n/2 rad and less than 270° or
  • the evaluation unit 30 generates a delayed measurement signal 58 shown in Fig. 4 from the original measurement signal.
  • the evaluation unit 30 delays the further original measurement signal 56 by half a period of the first output signal 54.
  • the delay is 25 ns.
  • the time delay mentioned corresponds to a displacement of 180° or by n rad, or in the representations according to FIGS. 3 and 4, to a reflection of the further original measurement signal 56 on the x-axis.
  • the evaluation unit 30 determines a second phase shift ⁇ p2b of the delayed measurement signal 58 in relation to the first output signal 54, analogously to the determination of the first phase shift ⁇ p 1b according to FIG. 3.
  • the second phase shift ⁇ p2b in FIG the delayed measurement signal 58 assumes the value 0 and has a positive gradient. In the example shown in Fig. 4, the second phase shift ⁇ p2b is 186° or
  • Delaying the original measurement signal to generate the delayed measurement signal leads to a shift in the unambiguity ranges by a shift distance 60 (see FIG. 1).
  • the displacement distance 60 corresponds to half the distance covered by the electromagnetic radiation in the delay time is returned. If the delay time, as in the example described here, is half the period of the output signal 54 with a modulation frequency of 20 MHz, then the displacement distance 60 has a length of 3.75 m. This results in the displaced unambiguity sections 62a shown in FIG - 62g.
  • the evaluation unit 30 determines the shifted unambiguous section (in FIG. 1 the unambiguous section 62e) in which the elevator car 14 is currently located.
  • the arrangement of the shifted uniqueness section 62e, in which the elevator car 14 is currently located, in the elevator shaft 12 is thus also known.
  • the evaluation unit 30 determines the position of the elevator car 14 within the previously determined shifted uniqueness section 62e on the basis of the second phase shift ⁇ p2a as described above.
  • the evaluation unit 30 determines the position of the elevator car 14 in the elevator shaft 12 with the known arrangement of the shifted uniqueness section 62e in the elevator shaft 12, the length of the displacement path 60 and the position of the elevator car 14 within the shifted uniqueness section 62e Using the second phase shift instead of the first phase shift can be referred to as a selection condition.
  • a system 40 for determining the position of the elevator car 14 of the elevator installation 10, which is arranged to be movable in the elevator shaft 12, has a transmitter 25, a sensor cell 28 as part of a 3D sensor in the form of the PMD sensor 26, and the evaluation unit 30.
  • the evaluation unit determines the delayed measurement signal and the second phase shift each time the position of the elevator car in the elevator shaft is determined, i.e. regardless of whether they are required to determine the position of the elevator car within a unique section or not.
  • the evaluation unit determines, in particular, a first time interval At1 (see FIG. 3) between a maximum of the first output signal 54 and an associated maximum of the further original measurement signal 56. It determines additionally a second time interval At2 (see FIG. 4) between a maximum of the first output signal 54 and an associated maximum of the delayed measurement signal 58. It then compares the first time interval At1 and the second time interval At2. If the first time interval Atl is greater than or greater than the second time interval At2, the evaluation unit selects the first phase shift ⁇ p1b and, in the other case, the second phase shift ⁇ p2b, in order to determine a position of the elevator car within the unambiguity section or to determine the shifted uniqueness section in which the elevator car is currently located.
  • the evaluation unit is configured, in the case in which it has selected the first phase shift or the second phase shift in a previous selection, to check as a selection condition whether the time interval (At1 or At2) between a Maximum of the first output signal and an associated maximum of the measurement signal used to determine the selected phase shift is greater than a limit value and to maintain the selected phase shift if the test is positive.
  • the limit value can be, for example, a quarter of the period of the first output signal.
  • the transmitter can also be configured to transmit the second output signal only when the evaluation unit has no information about the section of the elevator shaft in which the elevator car is currently located.
  • the transmission of the second output signal with the second, lower modulation frequency, ie the determination of the approximate position of the elevator car in the elevator shaft, is particularly only necessary if a power supply to the system was interrupted, ie the system has to be restarted.
  • the TOF camera is arranged on a shaft floor and for the reflector to be arranged on a car floor of the elevator car. It is also possible for the TOF camera to be arranged on the elevator car and the reflector to be immovable in the elevator shaft. It is also possible to use a laser instead of the 3D camera.
  • terms such as “comprising,””comprising,” etc. do not exclude other elements or steps, and terms such as “a” or “an” do not exclude a plurality.
  • features or steps that have been described with reference to one of the above exemplary embodiments can also be used in combination with other features or steps of other exemplary embodiments described above. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (40) und ein Verfahren zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht (12) verfahrbar angeordneten Aufzugkabine (14) einer Aufzuganlage (10). Das System (40) verfügt über einem Sender (25) zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung mit einer ersten Modulationsfrequenz als ein erstes Ausgangssignal, eine Sensorzelle (28) zum Empfangen von von einem von der Sensorzelle (28) erfassten Objekt reflektierter elektromagnetischer Strahlung als ein originales Messsignal und eine mit dem Sender (25) und der Sensorzelle (28) in Kommunikationsverbindung stehenden Auswerteeinheit (30). Erfindungsgemäss ist die Auswerteeinheit (30) dazu konfiguriert, - das originale Messsignal um eine Verzögerungszeit zu verzögern und damit ein verzögertes Messsignal zu generieren, - eine erste Phasenverschiebung zwischen dem originalen Messsignal und dem ersten Ausgangssignal zu bestimmen, - eine zweite Phasenverschiebung zwischen dem verzögerten Messsignal und dem ersten Ausgangssignal zu bestimmen, - abhängig von einer Auswahlbedingung, entweder die erste Phasenverschiebung oder die zweite Phasenverschiebung auszuwählen, um daraus eine Position der Aufzugkabine (14) innerhalb eines Abschnitts (50a - 50g; 62a - 62g) des Aufzugschachts (12) zu bestimmen und - auf Basis einer Anordnung des genannten Abschnitts (50a - 50g; 62a - 62g) im Aufzugschacht (12) und der genannten Position innerhalb des Abschnitts (50a - 50g; 62a - 62g) die Position der Aufzugkabine (14) im Aufzugschacht (12) zu bestimmen.

Description

System und Verfahren zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht verfahrbar angeordneten Aufzugkabine einer Aufzuganlage
Die Erfindung betrifft ein System zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht verfahrbar angeordneten Aufzugkabine einer Aufzuganlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht verfahrbar angeordneten Aufzugkabine einer Aufzuganlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Aufzugsanlagen dienen zur Beförderung von Personen und/oder Gütern zwischen Stockwerken von Gebäuden. Dazu wird mindestens eine Personen und/oder Güter aufhehmende Aufzugkabine in einem Aufzugschacht insbesondere vertikal zwischen den Stockwerken verfahren. Insbesondere um die Aufzugkabine genau an einem Stockwerk anhalten zu können und ein Verfahren der Aufzugkabine nur in einem erlaubten Bereich des Aufzugschachts gewährleisten zu können, muss die Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht bestimmt und von einer Aufzugsteuerung verarbeitet werden. Es ist eine Vielzahl von Systemen zur Bestimmung der Position einer Aufzugkabine in einem Aufzugschacht bekannt, welche auf unterschiedlichsten Messprinzipien beruhen.
Die DE 10126585 Al beschreibt ein System zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht verfahrbar angeordneten Aufzugkabine einer Aufzuganlage. Das System verfügt über einen Laser mit einem Sender zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung in Form eines Laserstrahls. Der Laser weist ausserdem einen Sensor auf, der den von einem Spiegel reflektierten Laserstrahl empfängt. Entweder der Laser oder der Spiegel ist in einer unbeweglichen Position im Aufzugschacht angebracht, während die jeweils andere Einrichtung an der Aufzugkabine befestigt ist und sich zusammen mit dieser bewegt. Die Position der Aufzugkabine wird auf Basis der Laufzeit des Laserstrahls vom Sender zum Empfänger bestimmt. Der Laserstrahl wird mit zwei Modulationsfrequenzen moduliert, von denen eine eine Grobposition der Aufzugkabine und die andere eine Feinposition der Aufzugkabine liefert. Die Position der Aufzugkabine wird aus der Grobposition und der Feinposition bestimmt. Die DE 10126585 Al bestimmt damit die Position der Aufzugkabine nach dem so genannten Lichtlaufzeitverfahren (engl.: Time of Flight, abgekürzt TOF).
TOF-Verfahren zur Entfernungsmessung basieren häufig darauf, dass eine Phasenverschiebung einer von einem Sensor empfangenen, reflektierten elektromagnetischen Strahlung gegenüber einer von einem Sender ausgesandten modulierten elektromagnetischen Strahlung bestimmt wird. Bei derartigen TOF- Verfahren zur Entfernungsmessung ist die Genauigkeit umso höher, je höher die Modulationsfrequenz der verwendeten elektromagnetischen Strahlung ist. Allerdings kann die Phasenverschiebung der reflektierten elektromagnetischen Strahlung gegenüber der ausgesandten elektromagnetischen Strahlung nur in einem Bereich zwischen 0 und 360° bzw. 0 und 2n rad ohne Mehrdeutigkeit bestimmt werden. Da die elektromagnetische Strahlung die doppelte Entfernung zwischen dem Sender und dem die elektromagnetische Strahlung reflektierenden Objekt zurücklegen muss, kann damit die Entfernung zwischen dem Sender und dem Objekt nur in einem Abschnitt, hier als Eindeutigkeits-Abschnitt bezeichnet, mit einer der halben Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung entsprechenden Länge eindeutig bestimmt werden. Die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung ergibt sich aus dem Quotienten aus ihrer Ausbreitungsgeschwindigkeit, also der Lichtgeschwindigkeit (3* 108 m/s) und ihrer Modulationsfrequenz. Beispielsweise beträgt die Wellenlänge bei einer Modulationsfrequenz von 20 MHz 15 m (3* 108 / 20* 106 m). Der genannte Eindeutigkeits-Abschnitt, in dem die genannte Entfernung eindeutig bestimmt werden kann, hat damit in diesem Fall eine Länge von 7,5 m. Die Position oder Lage innerhalb eines Eindeutigkeits-Abschnitts, also ein Abstand zu einem Beginn des Eindeutigkeits- Abschnitts ist dabei direkt proportional zur genannten Phasenverschiebung.
Wenn mit einem auf der Bestimmung der Phasenverschiebung basierenden TOF- Verfahren Entfernungen zu einem Objekt gemessen werden sollen, die grösser als ein Eindeutigkeits-Abschnitt der für eine gewünschte Genauigkeit erforderlichen Modulationsfrequenz sind, muss zunächst bestimmt werden, in welchem von mehreren aneinander angrenzenden Eindeutigkeits-Abschnitten sich das Objekt angeordnet ist. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung einer weiteren Modulationsfrequenz realisiert werden. Es kann zunächst eine vergleichsweise geringe zweite Modulationsfrequenz gewählt werden, bei welcher der zugehörige Eindeutigkeits-Abschnitt den gesamten erforderlichen Messbereich abdeckt. Wenn beispielsweise eine maximale Entfernung von 100 m gemessen werden soll, dann darf die zweite Modulationsfrequenz maximal 1,5 MHz (3* 108 / 100 / 2 Hz) betragen. Die Messung mit der zweiten Modulationsfrequenz liefert eine ungefähre Entfernung zum Objekt.
Die genaue Entfernung wird dann unter Verwendung einer ersten, höheren Modulationsfrequenz bestimmt, bei welcher sich wie oben beschrieben mehrere aneinander angrenzende Eindeutigkeits-Abschnitte innerhalb des erforderlichen Messbereichs ergeben. Bei der Verwendung von 20 MHz als erster Modulationsfrequenz und damit einer Länge der Eindeutigkeits-Abschnitte von 7,5 m, ist bei dem genannten Beispiel der gesamte Messbereich von 100 m in insgesamt 14 aneinander angrenzende Eindeutigkeits-Abschnitte aufgeteilt. Mittels der genannten ungefähren Entfernung wird beispielsweise in einem ersten Schritt bestimmt, in welchem Eindeutigkeits-Abschnitt sich das Objekt befindet. Im zweiten Schritt wird wie beschrieben die Position des Objekts innerhalb des Eindeutigkeits-Abschnitts bestimmt. Zusammen mit der Information, in welchem Eindeutigkeits-Abschnitt sich das Objekt befindet, ergibt sich daraus die genaue Entfernung des Objekts zum Sender bzw. Empfänger der elektromagnetischen Strahlung.
Übertragen auf die Bestimmung der Position einer Aufzugkabine in einem Aufzugschacht bedeutet das, dass die Entfernung zwischen dem Sender bzw. dem Empfänger der elektromagnetischen Strahlung und dem erfassten Objekt, also der Aufzugkabine bei einem ortsfesten Sender bzw. Empfänger oder einem Ende des Aufzugschachts bei einer an der Aufzugkabine angeordnetem Sender bzw. Empfänger sehr genau bestimmt werden kann. Auf Basis dieser Entfernung und der Kenntnis der Anordnung von Sender bzw. Empfänger kann auf die Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht geschlossen werden.
Bei der beschriebenen Bestimmung der Position eines Objekts innerhalb eines Eindeutigkeits-Abschnitts müssen an den Rändern des Eindeutigkeits-Abschnitts sehr kleine bzw. sehr grosse Phasenverschiebungen zwischen der reflektierten elektromagnetischen Strahlung gegenüber der ausgesandten elektromagnetischen Strahlung bestimmt werden. Derartige kleine bzw. grosse Phasenverschiebungen lassen sich nur schwer genau bestimmen, was eine nicht sehr genaue Bestimmung der Position des Objekts in den genannten Randbereichen zur Folge hat.
Demgegenüber ist es insbesondere die Aufgabe der Erfindung, ein System und ein Verfahren zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht verfahrbar angeordneten Aufzugkabine einer Aufzuganlage vorzuschlagen, welche eine besonders genaue und dennoch kostengünstige und wenig Installationsaufwand benötigende Bestimmung der Position einer Aufzugkabine in einem Aufzugschacht ermöglichen. Erfmdungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen gleichermassen das System und das Verfahren. In anderen Worten lassen sich im Folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf das System genannte Merkmale auch als Verfahrensschritte implementieren, und umgekehrt. Das System ist damit insbesondere so ausgeführt und konfiguriert, dass es die beschriebenen Verfahren ausführen kann bzw. von ihm die beschriebenen Verfahren ausgeführt werden können.
Das erfmdungsgemässe System zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht verfahrbar angeordneten Aufzugkabine einer Aufzuganlage verfügt über einen Sender zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung mit einer ersten Modulationsfrequenz als ein erstes Ausgangssignal, eine Sensorzelle zum Empfangen von von einem von der Sensorzelle erfassten Objekt reflektierter elektromagnetischer Strahlung als ein originales Messsignal und eine mit dem Sender und der Sensorzelle in Kommunikationsverbindung stehende Auswerteeinheit. Entweder sind der Sender und die Sensorzelle so unbeweglich im Aufzugschacht angeordnet, dass die Sensorzelle zumindest einen Teil der Aufzugkabine als Objekt erfasst oder der Sender und die Sensorzelle sind so an der Aufzugkabine angeordnet, dass die Sensorzelle zumindest einen Teil des Aufzugschachts, insbesondere einen Teil eines Schachtendes, als Objekt erfasst. Erfmdungsgemäss ist die Auswerteeinheit dazu konfiguriert
- das originale Messsignal um eine Verzögerungszeit zu verzögern und damit ein verzögertes Messsignal zu generieren,
- eine erste Phasenverschiebung zwischen dem originalen Messsignal und dem ersten Ausgangssignal zu bestimmen,
- eine zweite Phasenverschiebung zwischen dem verzögerten Messsignal und dem ersten Ausgangssignal zu bestimmen,
- abhängig von einer Auswahlbedingung, entweder die erste Phasenverschiebung oder die zweite Phasenverschiebung auszuwählen, um daraus eine Position der Aufzugkabine innerhalb eines Abschnitts des Aufzugschachts zu bestimmen und
- auf Basis einer Anordnung des genannten Abschnitts im Aufzugschacht und der genannten Position innerhalb des Abschnitts die Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht zu bestimmen.
Damit wird ermöglicht, dass zur Bestimmung der Position der Aufzugkabine innerhalb eines Abschnitts des Aufzugschachts zu jedem Zeitpunkt, d.h. unabhängig von der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht, eine Phasenverschiebung genutzt werden kann, die nicht nahe 0 oder nahe 360° bzw. 2n rad liegt und damit genau bestimmt werden kann. Die bei jeder Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht mögliche genaue Bestimmung der genutzten Phasenverschiebung ermöglicht damit eine genaue Bestimmung der Position der Aufzugkabine über den gesamten Aufzugschacht.
Die Verzögerung des originalen Messsignals um die genannte Verzögerungszeit und die Nutzung der zweiten Phasenverschiebung bewirken eine Verschiebung der aneinander angrenzenden Eindeutigkeits-Abschnitte vom Sender bzw. Empfänger der elektromagnetischen Strahlung weg. Die originalen Eindeutigkeits-Abschnitte werden dabei um eine Verschiebestrecke verschoben. Die Verschiebestrecke entspricht dabei der Hälfte der Strecke, die von der elektromagnetischen Strahlung in der Verzögerungszeit zurückgelegt wird. Es ergeben sich damit aus den originalen Eindeutigkeits-Abschnitten verschobene Eindeutigkeits-Abschnitte. Mittels der zweiten Phasenverschiebung kann die Position der Aufzugkabine innerhalb eines verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitts bestimmt werden. Die Position der Aufzugkabine innerhalb eines Abschnitts des Aufzugschachts kann auch als die Lage der Aufzugkabine innerhalb des entsprechenden Abschnitts bezeichnet werden. Bei der Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht aus der Information, in welchem verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitt sich die Aufzugkabine befindet, und der Position der Aufzugkabine in diesem verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitt wird dann zusätzlich die genannte Verschiebestrecke berücksichtigt. Die genannte Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht verfahrbar angeordneten Aufzugkabine einer Aufzuganlage mit einem oben beschriebenen System zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht verfahrbar angeordneten Aufzugkabine einer Aufzuganlage gelöst. Die Auswerteeinheit
- verzögert das originale Messsignal um eine Verzögerungszeit und generiert damit ein verzögertes Messsignal,
- bestimmt eine erste Phasenverschiebung zwischen dem originalen Messsignal und dem ersten Ausgangssignal,
- bestimmt eine zweite Phasenverschiebung zwischen dem verzögerten Messsignal und dem ersten Ausgangssignal,
- wählt abhängig von einer Auswahlbedingung, entweder die erste Phasenverschiebung oder die zweite Phasenverschiebung aus, und bestimmt daraus eine Position der Aufzugkabine innerhalb eines Abschnitts des Aufzugschachts und
- bestimmt auf Basis einer Anordnung des genannten Abschnitts im Aufzugschacht und der genannten Position innerhalb des Abschnitts die Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht.
Der Sender, die Sensorzelle und die Auswerteeinheit sind insbesondere in räumlicher Nähe zueinander angeordnet, beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse. Es ist aber auch möglich, dass die Kombination aus Sender und Sensorzelle einerseits und die Auswerteeinheit andererseits räumlich getrennt voneinander angeordnet sind. Es ist ausserdem möglich, dass die Auswerteeinheit aus mehreren untereinander in Kommunikationsverbindung stehenden Teilen oder Modulen besteht, welche zumindest teilweise bei der Kombination aus Sender und Sensorzelle oder davon beabstandet angeordnet sein können. Zumindest ein Modul der Auswerteeinheit kann auch als eine Steuerungseinrichtung ausgefuhrt sein, welche andere Steuerungsaufgaben innerhalb der Aufzuganlage ausfuhrt.
Der Sender kann eine eigene Steuerungseinrichtung aufweisen, welche mit der Auswerteeinheit in Kommunikationsverbindung steht. Es ist auch möglich, dass die Auswerteeinheit den Sender zum Aussenden der modulierten elektromagnetischen Strahlung ansteuert. Die modulierte elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise als ein Laserstrahl oder auch als Infrarotstrahlung ausgefuhrt sein. Die erste Modulationsfrequenz kann beispielsweise zwischen 10 und 50 MHz, insbesondere 20 MHz betragen.
Der Sender und die Sensorzelle sind so unbeweglich im Aufzugschacht angeordnet, dass die Sensorzelle zumindest einen Teil der Aufzugkabine als Objekt erfasst. Sie sind insbesondere an einem Ende des Aufzugschachts angeordnet. Es ist auch möglich, dass der Sender und die Sensorzelle so an der Aufzugkabine angeordnet sind, dass die Sensorzelle zumindest einen Teil des Aufzugschachts als Objekt erfasst. Die Sensorzelle erfasst insbesondere einen Teil eines Endes des Aufzugschachts als Objekt, also insbesondere eine Schachtdecke oder einen Schachtboden.
Es wird also entweder das zu erfassende Objekt in Form der Aufzugkabine oder der Sender und die Sensorzelle mit der Aufzugkabine im Aufzugschacht verfahren und das jeweils andere Teil ist unbeweglich, insbesondere an einem Ende des Aufzugschachts angeordnet. Da der Aufzugschacht insbesondere hauptsächlich vertikal ausgerichtet ist, ist entweder das zu erfassende Objekt oder der Sender und die Sensorzelle insbesondere am unteren Ende oder am oberen Ende des Aufzugschachts unbeweglich angeordnet. Es ist dabei bekannt, an welcher Position bzw. Höhe das zu erfassende Objekt oder der Sender und die Sensorzelle im Aufzugschacht angeordnet sind. Es ist ausserdem bekannt, an welcher Stelle das entsprechend andere Teil an der Aufzugkabine angeordnet ist. Damit ist ausgehend von der genannten festen Position des zu erfassenden Objekts oder des Senders und der Sensorzelle im Aufzugschacht und einer mittels der Auswerteeinheit bestimmten Abstands zwischen dem erfassten Objekt und dem Sender bzw. der Sensorzelle, die Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht bestimmbar. Bei einem senkrecht ausgerichteten Aufzugschacht wird mit der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht die Höhe bestimmt, an der sich die Aufzugkabine befindet.
Die Sensorzelle empfangt die vom erfassten Objekt reflektierte elektromagnetische Strahlung und erzeugt daraus das originale Messsignal, welches zunächst als ein analoges Messsignal vorliegt. Das analoge Signal wird mit einem Analog-Digital-Wandler in ein digitales Signal umgewandelt, das im Folgenden ebenfalls als originales Messsignal bezeichnet wird. Der Analog-Digital-Wandler ist insbesondere Teil der Auswerteeinheit, kann aber auch Teil der Sensorzelle sein. Aus dem originalen Messsignal wird das verzögerte Messsignal generiert. Das verzögerte Messsignal wird dabei um die Verzögerungszeit verzögert; es folgt also dem originalen Messsignal mit einem zeitlichen Abstand, der der Verzögerungszeit entspricht. Die genannte Verzögerung und damit die Generierung des verzögerten Messsignals ist insbesondere innerhalb der Auswerteeinheit in Software realisiert.
Es ist auch möglich, dass aus dem originalen Messsignal mehr als ein verzögertes Messsignal generiert wird. Beispielsweise kann ein erstes verzögertes Messsignal um ein Drittel der Periodendauer der Modulationsfrequenz und ein zweites verzögertes Messsignal um zwei Drittel der Periodendauer der Modulationsfrequenz verzögert werden.
Die Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht erfolgt insbesondere in einem festen Takt, beispielsweise alle 10 ms. Es ist nicht zwingend notwendig, dass das verzögerte Messsignal bei jeder Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht generiert wird. Wenn beispielsweise klar ist, dass die Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht auf Basis des originalen Messsignals erfolgt, kann auch die Generierung des verzögerten Messsignals und damit auch auf die Bestimmung der zweiten Phasenverschiebung verzichtet werden. Analog kann auf die Bestimmung der ersten Phasenverschiebung verzichtet werden, wenn die Position der Aufzugkabine sicher auf Basis der zweiten Phasenverschiebung bestimmt wird.
Die Auswerteeinheit wählt in Abhängigkeit von einer Auswahlbedingung die erste Phasenverschiebung oder die zweite Phasenverschiebung aus, um auf deren Basis die Position der Aufzugkabine innerhalb eines Abschnitts des Aufzugschachts zu bestimmen. Wenn die erste Phasenverschiebung gewählt wird, dann wird die Position der Aufzugkabine innerhalb eines oben beschriebenen originalen Eindeutigkeits-Abschnitts bestimmt. Wenn die zweite Phasenverschiebung gewählt wird, dann wird die Position der Aufzugkabine innerhalb eines oben beschriebenen verschobenen Eindeutigkeits- Abschnitts bestimmt. Eine Auswahlbedingung kann beispielsweise sein, dass die erste Phasenverschiebung dann ausgewählt wird, wenn sie grösser als ein unterer Grenzwert, beispielsweise 90° bzw. n/2 rad und kleiner als ein oberer Grenzwert, beispielsweise 270° bzw. 3* n/2 rad ist. Ist dies nicht der Fall, wird die zweite Phasenverschiebung gewählt. Die Anordnung des genannten Abschnitts im Aufzugschacht, in dem sich die Aufzugkabine befindet, also die Anordnung des originalen Eindeutigkeits-Abschnitts bzw. des verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitts kann beispielsweise wie oben beschrieben mit Verwendung einer zweiten Modulationsfrequenz bestimmt werden. Die zweite Modulationsfrequenz ist, insbesondere wie oben beschrieben so gewählt, dass sich der mit der zweiten Modulationsfrequenz ergebende Eindeutigkeits-Abschnitt über den gesamten gewünschten Messbereich, also hier über den gesamten Aufzugschacht erstreckt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu konfiguriert, bei Prüfung der genannten Auswahlbedingung
- einen ersten zeitlichen Abstand zwischen einem Maximum des ersten Ausgangssignals und einem zugehörigen Maximum des originalen Messsignals zu bestimmen,
- einen zweiten zeitlichen Abstand zwischen einem Maximum des ersten Ausgangssignals und einem zugehörigen Maximum des verzögerten Messsignals zu bestimmen,
- den ersten zeitlichen Abstand und den zweiten zeitlichen Abstand zu vergleichen und
- im Fall, dass der erste zeitliche Abstand grösser als oder grösser gleich der zweite zeitliche Abstand ist, die erste Phasenverschiebung und im anderen Fall die zweite Phasenverschiebung auszuwählen, um daraus eine Position der Aufzugkabine innerhalb eines Abschnitts des Aufzugschachts zu bestimmen.
Damit wird auf einfache Weise sichergestellt, dass keine Phasenverschiebung zur Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht verwendet wird, die nahe an 0 oder 360° bzw. 2n rad liegt.
Bei der Bestimmung des genannten zeitlichen Abstands wird nicht berücksichtigt, ob das Maximum des ersten Ausgangssignals zeitlich vor oder nach dem Maximum des originalen bzw. verzögerten Messsignals liegt. Statt den zeitlichen Abstand zwischen zwei zugehörigen Maxima zu bestimmen, kann äquivalent auch der zeitliche Abstand zwischen zwei anderen, zueinander gehörenden Punkten des ersten Ausgangssignals und des originalen bzw. verzögerten Messsignals bestimmt und in der Prüfung der Auswahlbedingung verwendet werden. Beispielsweise können die Nulldurchgänge mit positiver Steigung verwendet werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu konfiguriert, in dem Fall, in dem sie bei einer vorhergehenden Auswahl die erste Phasenverschiebung oder die zweite Phasenverschiebung ausgewählt hat, als Auswahlbedingung zu prüfen, ob der zeitliche Abstand zwischen einem Maximum des ersten Ausgangssignals und einem zugehörigen Maximum des zur Bestimmung der ausgewählten Phasenverschiebung verwendeten Messsignals grösser als ein Grenzwert ist und die gewählte Phasenverschiebung beizubehalten, wenn die Prüfung positiv ausfällt. Der Grenzwert kann beispielsweise ein Viertel der Periodendauer des ersten Ausgangssignals betragen.
Dies ermöglicht vorteilhaft, dass nicht bei jeder Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht beide genannten zeitlichen Abstände bestimmt werden müssen. In vielen Fällen ist die Bestimmung eines zeitlichen Abstands ausreichend, was weniger Rechenaufwand als die Bestimmung von zweit zeitlichen Abständen in Anspruch nimmt.
Die genannte vorhergehende Auswahl einer Phasenverschiebung ist insbesondere bei der letzten Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht erfolgt. Wie bereits ausgeführt können äquivalent der zeitliche Abstand zwischen zwei anderen, zueinander gehörenden Punkten des ersten Ausgangssignals und des originalen bzw. verzögerten Messsignals verwendet werden.
In Ausgestaltung der Erfindung beträgt die genannte Verzögerungszeit zur Generierung des verzögerten Messsignals aus dem originalen Messsignal eine halbe Periodendauer des ersten Ausgangssignals. Damit wird sichergestellt, dass die für die Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht verwendete Phasenverschiebung einen maximalen Abstand zu den Rändern des möglichen Bereichs der Phasenverschiebung, also einen maximalen Abstand zu 0 und 360° bzw. 2n rad hat. Es ist damit eine besonders genaue Bestimmung der zur Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht verwendeten Phasenverschiebung und damit eine besonders genaue Bestimmun der Position der Aufzugkabine innerhalb eines Abschnitts des Aufzugschachts möglich.
Bei Verwendung der halben Periodendauer des ersten Ausgangssignals als Verzögerungszeit zur Generierung des verzögerten Messsignals aus dem originalen Messsignal ist die Auswerteeinheit insbesondere dazu konfiguriert, bei der Prüfung der genannten Auswahlbedingung zu prüfen, ob die erste Phasenverschiebung grösser als 90° bzw. 7i/2 rad und kleiner als 270° bzw. 3*7i/2 rad ist. Ist dies der Fall, wählt die Auswerteeinheit die erste Phasenverschiebung und im anderen Fall die zweite Phasenverschiebung aus, um daraus den Abschnitt des Aufzugschachts zu bestimmen, in dem sich die Aufzugkabine befindet.
Damit kann die Auswahlbedingung besonders einfach und damit mit sehr wenig Rechenaufwand realisiert werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist der Sender dazu konfiguriert, modulierte elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten, gegenüber der ersten Modulationsfrequenz geringeren Modulationsfrequenz als ein zweites Ausgangssignal auszusenden und die Auswerteeinheit ist dazu konfiguriert, auf Basis des zweiten Ausgangssignals den Abschnitt des Aufzugschachts zu bestimmen, in dem sich die Aufzugkabine aktuell befindet.
Damit kann auf einfache Weise, wie oben im Zusammenhang mit TOF-Verfahren zur Entfernungsmessung beschrieben, der Abschnitt des Aufzugschachts bestimmt werden, in dem sich die Aufzugkabine aktuell befindet. Die zweite Modulationsfrequenz ist dabei so gewählt, dass die Länge des sich ergebenden Eindeutigkeits-Abschnitts grösser ist als der maximale Abstand zwischen Sender bzw. Sensorzelle und zu erfassendem Objekt. Die genannte Länge ist beispielsweise grösser als die Höhe des Aufzugschachts.
Unter einer Konfiguration des Senders soll hier insbesondere verstanden werden, dass die den Sender ansteuemde Steuerungseinrichtung, also beispielsweise ein in den Sender integrierte Steuerungseinrichtung oder die Auswerteeinheit dementsprechend konfiguriert ist. In Ausgestaltung der Erfindung ist der Sender dazu konfiguriert, das zweite Ausgangssignal nur im Stillstand der Aufzugkabine auszusenden. Damit kann der Abschnitt des Aufzugschachts, in dem sich die Aufzugkabine aktuell befindet, besonders sicher bestimmt werden.
Wenn sich die Aufzugkabine bewegt, kann der Abschnitt des Aufzugschachts, in dem sich die Aufzugkabine aktuell befindet, beispielsweise aus dem entsprechenden Abschnitt bei der letzten Bestimmung der Aufzugkabine und ihrer Geschwindigkeit bestimmt werden. Die Geschwindigkeit der Aufzugkabine kann dabei aus dem zeitlichen Verlauf Positionen durch Ableiten bestimmt werden. Es ist auch möglich, dass der genannte Abschnitt auf Grund von Plausibilitätsbetrachtungen ermittelt wird. Wenn sich beispielsweise die Aufzugkabine bei der letzten Bestimmung ihrer Position im Aufzugschacht an einem unteren Rand eines Eindeutigkeits-Abschnitts befunden hat und sich bei der aktuellen Bestimmung ihrer Position im Aufzugschacht an einem oberen Rand eines Eindeutigkeits-Abschnitts befindet, kann daraus geschlossen werden, dass sie sich aktuell in einem an den Eindeutigkeits-Abschnitts der letzten Bestimmung unten anschliessenden Eindeutigkeits-Abschnitt befindet. Derartige Plausibilitätsbetrachtungen sind dann möglich, wenn die erste Modulationsfrequenz, die maximale Geschwindigkeit und Beschleunigung der Aufzugkabine und der Takt der Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht vom Fachmann entsprechend aufeinander abgestimmt wurden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist der Sender dazu konfiguriert, das zweite Ausgangssignal nur dann auszusenden, wenn die Auswerteeinheit keine Information über den Abschnitt des Aufzugschachts hat, in dem sich die Aufzugkabine aktuell befindet. Damit ist es nur selten notwendig, das zweite Ausgangssignal zu verwenden, was eine laufende genaue Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht ermöglicht.
Das Aussenden des zweiten Ausgangssignals mit der zweiten, geringeren Modulationsfrequenz, also das Bestimmen der ungefähren Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht ist insbesondere nur dann notwendig, wenn eine Stromversorgung des Systems unterbrochen war, das System also neu gestartet werden muss. Es ist aber auch möglich, dass auch unabhängig von einem Neustart des Systems, die ungefähre Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht bestimmt wird.
Eine ungefähre Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht kann auch beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass der Sender eine elektromagnetische Strahlung mit einem speziellen Modulationsmuster aussendet und die Auswerteeinheit die Zeitdauer bis zum Empfangen des genannten Modulationsmuster durch die Sensorzelle bestimmt. Aus der genannten Zeitdauer kann die ungefähre Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht bestimmt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensorzelle Teil eines mehrere derartige Sensorzellen aufweisenden 3D-Sensors. Der 3D-Sensor und die Auswerteeinheit sind dann insbesondere Teil einer so genannten 3D-Kamera. 3D-Kameras sind auf dem Markt zu vergleichsweise günstigen Preisen verfügbar.
Der 3D-Sensor ist insbesondere als ein Photomischdetektor, auch PMD-Sensor (engl. Photonic Mixing Device) genannt, ausgeführt, dessen Funktionsprinzip auf dem TOF- Verfahren beruht. Die den 3D-Sensor umfassende 3D-Kamera ist in diesem Fall als eine so genannte TOF-Kamera ausgeführt. Der 3D-Sensor ist dann dazu konfiguriert, für jede Sensorzelle eine Phasenverschiebung der vom Sender ausgesandten und vom erfassten Objekt reflektierten elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen und über die genannte Kommunikationsverbindung an die Auswerteeinheit zu übermitteln. Die Auswerteeinheit ist dann dazu konfiguriert, die Entfernung jeder Sensorzelle zu einem von dieser Sensorzelle erfassten Teil des vom 3D-Sensor erfassten Objekts auf Grund der genannten Phasenverschiebungen zu bestimmen. Der 3D-Sensor kann beispielsweise mehrere in der EP2743724B1 beschriebenen TOF Entfemungssensoren aufweisen, wobei jeder der TOF Entfemungssensoren einer Sensorzelle entspricht.
Die Sensorzellen des 3D-Sensors sind insbesondere in einer Matrixanordnung angeordnet. Eine Sensorzelle kann dabei auch als ein Pixel des 3D-Sensors bezeichnet werden. Der 3D-Sensor kann beispielsweise 160x60 oder 320x240 Sensorzellen aufweisen.
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemässen Systems einerseits und des erfindungsgemässen Verfahrens andererseits beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst, übertragen oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
Ein oben beschriebenes System und ein entsprechendes Verfahren können auch zur Bestimmung der Entfernung zwischen Sender bzw. Sensorzelle und einem beliebigen Objekt verwendet werden. Der Einsatz ist damit nicht auf die Bestimmung einer Position der Aufzugkabine in einem Aufzugschacht beschränkt. Die obigen Ausführungen gelten in diesem Fall analog.
Damit würde sich ergeben: Ein System zur Bestimmung der Entfernung zu einem Objekt mit
- einem Sender zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung mit einer ersten Modulationsfrequenz als ein erstes Ausgangssignal,
- einer Sensorzelle zum Empfangen vom von der Sensorzelle erfassten Objekt reflektierter elektromagnetischer Strahlung als ein originales Messsignal und
- einer mit dem Sender und der Sensorzelle in Kommunikationsverbindung stehenden Auswerteeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit dazu konfiguriert ist,
- das originale Messsignal um eine Verzögerungszeit zu verzögern und damit ein verzögertes Messsignal zu generieren,
- eine erste Phasenverschiebung zwischen dem originalen Messsignal und dem ersten Ausgangssignal zu bestimmen,
- eine zweite Phasenverschiebung zwischen dem verzögerten Messsignal und dem ersten Ausgangssignal zu bestimmen,
- abhängig von einer Auswahlbedingung, entweder die erste Phasenverschiebung oder die zweite Phasenverschiebung auszuwählen, um daraus eine Position des Objekts innerhalb eines Abschnitts eines Messbereichs des Systems zu bestimmen und
- auf Basis einer Anordnung des genannten Abschnitts im Messbereich des Systems und der genannten Position innerhalb des Abschnitts die Entfernung des Objekts zum Sender bzw. der Sensorzelle zu bestimmen. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht massstabsgetreu.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Aufzuganlage mit einem System zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht verfahrbar angeordneten Aufzugkabine,
Fig. 2 ein erstes Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines ersten Ausgangssignals und eines zugehörigen originalen Messsignals,
Fig. 3 ein zweites Beispiel für einen zeitlichen Verlauf des ersten Ausgangssignals und des zugehörigen originalen Messsignals und
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf des ersten Ausgangssignals und eines zugehörigen verzögerten Messsignals, welches sich aus dem originalen Messsignal gemäss Fig. 3 ergibt.
Gemäss Fig. 1 verfügt eine Aufzuganlage 10 über einen in vertikaler Richtung ausgerichteten Aufzugschacht 12. Innerhalb des Aufzugschachts 12 ist eine Aufzugkabine 14 angeordnet, welche über ein Tragmittel 16 in Form eines flexiblen Bands oder eines Seils mit einem Gegengewicht 18 auf bekannte Weise verbunden ist. Das Tragmittel 16 verläuft ausgehend von der Aufzugkabine 14 über eine Antriebsscheibe 20, welche von einer nicht dargestellten Antriebsmaschine angetrieben werden kann. Mittels der Antriebsmaschine und dem Tragmittel 16 kann die Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12 auf und ab verfahren werden.
An einer Schachtdecke 22 des Aufzugschachts 12 ist eine 3D-Kamera in Form einer TOF-Kamera 24 unbeweglich angeordnet. Die TOF-Kamera 24 verfügt über einen Sender 25 zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung und über einen 3D-Sensor in Form eines PMD-Sensors 26 zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung. Der PMD-Sensor 26 verfügt über insgesamt 36 Sensorzellen 28, welche in 6 Spalten und 6 angeordnet sind. Der PMD-Sensor 26 ist dazu konfiguriert, für jede Sensorzelle 28 ein der empfangenen elektromagnetischen Strahlung entsprechenden, originales Messsignal an die Auswerteeinheit 30 zu übermitteln. Der Sender 25 übermittelt ein der ausgesandten elektromagnetischen Strahlung entsprechendes Ausgangssignal an die Auswerteeinheit 30.
Auf einer Kabinendecke 32 der Aufzugkabine 14 ist ein Reflektor 34 angeordnet. Der Reflektor 34 ist so angeordnet, dass er vom Sender 25 der TOF-Kamera 24 ausgesandte elektromagnetische Strahlung zur TOF-Kamera 24 und damit zum PMD-Sensor 26 reflektiert. Die TOF-Kamera 24 und damit auch der PMD-Sensor 26 werden in einer Installationsphase so angeordnet und ausgerichtet, dass der PMD-Sensor 26 zumindest den Reflektor 36 als Objekt erfasst. Dabei wird insbesondere darauf geachtet, dass der Reflektor 34 bei jeder möglichen Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12, also über den gesamten Verfahrbereich der Aufzugkabine 14, vom PMD-Sensor 26 erfasst wird. Zur Bestimmung der Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12, also zur Bestimmung, in welcher Höhe sich die Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12 befindet, erfasst die TOF-Kamera 24 und damit der PMD-Sensor 26 zumindest den Reflektor 34.
Die Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12 wird insbesondere nur auf Basis der den Reflektor 34 erfassenden Sensorzellen 26 bestimmt. Die Ergebnisse der einzelnen Sensorzellen 26 können beispielsweise gemittelt werden. Die den Reflektor 34 erfassenden Sensorzellen 26 können beispielsweise aus der Intensität der reflektierten und von dein einzelnen Sensorzellen 26 erfassten elektromagnetischen Strahlung bestimmt werden. Diese ist bei den Reflektor 34 erfassenden Sensorzellen deutlich höher als bei Sensorzellen, die den Reflektor 34 nicht erfassen. Im Folgenden wird die Auswertung des Messsignals einer einzelnen Sensorzelle beschrieben.
Für die Bestimmung der Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12 bestimmt die Auswerteeinheit 30 zunächst eine ungefähre Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12. Dazu sendet der Sender 25 eine elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten Modulationsfrequenz aus, bei der sich ein Eindeutigkeits-Abschnitt mit einer Länge grösser als die Höhe des Aufzugschachts 12 ergibt. Wenn die Höhe des Aufzugschachts 12 beispielsweise 50 m beträgt, so kann die zweite Modulationsfrequenz beispielsweise 1,5 MHz betragen, was zu einer Länge des Eindeutigkeits-Abschnitts von 100 m führt. Die Auswerteeinheit 30 bestimmt die Phasenverschiebung zwischen der empfangenden und der ausgesandten elektromagnetischen Strahlung und berechnet damit eine ungefähre Entfernung zwischen dem 3D-Sensor 24 und der Aufzugkabine 14 und damit die ungefähre Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12. Die beschriebene Bestimmung der ungefähren Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12 wird insbesondere nur im Stillstand der Aufzugkabine durchgeführt.
Nachdem die ungefähre Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12 bestimmt ist, sendet der Sender 25 eine elektromagnetische Strahlung mit einer ersten, gegenüber der zweiten Modulationsfrequenz höheren Modulationsfrequenz von beispielsweise 20 MHz aus. Damit ergibt sich eine Länge eines Eindeutigkeits-Abschnitts 50a - 50g von 7,5 m. Die einzelnen Eindeutigkeits-Abschnitte 50a - 50g grenzen, wie in Fig. 1 dargestellt, jeweils aneinander an, wobei im dargestellten Beispiel der oberste Eindeutigkeits- Abschnitt 50a beim 3D-Sensor 24 beginnt. Mit der ungefähren Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12 bestimmt die Auswerteeinheit 30 den Eindeutigkeits-Abschnitt (in Fig.l den Eindeutigkeits-Abschnitt 5 Of), in dem sich die Aufzugkabine 14 aktuell befindet. Damit ist auch die Anordnung des Eindeutigkeits-Abschnitts 5 Of, in dem sich die Aufzugkabine 14 aktuell befindet, im Aufzugschacht 12 bekannt.
Anschliessend bestimmt die Auswerteeinheit 30 mit Hilfe der elektromagnetischen Strahlung mit der ersten Modulationsfrequenz die Position der Aufzugkabine 14 innerhalb des zuvor bestimmten Eindeutigkeits-Abschnitts 50f. Dazu bestimmt sie in einem ersten Beispiel zunächst eine erste Phasenverschiebung zwischen dem in Fig. 2 dargestellten originalen Messsignal 52 und dem Ausgangssignal 54. Die erste Phasenverschiebung p 1 a entspricht in der Fig. 2 dabei dem Winkel, bei dem das originale Messsignal 52 den Wert 0 annimmt und eine positive Steigung aufweist. Die Auswerteeinheit 30 prüft dann im nächsten Schritt, ob die erste Phasenverschiebung cpl grösser als 90° bzw. n/2 rad und kleiner als 270° bzw. 3*n/2 rad ist. Im in Fig. 2 dargestellten Beispiel beträgt die erste Phasenverschiebung p 1 a 134° bzw. 2,34 rad, womit die genannte Bedingung erfüllt ist. Im Fall der erfüllten Bedingung wählt die Auswerteeinheit 30 die erste Phasenverschiebung p la zur weiteren Bearbeitung aus. Sie bestimmt dann auf Basis der ersten Phasenverschiebung p la wie oben beschrieben die Position der Aufzugkabine 14 innerhalb des vorher ermittelten Eindeutigkeits-Abschnitts 5 Of. Mit der bekannten Anordnung des Eindeutigkeits-Abschnitts 5 Of im Aufzugschacht 12 und der Position der Aufzugkabine 14 innerhalb des Eindeutigkeits-Abschnitts 5 Of bestimmt die Auswerteeinheit 30 die Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12. Die beschriebene Bedingung für die Verwendung der ersten Phasenverschiebung, kann als eine Auswahlbedingung bezeichnet werden.
Anhand den Fig. 3 und 4 wird die Bestimmung der Position der Aufzugkabine 14 innerhalb eines Abschnitts des Aufzugschachts 12 in einem zweiten Beispiel beschrieben. Dazu bestimmt die Auswerteeinheit 30 zunächst wieder eine erste Phasenverschiebung zwischen einem in Fig. 3 dargestellten weiteren originalen Messsignal 56 und dem Ausgangssignal 54. Die erste Phasenverschiebung <p 1b entspricht in der Fig. 3 dabei dem Winkel, bei dem das originale Messsignal 56 den Wert 0 annimmt und eine positive Steigung aufweist. Die Auswerteeinheit 30 prüft dann im nächsten Schritt, ob die erste Phasenverschiebung <p 1b grösser als 90° bzw. n/2 rad und kleiner als 270° bzw.
3*n/2 rad ist. Im in Fig. 3 dargestellten Beispiel beträgt die erste Phasenverschiebung <p 1b 6° bzw. 0,11 rad, womit die genannte Bedingung nicht erfüllt ist. Als Folge dessen generiert die Auswerteeinheit 30 aus dem originalen Messsignal ein in Fig. 4 dargestelltes verzögertes Messsignal 58. Die Auswerteeinheit 30 verzögert dazu das weitere originale Messsignal 56 um eine halbe Periodendauer des ersten Ausgangssignals 54. Bei einer Modulationsfrequenz von 20 MHz beträgt die Verzögerung 25 ns. Die genannte zeitliche Verzögerung entspricht im Winkelbereich einer Verschiebung um 180° bzw. um n rad oder in den Darstellungen gemäss Fig. 3 und 4 einer Spiegelung des weiteren originalen Messsignals 56 an der x-Achse.
Anschliessend bestimmt die Auswerteeinheit 30 analog zur Bestimmung der ersten Phasenverschiebung <p 1b gemäss Fig. 3 eine zweite Phasenverschiebung <p2b des verzögerten Messsignals 58 gegenüber dem ersten Ausgangssignals 54. Die zweite Phasenverschiebung <p2b entspricht in der Fig. 4 dabei dem Winkel, bei dem das verzögerte Messsignal 58 den Wert 0 annimmt und eine positive Steigung aufweist. Im in Fig. 4 dargestellten Beispiel beträgt die zweite Phasenverschiebung <p2b 186° bzw.
3,25 rad.
Die Verzögerung des originalen Messsignals zur Generierung des verzögerten Messsignals führt zu einer Verschiebung der Eindeutigkeits-Bereiche um eine Verschiebestrecke 60 (siehe Fig. 1). Die Verschiebestrecke 60 entspricht dabei der Hälfte der Strecke, die von der elektromagnetischen Strahlung in der Verzögerungszeit zurückgelegt wird. Wenn die Verzögerungszeit wie im hier beschriebenen Beispiel der halben Periodendauer des Ausgangssignals 54 mit einer Modulationsfrequenz von 20 MHz beträgt, dann hat die Verschiebestrecke 60 eine Länge von 3,75 m. Damit ergeben sich die in der Fig. 1 dargestellten verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitte 62a - 62g.
Mit der oben genannten ungefähren Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12 bestimmt die Auswerteeinheit 30 den verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitt (in Fig. 1 den Eindeutigkeits-Abschnitt 62e), in dem sich die Aufzugkabine 14 aktuell befindet. Damit ist auch die Anordnung des verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitts 62e, in dem sich die Aufzugkabine 14 aktuell befindet, im Aufzugschacht 12 bekannt. Anschliessend bestimmt die Auswerteeinheit 30 auf Basis der zweiten Phasenverschiebung <p2a wie oben beschrieben die Position der Aufzugkabine 14 innerhalb des vorher ermittelten verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitts 62e. Mit der bekannten Anordnung des verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitts 62e im Aufzugschacht 12, der Länge der Verschiebestrecke 60 und der Position der Aufzugkabine 14 innerhalb des verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitts 62e bestimmt die Auswerteeinheit 30 die Position der Aufzugkabine 14 im Aufzugschacht 12. Die beschriebene Bedingung für die Verwendung der zweiten Phasenverschiebung statt der ersten Phasenverschiebung, kann als eine Auswahlbedingung bezeichnet werden.
Ein System 40 zur Bestimmung der Position der im Aufzugschacht 12 verfahrbar angeordneten Aufzugkabine 14 der Aufzuganlage 10 verfügt damit über einen Sender 25, eine Sensorzelle 28 als Teil eines 3D-Sensors in Form des PMD-Sensors 26 und die Auswerteeinheit 30.
Es ist auch möglich, dass die Auswerteeinheit das verzögerte Messsignal und die zweite Phasenverschiebung bei jeder Bestimmung der Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht bestimmt, also unabhängig davon, ob sie für die Bestimmung der Position der Aufzugkabine innerhalb eines Eindeutigkeits-Abschnitts benötigt werden oder nicht.
In diesem Fall bestimmt die Auswerteeinheit insbesondere einen ersten zeitlichen Abstand Atl (siehe Fig. 3) zwischen einem Maximum des ersten Ausgangssignals 54 und einem zugehörigen Maximum des weiteren originalen Messsignals 56. Sie bestimmt zusätzlich einen zweiten zeitlichen Abstand At2 (siehe Fig. 4) zwischen einem Maximum des ersten Ausgangssignals 54 und einem zugehörigen Maximum des verzögerten Messsignals 58. Anschliessend vergleicht sie den ersten zeitlichen Abstand Atl und den zweiten zeitlichen Abstand At2. Wenn der erste zeitliche Abstand Atl grösser als oder grösser gleich der zweite zeitliche Abstand At2 ist, wählt die Auswerteeinheit die erste Phasenverschiebung <p 1b und im anderen Fall die zweite Phasenverschiebung <p2b aus, um daraus eine Position der Aufzugkabine innerhalb des Eindeutigkeits-Abschnitts bzw. verschobenen Eindeutigkeits-Abschnitts zu bestimmen, in der sich die Aufzugkabine aktuell befindet.
Es ist auch möglich, dass die Auswerteeinheit dazu konfiguriert ist, in dem Fall, in dem sie bei einer vorhergehenden Auswahl die erste Phasenverschiebung oder die zweite Phasenverschiebung ausgewählt hat, als Auswahlbedingung zu prüfen, ob der zeitliche Abstand (Atl bzw. At2) zwischen einem Maximum des ersten Ausgangssignals und einem zugehörigen Maximum des zur Bestimmung der ausgewählten Phasenverschiebung verwendeten Messsignals grösser als ein Grenzwert ist und die gewählte Phasenverschiebung beizubehalten, wenn die Prüfung positiv ausfällt. Der Grenzwert kann beispielsweise ein Viertel der Periodendauer des ersten Ausgangssignals betragen.
Der Sender kann auch dazu konfiguriert sein, das zweite Ausgangssignal nur dann auszusenden, wenn die Auswerteeinheit keine Information über den Abschnitt des Aufzugschachts hat, in dem sich die Aufzugkabine aktuell befindet. Das Aussenden des zweiten Ausgangssignals mit der zweiten, geringeren Modulationsfrequenz, also das Bestimmen der ungefähren Position der Aufzugkabine im Aufzugschacht ist insbesondere nur dann notwendig, wenn eine Stromversorgung des Systems unterbrochen war, das System also neu gestartet werden muss.
Es ist auch möglich, dass die TOF-Kamera an einem Schachtboden und der Reflektor an einem Kabinenboden der Aufzugkabine angeordnet ist. Ebenfalls ist es möglich, dass die TOF-Kamera an der Aufzugkabine und der Reflektor unbeweglich im Aufzugschacht angeordnet ist. Es ist ausserdem möglich, dass statt der 3D-Kamera ein Laser verwendet wird. Abschliessend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

- 22 - Patentansprüche
1. System zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht (12) verfahrbar angeordneten Aufzugkabine (14) einer Aufzuganlage (10) mit
- einem Sender (25) zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung mit einer ersten Modulationsfrequenz als ein erstes Ausgangssignal (54),
- einer Sensorzelle (28) zum Empfangen von von einem von der Sensorzelle (28) erfassten Objekt reflektierter elektromagnetischer Strahlung als ein originales Messsignal (52, 56) und
- einer mit dem Sender (25) und der Sensorzelle (28) in Kommunikationsverbindung stehenden Auswerteeinheit (30), wobei der Sender (25) und die Sensorzelle (28) so unbeweglich im Aufzugschacht (12) angeordnet sind, dass die Sensorzelle (28) zumindest einen Teil der Aufzugkabine (14) als Objekt erfasst oder der Sender (25) und die Sensorzelle (28) so an der Aufzugkabine (14) angeordnet sind, dass die Sensorzelle (28) zumindest einen Teil des Aufzugschachts (12) als Objekt erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (30) dazu konfiguriert ist,
- das originale Messsignal (52) um eine Verzögerungszeit zu verzögern und damit ein verzögertes Messsignal (58) zu generieren,
- eine erste Phasenverschiebung (ipla, iplb) zwischen dem originalen Messsignal (52, 56) und dem ersten Ausgangssignal (54) zu bestimmen,
- eine zweite Phasenverschiebung (<p2b) zwischen dem verzögerten Messsignal (58) und dem ersten Ausgangssignal (54) zu bestimmen,
- abhängig von einer Auswahlbedingung, entweder die erste Phasenverschiebung (ipla, cp 1 b) oder die zweite Phasenverschiebung (cp2b) auszuwählen, um daraus eine Position der Aufzugkabine (14) innerhalb eines Abschnitts (50a - 50g; 62a - 62g) des Aufzugschachts (12) zu bestimmen und
- auf Basis einer Anordnung des genannten Abschnitts (50a - 50g; 62a - 62g) im Aufzugschacht (12) und der genannten Position innerhalb des Abschnitts (50a - 50g; 62a - 62g) die Position der Aufzugkabine (14) im Aufzugschacht (12) zu bestimmen.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (30) dazu konfiguriert ist, bei Prüfung der genannten Auswahlbedingung
- einen ersten zeitlichen Abstand (Atl) zwischen einem Maximum des ersten Ausgangssignals (54) und einem zugehörigen Maximum des originalen Messsignals (56) zu bestimmen,
- einen zweiten zeitlichen Abstand (At2) zwischen einem Maximum des ersten Ausgangssignals (54) und einem zugehörigen Maximum des verzögerten Messsignals (58) zu bestimmen,
- den ersten zeitlichen Abstand (Atl) und den zweiten zeitlichen Abstand (At2) zu vergleichen und
- im Fall, dass der erste zeitliche Abstand (Atl) grösser als oder grösser gleich der zweite zeitliche Abstand (At2) ist, die erste Phasenverschiebung (cp 1 b) und im anderen Fall die zweite Phasenverschiebung (cp2b) auszuwählen, um daraus eine Position der Aufzugkabine (14) innerhalb eines Abschnitts (50a - 50g; 62a - 62g) des Aufzugschachts (12) zu bestimmen.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (30) dazu konfiguriert ist, in dem Fall, in dem sie bei einer vorhergehenden Auswahl die erste Phasenverschiebung (cp 1b) oder die zweite Phasenverschiebung (cp2b) ausgewählt hat, als Auswahlbedingung zu prüfen, ob der zeitliche Abstand (Atl, At2) zwischen einem Maximum des ersten Ausgangssignals (54) und einem zugehörigen Maximum des zur Bestimmung der ausgewählten Phasenverschiebung (cp 1b, cp2b) verwendeten Messsignals (56, 58) grösser als ein Grenzwert ist und die gewählte Phasenverschiebung (cp 1b, cp2b) beizubehalten, wenn die Prüfung positiv ausfallt.
4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Verzögerungszeit zur Generierung des verzögerten Messsignals (58) aus dem originalen Messsignal (52) eine halbe Periodendauer des ersten Ausgangssignals (54) beträgt.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (30) dazu konfiguriert ist, bei Prüfung der genannten Auswahlbedingung
- zu prüfen, ob die erste Phasenverschiebung (ipla, iplb) grösser als 90° bzw. n/2 rad und kleiner als 270° bzw. 3*n/2 rad ist und
- in diesem Fall, die erste Phasenverschiebung (ipla, iplb) und im anderen Fall die zweite Phasenverschiebung ( p2b) auszuwählen, um daraus den Abschnitt (50a - 50g; 62a - 62g) des Aufzugschachts (12) zu bestimmen, in dem sich die Aufzugkabine (14) befindet.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Sender (25) dazu konfiguriert ist, modulierte elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten, gegenüber der ersten Modulationsfrequenz geringeren Modulationsfrequenz als ein zweites Ausgangssignal auszusenden und
- die Auswerteeinheit (30) dazu konfiguriert ist, auf Basis des zweiten Ausgangssignals den Abschnitt (50a - 50g; 62a - 62g) des Aufzugschachts (12) zu bestimmen, in dem sich die Aufzugkabine (14) aktuell befindet.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (25) dazu konfiguriert ist, das zweite Ausgangssignal nur im Stillstand der Aufzugkabine (14) auszusenden. - 25 -
8. System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (25) dazu konfiguriert ist, das zweite Ausgangssignal nur dann auszusenden, wenn die Auswerteeinheit (30) keine Information über den Abschnitt (50a - 50g; 62a - 62g) des Aufzugschachts (12) hat, in dem sich die Aufzugkabine (14) aktuell befindet.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorzelle (28) Teil eines mehrere derartige Sensorzellen (28) aufweisenden 3D- Sensors (26) ist.
10. Verfahren zur Bestimmung der Position einer in einem Aufzugschacht (12) verfahrbar angeordneten Aufzugkabine (14) einer Aufzuganlage (10) mit einem System (40) gemäss den Ansprüchen 1 bis 9, wobei die Auswerteeinheit (30)
- das originale Messsignal (52) um eine Verzögerungszeit verzögert und damit ein verzögertes Messsignal (58) generiert,
- eine erste Phasenverschiebung (ipla, iplb) zwischen dem originalen Messsignal (52) und dem ersten Ausgangssignal (54) bestimmt,
- eine zweite Phasenverschiebung ( p2b) zwischen dem verzögerten Messsignal (58) und dem ersten Ausgangssignal (54) bestimmt,
- abhängig von einer Auswahlbedingung, entweder die erste Phasenverschiebung (ipla, cp 1 b) oder die zweite Phasenverschiebung (cp2b) auswählt, und daraus eine Position der Aufzugkabine (14) innerhalb eines Abschnitts (50a - 50g; 62a - 62g) des Aufzugschachts (12) bestimmt und
- auf Basis einer Anordnung des genannten Abschnitts (50a - 50g; 62a - 62g) im Aufzugschacht (12) und der genannten Position innerhalb des Abschnitts (50a - 50g; 62a - 62g) die Position der Aufzugkabine (14) im Aufzugschacht (12) bestimmt.
PCT/EP2022/082687 2021-12-09 2022-11-22 System und verfahren zur bestimmung der position einer in einem aufzugschacht verfahrbar angeordneten aufzugkabine einer aufzuganlage WO2023104495A1 (de)

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