專利名稱：位置基準(zhǔn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電梯和例如水平乘客輸送的其它(乘客)輸送的低成本且高性能的絕對位置基準(zhǔn)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
位置基準(zhǔn)系統(tǒng)是提供電梯轎廂沿引導(dǎo)通道在電梯通道中或在(乘客)車廂中的快速和準(zhǔn)確的位置測量的控制系統(tǒng)的部件。位置基準(zhǔn)系統(tǒng)的速度和準(zhǔn)確度由確保特定水平的行駛質(zhì)量相關(guān)的給定控制系統(tǒng)來確定。一個示例是位置測量應(yīng)當(dāng)在10ms延遲內(nèi)進行并且具有1mm的準(zhǔn)確度。考慮到電梯的較寬的工作范圍(達(dá)到500m)以及(乘客)輸送的停留站之間的距離較長，這些性能要求是非常嚴(yán)格的。除了在準(zhǔn)確度和測量延遲方面的性能要求之外，例如在通電時出現(xiàn)的最小程度的校正運行是另一重要的性能要求。在本文中，“最小程度”是指小于一層樓或一個停留站的距離。
在以下的描述中，電梯通?？捎米骼C性地描述水平或垂直的(乘客)輸送。
許多現(xiàn)有的用于電梯的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)基于裝接到驅(qū)動馬達(dá)、控制器、和獨立滑輪的編碼器。這些位置基準(zhǔn)系統(tǒng)受到編碼器讀數(shù)和由子系統(tǒng)中的打滑、索纜延伸、機械磨損導(dǎo)致的實際位置之間的偏差以及/或者建筑物斜擺的不利影響。為了使得這些偏差最小化，需要基于一些固定的且已知的基準(zhǔn)位置經(jīng)常地進行校準(zhǔn)，該基準(zhǔn)位置表明了樓層地面和水平區(qū)域的真實位置。包括視準(zhǔn)器讀取器和視準(zhǔn)器的視準(zhǔn)器系統(tǒng)提供了這些基準(zhǔn)位置及其檢測裝置。考慮該視準(zhǔn)器系統(tǒng)的簡單功能，該視準(zhǔn)器系統(tǒng)的成本效率較低，這是因為由技工在電梯通道中安裝的視準(zhǔn)器的材料成本為$10，安裝需0.5小時，并且每個樓層需要大約0.1小時進行調(diào)節(jié)?？傊?，在現(xiàn)有的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)中的一個最主要的問題是較差的性能成本比。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的在于，提供具有精確準(zhǔn)確度、最小程度的校正運行、容易安裝且容易維護的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供如上所述的不需要電梯通道或引導(dǎo)通道安裝的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)和方法。
依據(jù)本發(fā)明的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)和方法實現(xiàn)以上的目的。
依據(jù)本發(fā)明，提供了一種位置基準(zhǔn)系統(tǒng)廣義包括多個裝接到靜止結(jié)構(gòu)件上的分隔開的顏色元件；裝接到可移動結(jié)構(gòu)件上以便檢測分隔開的顏色元件中的一個顏色元件的裝置；以及用于由檢測到的顏色元件來確定可移動結(jié)構(gòu)件的位置的裝置。在此使用的術(shù)語“顏色”不僅代表了可見的顏色，而且還代表電磁譜中的不可見的顏色，其中包括紫外線、紅外線、射頻、和微波。在此使用的術(shù)語“可移動結(jié)構(gòu)件”可以是電梯轎廂或水平的乘客輸送裝置。
另外，依據(jù)本發(fā)明，提供了一種位置基準(zhǔn)方法，其廣義包括將多個分隔開的顏色元件裝接到靜止結(jié)構(gòu)件上；檢測分隔開的顏色元件中的一個顏色元件；以及由檢測到的顏色元件來確定可移動結(jié)構(gòu)件的位置。
參照附圖并結(jié)合以下的具體實施例可更好地理解本發(fā)明的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)和方法的其它細(xì)節(jié)以及其它的目的和優(yōu)點，附圖中的相同附圖標(biāo)記表示相同的部件。


圖1是基于電荷耦合器件(CCD)的基準(zhǔn)系統(tǒng)的示意圖；圖2是是彩色CCD圖像的紅、綠、藍(lán)(RGB)分解的示意圖；圖3A和3B是依據(jù)本發(fā)明的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)的示意圖；和圖4是基于顏色碼(CiC)CCD的基準(zhǔn)系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)參照附圖，圖1示出了一維的基于電荷耦合器件(CCD)10的相對位置基準(zhǔn)系統(tǒng)是如何工作。也就是說，反射器11由光源或線性照射源12來照射。當(dāng)光由反射器11反射時，形成光圖像13。照相機10優(yōu)選為CCD感測裝置檢測到至少部分的光圖像13并且將檢測到的光圖像轉(zhuǎn)變成電信號，該電信號傳送到處理單元14例如預(yù)編程的計算機并且存儲在與該處理單元14相關(guān)的存儲器16中。通過使用在處理單元14中已經(jīng)編程的信號處理算法，可計算出反射器11的中心18相對于CCD裝置10的中心的位置。該信號處理算法可包括子像素分辨信號處理算法并且可包括現(xiàn)有技術(shù)中的用于以這種方式計算相對位置的已知的任何適當(dāng)?shù)乃惴ā?br> CCD裝置10優(yōu)選為是彩色CCD感測裝置?？捎刹噬獵CD10例如彩色照相機檢測的彩色圖像可分解成三基色圖像，即紅、綠、藍(lán)(RGB)，如圖2所示。現(xiàn)今的彩色CCD對于每一種三基色具有12位的色濃度，這意味著理論上彩色CCD可分辨236種顏色。這意味著理論上可以通過使用由彩色CCD傳感器10解碼的顏色來進行236位的信息的編碼。在三基色中，一種顏色可用于定位，并且可稱為定位顏色。在給定光源的情況下，在每一反射器的CCD圖像中該定位顏色的亮度彼此相等，例如100％亮度，在該意義上所有的反射器對于該定位顏色進行相同著色。在此，定位機構(gòu)嚴(yán)格與圖1所示相同。其它兩種基色稱為編碼顏色，并且在相對于該定位顏色標(biāo)準(zhǔn)化之后，這兩種顏色的組合包含某種特定的位置信息。例如，把藍(lán)色認(rèn)定是定位顏色，而紅色和綠色是編碼顏色。對于500m的建筑物而言，500種不同的顏色足以用于位置分辨(典型的CCD裝置10的感測范圍被認(rèn)定為1.3m)。因此對于每一編碼顏色的25種不同的顏色濃度是足夠的。使得R、G、B分別代表紅色、綠色、和藍(lán)色的彩色CCD的亮度輸出，如圖2所示。另外，RB和GB定義為RB＝[25×R/B]，GB＝[25×G/B]其中，[a]等于小于a的最大整數(shù)，并且該定位顏色的亮度為100％。在此注意，以上等式表示的標(biāo)準(zhǔn)化過程是所需的，這是由于不均勻的照明亮度以及例如太陽光的任何額外照明可能以相同的比率改變反射器的R、G、B。在此描述的標(biāo)準(zhǔn)化過程消除了由亮度變化導(dǎo)致的解碼錯誤的可能性。
以下給出了解碼表表1解碼表

即，如果RB和GB分別為1和24，則可以從表1中看出解碼數(shù)是50。由該解碼數(shù)，可以確定被照射的反射器的特定顏色元件42，并且可以計算CCD裝置10和裝接有該CCD裝置的電梯轎廂的位置。在使用這種方案中，在反射器上的顏色可以選擇成便于確保它們的解碼位置信息在光源亮度的預(yù)期變化的情況下是相同的。
在使用500種不同顏色反射器的成本太高的情況下，可以使用不同顏色的陣列以便對位置信息進行編碼。例如，六種不同顏色的4單元陣列可覆蓋超過位置信息的500種不同顏色。
現(xiàn)參照圖3A和3B，其中示出了依據(jù)本發(fā)明的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)30的結(jié)構(gòu)和工作機構(gòu)。在該系統(tǒng)30中，多個分隔開的反射器或顏色元件42安裝在電梯通道中的靜止結(jié)構(gòu)件上，例如門框40或墻上。包括CCD傳感器盒48的CCD組件32優(yōu)選為在電梯轎廂的一側(cè)上裝接到框架34上，但是其可以定位在轎廂的其它位置，例如轎廂的底部。一個或多個光源12可設(shè)置在框架34上以便照射在轎廂附近的反射器42。
在工作中，來自光源12的光照射在轎廂附近的反射器42上。由反射器42反射的光由CCD傳感器盒48檢測到，在CCD傳感器盒中光轉(zhuǎn)換成代表基色即紅、綠、藍(lán)的電信號。電信號傳送給預(yù)編程的處理器14，由此可確定電梯轎廂的位置。如上所述，基色即紅、綠、藍(lán)中的一種顏色選定為定位顏色。代表其余基色的信號進行如上所述的標(biāo)準(zhǔn)化。由標(biāo)準(zhǔn)化的信號和存儲在與處理器14相關(guān)的存儲器中的解碼表，可確定對于被檢測的反射器或顏色元件42的解碼數(shù)。該解碼數(shù)識別被檢測的反射器或顏色元件42。通過使用該信息以及其在CCD傳感器盒48的視域的范圍內(nèi)的位置，可確定電梯轎廂的位置。
如果需要，CCD傳感器盒48還可以用于在其視域范圍內(nèi)檢測反射器42的上和下邊緣。通過使用代表在CCD傳感器盒48的視域范圍內(nèi)的該上和下邊緣的位置的電信號，可確定電梯轎廂的精確位置。
現(xiàn)參照圖3B，其中示出了用于解決兩個問題的方案。一個問題是關(guān)于周圍光的影響。在該方案中，密封的導(dǎo)光件20用于解決該問題。另外，對于透明的電梯通道而言，每一光源12可以是偏振的線性光源。此外，如果需要，在密封的導(dǎo)光件20上可設(shè)置偏振窗口22。偏振的線性光源12和偏振窗口22的設(shè)置對于周圍光的影響而言增大了信噪比。
該方案解決的另一個問題是煙霧。即使在存在煙霧的情況下，線性光源12和密封的導(dǎo)光件20也可提供足夠清晰的圖像，這是因為在煙霧中光的傳播路徑通過使用線性光源12和密封的導(dǎo)光件20可減至最小。所希望的是，反射器42和CCD組件32之間的距離小于3.0cm。
為了實現(xiàn)反射器圖像的亮度恒定且與反射器42相對于CCD組件32的位置的位置無關(guān)，可使得線性光源12具有在空間中不均勻的照明亮度特性。例如，光源12的照明亮度在光源的兩個端部最高，而在光源的中心處最低。
圖4示出了基于CIC CCD的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作。在該附圖中，門框40設(shè)置有多個彩色反射器42。帶有上CCD感測裝置48和下CCD感測裝置48’的CCD組件32安裝在與電梯轎廂35連接的框架34上。至少一個光源12與上CCD感測裝置48和下CCD感測裝置48’中的每一個相關(guān)。
通過使用圖4所示的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)以下功能。假設(shè)除了在直達(dá)區(qū)域端部的兩個樓層地面之外任何兩個相鄰的樓層地面之間的距離在1.3m加上轎廂高度的范圍內(nèi)，可實現(xiàn)用于控制系統(tǒng)的正常位置反饋。兩個CCD傳感器48和48’提供了高度準(zhǔn)確的位置以及在電梯通道內(nèi)在任何位置的速度測量。在直達(dá)區(qū)域中，多個反射器位于直達(dá)區(qū)域的兩個端部的每一端部處。因此，在該直達(dá)區(qū)域開始之前且在該直達(dá)區(qū)域剛結(jié)束之后，本發(fā)明的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)可提供精確的定位。在直達(dá)區(qū)域中可以通過開環(huán)控制來實現(xiàn)定位，這是因為在直達(dá)區(qū)域中沒有停留站。在樓層間距較大的情況下，例如酒店的大廳，可使用相同的方法。
通過在正常終端停站裝置(NTSD)和緊急終端停站裝置/緊急終端限速裝置(ETSD/ETSLD)的區(qū)域中每1.3m安裝反射器，每一CCD組件48和48’獨立地提供速度和位置測量信息，其中一個用于NTSD，而另一個用于ETSD/ETSLD。
如圖4所示，該系統(tǒng)還提供了使得校正運行最小化的能力。假設(shè)除了在直達(dá)區(qū)域端部的兩個樓層地面之外任何兩個相鄰的樓層地面之間的距離在1.3m加上轎廂高度的范圍內(nèi)，則可實現(xiàn)無校正運行的能力。在直達(dá)區(qū)域中，可安裝長的反射器，其覆蓋直達(dá)區(qū)域的上/下半部，或者以正常的樓層間距安裝正常的反射器。隨后，基于存在的反射器，電梯轎廂至少可以確定距離該轎廂最近的樓層的位置。在電力重新接通之后，確定向何處移動即向上或向下移動是唯一所需的功能。應(yīng)當(dāng)注意，將長帶或單獨的CIC反射器安裝在電梯通道上可以容易地實現(xiàn)?；蛘?，在電力恢復(fù)之后，電梯可隨意地上升或下降直到發(fā)現(xiàn)樓層地面。這仍然是進行最多一個樓層的校正運行。
本發(fā)明的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)和方法提供了多個優(yōu)點(1)在電梯通道或引導(dǎo)通道中任何位置的高準(zhǔn)確度；(2)較高的位置更新率；(3)很少的或幾乎沒有電梯通道或引導(dǎo)通道的安裝，較低的安裝成本；(4)由于結(jié)構(gòu)簡單因此維護成本較低，沒有機械磨損，且容易維修；(5)由于廣泛適用性因此管理成本較低；以及(6)校正運行最小化。
盡管參照電梯位置基準(zhǔn)系統(tǒng)來描述本發(fā)明的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，但是相同的系統(tǒng)可用于確定水平乘客輸送系統(tǒng)的位置。在這種系統(tǒng)中，靜止結(jié)構(gòu)件可以是在輸送引導(dǎo)通道中的門框，并且可移動的結(jié)構(gòu)件可以是用于大致水平或相對于水平軸線以一角度輸送乘客的乘客車廂或裝置。一個或多個光源和感測裝置可以固定到可移動結(jié)構(gòu)件上。
盡管本發(fā)明的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)是參照用于檢測紅、綠、藍(lán)色的感測裝置來進行描述的，但是該感測裝置還可檢測在磁譜中具有獨特波長的不可見顏色，其包括但不限于，紫外線、紅外線、射頻、和微波。在這方面中，每一顏色元件42可反射電磁譜的獨特波長。
明顯的是，本發(fā)明的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)可完全實現(xiàn)上述的目的、裝置、和優(yōu)點。盡管本發(fā)明的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)是參照其特定實施例來進行描述的，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀以上描述的基礎(chǔ)上可理解其它的替代形式、改變、和變型。因此，這些替代形式、改變、和變型落在后附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其包括多個裝接到靜止結(jié)構(gòu)件上的分隔開的顏色元件；裝接到可移動結(jié)構(gòu)件上以便檢測所述分隔開的顏色元件中的一個顏色元件的裝置；以及用于由所述檢測到的顏色元件來確定所述可移動結(jié)構(gòu)件的位置的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該靜止結(jié)構(gòu)件是電梯通道，該可移動結(jié)構(gòu)件是電梯轎廂。
3.如權(quán)利要求2所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該檢測裝置包括至少一個照相機，其用于確定所述檢測到的顏色元件的顏色并且檢測所述檢測到的顏色元件的上邊緣和底邊緣。
4.如權(quán)利要求3所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，每一所述顏色元件反射電磁譜的獨特波長。
5.如權(quán)利要求3所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個照相機安裝到該電梯轎廂的側(cè)面上，該靜止結(jié)構(gòu)件是該電梯通道中的門框，并且所述多個分隔開的顏色元件包括裝接到該門框上的多個不同著色的元件。
6.如權(quán)利要求3所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該檢測裝置檢測所述檢測到的顏色元件的多個獨特顏色部分，并且該確定裝置選擇所述多個獨特顏色部分中的一個作為定位顏色，并使得所述多個獨特顏色部分中的其余顏色部分相對于該定位顏色標(biāo)準(zhǔn)化，并由所述多個獨特顏色部分的所述標(biāo)準(zhǔn)化的顏色部分確定對于該檢測到的顏色元件的解碼數(shù)，并且由該解碼數(shù)來識別該檢測到的顏色元件。
7.如權(quán)利要求3所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該檢測裝置還包括用于照射所述顏色元件中的所檢測到的一個顏色元件的線性照射源和照相機設(shè)備。
8.如權(quán)利要求7所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該照相機設(shè)備包括CCD(電荷耦合器件)照相機。
9.如權(quán)利要求8所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該CCD照相機包括CCD傳感器、透鏡、和導(dǎo)光件。
10.如權(quán)利要求3所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該檢測裝置包括裝接到該電梯轎廂的第一部分上的第一照相機設(shè)備和裝接到該電梯轎廂的第二部分上的第二照相機設(shè)備，該第一和第二照相機設(shè)備獨立地工作以便提供額外的速度和位置信息。
11.如權(quán)利要求1所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該靜止結(jié)構(gòu)件是輸送引導(dǎo)通道，該可移動結(jié)構(gòu)件是乘客車廂。
12.如權(quán)利要求11所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該檢測裝置包括至少一個照相機，其用于確定所述檢測到的顏色元件的顏色并且檢測所述檢測到的顏色元件的上邊緣和底邊緣。
13.如權(quán)利要求12所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，每一所述顏色元件反射電磁譜的獨特波長。
14.如權(quán)利要求12所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個照相機安裝到該乘客車廂的側(cè)面上，該靜止結(jié)構(gòu)件是該輸送引導(dǎo)通道中的門框，并且所述多個分隔開的顏色元件包括裝接到該門框上的多個不同著色的元件。
15.如權(quán)利要求12所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該檢測裝置檢測所述檢測到的顏色元件的多個獨特顏色部分，并且該確定裝置選擇所述多個獨特顏色部分中的一個作為定位顏色，并使得所述多個獨特顏色部分中的其余顏色部分相對于該定位顏色標(biāo)準(zhǔn)化，并由所述多個獨特顏色部分的所述標(biāo)準(zhǔn)化的顏色部分確定對于該檢測到的顏色元件的解碼數(shù)，并且由該解碼數(shù)來識別該檢測到的顏色元件。
16.如權(quán)利要求12所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該檢測裝置還包括用于照射所述顏色元件中的所檢測到的一個顏色元件的線性照射源和照相機設(shè)備。
17.如權(quán)利要求16所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該照相機設(shè)備包括CCD(電荷耦合器件)照相機。
18.如權(quán)利要求17所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該CCD照相機包括CCD傳感器、透鏡、和導(dǎo)光件。
19.如權(quán)利要求12所述的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，該檢測裝置包括裝接到該乘客車廂的第一部分上的第一照相機設(shè)備和裝接到該乘客車廂的第二部分上的第二照相機設(shè)備，該第一和第二照相機設(shè)備獨立地工作以便提供額外的速度和位置信息。
20.一種用于確定可移動結(jié)構(gòu)件的位置的方法，其包括以下步驟將多個分隔開的顏色元件裝接到靜止結(jié)構(gòu)件上；使用裝接到該可移動結(jié)構(gòu)件上的檢測裝置來檢測所述分隔開的顏色元件中的一個顏色元件；以及由所述檢測到的顏色元件來確定所述可移動結(jié)構(gòu)件的位置。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，該檢測步驟包括用照射源照射所述顏色元件并且用感測裝置獲取被反射的圖像。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，該檢測步驟包括獲取包含多個基色的被反射彩色光圖像，并且該確定步驟包括選擇所述基色中的一個基色作為定位顏色并且使得其余顏色相對于該定位顏色標(biāo)準(zhǔn)化。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，該位置確定步驟包括確定對于所述顏色元件的解碼數(shù)并且由所述解碼數(shù)來識別所述顏色元件并確定該可移動的結(jié)構(gòu)件的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于垂直或水平輸送裝置例如電梯的位置基準(zhǔn)系統(tǒng)和方法。該位置基準(zhǔn)系統(tǒng)包括多個裝接到靜止結(jié)構(gòu)件(40)例如電梯通道或引導(dǎo)通道中的門框上的分隔開的顏色元件或反射器(42)；用于照射其中一個反射器的光源(12)；以及用于獲得被照射的反射器的圖像的感測裝置(10、48、48’)。由該感測裝置獲取的圖像用于確定輸送裝置例如電梯轎廂的位置和/或速度。
文檔編號G01B11/14GK1720188SQ02830131
公開日2006年1月11日 申請日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者J·-H·歐, P·康, A·芬, P·-Y·彭 申請人:奧蒂斯電梯公司