專利名稱：具有測定轎廂絕對位置的測量系統(tǒng)的電梯設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求定義所述的電梯設(shè)備，具有用于測定沿至少一個導(dǎo)軌運行的電梯轎廂的絕對位置的測量系統(tǒng)。
在電梯中，位置信息以編碼方式位置固定地設(shè)置在沿電梯轎廂的整個運行路徑上和利用一個代碼閱讀裝置以編碼方式讀出并傳遞給一個評價單元。評價裝置將讀出的編碼的位置信息處理成控制單元可以理解的方式并導(dǎo)出信息信號，即所謂的豎井信息，所述豎井信息被傳遞給電梯控制單元。
在DE4209629A1中披露了一種具有高分辨率的用于測定兩個相對移動的部件的相對位置的絕對測量系統(tǒng)。迄今通常的方式是，在第一部件的第一道上形成以偽隨機編碼的相同長度的代碼標(biāo)記的無間隙的序列形式的絕對代碼圖形，和在與第一道平行的第二道上形成增量式代碼符圖形。在絕對代碼標(biāo)記圖形中分別任意的n個連續(xù)的代碼標(biāo)記構(gòu)成一個碼字。在整個代碼標(biāo)記圖形中每個碼字僅出現(xiàn)一次。在一個與第一部分相對移動的第二部分上設(shè)置有一個代碼閱讀裝置，所述代碼閱讀裝置在移動方向上可以一次檢測n個連續(xù)的代碼標(biāo)記并且其中對增量式代碼符圖形進(jìn)行掃描。當(dāng)代碼閱讀裝置沿第一部分運行一個絕對代碼標(biāo)記圖形的代碼位置時，對一新的n位二進(jìn)制碼字進(jìn)行閱讀。
在這種已知的裝置中，絕對代碼標(biāo)記圖形的每個碼字對兩個部分的相互特定的相對位置進(jìn)行定義。在移動以及閱讀方向測出的各個代碼標(biāo)記的長度和最大可能的碼字的數(shù)量決定了測量距離的最大長度，對所述長度用碼字編址?？梢詼y量以偽隨機代碼表示的相對位置，即所謂的位置代碼的分辨率取決于每個代碼標(biāo)記的長度。代碼標(biāo)記的長度越小，則定位越準(zhǔn)確。但隨著代碼標(biāo)記長度的增大，特別是相對速度越高，閱讀將越困難。
在采用這樣一種測定電梯轎廂位置的絕對長度測量系統(tǒng)時，例如在德國實用新型G92 10 996.9中披露的電梯中，用編碼位置數(shù)據(jù)，偽隨機編碼的碼字對電梯轎廂運行方向上的整個運行路徑編址。但其中的最大的測量-及運行路徑距離受所有代碼標(biāo)記的長度和的制約。所以當(dāng)運行距離長時偽隨機編碼必須具有多位的碼字和/或代碼標(biāo)記必須具有較大的長度。多位的碼字將導(dǎo)致必須采用相應(yīng)開銷的代碼閱讀裝置和評價單元，這將伴隨高的費用。而且隨著單個碼字長度的增大，分辨率將下降。
為了避免閱讀誤差，絕對代碼標(biāo)記圖形和增量式代碼符圖形在其相對位置必須相互精確對準(zhǔn)。這使得制作雙道代碼載體非常昂貴，而且另一方面造成必須進(jìn)行耗時的精確的安裝。為此特別是雙道絕對位置測量系統(tǒng)的代碼閱讀裝置將做得很大，但此點由于可供使用的豎井截面面積受限是不希望出現(xiàn)的。另外在采用雙道測量系統(tǒng)時，運行速度將受到限制，所述系統(tǒng)特別是在提升高度很大的電梯中應(yīng)用將受到制約。
本發(fā)明的目的在于提出一種具有測定電梯轎廂絕對位置的測量系統(tǒng)的電梯，所述測量系統(tǒng)以盡可能小的開銷，在電梯轎廂長的運行距離實現(xiàn)高分辨率的位置識別。
根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過一種具有帶有權(quán)利要求1的特征的絕對位置測量系統(tǒng)的電梯得以實現(xiàn)，所述電梯的特征尤其在于，絕對代碼標(biāo)記圖形和增量式的代碼符圖形是具有相同長度的的代碼標(biāo)記的曼徹斯特編碼的n位偽隨機序列的單道組合的代碼標(biāo)記圖形和代碼閱讀裝置具有用于閱讀n+1個連續(xù)的代碼標(biāo)記的傳感器，其中分別對單道組合的代碼標(biāo)記圖形的第二個代碼標(biāo)記進(jìn)行掃描。
本發(fā)明的本質(zhì)在于絕對測量系統(tǒng)的單道編碼，其中在二進(jìn)制n位偽隨機序列的基礎(chǔ)上用2n-1對不同的位置值編碼，在每個0后面加入一個1和在每個1后面加入一個0。由此獲得的本發(fā)明的具有兩倍長度的本發(fā)明的序列構(gòu)成準(zhǔn)n位偽隨機編碼和曼徹斯特編碼組合體。為了可以相互區(qū)分所有在本發(fā)明的組合代碼標(biāo)記圖形中出現(xiàn)的碼字，必須分別對組合的代碼標(biāo)記圖形的第二個代碼標(biāo)記的n+1代碼標(biāo)記進(jìn)行掃描。
采用本發(fā)明的編碼使絕對單道系統(tǒng)的優(yōu)點與絕對雙道或多道系統(tǒng)的高分辨率的優(yōu)點結(jié)合在一起。
采用本發(fā)明的組合的編碼，用n位偽隨機編碼在分辨率不變的情況下可以構(gòu)成是n位偽隨機編碼的所有代碼標(biāo)記的長度λ的總和兩倍長的測量距離。其中在本發(fā)明的單道組合的代碼標(biāo)記圖形中僅出現(xiàn)其長度為λ的代碼標(biāo)記和其長度為2λ的代碼標(biāo)記。因此最長在2λ長度之后出現(xiàn)一個代碼標(biāo)記變換，利用代碼閱讀裝置可以檢測或掃描出所述代碼標(biāo)記變換。根據(jù)準(zhǔn)等間隔的代碼標(biāo)記變換可以導(dǎo)出掃描信號，利用所述掃描信號對用于檢測單道位置代碼的傳感器進(jìn)行控制。只有在傳感器完全覆蓋有待讀出的代碼標(biāo)記時，才實現(xiàn)閱讀。單道代碼標(biāo)記圖形是細(xì)長的并因此沿運行路徑僅需要很小的固定面。另外單道代碼載體結(jié)構(gòu)簡單并且制造費用低廉。
僅需利用對代碼閱讀裝置多附加一個閱讀位，即僅n+1個閱讀位，即可在本發(fā)明的組合代碼標(biāo)記圖形的單道上分別讀出明確及絕對的符圖形。
本發(fā)明的僅具有n+1個閱讀位的代碼閱讀裝置費用低廉并且與傳統(tǒng)的代碼閱讀裝置相比在運行路徑相同和分辨率相似的情況下其結(jié)構(gòu)相應(yīng)較小。為實現(xiàn)對單道組合代碼標(biāo)記圖形的閱讀，傳感器在移動方向上相互以2λ間隔設(shè)置在一條直線上，因而代碼閱讀裝置的結(jié)構(gòu)也是細(xì)長的并可以節(jié)省空間地可移動地設(shè)置在導(dǎo)軌的旁側(cè)。
本發(fā)明以簡單的方式在電梯轎廂開始啟動，但轎廂尚未移動時即可測定其位置，其中對組合的代碼標(biāo)記圖形的每位在運行方向上以一半代碼標(biāo)記長度的間隔設(shè)置有兩個傳感器。當(dāng)兩個傳感器中的一個接近于代碼標(biāo)記變換并輸出一個接近于零值的傳感器電壓時，另一個傳感器肯定覆蓋一個代碼標(biāo)記并輸出一個較為肯定的信息。用于絕對閱讀的第一傳感器和第二傳感器被分別組合成一個傳感器組。對兩個相互搭接相互錯位半個代碼標(biāo)記長度的傳感器組，交替地始終選出兩個傳感器組中的一個傳感器組的傳感器的輸出信號進(jìn)行讀出和評價。通過掃描信號確定兩個不同的代碼標(biāo)記和兩個傳感器組之間的變換位置，實現(xiàn)向兩個傳感器組中的正確的傳感器組的切換。
在磁測量系統(tǒng)中采用本發(fā)明的單道組合編碼時，避免了小的磁極受到附近的大的磁極的抑制，即所謂的“碼間干擾”。當(dāng)代碼閱讀裝置距代碼標(biāo)記圖形間隔較大時，此點將會對閱讀可靠性產(chǎn)生積極的影響。所以在一個磁測量系統(tǒng)中可以將代碼閱讀裝置與組合的代碼標(biāo)記圖形的間隔選得較大。因此測量系統(tǒng)的代碼載體不太易于受到污染并且不太易于受到代碼閱讀裝置對應(yīng)于代碼標(biāo)記圖形在垂直于轎廂的閱讀及運行方向上出現(xiàn)的相對移動的影響。另外由于代碼標(biāo)記長度均勻，因而利用價格低廉的并行工作的器件即可實現(xiàn)快速的評價。
根據(jù)一優(yōu)選的實施方式僅采用簡單和費用低廉的霍爾傳感器作為磁測量系統(tǒng)，用于對線性位置代碼進(jìn)行掃描。同樣插值裝置的霍爾傳感器用于測定兩個不同的代碼標(biāo)記的變換位置-相對于傳感器條板的過零點。插值裝置在運行方向設(shè)置在長度大于兩個代碼標(biāo)記的長度2λ的范圍上。霍爾傳感器之間的間隔小于一個代碼標(biāo)記的長度λ。
另外根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的進(jìn)一步設(shè)計，除了霍爾傳感器外還采用MR-傳感器，利用所述傳感器對本發(fā)明的編碼進(jìn)行掃描并因而與迄今的絕對單道系統(tǒng)相比大大提高了分辨率。基于所述的特性具有磁代碼標(biāo)記的組合代碼標(biāo)記圖形向外形成具有一特性曲線的磁場，所述曲線由近似正弦的半波構(gòu)成。所述半波分別具有一個代碼標(biāo)記的長度λ或兩個代碼標(biāo)記的長度2λ。在采用一相應(yīng)的MR-傳感器進(jìn)行掃描時通過傳感器電壓的反正切插入可以生成一高分辨率的位置值，所述值分別在一個極內(nèi)與路徑成比例。當(dāng)將絕對位置值與代碼標(biāo)記長度的分辨率結(jié)合在一起時，則產(chǎn)生一高分辨的絕對位置。
以如下方式可以獲得一個用于測定絕對轎廂位置的特別可靠的測量系統(tǒng)，對包括評價單元的對位置代碼進(jìn)行掃描的的代碼閱讀裝置進(jìn)行冗余設(shè)計。第二個代碼閱讀裝置的結(jié)構(gòu)基本與第一個代碼閱讀裝置的結(jié)構(gòu)相同，并且其區(qū)別僅在于中間閱讀單元和精插值以所述順序在運行方向上設(shè)置在位置代碼閱讀單元的后面。兩個位置代碼閱讀裝置的傳感器對在與閱讀方向平行的直線上，相互錯位一個代碼標(biāo)記長度λ和相互搭接設(shè)置。代碼閱讀裝置結(jié)構(gòu)緊湊并且比非冗余的測量系統(tǒng)僅長出插值裝置和精插值裝置。
對兩個代碼閱讀裝置中的每一個都分配一個自己的評價單元，從而使兩個代碼閱讀裝置的傳感器的輸出信號相互不受影響地被評價并用于對電梯進(jìn)行控制。
單道測量系統(tǒng)的冗余設(shè)計另外滿足了電梯制造工業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)行的安全要求并開創(chuàng)了用電氣安全裝置取代迄今機械實施的安全裝置的可能性。另外它分別與一個樓層傳感器一起對兩個測量系統(tǒng)的每個測量系統(tǒng)構(gòu)成一個廣義的豎井信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所述豎井信息系統(tǒng)在圖7中示意示出。為每個評價單元分配有一個樓層傳感器。樓層傳感器與電梯轎廂一起在豎井內(nèi)移動，以便對設(shè)置在豎井內(nèi)的每個樓層高度上的位置標(biāo)記進(jìn)行檢測。所述信號和同樣冗余設(shè)計的安全裝置的輸出信號與位置信息一起被處理并用于對電梯設(shè)備進(jìn)行控制。
下面將對照優(yōu)選實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點做進(jìn)一步的說明。圖中示出

圖1為具有測定電梯轎廂位置的裝置的電梯設(shè)備的示意圖；圖2為本發(fā)明的第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為組合的代碼標(biāo)記圖形的各個位的設(shè)置順序；圖4為代碼閱讀機構(gòu)的第二實施方式；圖5為插值裝置的輸出信號的曲線；圖6為在對編碼的磁帶上的磁場變化掃描時精插值的MR-角度傳感器的輸出信號的曲線；圖7本發(fā)明測量系統(tǒng)的第二冗余實施方式，和圖8作為廣義的豎井信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)的單道的測量系統(tǒng)的冗余設(shè)計。
在圖1示意示出的具有豎井1的電梯中，電梯轎廂2和配重3懸掛在圖中用一根承載纜索4代表的多根承載纜索上。承載纜索4繞過一個換向輪5和一個被驅(qū)動的主動輪6。主動輪6將在圖中未示出的的驅(qū)動電機的的驅(qū)動力傳遞給被其驅(qū)動的承載纜索4，沿導(dǎo)軌7對配重3和電梯轎廂2進(jìn)行升降。在運行方向8上與電梯轎廂2固定連接的導(dǎo)靴9用于對電梯轎廂2在導(dǎo)軌7上在垂直于運行方向的方向上進(jìn)行導(dǎo)向。在導(dǎo)軌7上沿電梯轎廂的整個運行距離平行于電梯轎廂2的移動方向8固定設(shè)置有磁帶10。磁帶10作為本發(fā)明的單道組合代碼標(biāo)記圖形的載體，所述磁帶在縱向8上攜帶有一個單道代碼標(biāo)記圖形，所述代碼標(biāo)記圖形表示電梯轎廂2以零點為基準(zhǔn)的在豎井1內(nèi)的絕對位置。
一個代碼閱讀裝置12在運行方向上固定設(shè)置在電梯轎廂2上。所述代碼閱讀裝置主要由一個支承代碼閱讀傳感機構(gòu)的傳感器塊13構(gòu)成，所述傳感器塊被支架14垂直于運行方向可移動的保持。當(dāng)代碼閱讀裝置12與電梯轎廂2一起移動時，滾輪導(dǎo)向裝置15對傳感器塊13在導(dǎo)軌7上導(dǎo)向。也可以在電梯轎廂2的側(cè)面或下面實現(xiàn)相同的設(shè)置。
代碼閱讀裝置12通過連接線路16將讀出的編碼的信息傳遞給評價單元17。在例如對電梯轎廂2定位時將絕對位置數(shù)據(jù)通過一懸掛電纜19傳遞給電梯控制單元18之前，評價單元17將讀出的編碼的信息轉(zhuǎn)換成電梯控制單元18可以理解的絕對位置數(shù)據(jù)。
圖2示意示出本發(fā)明的具有磁測量系統(tǒng)的本發(fā)明的第一實施方式。在導(dǎo)軌7的段上設(shè)置有一個具有單道的組合的代碼標(biāo)記圖形20的磁帶10。代碼標(biāo)記21由其長度分別為λ＝4mm的在磁帶10的縱向上單道上設(shè)置的相同長度的矩形段表示并被磁北極22或磁南極23磁化。各個北極22和南極23構(gòu)成相應(yīng)的向外的磁場。分別由兩個相鄰的代碼標(biāo)記12構(gòu)成一個編碼位。當(dāng)一個北極23在運行方向8上位于一個南極23前面時，則賦予該位“0”值，而對南-北極轉(zhuǎn)換賦予“1”值。這種通過狀態(tài)變化定義的的位的值作為所謂的曼徹斯特-編碼是公知的。為了形象地加以說明，在圖2中各個極轉(zhuǎn)換24的上面標(biāo)注有相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)字或位。
在圖3中示出在組合的代碼標(biāo)記圖形20中的各個位的設(shè)置順序。在圖3中也分別用編碼的相應(yīng)位替代各個極性的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的編碼由一種已知的二進(jìn)制偽隨機序列25構(gòu)成，所述偽隨機序列與其反轉(zhuǎn)的逆向部分26組合在一起。
一個偽隨機序列由無間隙順序設(shè)置的具有n個二進(jìn)制位的位序列構(gòu)成。每當(dāng)移動二進(jìn)制偽隨機序列中的一位，則已知將出現(xiàn)一新的n位二進(jìn)制位序列。在下面將這種n個順序的位的序列稱作碼字。已知可以利用線性反饋的移位寄存器生成二進(jìn)制偽隨機編碼的碼字。其中移位寄存器的位數(shù)與二進(jìn)制位序列或碼字的的位數(shù)相符。通常在一個m位偽隨機編碼中可以區(qū)分n＝xexp(m)不同的碼字，其中x表示碼字?jǐn)?shù)值和m表示位數(shù)或碼字的位?？梢员硎镜淖畲髷?shù)字是N＝x exp(m)-1。位數(shù)越大，則可以相互區(qū)分的碼字越多。
本發(fā)明圖3所示的實施方式以具有n＝17位的碼字的偽隨機序列25為基礎(chǔ)。所述偽隨機序列為2exp(17)-1位長并因此總共由n＝2exp(17)＝131 072個不同的碼字27構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明在運行方向8上根據(jù)偽隨機序列25每個值為“0”的位后面插入一個值為“1”的位和在每個“1”位后面插入一個反轉(zhuǎn)的偽隨機序列26的“0”位。因此在單道組合的代碼標(biāo)記圖形20中最遲在兩個標(biāo)記后面出現(xiàn)一次位變換。在磁帶10上此點根據(jù)圖3以如下方式示出，只有長度為λ＝4mm和雙長度為L＝2λ＝8mm的磁極22、23和最長在L＝2λ＝8mm后面出現(xiàn)一個從北極23向南極22的轉(zhuǎn)換或從南極22向北極23的轉(zhuǎn)換。
偽隨機序列25的n1＝2exp(17)-1位和反轉(zhuǎn)的逆向部分26的與前者反向的n2＝2exp(17)-1位相加成總共nK＝2x(2exp(17)-1)位。在在此選擇的代碼標(biāo)記長度為λ＝4mm的情況下，此點與為Lmax＝nK*λ＝262144*4mm＝1048.576m的單道組合的代碼標(biāo)記圖形的幾何總長度相符。
經(jīng)分析觀察，所述組合得出一個組合代碼標(biāo)記圖形20，其中可以區(qū)分分別具有18位的總共NK＝2(2exp(17)-1)-36＝2exp(18)-2-36＝262106碼字。因此本發(fā)明的組合除了使位或磁極22、23的數(shù)量翻一番外，而且還贏得代碼位。在分別對組合代碼標(biāo)記圖形20的分別18個連續(xù)的第二位同時掃描時，讀出唯一的18位讀出圖形22，而不會出現(xiàn)碼字的重復(fù)(圖2)。
因此，圖2所示的用于對18位的位置代碼或碼字33閱讀的代碼閱讀傳感機構(gòu)11包括帶有18個傳感器對29的位置代碼閱讀裝置28，在圖4中對所述代碼閱讀裝置詳細(xì)示出。傳感器對29在運行方向上以間隔30設(shè)置在一條直線上，所述間隔等于兩個磁極22、23之間的長度2λ＝8mm。每個傳感器對29的兩個傳感器31、31’以一半代碼標(biāo)記長度λ/2＝2mm大小的相互間隔32分隔。當(dāng)兩個傳感器31、31’中的一個在磁極變換24附近并輸出一個近似于值0的傳感器電壓時，則分別另一個傳感器31、31’肯定覆蓋一個磁極22、23并輸出一個較為可靠的信息。所有18個第一傳感器31被組成第一組和所有18個第二傳感器31’被組成第二傳感器組。由第一傳感器組的傳感器31和第二傳感器組在運行方向上錯位一半代碼標(biāo)記長度λ/2＝2mm的傳感器31’不斷交替地選出和評價用于讀出位置的兩個傳感器組中的一個的傳感器的輸出信號。圖2所示的位置代碼閱讀裝置28的讀出圖形33由18個同時讀出的位組成，但其中僅閱讀組合的代碼標(biāo)記圖形20的每個第二位。
在由位置代碼閱讀裝置28以所述方式同時讀出的閱讀圖形33的十八位被評價單元17一起解釋成一個十八位碼字。對每個組合的代碼標(biāo)記圖形20的n＝2*(2exp(17)-1)-36＝262106個十八位碼字通過一個在固定值存儲器中，在此在EPROM中存儲的譯碼表明確地分配一個電梯轎廂2的絕對位置值35，所述絕對位置值作為二進(jìn)數(shù)以正確的順序被輸出。在此的位置代碼閱讀裝置28的分辨率是4mm，此值等于代碼標(biāo)記21的長度λ。
利用一個插值裝置36通過對南極22與北極23之間的極性轉(zhuǎn)換24的位置的確定實現(xiàn)對位置代碼閱讀裝置28的兩個傳感器組中的正確的傳感器組的切換。插值裝置36在運行方向8上如圖2所示在位置代碼閱讀裝置28前面或如圖3所示的在位置代碼閱讀裝置28后面以長度λ＝4mm的整數(shù)倍的間隔37設(shè)置。插值裝置36包括一個由六個霍爾傳感器S0-S5構(gòu)成的傳感器組，所述霍爾傳感器在運行方向8上順序地以λ/2＝2mm的間隔設(shè)置，從而使第一個霍爾傳感器S0與最后一個霍爾傳感器S5之間的間隔為10mm。在第一霍爾傳感器S0與最后一個霍爾傳感器S5之間必須有一個零位，即有一個上述的組合代碼標(biāo)記圖形20的極性轉(zhuǎn)換24。插值裝置36對本發(fā)明提出的兩個連續(xù)的北極22或南極23之間的磁場的準(zhǔn)等間隔的極性轉(zhuǎn)換24或過零點進(jìn)行檢測。
在圖5中示出在運行方向8的路徑上以毫米間隔設(shè)置的插值裝置36的六個霍爾傳感器S0-S5的輸出電壓的舉例。充分已知的比較器電路對各個傳感器S0-S5的電壓進(jìn)行下述比較U(S0)＞0 -＞0U(S0)+1/3*U(S1)＞0-＞0U(S0)+U(S1)＞0-＞11/3*U(S0)+U(S1)＞0-＞1U(S1)＞0 -＞1等，直至U(S4)+1/3*U(S5) -＞1此點對圖5所示的例子中得出數(shù)字序列001111111111111111。此點表示，在第一插值傳感器S0上后面南極23延伸達(dá)0.5mm。北極22位于第一插值傳感器S0后面的從1.0mm至9mm。
生成的數(shù)字序列通過一個例如在EPROM中存儲的表被譯碼成三位的二進(jìn)制數(shù)字序列，所述三位的二進(jìn)制數(shù)字序列例如用3mm表示一個插值(圖2)。所述插值以代碼標(biāo)記長度λ為周期并給出磁帶的從第一霍爾傳感器S0的位置開始例如以0.5mm步驟逐步計算出的極性。該插值46的最高值的位24以2mm的間隔反轉(zhuǎn)并作為掃描信號進(jìn)行位置代碼閱讀裝置28的傳感器31和31’之間的所述切換。
插值46的三位24附加加入到總的位置信息53內(nèi)。這時霍爾傳感器S0-S5的電壓僅與0mT的門限進(jìn)行比較，為此對位置代碼閱讀裝置28的六個霍爾傳感器S0-S5中的每個傳感器通過2至1個多路復(fù)用器選出正確的位24，所述多路復(fù)用器被插值裝置36的2mm-位24控制。其中僅需要一個同步脈沖，所述同步脈沖可以是幾百kHz。根據(jù)脈沖周期(＜10ns)對位置值進(jìn)行更新。
可以采用價格非常低廉的構(gòu)件制成所述的單道的測量系統(tǒng)。此點可以實現(xiàn)高于16m/s的高的運行速度。測量速率實際上僅取決于接口的速度。該絕對單道系統(tǒng)的系統(tǒng)分辨率為0.5mm，但還可以通過附加采用一個精插值裝置47明顯地提高該值。
除了霍爾傳感器31、31’、S0-S5，精插值單元47用MR-傳感器49(磁阻＝感應(yīng)電阻傳感器)對組合的代碼標(biāo)記圖形20進(jìn)行閱讀。MR-角度傳感器49在圖2所示的實施方式中以等于代碼標(biāo)記21長度的幾倍的固定間隔1＝kλ在運行方向上設(shè)置在代碼閱讀裝置12的插值裝置36的前面或如圖4所示的裝置設(shè)置在代碼閱讀裝置12的插值裝置36的后面并對應(yīng)于代碼閱讀裝置12的插值裝置36沿磁帶10移動。其中MR-角度傳感器49對單道組合的代碼標(biāo)記圖形20的磁場的變化進(jìn)行檢測，所述磁場的變化是由由北極22和南極23構(gòu)成的磁場的近似正弦的長度為λ＝4mm或2λ＝8mm的半波形成的。
圖6示出在此采用的IMO公司出品的型號為LK28的MR-角度傳感器49的輸出信號48的特性曲線，所述傳感器沿運行路徑對組合的代碼標(biāo)記圖形20的半波進(jìn)行掃描。利用插值芯片或軟件(圖中未示出)在微控制器內(nèi)對MR-傳感器49的正弦和余弦的輸出電壓反正切插值并標(biāo)準(zhǔn)化，使最小值50在0mm處和最大值51在4mm處。輸出信號48產(chǎn)生一個高分辨率的位置信息，所述位置信息在一個北極22或南極23的長度λ＝4mm內(nèi)或兩個相鄰的同極性的磁極的2λ＝8mm內(nèi)與路徑成比例。
由MR-角度傳感器49的輸出信號的特性曲線可以看出，在0mm與8mm之間的范圍54內(nèi)是一個8mm磁極，和在8mm與12mm之間的范圍55內(nèi)是一個4mm的磁極。
以如下方式對這種高分辨率的位置信息進(jìn)行處理當(dāng)MR-角度傳感器49在一4mm-磁極上時，由精插值裝置47插值的位置信息47被作為高分辨率的位置值52。當(dāng)MR-傳感器49在一個8mm-磁極上時，被插值的位置信息乘以2。當(dāng)由此得出的值大于磁極λ＝4mm長度預(yù)給定的最大值時，則減去最大值。
根據(jù)該計算規(guī)定，得出與迄今只能在通常的雙道系統(tǒng)的增量道上實現(xiàn)的分辨率相同的其分辨率的數(shù)量級為50μm的以代碼標(biāo)記長度λ為周期的位置值52。
有關(guān)MR-角度傳感器49是在一個4mm-還是一個8mm-磁極上的信息被存儲在譯碼表中。首先從位置代碼閱讀裝置28求出碼字33并通過由碼字33說明的譯碼表中的地址讀出在MR-角度傳感器49的瞬時位置的情況下的絕對位置35以及磁極的設(shè)置。
在計算高分辨率的總位置53時，在一微控制器40內(nèi)由精插值裝置47求出的周期的高分辨率的位置值52和由位置代碼閱讀裝置28求出的分辨率為λ＝4mm的絕對位置值35相互同步。由于絕對位置35如上所述其分辨率為0.5mm，所以實現(xiàn)此點是毫無問題的。
由于僅需要進(jìn)行少許諸如比較、位移、相加和相減的簡單的運算，所以可以非常迅速地計算出高分辨率的一共由24位24構(gòu)成電梯轎廂2的總位置53。
當(dāng)采用對插值的位置信息并行輸出的插值芯片和高分辨率的位置值52通過同步脈沖的控制同時與絕對位置值35暫存時，通過本發(fā)明的編碼和位置閱讀裝置實現(xiàn)的高的運行速度不會受到插值裝置47的不利的影響。
在圖6中看到的通過精插值獲得的被插值的位置值的曲線48的畸變可以采用分別針對4mm-和8mm-磁極的修正表進(jìn)行修正，因而大大改善了精確度。由于相同長度λ或2λ的磁極在組合的代碼標(biāo)記圖形20的所有位上的失真是非常近似的，所以此點是可以實現(xiàn)的。
在圖7中示出本發(fā)明的一個實施方式，其中代碼閱讀傳感機構(gòu)11是冗余設(shè)計的。第二代碼閱讀機構(gòu)11’的結(jié)構(gòu)基本與圖4所示的上述實施例中代碼閱讀傳感機構(gòu)11的結(jié)構(gòu)相同。第二代碼閱讀傳感機構(gòu)11’與代碼閱讀機構(gòu)11的第一實施方式的區(qū)別在于，插值裝置36’和精插值裝置47’以所述順序在運行方向上設(shè)置在位置代碼閱讀裝置28的前面。
第二代碼閱讀機構(gòu)11’與第一代碼閱讀結(jié)構(gòu)11成鏡面對稱設(shè)置，其中兩個位置代碼閱讀裝置28、28’的傳感器對29、29’在一條與運行-/閱讀方向8平行的直線上，相互錯位一個代碼標(biāo)記長度λ＝4mm搭接。在此狀態(tài)下第二位置代碼閱讀裝置28的十八個傳感器對29’對組合的代碼標(biāo)記圖形20的由十八個第一位構(gòu)成的閱讀圖形33進(jìn)行檢測。
如圖8所示，對兩個代碼閱讀傳感機構(gòu)11、11’中的每一個分配有一個自己的評價單元17、17’，從而可以相互不受影響地對兩個代碼閱讀傳感機構(gòu)11、11’的傳感器輸出信號進(jìn)行評價并提供作為具有二十四位的二進(jìn)制數(shù)字的總位置53、53的兩個單獨求出的高分辨率的值，對電梯進(jìn)行控制。
基于用于測定轎廂絕對位置的絕對測量系統(tǒng)的本發(fā)明的冗余設(shè)計，與附加的電梯傳感機構(gòu)配合可以實現(xiàn)一個具有大量功能的廣義的豎井信息系統(tǒng)。
基于測定轎廂絕對位置的豎井信息系統(tǒng)的功能例如是豎井遲延、豎井限制、樓層識別、平層補償、門跨接以及不同的運行調(diào)節(jié)等。
圖7示出作為豎井信息系統(tǒng)基礎(chǔ)的單道測量系統(tǒng)的冗余設(shè)計。
單道測量系統(tǒng)的冗余設(shè)計分別與一個樓層傳感器41、41’構(gòu)成廣義的豎井信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所述豎井信息系統(tǒng)在圖7中示出。為每個評價單元17、17’分配有一個樓層傳感器41、41’。樓層傳感器41、41’與豎井1內(nèi)的電梯轎廂2一起移動，以便對設(shè)置在豎井1內(nèi)每個樓層高度的位置標(biāo)記42、42’進(jìn)行檢測。樓層傳感器41、41’的所述信號與同樣冗余設(shè)計的安全裝置43、43’的輸出信號以及位置信息53一起被處理并用于對電梯進(jìn)行控制。
磁帶10的長度代碼標(biāo)記圖形20在本實施例中用不同極性磁化的段示出并利用代碼閱讀裝置12的磁敏傳感器31、31被讀出。原則上講也可以采用其它的物理原理表示長度編碼。所以代碼標(biāo)記也可以具有不同的介電常數(shù)，所述介電常數(shù)被檢測電容效應(yīng)的傳感器讀出。
另外也可以采用反射的代碼標(biāo)記圖形，其中根據(jù)各個代碼標(biāo)記的數(shù)值將來自照射裝置的光線或多或少地反射到作為傳感器的光柵上。
本發(fā)明實現(xiàn)了用于閱讀位置代碼的費用低廉的霍爾傳感器的應(yīng)用。但原則上講，也可以采用費用昂貴的的感應(yīng)發(fā)送器、所謂的GMR-傳感器或檢測磁場方向的磁敏傳感器，所謂的MR-傳感器。就每種傳感器而言，在代碼閱讀裝置上可以采用多個單個的傳感器或一組不同的相互組合在一起的傳感器。
權(quán)利要求
1.電梯設(shè)備，具有一個絕對長度測量系統(tǒng)，所述絕對長度測量系統(tǒng)用于測定一個沿至少一個導(dǎo)軌運行的電梯轎廂的位置，具有設(shè)置在電梯導(dǎo)軌運行方向上偽隨機編碼的絕對代碼標(biāo)記圖形，其中n個連續(xù)的代碼標(biāo)記構(gòu)成一個碼字并且每個碼字構(gòu)成電梯轎廂絕對位置的數(shù)字代碼，并具有一個增量式的代碼符圖形，由所述代碼符圖形導(dǎo)出掃描脈沖，所述掃描脈沖利用一對絕對代碼標(biāo)記圖形和增量式的代碼符圖形進(jìn)行無接觸掃描的代碼閱讀裝置用于對絕對代碼標(biāo)記圖形進(jìn)行閱讀，所述代碼閱讀裝置與電梯轎廂一起沿絕對代碼標(biāo)記圖形和增量式代碼符圖形移動，具有一個評價單元，所述評價單元對被代碼閱讀裝置掃描的的閱讀圖形進(jìn)行評價，其特征在于，絕對代碼標(biāo)記圖形和增量式代碼符圖形是具有相同長度的的代碼標(biāo)記(21)的曼徹斯特編碼的n位偽隨機序列的單道組合的代碼標(biāo)記圖形(20)和代碼閱讀裝置具有用于對n+1個連續(xù)的代碼標(biāo)記(21)進(jìn)行掃描的傳感器(31)，其中分別對單道組合的代碼標(biāo)記圖形(20)的第二個代碼標(biāo)記(21)進(jìn)行掃描。
2.按照權(quán)利要求1所述的電梯設(shè)備，其特征在于，代碼閱讀傳感機構(gòu)(11)、(11’)對每個有待掃描的代碼標(biāo)記(21)分別具有兩個或多個傳感器(31)、(31’)，其中利用一個掃描信號交替地選擇出兩個傳感器(31)、(31’)中的一個傳感器的輸出信號。
3.按照權(quán)利要求2所述的電梯設(shè)備，其特征在于，插值裝置(11)、(11’)的設(shè)計應(yīng)使其檢測出以位置代碼閱讀裝置(28)、(28’)為基準(zhǔn)的極性變換(24)的位置。
4.按照權(quán)利要求1所述的電梯設(shè)備，其特征在于，插值裝置(36)具有多個傳感器(S0-S5)，所述傳感器在運行方向(8)上在具有大于兩個代碼標(biāo)記(21)的長度(2λ)的長度的范圍內(nèi)以小于一個代碼標(biāo)記的長度(λ)的間隔設(shè)置。
5.按照權(quán)利要求2和3所述的電梯設(shè)備，其特征在于，插值裝置(36)包括比較電路，用于產(chǎn)生具有矩形波形的掃描信號，所述掃描信號在一個代碼標(biāo)記(21)的長度內(nèi)被翻轉(zhuǎn)。
6.按照權(quán)利要求1所述的電梯設(shè)備，其特征在于，代碼標(biāo)記(21)具有磁化段和代碼閱讀傳感機構(gòu)(11)、(11’)具有霍爾傳感器(31)、(31’)、(S0-S5)。
7.按照權(quán)利要求1所述的電梯設(shè)備，其特征在于一個精插值裝置(37)，所述精插值裝置在一個代碼標(biāo)記(21)內(nèi)根據(jù)單道組合的代碼標(biāo)記圖形的代碼標(biāo)記的檢測信號產(chǎn)生一個用于對絕對代碼標(biāo)記圖形進(jìn)行閱讀的掃描信號。
8.按照權(quán)利要求1所述的電梯設(shè)備，其特征在于，一個精插值裝置(47)在一個代碼標(biāo)記(21)內(nèi)根據(jù)單道組合的代碼標(biāo)記圖形的代碼標(biāo)記的檢測信號產(chǎn)生一個以代碼標(biāo)記長度(λ)為周期的高分辨率的位置值(52)。
9.按照權(quán)利要求8所述的電梯設(shè)備，其特征在于，具有高分辨率的位置值(52)的并行輸出的插值器芯片和一個評價裝置(17)、(17’)，所述評價裝置被一同步脈沖控制同時對高分辨率位置值(52)與絕對位置值(35)進(jìn)行暫存。
10.按照權(quán)利要求1所述的電梯設(shè)備，其特征在于，包括評價單元(17)、(17’)的用于對位置代碼進(jìn)行掃描的代碼閱讀傳感機構(gòu)(11)、(11’)為冗余設(shè)計結(jié)構(gòu)，其中兩個位置代碼閱讀裝置(28)、(28’)的傳感器對(29)、(29’)在一與閱讀裝置(8)平行的直線上相互錯位一個代碼標(biāo)記長度λ并相互搭接地設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電梯設(shè)備，具有一個絕對長度測量系統(tǒng)，所述絕對長度測量系統(tǒng)用于測定一個沿至少一個導(dǎo)軌運行的電梯轎廂的位置，具有設(shè)置在電梯導(dǎo)軌運行方向上的偽隨機編碼的絕對代碼標(biāo)記圖形。采用這樣一種測量系統(tǒng)以很小的代價即可以在電梯轎廂長的運行距離上實現(xiàn)高分辨率的位置識別，其中絕對代碼標(biāo)記圖形和增量式的代碼符圖形是具有相同長度的代碼標(biāo)記的曼徹斯特編碼的n位偽隨機序列的單道組合的代碼標(biāo)記圖形和代碼閱讀裝置具有用于對n+1個連續(xù)的代碼標(biāo)記進(jìn)行掃描的閱讀站，其中分別對單道組合的代碼標(biāo)記圖形的第二個代碼標(biāo)記進(jìn)行掃描。
文檔編號B66B3/02GK1537072SQ02815014
公開日2004年10月13日 申請日期2002年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月31日
發(fā)明者埃里克·比雷, ?？啤ぐＰ粮? 弗蘭克·米勒, 米勒, 埃辛格, 埃里克 比雷 申請人:因溫特奧股份公司