專利名稱：：電梯轎廂定位確定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于確定移動物體的位置的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及一種用于確定電梯轎廂位置的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：業(yè)內(nèi)已廣泛使用一種稱為PVT位置逼近技術(shù)的技術(shù)來確定電梯轎廂的位置。PVT技術(shù)使用與安裝在井道中的固定位置處的橋板(vane)相關(guān)的機器編碼器(也稱為主速度換能器或者PVT)信息。由于繩伸長、滑動等原因，基于PVT的逼近系統(tǒng)可能具有誤差，從而，確定轎廂在快速區(qū)中的位置成為了特殊的挑戰(zhàn)。在檢測到快速區(qū)末端處的門區(qū)橋板時，可以校正轎廂位置。然而，快速區(qū)越長，便越難將基于PVT的位置反饋與基于橋板的位置反饋結(jié)合在一起。為提供更平滑的過渡，在快速區(qū)中安裝了附加的橋板，從而增加了安裝成本。電梯安全規(guī)程要求為牽引式電梯提供端站停止裝置，如正常端站停止裝置(NTSD)、緊急端站限速裝置(ETSLD)、緊急端站停止裝置(ETSD)，以及最終端站停止裝置。ETSLD用于具有沖程得到減小的緩沖器(strokebuffer)的電梯，而ETSD用于具有全沖程緩沖器的電梯。這些裝置使用轎廂位置和井道的頂部和底部附近的速度信息來(1)使轎廂發(fā)生受控的減速，并停止在端站層處或其附近(NTSD)，或(2)通過去掉驅(qū)動電機和制動器的電源而產(chǎn)生緊急停止(ETSD和ETSLD以及最終端站停止裝置)。如以下所述，規(guī)程還要求正?？刂葡到y(tǒng)、NTSD以及ETSD之間相互獨立。ETSLD的運行必須完全獨立于NTSD的運行。ETSLD的轎廂速度感測裝置必須獨立于正常速度控制系統(tǒng)。ETSD必須獨立于NTSD和正常速度控制系統(tǒng)而工作?，F(xiàn)有系統(tǒng)的主要缺陷是由安裝在不同軌道上的多個傳感器和橋板(用于NTSD、ETSD和車門區(qū))以及機器速度編碼器上的附加通道導(dǎo)致的相對較高的安裝成本。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目標是提供一種改進的電梯轎廂位置確定系統(tǒng)和方法。前述目標可通過本發(fā)明的電梯轎廂位置確定系統(tǒng)和方法而實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，確定移動物體的位置(如電梯轎廂在電梯井中的位置)的方法包括以下步驟將超前傳感器和滯后傳感器安裝到移動物體，并使超前傳感器和滯后傳感器間隔某一偏移距離；沿移動物體的路徑安裝多個相互間隔的位置指示器；在傳感器經(jīng)過這些相互間隔的位置指示器時，將來自超前傳感器和滯后傳感器的表示物體位置的信號發(fā)送到控制器；以及用通過上述傳感器之一感測的位置和偏移距離建立的校正因子來填補從另一個傳感器收集的信號中的間斷。根據(jù)本發(fā)明，用于移動物體的位置確定系統(tǒng)包括安裝到移動物體上的超前傳感器和滯后傳感器，且所述超前傳感器和滯后傳感器間隔某一偏移距離。所述系統(tǒng)還包括沿移動物體的路徑安裝的多個相互間隔的位置指示器；在上述傳感器經(jīng)過上述相互間隔的位置指示器時接收來自超前傳感器和滯后傳感器的表示移動物體位置的信號的裝置；以及用由傳感器之一感測的位置和偏移距離建立的校正因子來填補從另一個傳感器收集的信號中的間斷的裝置。在本發(fā)明的另一個方面中，所述系統(tǒng)可包括使用從PVT信號得出的校正因子來填補通過所述兩個傳感器收集的信號中的間斷的裝置。在以下的詳細描述和附圖中給出了本發(fā)明的電梯轎廂位置確定系統(tǒng)的其他細節(jié)、其他目標和優(yōu)點，在附圖中，類似的附圖標記表示類似的元件。圖1是根據(jù)本發(fā)明的電梯轎廂位置確定系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了雙傳感器配置的傳感器反饋，其中，在任何時間處至少有一個傳感器讀電梯轎廂位置信息；圖3示出了包含間斷中的合成位置的圖2中的傳感器反饋；圖4顯示了雙傳感器配置的替代性實施例的傳感器反饋；圖5示出了包含間斷中的合成位置的圖4中的傳感器反饋；以及圖6示出了電梯轎廂位置確定系統(tǒng)的替代性實施例。具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖，圖1示出了電梯轎廂位置確定系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括在電梯井道14中移動的電梯轎廂12。轎廂12具有安裝在其頂部的第一傳感器16和安裝在其底部的第二傳感器18。傳感器16和18相互偏移距離D。取決于轎廂12的移動，傳感器16和18之一將成為超前傳感器(移動方向上的第一傳感器)，且另一個傳感器將成為滯后傳感器(移動方向上的第二傳感器)。盡管將傳感器16和18描述成安裝到轎廂的頂部和底部，但是，如果需要，也可以將它們安裝在其他位置，只要它們相互對齊并相互偏移一定距離。傳感器16和18各自與控制器20通信?？刂破?0可以是業(yè)內(nèi)公知的任何合適的處理器。系統(tǒng)10也包括多個相互間隔的位置指示器22。如果需要，可通過多個安裝托架(mountingbracket)26將各位置指示器22安裝到層站門支柱(doorstrut)24或門檻。將位置指示器安裝到層站門支柱或門檻的一個優(yōu)點是指示器22的位置可以隨建筑物沉降而改變，從而總能提供關(guān)于層站位置的真實指示?；蛘?，可以將位置指示器22安裝在電梯轎廂的導(dǎo)軌上。位置指示器22可包括業(yè)內(nèi)公知的任何合適的位置指示器或智能橋板。例如，位置指示器22可以由編碼打孔帶的各離散部分組成。在這種情況下，傳感器16和18可以包括將指示器22中的打孔圖案轉(zhuǎn)換成唯一的絕對位置的光學傳感器?；蛘?，位置指示器22可以由編碼軌道部分之類的智能橋板組成，其中，各個部分位于各個層站中的一個層站處。各編碼軌道部分可包含一系列相互間隔期望距離(如0.25m)的標記。各編碼軌道部分之間可間隔一定間距，該間距小于傳感器16和18之間的距離D。在采用編碼軌道部分的系統(tǒng)中，傳感器16和18可以為照相機?？梢杂脭?shù)字為編碼軌道部分編碼，各個數(shù)字指明了井道中的位置。這些數(shù)字可表示任何使得電梯控制能以唯一的、非重復(fù)的方式確定轎廂在井道中的準確位置的值?？梢砸詷I(yè)內(nèi)公知的任何合適方式對控制器20進行編程，以獲取從傳感器16和18接收的信息，并生成電梯轎廂位置信號。在美國專利6435315中示出了使用如本文所述的編碼軌道部分的位置參考系統(tǒng)，此處通過引用將該文獻包含于本文之中?；蛘撸恢弥甘酒?2可以是由多個相互間隔的磁條形成的智能橋板，其中，各磁條具有絕對位置磁軌和遞增位置磁軌。各磁條上的絕對位置磁軌可包括多個排列成單個的、獨特的和非重復(fù)圖案的大小不同的磁體。例如，可存在交替的、形成不同圖案的小磁體和大磁體。各磁條上的遞增位置磁軌可包括多個等間距的磁體。這類系統(tǒng)中的傳感器16和18可以是磁傳感器，它們將它們的輸出提供給控制器20。各傳感器16和18可包括業(yè)內(nèi)公知的任何合適的磁阻傳感器和/或霍爾效應(yīng)傳感器陣列(如SikoGmbH制造的磁阻傳感器)，用于檢測和測量由形成絕對位置磁軌中的圖案的磁體和形成遞增位置傳感器磁軌的磁體生成的磁場強度。如前所述，位置指示器22之間的間距小于傳感器16和18之間的距離D。在運行中，各傳感器16和18檢測絕對位置磁軌的特定圖案的獨特磁場特征。以這種方式，控制器得知了轎廂在井道內(nèi)的位置。這些傳感器也檢測了由形成遞增位置磁軌的磁體生成的磁場，并由此確定了電梯轎廂的速度。如果需要，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)10′可以具有如上所述的安裝到導(dǎo)軌34而非層站門支柱或門檻的磁條、智能橋板、位置指示器22。當安裝在這樣的位置時，位置指示器22不再跟蹤建筑物沉降。因此，如圖6所示，可以將第三傳感器50安裝在轎廂12上，并可在各個層站處固定地安裝傳感器目標52?？梢詫⒌谌齻鞲衅?0的輸出提供給控制器20。在本發(fā)明的第一個實施例中，兩個傳感器16和18成一直線安裝在轎廂12上。智能橋板位置指示器22如圖1所示安裝。將傳感器16和18以及位置指示器22設(shè)置成使得任何時刻至少有一個傳感器讀取至少一個位置指示器的一部分。圖2示出了來自各傳感器16和18的提供給控制器20的位置反饋。從圖2可以看出，當超前傳感器(傳感器1)從一個位置指示器22轉(zhuǎn)至下一個指示器時，當其處于位置指示器22之間的空隙中時，不存在從該傳感器發(fā)來的位置反饋信號。然而，通過滯后傳感器(傳感器2)提供了位置反饋，因該傳感器仍然在讀位置指示器。類似地，當滯后傳感器(傳感器2)從一個位置指示器22轉(zhuǎn)至下一個指示器時，當其處于位置指示器22之間的空隙中時，不存在從該傳感器發(fā)來的位置反饋信號。然而，通過超前傳感器(傳感器1)提供了位置反饋，因該傳感器仍然在讀位置指示器。如圖3所示，對控制器20進行編程，以填補傳感器1和傳感器2的信號中的間斷部分40和42。在存在傳感器1的信號和間斷40的情況下，通過應(yīng)用來自傳感器2的位置反饋信號加偏移距離所得的校正因子實現(xiàn)了以上這一點。在存在傳感器2的信號和間斷42的情況下，這是通過應(yīng)用來自傳感器1的位置反饋信號減偏移距離所得的校正因子完成的。可使用任何合適的算法對控制器20進行編程，以使其成為從傳感器16和18收集信號的裝置以及填充從傳感器16和18收集的位置信號中的間斷的裝置。采用以上方法和系統(tǒng)的結(jié)果是，可以在任何時間點處確定電梯轎廂12的絕對井道位置。在本發(fā)明的可替換實施例中，如上所述，將兩個傳感器16和18成直線地安裝在電梯轎廂上。然而，在這種情況下，位置指示器22僅安裝在層站處而非安裝在快速區(qū)中。這類配置中的位置指示器可以更短，從而節(jié)省了安裝成本。在該實施例中，在井道中的各個位置處，傳感器16和18可能均偏離了位置指示器，因此，不能向控制器20提供位置信號。從而，可以對控制器20進行編程，以在沒有信號的時間段內(nèi)使用PVT(主速度換能器)反饋技術(shù)來估計各傳感器的位置(從而轎廂的位置)。在該技術(shù)中，使用了光學編碼器。該光學編碼器每周期通常產(chǎn)生1024個脈沖?？刂破?0對這些脈沖進行計數(shù)并估計行進的距離，并由此估計電梯轎廂12在井道中的位置。在圖4和圖5中示出了這一點，其中，在圖中以虛線示出了PVT校正因子?，F(xiàn)在參考圖4和圖5，因傳感器在轎廂12上的設(shè)置方式、傳感器16(傳感器1)在井道位置上領(lǐng)先傳感器18(傳感器2)和行進方向等原因，假定轎廂向上行進。在運行起始時，將滯后傳感器(傳感器2)指定為位置控制的主裝置。隨著轎廂開始運動，滯后傳感器(傳感器2)離開位置指示器22，并且一定時間過后，當兩個傳感器均偏離橋板時，使用上述PVT反饋技術(shù)和通過控制器20來估計轎廂位置。隨著轎廂靠近目的地樓層，超前傳感器(傳感器1)開始讀該層處的位置指示器。此時，傳感器2比傳感器1距目的地樓層更遠(相距與兩個傳感器16和18之間距離相等的距離)，由控制器20執(zhí)行了第一位置校正。該第一位置校正是對校正因子的應(yīng)用，該校正因子基于由超前傳感器(傳感器1)生成的位置反饋信號和從PVT得出的位置反饋之差。當作為位置控制的主裝置的滯后傳感器(傳感器2)開始讀目的地樓層處的位置指示器時，控制器20執(zhí)行第二位置校正。第二位置校正是對校正因子的應(yīng)用，該校正因子基于由滯后傳感器(傳感器2)生成的位置反饋信號和從PVT得出的位置反饋之差。該方法利用兩個傳感器16和18之間的間距來執(zhí)行兩種位置校正。超前傳感器充當位置前瞻裝置的角色，允許早期位置校正，而滯后傳感器則用于第二位置校正和樓層的水準測量。該方法也實現(xiàn)了在基于PVT的轎廂估計和基于位置指示器或智能橋板的轎廂位置之間的更平滑的過渡。這消除了在井道中設(shè)置附加橋板的需要?？梢杂帽疚乃镜南到y(tǒng)來實現(xiàn)NTSD和ETSD/ETSLD功能。這是因為，傳感器16和18提供了實現(xiàn)NTSD和ETSD/ETSLD功能所需的所有信息。在圖2至圖5所示的實施例中，不管行進方向如何，傳感器16可用于NTSD，而傳感器18可用于ETSD。優(yōu)選地，端站區(qū)中的編碼軌道部分(智能橋板)的長度使得傳感器16和18能夠在該區(qū)中同時讀取編碼軌道部分(當電梯轎廂處于該區(qū)中時)。在這種情況下，可以用通過傳感器16產(chǎn)生的位置和從傳感器16的位置信息中得出的速度來執(zhí)行NTSD，并可以使用傳感器18和從傳感器18的位置信息中得出的速度來執(zhí)行ETSD?？赏ㄟ^控制器20得出用于NTSD和ETSD的速度信息。表I總結(jié)了現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明提出的實施方式之間的主要差別。表I并且，在圖2至圖5所示的實施例中，取決于行進方向，與NTSD和ETSD功能關(guān)聯(lián)的傳感器(例如，超前傳感器用于NTSD，而滯后傳感器用于ETSD)輪流發(fā)揮作用。從而，根據(jù)行進方向，可以從傳感器16或18確定用于NTSD功能的位置信息，并且，可以從傳感器16或傳感器18生成的位置信息得出速度。根據(jù)行進方向，可以從傳感器16或18確定用于ETSD功能的位置信息，并且，可以從傳感器16或傳感器18生成的位置信息得出速度?？赏ㄟ^控制器20得出用于NTSD和ETSD的速度。本文所示的位置確定方法具有很多優(yōu)點，這些優(yōu)點包括大幅度節(jié)省安裝成本；雙傳感器冗余，這消除了對各個獨立的用于NTSD、ETSD的裝置和獨立的速度檢查的需求；免除了在因建筑物瞬時斷電而導(dǎo)致丟失絕對位置的情況下進行的校正；在檢測到過度的建筑物沉降時自動的樓層表(floortable)調(diào)整；以及各種位置反饋之間的更為平滑的過渡(從基于PVT的轎廂位置至基于位置指示器的絕對位置)。盡管以電梯系統(tǒng)移動通過井道為背景描述了本發(fā)明的位置確定系統(tǒng)，但是，也可以將該位置確定系統(tǒng)用于其他環(huán)境來確定多種類型的移動物體的位置。例如，所述移動物體可以是車輛(如沿軌道行進的火車、汽車)。顯然，根據(jù)本發(fā)明提出了一種電梯轎廂位置確定系統(tǒng)，該系統(tǒng)完全滿足之前陳述的目標、手段和優(yōu)點。盡管通過特定實施例描述了本發(fā)明，但是，在閱讀前述的描述后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地得出其他備選實施例、修改和變體。因此，希望包括這些落在附錄的權(quán)利要求的寬廣范圍內(nèi)的備選實施例、修改和變體。權(quán)利要求1.一種用于確定移動物體的位置的方法，包括以下步驟將超前傳感器和滯后傳感器安裝到所述移動物體，并使所述超前傳感器和所述滯后傳感器間隔某一偏移距離；沿所述移動物體的路徑安裝多個相互間隔的位置指示器；當所述傳感器經(jīng)過所述相互間隔的位置指示器時，將表示物體位置的信號從所述超前傳感器和所述滯后傳感器發(fā)送到控制器；以及使用根據(jù)所述傳感器之一感測的所述位置和所述偏移距離建立的校正因子來填補從所述傳感器中的另一傳感器收集的所述信號中的任何間斷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述填補步驟包括用通過所述滯后傳感器感測的所述位置加所述偏移距離來填補通過所述超前傳感器收集的所述信號中的任何間斷。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述填補步驟包括用通過所述超前傳感器感測的所述位置減所述偏移距離來填補通過所述滯后傳感器收集的所述信號中的任何間斷。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述安裝步驟包括將所述傳感器安裝到電梯轎廂，且所述指示器步驟包括在相互間隔的層站處安裝多個相互間隔的智能橋板。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述信號發(fā)送步驟包括將來自所述滯后傳感器的所述信號作為主位置控制信號發(fā)送，且所述填補步驟包括在所述兩個傳感器均未感測到所述智能橋板之一時根據(jù)PVT反饋來確定轎廂位置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述填補步驟還包括在所述超前傳感器開始讀目的地樓層處的橋板時執(zhí)行第一位置校正，并在所述滯后傳感器開始讀所述目的地樓層處的橋板時執(zhí)行第二位置校正。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一位置校正包括應(yīng)用基于所述超前傳感器生成的位置反饋信號和從所述PVT得出的位置反饋之差的校正因子，且其中所述第二位置校正包括應(yīng)用基于所述滯后傳感器生成的位置反饋信號和從所述PVT得出的位置反饋之差的校正因子。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述指示器安裝步驟包括在導(dǎo)軌上安裝多個智能橋板。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述指示器安裝步驟包括將所述位置指示器安裝到多個門檻，以跟蹤建筑物沉降。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用來自所述超前傳感器的所述物體位置表示信號和從所述超前傳感器的物體位置表示信號得出的速度信號來執(zhí)行NTSD，并使用來自所述滯后傳感器的所述物體位置表示信號和從所述滯后傳感器物體位置表示信號得出的速度信號來執(zhí)行ETSD。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括以行進方向的函數(shù)的方式交替使所述超前傳感器和所述滯后傳感器之類的所述傳感器發(fā)揮作用。12.一種用于移動物體的位置確定系統(tǒng)，包括安裝到所述移動物體上的超前傳感器和滯后傳感器，所述超前傳感器與所述滯后傳感器間隔某一偏移距離；沿所述移動物體的路徑的多個相互間隔的位置指示器；在所述傳感器經(jīng)過相互間隔的所述位置指示器時接收來自所述超前傳感器和所述滯后傳感器的表示所述移動物體位置的信號的裝置；以及用根據(jù)來自所述傳感器之一的所檢測的所述位置和所述偏移距離建立的校正因子來填補從所述傳感器中的另一傳感器收集的所述信號中的任何間斷。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述填補裝置包括用通過所述滯后傳感器感測的所述位置加所述偏移距離來填補通過所述超前傳感器收集的所述信號中的任何間斷的裝置，以及用通過所述超前傳感器感測的所述位置減所述偏移距離來填補通過所述滯后傳感器收集的所述信號中的任何間斷的裝置。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述移動物體為電梯轎廂，且所述指示器為在相互間隔的各層站處安裝的多個相互間隔的智能橋板。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述信號收集裝置包括將來自所述滯后傳感器的信號作為主位置控制信號的裝置，且所述填補裝置包括在所述兩個傳感器均未感測到所述智能橋板之一時根據(jù)PVT反饋來確定轎廂位置的裝置。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述填補裝置還包括在所述超前傳感器開始讀目的地樓層處的橋板時執(zhí)行第一位置校正的裝置，以及在所述滯后傳感器開始讀所述目的地樓層處的橋板時執(zhí)行第二位置校正的裝置。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述第一位置校正執(zhí)行裝置包括應(yīng)用基于所述超前傳感器生成的位置反饋信號和從所述PVT得出的位置反饋之差的校正因子的裝置，且其中所述第二位置校正執(zhí)行裝置包括應(yīng)用基于所述滯后傳感器生成的位置反饋信號和從所述PVT得出的位置反饋之差的校正因子的裝置。全文摘要一種電梯轎廂(12)位置確定方法，包括相互偏移某一距離的、提供輸出信號的超前傳感器(16)和滯后傳感器(18)，其中，這些輸出信號向控制器(20)提供了校正因子。文檔編號B66B3/02GK1997580SQ200480043757公開日2007年7月11日申請日期2004年8月10日優(yōu)先權(quán)日2004年8月10日發(fā)明者V·扎哈里亞申請人:奧蒂斯電梯公司