用於確定豎直位置的裝置和方法
2023-06-02 01:06:56 2
專利名稱：用於確定豎直位置的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在執行具有豎直位移分量的定位任務期間 確定物體的豎直間距的裝置和方法。
背景技術：
具有豎直位移分量的典型定位任務例如是對電梯井道內的電梯 廂進行定位。電梯通常需要被定位在幾乎毫米的精度內，以便不會 在與各樓層地板的過渡處產生任何的入口稜角或者臺階。電梯的控 制裝置特別需要識別電梯位於哪 一 樓層上，以根據電梯使用者的控 制指令對電梯進行控制。迄今已經使用不同的系統來確定所述位置。 因此，在各樓層處使用二進位位置傳感器是已知的，該位置傳感器 僅僅給電梯發出信號，指出電梯已經到達一樓層並可以開始其減速 行程。這些傳感器具有這樣的缺點，即特別是在電力發生故障的情 況下不能精確地確定電梯的位置並且需要長的參考行程。還已知在 電梯廂上設置編碼符號和評估這些編碼符號的光電裝置對。這雖然 在斷電時僅需要相對較短的參考行程，但是在電梯井道中應用編碼 標記的花費相對巨大。最後，還已知使用旋轉編碼器，旋轉編碼器 結合齒帶在驅動裝置的位置的幫助下識別電梯的絕對位置。然而， 用於確定物體的豎直間距的這種裝置的安裝耗費、空間要求和成本 都很高。同樣的情況也適用於通過信號線和超聲脈衝來確定電梯廂 位置的普通裝置。
發明內容
有筌於此，本發明的目的在於，提供用於在執行具有豎直位移 分量的定位任務期間確定物體的豎直間距的裝置和方法，該裝置和方法，或者通過該裝置和方法，可以在設備花費很低的情況下，很 容易地確定豎直間距，即使是在電力發生故障後。
根據本發明的第一種教導，所述的目的是通過一種以下類型的 裝置實現的，其中，在第一物體上設置至少第一壓力傳感器，在第 二物體上設置至少第二壓力傳感器，還設有評估部件，其中在執行 定位期間所述物體相對彼此的豎直位置發生變化，並且所述物體的 位置之間的豎直位移分量可通過所述評估部件從第一和第二壓力傳 感器所測量的壓力值的差來確定。
通常，用壓力傳感器測量氣壓，從而兩個壓力傳感器之間的豎 直間距及物體相對於^皮此的間距可以乂人所測量的氣壓值的差通過氣 壓高度公式加以確定。通過形成壓差，特別是由天氣引起的氣壓波 動的影響被抑制了，從而使精確確定間距變成可能。此外，兩個壓 力傳感器通常受到一樣的溫度漂移，因此，通過形成壓差，溫度漂 移的影響也消除了。原則上，還可以設想壓力傳感器測量其他不同 的壓力，例如，如果物體的定位發生在水下，也可以測量水柱的壓 力。與用於測量豎直位置的已知裝置，例如電梯廂的控制裝置相比， 在根據本發明的裝置中，斷電不會引起電梯廂豎直位置的喪失。更 確切地說，電力一發生故障，電梯廂的豎直位置馬上可以用本發明 的裝置精確地確定，因為即使是在電力發生故障後，壓力差也是保 持不變的。特別地，通過本發明的裝置還可以可靠地識別出物體的 豎直間距極其緩慢地發生的變化，例如，電梯廂高度的緩慢下落。 根據本發明的裝置還因為其極小的空間需求和安裝費用而脫穎而 出，因為其只需要安裝壓力傳感器和評估部件。
根據本發明的第一種實施方式，在第一和/或第二壓力傳感器上 設有測量溫度的部件。由於該措施，氣壓測量可以直.4妾通過所述測 量溫度的部件校正，因此提高了精度。
一種用於確定物體的豎直間距的特別簡單的裝置可以這樣實 現，即在靜止物體上設置第一壓力傳感器。在相對於第一物體可動 地布置的第二物體上設置第二壓力傳感器。例如，第一壓力傳感器
5可以固定地設置在電梯的控制裝置中，第二壓力傳感器可以裝配到 電梯廂中，從而電梯廂相對於第一壓力傳感器的豎直位置可以通過 評估部件來確定。第二壓力傳感器優選設置在電梯廂內部，以減小 因空氣流入和流出電梯井道而引起的壓力波動，例如因電梯廂的運 動引起的壓力波動。
為了提高用於確定豎直位置的壓差測量的精度，優選採用電容 式矽壓力傳感器。這些傳感器通常被構造成CMOS (互補金屬氧化 物半導體)部件，其特別是能夠測量非常小的壓差。優選地，用於
測量溫度的部件優選一體形成到電容式矽壓力傳感器中。
根據下一種有利的實施方式，如果設有至少一個另外的位置傳 感器，該傳感器的位置信號被評估部件另外用來確定物體相對於彼 此的豎直間距，就可以進一 步提高本發明的裝置在確定間距時的精 度及其動態性。
優選地，至少一個二進位位置傳感器，至少一個加速度傳感器， 至少一個增量編碼器和/或至少一個光學位移測量傳感器設置作為另 外的傳感器。如果位置傳感器的位置是嚴格地預先確定的，那麼二 進位位置傳感器例如可以用來校正壓力測量值。這使得例如裝配有 二進位位置傳感器的電梯通過加裝壓力傳感器得到改進，使得電梯 即使是在斷電後也可以在相當短的時間內再次使用，並且避免了緩 慢的參考行程。加速度傳感器也可以通過二重積分從一個物體的運 動的加速度信號計算出位移長度，並因此能以更高的動態性對物體 的運動做出反應。這同樣也適用於增量編碼器或者光學位移測量傳 感器。光學位移測量傳感器能夠直接確定位移或者通過測量速度間 接地確定位移。
優選地，評估部件允許熱行自我監測，從而裝置能夠例如在壓 差值偏離另外的傳感器的值的情況下產生狀態信號或者例如幹擾信 號。自我監測的結果也可以用來例如啟動對壓力傳感器的測量值進
行校正。
還可以設想提供允許裝置的冗餘運行的部件，其中這些部件將
6間距確定從使用壓力傳感器的壓差測量切換到另外的傳感器，反之亦然。
根據本發明的第二種教導，上述公開的目的可以通過將根據本 發明的用在電梯、起重機或者高層貨架系統中執行定位任務期間確 定物體的豎直間距的裝置來實現。如上面已經描述的，就在電梯、 起重機、貨架或者搬運系統中的應用而言，根據本發明的裝置特別 提供在發生斷電時具有明顯的好處，即通過壓差測量確定絕對豎直 間距，而不需要緩慢的參考定位。例如，已經陳述過，在電梯中， 可以在電梯廂中設置第 一壓力傳感器，在電梯的控制裝置中位置固 定地設置第二壓力傳感器，從而可以通過壓差測量確定電梯廂相對 於電梯控制裝置上的壓力傳感器的絕對位置。這同樣適用於起重機， 特別是起重機吊鉤或者其鏟鬥。貨架和搬運系統常常具有用於定位 的類似電梯的部件，並需要實現類似的定位任務，從而使用本發明 的裝置也是有利的。不僅在所提及的技術領域，而且在需要進行具 有豎直位移分量的定位任務的其它領域，根據本發明的裝置確保了 ， 在電力發生故障的情況下用很少的設備耗費就能確定物體的豎直間 距。同時，空間要求和安裝費用也非常低。
根據本發明的第三種教導，上述公開的目的通過這種方法實現， 即在第一物體和第二物體上各設一壓力傳感器，並且由評估部件通 過壓差測量確定兩個位置之間的豎直間距。如所陳述的，利用根據 本發明的方法，在電力發生故障的情形下，物體相對於彼此的豎直 間距可以以可靠的方式非常容易地加以確定。
另外，為了提高根據本發明確定豎直間距的精度和動態性，還 使用至少一個二進位位置傳感器、至少一個加速度傳感器、至少一 個增量編碼器和/或光學位移測量傳感器的測量信號來校正間距測 量。所提到的用於確定豎直位置的傳統傳感器通常在豎直間距測量 上具有較高的動態性和更好的精度。然而，只有結合壓差測量，這 些傳感器測量才能實現極其方便、節約空間地並且在斷電時可靠地 確定物體的豎直間距，因為由於壓差測量，物體相對彼此的位置在斷電後也是已知的。
測量可靠性的進一步提高是根據本發明的方法的另一種實施方 式實現的，其中，評估部件使用另外的測量信號執行傳感器和/或整 個裝置的自我監測，以確定物體的豎直間距。該自我監測可以周期 性地和/或基於另外的測量信號發生。.
目前具有很多種可能性來提高和構造根據本發明的裝置和根據
本發明的方法。為此， 一方面參照權利要求1和8的從屬權利要求， 另 一 方面參照結合附圖的實施方式的描述。附圖以示例性視圖示出' 了根據本發明的用於確定物體(例如電梯)的豎直間距的裝置的一 矛卜實》&方式。
圖1示出了其中容納有電梯廂2的電梯井道1。
具體實施方式
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圖1示出了其中容納有電梯廂2的電梯井道1,電梯廂的豎直 位置由驅動裝置3來改變。為了確定電梯廂2在電梯井道1中的豎 直位置，現在例如在電梯井道的天花板上設置第一壓力傳感器4,在 電梯廂中設置第二壓力傳感器5。壓力傳感器4、 5的壓力測量值通 過評估部件進行相減，該評估部件在圖中沒有示出。通過壓力差， 從第一壓力傳感器4的豎直位置和布置在電梯廂2中的壓力傳感器5 的豎直位置之間的氣壓差的氣壓關係可以確定間距。所述壓力傳感 器通常被設計成CMOS部件，並且在豎直位置確定中的解析度可達 8cm。在圖l所示的實施方式中， 一方面設置二進位位置傳感器6， 另一方面設置光學位移測量傳感器7來提高電梯廂定位的精度。電 梯廂一到達二進位位置傳感器6的水平，該傳感器就發出控制信號。 所述二進位位置傳感器可以由光電裝置對或由其它近似傳感器來實 現。
在使用圖中未示出的評估部件的情況下，二進位位置傳感器6的信號和特別是光學位移測量傳感器7的信號可以被用來執行自我
監測，以提高壓差測量的測量可靠性。通過在用於確定間距的信號 之間進行切換來實現冗餘。
在發生斷電的情況下，電梯廂2在電梯井道1內的位置可很容 易地一皮快速確定，因為例如3巨電梯井道1的天花^反的間距可以卩艮容 易地通過壓力傳感器4和5之間的測量差來確定。由於電力發生故 障後的位置信息，電梯廂能夠通過驅動裝置3控制，直到下一個位 置傳感器6被啟動來參考定位電梯的精確位置。從這個意義上講， 電梯的持續較長時間的參考行程就必要了。在這裡，為了簡便起見， 在本實施方式中所示的第一壓力傳感器4的位置僅僅顯示出在電梯 的井道1中。通常說來，這個位置不是最理想的，因為在電梯井道l 中由於空氣流進流出會發生壓力波動。因此，壓力傳感器4優選設 置在靠近電梯控制裝置且不會受到壓力波動影響的位置處。
如果沒有二進位位置傳感器6，電梯廂2的精確位置也可以用 光學位移測量傳感器7來確定，.該傳感器測量電梯廂相對於電梯井 道壁的運動。光學位移測量傳感器7能夠在壓差測量的基礎上提高 確定電梯廂2的豎直位置的精度和動態性，光學位移測量傳感器例 如測量電梯廂2相對於電梯導4九的運動，電梯的導軌在圖中並未示 出。為此，可以用導軌上應用的標記和/或導軌表面本身的特徵來確 定位移長度。然而，測量動態性的提高和間距確定的精度的提高還 可以通過例如圖中未示出的設置在電梯驅動裝置3中的增量編碼器， 結合由兩個壓力傳感器4、 5之間的壓差測量確定的間距來實現。
權利要求
1.一種用於在執行具有豎直位移分量的定位任務期間確定物體的豎直間距的裝置，在第一物體(1)上設置至少第一壓力傳感器(4)，在第二物體(2)上設置至少第二壓力傳感器(5)，這兩個壓力傳感器(4，5)測量環境壓力，特別是氣壓或者水壓，還設有評估部件，在執行定位期間，所述物體(1，2)相對彼此的豎直位置發生變化，並且所述物體(1，2)的位置之間的豎直位移分量能通過所述評估部件從第一壓力傳感器(4)和第二壓力傳感器(5)所測量的壓力值的差確定，其特徵在於，設有至少一個另外的位置傳感器(6，7)，所述位置傳感器的測量信號被所述評估部件另外用來確定所述物體相對彼此的豎直間距。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，在所述第一壓力 傳感器(4)和/或第二壓力傳感器(5)上設有用於測量溫度的部件。
3. 根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述第一壓 力傳感器(4)設置在靜止的物體(1 )上。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的裝置，其特徵在於，設 有電容式矽壓力傳感器(4, 5)。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特徵在於，設 有至少一個二進位位置傳感器(6)、至少一個加速度傳感器，至少 一個增量編碼器和/或至少 一 個光學位移測量傳感器(7 )作為另外的 傳感器。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的裝置，其特徵在於，所 述評估部件允許執行自我監測。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的裝置在電梯、起重機、 貨架系統或搬運系統中的應用。
8. —種用於在執行具有豎直位移分量的定位任務期間確定物體 的豎直間距的方法，特別是使用根據權利要求1至6中任一項所述 的裝置，其中，在第一物體和第二物體上各設置一壓力傳感器，這兩個壓力傳感器測量環境壓力，特別是氣壓或者水壓，由評估部件 通過壓差測量來獲得兩個位置之間的豎直間距，並且所述評估部件 使用至少一個另外的位置傳感器的測量信號來確定所述物體相對於 彼此的豎直間距。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，另外使用至少一 個二進位位置傳感器、至少一個加速度傳感器、至少一個增量編碼 器和/或至少一個光學位移測量傳感器的至少一個測量信號校正所述 間距的確定。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述評估部件使 用所述的另外的測量信號執行所述傳感器和/或整個裝置的自我監測 以確定物體的豎直間距。
全文摘要
本發明涉及在執行具有豎直位移分量的定位任務的過程中確定物體的豎直間距的裝置和方法。所述目的，即提供在執行具有豎直位移分量的定位任務的過程中確定物體的豎直間距的裝置和方法，所述裝置和方法或利用它們可以以很小的裝置耗費在發生斷電後很簡單地實現豎直距離的確定，這個目的通過用於確定豎直間距的裝置以這種方式得到解決，即，在第一物體(1)上設置至少一個第一壓力傳感器(4)，在第二物體(2)上設置至少一個第二壓力傳感器(5)，還設有評估裝置，其中在執行定位的過程中物體(1，2)相對彼此的豎直位置發生變化，並且物體(1，2)的位置之間的豎直位移分量能夠通過此評估部件從第一和第二壓力傳感器(4，5)所測量的壓力值的差確定。
文檔編號B66B1/34GK101495394SQ200780027012
公開日2009年7月29日 申請日期2007年7月18日 優先權日2006年7月18日
發明者I·門希, K·馬茨克爾, M·施塔斯策夫斯基 申請人:弗拉巴股份公司