電梯轎廂絕對位置檢測系統及電梯系統的製作方法

2023-07-10 04:28:02 3

本發明涉及電梯技術領域，特別是涉及一種電梯轎廂絕對位置檢測系統及電梯系統。

背景技術：

電梯作為上下樓的交通工具，給人們生活帶來了極大的便利。為保證用戶乘坐電梯的安全，電梯控制系統需要準確檢測轎廂的絕對位置。

傳統的檢測電梯轎廂絕對位置的方法一般有三種：

一、在限速器上安裝旋轉編碼器，電梯正常運行時，能通過限速器的旋轉圈數推算電梯轎廂的絕對位置；一方面，該方式採用摩擦傳動結構，存在打滑，檢測不準，且該方式涉及換算，限速器繩輪直徑無法準確得出，在換算上存在累積偏差；另一方面，該方式需要在井道內增加額外的基準位置確認傳感器，結構複雜。

二、將絕對值編碼器直接安裝在曳引輪轉子軸上；由於曳引輪與鋼絲繩間存在打滑，因而誤差大。

三、通過安裝在轎廂上的磁傳感器套在懸掛於井道的磁帶上；由於其運行過程中磁傳感器與磁帶之間一直存在摩擦，易出現磁帶斷裂。

可見，傳統的檢測電梯轎廂絕對位置的方法準確性低、使用壽命短的缺點。

技術實現要素：

基於此，有必要針對上述問題，提供一種準確性高且使用壽命長的電梯轎廂絕對位置檢測系統及電梯系統。

一種電梯轎廂絕對位置檢測系統，包括碼帶、光學讀碼裝置和處理器；

所述碼帶設置於井道內且沿所述井道的長度方向延伸，所述碼帶朝向所述電梯轎廂的一側、沿延伸方向連續分布多個編碼信息；

所述光學讀碼裝置設置於電梯轎廂，用於讀取所述編碼信息以及對所述編碼信息進行解碼得到解碼信息，將所述解碼信息發送至所述處理器；

所述處理器根據所述解碼信息獲取對應的絕對位置信息，並根據所述絕對位置信息和預設長度獲取所述電梯轎廂的當前絕對位置。

上述電梯轎廂絕對位置檢測系統，碼帶設置於井道內、光學讀碼裝置設置於電梯轎廂；碼帶沿延伸方向的不同位置處的編碼信息不同，當電梯轎廂沿井道的長度方向運動到某個位置時，光學讀碼裝置跟隨電梯轎廂一起運動，可讀取到達位置處碼帶上對應的編碼信息並解碼得到解碼信息，處理器根據解碼信息獲取對應的絕對位置信息，從而根據絕對位置信息和預設長度獲取當前絕對位置。如此，通過採用非接觸式的光學讀碼方式獲取電梯轎廂位於井道內任意地點的當前絕對位置，整個絕對位置檢測過程不需要採用摩擦傳動結構，可避免因摩擦打滑引起的誤差或摩擦引起的斷裂故障，可提高絕對位置檢測的準確性，同時可提高電梯轎廂絕對位置檢測系統的使用壽命。

一種電梯系統，包括電梯轎廂、井道和上述電梯轎廂絕對位置檢測系統，所述電梯轎廂在所述井道內沿所述井道的長度方向升降運動，所述電梯轎廂絕對位置檢測系統的碼帶設置於所述井道且沿所述井道的長度方向延伸，所述電梯轎廂絕對位置檢測系統的光學讀碼裝置設置於所述電梯轎廂。

上述電梯系統，由於採用了上述電梯轎廂絕對位置檢測系統，同理可提高絕對位置檢測的準確性。

附圖說明

圖1為一實施例中電梯轎廂絕對位置檢測系統的結構圖；

圖2為一實施例中編碼規則示意圖；

圖3為一實施例中電梯轎廂絕對位置檢測系統的工作原理示意圖。

具體實施方式

參考圖1，一實施例中的電梯轎廂絕對位置檢測系統，包括碼帶110、光學讀碼裝置120和處理器130。碼帶110設置於井道(圖未示)內且沿井道的長度方向延伸，碼帶110朝向電梯轎廂(圖未示)的一側、沿延伸方向連續分布多個編碼信息。光學讀碼裝置120設置於電梯轎廂(圖未示)，用於讀取編碼信息以及對編碼信息進行解碼得到解碼信息，將解碼信息發送至處理器130；處理器130根據解碼信息獲取對應的絕對位置信息，並根據絕對位置信息和預設長度獲取電梯轎廂的當前絕對位置。

井道指用於電梯轎廂進行升降運動的垂直通道。碼帶110設置於井道內，具體是位於電梯轎廂的旁側；光學讀碼裝置120設置於電梯轎廂，具體是設置於電梯轎廂靠近碼帶110的一側，便於讀取碼帶110上的編碼信息。由於碼帶110上的多個編碼信息沿延伸方向連續分布，因此碼帶110的不同位置處對應的編碼信息不同。碼帶110的延伸方向與井道的長度方向一致，電梯轎廂升降運動的過程中，電梯轎廂相對於碼帶110上下運動，從而設置於電梯轎廂的光學讀碼裝置120相對於碼帶110上下運動，可以讀取碼帶110上不同位置處的編碼信息。

碼帶110不同位置處對應的編碼信息不同，得到的解碼信息不同，從而絕對位置信息不同。解碼信息與絕對位置信息存在預設的對應關係。例如，處理器130可以預先存儲解碼信息與絕對位置信息的對應關係表，從而獲取解碼信息後可直接通過查表得到絕對位置信息。

上述電梯轎廂絕對位置檢測系統，碼帶110設置於井道內、光學讀碼裝置120設置於電梯轎廂；碼帶110沿延伸方向的不同位置處的編碼信息不同，當電梯轎廂沿井道的長度方向運動到某個位置時，光學讀碼裝置120跟隨電梯轎廂一起運動，可讀取到達位置處碼帶110上對應的編碼信息並解碼得到解碼信息，處理器130根據解碼信息獲取對應的絕對位置信息，從而根據絕對位置信息和預設長度獲取當前絕對位置。如此，通過採用非接觸式的光學讀碼方式獲取電梯轎廂位於井道內任意地點的當前絕對位置，整個絕對位置檢測過程不需要採用摩擦傳動結構，可避免因摩擦打滑引起的誤差或摩擦引起的斷裂故障，可提高絕對位置檢測的準確性，同時可提高電梯轎廂絕對位置檢測系統的使用壽命。

具體地，碼帶110設置有兩面，背向電梯轎廂的一面為支撐面，面向電梯轎廂的一面為讀碼面。支撐面可使用金屬製成，優選為不鏽鋼，可通過將支撐面固定在井道內壁，從而固定碼帶110。可以理解，在其他實施例中，碼帶110還可以採用其他結構，例如直接將碼帶110貼附於井道內壁。

在一實施例中，編碼信息包括原始碼和插入碼，原始碼和插入碼包括相同位數的碼元，各編碼信息的原始碼按照循環碼編碼規則編碼得到，插入碼按照變種曼徹斯特編碼規則編碼得到。即沿井道布置的碼帶110，其編碼規則是循環碼與變種曼徹斯特結合的規則。

循環碼指通過在每個單位長度的編碼後補1或0的方式、組成特徵為相鄰編碼僅最高位補1或0或最低位補1或0、其餘碼元完全一樣的編碼，每個編碼均不重複；其中，一個單位長度的編碼對應一個原始碼。循環碼有兩種生成規則：

第一種：優先補1規則：首個編碼由全0組成，接著每個編碼為上一個編碼左移一位後，捨棄最高位，在與前面各編碼無重複的情況下最低位優先以1補位，若有重複則以0補位。

第二種：優先補0規則：首個編碼由全1組成，接著每個編碼為上一個編碼左移一位後，捨棄最高位，在與前面各編碼無重複的情況下最低位優先以0補位，若有重複則以1補位。

具體地，原始碼和插入碼均包括1和0兩種碼元，變種曼徹斯特編碼規則為：在原始碼的碼元1後插入碼元0，在原始碼的碼元0後插入碼元1。

通過採用循環碼編碼規則和變種曼徹斯特編碼編碼規則相結合得到編碼信息，便於區分原始碼中相鄰的碼元，可提高讀碼的準確性。

在一實施例中，多個編碼信息以條形碼的形式連續分布於碼帶110，原始碼的碼元和插入碼的碼元在碼帶110的延伸方向的長度不相等。

條形碼形式的碼帶110朝向電梯轎廂的一面攜帶的編碼信息，由分別代表0和1的兩種不同顏色根據編碼規則排列而成，優選為印刷的黑白色條。如此，光學讀碼裝置120通過識別條形碼讀取編碼信息，操作方便，且通過設置原始碼的碼元和插入碼的碼元在長度上不等，便於區分原始碼和插入碼，從而提高讀碼的準確性。

採用條形碼形式的碼帶110，最大長度與原始碼包含的碼元位數有關。具體地，設原始碼的碼元位數為a，每個原始碼的碼元長度為b，插入碼的碼元長度為c，則碼帶110的最大長度為2a(b+c)。由於井道長度方向上不同的高度位置需要採用不同的編碼信息進行對應，為保證每一個高度位置均對應一個編碼信息，需滿足2a(b+c)大於或等於井道的高度。實際編碼過程中，可根據井道的高度確定原始碼需要的碼元位數以及各碼元的長度。

優選地，插入碼的碼元在碼帶110的延伸方向的長度等於原始碼的碼元在延伸方向的長度的二分之一。以二分之一的比例設置原始碼的碼元的長度和插入碼的碼元的長度，便於識別。可以理解，在其他實施例中，也可以設置為其他長度比例。

進一步地，原始碼的碼元的長度為20mm(毫米)，插入碼的碼元的長度為10mm。可以理解，在其他實施例中，原始碼的碼元和插入碼的碼元還可以設置為其他長度。

在一實施例中，預設長度為原始碼的碼元對應的第一長度和插入碼的碼元對應的第二長度之和；第一長度為原始碼的碼元在碼帶110延伸方向的長度，第二長度為插入碼的碼元在碼帶110延伸方向的長度。光學讀碼裝置120讀取對應碼帶110位置的條碼圖像，按照多個編碼信息在碼帶110上的順序排列方向識別條碼圖像得到依次排列的多個碼元；光學讀碼裝置120根據各碼元沿碼帶110的延伸方向的長度、第一長度和第二長度識別原始碼和插入碼，將識別到的原始碼作為解碼信息。通過採用圖像識別、長度區分獲取解碼信息，讀取精度高。

光學讀碼裝置120跟隨電梯轎廂一起運動，因此，光學讀碼裝置120讀取的條碼圖像為當前位置所能讀取到的碼帶110的條碼長度對應的圖像。具體地，光學讀碼裝置120的讀碼長度範圍為：(a+1)*(b+c)，其中，a為原始碼包括的碼元的位數，b為第一長度，c為第二長度。可以理解，在其他實施例中，光學讀碼裝置120的讀碼長度範圍還可以為其他大於(a+1)*(b+c)的值。進一步地，實際應用過程中，通過縮減原始碼的碼元的長度和插入碼的碼元的長度可提高光學讀碼裝置120的讀碼精度。

獲得條碼圖像後，光學讀碼裝置120按照順序編碼信息的排列方向識別條碼圖像得到多個碼元，使得識別得到的碼元組成的編碼與順序排列方向一致，避免出現讀取錯誤。

原始碼的碼元的長度與插入碼的碼元的長度設置為不同，光學讀碼裝置120可以通過長度比對區分原始碼和插入碼。例如，光學讀碼裝置120按照順序排列方向識別到的第一位碼元和第二位碼元分別為1和0，通過比對讀得的1和0的長度來區分插入碼的碼元和原始碼的碼元；若檢測得1的長度為0長度的二分之一(假定插入碼的碼元的長度為原始碼的碼元的二分之一)，則表示第一位為插入碼的碼元，第二位為原始碼的碼元，各原始碼的碼元之間相隔一個插入碼，以此類推可以得到各原始碼的碼元，從而得到解碼信息。

在一實施例中，光學讀碼裝置120包括讀碼組件(圖未示)和解碼器(圖未示)，解碼器連接讀碼組件和處理器130。

讀碼組件用於讀取對應碼帶110位置的條碼圖像，按照多個編碼信息在碼帶110上的順序排列方向識別條碼圖像得到依次排列的多個碼元並發送給解碼器。解碼器用於根據各碼元沿碼帶110的延伸方向的長度、第一長度和第二長度識別原始碼和插入碼，將識別到的原始碼作為解碼信息。

具體地，讀碼組件可以為條形碼掃描儀或照相機。進一步地，採用照相機作為讀碼組件拍攝條碼照片時，解碼器能通過碼元在照片中的定位得到原始碼與照相機鏡頭的相對位置，便於處理器130對計算得到的絕對位置進行補正，從而提高精度。例如，通過圖像處理檢測到拍攝的原始碼相對於照相機的鏡頭下移4mm，則在處理器130獲取到當前絕對位置後，可將絕對位置下移4mm，得到最終的當前絕對位置，精確度更高。

在一實施例中，絕對位置信息為位置數值，處理器130根據絕對位置信息和預設長度獲取電梯轎廂的當前絕對位置，包括：處理器130計算解碼信息對應的位置數值與預設長度的乘積，得到電梯轎廂的當前絕對位置。

絕對位置信息對應的位置數值表示以預設長度為單位、距離初始基準位置的單位數，其中，初始基準位置為預先指定的參考點，比如井道地面。例如，位置數值為2，則表示當前的絕對位置為與初始基準位置有2個預設長度的距離。具體地，預設長度為第一長度和第二長度之和，處理器130根據如下公式(1)計算得到當前絕對位置：

S＝W*(b+c)； (1)

其中，S為當前絕對位置，W為位置數值，b為第一長度，c為第二長度。

若光學讀碼裝置120的讀碼長度範圍為(a+1)*(b+c)，即讀碼長度範圍比原始碼包含的碼元位數位數多1，則上述當前絕對位置S存在偏差，最大偏差為：b+c。

在另一實施例中，處理器130計算解碼信息對應的位置數值與二分之一的和與預設長度的乘積，得到電梯轎廂的當前絕對位置。具體為如下公式(2)：

S＝(W+1/2)*(b+c)；

此時，可將最大偏差可縮減一半，為1/2*b+c，可進一步提高位置精度。

以下以一具體實施例進行說明。設置原始碼中包含5位碼元，即採用循環碼編碼時，循環碼的位數為5位(a＝5)。設b＝20mm，c＝10mm，則碼帶110的最大長度為：2a(b+c)＝25*(20+10)＝960(mm)；光學讀碼裝置120的讀碼長度範圍取：(a+1)*(b+c)＝(5+1)*(20+10)＝180(mm)。參考圖2，以優先補1原則進行循環碼編碼，得到32個原始碼，從而可對應32個絕對位置信息。圖中組成循環碼的各個編碼分別作為各編碼信息中的原始碼，原碼字指各編碼的最末位對應的碼元，插入碼字指後一編碼相對於前一編碼需要插入的碼元。參考圖3，為電梯轎廂絕對位置檢測系統的工作原理示意圖；多個編碼信息連續排列得到數列(1)，以黑色表示1，白色表示0，插入碼的碼元的長度為原始碼的碼元的二分之一，以條形碼形式表示編碼信息得到碼帶110朝向光學讀碼裝置120一側的讀碼面。電梯轎廂運行時，電梯轎廂上的光學讀碼裝置120不斷讀取編碼信息，當電梯轎廂位於某一位置時，光學讀碼裝置120讀取到條碼圖像(6)，光學讀碼裝置120通過比對白色條和黑色條的長度，能得到白色條(7)的長度為黑色條(8)的二分之一，因而能判斷白色條(7)為插入碼的碼元，黑色條(8)為原始碼的碼元，由此能將此時的條碼圖像(6)中的插入碼去掉，解碼得到11011。光學讀碼裝置120將11011發送至處理器130，處理器130在存儲在內部的循環碼與絕對位置信息的對應表進行查表(5)，得到絕對位置信息為數值24，根據24*(b+c)＝24*(20+10)＝720(mm)得到當前絕對位置，或根據(24+1/2)*(b+c)＝(24+1/2)*(20+10)＝735(mm)得到當前絕對位置。

一種電梯系統，包括電梯轎廂(圖未示)、井道和上述的電梯轎廂絕對位置檢測系統，電梯轎廂在井道內沿井道的長度方向升降運動，電梯轎廂絕對位置檢測系統的碼帶設置於井道且沿井道的長度方向延伸，電梯轎廂絕對位置檢測系統的光學讀碼裝置設置於電梯轎廂。

上述電梯系統，由於採用了上述電梯轎廂絕對位置檢測系統，同理可提高絕對位置檢測的準確性。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。