CN105540369A - 检测电梯轿厢绝对位置的方法及电梯绝对位置控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测电梯轿厢绝对位置的方法，无线波束发射器装在轿厢外侧顶部，无线波束接收器装在井道顶部且与位置检测处理器电性连接，位置检测处理器与电梯控制柜电性连接；无线波束接收器检测波束传播时间和产生的相位延迟，位置检测处理器根据波束传播时间和相位延迟、波束波长获得电梯轿厢在运行方向的绝对位置，电梯控制柜根据绝对位置信息控制轿厢的运行。本发明还公开基于前述方法的电梯控制系统和控制方法。本发明采用无线波束技术检测电梯轿厢在运行方向上的绝对位置以及电梯轿厢在垂直于运行方向的平面内的偏移位置，并控制电梯的运行轨迹和速度，实现准确平层，抑制轿厢的振动，检测导轨的安装精度，提高电梯运行的舒适性和实时性。

Description

检测电梯轿厢绝对位置的方法及电梯绝对位置控制系统和方法

技术领域

本发明与电梯检测控制技术有关，具体属于一种检测电梯轿厢绝对位置的方法、基于该检测方法的电梯系统以及电梯控制方法。

背景技术

在现代社会中，电梯作为人们生活中上下楼宇的交通工具已经非常普遍，准确检测轿厢的绝对位置对提高电梯的舒适性、安全性、性价比等具有重要意义。目前，在电梯行业中，大多数电梯都采用编码器来检测电梯轿厢在井道中的位置信息。

如申请号为200980142115.1的发明专利申请，其公开了一种电梯装置，该装置在井道内沿上下方向彼此隔开间隔地设置有多个位置传感器，编码器产生与轿厢的行驶相对应的信号，轿厢位置检测装置基于预先测定的位置传感器的间隔、根据来自编码器的信号获得的轿厢自停止状态起的行驶距离、以及来自位置传感器的信号判断轿厢处于井道内的区域。

上述通过编码器检测轿厢绝对位置的方法以及通过编码器获得的信号获取轿厢速度的方法均存在如下缺陷：1)在电梯的运行过程中，曳引轮的钢丝绳容易发生滑移；2)校正位置麻烦；3)检测过程属于半开环系统，绝对位置反馈只有减速、门区位置等几个点，系统速度控制的实时性和精确性有待提高；4)所需平层位置开关及相应导线构成的系统较为复杂，且复杂度和成本随着楼层的增加而大幅增加。

鉴于上述情况，又发展出通过沿井道分布的二维码识别电梯轿厢绝对位置的位置环控制方法，其缺点是只能测量电梯轿厢沿井道竖直方向的位置信息，无法同时对轿厢的振动和导轨的偏移做出实时识别和抑制、修正。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测电梯轿厢绝对位置的方法，可以准确识别电梯轿厢沿运行方向的绝对位置以及在与运行方向垂直的平面上的偏移。此外，本发明还提供一种基于前述检测方法的电梯控制系统和电梯控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的电梯绝对位置控制系统，包括电梯控制柜、曳引装置、无线波束发射器、无线波束接收器、位置检测处理器、轿厢和对重，其中无线波束发射器安装在轿厢外侧顶部，无线波束接收器安装在井道顶部且与位置检测处理器电性连接，所述位置检测处理器与电梯控制柜电性连接；所述无线波束接收器用于检测调制波束从发射器到接收器的传播时间和产生的调制信号相位延迟，所述位置检测处理器根据调制波束的传播时间和产生的调制信号相位延迟、调制波束的波长获得电梯轿厢在运行方向上的绝对位置，该绝对位置作为电梯运行控制的输入信号，所述电梯控制柜根据位置检测处理器获得的绝对位置信息控制轿厢的运行。

进一步的，所述无线波束接收器检测调制波束到达接收器的位置，所述位置检测处理器根据调制波束在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的到达位置获得调制波束在该平面内两个正交方向上的偏移位置。

在上述结构中，所述无线波束接收器在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的有效接收面积大于调制波束在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的可能到达范围。

本发明还提供检测电梯轿厢绝对位置的方法，其中安装在轿厢外侧顶部的无线波束发射器向安装在井道顶部的无线波束接收器发出无线波束，所述无线波束接收器检测调制波束从发射器到接收器的传播时间和产生的调制信号相位延迟，一位置检测处理器根据调制波束的传播时间和产生的调制信号相位延迟、调制波束的波长获得电梯轿厢在运行方向上的绝对位置。

在上述方法中，所述无线波束接收器检测调制波束到达接收器的位置，所述位置检测处理器对调制波束在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的到达位置进行正交分解并获得调制波束在两个正交方向上的偏移位置。

本发明还提供基于前述检测方法的电梯控制方法，其中安装在轿厢外侧顶部的无线波束发射器向安装在井道顶部的无线波束接收器发出无线波束，所述无线波束接收器检测调制波束从发射器到接收器的传播时间和产生的调制信号相位延迟，一位置检测处理器根据调制波束的传播时间和产生的调制信号相位延迟、调制波束的波长获得电梯轿厢在运行方向上的绝对位置信息并计算得到电梯轿厢的速度信息、加速度信息，电梯控制柜根据位置检测处理器提供的绝对位置信息、速度信息和加速度信息控制电梯轿厢的运行，并与电梯马达、位置检测处理器、无线波束接收器和无线波束发射器构建电梯轿厢在运行方向上的由位置控制环、速度控制环、电流控制环构成的电梯控制系统。

在上述方法中，所述无线波束接收器检测调制波束到达接收器的位置，所述位置检测处理器对调制波束在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的到达位置进行正交分解并获得调制波束在两个正交方向上的偏移位置并计算得到电梯轿厢在这两个正交方向上的速度信息和加速度信息，所述轿厢在两个正交方向上的偏移位置信息、速度信息和加速度信息用于抑制轿厢振动。

进一步的，所述电梯控制柜对电梯轿厢在两个正交方向上的偏移位置进行傅里叶分析得到若干频率对应的位置信息分量，其中最低频率对应的位置信息分量为电梯井道和导轨的偏移量。

本发明采用无线波束技术检测电梯轿厢在运行方向上的绝对位置以及电梯轿厢在垂直于运行方向的平面内的偏移位置，并基于检测到的绝对位置和偏移位置获得电梯轿厢的速度信息和加速度信息，进而控制电梯的运行轨迹和速度，实现电梯的准确平层以及消除电梯停靠时的爬行停靠，同时抑制轿厢的振动，检测导轨的安装精度，提高电梯运行的舒适性和实时性。

附图说明

图1为本发明的检测电梯轿厢绝对位置的电梯系统的结构示意图；

图2为本发明的检测电梯轿厢绝对位置的原理示意图；

图3为本发明的基于检测电梯轿厢绝对位置的电梯控制方法的示意图。

其中附图标记说明如下：

1为电梯控制柜；2为曳引装置；3为无线波束接收器；4为无线波束发射器；5为轿厢；6为对重；7为位置检测处理器；8为通信通道。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的检测电梯轿厢绝对位置的电梯系统，如图1所示，包括电梯控制柜1、曳引装置2、无线波束发射器4、无线波束接收器3、位置检测处理器7、轿厢5和对重6，其中无线波束发射器4安装在轿厢5的外侧顶部并随轿厢一起运动，无线波束接收器3固定安装在井道的顶部。所述无线波束接收器3通过通信通道8与位置检测处理器7电性连接，而位置检测处理器7与电梯控制柜1电性连接。

无线波束接收器3在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的有效接收面积大于波束在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的可能到达范围，并且如图2所示，较佳的无线波束接收器3的接收面积呈圆形，如图2所示，左右虚线代表无线波束的发射最大范围，中间虚线代表轿厢在无偏移的情况时无线波束的发射位置。

无线波束接收器3检测调制波束从发射器4到接收器3的传播时间和产生的调制信号相位延迟，所述位置检测处理器7根据调制波束的传播时间和产生的调制信号相位延迟、调制波束的波长获得电梯轿厢5在运行方向上的绝对位置。

以无线波束采用激光为例进行说明，根据相位式激光测距原理，对无线波束进行幅度调制并测定调制波束往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制波束的波长，换算此相位延迟所代表的距离，即通过间接测量调制波束相位偏移的方法测定出所述轿厢5与电梯控制柜1所在井道顶部的绝对距离。具体原理如下：

若调制波束的角频率为ω，在待测量的距离D上往返一次产生的相位延迟为则对应时间t可表示为：

距离D可表示为：

式中，c为无线波束波束的传播速度，为无线波束信号从发射端到接收端往返一次产生的总的相位延迟，ω为调制波束信号的角频率且ω＝2πf，N为测线所包含调制半波长个数，为无线波束信号从发射端到接收端往返一次产生的相位延迟中不足半周期π的部分，ΔN为测线所包含的调制波中不足半波长的小数部分且

此外，无线波束接收器3还检测调制波束到达接收器3的位置，所述位置检测处理器7根据调制波束在垂直于电梯轿厢5运行方向的平面内的到达位置获得调制波束在该平面内两个正交方向上的偏移位置。具体来说，根据直角坐标分解方法，所述位置检测处理器7对调制波束在垂直于电梯轿厢5运行方向的平面内的到达位置进行正交分解并获得在X、Y两个正交方向上的偏移位置。

本发明还提供基于前述检测方法的电梯控制方法，其中位置检测处理器7除了根据调制波束的传播时间和产生的调制信号相位延迟、波束的波长获得电梯轿厢5在运行方向上的绝对位置信息之外，进一步，所述位置信息对时间微分处理计算得到电梯轿厢5的速度信息，所得速度信息再对时间微分处理得到加速度信息。

电梯控制柜1根据位置检测处理器7提供的绝对位置信息、速度信息和加速度信息控制电梯轿厢5的运行，并与电梯马达、位置检测处理器7、无线波束接收器3和无线波束发射器4构建电梯轿厢5在运行方向上的由位置控制环、速度控制环、电流控制环构成的电梯控制系统，如图3所示。前述控制系统依据电梯的绝对位置控制电梯运行速度，提高电梯控制的实时性，消除电梯的爬行停靠，同时在电梯平层时，三种控制环路根据电梯的实时位置计算出剩余距离，在足够短的距离内给出减速信号并给出相应的速度，达到减速点到平层位置速度的平滑过渡，提高了平层精度。

此外，位置检测处理器7对波束在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的到达位置进行正交分解并获得波束在两个正交方向上的偏移位置并通过微分计算得到电梯轿厢在这两个正交方向上的速度信息和加速度信息，所述两个正交方向上的偏移位置信息、速度信息和加速度信息作为电梯主动减振装置的输入信号。

进一步的，所述轿厢5在所述正交方向上的位置分量信息通过信号分析处理方法，优选地，例如傅里叶变换得到各个频率分量，其中低频信息分量对应的是电梯井道和导轨的偏移量，该低频分量可作为导轨安装准确度的衡量依据，提高电梯安装品质。

本发明采用无线波束技术检测电梯轿厢在运行方向上的绝对位置以及电梯轿厢在垂直于运行方向的平面内的偏移位置，并基于检测到的绝对位置和偏移位置获得电梯轿厢的速度信息和加速度信息，进而控制电梯的运行轨迹和速度，实现电梯的准确平层以及消除电梯停靠时的爬行停靠，同时抑制轿厢的振动，检测导轨的安装精度，提高电梯运行的舒适性和实时性。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，所述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，其并非对本发明进行限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

Claims (8)

1.一种电梯绝对位置控制系统，其特征在于，包括电梯控制柜、曳引装置、无线波束发射器、无线波束接收器、位置检测处理器、轿厢和对重，其中无线波束发射器安装在轿厢外侧顶部，无线波束接收器安装在井道顶部且与位置检测处理器电性连接，所述位置检测处理器与电梯控制柜电性连接；所述无线波束接收器用于检测调制波束从发射器到接收器的传播时间和产生的调制信号相位延迟，所述位置检测处理器根据调制波束的传播时间和产生的调制信号相位延迟、调制波束的波长获得电梯轿厢在运行方向上的绝对位置，所述电梯控制柜根据位置检测处理器获得的绝对位置信息控制轿厢的运行。

2.根据权利要求1所述的电梯绝对位置控制系统，其特征在于，所述无线波束接收器检测调制波束到达接收器的位置，所述位置检测处理器根据调制波束在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的到达位置获得调制波束在该平面内两个正交方向上的偏移位置。

3.根据权利要求1所述的电梯绝对位置控制系统，其特征在于，所述无线波束接收器在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的有效接收面积大于调制波束在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的可能到达范围。

4.一种检测电梯轿厢绝对位置的方法，其特征在于，安装在轿厢外侧顶部的无线波束发射器向安装在井道顶部的无线波束接收器发出无线波束，所述无线波束接收器检测调制波束从发射器到接收器的传播时间和产生的调制信号相位延迟，一位置检测处理器根据调制波束的传播时间和产生的调制信号相位延迟、调制波束的波长获得电梯轿厢在运行方向上的绝对位置。

5.根据权利要求4所述的检测电梯轿厢绝对位置的方法，其特征在于，所述无线波束接收器检测调制波束到达接收器的位置，所述位置检测处理器对调制波束在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的到达位置进行正交分解并获得调制波束在两个正交方向上的偏移位置。

6.一种电梯控制方法，其特征在于，安装在轿厢外侧顶部的无线波束发射器向安装在井道顶部的无线波束接收器发出无线波束，所述无线波束接收器检测调制波束从发射器到接收器的传播时间和产生的调制信号相位延迟，一位置检测处理器根据调制波束的传播时间和产生的调制信号相位延迟、调制波束的波长获得电梯轿厢在运行方向上的绝对位置信息并计算得到电梯轿厢的速度信息、加速度信息，电梯控制柜根据位置检测处理器提供的绝对位置信息、速度信息和加速度信息控制电梯轿厢的运行，并与电梯马达、位置检测处理器、无线波束接收器和无线波束发射器构建电梯轿厢在运行方向上的由位置控制环、速度控制环、电流控制环构成的电梯控制系统。

7.根据权利要求6所述的电梯控制方法，其特征在于，所述无线波束接收器检测调制波束到达接收器的位置，所述位置检测处理器对调制波束在垂直于电梯轿厢运行方向的平面内的到达位置进行正交分解获得调制波束在两个正交方向上的偏移位置并计算得到电梯轿厢在这两个正交方向上的速度信息和加速度信息，所述轿厢在两个正交方向上的偏移位置信息、速度信息和加速度信息用于抑制轿厢振动。

8.根据权利要求7所述的电梯控制方法，其特征在于，所述电梯控制柜对电梯轿厢在两个正交方向上的偏移位置进行傅里叶分析得到若干频率对应的位置信息分量，其中最低频率对应的位置信息分量为电梯井道和导轨的偏移量。