[发明专利]用于电梯的基于辐射的非接触式位置参照系统和方法

说明书

本发明涉及电梯领域，特别是与确定移动电梯轿厢的绝对位置和速度有关。

为了平稳地停下电梯并与平层对齐，系统必须知道何时开始停下、何时进入平层模式，以及何时开始开启电梯轿厢门。为实现这些功能，必须了解轿厢在所有时刻的准确位置。为了监测轿厢在电梯井道中的运行，在安装时特别是在高层建筑物中安装时，通常使用一种称为初始位置传感器(PPT)的数字编码器。PPT装在机械室中，其位置允许带齿钢带(“选择器带”)直接钩到轿厢机架上。随着轿厢在井道中上下移动，选择器带驱动链轮或带轮，依次驱动PPT转子，以得出轿厢位置在64分之一英寸内的恒定的数字读数。

选择器带的安装，要求机械室中的滑轮和电梯凹槽中的张紧滑轮保持带不颤动。该带靠在井道中电梯轿厢的侧面，因此要求额外的安装空间。目前，设计上着重于整个电梯系统的“轨迹”尽可能小，以便建筑物中可使用空间最大，无论建筑物自身处于何目的。为此，希望有另外一种确定轿厢位置的方法。

简言之，电梯轿厢用的位置参照系统包括激光器，其发射的光束被镜子反射。激光或镜子中一个处于非移动位置，而另一个固定在电梯轿厢上并随着电梯轿厢移动。

激光束调制成两种频率，频率之一提供电梯轿厢的一个粗略位置，而另一频率提供电梯轿厢的一个精细位置。当电梯轿厢静止时，产生位置校准。当电梯轿厢开始移动时，粗略位置被跟踪，同时精细位置由两个调制频率中较高频率确定。这样，根据较高的调制频率，移动的电梯轿厢的绝对位置的准确程度总能知道。

按照本发明的一个实施例，电梯轿厢用的位置参照系统包括发射和响应装置，用于从动力源发射电磁辐射，以及在电磁辐射投射到响应装置时，使响应装置响应；将电磁辐射调制成两个不同频率的调制装置；确定电梯轿厢是否处于静止状态的装置；当电梯轿厢静止并对调制装置起反应时，用于在电梯轿厢静止时对系统校准以确定电梯轿厢初始位置的校准装置；响应于电梯轿厢和调制装置的初始位置的粗略位置装置，以在电梯轿厢移动时确定电梯轿厢粗略位置；响应于调制装置，以在轿厢移动时确定电梯轿厢精细位置的精细位置装置；以及基于粗略位置和精细位置，以在电梯轿厢移动时确定电梯轿厢绝对位置的装置。

按照本发明的一个实施例，确定电梯轿厢的绝对位置的方法包括从动力源发射电磁辐射以及在电磁辐射投射到响应装置时，使响应装置响应的步骤；将电磁辐射调制成两个不同频率的步骤；确定电梯轿厢是否处于静止状态的步骤；响应调制步骤和确定步骤，在电梯轿厢静止时系统以确定电梯轿厢初始位置的校准步骤；响应于电梯轿厢初始位置和调制步骤，以在电梯轿厢移动时确定电梯轿厢粗略位置的步骤；响应于调制步骤，以在轿厢移动时确定电梯轿厢精细位置的步骤；以及基于粗略位置和精细位置，以在电梯轿厢移动时确定电梯轿厢绝对位置的步骤。

图1为本发明一实施例的激光位置参照系统，

图2为一个图表，示出作为精细位置和粗略位置测量的函数的位置。

通过测量辐射脉冲的传送时间，可用光在空气(真空)中的恒定速度来获得量程信息。该原理首次应用于雷达中。不是使用脉冲，而是可使用连续波(CW)幅度调制(AM)辐射。将发送和回波的包线的相位进行比较，可以确定量程。调制频率越高，系统的分辨能力越高。然而，相位不模糊仅仅能测量到360度。这将限制系统的量程。在目前商业系统中，通过使用两个或更多个调制频率的度量来克服这种限制。这需要两个或更多相同系统(不能真正实现)或调制频率的时间多路传送系统。使用多个频率的系统解决了模糊的问题，但允许控制传统乘客电梯位置的每个循环所需的时间太多。

采用Otis新式初始位置转换器(SPPT)，一旦启动该转换器，不会产生模糊。该SPPT由美国专利US5,274,203加以公开，在此，该文献被引用参考。该SPPT是一种测量粗略区域中位置的准绝对编码器。使用区域以及在每个区域中测量的概念，基于相位测量的激光量程探测器的模糊可以消除，同时，获得最快可能的移动目标位置的最新值。

下面说明基于辐射的、电梯用无接触式位置参照系统。该系统基本上是一种激光-SPPT。该系统用于低层电梯是非常经济的，同时也适用于高层电梯，因为该系统的量程范围为500m或更多。