CN105151940A - 电梯轿厢绝对位置检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电梯轿厢绝对位置检测系统及检测方法，包括井道、位于井道内的电梯轿厢和参照物、用于连续拍摄参照物的成像装置、与成像装置电性连接的控制器，成像装置设于电梯轿厢上，参照物沿电梯轿厢的移动轨迹布置。成像装置与电梯轿厢同时运动，通过对井道内的参照物进行拍照和图像辨识，能真实、可靠地检测轿厢的实际位置，不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差，实时性好，提高检测精度；通过成像装置拍摄参照物，无需对参照物进行特殊的编码或印刷特殊的图像，应用简便，成本低廉，并便于安装和调节，应用范围广。

Description

电梯轿厢绝对位置检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，特别是涉及一种电梯轿厢绝对位置检测系统及检测方法。

背景技术

目前，电梯作为现代楼宇必须的交通工具，其控制系统需要准确检测轿厢的位置，以实现相关的安全控制功能。目前电梯行业内，检测轿厢位置的方法主要有以下三种：一、旋转编码器测量方法。该方法由于曳引轮或反绳轮的惯量较大，轮上的钢丝绳容易发生较大的弹性滑移，通过曳引轮或反绳轮的转动量获得轿厢位置数据，误差较大；且当电梯在快车运行过程中遇到故障需要紧急停止时，由于轿厢惯性大，曳引钢丝绳会与曳引轮发生明显的机械打滑，此时曳引轮因制动器动作而停止，旋转编码器无法检测钢丝绳的打滑距离。二、光电感应器或位置开关检测方法。该方法通过井道或轿厢上安装的光电感应器或位置开关检测电梯轿厢所处的区域，该方法检测的精度低，仅能实现区域范围内的检测。三、栅尺类等特殊标识物位置检测方法。该方法通过安装在电梯轿厢上的传感器检测井道内带预先设置的编码带信息，确定电梯轿厢的位置。编码带需通过相关技术进行编码，价格昂贵，码带安装在井道易折断，编码信息易受电磁、温度、油污等影响，应用不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电梯轿厢绝对位置检测系统及检测方法，能够提高检测精度，实时性好，且应用简便。

为实现本发明的目的，采取的技术方案是：

一种电梯轿厢绝对位置检测系统，包括井道、位于井道内的电梯轿厢和参照物、用于拍摄参照物的成像装置、与成像装置电性连接的控制器，成像装置设于电梯轿厢上，参照物沿电梯轿厢的移动轨迹布置。

电梯预运行时，电梯轿厢由下端站移动至上端站，或者由上端站移动至下端站，成像装置对参照物进行连续拍摄，获取参照物的全部图像，成像装置将获取的图像信息发送至控制器，控制器对全部图像进行特征量辨识和位置计算，并记录图像的特征量及对应的位置信息；电梯正常运行时，成像装置对参照物进行拍摄，并将拍摄的图像发送至控制器，控制器对收集的图像进行特征量辨识，并将当前辨识的图像特征量与记录的图像特征量进行对比，输出当前电梯轿厢的位置信息。成像装置与电梯轿厢同时运动，通过对井道内的参照物进行拍照和图像辨识，能真实、可靠地检测轿厢的实际位置，不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差，实时性好，提高检测精度；通过成像装置拍摄参照物，无需对参照物进行特殊的编码或印刷特殊的图像，应用简便，成本低廉，并便于安装和调节，应用范围广。

下面对技术方案进一步说明：

进一步的是，参照物为电缆、导轨、井道的内壁中的其中一种。参照物可以选择位于井道内的电缆、导轨或者井道的内壁，无需对参照物作特殊处理，使井道内物体得到充分地利用，使用灵活简便。

进一步的是，成像装置每次拍摄的间隔时间单位为毫秒。使成像装置获取参照物的图像信息更全，检测精度更高。

进一步的是，成像装置为光感微成像器。光感微成像器的光学采用精度达到微米级别，为控制提供更高水准的数据，使测量精度更高。

进一步的是，控制器包括用于采集及存储成像装置拍摄图像的图像采集存储模块、对图像进行对比及特征辨识的位置计算辨识模块、输入端与位置计算辨识模块连接的数据通信模块、与数据通信模块的输出端连接的电梯主控制板，电梯主控制板输出电梯轿厢的位置信息。图像采集存储模块对多次时间间隔内采集得到的多个图像信息进行分别存储，位置计算辨识模块对存储的多个通信信息进行计算。

进一步的是，成像装置设于电梯轿厢的顶部或底部。便于成像装置的安装和调节。

本发明还提供一种电梯轿厢绝对位置检测方法，电梯轿厢上设有成像装置，该方法包括以下步骤：

选取位于电梯井道内的参照物，该参照物沿电梯轿厢的移动轨迹布置；

电梯预运行时，电梯轿厢沿第一位置单向运行至第二位置，成像装置对参照物进行连续拍摄；

成像装置将获取的图像信息发送至控制器；

控制器对全部图像进行特征量辨识和位置计算，并记录图像的特征量及对应的位置信息作为预设参照量；

电梯正常运行时，成像装置对参照物进行拍摄，并将拍摄的图像发送至控制器；

控制器对收集的图像进行特征量辨识，并将当前辨识的图像特征量与预设参照量进行对比，输出当前电梯轿厢的位置信息。

成像装置与电梯轿厢同时运动，通过对井道内的参照物进行拍照和图像辨识，能真实、可靠地检测轿厢的实际位置，不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差，提高检测精度；通过成像装置拍摄参照物，无需对参照物进行特殊的编码或印刷特殊的图像，应用简便，成本低廉，并便于安装和调节，应用范围广。

进一步的是，第一位置为电梯上端站极限位置或电梯下端站极限位置，第二位置为对应第一位置的电梯下端站极限位置或电梯上端站极限位置。

进一步的是，电梯在预运行时采集的全部图像特征量为A(n),电梯在正常运行时某一周期内采集到的图像特征量为A(t)，通过计算对比A(t)为A(n)的第k部分，电梯轿厢当前的绝对位置为L＝k/n×H，其中，n为采集A(n)使用的总周期量，H为电梯上端站极限位置到电梯下端子极限位置的距离。该方法测量速度快，检测精度高。

进一步的是，成像装置为光感微成像器，特征量为光感，成像装置每次拍摄的时间间隔单位为毫秒。光感微成像器的光学采用精度达到微米级别，为控制提供更高水准的数据，使测量精度更高。且拍摄的时间间隔单位为毫秒，使成像装置获取参照物的图像信息更全，检测精度更高。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明成像装置与电梯轿厢同时运动，通过对井道内的参照物进行拍照和图像辨识，能真实、可靠地检测轿厢的实际位置，不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差，实时性好，提高检测精度；通过成像装置拍摄参照物，无需对参照物进行特殊的编码或印刷特殊的图像，应用简便，成本低廉，并便于安装和调节，应用范围广。

附图说明

图1是本发明实施例电梯轿厢绝对位置检测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例电梯轿厢绝对位置检测系统的工作示意图；

图3是本发明实施例图像特征量与电梯轿厢位置的曲线关系示意图。

附图标记说明：

10.井道，110.井道内壁，20.电梯轿厢，30.参照物，40.成像装置，50.控制器，510.图像采集存储模块，520.位置计算辨识模块，530.数据通信模块，540.电梯主控制板，60.特征量。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

如图1所示，一种电梯轿厢绝对位置检测系统，包括井道10、位于井道10内的电梯轿厢20和参照物30、用于拍摄参照物30的成像装置40、与成像装置40电性连接的控制器50，成像装置40设于电梯轿厢20上，参照物30沿电梯轿厢20的移动轨迹布置。

电梯预运行时，如图2所示，电梯轿厢20由下端站移动至上端站，或者由上端站移动至下端站，成像装置40对参照物30进行连续拍摄，获取参照物30的全部图像，成像装置40将获取的图像信息发送至控制器50，控制器50对全部图像进行特征量60辨识和位置计算，并记录图像的特征量60及对应的位置信息；电梯正常运行时，成像装置40对参照物30进行拍摄，并将拍摄的图像发送至控制器50，控制器50对收集的图像进行特征量60辨识，并将当前辨识的图像特征量60与记录的图像特征量60进行对比，输出当前电梯轿厢20的位置信息。成像装置40与电梯轿厢20同时运动，通过对井道10内的参照物30进行拍照和图像辨识，能真实、可靠地检测轿厢的实际位置，不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差，实时性好，提高检测精度；通过成像装置40拍摄参照物30，无需对参照物30进行特殊的编码或印刷特殊的图像，应用简便，成本低廉，并便于安装和调节，应用范围广。

在本实施例中，参照物30为固定于井道内壁110上的导轨，参照物30可以选择位于井道10内的电缆、井道内壁110等其他物体，使用时无需对参照物30作特殊处理，使井道10内物体得到充分地利用，使用灵活简便。

如图1所示，成像装置40设于电梯轿厢20的顶部，成像装置40还可以根据实际需要设置在电梯轿厢20的底部等其他电梯轿厢20外壁位置，便于成像装置40的安装和调节。

在本实施例中，成像装置40为光感微成像器，成像装置40每次拍摄的间隔时间单位为毫秒，光感微成像器采用CCD(Charge-coupledDevice)元件。光感微成像器的光学采用精度达到微米级别，为控制提供更高水准的数据，使测量精度更高；且拍摄的间隔时间单位为毫秒，使成像装置40获取参照物30的图像信息更全，检测精度更高。成像装置40还可以根据实际需要采用其他形式拍摄装置。

如图1所示，控制器50包括用于采集及存储成像装置40拍摄图像的图像采集存储模块510、对图像进行对比及特征辨识的位置计算辨识模块520、输入端与位置计算辨识模块520连接的数据通信模块530、与数据通信模块530的输出端连接的电梯主控制板540，电梯主控制板540输出电梯轿厢20的位置信息。图像采集存储模块510对多次时间间隔内采集得到的多个图像信息进行分别存储。

如图1和图2所示，本发明还提供一种电梯轿厢绝对位置检测方法，电梯轿厢20上设有成像装置40，该方法包括以下步骤：

选取位于电梯井道10内的参照物30，该参照物30沿电梯轿厢20的移动轨迹布置；

电梯预运行时，电梯轿厢20沿第一位置单向运行至第二位置，成像装置40对参照物30进行连续拍摄，并获取参照物30各个位置的全部图像；

成像装置40将获取的图像信息发送至控制器50；

控制器50对全部图像进行特征量60辨识和位置计算，并记录图像的特征量60及对应的位置信息作为预设参照量；

电梯正常运行时，成像装置40对参照物30进行拍摄，并将拍摄的图像发送至控制器50；

控制器50对收集的图像进行特征量60辨识，并将当前辨识的图像特征量60与预设参照量进行对比，输出当前电梯轿厢20的位置信息。

成像装置40与电梯轿厢20同时运动，通过对井道10内的参照物30进行拍照和图像辨识，能真实、可靠地检测轿厢的实际位置，不存在旋转部件传动打滑导致的检测偏差，提高检测精度；通过成像装置40拍摄参照物30，无需对参照物30进行特殊的编码或印刷特殊的图像，应用简便，成本低廉，并便于安装和调节，应用范围广。

在本实施例中，第一位置为电梯下端站极限位置，第二位置为电梯上端站极限位置，第一位置还可以根据实际需要设置为电梯上端站极限位置，第二位置则为电梯下端站极限位置。第一位置和第二位置还可以选择电梯井道10内的其他位置。

检测电梯轿厢20位置的计算方法，假定电梯轿厢20在预运行模式下运行，光感微成像器内CCD元件每次拍摄的时间间隔为t毫秒,如图2所示，电梯轿厢20由下端站极限位置运行到上端站极限位置，位置计算模块对全部图像进行特征量60辨识和计算，如图3所示，获得全部图像的特征量60记录，横坐标表示电梯轿厢20绝对位置，纵坐标表示光感微成像器所拍摄的图像经过位置计算模块处理后的特征量60(如光强等)，用N表示。A(n)为预运行模式下采集到的全部图像信号(用虚线表示)作为预设参照量，A(t)为正常运行模式时某一周期内采集到的图像信号(用实线表示)。通过计算对比，A(t)属于A(n)中的第k部分，则当前电梯轿厢20的绝对位置的计算方式为L＝k/n×H，其中L为电梯轿厢20绝对位置，H为电梯轿厢20绝对位置从下端站到上端站的距离，n为采集A(n)使用的总周期量，k为系统判断的当前周期图像特征量60属于全部图像特征量60的第k部分。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电梯轿厢绝对位置检测系统，其特征在于，包括井道、位于所述井道内的电梯轿厢和参照物、用于拍摄所述参照物的成像装置、与所述成像装置电性连接的控制器，所述成像装置设于所述电梯轿厢上，所述参照物沿所述电梯轿厢的移动轨迹布置。

2.根据权利要求1所述的电梯轿厢绝对位置检测系统，其特征在于，所述参照物为电缆、导轨、所述井道的内壁中的其中一种。

3.根据权利要求1所述的电梯轿厢位置检测系统，其特征在于，所述成像装置每次拍摄的间隔时间单位为毫秒。

4.根据权利要求1所述的电梯轿厢绝对位置检测系统，其特征在于，所述成像装置为光感微成像器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电梯轿厢绝对位置检测系统，其特征在于，所述控制器包括用于采集及存储所述成像装置拍摄图像的图像采集存储模块、对图像进行对比及特征辨识的位置计算辨识模块、输入端与所述位置计算辨识模块连接的数据通信模块、与所述数据通信模块的输出端连接的电梯主控制板，所述电梯主控制板输出所述电梯轿厢的位置信息。

6.根据权利要求1至4任一项所述的电梯轿厢绝对位置检测系统，其特征在于，所述成像装置设于所述电梯轿厢的顶部或底部。

7.一种电梯轿厢绝对位置检测方法，其特征在于，所述电梯轿厢上设有成像装置，该方法包括以下步骤：

选取位于电梯井道内的参照物，该参照物沿电梯轿厢的移动轨迹布置；

电梯预运行时，电梯轿厢沿第一位置单向运行至第二位置，成像装置对参照物进行连续拍摄；

成像装置将获取的图像信息发送至控制器；

控制器对全部图像进行特征量辨识和位置计算，并记录图像的特征量及对应的位置信息作为预设参照量；

电梯正常运行时，成像装置对参照物进行拍摄，并将拍摄的图像发送至控制器；

控制器对收集的图像进行特征量辨识，并将当前辨识的图像特征量与预设参照量进行对比，输出当前电梯轿厢的位置信息。

8.根据权利要求7所述的电梯轿厢绝对位置检测方法，其特征在于，所述第一位置为电梯上端站极限位置或电梯下端站极限位置，所述第二位置为对应所述第一位置的电梯下端站极限位置或电梯上端站极限位置。

9.根据权利要求7所述的电梯轿厢绝对位置检测方法，其特征在于，电梯在预运行时采集的全部图像特征量为A(n),电梯在正常运行时某一周期内采集到的图像特征量为A(t)，通过计算对比A(t)为A(n)的第k部分，电梯轿厢当前的绝对位置为L＝k/n×H，其中，n为采集A(n)使用的总周期量，H为电梯上端站极限位置到电梯下端子极限位置的距离。

10.根据权利要求7至9任一项所述的电梯轿厢绝对位置检测方法，其特征在于，所述成像装置为光感微成像器，所述特征量为光感，所述成像装置每次拍摄的时间间隔单位为毫秒。