用于确定电梯轿厢的位置的方法和系统与流程

本发明涉及一种根据独立权利要求前序部分所述的、用于确定电梯系统的可移动地布置在电梯竖井中的电梯轿厢的位置的方法和系统。

背景技术：

从现有技术，例如从ep1232008b1，已知提供具有照相机的电梯系统，所述照相机固定在所述电梯轿厢上并且用于拍摄电梯竖井的图像，并通过所述电梯竖井的图像推导出关于所述电梯轿厢的位置的信息。在这里，竖井部件设定为由照相机拍摄的并由与之连接的计算机加工的标记。

这种电梯系统的缺陷是，需要自适应行程，以能够将竖井部件与所述电梯轿厢的绝对位置相对应。此外，使用这种系统确定绝对位置涉及高计算费用。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的方法和系统，其避免已知的缺陷，并且特别地能够可靠地确定所述电梯轿厢的位置。此外，根据本发明的系统应当能够低成本地制造和运行。

这个目的经由根据本发明的具有独立权利要求的特征的方法和系统实现。

根据本发明的用于确定电梯系统的可移动地布置在电梯竖井中的电梯轿厢的位置的方法包括下述步骤，其中所述电梯轿厢装配有加速度传感器。

在第一步骤中，借助于计算单元，从所述加速度传感器获取加速度数据。接着借助于所述计算单元，从起始位置和获取的加速度数据计算所述电梯轿厢的当前位置和/或速度。所述电梯轿厢的位置或速度因此相应地确定惯性导航系统。然而清楚的是，因为这种系统的特性，可能出现滞延和错误，影响位置确定的可靠性。因此，例如电梯轿厢的振动能够由加速度传感器不唯一地与运动或干扰相对应，从而在最终结果中，计算的位置与实际位置偏离。人们对此称为计算的位置数据关于电梯轿厢的真实位置漂移。

所述加速度传感器优选设计为3轴传感器。也可考虑其它传感器设计方案。然而，重要的是，能够探测沿电梯轿厢的运动方向的加速度。

根据本发明，所述电梯系统装配有图像拍摄单元。所述图像拍摄单元固定在所述电梯轿厢上，并且布置成与所述电梯轿厢一起运动。

为了解决所述问题，根据本发明，所述计算单元比较拍摄的图像和电梯竖井的映射图像，以便确定基于图像的当前位置。另外，所述计算单元使用所述基于图像的当前位置进行所述当前位置的重新校准。在这里，通过比较所述拍摄的图像和所述映射图像，提供所述位置确定的第二可能性，并因此提供根据本发明的方法的冗余。

映射图像理解为就它的整体性而言，显示电梯轿厢的图像。所述映射图像优选在电梯开始运行时的自适应行程期间拍摄，并且唯一地与电梯竖井中电梯轿厢的位置相对应，从而能够以后确定基于图像的位置。在这里，所述映射图像与相对应的位置值存储在数据库中。

所述当前位置的确定于是首先借助于计算出的当前位置通过由加速度传感器获取的加速度数据进行，直到重新确定基于图像的当前位置，并重新校准所述当前位置。因此，所述计算出的当前位置抑制了所述基于图像的当前位置的所谓“漂移”。有利地，对于这个实施方式，为了不像现有技术的方法和系统那样在最上楼层和/或最下楼层开始重新校准，无论何时，例如在行驶过程中，所述校准必须在整个电梯竖井上进行。

优选地，在预先设定或者可预先设定的第一时间间隔中，所述图像拍摄单元拍摄所述电梯竖井的图像。两个先后拍摄的图像由所述计算单元进行比较，以便确定两个图像的空间位移，其中为了确定所述电梯轿厢的位置和/或速度，仅当所述计算单元根据拍摄的图像确定空间位移时，才访问所述加速度数据。所述计算单元比较的图像在这里不必然强制地直接一个接一个地拍摄。

明显地，为了提高所述方法的可靠性，借助于所述图像拍摄单元以光学方式确定所述电梯轿厢是否运动，即，在电梯竖井中返回一段路程。仅仅在这种情形中，访问用于计算所述当前位置的所述加速度数据。因此，例如在电梯轿厢的加载和卸载时能够排除因振动引起的干扰，并能够由加速度传感器探测。

优选地，仅当所述加速度传感器测量所述电梯轿厢的加速度数据时，才拍摄所述图像。在此保证所述计算单元不比较来自所述图像拍摄单元的经常变化的图像，而是必须仅仅在通过所述加速度传感器识别加速度(和因而一个可能的运动)的情形下进行比较。

优选地，加速度数据以100hz的频率获取。

优选地，图像以60hz的频率拍摄。

优选地，仅当所述加速度数据大于预先设定或可预先设定的阈值时，才拍摄所述图像。

于是应确保，由加速度传感器例如在电梯轿厢加速和卸载过程中测量的加速度，不触发所述图像拍摄单元。由此能够使用相对便宜且简单的计算单元，因为这不必继续加工图像并且必要时存储。

优选地，大于预先设定或可预先设定的第二阈值的加速度数据，被所述计算单元废弃。

另外，这个优选实施方式的构思基础是，将所述计算单元的计算能力限制于最小数。此外，大于第二阈值且根据本发明因干扰引起的加速度数据不被考虑。例如，在电梯轿厢被紧急制动时大于1g的加速度被排除，因为在这种情形中，通过紧急制动装置保证所述电梯轿厢达到停止。

特别优选地，当所述基于图像的当前位置和所述计算的当前位置之间的偏差大于预先设定或可预先设定的阈值时，重新校准所述当前位置。在这里，被直接和唯一地确定的所述基于图像的当前位置代替计算出的当前位置(间接通过所述加速度数据确定)。

可替换地，在第二时间间隔中使用所述基于图像的当前位置重新校准所述当前位置。在这个替换实施方式中，在每次比较所述拍摄的图像和基于图像的当前位置确定的所述映射图像时，重新校准所述当前位置。这个重新校准于是在第二时间间隔中连续进行。

优选地，所述基于图像的当前位置于是使用在预先设定或可预先设定的第二时间间隔中拍摄的图像确定，其中所述第二时间间隔大于或等于所述第一时间间隔。也在这种情形中减轻所述计算单元的负担。在这里，不是所述图像拍摄单元拍摄的所有图像都用于确定所述基于图像的当前位置，因此，降低了所述计算单元的计算费用。所述第二时间间隔特别优选地位于500和100ms之间的范围中，对应从2到10hz的频率。

优选地，所述映射图像在所述电梯轿厢的自适应行程中保存在数据库中。这个数据库与所述计算单元连接。映射图像在所述数据库中的存储地址根据沿着电梯竖井的位置进行限定。所述计算单元使用所述计算的当前位置，以界定或者说限定或者说限制映射图像在所述数据库中的搜索(条件)。

在这里，在比较所述拍摄的图像和所述映射图像时，为了确定基于图像的当前位置，对应于所拍摄的图像的映射图像能够在所述数据库中快速地发现。由此获得的优点甚至是双重的，因为映射图像能够不仅被快速地发现，并且所述计算单元的计算能力还能够进一步减小。

本发明还涉及一种用于确定电梯系统的可移动地布置在电梯竖井中的电梯轿厢的位置的系统。这种系统能够优选用上面提及的方法运行。因而明显地，上面关于根据本发明的方法提及的优点也相应地适用于根据本发明的系统。

所述电梯轿厢装配有加速度传感器。所述系统还包括计算单元，所述计算单元被配置成，从所述加速度传感器获取加速度数据，以及从起始位置和获取的加速度数据，计算出所述电梯轿厢的当前位置和/或速度。

根据本发明，所述系统还包括图像拍摄单元，所述图像拍摄单元被配置成，拍摄所述电梯竖井的图像，并且传递给所述计算单元。所述计算单元还被配置成，比较所拍摄的图像和所述电梯轿厢的映射图像，以便确定基于图像的当前位置和使用所述基于图像的当前位置进行所述当前位置的重新校准。

优选地，所述图像拍摄单元还被配置成，在预先设定或可预先设定的第一时间间隔中，拍摄所述电梯轿厢的图像并传递给所述计算单元。所述计算单元还被配置成，比较两个先后拍摄的图像以便确定两个图像的空间位移，并且为了确定所述电梯轿厢的位置和速度，仅当由所述计算单元确定空间位移时，才由所述加速度数据获得。

优选地，所述计算单元被配置成，当探测所述电梯轿厢的加速度数据时，控制和/或调整用于图像的所述图像拍摄单元。

优选地，所述计算单元被配置成，仅当加速度数据大于预先设定或可预先设定的阈值时，所述计算单元才探测加速度数据。进一步优选地，所述计算单元被配置成，大于预先设定或可预先设定的第二阈值的所述加速度数据被所述计算单元废弃。

进一步优选地，所述计算单元被配置成，当所述基于图像的当前位置和所述当前位置之间的偏差大于预先设定或可预先设定的阈值时，所述计算的当前位置使用基于图像的当前位置重新校准。替换地，所述计算单元被配置成，所述当前位置在第二时间间隔中使用所述基于图像的当前位置重新校准。

进一步优选地，所述计算单元被配置成，所述基于图像的当前位置使用在预先设定或可预先设定的第二时间间隔中拍摄的图像进行确定，其中所述第二时间间隔大于或等于所述第一时间间隔。

优选地，设置数据库，所述数据库被配置成，存储在所述电梯轿厢的自适应行程中产生的映射图像。在这里，所述映射图像在数据库中的存储地址依赖于沿着电梯竖井的位置进行限定。另外，所述计算单元被配置成，使用所述计算的当前位置，界定映射图像在数据库中的搜索。

本发明还涉及一种电梯设备，所述电梯设备装配有上面提及的用于确定电梯轿厢的位置的系统。

其优点从关于所述方法或系统的上面的描述获得。

附图说明

下面结合附图，借助实施例，示例性地详细阐释本发明。在附图中示出：

图1示出一种具有根据本发明的用于确定位置的系统的电梯设备的示例性实施方式的剖视示意图；

图2示出图1的支架的示例性设计方案的细节图；

图3示出在第一可预先设定的时间间隔中两个先后拍摄的图像的示例性比较；

图4示出示例性加速度数据以及所述电梯轿厢的由此计算出的位置和速度的曲线图；

图5示出所述计算出的和基于图像的位置的曲线图；和

图6示出用于示出楼层位置的示例性qr码。

具体实施方式

在图1中示出电梯系统3，电梯系统3装配有用于确定位置的根据本发明的系统7。电梯系统3包括电梯轿厢2，电梯轿厢2在电梯竖井1中沿着轴线z可移动地布置。图1中没有示出可能的用于承载和运动电梯轿厢2的承载和牵引机构。

电梯轿厢2还设有加速度传感器4，加速度传感器4与计算单元5连接。加速度传感器4和计算单元5之间的连接示意性地使用虚线表示。在这里，加速度传感器4和计算单元5之间的连接能够是通过缆线的直接连接，例如使用总线系统，或者无线连接。对于图1所示的实施例，计算单元5布置在电梯轿厢2上。然而，计算单元5不必强制地布置在电梯竖井1中。

加速度传感器4测量电梯轿厢2中发生的加速度dg并且将其传递到计算单元5。特别重要的是能够显示电梯轿厢2的运动并因此必须被可靠地探测到的沿z方向的加速度。

所述电梯轿厢还装配有照相机6，在这里示例性地是ccd照相机，照相机6借助于支架9安装在电梯轿厢2上。支架9允许调整照相机6的取向并且还允许改装已经存在的电梯系统。

照相机6同样示意性地通过虚线表示与计算单元5连接。为了照亮电梯竖井1，探照灯8，例如led探照灯，布置在支架9上。照相机6因而能够对电梯竖井1的充分照亮的区域进行拍摄，这提高了图像的质量，并因而提高了图像比较的可靠性。

在图2中示出支架9的示例性设计方案。为了进行调整，照相机6能够围绕枢转轴枢转，通过双向箭头10表示。此外，探照灯8不仅能够围绕枢转轴11枢转，还能够沿着支架9移位，如通过双向箭头11或12表示。

照相机6以60hz的拍摄速率运行。通过比较两个先后拍摄的图像b1和b2，能够确定沿z方向出现的图像的位移δz。在图3中示出两个先后拍摄的图像b1和b2之间的这种位移δz。特别地，图3示例性地示出借助于固定元件19.1、19.2的位移δz。固定元件19.1显示在第一图像b1的下部区域中。在第二图像b2中，固定元件19.2显示高出位移δz。在图像b1和b2中确定的位移δz于是对应电梯轿厢2以δz的向下行驶。优选基于两个图像b1和b2的灰度值比较进行这种比较。因此能够确定电梯轿厢是否沿z方向运动。该以光学方式确定的数据被用以补充来自加速度传感器4的数据。

根据加速度传感器4能够确定电梯轿厢2是否经历加速度dg。由此能够推导出电梯轿厢2的位置zt。然而，加速度传感器4不探测恒速运动，因为在这种情形中电梯轿厢的测量的加速度是零。然而，通过光学运动能够识别电梯轿厢2的停止和运动之间不同。因此，仅当电梯轿厢2的运动被以光学方式识别时，才使用基于来自加速度传感器4的数据的(基于惯性的)位置确定。

在图4中示出加速度传感器4探测的数据。电梯轿厢2的加速度传感器4测量的加速度的曲线用dg表示。在电梯轿厢停止时，加速度传感器4测量的加速度是9.81m/s²。因而通过对加速度dg积分能够计算速度vt和基于惯性的位置zt，在图4中同样以m/s或m表示。在图4所示的情形中，如通过箭头eg表示的，电梯轿厢2通常停止在停止位置z＝0m处。然而明显地，从加速度数据dg计算得到的基于惯性的位置zt在第一行程之后从不具有值0m，而是稳定地偏离这个值。在大约670s的时间，这个表示为“漂移”的偏离甚至是大约1m，如箭头13表示的那样。

此外，为了确定电梯轿厢的当前位置，在以100至200ms的时间间隔拍摄的图像与来自数据库的映射图像比较。来自数据库的映射图像在自适应行程过程中，例如在电梯系统3开始运行时被拍摄，并被唯一地与电梯竖井1中电梯轿厢2的位置相对应。因而能够根据直接的、基于图像的测量和不像至今常常使用的间接方法那样确定电梯轿厢2的位置zbt。

特别有利地，借助于计算出的当前位置zt，所述计算单元在确定基于图像的当前位置zbt时按照相应的映射图像搜寻数据库，其中拍摄的图像与映射图像比较。在这里，对数据库的搜索可能严重地受到限制，因为所述映射图像的存储地址依赖于沿着电梯竖井1的位置地形成。

特别地，通过以热为条件的膨胀或收缩或者通过建筑的重力条件的设定，例如增量盘或磁带编码的间接方法的精度降低。系统7不受到这种精度降低的影响，因为以光学方式确定的、基于图像的位置zbt不依赖于上述干扰因素。

基于图像的当前位置zbt如上面描述的以光学方式进行确定，还用于校准利用来自加速度传感器4的加速度数据计算的位置zt。

在这里，比较以光学方式确定的、基于图像的位置zbt与从来自加速度传感器4的加速度数据计算的、基于惯性的位置zt，而位置zt损失了“漂移”。如果以光学方式确定的、基于图像的位置zbt与计算的基于惯性的位置zt之间的偏差太大，则重新校准所述位置。在重新校准时，所述以光学确定的、基于图像的位置zbt设定为当前位置。这样，出发点在于，来自加速度传感器4的加速度数据如上所述被访问，以进一步确定电梯轿厢2的位置zt。因而能够放弃使用用于确定位置的更多系统，如增量盘或磁带编码。另外，这种重新校准无论何时都可进行，不像以前那样通常仅仅能够在电梯轿厢2的最上部或最下部停止位置进行。

如开头提及的，可替换地，在每次比较拍摄的图像与映射图像时，在在100到200ms之间的时间间隔t2中能够重新校准当前位置zt，其中，在比较拍摄的图像与映射图像时确定基于图像的当前位置。

图5中示出这种重新校准的过程，其中右侧曲线图示出左侧曲线图中方框标示区域的放大图。在这里明显地，计算的、基于惯性的位置zt在所述时间期间与以光学方式确定的、基于图像的位置zbt偏离。当偏差大于阈值时，通过以光学方式确定的、基于图像的位置zbt设定作为基于惯性的位置系统的当前位置，如箭头14所示，计算的、基于惯性的位置zt被重新校准。所谓位置确定则进一步如上所述地进行，直到以光学方式确定的、基于图像的位置zbt和计算的、基于惯性的位置zt之间的偏差又达到阈值，并且发生重新校准，如箭头14所示。

图6以示意图示出电梯设备3在楼层17时的局部截面，其中图6示出电梯轿厢2在电梯竖井1中在方向z意义上沿竖向行驶时驶向楼层17。电梯竖井1相对于楼层17能够通过竖井门16闭合。在电梯轿厢2的面向竖井门16的侧上设置轿厢门15。楼层17用楼层标记18标记，在这里示例性地设计为qr码，位于照相机6的可见范围中并且可由照相机6探测。照相机6安装在支架9上，支架9例如固定在电梯轿厢2的轿厢底板2.1上。楼层标记18优选用于每个楼层17，从而由于通过照相机6能够探测的楼层标记18，能够自动识别所有楼层17沿着电梯竖井1的楼层位置。

用照相机6识别楼层标记18的图像方式同样在自适应行程中能够拍摄为映射图像kb，并且相应地存储在数据库中。在楼层标记18的区域中拍摄的图像可特别简单地分配给映射图像kb，从而计算的当前位置zt在楼层标记18的区域中的校准特别鲁棒。因而在系统7的时间限制失效时，楼层标记18也用作重新校准当前位置zt的捕获点或者起始位置z0。

本厂测试显示，qr码18的尺寸对无误地识别楼层位置是重要的。优选地，qr码18具有至少3cmx3cm的尺寸，其中尺寸的优选范围在4cmx4cm和6cmx6cm之间。对于一些更大的qr码，只有在对应照相机6的大的可见范围时，才能同样地保证识别。

明显地，这种用于确定电梯轿厢2的位置的系统7对于现有的电梯系统3能够被简单地改装。在这里，只有照相机6和必要时探照灯8必须固定在电梯轿厢上，并且与计算单元5连接。有利地，计算单元5是电梯系统3的已经存在的调整和/或控制单元，通过软件更新或者同时配备硬件模块。可选地，对于楼层17，楼层标记18也能够布置在电梯竖井1中。接着进行自适应行程，其中拍摄电梯竖井1的映射图像并且与电梯轿厢的位置相对应。

在电梯速度高达5m/s时，这种系统7能够以小于0.5mm的误差非常精确地确定位置。