专利名称：利用三维传感器对电梯范围内的空间监视的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于对电梯范围进行监视的装置、一种根据权利要求12的前序部分所述的用于对范围监视的方法，以及一种根据权利要求16的前序部分所述的用于对范围监视的软件模块。
电梯系统具有至少一个电梯轿厢，所述电梯轿厢在电梯竖井内或露在外面沿一输送装置进行移动。通常电梯轿厢从楼层向楼层移动，以便人员可以在楼层上蹬梯或离梯，或以便可以在楼层上进行装载或卸载。
由于例如在电梯出现故障时将会威胁人员的人身安全，因此电梯轿厢的内空间，而且也包括设置在电梯竖井前面的通道范围是特别重要的位置。例如尽管电梯轿厢不在有待开启的竖井门后面，但竖井门仍被开启。例如在门范围内会出现被夹住的现象。
而且还可以联想到人员的错误的行为、对电梯的误操作或对电梯的非专业的装载或卸载都会导致出现问题。
所以有一种对这些重要的范围进行监视趋势，以便可以提前识别出这些问题和尤其避免对人员的伤害。
通常采用机械的、磁的、感应的或类似的开关实现对电梯门的监视。另外也可以采用例如光阑或光栅等光学系统。采用这种措施可以向电梯控制装置提供例如有关门的状况的一定的信息。但由于开关例如仅可以示出两种状况(有关门开启或关闭的数字信息)，所以信息的内容受到相对限制。这种监视方案主要限制在轿厢和/或竖井门的直接范围。
为了建立一个综合的监视系统，需要例如多个开关和光栅的组合。
由于与机械方案相反光学系统以无接触方式工作和不受机械磨损的影响，特别是光学系统具有一定的优点。遗憾的是即使在电梯中采用的较为复杂的光学系统中其效力也仅限于几种少许状态并且其覆盖范围受到进一步限制。例如可以检测出是否有人停留在门范围内，和可以对移动进行识别。但这种光学系统并不能可靠地对较大的空间范围进行监视。而且这种光阑的反应时间大约为65毫秒，此时间在有些情况下过长。
一定的光学传感器甚至可以实现对三维图像的采集，其中例如可以采用作为镜子的机械移动部件。但这类传感器很复杂并且昂贵。
在国际专利申请WO01/42120中披露了一种用于监视电梯门的系统，所述系统采用预编程的处理器、数字摄像机、模拟摄像机或视频摄像机工作。摄像机提供两维图像序列，通过对所述图像的比较获得有关电梯门状况的信息。该系统用外部光线工作，所述外部光线被摄像机捕集和接收。当该外部光线剧烈变化时，例如在阳光下，和因此将剧烈地增大图像亮度时，将会出现问题。
反之，当已有的外部光线不足时，旨在实现上述目的采用这种摄像机也会出现问题。在对范围监视时重要的一点是，在所有的情况下监视必须安全和可靠。出于此考虑对外部光线的依赖性是个问题。根据该国际专利申请采用典型的图形识别措施(图形适配)，以便可以对两维图像序列进行评价。一种根据所述的PCT专利申请采用两维图像工作的系统不能作出有关距离的说明。而且在这种两维工作的系统中只有通过对提供的图像的强化计算再处理才能得出有关移动和移动方向的一定的说明。
在美国专利US5387768中披露了另一种监视系统。在所述系统中采用一种摄像机，对所述摄像机的图像以付出高昂代价的方式进行处理，以便做出有关是否有人员和有多少人员在电梯的范围内的说明。摄像机采用不同的焦距调整进行连续摄像，以便由此得出有关可能的移动的说明。
在美国专利US5345049中披露了一种电梯，其中利用红外传感器检测是否有一名或多名人员等候在电梯的通道范围内。其中在此不对人员的数量进行确定。
已知可以实现对图像信息进行三维采集的三维半导体传感器。例如在文章“采用CMOS传感器矩阵通过多重双短时积分(MDSI)实现快速范围成像”中，P·门格尔等，西门子股份公司，联合技术部，德国慕尼黑，披露了这种传感器。这种三维半导体传感器用于进行空间监视。此点是本发明最接近的现有技术。
在文章“采用脉冲激光器的用于三维成像的CMOS光电传感器“，R·耶尔米亚斯等，2001 IEEE国际固体电路会议会议录252页中对另一个例子做了说明。
已知具有进入权检查的电梯系统。这种系统例如利用标记和标记阅读器工作。因而可以检查人员是否有权使用电梯。只有带有标记的被识别的人员能够对电梯轿厢进行呼唤和选择一个目的楼层。这种系统就此而言可以可靠地工作。但采用这种措施几乎不能检验是谁和有多少人进入电梯。采用相应的结构措施，例如十字形转门、入口闸或其它的设计措施对进入人员进行检查。但实现这些措施将付出高昂的代价，而且出于美观的考虑往往不太相宜。
因此采用目前的用于电梯使用的识别系统并不能保证的确仅被授权的人员可以进入电梯轿厢或在一个其有权进入的楼层离开电梯轿厢。
本发明的目的在于提出一种改进的电梯。
本发明的目的在于对电梯实现精确和可靠的范围监视。
本发明的另一目的在于对电梯实现可靠和迅速的问题识别。
所述目的根据本发明最好采用权利要求1所述的装置、权利要求12所述的方法和权利要求16所述的软件模块加以实现。
在从属权利要求2-11和13-15中对本发明有益的进一步设计做了描述。
下面将对照附图举例对本发明做进一步说明。图中示出
图1A、1B为具有本发明的传感器的电梯轿厢的侧视示意图；图2为具有处理单元的本发明的传感器的方框示意图；图3为具有本发明的传感器的电梯轿厢的侧视示意图；图4为本发明的流程示意图；图5A、5B为具有本发明的传感器和本发明装置的电梯轿厢连同通道范围的俯视示意图；图6本发明的软件模块的方框示意图。
根据本发明首次在电梯范围内采用一种新型的光学三维传感器。其中优选涉及一种工作在红外波段的三维传感器。一种包括用于以脉冲方式发送光线的光学发送器和用于接收光线的CMOS传感器组的三维传感器是特别适用的。最好涉及的是发送红外波段内的光线的发光二极管或激光二极管，其中以短脉冲的形式(瞬间)将光线发送出去。为此优选二极管具有将发送的光线中断的(电子)快门。但也可以直接对二极管进行脉冲控制。传感器组起着图像传感器的作用，所述图像传感器将光线转换成电信号。优选传感器组由多个光敏件构成。传感器组与处理芯片(例如CMOS传感器芯片)连接，所述芯片求出发送的光线的传播时间，其中实施一种专用的积分方法(多重双短时积分，也被称作MDSI)。其中处理芯片在几毫秒内同时测出与空间内所有目的点的距离。通常可以实现5mm的空间分辨率。
除了上述的三维传感器，的另一种与本发明结合使用的三维传感器是建立在距离测量的原理上的，采用此原理通过光线的相位求出发送的光线的传播时间。其中对发送光线时的相位和接收光线时的相位进行比较和通过比较求出消逝的时间或与进行反射的物件的距离。为此优选替代短的光脉冲发送一种调制的光信号。
为对外部光线的影响进行抑制，可以采用双重取样方式，其中一次在有光和一次在无光的情况下进行取样。其中获得两个电信号(一次具有有源照射，一次没有照射)，通过将两个信号相减得出最终信号，所述最终信号与外部光线不受外部光线的影响。这种传感器甚至可以在日照下和在光线影响变化的情况下可靠地工作。
最好三维传感器由半导体器件加以实现，此点将增大可靠性和坚固性。而且这种三维传感器特别小并有利于批量生产。
通过三维检测可以实现一种装置，所述装置直接对人员或其它物件的位置、其之间的距离和甚至其移动和移动方向进行检测。为此可以采用处理单元(例如个人专用计算机或具有外设的中央处理单元)进行空间数学运算。这种空间数学运算与迄今采用的专门的图形识别方法有很大的区别，后者例如用不同的灰度梯度工作。
在图1A和1B中作为剖视图示出本发明装置的第一实施方式。其中涉及一种用于范围监视的装置，其中在本例中对电梯轿厢12的内部范围进行监视。本装置包括一种三维半导体传感器9，所述传感器安装在有待监视的电梯轿厢12的上面的范围内，使轿厢12的内部空间至少部分在传感器9的检测范围17，18内。为示出传感器更清楚的示出，所述传感器大于其实际尺寸被示出。传感器9包括激光二极管10，所述激光二极管作为光源和发送自发光分量。分别根据光束成型产生一个被照射的范围，例如光锥17。设置有传感器组11，所述传感器组作为图像传感器和通过光锥18接收光信息和转换成电信号。光信息被处理芯片19处理和转换成图像信息(例如三维距离图像)。在图1A中以简图方式举例示出这种三维距离图像16。从该三维距离图像16可以得出轿厢12是空的结论。轿厢门13和14被关闭。在图1A中示意说明距离图像16是电梯轿厢12的三维图像。
当在在后时刻点T1重复该检测过程时，则得出图1B所示的距离图像16。距离图像16表明在轿厢12内总共有四人31，32，33和34。所述距离图像16是电梯轿厢12和人员31-34的三维图像。
向轿厢12发送的激光脉冲优选以积分窗口的开始为基准同步。在轿厢12内反射后由传感器组11接收的激光脉冲在传播时间T0后触发一个线性增大的传感器信号X(t)，例如在积分时间点T2和T3可以测量出该传感器信号。在积分时窗T2和T3有效的同时，根据光源10与不同的空间点的距离和从空间点到传感器组11的距离检测出的仅是光脉冲的原始强度的一小部分。通过例如在不同的时间T2和T3(其中T0＜T2＜T3)进行的两次积分测量，可以求出积分的强度信号X(t)的位置和坡度。因此可以精确地求出传播时间T0和因此求出与人员或物件的距离。通过处理芯片19采用对光信息的这种评价方法可以获得目前采用其它方式不能获得的信息。
该处理的一部分在处理芯片19内进行，而不是仅在一个单独的处理单元内进行。即一部分处理是通过相应的硬件实现的，因而可靠和迅速。
可以采用两种不同的处理方法。在采用本发明的第一种处理方法时，传感器组包括n个光敏器件(n＞0)。这些光敏器件的每一个器件提供一个强度信号xn(t)，所述强度信号的强度取决于被相应的光敏器件接收的光线的强度。这些强度信号xn(t)例如通过叠加被综合成一个强度信号X(t)。在综合后进行上述评价，其中根据强度信号X(t)的位置和增长坡度求出时间点T0。在本实施方式中由于对多个光敏器件共同进行评价，因而降低了装置的面分辨率。尽管如此仍可以求出传播时间和随之求出至位于被监视范围内的反射物件的距离。因此实现了一种以三维方式工作的传感装置，所述传感装置的景深分辨率好于面分辨率。
根据本发明的第二种方法，传感器组同样具有n个光敏器件(n＞0)。这些光敏器件的每一个器件提供一个强度信号xn(t)，所述强度信号的强度取决于被相应的光敏器件接收的光线的强度。对这些强度信号xn(t)进行上述评价，其中对每个强度信号xn(t)分别进行处理(优选同时地)。根据强度信号xn(t)的位置和增长坡度求出相应的时间点Tn0。优选处理芯片具有多个平行的通道(优选n个通道)，所述通道用于对n个强度信号xn(t)进行处理。在本实施方式中由于对空间内的多个点(例如一个在被监视范围内的物件的多个点)分别进行检测，因而实现面分辨率。对空间中这些点的每个点可以求出传播时间Tn0和随之求出距离。因而实现了一种以三维方式工作的具有景深分辨率和面分辨率的传感装置。
如图2所示本发明的装置还具有一个处理单元20，所述处理单元例如通过通信连接21与传感器9连接。通信连接21用于将表示图像信息(也被称作状态信息)的电信号从传感器9传递给处理单元20。另外所述装置具有一个电源22(例如电压源)，所述电源用于对传感器9馈电。通过对软件模块的安装处理单元20的设计应使对图像信息进行评价，以便实现范围监视。
根据一种实施方式，用处理单元20对图像信息继续进行评价，以便获得有关被监视的范围的状态的信息。为此例如根据图像信息获得的状态信息与额定信息进行比较。为此处理单元20包括提供额定信息的机构。其中例如涉及一种硬盘内部存储器。例如可以将图1A中示出的距离图像16作为额定信息存储在硬盘存储器内。采用比较算法处理单元20可以求出是否正好获得的状态信息与额定信息一致。如果是此情况，则轿厢内部空间是空的。
也可以预先给定其它的额定信息，处理单元20利用所述信息分别进行比较。例如对每种额定信息有一个与之配合的反应。
根据本发明的另一种实施方式，处理芯片19以硬件方式对图像信息进行处理和然后处理单元19对其进行评价，而不进行状态信息与额定信息的比较。其中对由传感器9至少在两个短暂的时间上先后的时间点上采集的图像信息进行相互比较。例如可以采用对图像相应的计算叠加的方法进行这种比较。将时间点t＝a1的图像信息与时间点t＝0的图像信息相减，则处理单元20可以识别出在三维空间内的变化。
在图3中示出本发明的另一实施方式。在图3中示出的是以实际尺寸的的传感器39。所述传感器设置在电梯轿厢42的上部范围内并从上面如在传感器39附近小箭头所示对轿厢42的被监视的内部空间进行覆盖。例如在电梯轿厢42内有一个物件41，所述物件在开启的轿厢门很近的位置上。本发明的装置可以识别出轿厢门是否处于开启状态，这是由于在门开启时将会出现很大的亮度差的缘故。传感器39与处理单元50连接，处理单元包括一个相应的软件模块。整个装置的设计应使在第一步骤中可以检测出是否在轿厢42内部有人员和/或物件。如果是此情况，则在下一步骤进行分类类目。该分类类目可以使装置启动与状态相适应的反应。在所示的例子中本发明的装置可以识别出在电梯内是否有人员和/或物件。根据清楚的矩形的几何形状本装置可以识别出，涉及的是一个物件41。接着本发明的装置例如可以试图对物件41在轿厢42内的位置进行识别，以便由此可以导出反应。在所示的例子中物件41离开启的门非常近。作为可能的反应通过扬声器51发出声响警告，以便要求对电梯进行装载的人员将物件42继续搬入轿厢42的内部空间内。只要此点未实现，则本发明的装置将中断门的关闭。
如图4中的举例所示，用于进行范围监视的本发明的方法包括多个方法步骤。通过一个传感器(例如图1A中的传感器9)对在被监视的范围内的不同空间点上反射的光线进行采集(图4中的方框61)。所述光线来自光源(例如图1A中的光源10)。根据采集的光线求出距离信息(图4中的方框62)。其中对光线的传播时间加以考虑。为实现此点，对光源和传感器组之间进行同步。该步骤优选在一个专门的处理芯片(例如图1A中的处理芯片19)上进行。然后对距离信息进行评价(方框63)，以便对被监视的范围进行识别。在处理步骤(方框64)中处理单元求出是否有人员在被监视的范围内。如果不是此情况，则求出是否有物件在被监视的范围内(方框65)。当识别出在被监视的范围内有人员时，则对流程图分路。可以在下一个步骤68中进行分类类目。下面列出一些分类类目举例
求出人员数量，识别被监视范围内的人员的位置，检测移动或移动方向，进入权检查，检查是否在被监视的范围内的人员数量超过预定值，等。
分别根据分类类目可以在步骤69中启动下述举例列出的反应中的一个或多个反应在电梯轿厢移动之前进行等候，直至其它的人员全部蹬梯，在超载时电梯不移动和/或发出广播通告，当一人或多人停留在门范围附近时，进行等候，直至状况发生变化，或发出广播通告，当人员向门方向移动时，对门的开启或关闭过程进行相应的适配调整(例如停止门的关闭或放慢门的关闭过程)，当非授权的电梯使用者出现在轿厢内时发出广播通告或启动报警。
当本发明的装置检测出在轿厢内有一个物件时，则可以在另一步骤66中进行分类类目。在下面将列举出一些分类类目的例子求出物件的数量，求出物件的种类，求出物件的大小，对物件在被监视范围内的位置进行识别，检测物件的移动或移动方向。
分别根据类目可以在步骤67中启动下述举例列出的反应中的一个或多个反应在超载时电梯不移动和/或发出广播通告，当一个或多个物件位于门范围附近时，进行等候，直至情况发生变化，或发出广播通告，当一个物件向门方向移动时，对门开启或关闭过程进行相应的适配调整(例如停止关门或放慢门的关闭过程)。
当既没有检测到人员也没有检测到物件时，流程图通过支路60分路返回到开始和整个过程重新进行重复。根据本流程图可以实现任意分路的判定树，以便最后自动地启动与占主导地位的情况相对应的并与之适配的反应。
最好在一个处理单元内实现所述的方法步骤，其中采用一相应的软件模块。优选在对距离信息进行评价时采用空间数学运算。
除了对范围进行监视外还可以对处理单元的功能加以扩展，使之可以对如下的门状况进行识别门缝，电梯门的位置，电梯门的关闭状态，电梯门范围内的物件。
根据被识别的门的状况然后由处理单元启动一个与状态适配的反映。其中涉及下述反应中的一个或多个反应停止门的关闭过程，停止门的开启过程，放慢门的关闭过程，放慢门的开启过程，启动扬声器通告，发出维护呼唤，启动应急呼唤，停止电梯运行，放慢速度继续进行电梯运行，启动对电梯轿厢的人员的疏散，等。
分别根据实施方式本发明的装置可以对下述状况中的一个或多个状况进行识别在电梯轿厢内乘客的数量或在电梯竖井前面(前厅)的通道范围内乘客的数量，蹬梯或离梯的人员的数量，人员流动方向，过载，
装载不当，门范围内有障碍物，需求检测，移动，门缝，电梯门位置，电梯门关闭状况和电梯门范围内的物件。
分别根据实施方式本发明的装置可以启动下述反应的一个或多个反应只要电梯轿厢正好所在楼层的通道范围内有人员，电梯门不关闭，根据状况对电梯轿厢进行控制，以便对各个楼层上的人员数量的增多加以考虑。
当人员在一相应的楼层的通道范围内候梯时，电梯轿厢仅在该楼层停靠，当一名人员接近竖井门并在该处不动时，实现对电梯轿厢的自动呼唤，进行取决于客流量或根据需求的控制，例如在具有多部电梯轿厢的电梯设备中，当识别出问题或将会威胁人员安全时，启用应急措施，显示信息和/或广播通告，允许进入一楼层或禁止进入一楼层，允许使用电梯轿厢或禁止使用电梯轿厢，对例如人数、使用频率等进行统计评价，付费电梯功能。
在图5A和5B中示出本发明的另一实施方式。其中涉及的是一种对在电梯竖井前面的通道范围的监视装置。在图5A的俯视示意图中示出电梯轿厢82，所述电梯轿厢停靠在大楼的一个楼层上。轿厢82被轿厢门87，88和竖井门89，90与通道范围分隔开。在所示的图中门87-90略有开启。在电梯的旁边的壁上有一个本发明的传感器79，所述传感器与处理单元80连接。设置有一个扬声器81，通过所述扬声器进行通告。通道范围的两侧被墙壁85和86限定。图中示出的情况是在通道范围内有三名人员82，83，84。人员82和83直接站立在门87-90前面和等候，直至所述门被开启。另一名人员84如箭头所示移离门87-90。本发明的装置可以对该状况进行采集。所述装置产生一个在图5B中示意示出的三维距离图像76。所述装置识别出有三名人员在通道范围内。另外所述装置可以对是否人员82和83特别贴近开启的门87-90进行监视。如果是此情况，则停止门的开启移动，以避免出现威胁人身安全的现象。一旦门被完全开启，人员82，83可以进入电梯轿厢82。而且也可以对此过程进行监视。一旦两名人员82，83充分进入电梯轿厢82内，门87-90自动关闭。另外装置还检测到人员84，但由于人员84移动离卡门，所以电梯轿厢对该名人员84不进行等待。
对所述的实施方式可以加以扩展，其中对处理单元20，50，80的软件的设计应使处理单元不仅可以识别出是否有人员和/或物件存在和人员和/或物件所在的位置，而且还可以对物件或人员进行分类类目。
对所示的实施方式可以加以扩展，其中将多个时间上先后连续的图像序列输送给处理单元20，50，80。其中处理单元20，50，80通过对图像信息的相应的处理除了可以对人员和/或物件进行的纯检测外，还可以求出人员和/或物件的移动方向和/或速度。可以采用该移动信息，以便启动与状态适配的反应。当例如处理单元20，50，80求出一名人员在缓慢地移动，而电梯门关闭时，则可以中断电梯门的关闭或停止关闭移动。当涉及的是一名快速移动的人员，例如此点足以放慢关闭移动或只在短暂的时刻中断关闭移动。作为其它的反应还可以联想到启动通告，以便确保没有人员停留在门范围内。
如图1A和1B和3所示，本发明的装置可以用于对轿厢内部空间和轿厢门和竖井门进行监视。
如果想首先对电梯轿厢的内部空间进行监视，则安装在轿厢顶部范围内的传感器如图1A，1B和3进行识别。
在将传感器设置在轿厢后壁，即在与轿厢门相对的壁范围内时，则在门开启的情况下不仅可以检测到轿厢的内部空间，而且穿过开启的门还可以检测到轿厢前厅的范围。
在图1A、1B和3所示的配置中，传感器与电梯轿厢一起从一个楼层向另一个楼层移动。当在有关楼层上没有轿厢的情况下，则不由轿厢上的传感器对各个楼层的竖井门和楼层的入口范围进行监视。建议在每个楼层如图5A所示采用本发明的传感器。
当然还有其它许多设置一个传感器或多个传感器的方案。
通常在安装传感器时需要注意的是，传感器应尽可能不受外部的影响(物件和/或人员、天气状况、机械损伤等)。
在图6中示出在电梯处理单元中使用的软件模块90。一旦由处理单元调取和执行软件模块，则软件模块将实施下述步骤对被监视范围的三维传感器提供的距离信息进行评价，以便获得范围的状况(分模块91)；对被监视范围内是否有人员和/或物件进行识别(分模块92)；状态分类类目(分模块93)；启动一与状态适配的反应(分模块94)。
软件模块90还可以包含其它的模块。
优选光源和传感器组设置在一个机壳内。由于不必采用人工的方式以传感器组为基准对光源定向，因而便于安装。在制作或预安装时即可以实现对两个部件的定向。
根据另一实施方式，处理单元将图像信息与一个或多个基准图像进行比较。为此例如可以将基准图像与图像信息相减。
根据改进的实施方式，通过多个光脉序列及其处理可连续地实现范围监视。因此与通常的机械措施相比将大大提高电梯范围内的安全性。
由于所采用的传感器不太易于受到干扰，所以本发明的范围监视既适用于对大楼内部，又适用于露天应用。但当涉及的是在大楼内或大楼外的应用时，则首先要考虑的一个重要的方面是对外来光不敏感。
根据本发明的范围监视不仅可以对事件进行识别，而且还可以进行分类类目。例如范围监视可以识别是否有人在电梯轿厢的通道范围内，或是否对有待输送的人员或物件在电梯轿厢内还有位置。甚至还可以求出人员或物件的数量和例如其大小。
另一实施方式的特征在于，利用范围监视可以对是否在一特定的楼层需要电梯轿厢进行识别。此点可以采用如下方式加以实现，范围监视对相应楼层上的通道范围进行监视。当人员接近竖井门并在此处候梯时，则本装置判定，所述人员在等候电梯轿厢。甚至可以对该实施方式进行扩展，其中可以将通道范围分成两个区。当人员等候在上行的区内时，则一部位于上行路径上的电梯轿厢将停靠。当检测到人员在下行的区内时，则最近的位于下行路径上的轿厢将停靠。采用此方式因此可以实现需求识别和取决于需求的电梯控制。这种实施方式的优点是，可以对电梯设备运行进行总体控制，而不必采用通常的呼唤按键。整个系统以完全无接触的方式工作。
在采用通常的通信连接将传感器与处理单元连接在一起的情况下，由于从传感器向处理单元传递的数据(图像信息)对安全是特别重要的，所以将采取相应的措施，以便确保在本身并不安全的通信连接上传递数据的安全。
本发明的装置通过通信连接和/或通过网络与处理单元(例如与计算机)连接，所述处理单元对传感器提供的图像信息继续进行处理、准备和必要时进行储存。因此监视系统可以实现例如对具有多个电梯竖井的电梯设备进行的集中监视。
优选本发明的装置与电梯的安全回路结合在一起。因此可以使安全回路效率更高和电梯更可靠。从而可以改善电梯的可用度。通过对本发明装置的相应设计可以减少工作故障率。
本发明的有益的进一步设计可以实现对范围监视的扩展，可以实现防夹住保护。根据本发明的防夹住保护可以实现对人员的提前检测和启动相应的反应，以便减少在门范围内出现的夹住危险。
利用三维传感器的本发明的方案的另一优点在于，这种传感器具有较短的周期时间(＜20ms)。因此可以实现非常迅速的监视方案。可以较快地检测出关键的状况和及时地启动反应。本发明可以实现一种其识别一种对象的反应时间只有几毫秒的监视系统。迅速的识别可以非常迅速地启动相应的反应。
本发明采用的三维传感器可以实现第三维的评价，此点将好于一维系统(例如光阑)或两维系统(例如光栅或CCD摄像机)。范围监视采用三维检测可以直接地获得实际状况的接近于实际的图像。
采用半导体传感器的优点在于，所述半导体传感器采用自发光分量工作。因此本系统基本不受环境条件的影响和甚至可以在黑暗中工作。其另一优点在于，不必采用校准机构即可以实现本发明，所述校准机构通常用于建立在摄像机基础上的系统，以便对变化的环境条件加以考虑。在建立在摄像机基础上的系统中例如必须对光敏度进行调整。在本系统中省去了为此付出的代价。
本发明的另一实施方式在于，处理单元的设计应实现对图像信息的储存。因此可以利用图像信息对例如人员在蹬梯或离梯时出现被卡住的关键的过程加以记录。该图像信息例如可以作为可靠的证据。
根据本发明的另一实施方式，一旦识别出问题，作为反应可以启动维护呼唤。另外有时在严重的情况下可以启动应急呼唤。
最好将对通过三维传感器提供的图像信息的评价与电梯控制装置逻辑连接，以便实现信息处理的同步。因此可以建立一个调节回路，所述调节回路分别根据状况启动一相应适配的反应。
由于对电梯的控制可以使电梯自动地与变化的条件适配，因而本发明的优点是，可以缩短候梯时间。因此可以避免出现尽管在某个楼层根本没有人候梯但轿厢仍然在该楼层停靠的现象。
根据本发明的另一有益的实施方式，本发明的范围监视与进入检查系统结合在一起。因此可以自动地进行检查，使仅有经授权的人员可以使用电梯。例如当所有经授权的人员配备有标记时，可以实现此点。一名打算进入电梯的人员必须将标记出示在标记阅读器前。进入检查对打算进入下一部电梯轿厢的出示标记的人员数量计数。在蹬梯时本发明的系统可以检测出实际有多少人员进入电梯。当在轿厢内的人员与出示标记的人员的数量不一致时，则将启动反应。例如可以使电梯不移动和进行通告，要求人员重新出示标记。
同样也可以实现付费电梯措施。所有使用电梯的人员必须支付一定的费用。可以对已经付费的人员的数量进行计数。当所有人员蹬入轿厢之后，对人员的数量进行自动统计。当出现偏差时可以采取相应的措施。例如可以启动乘行票检查。
另一种付费电梯系统建立在对钥匙或标记的使用的基础上，有待乘行的人员利用钥匙或标记进行申报。所述申报被采集和有待支付的费用记在相应的人员的帐上，当在电梯内的人员多于被采集的数量时，将启动相应的反应。
权利要求
1.一种用于对范围进行监视的装置，具有三维半导体传感器(9；39；79)，所述三维半导体传感器用于采集三维图像信息，其中三维半导体传感器具有光源(10)，所述光源的安装应使有待监视的范围至少部分地位于被光源(10)照射的范围(17)内，传感器组(11)，所述传感器组的安装应使其可以接收到在被监视的范围内被反射的光线，其中接收的光线被传感器组(11)转换成电气信号，和处理芯片(19)，所述处理芯片将电气信号转换成图像信息(16)，其特征在于，被监视的范围是电梯轿厢(12；42；82)内部和/或外部的范围，所述装置具有一个处理单元(19，20；50；80)，半导体传感器(9；39；79)与所述处理单元连接，以便可以提供三维图像信息，所述处理单元的设计应使其可以对图像信息进行处理，以便获得表示被监视的范围状态的状态信息。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，对三维图像进行比较，其中被比较的图像中的一个图像是存储器提供的图像。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，对三维图像进行比较，其中所述图像是被传感器组(11)在时间上先后采集的图像。
4.按照权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，光源(10)发送光脉冲。
5.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，对状态信息进行评价，以便在特定的状态的情况下启动特定的反应，其中反应的方式优选取决于状态的种类。
6.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，传感器(9)用于安装在电梯轿厢(12；42)范围内，优选用于安装在电梯轿厢(12；42)的顶部范围内。
7.按照权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，由用于评价的处理单元实施评价方法，所述评价方法优选建立在空间数学运算的基础上。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，评价方法建立在积分方法的基础上。
9.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，光源辐射红外线波段的光线，其中优选涉及的是发光二极管或激光二极管。
10.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，传感器组是图像传感器，所述图像传感器与CMOS芯片连接。
11.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，为减少外部光线的影响进行两次取样，其中对被监视的范围进行一次有光线情况下的取样和一次无光线情况下的取样。
12.一种对电梯范围进行监视的方法，其中由传感器(9；39；79)对在被监视范围内被反射的光线进行采集，其特征在于，所述方法包括下述步骤在考虑到光线的传播时间和/或相位的情况下求出三维图像信息(62)，对三维图像信息进行评价，以便对状态进行识别，对状态(66；68)进行分类类目，启动与状态适配的反应(67；69)。
13.按照权利要求12所述的方法，其中实施下述步骤对是否有人员或物件在被监视的范围(64，65)内进行识别。
14.按照权利要求12或13所述的方法，其中对三维图像信息的评价建立在空间数学运算的基础上。
15.按照权利要求12、13或14所述的方法，其中对下述状态中的至少一个状态进行识别在电梯轿厢内乘客的数量或在电梯竖井前面的通道范围(前厅)内乘客的数量，蹬梯或离梯的人员的数量，人员流动方向，过载，装载不当，门范围内有障碍物，需求采集，移动，门缝，电梯门位置，电梯门关闭状况和电梯门范围的物件。
16.一种在电梯处理单元(19，20；50；80)中应用的软件模块(90)，其中当处理单元(19，20；50；80)实施下述步骤时，由软件模块执行这些步骤对由三维传感器提供的被监视范围内的三维图像(91)进行评价，以便对范围的状态加以识别，对被监视范围(92)内的人员和/或物件进行识别，对状态进行分类类目(93)，启动与状态适配的反应。
全文摘要
本发明涉及一种采用三维半导体传感器(79)对电梯范围进行监视的装置，所述半导体传感器用于采集三维图像信息。半导体传感器(79)包括光源、传感器组和处理芯片，其中光源的安装应使被监视的电梯范围在光源的照射范围内，传感器组的安装应使其可以接收到被反射的光线，和处理芯片用于将电气信号转换成图像信息。另外所述装置具有一个处理单元(80)，所述处理单元与半导体传感器(79)连接，以便可以提供三维图像信息。处理单元(80)对图像信息进行处理，以便获得表示被监视的电梯范围的状态的状态信息。
文档编号G08B13/196GK1759613SQ03826191
公开日2006年4月12日 申请日期2003年3月20日 优先权日2003年3月20日
发明者罗梅奥·德普拉策斯, 埃莱娜·科托纳 申请人:因温特奥股份公司