慣性測量單元輔助的電梯位置校準(zhǔn)的制作方法
【專利說明】慣性測量單元輔助的電梯位置校準(zhǔn)
[0001]發(fā)明背景
[0002]在給定電梯系統(tǒng)或環(huán)境中，電梯轎廂的實際著陸位置可能不對應(yīng)于所命令著陸位置。電梯的實際著陸位置與所命令著陸位置之間的偏差可影響電梯的操作或電梯的用戶(例如，乘客)。舉例來說，如果電梯轎廂正沿升降桿或井道升高且在距既定著陸位置(例如，著陸地板)不遠處停止，那么電梯轎廂與地板之間可存在唇緣或脊部。此唇緣可致使乘客在退出電梯轎廂時鞋子被夾住，從而可能使其跌倒。此唇緣還可能使從電梯移除重物變得更困難。舉例來說，推行李車的行李員可能需要更用力地推行李車來克服該唇緣。
[0003]需要著陸準(zhǔn)確性方面的改進，或電梯轎廂的實際著陸位置與電梯轎廂的所命令著陸位置之間的差異方面的最小化或減小。
發(fā)明概要
[0004]本公開的一實施方案針對一種用于減小電梯轎廂的實際位置方面的至少一個動態(tài)產(chǎn)生的誤差的方法，所述方法包括:觸發(fā)慣性測量單元(IMU)以計算電梯系統(tǒng)的電梯轎廂的位置；獲得電梯系統(tǒng)的井道中的校正風(fēng)向標(biāo)的位置；獲得如電梯系統(tǒng)的編碼器所確定的電梯轎廂的位置；以及基于MU對位置的計算、校正風(fēng)向標(biāo)的位置和如編碼器確定的電梯轎廂的位置估計電梯轎廂的位置。
[0005]本公開的一實施方案針對一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:電梯轎廂，其包括致動器；校正風(fēng)向標(biāo)，其耦接到井道且經(jīng)配置以在電梯轎廂橫穿井道使得致動器與校正風(fēng)向標(biāo)相遇時由致動器觸發(fā)；慣性測量單元(MU)，其經(jīng)配置以響應(yīng)于校正風(fēng)向標(biāo)由致動器觸發(fā)而計算電梯轎廂的位置；以及控制器，其包括處理器、經(jīng)配置以基于井道中校正風(fēng)向標(biāo)的位置、IMU計算的電梯轎廂的位置以及如編碼器所確定的電梯轎廂的位置來估計電梯轎廂的位置。
[0006]一實施方案針對一種設(shè)備，所述設(shè)備包括:至少一個處理器；以及存儲器，其具有存儲在上面的指令，所述指令當(dāng)由所述至少一個處理器執(zhí)行時致使所述設(shè)備:從存儲器獲得電梯系統(tǒng)的井道中校正風(fēng)向標(biāo)的位置，獲得如電梯系統(tǒng)的編碼器確定的電梯系統(tǒng)的電梯轎廂的位置，且使用卡爾曼濾波估計校正風(fēng)向標(biāo)的位置與所命令著陸地板的位置之間的電梯轎廂的位置，所述卡爾曼濾波應(yīng)用于:慣性測量單元(IMU)對電梯轎廂的位置的計算、校正風(fēng)向標(biāo)的位置以及如編碼器確定的電梯轎廂的位置。
[0007]下文描述額外實施方案。
[0008]附圖簡述
[0009]借助實例而非限制在附圖中示出本公開，附圖中相同參考數(shù)字指示類似元件。
[0010]圖1示出根據(jù)本公開的一或多個實施方案的示例性電梯系統(tǒng)；
[0011]圖2示出根據(jù)本公開的一或多個實施方案的示例性慣性測量單元(IMU);
[0012]圖3示出根據(jù)本公開的一或多個實施方案的在著陸地板附近的示例性校正風(fēng)向標(biāo)；
[0013]圖4示出根據(jù)本公開的一或多個實施方案的用于計算電梯轎廂位置的示例性系統(tǒng)；以及
[0014]圖5示出根據(jù)本公開的一或多個實施方案的示例性方法的流程圖。
[0015]詳細描述
[0016]描述用于安全且有效地控制電梯的設(shè)備、系統(tǒng)和方法的示例性實施方案。在一些實施方案中，電梯轎廂的實際著陸位置與電梯轎廂的所要或所命令著陸位置之間的差異或偏差可最小化或減小。在一些實施方案中，可基于一或多個輸入確定電梯轎廂的實際位置。此類輸入可從一或多個慣性測量單元(MU)、一或多個感測器/編碼器和/或一或多個校正風(fēng)向標(biāo)導(dǎo)出或獲得。
[0017]應(yīng)注意，以下描述和圖式(其內(nèi)容以引用的方式包含在本公開中)中陳述元件之間的各種連接。應(yīng)注意，這些連接通常(且除非另外指定)可為直接或間接的，且本說明書不希望在此方面具有限制性。在此方面，實體之間的耦接可指代直接或間接連接。
[0018]圖1示出根據(jù)一或多個實施方案的示例性電梯系統(tǒng)100的框圖。下文結(jié)合電梯系統(tǒng)100展示和描述的各種組件和裝置的組織和布置是說明性的。在一些實施方案中，組件或裝置可以不同于圖1所示的方式或序列布置。在一些實施方案中，裝置或組件中的一或多者可為任選的。在一些實施方案中，可包含一或多個額外組件或裝置。
[0019]系統(tǒng)100可包含電梯轎廂102，其可用于沿著升降軸或井道104向上或向下運送例如人或物件。電梯轎廂102可包含輸入/輸出(I/O)接口，其可由系統(tǒng)100的用戶或乘客使用以選擇可依據(jù)地板編號指定的目的地或目標(biāo)著陸地板。電梯轎廂102可包含可用于促進緊急情況操作的一或多個面板、接口或設(shè)備。
[0020]電梯轎廂102可耦接到馬達106。馬達106可將功率提供到系統(tǒng)100。在一些實施方案中，馬達106可用于推進或移動電梯轎廂102。
[0021]馬達106可耦接到編碼器108。編碼器108可經(jīng)配置以提供機器或馬達106在其旋轉(zhuǎn)時的位置。編碼器108可經(jīng)配置以提供馬達108的速度。舉例來說，德爾塔定位技術(shù)(可能作為時間的函數(shù))可用于獲得馬達108的速度。編碼器108從馬達106獲得的測量值或數(shù)據(jù)可用于推斷或確定電梯轎廂102的位置，如下文進一步描述。
[0022]系統(tǒng)100可包含調(diào)速器110。調(diào)速器110可經(jīng)配置以通過控制一或多個滑輪(圖1未圖示)的速度而控制電梯轎廂102的速度。調(diào)速器110可通過一或多個張力構(gòu)件112耦接到電梯轎廂102。
[0023]在一些實施方案中，電梯轎廂102可包含一或多個致動器114，或與一或多個致動器114相關(guān)聯(lián)。所述一或多個致動器114可結(jié)合一或多個風(fēng)向標(biāo)(例如，校正風(fēng)向標(biāo))116操作。舉例來說，致動器114可為磁體且風(fēng)向標(biāo)116可包含霍爾效應(yīng)傳感器。風(fēng)向標(biāo)116可包含傳感器且可定位在井道104上。當(dāng)致動器114與風(fēng)向標(biāo)116不期而遇或相遇時，例如當(dāng)電梯轎廂102正移動或橫穿井道104時，風(fēng)向標(biāo)116可經(jīng)觸發(fā)從而又觸發(fā)一或多個慣性測量單元(MU) 124，如下文進一步描述。
[0024]在一些實施方案中，致動器114中的第一者可定位在電梯轎廂102的頂部處或附近，且可用于當(dāng)電梯轎廂102正在井道104中上升時觸發(fā)風(fēng)向標(biāo)116。在一些實施方案中，致動器114中的第二者可定位在電梯轎廂102的底部處或附近，且可用于當(dāng)電梯轎廂102正在井道104中下降時觸發(fā)風(fēng)向標(biāo)116。
[0025]電梯轎廂102可包含控制器118或與控制器118相關(guān)聯(lián)。在一些實施方案中，控制器118可包含至少一個處理器120和具有存儲在其上的指令的存儲器122，所述指令當(dāng)由所述至少一個處理器120執(zhí)行時致使控制器118執(zhí)行如本文描述的一或多個動作。在一些實施方案中，處理器120可至少部分實施為微處理器(uP)。在一些實施方案中，存儲器122可經(jīng)配置以存儲數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)可包含位置數(shù)據(jù)，如下文進一步描述。
[0026]在一些實施方案中，控制器118可經(jīng)配置以估計電梯轎廂102的位置?？刂破?18可將位置的估計基于一或多個輸入。所述輸入可從一或多個編碼器108、一或多個風(fēng)向標(biāo)116和一或多個IMU 124獲得或基于所述一或多個編碼器108、一或多個風(fēng)向標(biāo)116和一或多個 IMU 124。
[0027]IMU 124可包含一或多個組件或裝置。舉例來說，且如圖2所示，IMU 124可包含加速計202、陀螺儀204、磁力計206、壓力傳感器或氣壓計208和溫度傳感器或溫度計210中的一或多者。所述組件202-210的每一者的結(jié)構(gòu)和功能將是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，且如此，為簡潔起見省略組件202-210的完整描述。組件202-210可用于表征電梯轎廂102的運動或位置，如下文進一步描述。
[0028]參看圖1-2，MU 124(可能與編碼器108、風(fēng)向標(biāo)116和/或控制器118組合)可用于補償電梯轎廂102的位置的誤差。此類誤差可源自動態(tài)效應(yīng)，例如張力構(gòu)件112的拉伸，或隨著電梯轎廂102變慢或減速到零速度或速率時電梯轎廂102的旋轉(zhuǎn)或傾斜(這可能是電梯轎廂102接近著陸地板時的情況)。張力構(gòu)件112可包含繩子、帶子和/或線纜中的一或多者。張力構(gòu)件112可與一或多個電梯懸浮系統(tǒng)或調(diào)速器繩張力系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。
[0029]在一些實施方案中，MU 124可在正常操作條件下累積歸因于一或多個因素的誤差。舉例來說，此類因素可包含偏置偏移和環(huán)境因素(例如，頂U 124的子組件上的溫度漂移)的數(shù)值積分。IMU 124可需要在策略性位置和/或時間點再校準(zhǔn)(或復(fù)位)。在一些實施方案中，可使用參考系(例如，絕對參考系)再校準(zhǔn)MU 124。可在轎廂102在地板或別處靜止(例如，處于零速度和/或速率)時再校準(zhǔn)MU 124。在一些實施方案中，參考系可安裝在井道104的凹陷中，可能遠離或脫離任何明顯運動。參考系可提供當(dāng)轎廂102停止時MU 124的輸出應(yīng)再校準(zhǔn)所針對的已知參考值。舉例來說，參考系可提供在靜止(非移動)條件下IMU 124應(yīng)校準(zhǔn)到的軸向參考值。
[0030]IMU 124可經(jīng)配置以提供電梯轎廂102沿著任何數(shù)目的軸的移動的簡檔。舉例來說，可結(jié)合笛卡爾坐標(biāo)系(例如，χ-y-z軸)、極坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系、柱面坐標(biāo)系等提供電梯轎廂102的俯仰和翻滾。在一些實施方案中，可選擇待使用的坐標(biāo)系。所述選擇可由一或多個裝置的制造商、由電梯系統(tǒng)的操作者(例如，建筑物的所有人或管理者)或由終端用戶指定。電梯轎廂102的參數(shù)(例如，速度、距離、位置、傾斜和旋轉(zhuǎn))可由IMU 124依據(jù)一或多個維度(例如，三維空間)提供。
[0031]參看圖1和3，展示地板302附近的風(fēng)向標(biāo)116-a和116-c的說明。地板302可對應(yīng)于參考地板‘B’的位置，且可表示隨著電梯轎廂102橫穿井道104電梯轎廂102的既定或所命令著陸或停止點。圖3中的標(biāo)記‘A’和‘C’可分別對應(yīng)于沿著井道104的風(fēng)向標(biāo)116-a和116-c的位置。校正風(fēng)向標(biāo)116-a與地板302之間的距離304以及校正風(fēng)向標(biāo)116_c與地板302之間的距離306可基于電梯轎廂102的先前運行而為已知的。在此方面，風(fēng)向標(biāo)116-a和116-c相對于地板302的位置A和C也可為已知的。風(fēng)向標(biāo)116_a和116_c的位置A和C可存儲在一或多個存儲器(例如，存儲器122)中。
[0032]假定如圖3所示的垂直定向，風(fēng)向標(biāo)116-a可用于隨著電梯轎廂102在井道104中朝向地板302下降而跟蹤電梯轎廂102。類似地，風(fēng)向標(biāo)116-c可用于隨著電梯轎廂102在井道104中朝向地板302上升而跟蹤電梯轎廂102。
[0033]現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖4，展示濾波器402。濾波器402可由圖1的控制器118實施或結(jié)合圖1的控制器118實施。濾波器402可對應(yīng)于感測融合功能。在一些實施方案中，濾波器402可對應(yīng)于或?qū)嵤┛柭鼮V波(例如，線性或非線性卡爾曼濾波)。
[0034]濾波器402可產(chǎn)生所估計位置輸出，其可對應(yīng)于在一或多個時間點電梯轎廂102的所估計位置。所估計位置輸出可基于一或多個輸入。舉例來說，所估計