電梯轎廂相對位置和速度檢測系統及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電梯技術領域，特別是涉及一種電梯轎廂相對位置和速度檢測系統及檢測方法。
【背景技術】
[0002]目前，電梯作為現代樓宇必須的交通工具，其控制系統需要準確檢測轎廂的位置，以實現相關的安全控制功能。目前電梯行業內，檢測轎廂位置的方法主要有以下三種:一、旋轉編碼器測量方法。該方法由于曳引輪或反繩輪的慣量較大，輪上的鋼絲繩容易發生較大的彈性滑移，通過曳引輪或反繩輪的轉動量獲得轎廂位置數據，誤差較大；且當電梯在快車運行過程中遇到故障需要緊急停止時，由于轎廂慣性大，曳引鋼絲繩會與曳引輪發生明顯的機械打滑，此時曳引輪因制動器動作而停止，旋轉編碼器無法檢測鋼絲繩的打滑距離。二、光電感應器或位置開關檢測方法。該方法通過井道或轎廂上安裝的光電感應器或位置開關檢測電梯轎廂所處的區域，該方法檢測的精度低，僅能實現區域范圍內的檢測。三、柵尺類等特殊標識物位置檢測方法。該方法通過安裝在電梯轎廂上的傳感器檢測井道內帶預先設置的編碼帶信息，確定電梯轎廂的位置。編碼帶需通過相關技術進行編碼，價格昂貴，碼帶安裝在井道易折斷，編碼信息易受電磁、溫度、油污等影響，應用不便。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種電梯轎廂相對位置和速度檢測系統及檢測方法，能夠提高檢測精度，實時性好，且應用簡便。
[0004]為實現本發明的目的，采取的技術方案是:
[0005]—種電梯轎廂相對位置和速度檢測系統，包括井道、位于井道內的電梯轎廂和參照物、用于連續拍攝參照物的成像裝置、與成像裝置電性連接的控制器，成像裝置設于電梯轎廂上，參照物沿電梯轎廂的移動軌跡布置。
[0006]電梯正常運行時，成像裝置對參照物進行周期性拍攝，成像裝置將拍攝的圖像發送至控制器，假設具有部分相同特征量的兩張圖像的拍攝間隔時間為t，這兩張圖像在電梯轎廂單程同一運行方向上獲得，控制器對這兩張圖像進行特征量辨識，且計算相同的特征量相對兩張圖像移動的位移為S，則電梯轎廂在t時間內的移動距離h = kX S，電梯轎廂在t時間內的移動速度V = h/t，其中k為固定的系統比例參數，最后通過h的累計計算，實現電梯轎廂實時位置的檢測。成像裝置與電梯轎廂同時運動，通過對井道內的參照物進行拍照和圖像辨識，能真實、可靠地檢測轎廂的實際位置，不存在旋轉部件傳動打滑導致的檢測偏差，提高檢測精度；通過成像裝置拍攝參照物，無需對參照物進行特殊的編碼或印刷特殊的圖像，應用簡便，成本低廉，并便于安裝和調節，應用范圍廣。
[0007]下面對技術方案進一步說明:
[0008]進一步的是，參照物為電纜、導軌、井道的內壁中的其中一種。參照物可以選擇位于井道內的電纜、導軌或者井道的內壁，無需對參照物作特殊處理，使井道內物體得到充分地利用，使用靈活簡便。
[0009]進一步的是，成像裝置每次拍攝的間隔時間單位為毫秒。使成像裝置獲取兩張圖像之間有更多的相同特征量，更利于控制器的辨識和計算，使檢測精度更高。
[0010]進一步的是，成像裝置為光感微成像器。光感微成像器的光學采用精度達到微米級別，為控制提供更高水準的數據，使測量精度更高。
[0011]進一步的是，控制器包括用于采集及存儲成像裝置拍攝圖像的圖像采集存儲模塊、對圖像進行對比及特征辨識的位置計算辨識模塊、輸入端與位置計算辨識模塊連接的數據通信模塊、與數據通信模塊的輸出端連接的電梯主控制板，電梯主控制板輸出電梯轎廂的位置信息。圖像采集存儲模塊對多次時間間隔內采集得到的多個圖像信息進行分別存儲，位置計算辨識模塊對存儲的多個通信信息進行計算。
[0012]進一步的是，成像裝置設于電梯轎廂的頂部或底部。便于成像裝置的安裝和調節。
[0013]本發明還提供一種電梯轎廂相對位置和速度檢測方法，電梯轎廂上設有成像裝置，該方法包括以下步驟:
[0014]選取位于電梯井道內的參照物，該參照物沿電梯轎廂的移動軌跡布置；
[0015]電梯正常運行時，成像裝置對參照物進行周期性拍攝，每次拍攝的時間間隔為t，相鄰拍攝的兩張圖像具有部分相同的特征量，成像裝置將拍攝的圖像發送至控制器；
[0016]控制器對相鄰拍攝的兩張圖像進行特征量辨識，且計算相同的特征量相對兩張圖像移動的位移為S，則電梯轎廂在t時間內的移動距離h = kX S，電梯轎廂在t時間內的移動速度V = h/t，其中k為固定的系統比例參數；
[0017]電梯轎廂在T時間內的移動距離H = IiJh2+…+hn，其中T = nXt，hn為電梯轎廂在第tn時間內的移動距離。
[0018]成像裝置與電梯轎廂同時運動，通過對井道內的參照物進行拍照和圖像辨識，能真實、可靠地檢測轎廂的實際位置，不存在旋轉部件傳動打滑導致的檢測偏差，提高檢測精度；通過成像裝置拍攝參照物，無需對參照物進行特殊的編碼或印刷特殊的圖像，應用簡便，成本低廉，并便于安裝和調節，應用范圍廣。
[0019]進一步的是，成像裝置為光感微成像器，特征量為光感，光感微成像器的光學采用精度達到微米級別，為控制提供更高水準的數據，使測量精度更高。
[0020]進一步的是，t的單位為毫秒。使成像裝置獲取兩張圖像之間有更多的相同特征量，更利于控制器的辨識和計算，使檢測精度更高。
[0021]進一步的是，參照物為電纜、導軌、井道的內壁中的其中一種。參照物可以選擇位于井道內的電纜、導軌或者井道的內壁，無需對參照物作特殊處理，使井道內物體得到充分地利用，使用靈活簡便。
[0022]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0023]本發明成像裝置與電梯轎廂同時運動，通過對井道內的參照物進行拍照和圖像辨識，能真實、可靠地檢測轎廂的實際位置，不存在旋轉部件傳動打滑導致的檢測偏差，提高檢測精度；通過成像裝置拍攝參照物，無需對參照物進行特殊的編碼或印刷特殊的圖像，應用簡便，成本低廉，并便于安裝和調節，應用范圍廣。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明實施例電梯轎廂相對位置和速度檢測系統的結構示意圖；
[0025]圖2是本發明實施例電梯轎廂相對位置和速度檢測系統的工作示意圖；
[0026]圖3是本發明實施例圖像特征量與圖像位置的曲線關系示意圖。
[0027]附圖標記說明:
[0028]10.井道，110.井道內壁，20.電梯轎廂，30.參照物，40.成像裝置，50.控制器，510.圖像采集存儲模塊，520.位置計算辨識模塊，530.數據通信模塊，540.電梯主控制板，60.特征量。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明:
[0030]如圖1所示，一種電梯轎廂相對位置和速度檢測系統，包括井道10、位于井道10內的電梯轎廂20和參照物30、用于連續拍攝參照物30的成像裝置40、與成像裝置40電性連接的控制器50，成像裝置40設于電梯轎廂20上，參照物30沿電梯轎廂20的移動軌跡布置。
[0031]電梯正常運行時，成像裝置40對參照物30進行周期性拍攝，成像裝置40將拍攝的圖像發送至控制器50，如圖2和圖3所示，假設具有部分相同特征量60的兩張圖像的拍攝間隔時間為t，這兩張圖像在電梯轎廂20單程同一運行方向上獲得，控制器50對這兩張圖像進行特征量60辨識，且計算相同的特征量60相對兩張圖像移動的位移為S，則電梯轎廂20在T時間內的移動距離h = kX S，電梯轎廂20在t時間內的移動速度V = h/t，其中k為固定的系統比例參數，最后通過h的累計計算，實現電梯轎廂20實時位置的檢測。成像裝置40與電梯轎廂20同時運動，通過對井道10內的參照