慣性測量單元輔助的電梯位置校準的制作方法
【專利說明】慣性測量單元輔助的電梯位置校準
[0001]發明背景
[0002]在給定電梯系統或環境中，電梯轎廂的實際著陸位置可能不對應于所命令著陸位置。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產生的誤差的方法，所述方法包括:觸發慣性測量單元(IMU)以計算電梯系統的電梯轎廂的位置；獲得電梯系統的井道中的校正風向標的位置；獲得如電梯系統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、校正風向標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，所述系統包括:電梯轎廂，其包括致動器；校正風向標，其耦接到井道且經配置以在電梯轎廂橫穿井道使得致動器與校正風向標相遇時由致動器觸發；慣性測量單元(MU)，其經配置以響應于校正風向標由致動器觸發而計算電梯轎廂的位置；以及控制器，其包括處理器、經配置以基于井道中校正風向標的位置、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備，所述設備包括:至少一個處理器；以及存儲器，其具有存儲在上面的指令，所述指令當由所述至少一個處理器執行時致使所述設備:從存儲器獲得電梯系統的井道中校正風向標的位置，獲得如電梯系統的編碼器確定的電梯系統的電梯轎廂的位置，且使用卡爾曼濾波估計校正風向標的位置與所命令著陸地板的位置之間的電梯轎廂的位置，所述卡爾曼濾波應用于:慣性測量單元(IMU)對電梯轎廂的位置的計算、校正風向標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，附圖中相同參考數字指示類似元件。
[0010]圖1示出根據本公開的一或多個實施方案的示例性電梯系統；
[0011]圖2示出根據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向標；
[0013]圖4示出根據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；以及
[0014]圖5示出根據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備、系統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/或一或多個校正風向標導出或獲得。
[0017]應注意，以下描述和圖式(其內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示出根據一或多個實施方案的示例性電梯系統100的框圖。下文結合電梯系統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100的用戶或乘客使用以選擇可依據地板編號指定的目的地或目標著陸地板。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可經配置以提供機器或馬達106在其旋轉時的位置。編碼器108可經配置以提供馬達108的速度。舉例來說，德爾塔定位技術(可能作為時間的函數)可用于獲得馬達108的速度。編碼器108從馬達106獲得的測量值或數據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100可包含調速器110。調速器110可經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。調速器110可通過一或多個張力構件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相關聯。所述一或多個致動器114可結合一或多個風向標(例如，校正風向標)116操作。舉例來說，致動器114可為磁體且風向標116可包含霍爾效應傳感器。風向標116可包含傳感器且可定位在井道104上。當致動器114與風向標116不期而遇或相遇時，例如當電梯轎廂102正移動或橫穿井道104時，風向標116可經觸發從而又觸發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，且可用于當電梯轎廂102正在井道104中上升時觸發風向標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，且可用于當電梯轎廂102正在井道104中下降時觸發風向標116。
[0025]電梯轎廂102可包含控制器118或與控制器118相關聯。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，所述指令當由所述至少一個處理器120執行時致使控制器118執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可經配置以存儲數據。此數據可包含位置數據，如下文進一步描述。
[0026]在一些實施方案中，控制器118可經配置以估計電梯轎廂102的位置。控制器118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、一或多個風向標116和一或多個IMU 124獲得或基于所述一或多個編碼器108、一或多個風向標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的每一者的結構和功能將是本領域的技術人員已知的，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、風向標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效應，例如張力構件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)。張力構件112可包含繩子、帶子和/或線纜中的一或多者。張力構件112可與一或多個電梯懸浮系統或調速器繩張力系統相關聯。
[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境因素(例如，頂U 124的子組件上的溫度漂移)的數值積分。IMU 124可需要在策略性位置和/或時間點再校準(或復位)。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。參考系可提供當轎廂102停止時MU 124的輸出應再校準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應校準到的軸向參考值。
[0030]IMU 124可經配置以提供電梯轎廂102沿著任何數目的軸的移動的簡檔。舉例來說，可結合笛卡爾坐標系(例如，χ-y-z軸)、極坐標系、球坐標系、柱面坐標系等提供電梯轎廂102的俯仰和翻滾。在一些實施方案中，可選擇待使用的坐標系。所述選擇可由一或多個裝置的制造商、由電梯系統的操作者(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(例如，速度、距離、位置、傾斜和旋轉)可由IMU 124依據一或多個維度(例如，三維空間)提供。
[0031]參看圖1和3，展示地板302附近的風向標116-a和116-c的說明。地板302可對應于參考地板‘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中的標記‘A’和‘C’可分別對應于沿著井道104的風向標116-a和116-c的位置。校正風向標116-a與地板302之間的距離304以及校正風向標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，風向標116-a和116-c相對于地板302的位置A和C也可為已知的。風向標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，風向標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，風向標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]現轉向圖4，展示濾波器402。濾波器402可由圖1的控制器118實施或結合圖1的控制器118實施。濾波器402可對應于感測融合功能。在一些實施方案中，濾波器402可對應于或實施卡爾曼濾波(例如，線性或非線性卡爾曼濾波)。
[0034]濾波器402可產生所估計位置輸出，其可對應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