专利名称：检测位置的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测可以沿预定路径移动的物体位置的装置。该装置可用于控制电梯轿厢(lift cage)或类似物的位置并由此根据楼层确定其在预定的位置停止。
欧洲专利0 694 792公开了一种该类型的用于检测可移动物体位置的装置具有声信号导体和一种把声信号注入到声信号导体(sound signal conductor)的信号注入器(signal injector)，该声信号导体沿传输路径延伸并具有预定、均匀的声音传播速度，该信号注入器连接到信号发生器并位于可移动物体上用于将声信号注入声信号导体。在这种情况下，信号提取器安置在声信号导体的两端并且每个信号提取器(signal extractor)连到计数器，这两个计数器由时钟发生器定时并连接到减法器后者用于两个计数器的输出信号。可以由求值单元处理减法器的输出信号以形成表示传输路径上可移动物体的瞬时位置的信号，减法器的输出信号作为从注入点(joint point)到信号提取器的注入声信号的延迟时间差的测量，信号注入器以大于声音从传输路径的一端到另一端的延迟时间的信号空间时间操作。
通过求值单元和在其内部实现的计算算法，从声音注入器到信号提取器所测量的延时时间被赋予一位置值。特别在电梯的设计中，由赋值于每层的同平面点校准求值单元，在该点向每层赋于计算算法的结果和该电梯位置与该数值有关。由于建筑物中由温度引起的变化和/或声信号导体长度的变化，或作为温度和扩散影响的结果引起声信号导体中声音速度改变，在同平面点间的赋值和由校准赋于的数值中有变化。
本发明的目的是提供一种检测沿预定距离可以移动物体的位置的装置，通过该装置可以简单和精确地给出很长的传输路径上可移动物体的预定位置。
从下面和权利要求书的描述中，本发明的其它目的、实施例和优点将变得更加明显。
一种根据本发明检测沿预定传输路径可以移动的物体位置的装置包括声信号导体，该声信号导体沿传输路径延伸并具有预定、均匀的声音传播速度；位于可移动物体上的信号输入耦合器，用于把定时的声信号耦合到声信号导体，安置在声信号导体的一端并连接到求值单元的信号提取器，该求值单元用于确定从声信号耦合到一个信号提取器的位置的声信号传播时间和用于产生表示传输路径上可移动物体瞬时位置的信号，其中由可移动物体的经过激励的至少一个传感器(sensor)安置在离声信号导体中心一预定距离处，并耦合到该求值单元根据从误差推导出其系数的误差多项式求值单元补偿沿该传输路径的校准点(calibration point)误差，通过对可移动物体经过的该距离分配的传感器发出的脉冲进行的求值。产生分配到该传输路径特定距离的各误差(error)。
参照附图中示意说明的优选实施例将更详细地解释本发明。
图1表示根据本发明示意的检测位置的装置；图2表示涉及来自图1装置的信号的时序图。
可专门用于检测电梯轿厢位置的用于检测位置的装置，包括声信号导体1例如钢轨或特别是金属线该声信号导体沿预定传输路径延伸，例如电梯轿厢的可移动物体2可以沿该传输路径往返移动。具有预定、均匀声音传播速度的声信号导体1在两端以制动方式被夹持或固定在制动夹持装置或夹持器3(dampling clamp or holder)。
可移动物体2承载一信号注入器4(即信号输入耦合器)，该注入器4经信号匹配电路4’连接到例如是振荡器的信号发生器5。特别是电感操作的信号注入器4把包括从信号发生器5周期接收的同步脉冲S的声信号注入到声信号导体1。同步脉冲S具有大于声信号从声信号导体1的一端到另一端的延迟时间的时钟周期。
另外，信号注入器4注入附加脉冲M(additional pulse)，特别是在同步脉冲S的每个时钟周期期间的大量的附加脉冲M。附加脉冲M的时钟周期是沿传输路径方向实现例如用于刹车和移动物体2到准确位置所需的距离分辨率。
标记同步脉冲，即在求值期间可以区别于附加脉冲M。可以这样进行该标记，例如通过其时钟周期是附加脉冲M时钟周期的适当倍数，和另外通过其相对于附加脉冲M的时间偏移，例如，参照图2第一行信号发生器5产生的脉冲串的一半时钟周期。然后，每种情况下预定数目的附加脉冲M分别跟随同步脉冲S。
但是，也可以用不同方式进行该标记，由此同步脉冲S可以通过调制脉冲宽度、脉冲高度等区别于附加脉冲M。
要注入的同步和附加脉冲S、M可以是例如单脉冲或脉冲串、或周期频移键控的短电磁脉冲。
每种情况下，信号提取器6(即信号输出耦合器)安置在声信号导体1的两端。该信号提取器最好是压电信号提取器6，但也可以使用电感或电容操作的信号提取器。
每个信号提取器6连接到信号匹配电路7，每种情况下信号匹配电路7的输出线通向计数器8。由例如是振荡器的时钟发生器9为两个计数器8定时。时钟发生器9的时钟周期实质更低于声音从声信号导体1的一端到另一端的延迟时间，并根据期望的路径测量分辨率来选择。计数器8的输出馈送到减法器10，减法器10形成两个计数器8的输出信号的差值，并把其馈送到例如微处理器的求值单元11，在求值单元11求值减法器10的输出信号。
同步脉冲S用于向求值单元11指示下一对附加脉冲属于彼此相关，具体地每种情况下第n个(也就是说第1、第2、第3等)，附加脉冲M在各同步脉冲S之后不同的时间Ta和Tb到达两个信号提取器6(图2标为A和B)，以使求值单元11可以检测或确定相关附加脉冲M之间的相关绝对时间差Ta-Tb＝ΔT，和因此物体2的位置。
主要进行参考附加信号M的为了检测该位置的求值，但是在这点上也可以求值同步脉冲S，尤其是首先(但不排它)当特别标记不同的第m个附加脉冲以便以这种方式用作同步脉冲S时。
如果可移动物体2位于信号提取器6之间的中心，则计数器8的输出相等并且它们的差为零。如果物体2(在垂直路径的情况下)在中心之上，则连接到上面的信号提取器6的计数器8的输出小于另一个的输出。由减法器10确定的在声信号导体1中彼此相关的附加脉冲M的延迟时间差和声信号导体1的已知声速给出了可移动物体2距中心的距离。因此，如果可移动物体2位于中心的下面，则时间差具有不同的符号，所以也能知道可移动物体2是位于中心之上或之下，也就是说因此可以计算可移动物体2的精确位置。由求值单元11以这种方式产生的数字或模拟位置信号可用于以后的控制。
求值单元11的监视设备12(监视电路)可用于简单监视测量路径，当注入的信号是时间恒定的注入时。在存在损害的情况下能衰减声信号导体1的信号，此时由减法器10确定的时间差超过了预定值，监视设备12对比响应以便触发适当的告警或类似的信号。
为了再次校准的目的，沿声信号导体1至少两个点附着传感器13，响应于可移动物体的经过的传感器13，例如是可由经过的物体2启动的开关并进一步链接到求值单元11，结果是当经过时把合适的脉冲馈送到求值单元11。
传感器13最好是分别在离声信号导体1中心相同的距离成对安置(至少一对，这还尤其依赖于声信号导体1的长度)。
当根据例如每层同平面点的校准点校准求值单元时，还校准两个传感器13，也就是说把相应的数值分配给后者。
诸如由于建筑物高度的变化或由于温度和/或扩散影响引起的声信号导体1中声音速度改变出现的误差，也相应地作用于传感器13的校准点并在校准点被检测，因为从该脉冲中总能得知绝对位置，和因此在现存校准和脉冲瞬时出现时该测量之间的差别产生了各个传感器13位于传输路径的那点的误差。因此在已知至少两个点的误差的帮助下，有可能根据可由求值单元再次校准的校准点在至少一条直线上确定。
在声信号导体1的长度不是非常长的情况下，由于出现的误差大致线性依赖于离基准点的距离，所以两个传感器就足够了。但是，在更长长度的情况下，两个以上的传感器13是合适的，其误差偏移用于确定预定次数多项式(a polynomial of predetermind degree)的系数，根据对包含由传感器13形成的的校准点的进行的再次校准。
由该连续执行的再次校准补偿作为在测量距离的实际长度上声信号导体1中声速改变的结果的误差。这允许使用金属线形式的简单声信号导体1。
由钢制成的声信号导体1的声速大约为5300m/s。在188ns的时间分辨率时，为此目的5.3MHz的时钟发生器频率是必要的，测量路径的位置分辨率是1mm。
尽管在上述示范性实施例中启动点(starting point)是安置在沿声信号导体1的预定距离的两个传感器13，在只借助一个传感器13实现再次校准也是可能的，因为可以假设在声信号导体1中心的误差为零，在这种情况下确定通过声信号导体1和传感器13的误差直线的两个点。如果合适的话，一个传感器13安置在声信号导体1的中心也是可能的除了另外的传感器13，和不依赖其它的传感器。
除了两个信号提取器6，只在声信号导体1一端的附近提供一个信号提取器也是可能的。
代替耦合到信号发生器5，可以由求值单元11触发信号输入耦合器4以便把声信号耦合到声信号导体1。而信号输入耦合器4也可以经电信号触发求值单元11以便确定声信号每次耦合到声信号导体1的瞬时起始用于求值单元11进行求值。
虽然已经参照优选实施例表示和描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员很明显可以进行许多改变和改进而不超出权利要求书所定义的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种检测沿预定传输路径可以移动的物体(2)位置的装置，包括声信号导体(1)，该声信号导体沿传输路径延伸并具有预定、均匀的声音传播速度；位于可移动物体(2)上的信号输入耦合器(4)，用于把定时的声信号耦合到声信号导体(1)，在声信号导体(1)的一端设置的信号提取器(6)并且被连接到求值单元(11)，该求值单元(11)用于确定来自一位置的声信号传播时间在该位置声信号耦合到信号提取器(6)和用于产生表示传输路径上可移动物体(2)瞬时位置的信号，其特征在于由可移动物体(2)的经过启动的至少一个传感器安置在离声信号导体(1)中心一预定的距离处并耦合到求值单元(11)，求值单元(11)根据从误差产生其系数的误差多项式，补偿沿传输路径的校准点的误差，通过对可移动物体(2)经过的该距离分配的传感器(13)发出的脉冲进行求值产生分配到传输路径特定距离的各个误差。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该误差多项式是一条直线。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于误差多项式是较高次(higherdegree)的多项式(polynomial)。
4.根据权利要求1到3的任何一个所述的装置，其特征在于提供至少两个传感器(13)，传感器(13)最好相对声信号导体(1)的中心以对称方式成对安置。
5.根据权利要求1到4的任何一个所述的装置，其特征在于声信号导体(1)是金属线。
6.根据权利要求1到5的任何一个所述的装置，其特征在于信号提取器(6)连接到由时钟发生器(9)定时的计数器(8)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于提供两个信号提取器(6)，每个信号提取器(6)在声波导体(1)的每一端并各连接到计数器(8)，其中两个计数器(8)连接到减法器(10)后者用于两个计数器(8)的输出信号。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于用于计数器(8)的时钟发生器(9)以预计的路径测量分辨率需要的最小频率操作。
9.根据权利要求1到8的任何一个所述的装置，其特征在于信号提取器(6)是电容、电感或特别是压电提取器。
10.根据权利要求7到9的任何一个所述的装置，其特征在于求值单元(11)包括监视器电路(12)如果减法器(10)检测的时间差超过预定值触发告警信号。
11.根据权利要求1到10的任何一个所述的装置，其特征在于可移动物体(2)是电梯轿厢。
全文摘要
一种检测沿预定传输路径可以移动的物体位置的装置,包括:声信号导体;位于可移动物体上的信号输入耦合器;在声信号导体的两端的信号提取器连到求值单元后者用于确定声信号传播时间和产生瞬时位置的信号;由可移动物体的经过启动的至少一个传感器安置在离声信号导体中心一预定距离处并耦合到求值单元,根据从误差得到其系数的误差多项式,求值单元补偿沿传输路径的校准点的误差,通过对可移动物体经过的该距离分配的传感器发出的脉冲求值产生分配到传输路径特定距离的各个误差。
文档编号B66B1/36GK1264047SQ0010168
公开日2000年8月23日 申请日期2000年1月27日 优先权日1999年1月29日
发明者斯蒂芬·特克 申请人:K·A·施莫沙尔公司