借助于角测量的位置确定的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于测定可线性运动的物体(1)的位置的装置和方法。该装置包括：接触单元(4)，其这样耦联到物体(1)上，即接触单元提供与物体(1)的位置有关的角信号(a)；用于检测由接触单元(4)所提供的角信号(a)的角检测单元(8)和用于评估由角检测单元(8)检测的角信号(a)的评估单元(9)。在评估时根据评估函数(a(X))确定所述物体(1)的位置，该评估函数描述了角信号(a)与物体(1)的位置的相关性。
【专利说明】借助于角测量的位置确定
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于确定可线性运动的物体、尤其是滑动门或电梯门的位置的装置和方法。
【背景技术】
[0002]已经已知各种此类型的装置和方法。
[0003]例如DE 10 2009 042 800 Al公开了一种由驱动单元和传感器组成的系统，利用该传感器可以确定通过驱动单元运动的元件的位置。该传感器是用于测量在传感器与可运动的元件之间的距离的测距仪，通过该距离确定可运动元件的位置。
[0004]DE 10 2006 040 232 Al公开了一种自动门的门驱动装置，其用于具有无刷电机和用于控制和/或调节该电机的驱控装置。驱控装置包括按磁原理工作的、用于生成与电机的旋转角成比例的角信号的角发送器。
[0005]DE 10 2007 060 343 Al公开了一种用来监控驱动门的门翼运动的监控装置，其具有用来检测门翼位置的位置检测装置。该位置检测装置具有在应用波发射来测量门翼区距位置固定区域的间距的间距测量装置。
[0006]由编号为102011003399.8的专利申请已知了一种用来测定至少一个能借助于驱动单元的驱动带运动的元件的位置的方法。在此，驱动带在测量区间上利用预定力延展了一个距离变化量。由测量区间、力以及弹性模数和驱动带横截面确定了驱动带的有效长度，并由该有效长度确定位置。
【发明内容】
[0007]本发明的目的这样，给出一种用于确定可线性运动的物体的位置的替代方法和替代装置。
[0008]根据本发明，上述目的在装置方面由权利要求1的特征来实现，并且在方法方面由权利要求11的特征来实现。
[0009]本发明的优选设计方案是从属权利要求的对象。
[0010]根据本发明的、用于确定种可线性运动的物体的位置的装置包括:接触单元，其这样耦联到物体上，即接触单元提供与物体的位置有关的角信号；用于检测由接触单元所提供的角信号的角检测单元和用于评估由角检测单元检测的角信号的评估单元。
[0011]一个这样的装置在测量系统中不需要可运动且易磨损的组件，因此所述装置具有优点，尤其是抗磨损且性能稳定。此外，只有当读取物体的位置时，该装置才需要能量，并且因此在能量需求和能量消耗方面是高效的。此外，该装置基本上布置在物体穿过的结构空间内，因此该装置有利地几乎无需额外的结构空间。
[0012]在本发明的第一个设计方案中，接触单元具有在物体的每个位置中均被张紧的线性弹性元件，该弹性单元利用一个端部耦联到物体上，并且利用第二端部耦联到角检测单元上，从而使在预定参考方向与弹性元件之间的夹角与物体的位置有关，其中角检测单元检测该夹角而作为角信号。
[0013]在第二个设计方案中，所述接触单元具有重物，该重物通过绳索耦联到物体上，其中绳索通过转向装置引导，因此在预定参考方向与绳索的、位于转向装置与物体之间的部段之间的夹角与物体的位置有关。角检测单元检测该夹角而作为角信号。
[0014]两个设计方案给出了本发明的非常简单并且低成本的可实现的实施例。此外由弹性元件或物体施加到重物上的力也可以是有效力，该有效力用于使物体运动。例如弹性元件的弹力或重物的重力可以实现或支持物体的运动。
[0015]在本发明的第三个设计方案中，接触单元具有两个臂，这两个臂通过铰链彼此可以运动地相连接。在此，一个臂利用一个端部耦联到物体上，并且另一个臂的一个端部是固定的，从而使两个臂之间的夹角与物体的位置有关。
[0016]该设计方案也具有极其简单且低成本的构造优势。
[0017]在第三个设计方案中，可以将两个臂之间的夹角用作角信号。这有利地无需额外的参考方向用于确定角。作为替代地，可以检测在预定的参考方向与一个臂之间的至少一个夹角作为角信号。在此尤其是可以将地球引力的方向作为参考方向。这实现了将加速传感器用作角检测单元，并在运动应用中对离心力进行平衡。
[0018]在第四种设计方案中，接触单元具有发出角信号的结构元件，该角信号在物体运动时可以被角检测单元所读取。例如结构元件螺旋形地成型，并且沿着物体的运动轨道布置。该设计方案的优点为，所述接触单元没有可运动的组件并由此易于维护并且很少需要维修。
[0019]在根据本发明的、用于借助于根据本发明的装置来确定可线性运动物体的位置的方法中，借助于角检测单元检测由接触单元所提供的角信号，并且通过评估单元来评估由角检测单元检测的角信号。在此根据评估函数求出物体的位置，该评估函数描述了角信号与说明了物体的位置的坐标的相关性。
[0020]在该方法中因此根据评估函数来确定物体的位置，该评估函数给物体的位置分配角信号。以这种方式，在电流故障时在手动运动物体之后也可以由角信号推导出物体的位置。
[0021]优选地根据实验确定所述评估函数。由此可以在实际条件下可靠地求出该评估函数。
[0022]在本方法的另一种设计方案中，预定物体的测试位置并且连续地在测试位置检测角信号，并且与对于测试位置的评估函数值相比较。当对于测试位置的评估函数值与在测试位置检测的角信号有偏差时，更新评估函数。
[0023]这样有利地使得评估函数与根据本发明的装置的改变的特性相匹配。
[0024]通过对在物体的预定位置上连续检验评估函数，可以可靠地识别对评估函数的必要调整，并且此外对装置特性随时间的变化进行记录和分析。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式和方法结合实施例的下述说明变得更清楚明白及易于理解，所述实施例结合附图详细阐述。在此示出:
[0026]图1A示意性示出用于在滑动门的打开位置点时确定滑动门位置的第一装置，
[0027]图1B示意性示出在滑动门的关闭位置点时图1A中所示装置，
[0028]图2A示意性示出用于在滑动门的打开位置点时确定滑动门位置的第二装置，
[0029]图2B示意性示出在滑动门的关闭位置点时图2A中所示装置，
[0030]图3A示意性示出用于在滑动门的打开位置点时确定滑动门位置的第三装置，
[0031]图3B示意性示出在滑动门的关闭位置点时图3A中所示装置，
[0032]图4A示意性示出用于在滑动门的打开位置点时确定滑动门位置的第四装置，
[0033]图4B示意性示出在滑动门的关闭位置点时图4A中所示装置，
[0034]图5示意性示出用于确定滑动门位置的评估函数。
[0035]彼此相应的部件在所有的附图中具有相同的参考标号。
【具体实施方式】
[0036]图1A至4B示意性示出了用于确定可线性运动的物体I的位置的不同装置，在这些实施例中所述物体是滑动门，该滑动门可以在图1A，2A，3A，4A所示的打开位置点与在图1B，2B，3B，4B所示的关闭位置点之间的线性运动。在此滑动门的运动方向定义了具有坐标X，Y，Z的笛卡尔坐标系的X-方向。
[0037]在打开位置点，滑动门抵靠在第一止挡部2上。在关闭位置点，滑动门抵靠在第二止挡部3上。
[0038]用于确定滑动门的位置的不同装置分别包括一个耦联到滑动门上的接触单元4和耦联到接触单元4上的角检测单元8。所述接触单元4分别这样耦联到滑动门和角检测单元8上，即该接触单元提供一个与滑动门的位置相关的角信号α。该角信号α被角检测单元8检测。在此用作角检测单元8可以是适当的常规角传感器，例如具有绝对增量位置编码器的角传感器、具有电位计式、增量计式或磁性的角检测装置或磁性角传感器的弹簧。
[0039]由角检测单元8检测的角信号α分别被输入评估单元9，并由该单元进行评估用于求出滑动门的位置。为了显示清晰，没有在所有的图1A到4Β中示出所述角检测单元8和评估单元9。
[0040]为了评估检测的角信号α可以分别应用评估函数a (X)，该评估函数描述了角信号α与滑动门的位置的相关性。
[0041]图5示意性示出了用于所有图1A至4Β所示实施实例的评估函数a (X)。在此可以通过滑动门的门边棱的X坐标来定义滑动门的位置，当在滑动门的打开位置点该门边棱抵靠在第一止挡部2上(在图1A至4Β中分别为左门边棱)。X。说明了在打开位置点的滑动门位置。Χο+ΛΧ说明了在关闭位置点的滑动门位置，即ΛΧ是关闭的滑动门与第一止挡部2的距离。a C1表示滑动门打开时评估函数α⑴的值α %)。a JAa表示滑动门关闭时评估函数a (X)的值a (XfAX)。在所有示出的实施例中，评估函数a (X)均为单调的并且因此使得检测的角信号α明确地配属于滑动门的一个位置。
[0042]在图1A至4Β中所示的各种装置主要通过接触单元4的结构所区别。
[0043]图1A和IB示意了一种装置，其接触单元4为一个弹性元件5。该弹性元件5利用第一个端部耦联到滑动门上并且利用第二个端部耦联到角检测单元8上，因此Z-方向与弹性元件5之间的夹角与滑动门的位置有关。该夹角是由角检测单元8检测的角信号α。
[0044]图2A和2B示意了一种装置，其接触单元4包括一个重物6.1，一个绳索6.2和一个换向装置6.3，其中该换向装置设计为一个换向轮。重物6.1通过绳索6.2耦联到滑动门上并且由换向装置6.3引导，因此Z-方向与绳索6.2的位于换向装置6.3与滑动门之间的部段之间的夹角与滑动门的位置有关。该夹角为由角检测单元8检测的角信号α。
[0045]在图1A至2Β所示的实施实例中由弹性元件5或重物6.1在滑动门上所产生的力仅起到确定位置的作用或该力可以是一种有效力。在第一种情况下所述力应尽可能小，为了不会对滑动门的运动产生主要影响，并且更进一步的例如该力位于IN至1.5Ν之间。所述弹性元件5的弹力或重物6.1的重力作为有效力可以例如实现或支持门的开启或关闭的。
[0046]图3Α和3Β示意了一种装置，其接触单元4具有两个臂7.1，7.2，这两个臂通过一个铰链7.3彼此可以运动地相连接。在此第一个臂7.1利用一个端部耦联到滑动门上并且第二个臂7.2的一个端部是固定的，因此两个臂7.1，7.2之间的夹角与滑动门的位置有关。该夹角是由角检测单元8检测的角信号a。
[0047]在图3A和3B所示的实施实例的一种变型中由角检测单元8检测的角信号α不是两个臂7.L7.2之间的夹角，而是两个臂7.1,7.2中至少一个臂与Z-方向的夹角。
[0048]图4Α和4Β示意了一种装置,其接触单元4具有一个结构元件10,该结构元件的形状为螺旋带状并且沿着滑动门的运动轨道放置并且其螺旋轴沿X-方向伸展。在滑动门运动时，安放在滑动门上的一个连接元件11沿着结构元件10被引导。通过该连接元件11滑动门的位置分别与结构元件10上的某个位置相对应，以便该位置与沿螺旋的一个角相对应。该角作为角信号α由角检测单元8检测。尤其在滑动门在打开位置点与关闭位置点之间运动时该角变化了 180度。
[0049]虽然本发明详细地通过优选的实施例详细地图解示出和描述，本发明并不受所公开的示例的限制，并且其他的变形方案能够由本领域技术人员推导出，而不脱离本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于确定能线性运动的物体(I)的位置的装置，其中所述装置包括: -接触单元(4)，所述接触单元按如下地耦联到所述物体(I)上，即，所述接触单元提供与所述物体(I)的所述位置有关的角信号(α)， -用于检测由所述接触单元⑷所提供的所述角信号U)的角检测单元⑶和 -用于评估由所述角检测单元(8)检测的所述角信号(α)的评估单元(9)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接触单元(4)具有在所述物体(I)的每个位置中均张紧的线性的弹性元件(5)，所述弹性元件利用一个端部耦联到所述物体(I)上，使得在预定的参考方向与所述弹性元件(5)之间的夹角与所述物体(I)的所述位置有关，并且所述角检测单元(8)检测所述夹角作为角信号(α)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述弹性元件(5)施加有效力，所述有效力实现或支持了所述物体(I)的运动。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接触单元(4)具有重物(6.1)，所述重物通过绳索(6.2)耦联到所述物体(I)上，其中所述绳索(6.2)通过转向装置(6.3)引导，使得在预定的参考方向与所述绳索(6.2)的、在所述转向装置(6.3)与所述物体(I)之间延伸的部段的夹角与所述物体(I)的所述位置有关，并且所述角检测单元(8)检测所述夹角作为角信号(α )。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述重物(6.1)的重力施加有效力，所述有效力实现或支持了所述物体(I)的运动。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接触单元(4)具有两个臂(7.1，7.2)，所述两个臂通过铰链(7.3)彼此能运动地连接，其中一个臂(7.1)利用一个端部耦联到所述物体(I)上，并且另一个臂(7.2)的一个端部是固定的，因此在两个所述臂(7.1，7.2)之间的夹角与所述物体(I)的所述位置有关。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述角检测单元(8)检测所述臂(7.1，7.2)之间的所述夹角作为角信号(a )。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述角检测单元(8)检测在预定的参考方向与一个臂(7.1，7.2)之间的至少一个夹角作为角信号(α)。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接触单元(4)具有提供所述角信号(α)的结构元件(10)，在所述物体⑴运动时由所述角检测单元⑶读取所述角信号。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述结构元件(10)螺旋形地成型并且沿着所述物体(I)的运动轨道布置。
11.一种用于借助于根据前述权利要求任一项所述的装置来确定能线性运动的物体(I)的位置的方法，其中 -借助于所述角检测单元(8)检测由所述接触单元(4)提供的角信号(α)，并且 -借助于所述评估单元(9)评估由所述角检测单元(8)所得到的所述角信号(α)，其中根据评估函数(a (X))求出所述物体(I)的所述位置，所述评估函数描述了所述角信号(α)与说明了所述物体(I)的所述位置的坐标(X)的相关性。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述评估函数(a(X))是根据实验确定的。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，即 -预定所述物体(I)的测试位置， -连续地在所述测试位置上检测所述角信号(α)，并且与所述评估函数(a (X))的对于所述测试位置的值相比较，并且 -当所述评估函数的对于所述测试位置的值与在所述测试位置检测的所述角信号(α)有偏差时,更新所述评估函数(α (X))。
【文档编号】E05F1/16GK104169511SQ201380013515
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年3月12日 优先权日:2012年3月15日
【发明者】乌韦·克劳泽 申请人:西门子公司