(57)【要約】本発明は例えばエレベーターなどの、水平または垂直方向の運搬機のための位置参照システムに関する。位置参照システムは、昇降路または誘導路のドアフレームなどの固定構造（４０）に取り付けられた、複数の間隔を置いた色要素つまり反射体（４２）と、反射体の一つを照射するための光源（１２）と、照射された反射体の画像を取得するための検知装置（１０、４８、４８’）とを含む。検知装置によって取得された画像は例えばエレベーターかごなどの運搬機の位置および／または速度を決定するのに用いられる。
2006512568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定構造に取り付けられた複数の間隔を置いた色要素と、
前記間隔を置いた色要素の一つを検出するための、可動構造に取り付けられた手段と、
前記検出された色要素から前記可動構造の位置を決定するための手段と、
を有することを特徴とする位置参照システム。
【請求項２】
前記固定構造がエレベーター昇降路であり、かつ、前記可動構造がエレベーターかごであることを特徴とする請求項１記載の位置参照システム。
【請求項３】
前記検出手段が、前記検出された色要素の色を判定し、かつ前記検出された色要素の上端部と下端部とを検出するための少なくとも一つのカメラを有することを特徴とする請求項２記載の位置参照システム。
【請求項４】
各々の前記色要素が電磁波スペクトルの一意の波長を反射することを特徴とする求項３記載の位置参照システム。
【請求項５】
前記少なくとも一つのカメラが前記エレベーターかごの側面に取り付けられ、前記固定構造が前記昇降路内のドアフレームであり、前記複数の間隔を置いた色要素が前記ドアフレームに取り付けられた複数の、異なる色を付した要素からなることを特徴とする請求項３記載の位置参照システム。
【請求項６】
前記検出手段が前記検出された色要素の複数の一意の色成分を検出し、前記決定手段が前記複数の一意の色成分のうちの一つを位置決め色として選択し、前記複数の一意の色成分のうちの残りを位置決め色に関して正規化し、前記複数の一意の色成分の前記正規化されたものから検出された色要素のデコードされた番号を決定し、前記デコードされた番号から前記検出された色要素を識別することを特徴とする請求項３記載の位置参照システム。
【請求項７】
前記検出手段が、前記色要素の前記検出されたものを照射するための線状の放射光源と、カメラ装置とをさらに有することを特徴とする請求項３記載の位置参照システム。
【請求項８】
前記カメラ装置がＣＣＤカメラを備えてなることを特徴とする請求項７記載の位置参照システム。
【請求項９】
前記ＣＣＤカメラがＣＣＤセンサーと、レンズと、光ガイドとを備えてなることを特徴とする請求項８記載の位置参照システム。
【請求項１０】
前記検出手段が前記エレベーターかごの第一の部分に取り付けられた第一のカメラ装置と、前記エレベーターかごの第二の部分に取り付けられた第二のカメラ装置とを有し、前記第一および第二のカメラ装置が独立に作動して重複した速度および位置情報を与えることを特徴とする請求項３記載の位置参照システム。
【請求項１１】
前記固定構造が輸送誘導路であり、かつ、前記可動構造が乗客室であることを特徴とする請求項１記載の位置参照システム。
【請求項１２】
前記検出手段が、前記検出された色要素の色を判定し、かつ前記検出された色要素の上端部と下端部とを検出するための少なくとも一つのカメラを有することを特徴とする請求項１１記載の位置参照システム。
【請求項１３】
前記色要素が電磁波スペクトルの一意の波長を反射することを特徴とする請求項１２記載の位置参照システム。
【請求項１４】
前記少なくとも一つのカメラが前記乗客室の側面に取り付けられ、前記固定構造が前記輸送誘導路内のドアフレームであり、前記複数の間隔を置いた色要素が前記ドアフレームに取り付けられた複数の、異なる色を付した要素からなることを特徴とする請求項１２記載の位置参照システム。
【請求項１５】
前記検出手段が前記検出された色要素の複数の一意の色成分を検出し、前記決定手段が前記複数の一意の色成分のうちの一つを位置決め色として選択し、前記複数の一意の色成分のうちの残りを位置決め色に関して正規化し、前記複数の一意の色成分の前記正規化されたものから検出された色要素のデコードされた番号を決定し、前記デコードされた番号から前記検出された色要素を識別することを特徴とする請求項１２記載の位置参照システム。
【請求項１６】
前記検出手段が、前記色要素の前記検出されたものを照射するための線状の放射光源と、カメラ装置とをさらに有することを特徴とする請求項１２記載の位置参照システム。
【請求項１７】
前記カメラ装置がＣＣＤカメラを備えてなることを特徴とする請求項１６記載の乗客輸送用位置参照システム。
【請求項１８】
前記ＣＣＤカメラがＣＣＤセンサーと、レンズと、光ガイドとを備えてなることを特徴とする請求項１７記載の乗客輸送用位置参照システム。
【請求項１９】
前記検出手段が前記乗客室の第一の部分に取り付けられた第一のカメラ装置と、前記乗客室の第二の部分に取り付けられた第二のカメラ装置とを有し、前記第一および第二のカメラ装置が独立に作動して重複した速度および位置情報を与えることを特徴とする請求項１２記載の乗客輸送用位置参照システム。
【請求項２０】
可動構造の位置を決定する方法であって、
複数の間隔を置いた色要素を固定構造に取り付けるステップと、
前記可動構造に取り付けられた検知装置を用いて前記間隔を置いた色要素の一つを検出するステップと、
前記検出された色要素から前記可動構造の位置を決定するステップと、
からなる可動構造の位置を決定する方法。
【請求項２１】
前記検出するステップが、前記色要素を放射光源によって照射し、反射された画像を検知装置によって取得することからなることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記検出するステップが、複数の原色を含む反射されたカラー光画像を取得することからなり、前記決定するステップが、前記原色の一つを位置決め色として選択し、残りの色を前記位置決め色に関して正規化することをからなることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記位置を決定するステップが、前記色要素のデコードされた番号を決定し、前記デコードされた番号から前記色要素を識別し、かくして前記可動構造の位置を決定することからなることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエレベーターおよび水平乗客運搬機などのその他の（乗客）運搬機のための、安価で高性能な絶対位置参照システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置参照システムは、昇降路中のエレベーターかご、または誘導路上の（乗客）室の敏速で正確な位置測定を行う制御システムの一構成部分である。位置参照システムの速度と正確さは、一定水準の乗り心地を保証するように所与の制御システムによって決定される。一例として位置測定は１０ｍｓ以内の遅れ、および１ｍｍ以内の精度で行われなければならない。エレベーターの広い運転範囲（５００ｍに達する）および（乗客）運搬機の停留所間の長い距離を考慮すれば、これらの性能要求は非常に厳しいものである。精度および測定遅れへの性能要求に加えて、例えば電源オン時に行われる修正運転を最小にすることは、もう一つの重要な性能要求である。この文脈において、「最小にする」ということは一階以内、または距離にして一停留所以内を意味する。
【０００３】
以下の説明において、エレベーターと言う言葉は先入観なく、水平または垂直の（乗客）運搬機を表すものとして用いられる。
【０００４】
エレベーター用の多くの現有の位置参照システムは駆動モーター、ガバナー、または独立の滑車に取り付けられたエンコーダーに基づいている。このような位置参照システムの問題点は、滑り、ロープの伸び、下位システムの機械的摩耗、および／またはビルディングの揺れなどによって起こる、エンコーダーの読みとりと実際の位置との間の誤差である。この誤差を最小にするために、停止階およびレベリングゾーンの実際の位置を示すいくつかの固定された既知の参照点に基づいて、頻繁に修正が行われる必要がある。ベーン読みとり器およびベーンからなるベーンシステムは、これらの参照点およびその検知手段を提供する。ベーンシステムの単純な機能を考慮すれば、ベーンシステムは非常に費用効率が低い。なぜならば機械工によって昇降路に設置されるベーンは各階について材料に１０ドル、取り付けに０．５時間、および調整に０．１時間を要するからである。まとめれば、現有の位置参照システムの最も重大な問題の一つは性能対費用の比率が低いことである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明の目的は精度が良く、修正運転が最小で済み、設置および保守が容易な位置参照システムおよび方法を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は昇降路または誘導路での設置工事のない、上述の位置参照システムおよび方法を提供することである。
【０００７】
上述の目的は本発明の位置参照システムおよび方法によって達成される。
【０００８】
本発明による位置参照システムは概して、固定構造に取り付けられた複数の間隔を置いた色要素と、間隔を置いた色要素の一つを検出するために可動構造に取り付けられた手段と、検出された色要素から可動構造の位置を決定するための手段とを有する。ここに用いられる「色」という言葉は可視色ばかりではなく、紫外線、赤外線、ラジオ周波数、およびマイクロ波などの、電磁波スペクトルの中の不可視色をも意味する。ここに用いられる「可動構造」という言葉はエレベーターかご、または水平乗客運搬機であってもよい。
【０００９】
また、本発明による位置参照方法は概して、複数の間隔を置いた色要素を固定構造に取り付けるステップと、間隔を置いた色要素の一つを検出するステップと、検出された色要素から可動構造の位置を決定するステップと、からなる。
【００１０】
本発明による位置参照システムおよび方法のその他の詳細、およびそれに伴うその他の目的と利点とは、以下の詳細説明および貼付の図面において説明される。なお、図中の類似の参照符号は類似の要素を表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図面を参照すれば、図１は一次元電荷結合素子（ＣＣＤ）１０に基づく相対位置決めシステムの作用を示している。すなわち、反射体１１が光源つまり線状放射光源１２によって照射される。光が反射体１１によって反射されて光画像１３が生じる。好ましくはＣＣＤ検知装置であるカメラ１０が光画像１３の少なくとも一部を検知し、検知された画像を電気信号に変える。この電気信号はあらかじめプログラムされたコンピューターなどの処理装置１４に伝達され、処理装置１４に付属するメモリ１６に記憶される。処理装置１４にプログラムされた信号処理アルゴリズムを用いて、 ＣＣＤ装置１０の中心１９に対する反射体１１の中心１８の位置を計算することができる。信号処理アルゴリズムは下位ピクセル解像信号処理アルゴリズムを含み、またこのようにして相対距離を計算するための公知の任意の適当なアルゴリズムを含んでよい。ＣＣＤカメラ１０は好ましくはＣＣＤセンサーと、レンズと、光ガイドとを有する。
【００１２】
ＣＣＤ装置１０は好ましくはカラーＣＣＤ検知装置である。こうしてカラーカメラなどのカラーＣＣＤ１０によって検知されたカラー画像は図２に示されるように三原色、すなわち赤、緑、および青に分解されてよい。現今のカラーＣＣＤはこれら三色各々について１２ビットの色の深みを有する。これはカラーＣＣＤが、理想的には２３６色を区別することができることを意味する。このことは、理想的には、カラーＣＣＤセンサー１０を用いてデコード可能な色を用いることによって２３６ビットの情報をエンコードできる事を意味する。三原色の中の一色を位置決めに用いることができ、この色を位置決め色と呼んでもよい。各々の反射体のＣＣＤ画像中の位置決め色の強さは互いに同じであり、例えば１００％であるという意味では、所与の光源の下で、全ての反射体は位置決め色に関して等しく色を帯びる。この場合の位置決め機構は図１に示されるものとまったく同様である。他の二つの原色はエンコード色と呼ばれてもよく、これら二色の組み合わせは、位置決め色に関して正規化された後になんらかの特定の位置情報を含む。例えば青が位置決め色であり、赤と緑がエンコード色であるとする。５００ｍまでのビルディングにおいて、５００色の異なる色は位置情報として十分である（通常のＣＣＤ装置１０の検知範囲が１．３ｍであることを考慮して）。したがって各々のエンコード色について２５の異なる色の深みがあれば十分である。図２に示されるように、Ｒ、Ｇ、およびＢがそれぞれ赤、緑、および青色を表すカラーＣＣＤの色強さ出力であるとする。またＲＢ、およびＧＢを以下のように定義する：
ＲＢ＝［２５×Ｒ／Ｂ］、 ＧＢ＝［２５×Ｇ／Ｂ］
ここにおいて［ａ］はａより小さい最大整数に等しく、位置決め色の強さは１００％である。なお、不均一な照明強さや、日光などの付加的な照明は、反射体のＲ、Ｇ、Ｂを同じ割合で変化させるため、上の式に示される正規化処理は望ましいものである。ここに述べた正規化処理は強さの変動に起因するデコード誤差の可能性を除去する。
【００１３】
デコード表は次のようになる。
【００１４】
【表１】
2006512568.tif 000003
【００１５】
すなわち、 ＲＢとＧＢがそれぞれ１と２４であれば、表１からデコードされた番号が５０であることがわかる。デコードされた番号から、照射されている反射体４２の特定の色要素が決定され、ＣＣＤ装置１０およびそれが取り付けられたエレベーターかごの位置が計算される。この方法を用いる場合、反射体の色は、デコードされたその位置情報が光源の強さの予想される変動の下で同一であることが保証されるように選択される。
【００１６】
５００種の異なる色の反射体を用いることが高くつき過ぎる場合は、位置情報をエンコードするのに異なる色の列を用いることができる。例えば、異なる６色の反射体の４個の列は５００の異なる条件の位置情報を包含することができる。
【００１７】
次に図３（Ａ）および（Ｂ）を参照すれば、本発明の位置参照システム３０の構成および作動機構が図示されている。システム３０において、複数の間隔を置いた反射体または色要素４２が、昇降路４１中のドアフレーム４０または壁などの固定構造に取り付けられる。ＣＣＤセンサーボックス４８を含むＣＣＤアセンブリー３２が、好ましくはエレベーターかごの側面のフレーム３４に取り付けられるが、かごの底部などの任意の他の場所に取り付けられてもよい。一つまたは二つ以上の光源１２がフレーム３４に設けられて、かごの近傍の反射体４２を照射する。
【００１８】
作動においては、光源（単数または複数）１２からの光がかごの近傍の反射体４２を照射する。反射体４２によって反射された光はＣＣＤセンサーボックス４８によって検知され、ここで三原色すなわち赤、青、および緑を表す電気信号に変換される。電気信号はあらかじめプログラムされた処理装置１４に伝達され、エレベーターかごの位置が決定される。前述のように、三原色すなわち赤、青、および緑のうちの一つが位置決め色として選択される。残りの原色を表す信号は上述のようにして正規化される。正規化された信号、および処理装置１４に付属するメモリに記憶されたデコード表から、検出された反射体または色要素４２に対するデコードされた番号が決定される。デコードされた番号によって検出された反射体または色要素４２が識別される。この情報、およびＣＣＤセンサーボックス４８の視野内のその位置を用いて、エレベーターかごの位置が決定される。
【００１９】
必要に応じて、ＣＣＤセンサーボックス４８はその視野内の反射体４２の上端部および下端部を検出するのに用いられてよい。ＣＣＤセンサーボックス４８の視野内の上端部および下端部の位置を表す電気信号を用いて、エレベーターかごの精密な位置が決定される。
【００２０】
次に図３（Ｂ）を参照すれば、二つの問題を解決するために工夫された構成が示されている。一つの問題は環境光による干渉である。この構成では、この問題を解決するためにシールされた光ガイド２０が用いられている。さらに、透明な昇降路においては、各々の光源１２が偏光化された線状の光源であってもよい。これに加えて、必要であれば、シールされた光ガイド２０が偏光窓２２を備えてもよい。偏光化された線状の光源（単数または複数）１２と偏光窓２２とを備えることによって環境光の干渉に対して信号雑音比が向上する。
【００２１】
この構成が解決する他の問題は煙霧である。線状の光源１２とシールされた光ガイド２０とは煙霧の多い条件でも十分に明瞭な画像を与える。なぜならば線状の光源１２とシールされた光ガイド２０とを用いることによって煙霧中の光経路が最小化されるからである。望ましくは反射体４２とＣＣＤアセンブリー３２との間の距離は３．０ｃｍより小さくてもよい。
【００２２】
ＣＣＤアセンブリー３２の位置に対する反射体４２の位置に無関係に一定の強さの反射体画像を達成するために、線状の光源１２に不均一な空間的強さプロファイルを持たせることができる。例えば、光源１２の照明強さが光源の両端で最も高く、光源の中央で最も低くなるようにしてもよい。
【００２３】
図４はＣＩＣ  ＣＣＤに基づく位置参照システムの作動および構成を示している。この図に示されるように、ドアフレーム４０に複数のカラー反射体４２が設けられる。エレベーターかご３５に取り付けられたフレーム３４に、上部ＣＣＤ検知装置４８と下部ＣＣＤ検知装置４８’とを有するＣＣＤアセンブリー３２が取り付けられる。少なくとも一つの光源１２が上部および下部検知装置４８および４８’の各々に付属している。
【００２４】
図４の構成を用いると、次のような機能が達成される。急行ゾーンの両端の二つの階を除いて、任意の隣接する二つの階の間の距離がかごの高さプラス１．３ｍ以内であると仮定して、制御システムへの通常の位置フィードバックが達成される。二つのＣＣＤセンサー４８および４８’が昇降路の任意の地点で精度の高い位置測定とともに速度測定を提供する。急行ゾーンにおいては、急行ゾーンの両端部にそれぞれ二、三個の反射体がある。結果として、本発明の位置参照システムは急行ゾーンが始まるまで、および急行ゾーンが終わった直後から正確な位置決めを提供する。急行ゾーンには停止階がないので、急行ゾーン内の位置決めはオープンループ制御によって行われる。ホテルのロビーなどのような長い階間距離の場合も同じ方法が用いられてよい。
【００２５】
通常終点停止装置（ＮＴＳＤ）および緊急終点停止装置／緊急終点速度制限装置（ＥＴＳＤ／ＥＴＳＬＤ）の領域に１．３ｍごとに反射体を設置することによって、各々のＣＣＤアセンブリー４８および４８’は独立に速度および位置測定の情報を与える。その一つはＮＴＳＤ向け、他方はＥＴＳＤ／ＥＴＳＬＤ向けである。
【００２６】
図４に示されるシステムはまた修正運転を最小にする能力がある。急行ゾーンの両端の二つの階を除いて、任意の隣接する二つの階の間の距離がかごの高さプラス１．３ｍ以内であると仮定して、修正運転を皆無にする能力が達成される。急行ゾーン内では、急行ゾーンの上半部および下半部をカバーする長い反射体を取り付けてもよく、また通常の反射体を通常の階間間隔で取り付けてもよい。反射体の存在に基づいて、エレベーターかごは少なくともかごに最も近い階がどこにあるかを判断することができる。上下どちらの方向に動くかを決定することは、電源が復帰したときに要求される唯一の機能である。長いテープまたは個々のＣＩＣ反射体を昇降路に取り付けることは容易に行われることに注目すべきである。代替法として、エレベーターは電源が復帰した後、階に到達するまで上下どちらかに徐動してもよい。これでも修正運転は一階以内である。
【００２７】
本発明の位置参照システムおよび方法は多くの利点を提供する。すなわち、（１）昇降路または誘導路のいずれの場所においても精度が高い、（２）位置更新速度が高い、（３）設置費用が低く、昇降路または誘導路での工事をほとんどまたは全く伴わない、（４）簡単な構造で機械的摩耗がなく、保守容易であることから保守費用が低い、（５）包括的に適用可能なので管理費用が低い、（６）修正運転が最小化される。
【００２８】
本発明の位置参照システムをエレベーターの位置参照システムに関して説明したが、同じシステムを水平乗客運搬システムの位置決定にも用いることができる。このようなシステムにおいて、固定構造は輸送誘導路のドアフレームであり、可動構造は人を実質的に水平に、または水平軸に対して角度を持って運搬するための装置つまり乗客室である。一つまたは二つ以上の光源および検知装置が可動構造に取り付けられてよい。
【００２９】
本発明の位置参照システムを赤、緑、および青色を検出するための検知装置１０に関して説明したが、検知装置はまた電磁波スペクトル内で一意の波長を有する不可視光を検出するものであってもよく、不可視光は紫外線、赤外線、ラジオ周波数、およびマイクロ波を包含するがこれに限定されない。これに関連して、各々の色要素４２は電磁波の一意の波長を反射してよい。
【００３０】
本発明によって前述の目的、手段、および利点を完全に満足する位置参照システムが提供されたことは明らかである。本発明をその特定の実施例に関して説明したが、これまでの説明を読んだ当業者には他の代替法、改良、および変更が明らかとなろう。したがって添付の特許請求範囲の範囲はこれらの代替、改良、および変更を包含することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は電荷結合素子（ＣＣＤ）に基づく位置決めシステムの概念図である。
【図２】図２はカラーＣＣＤ画像の赤、緑、青（ＲＧＢ）分解の概念図である。
【図３】図３（Ａ）および（Ｂ）は本発明による位置参照システムの概念図である。
【図４】図４はカラー（ＣｉＣ）ＣＣＤに基づく位置参照システムの概念図である。
【図１】
2006512568.tif 000004
【図２】
2006512568.tif 000005
【図３】
2006512568.tif 000006
【図４】
2006512568.tif 000007
【国際調査報告】
2006512568.tif 000008