CN101855420A - 控制垂直或水平运动的门并相对于障碍物对门关闭平面加以保护的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种对用于控制门的系统的简化，其中，该门利用电机驱动设备可以这样地经过矩形的门开口从开启位置离开移动到关闭位置，即门向关闭位置运动时可以探测障碍物的入侵，这种简化这样地实现，即距离测量探测射束在门运动平面内在优选90°的扫描范围上偏转，从而使距离测量扫描射束以确定的扫描相位投射到最前面的门棱上并且随后投射到门的侧面的边界上，其中，当各个出现的距离测量值在确定的公差范围中小于各个期望的距离测量极限值时，随之通过将距离测量极限值与各个测定的距离测量值进行比较来探测障碍物，该距离测量极限值相关于最前面的门棱对应于一个特征曲线域，并且相关于门开口的侧面边界对应于一个唯一的特征曲线。

Description

控制垂直或水平运动的门并相对于障碍物对门关闭平面加以保护的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于保护门的或另外的关闭部件的门关闭平面的一种方法和一种装置，该门或另外的关闭部件通过在垂直的或水平的平面内的运动来关闭开口。

背景技术

通常所知，必须在自动控制的大门或门中采取安全措施，从而使障碍物或人不会被运动的门关闭棱击中并且进而被伤害或者说受伤。

众所周知，为此目的人们在自动控制的大门或门的易碰边缘上布置接触棱保护装置，其在出现反作用力(探测到障碍物)的情况下使大门驱动设备或门驱动设备制动或者甚至以反转方向而导致“空运转(Freifahren)”。

另一个已知的确保了这种安全防护的解决办法在于，在接近门关闭平面的前方和后方安装了光电栅栏或光栅，其由大量的光电栅栏组成，并且由此在门棱的两侧产生安全光帘。

一个很有利的系统用来实施上述解决办法，其中连续性未被注意(unberuecksichtigtlassen)设置了固定的光电栅栏，因此EP 0902158作出说明，即利用仅仅一个光电栅栏在门关闭平面内可以自身运转。

一个另外的安全的可能性在于，在大门或门的开口上部安装传感器，这些传感器分别在门关闭平面的前面附近产生安全区域，该安全区域一直达到底部并且也可以在深处具有空间上的延展。这里常见的是红外线传感器或超声波传感器，以及雷达传感器。

一个另外的可能性是，已经在门开口的前部区域中进行探测并且因此得知物体或人的接近。EP 1470314对此说明了一个可靠的、有利的方法。

那么关于反应物体接触的系统的明显的缺点在于，在传感器能引起制动或门驱动设备的运动方向反转之前，无论如何都会发生接触。在一定条件下由此会导致轻伤和损坏。

利用光电栅栏和光栅的解决方法有以下缺点：即由于外界光流、污染或者不精确的组装而发生故障。从实际情况考虑，结构方面的费用高，即至少必须安装两个系统组件，即光栅系统中的发射器和接收器。基于在大门/门的边框的前方和后方的光栅的组装，因此需要安装四个组件。此外，根据该解决方法在门棱前仍留下一个不安全区域。

在EP 1470314中描述的解决方法为前部区域的安全而设计并且具有高成本。视安装而定，在门关闭平面前存在安全漏洞，该门关闭平面仅仅可以借助两个传感器系统实现覆盖。门关闭平面的安全不是首要目的而且相应的门关闭平面不是被平面地覆盖。

发明内容

本发明的目的在于，实施一种具有根据权利要求1的前序部分所述特征的方法，其中，用于在门关闭平面内安装相对大量的用于组成光栅的光电栅栏的发射器和接收器的所必需的高的技术费用被避免，并且还避免了如下缺点，其可能由于在所属的导向装置中的门扇在发射器和接收器旁边经过并且在发射器和接收器的接收面的前方附近出现。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1所述的特征实现。

本发明也涉及一种用于实施根据权利要求1所述方法的装置。有利的设计方案和改进方案在方法-从属权利要求和设备-从属权利要求中描述。

根据用于实施这里给出的方法的装置的一个优选的实施例，设有：距离扫描探测器，其产生距离探测射束；扫描激光扫描仪，其把清晰的成束的光束对准最前面的门棱和门开口的侧面的边界，其中相对于微小的困难做出准备：如此清晰地来聚集扫描射束，从而使扫描射束在通过门运行限定的公差边界之内精确地投射在最前面的门棱上，并且距离扫描探测器的反射的信号可以用于以高度准确性来评估其渡越时间测量。

在此强调提出，在以下的说明书中和在权利要求书中很大程度上涉及了作为需要进行监视和控制的关闭部件的门，其尤其在垂直方向上在关闭位置中运动。本发明然而也包括水平运动的门、门框、建筑工地遮盖物、游泳池遮盖物、货物运输船的装卸舱口盖子和其他更多类似物。

附图说明

下面对根据本发明的具体实例依据以下附图加以解释。

图中示出：

图1示出用于实现这里给出的方法的滚动区段门的立体示意图，该滚动区段门垂直在开启位置或者关闭位置中可运动；

图2示出了可垂直运动的门的示意图以用于限定几何尺寸；

图3示出了用于解释根据本发明得到的极限值的特征曲线图表，该极限值用于与这里给出的装置的距离扫描探测器的距离测量值相比较；

图4示出最前面的门棱的设计方案的示意图，该设计方案用于改进门棱的反射特性；

图5至图8示出大门系统或门系统的示意图，对其可以使用这里给出的措施用于控制各自的关闭部件；和

图9示出用于说明通过距离扫描探测器得到的极限值测定情况的三维设计视图。

具体实施方式

图1以示意性立体图示出区段滚动门1，其可以在侧面的导轨5和6之间通过向轴2弯曲的卷取机3向下下降以用于关闭门开口4，轴2利用驱动设备7以相应的方式转动。相反，门1可以通过驱动设备7的换向提升，以用于在导轨5和6之间开启门开口4。

如果在关闭区段门1时障碍物8向着门开口4的方向运动，那么因此必须通过驱动设备7的制动或者必要时通过驱动设备换向来终止门1的关闭运动，以便下方的或者最前面的门棱9不会碰到障碍物8并且不会对该障碍物产生损伤或者被障碍物8损伤。

在出现障碍物8的情况下，在区段滚动门1的驱动电机设备7上引起制动或/和换向的警报信号由导线10提供。该警报信号和任何控制设备无关，利用该信号例如操纵人员可以通过门控制器打开或关闭驱动设备7，该信号由距离扫描探测器的监视控制设备产生，对此随后详细进行探讨。

距离扫描探测器位于门开口4的下方边角附近，也就是门开口4的那个矩形边角，其相关于下方的或最前面的门棱9的向下运动，该矩形边角位于在最前面的门棱的关闭位置附近，距离扫描探测器和一系列各种不同的组件共同以标号12示出。

距离扫描探测器在优选的实施例中尤其包括激光发射单元和激光接收单元，这两个单元的发射射束和接收射束借助于偏转机构(该偏转机构优选地通过旋转镜来实现)径向地在至少90°的范围上偏转。偏转机构通过驱动电机驱动，其中在发射和接收传感器信号时连续地测定偏转镜的瞬间位置。为控制单元输送了渡越时间测量的结果值和镜子的角度位置，从而由此可以形成由渡越时间和射束方向组成的值对。

在此对实施例的解释加以设定，即旋转镜这样地以顺时针方向旋转，即距离测量探测射束在在此令人注意的0°到90°的偏转范围中首先向上指向，并且随后在该偏转范围的终点水平地指向，如图2所示。

在扫描周期开始时，监视控制设备的距离扫描探测器12就详细地进行信号报告，也就是当扫描角度α为0°，直至碰到距离测量探测射束的距离为h时，即此后刚好要确定的、在零位之上的最前面的门棱9的高度，在随后，当在扫描周期结束时扫描角度α的值为90°，距离扫描探测器12就将距离r以信号报告给监视控制设备，其显而易见的，如图2示出的，对应于门开口的宽度b。

由距离扫描探测器12传导的在90°范围的扫描周期期间的距离数据r的相关性的区别逐段地在于，当最前面的门棱9在关闭方向上运动时，距离测量值r从一个扫描周期到一个扫描周期相应于变小的高度值h遵循每次不同的特征曲线进行变化，在随后，当在扫描角度α的中间值时，距离测量探测射束投射在侧面的边界上或者导向装置6上时，用于距离测量值r的相同的特征曲线从一个扫描周期到一个扫描周期总是有效的，正如已经在图3中清晰地示出。

图3中的点划线20在测量值r的图表中根据下列方程提供距离测量值，其中，该测量值取决于在距离测量探测射束投射在滚动门的侧面的导向装置6时的扫描角度α：

$r=\frac{b}{\sin \mathrm{\α}},$

当距离测量探测射束投射在最前面的或下边的门棱9上时，具有下列方程的特征曲线域

$r=\frac{h}{\cos \mathrm{\α}}$

具有效力，其中h的大小与时间相关。

即使在此不以更精确的数学方式来显示，其复原也没有给本领域的专业人员制造困难，至少参考图3确定了，即假设一个相对门下降速度很高的距离测量探测射束的角速度，在此期间差不多可以从最前面的或下方的门棱9的固定高度h出发，当距离探测射束投射在水平的下方的门棱9上，并且还没有投射在门开口4的侧面的边界6上时，对此在图3中通过实线示出的特征曲线适用于公式

该曲线在图3中以21标出。

但如果滚动门1的下降速度相对于距离探测射束的扫描速度或角速度不能再被忽略，那么当每个扫描周期期间，特征曲线

就相应于在图3中标出的虚线22向下偏移。

考虑到所有有关的值对，门关闭棱的各自的位置得出了各自的恒定的值以用于门位置的h′，即：

h′＝r₁cosα₁＝r₂cosα₂＝.....＝r_ncosα_n

在此注意到，当距离扫描探测器12在监视控制设备中输入距离测量值，其和距离极限值比较，该距离极限值已经放置在存储介质中和事先联系到图2和图3提出的想法保持一致，在预定的公差极限内的距离测量值与距离极限值相同时，识别出正常的门关闭过程，并且不会通过由监视控制设备产生的报警信号触发驱动设备的制动。

但是当一个似乎不希望的小的距离测量值由距离扫描探测器12在距离测量监视器射束的确定的角度位置中进行信号报告时，其指示出距离测量探测射束投射到障碍物8上，该障碍物在门关闭运动时驶入到了门开口4中。此结论不仅对于扫描相位是有效的，在该扫描相位期间距离测量探测射束投射在最前面的或下方的门棱9，而且在部分扫描周期中也是有效的，在该部分扫描周期期间距离测量探测射束投射在门开口4的侧面边界6上。

因此在这里给出的系统中可以利用一个唯一的、布置在矩形门开口的一个边角内的距离测量装置监视整个的门关闭平面，该距离测量装置在门关闭平面内具有90°的扫描范围，而不需要在门关闭平面上撑开由大量光电栅栏组成的光栅。

如果用于门1的驱动设备7如此被设计，即从最前面的门棱9的恒定的关闭速度出发，那么可以提出在监视控制设备中，准备好的距离极限值从特征曲线21到特征曲线21或者从特征曲线22到特征曲线23(后一种在距离扫描探测器12的相比较慢的扫描情况中)的自动的转接。

然而根据在此给出的系统的一个有利的改进方案，这也是可能的，即利用距离测量探测射束和距离扫描探测器12并与监视控制装置一同执行相关于最前面的或下方的门棱9的关闭速度的甚至每一次速度测量，其中参照根据图1和图2的实施例，在彼此紧接着的扫描周期中计算扫描角度α＝0(即r＝h)时的彼此紧接着的测量值。在监视控制设备中使用的电路的工作速度高时，也可以对在一个和同一个扫描周期中出现的、在扫描角度α＝0或与0有偏差的扫描角度的距离测量值时的速度测量进行评估。

不依赖于精确地数学检测分别在存储设备中准备的距离极限值，该距离极限值也可以由此获得，即在关闭运动中执行门1的初始化过程在关闭过程并在该初始化过程期间收集分别在确定的扫描角速度时所测定的距离测量值，并且存储在存储介质中，其中在运行中根据分别通过距离扫描探测器测量的门位置以及也许根据测定的门速度来对存储介质进行寻址，从而重新提取用于与各个距离测量值进行比较的距离极限值。

图4示出了一个实施例，在该实施例中，尤其是在运行阶段中，在该阶段中最前面的门棱9处于关闭位置附近，为了改善最前面的或下方的门棱9相对于距离探测射束的反射性能，固定有波浪型材或锯齿型材，其在图4中以标号24示出。

图5至图8示出大门或门或关闭部件，在其上可以应用这里给出的系统。在图1至图4中的相应的部件在图5至图8中也应用相同的参考标号。

在根据图5的实施例中，扫描机构，也就是例如距离扫描探测器12的旋转镜也类似地如在根据图1中的实施例中那样布置在门开口4的下方边角中并且位于限定门开口的支架25的附近，该支架和被开槽的支架26在门开口4上远离地相对布置，其中支架25和26承载了配有滚动导向部的连接梁27，大门门扇或门扇28悬挂在连接梁上并且通过驱动设备7可移动以用于开启或关闭门开口4，该驱动设备在图5中仅仅示意性地示出。旋转镜的转动方向参考图5示出的位置例如选择为逆时针方向，如此，距离探测射束首先投射到门扇28的下方最前面的棱上并且如事先说明的那样，距离探测射束或者从一个扫描周期到一个扫描周期执行对门扇28的关闭运动的速度测量，或者通过在一个或者相同的扫描周期内的、在较小的偏转调节范围中彼此毗邻的距离测量值之间的比较来执行这种速度测量，从而独立地执行联系到图3描述的、距离极限值特征曲线的评估。在距离探测射束偏转的一个确定的持续时间之后，该距离探测射束穿过连接梁27投射在边界上，从而使距离测量值得出对应于图3的特征曲线20的距离测量极限值。

根据图6，如果在此给出的系统应用在可水平运动的门扇28上，该门扇未悬挂在连接梁上方，而是例如利用滑轮支承在水平的基座上，如图6中示意性地以标号29和30所标明的那样，那么扫描机构，例如距离扫描探测器12的旋转镜布置在支架25的上端部上，其中距离测量探测射束在门扇28的最前面的棱上首先水平地投射在上方边角上，然后相应考虑，如考虑根据图3中相关的距离极限值的特征曲线域21和22射在最前面的门棱上，当距离测量探测射束在顺时针方向上偏转地沿着门棱向下移动，并且随后投射在水平基座上或者投射在水平穿过的门扇28的地基30上，并且然后相应的根据图3考虑特征曲线20时，距离测量-探测射束向下定向一直到达垂直位置。

由图7示出的实施例未与在图1中说明的系统在本质上相区别，图7清晰示出，显而易见的，距离扫描探测器12的旋转镜或其他的反射设备也可以布置在各自其他的、下方的边角中，该边角属于矩形的、需要由区段门1来遮盖的门开口4，由此，图7相对于图1例如从门扇平面的各自另外的侧面示出一个视图，如同通过在图7中导向装置5和6的说明可以得知其与在图1中导向装置5和6的说明的区别。由此，根据图7的实施例进一步区别于根据图1的那个实施例，即导向装置5和6在根据图7的实施例中通过被开槽的连接梁27连接，门扇穿过连接梁的槽开口被驱动设备7在关闭位置降下或者在开启位置抬起。

然而可以看出，如图8清晰地示出，利用在这里示出的系统而可以关闭的矩形的门开口的平面的位置并不限于垂直的平面。该位置也可以相对垂直方向占据一个固定角度或水平地导向，如在图8中清晰地所示。在避免最前面的门棱和障碍物的碰撞的情况下，这些开口应该通过相应的监视来关闭，对于可穿过的建筑工地遮盖物、游泳池遮盖物、货物运输船的装卸舱口盖子和其他类似物尤其具有重要意义。

对于所有前面说明的实施例有效的是，代替准确的几何思考以用于确定准备好的距离极限值，其根据距离测量探测射束和实际测定的距离测量值进行比较，距离测量探测射束经过重复的扫描周期沿着最前面的门棱和沿着门导向装置的侧面边界远离引导并且在此分别收集距离测量值，其随后利用固定的公差作为距离测量极限值存储在存储装置中。该存储装置此后根据可能预设为恒定的门关闭速度或者根据一个从一个扫描周期到一个扫描周期测定的门关闭速度或者根据一个短时间测定用于开始扫描周期的门速度，依据相应的寻址在对最前面的门棱扫描时提供距离测量扫描射束的长度的恰好这个极限值，此后，如果未超出极限值，指明障碍物并且引起门扇或门的电机驱动设备的制动或/和换向。当对距离测量探测射束沿着门的侧面的直线导向装置扫描时，准备好的极限值通过根据图3的特征曲线20的那个部段保持不变，该部段在相遇点到朝向距离测量扫描射束r的长度之间保存，并和门开口的宽度b保持相等，该相遇点是图3中当前的特征曲线21或22和单独的特征曲线20的相遇点。

图9最终还示出了三维设计的图表，其使得涉及预定极限值的距离扫描探测器12的思考简单化。该图表也就不是必须的极限值特征曲线，正如其同样在图3中示出并如上面所说明地那样。

距离扫描探测器12的扫描速度或角速度可以特别高，由此，在距离扫描探测器12的扫描循环期间，关闭的门可被视为停滞的，最前面的门棱在循环时也可以视为占据固定的高度位置h，h₁，h₂和类似位置，由此有可能在距离扫描监视器12中已经进行对所测定的值r的三角法的处理并且随后和固定的极限值进行比较。

图9示出和下降的门棱的平面相对应的图表平面TK，其中门开口的宽度表示为b。

当发射探测射束时，对在固定高度内的、位于下方的门棱进行扫描，通过由距离扫描探测器测定的值的乘法得到r并且通过rcosα代替(stets)固定值h的乘法得到经过逆时针方向扫描瞬间的扫描角度。

然后扫描射束接触到边角，该边角位于最前面的门棱和门开口的相对距离扫描监视器放置的边界之间，因此图表平面SF适用于下面的极限值计算，图9示出相对于平面TK 90°角的该图表平面SF，并且当扫描射束射在门平面的侧面的传导装置上时该平面体现了这种关系。

这里对于自身长度和扫描角cosα相乘的探测射束适用的是，替换数值b得到，探测射束在水平方向内射在边角上有效，该边角位于最前面的门棱和直到朝向探测射束的方向的侧面的门边界之间。

此外一直也被关注的是，当探测射束射在位于最前面的门棱和门开口侧面边界之间的边角上时，图表平面TK调换为图表平面SF，如同通过图9中弧形箭头W₁，W₂，W₃表明在地基之上的、各个最前面的门棱的较小的形成中的高度h。

通过在距离扫描探测器中、和最前面的门棱的各个瞬间高度相关的相应的乘法调节，实现与距离测量的分析结果相比较的、预定的极限值为固定值。

最后仍要提到，也通过这里说明的理论可以使用实施例，根据其两个门扇彼此对称地运行，如此，距离扫描装置位于邻近两个门扇的相遇点并且然后在相应改变的实施例中扫描射束的转动范围前移180°。这种改进的实施例可被认为是包含在从属权利要求中。

Claims (7)

1.一种用于控制门(1)的方法，所述门可利用电机驱动设备(7)在至少一个直线导向装置(5，6)上经过矩形的门开口(4)从开启位置离开移动到关闭位置，也就是说以这种方式，即在所述门向所述关闭位置运动时，由于探测射束中断而探测到障碍物(8)侵入到当时剩下的门开口中，引起所述电机驱动设备(7)的制动或/和换向，其特征在于，在所述门开口的矩形边角附近借助于距离测量扫描探测器(12)使距离测量探测射束在优选为90°的角度范围上在门运动平面内偏转，所述矩形边角位于相关于关闭运动的最前面的门棱(9)的关闭位置附近，在所述偏转运动期间所述距离测量探测射束的探测到的距离测量值或者通过三角法被转换成门尺寸的距离测量参考值分别与当所述距离测量探测射束投射在所述最前面的门棱(9)上和投射在矩形的所述门开口(4)的平行于门运行方向的边界上时、在存储介质中提供的相应的距离测量极限值或者通过三角法被转换成所述门尺寸的距离测量极限参考值比较；以及在出现与此相比较小的距离测量值时产生引起制动或/和换向的警报信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对提供用于所述距离测量值的所述距离测量极限值进行取决于门运动速度的调制，其中在投射到所述最前面的门棱(9)上时收集到所述距离测量值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述距离测量探测射束在优选90°的偏转范围上的单次的偏转运动期间也进行对取决于所述门运动速度的、被提供用于相关于所述最前面的门棱(9)的所述距离测量值的所述距离测量极限值的评估。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述距离测量极限值通过所述门(1)的初始化过程在关闭运动中被收集并且在与所述门运动速度相关的、可寻址的存储设备中被提供。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，为了调制所述距离测量极限值，速度测量通过所述距离测量探测射束、在符合于所述距离测量探测射束投射在所述最前面的门棱(9)上甚至或者符合于在同一个扫描周期内或者从一个扫描周期到一个扫描周期内的所述距离测量探测射束的小的转动范围的情况下实现。

6.一种用于实施根据权利要求1至5中任一项所述的方法的装置，其特征在于，距离扫描探测器(12)放置在矩形的门开口(4)的边角中，所述边角在门关闭位置中，位于相关于门关闭运动的最前面的门棱的附近，所述距离扫描探测器具有旋转镜(15)，所述旋转镜和激光雷达探测器共同起作用。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述最前面的门棱上固定了具有波浪型材或锯齿型材的反射带区(24)，所述反射带区也在距离测量探测射束相对于所述最前面的门棱的垂线角度大时确保所述最前面的门棱的足够的反射(图4)。

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