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CN102016640A - 用于门组件的存在检测器 - Google Patents

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CN102016640A
CN102016640A CN2009801150215A CN200980115021A CN102016640A CN 102016640 A CN102016640 A CN 102016640A CN 2009801150215 A CN2009801150215 A CN 2009801150215A CN 200980115021 A CN200980115021 A CN 200980115021A CN 102016640 A CN102016640 A CN 102016640A
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CN
China
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door
detecting device
transducer
detection
ultrasonic
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Application number
CN2009801150215A
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Inventor
尤里·阿加姆
皮诺·马科维乔
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Sensotech Inc
Original Assignee
Sensotech Inc
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Publication date
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Abstract

本发明描述了一种用于门组件的存在检测器，该门组件包括用于关闭门入口的门。该检测器包括换能器组件，其安装到门组件并用于在门入口附近发射至少一束超声检测波束并用于在身体与该至少一束检测波束相交时触发代表身体位于门入口附近的检测信号，且包括控制器，该控制器用于接收代表门位置的信息并用于相应于门的位置控制该至少一束检测波束的发射。检测器组件运行在横穿模式、搜索模式或这两种模式下。

Description

用于门组件的存在检测器
背景技术
用于检测人或物体出现在自动门入口处的系统和方法在本领域已是公知的。这些系统通常包括在门上方的红外(IR)和/或微波检测器，在人朝向入口移动时检测器记录返回到检测器的发射波束的频率增加，且更通常地感知来自要被检测的物体的运动。
在本领域还公知的是在枢转门的两侧上使用这种系统，例如在门被在一侧的人打开时防止门撞到到达其另一侧的人。
已经提出了雷达技术作为这种系统中的微波技术的替换。
但是本领域公知的系统和方法存在以下缺陷：
-雷达和无源IR技术仅可用在要检测的目标在移动的情况下；
-特别是在基于IR的系统的情况下，环境必须被控制，这种系统例如对雨、灰尘和光照条件敏感；
-IR传感器也对环境敏感，由此倾向于产生误警报。它们不能在门进入检测器检测内时运行，且不能在门移动时启动；且
-IR传感器不是非常准确且由此必须从距离门相对较长的距离处进行检测。
本领域对该具体问题的通常解决方案(该问题在垫体门应用中更常见)是在门的入口处设置IR交叉波束。但是，这存在上述的IR传感器的局限性，如对灰尘敏感，且因为最终得到的波束很细，所以其不能覆盖整个门口。
附图说明
在所附附图中：我们描述了通过“搜索(ranging)”方案形成的声学虚拟幕墙。在该构造中，每个换能器可发射声脉冲并检测来自目标的返回信号或来自在其前方的发射换能器的脉冲。搜索锥形的长度可被控制且可在门运动时改变。
图1A是根据第一实施例的用于滑动门的存在检测器的示意性正视图，显示了横穿运行模式；门被显示为是完全打开的；
图1B是图1A的系统的示意性正视图，显示了在门关闭时超声波束的调适；
图2是根据第二实施例的用于滑动门的存在检测器的示意性正视图，显示了搜索运行模式；
图3是根据第三实施例的用于垂直滑动门的垂直检测器的示意性透视图；
图4是根据第四实施例的用于滑动门的存在检测器的示意性正视图，显示了双运行模式；
图5是根据第五实施例的用于滑动门的存在检测器的示意性正视图，显示了双运行模式；
图6是根据第六实施例的用于枢转或摆动门的存在检测器的示意性正视图，还显示了搜索运行模式；
图7A-7C是根据第七示例性实施例的用于一对枢转门的存在检测器的示意性俯视图，显示了在门打开时的搜索运行模式和检测覆盖区域的改变；
图8A-8C是根据第八实施例的用于一对枢转门的存在检测器的示意性俯视图，还显示了双运行模式以及根据门的位置调适的检测器构造；
图9A-9B是根据第九实施例的用于滑动门的存在检测器的示意性正视图，显示了安装到门框的超声换能器；图9A显示了完全打开的门且图9B显示了部分关闭的门；
图10A-10B显示了根据第十一实施例的用于单个滑动门的存在检测器的示意性正视图，显示了将超声换能器安装到门框且显示了进一步使用检测器来确定门的位置，
图11A-11B是第十二实施例的用于滑动门的存在检测器的示意性正视图，显示了将超声换能器安装到门板中一扇并显示了进一步适应检测器来确定门的位置；
图12A-12B是根据本进一步方面的门位置检测器的示意性正视图；
图13根据第十三实施例的包括存在检测器的动力门示意性截面，显示了投射在门两侧的声学锥形的使用，其中该锥形被限制到刚好位于地面上方的距离；
图14A-14B是图13的动力门的示意性俯视部分截面图，显示了图13的存在检测器的运行；
图15是根据地十四实施例的存在检测器的示意性透视图，用于启动滑动门；
图16A-16D是根据地十五实施例的用于动力门组件的存在检测的示意性透视图，显示了在门位置改变时检测区域的改变并示意性地显示了在被编码器读取时门板和门框之间的角度；
图17A-17C是动力门组件的示意性正视图，显示了温度对检测波束长度的影响；
图18是显示了在没有应用温度和/或声速改变补偿时随温度改变的波束长度变化的图；
图19是根据本发明另一方面的适应性超声检测方法的流程图；和
图20是图19的超声检测方法阈值建立的流程图。
具体实施方式
在以下的描述中，附图中类似的特征被赋予类似的附图标记，且为了不会对附图的作用造成影响，一些元件在它们已经在之前的附图中出现过的情况下没有在一些附图中被标出。
根据本发明的实施例，提供一种用于门组件的存在检测器，该门组件包括能关闭门入口的门，该检测器包括：
换能器组件，安装到门组件上，用于在门入口附近发出至少一束超声检测波束并用于在身体与该至少一束超声检测波束相交时触发代表位于所述门入口附近的检测信号。
应注意，在本文中以及在所附权利要求中所用的用语“身体”包括人、动物、肢体或其一部分以及诸如(但不限于)能反射或阻挡超声波束的箱包和包裹这样的物体。
在本文和所附权利要求中所用的用语“门组件”包括安装到门框的一扇或多扇门，或更通常地是组装在一起以选择性地关闭入口的一扇或多扇门。
在本文和所附权利要求中所用的用语“门”包括用任何材料制造且具有任何形状和尺寸以及能可移走地阻挡入口的任何门板。
在本文和所附权利要求中所用的用语“门框”包括用于操作性地安装门的任何结构元件，包括墙壁、地面、顶棚及其组合以及梁或机械部件的任何组件。
用语“温度改变”的使用不应在本文中受到任何限制且应理解为包括会影响声音速度任何环境改变，包括雨、雪、湿度等。
当在权利要求和/或说明书中结合用语“包括”使用时，词语“一”意味着“一个”但也表示“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义。类似地，词语“另一”也可意味着至少有第二个或更多。
如在本说明书和权利要求(一个或多个)中所用的，词语“包括”(以及诸如“有”这样的任何具有的形式)，“包含”(诸如“包含”这样的任何包括性的形式)或“含有”(如“含有”这样的任何包含性的形式)，是包括性的或开放的含义以便不会排出额外的、未阐述的要素。
用于门组件14的存在检测器10的第一实施例显示于图1A-1B中，该门组件包括门板12。根据第一实施例，门组件14是电梯门的形式。
滑动门板12可滑动地安装到门框(未示出)，以便朝向和远离彼此并沿通过两扇门12所限定的平面做往复运动。两扇门12可从图1A所示的完全打开位置运动到完全关闭位置，在该完全关闭位置中，两扇门的相面对的横向侧16相邻靠且入口19被关闭。滑动门12的自动打开通过任何公知技术的控制。因为滑动门的运行被认为是在本领域中公知的，且出于简要的目的，不再对其进行描述。
存在检测器10包括换能器组件，其包括两个超声换能器阵列18和20，每一个安装在相应门板12上并在门板的相面对侧16附近且沿着该相面对侧安装。两个阵列18和20经由安装梁22安装到门板12。根据进一步的实施例(未示出)，阵列18和20直接安装到门板12。任何安装元件或器件可用于将换能器阵列18和20固定到门板12。
第一换能器阵列18(其安装到第一门板12)是超声发射器的形式，用于在门入口附近并平行于该入口发出超声检测波束，且第二换能器阵列20是安装到第二门板12的超声接收器的形式。
超声发射器18每一个通常瞄向多个超声接收器20的方向，以便形成能在发射器18和接收器20之间产生检测线24的多束超声检测波束。这许多线24一起限定了掩蔽入口19的声学检测幕墙(acoustic detecting wall)26。
根据第一实施例的存在检测器10还包括或联接到控制器(未示出)、联接到控制器的脉冲发生器(未示出)和联接到电脉冲发生器的检测器驱动器(未示出)。发射器18经由传感器驱动器联接到控制器，且接收器20联接到控制器。控制器、脉冲发生器、传感器驱动器和换能器18-20连接到电源(未示出)，其是12-24伏DC(直流)电源的形式。当然，电源可以采用允许为存在检测器10供电的其他形式。
脉冲发生器包括振荡电路并允许产生在人听觉范围以上的频率的脉冲信号。这种脉冲信号被放大到合适的电压并被传感器驱动器驱动到换能器18。换能器18将来自驱动器的电压转换为超声波束24，该波束通过空气传播直到接收器20，除非有身体与波束24中的一束相交。
控制还用于收集信号并用于触发警报信号，或发送信号到门控制器(未示出)以防止门在一束或多束超声检测波束被相交或被横穿时门关闭。该系统10由此可以说是运行在横穿模式(crossing mode)。系统10的控制器10被构造为能识别并由此响应于来自接收器20的信号，该信号代表身体与在每个接收器20处应该出现的检测波束中的一束相交或没有相交。
因为超声脉冲发生器和超声检测器驱动器在本领域中应是公知的，且为了简要的目的，没有在本文中详细描述它们。
即使根据第一实施例的存在检测器仅在门12开始关闭时启动，但是根据进一步实施例(未示出)的用于门的碰撞检测器的控制器可构造为总是保持启动，以监视是否有横穿入口19的情况，存在检测器的警报仅在门开始运动时或刚好在门开始运动之前被启动。
如图1B所示，系统10的控制器被构造为将检测线24的配置形式与门板12之间的距离相适应。这允许根据入口19的尺寸来改变检测幕墙26的密度。更具体地，控制器针对每个发生器18改变触发设定，以使得其例如仅沿两个接收器20的方向发射(见图1B)且随后仅沿面对的接收器20的方向发射。
尽管换能器阵列18和20已经显示于图1A和1B中并且在门板的相面对的侧边附近并沿该侧边安装到门板12上，但是它们可以安装在门板上的其他位置，以便形成检测线24。但是，本领域技术人员应从上面内容中理解，阵列18和20越靠近门板12的内横向侧边安装，则其越易于将检测线24的数量与两个门板12之间的距离适应。
根据进一步的示例性实施例(未示出)，每个门板12可包括发射器和接收器的组合。根据进一步的示例性实施例，阵列18和20包括既能发射又能接收超声波束的换能器以及在相对侧边上的反射器。
将参照图2来描述根据第二实施例的用于滑动门组件14的存在检测器30。因为系统30类似于系统10，且处于简要的目的，仅进一步在本文中描述这这两种检测器之间侧差别。
存在检测器30包括换能器组件，该组件包括超声换能器32的两个线性阵列31，每个阵列31在门板的面对入口19的侧边16附近沿该侧边安装在相应门板12上。阵列31经由安装梁22安装到门板12。
每个阵列31包括多个超声换能器32，所述多个换能器安装到相应门板12的侧边，用于根据换能器32的位置和方位感知来自位于入口19附近或在入口处的目标的反射。
根据该第二实施例，每个换能器32可以说是运行在搜索模式(rangingmode)下。换能器联接到控制器(未示出)，该控制器被构造为驱动换能器32，以使得它们在动态地与两个门板12之间的距离适应或与任何其他调整需求适应的范围内进行发射并检测。更具体地，检测锥形33的长度和/或检测锥形中的非敏感区域可在门关闭(见箭头34)或门打开(见箭头36)过程中改变，因为两个门板12之间的距离有改变。存在检测器30的控制器由此联接到门组件14的控制器(未示出)。激励电子器件和放大器二者设置有控制电子器件，且因而其能改变激励的量，包括其持续时间和幅值。
如图3所示，显示了根据第三实施例的存在检测器40，换能器32的两个阵列31中的一个安装到垂直打开的门42，如常规的车库门。在该情况下，换能器阵列31被安装在门42的远侧边44附近，以在如上所述的搜索模式下运行。门阶(未示出)也可设置有其他换能器或反射器，以允许横穿模式的运行，在该情况下检搜索离可根据与地面位置有关的门位置来改变，如参照图1A-1B并在上文所述的。
图4显示了根据第四实施例的用于门组件的存在检测器50。因为存在检测器50类似于图2的存在检测器30，且出于简要的目的，仅在本文中描述了两种检测器50和40之间的差异。
检测器50包括超声换能器32的单个阵列31，其在门板的面向入口19的侧边16附近并沿该侧边安装到门板12中的一个。换能器32通常瞄向相面对的门板12’的横向侧边16’。换能器32运行在如上所述的搜索模式下，其中每个换能器32更具体地运行在三个检测区域中：最靠近换能器32的死区52、距离换能器32较远的有效区54和在死区52和非有效区56之间的非有效区56。
除了与门板12的相对位置适应外，换能器32的敏感度还进一步与每个所选区域适应。这允许在门12关闭过程中在根据在入口处身体的检测空间可能性的情况下来修改检测精度。有效区域可被分为多个子区域，以适应诸如电动门的轨道或门组件的任何其他部分(包括应位于换能器32的检测区域中的门框)这样的某些障碍。
还有，应注意，这些区域的数量和界限可根据应用情况以及门组件的构造或检测器50的构造来改变。例如，根据进一步的实施例(未示出)，在每个单个换能器32被一对相邻的发射器和接收器替换时死区可被消除。
根据进一步实施例，检测器50构造为使得检测区域的数量和范围随门12的移动而改变。
参见图5，将描述根据本发明第五实施例的用于滑动门组件的存在检测器60。存在检测器60包括来自系统10的换能器阵列18和20也包括来自系统50的阵列31，且被构造为在包括横穿运行模式(已经参照图1A-2B在上文描述)和搜索运行模式(已经参照凸图2-3在上文描述)在内的双模式下运行。控制器被构造为允许通过相同的换能器或不同的换能器运行这两种模式。
根据用于门组件的存在检测器的进一步实施例(未示出)，存在检测器和门组件与图5中所示的凉丝丝，检测器更具体地适于做近距离的感知，如用于电梯应用。一对相邻的换能器、超声发射器和超声接收器用于代替单个换能器，以消除最初的死区。
应注意，用于构造为如上所述在横穿和双模式下运行的用于门的存在检测器实施例的任何组合都可以被组合以实现双模式运行。例如，图2所示的两种换能器阵列31(构造为或没有构造为在多区域模式下运行)可以与图1的换能器阵列18和20组合或与构造为在横穿模式下运行的如本文所述的任何其他换能器阵列组合。
根据进一步的示例性实施例(未示出)，相同的换能器交替用于搜索和横穿模式。控制器随后用于在每个独立运行模式之间改换。
如图6所示，显示了根据第六实施例的用于枢转门组件72的存在检测器70。
检测器系统70包括超声换能器32的第一和第二线性阵列31-31’，每个阵列经由安装梁22安装到门组件的门板74。门板74经由其横向侧76中的一个可枢转地安装到门框75，该门框也是门组件72的一部分。换能器阵列31-31’在该同一横向侧76附近安装到门板74，以使得来自每个相应阵列31和31’的检测波束78和80的方位是沿两个垂直的方向，以便允许在门74枢转时持续覆盖入口82。换能器31-31’的数量和方位可以与所示的不同，以便覆盖门入口82的不同区域。
系统70还包括控制器(未示出)，如上所述。控制器和超声换能器32构造为在搜索模式下运行。
图6所示的系统可通过将换能器或反射器(未示出)安装到门组件72的框架75的一侧79(该侧79与框架的铰接侧76相对)，从而改变为在横穿或双模式下运行。
根据本发明第七实施例的门组件86的存在检测器系统84显示于图7A-7C中。枢转门组件86包括一对枢转门，每个通过经由电机驱动的铰链90可枢转地安装到门框89的门板88-88’限定。门板88-88’每个经由它们各自的相对横向侧92-92’安装到门框89。
系统包括超声换能器32的第一和第二线性超声换能器阵列31-31’，所述换能器阵列在与铰链92相对的一侧上经由安装梁22安装到门组件86的其中一扇门板88上。
阵列31-31’联接到控制器并在上述的搜索模式下运行。
如图7A-7C所示，显示了处于相应的完全关闭状态、半开和完全打开位置的枢转门，通过阵列31-31’形成的检测波束94-96(仅显示了两个)随着门板88运动，用于在系统以搜索模式运行时恒定覆盖门入口91。
系统84可被改变为使得超声换能器阵列31-31’设置在两个枢转门88上。
应注意，阵列31-31’的位置在门板88上可以改变。还有，用于每个门板88和88’的线性或非线性阵列的数量以及每个阵列31-31’上换能器32的数量也可以根据应用情况、门的构造和/或所需检测精度来改变。
系统84还包括补充换能器和参考目标(二者都未示出)，该补充换能器可以是阵列31的一部分或可以与该阵列独立，该参考目标定位在距离补充换能器的已知距离位置处，以便允许修正由于环境改变而造成的任何声速改变。实际上，通过计算超声波束从换能器到参考目标的飞行时间，可以确定声速，得知目标和换能器之间的距离。这允许更精确地控制有效检测区域且由此增加系统敏感性。该方法还允许对改变有瞬时的响应，而不会发生在使用温度计来收集温度信息时可能发生的任何延迟。
图8A-8C显示了根据第八示例性实施例的用于枢转门100的存在检测器。因为检测器系统100非常类似于系统84，且出于简要的目的，仅在本文进一步描述两种检测器系统100和84之间的差异。
系统100与系统84有如下不同从而能实现包括如上所述的搜索模式和横穿模式在内的双运行模式：
-第二门板88’还设置有经由安装梁22安装在与铰链92相对的门板一侧上的超声换能器第一和线性阵列102-102’(二者构造为都能进行发射和接收)或成对的超声接收器和发射器；
-控制器(未示出)和阵列31-31’构造为发出其他超声检测波束，该波束产生检测线104(仅显示出一个)，以实现上述横穿模式。如在上文所述的，单个换能器可通过多于一个的接收器形成多个检测线，在这种情况下，任一阵列的每个换能器可被构造和控制为是接收器和传送器中的任一种或既是接收器也是传送器；
-还有，如图8A-8C所示，系统100的控制器联接到自动门控制器(未示出)，以使得控制器可以在第一和第二阵列31和31’之间改变，以使得在门88-88’枢转的同时检测线104保持横跨入口106。
应理解，可以在本领域技术人员能想到的范围内将系统100适配于滑动门组件。在这两种情况下，系统可以构造为使用“交叉线”中的一个来确定门的位置。这种位置随后可用于根据门的位置改变检测区域和/或其他参数。
图9A-9B显示了根据第九实施例的用于滑动门110的存在检测器。因为检测器110类似于检测器10，且出于简要的目的，仅在后文详细描述两种检测器110和10之间的差异。
存在检测器110和10之间的其中一个差异是超声换能器18和20安装到在入口19的相对横向侧上的固定门框112(或其他固定点)。检测器110与检测器10的另一差异是检测器110没有针对门板12之间的距离改变且由此没有在门关闭时减少检测线的数量。
图10A和10B显示了根据第十实施例的用于滑动门组件116的存在检测器114。因为检测器114类似于检测器110，且出于简要的目的，仅在本文描述了两种检测器114和110之间的差异。
门组件116包括可滑动地安装到门框118的一个门板12。检测器114包括经由安装梁122安装在门框188上的超声换能器120的线性阵列。安装梁122沿入口124固定到门框114，以便与门板12的自由横向侧126对准。超声换能器120朝向门板12发出检测波束并通过从门板的反射形成检测线128。控制器(未示出)由此构造为驱动每个换能器120，以使得其在超声检测波束的发射和检测之间改变。使用常规的飞行时间计算算法，检测器114可进一步用于确定门12相对于安装梁122的位置。
如上所述，存在检测器114可被改变，以进一步运行在搜索模式下(未示出)，从而产生双运行模式。还有，存在检测器114可以改变为使得换能器120向控制器提供门位置信息，例如进一步允许声速修正。
图11A-11B所示的根据第十三实施例的门组件130的存在检测器非常类似于图10A-10B所示的检测器，且仅在本文描述差异。
通常，这种检测器114和130允许分别控制门(一扇或多扇)112和134。
实际上，每个检测器114和130允许通过计算检测波束的飞行时间而确定门(一扇或多扇)位置随时间的改变，该检测波束是通过换能器120发射的并从该处发射到门板12或134’的侧边并随后反射回换能器120。
门(一扇或多扇)112或134-134’的位置随时间的改变可被门组件控制器使用或被任何其他控制器使用，以确定门(一扇或多扇)112和134-134’的其他改变的参数，如其速度和加速度。这种信息可用于改善门(一扇或多扇)的控制。
图12A-12B显示了门位置检测器136的实施例。这种检测器例如可在根据本发明实施例的用于包括滑动门在内的门组件的存在检测器以外使用，存在检测器例如是检测器10、30、40、50、60和110，以确定门(一扇或多扇)的位置改变和/或其他相关参数。
检测器136包括超声换能器138(其是超声发射器的形式)被固定到门板侧边上门板12上方的门框118。检测器136还包括安装到门板12的反射器140，以便从门框118延伸并出于发射器138的检测范围内。检测器136还包括或联接到控制器(未示出)，其接收来自发射器138的信号并不断地确定发射器138和发射器140之间的距离，且由此确定门板12相对于门框118的位置改变。
如上所述，反射器140可被超声接收器替换。本领域技术人员应理解这种反射器140或接收器的位置和发射器138的位置是可以更换的。
即使检测器136已经显示为被安装到具有单个滑动门板12的门组件116，但是其可以安装到具有两个门板(如组件112)的门组件。在这种情况下，单个门的位置检测器136例如可在两个门板12被一个机构(未示出)操作时使用，或可以使用两个门位置检测器136，每一个用于检测相应门板12相对于门框的位置。
评估随一段短时间的门位置例如允许在任何时候确定门的精确位置，例如在门完全打开或完全关闭时。该信息可用在门撞击身体(未示出)之后的决定算法。
更通常地，门位置检测器130或136在门和参考物之间建立检测线(分别是128和142)，其中这些线的长度根据门位置而改变。因为检测器130或136得知换能器(一个或多个)120或138何时发射，所以检测器130或136可基于飞行时间确定门和参考物的位置。这些距离测量以很高的重复率执行，如通常是十分之一秒，允许测量门速度和门加速度/减速度。门位置检测器136由此可用作门控制器或用作其一部分。
转向图13，将描述根据第十三实施例的用于动力门组件52的存在检测器150。
动力门152包括经由铰链157(见图14A)可枢转地安装到门框156的门板154和包括电机160的作动器158。包括独立于检测器150的存在检测功能的门启动器(未示出)设置为能启动动力门152。因为动力门被认为是本领域公知的，出于简要的目的，将不再本文中描述它们。
检测器150包括超声换能器阵列160-160’，既用作发射器也用作接收器，每一个都安装在门板154上并在门的相应侧边上，每个都形成检测锥形，该锥形产生在门前方并随门运动的声覆盖区161-161’。
检测器150还包括控制器(未示出)，其驱动换能器160-160’以使得其在搜索模式下发射到距地面162一定距离处。每个换能器160-160’的检测锥形161-161’的长度可被调整为检测在地面上所需高度处的物体，以使得检测器150可忽略地面162以及任何贴在地面上的小物体，如纸张、瓶罐等。
在运行中，如图13所示，检测器150的控制器接收来自换能器160的信号，该信号代表在非常靠近门154处有障碍物166存在，且由此可以发送防止门154打开的信号，以防止障碍物166与门154之间的碰撞。
应注意，检测器150构造为能忽略地面162且由此不会由于在门154运动时地面改变而产生误警报。
还可以从图14A-14C中看出，检测器150的控制器联接到门启动系统控制器或与等同于门启动系统控制器，以使得声覆盖范围161-161’的尺寸或存在可以与门板154的位置相适应。系统也可以是整装有测量门位置功能的，如已经在上文描述的。
进而，检测器150可被改变为进一步包括声有效速度校准传感器(未示出)，以更好地在控制检搜索离。这种声校准传感器使用在已知距离处的参考目标，以校准由于已经如上所述的环境改变造成的声速的改变。这允许速度改变测量结果适应环境，而不会有由于诸如热容这样的现象造成延迟。
根据进一步实施例(未示出)，存在检测器150也可用于动力门152的启动和碰撞避免过程。
根据第十四实施例的用于滑动门组件14的存在检测器170显示于图15。检测器170是滑动门组件14的启动系统(未示出)的一部分，该门组件已经参照图9A-9B进行了描述。
检测器170包括一对超声换能器160(仅显示了一个)，既用作发射器又用作接收器，且其安装在门相应侧的滑动门12上方，搜索以便其每一个都在上述搜索模式下在门入口/出口19前方投射检测波束172、172’。
这两个检测波束172-172’通常是锥形的形式，其从地面174附近的换能器160延伸出但是没有直达地面174，以便降低如上所述的误警报。如参见前面的实施例所述的有效声速修正也可应用于检测波束172-172’。换能器160联接到控制器(未示出)，该控制器驱动发射波束并控制检测范围，以使得其在如上所述的搜索模式下发射到距地面174的一定距离处。在一些应用中，检测器使用地面174作为参考并刚好在其上方进行检测。
根据进一步的实施例，检测器170进一步构造为能得知和存储有关任何静态目标的信息，该静态目标是已经留在入口附近预定的充分长的时间的，以便可被认为这种目标是门组件14的一部分。
换能器160可被任何类型的能运行在搜索模式下的换能器组件替换，且检测器170并不限于发射圆锥形或椭圆形的检测波束172-172’。
而且，检测器170可以被修改为可用在用于具有构造不同于组件14的门组件的启动系统。参照图16A描述根据第十五实施例的用于动力门组件182的存在检测器180。
动力门组件182包括门框184，该门框具有侧障碍物186、经由铰链(未示出)和作动器可枢转地安装到门框184的门板188，该作动器包括电机(都没有示出)，如参照图13所述的。门作动器还包括编码器(未示出)，其能读取和传送门位置189。
因为编码器在本领域是公知的，所以没有在本文做更详细的描述。编码器可被声传感器代替，如已经如上所述的(未示出)，或可以被允许测量和传送门位置信息的任何其他器件代替。
检测器180包括超声换能器组件，包括一个或多个(显示了三个)超声换能器190-194，所述换能器安装在门板188的顶部上，并大致等距且能在门板188前方朝向地面202投射相应的检测波束196-200。
检测器180进一步包括检测器控制器(未示出)，其驱动换能器190-194，以使得它们以搜索模式发射距离地面202一定的距离。换能器190-194由此构造为且被控制位既能发射又能接收超声信号。如将参照图16A-16D所示的，检测器控制器联接到门控制器，以使得换能器190-194的运行和检测范围适应门188相对于门框184的位置。检测器控制器可进一步构造为使得换能器190-194的运行和检测范围适应环境状况，如上所述。检测器180构造为使得换能器最初发射最大的范围。由此，如图18B所示，当检测器控制器接收来自启动控制器的代表门板188相对于门框1884从至少第一预定角度189’打开的信号(在图16B中为约25度)时，第一换能器190关闭以避免误警报，这种误警报可能是由斜坡186造成的。检测器180可替换地构造为使得换能器190的范围减小(未示出)以代替将其关闭。
类似地，如可从图18C中看到，当门板188打开得更大，以便达到第二预定角度189’(根据该具体实施例为约45度)时，第二换能器192也被关闭或其范围受到限制。
最后，当门188完全打开时，如图16D所示，第三换能器194被控制为使得其发射能刚好到达斜坡上方的检测波束200并根据地面上的状况关闭。
即使检测器180已经如上所述可适应设置有具有侧斜坡186的门框184的门组件182，但是检测器180(包括换能器的数量和位置在内)可被修改为能适应具有其他构造的门组件。
如上所述的用于门组件的存在检测器的实施例包括超声换能器，该换能器构造为运行在搜索模式下，该存在检测器可被控制和校准，以使得当换能器(一个或多个)朝向地面垂直地发射时这些换能器尽可能近地发射到地面附近，或者当换能器定位为能如图4所示地水平扫描时这些换能器尽可能地发射到相对的门板或门框附近。在这两种情况下，超声换能器也可被控制器其扫描波束的长度距相对的结构有足够的距离，以应对由于温度改变或其他环境状况的改变造成的波束长度不确定性，从而不会由于撞击到该结构而造成误报警。如本领域公知的，温度的这种改变会造成声速的改变，这会导致检测波束飞行时间较长或较短。
根据进一步的实施例，构造为运行在搜索或双模式下的上述存在检测器中的任一个可被修改为包括取决于温度的传感器(未示出)，其联接到检测器控制器以测量由于换能器的环境改变造成的声速改变并将这些测量结果发送到检测器控制器。控制器随后使用这些测量结果来进一步控制敏感距离，以使得检测波束保持尽可能地靠近对面的结构，而不会将其识别为是适合检测的目标。通常，通过这种方法，检测波束可感知距离地面以及距离对面结构25mm的位置。
这可以用如上所述的基于超声的速度补偿方法来实现。
图17A-17C显示了两种相同超声换能器196-196’波束长度的差异，该第一换能器196被控制为使得其形成的检测波束的长度在周围温度改变时保持恒定。
图17A显示了第二换能器196’已经被校准为能使得其检测波束的长度最大，而不会在换能器196’周围的温度为0℃时接触地面200。
图17B和17C显示了检测波束202在温度增加和降低时分别变长和变短的情况。
如图17A-17C所示，没有经过补偿的波束必须形成得更长，以便补偿温度的可能变化。这会导致波束在一些温度范围内接触地面，造成系统更倾向于误警报。因此，通常，最初的波束较短且由此检测区域不太可预料，因为大多数时间其距地面更远。
图18显示了在超声换能器周围温度改变时的检测波束长度的改变。
应注意，可对用于如上所述的门组件的存在检测器作出许多修改，例如：
-形成换能器组件的换能器数量当然可以例如根据应用情况、门组件的构造和/或所需检测精度来改变，
-即使用于门的碰撞检测的上述实施例已经被描述为是安装到包括矩形门板的门组件的，但是它们也可以通过使用任何合适的安装元件或组件而被安装到具有其他构造的门组件，
-存在检测器可安装到门组件，该门组件包括使用枢转组件或轨道可枢转或可滑动地安装到地面或顶棚或任何其他结构的一扇或多扇门；这种存在检测器不需要门框来运行；
-存在检测器可包括超声换能器，其被构造为运行在横穿模式下，且可形成多个检测幕墙。这种多个检测幕墙可以是平行的、垂直的或一起限定出任何角度，
-当根据任一上述实施例的存在检测器包括一个或多个被驱动为运行在搜索模式下的换能器时，可使用窗口技术(windowing technique)来消除应因而生的宽波束所带来的反射。时间窗算法也可以在检测器控制器中实施，以便例如降低误警报率(FAR)。根据该非那根法，通过检测器控制器在接收到回波时执行的信号分析被限制到一个或多个预定的身体易于撞到门的空间区域中，由此将忽略任何环境噪声，即使在它们能被检测器检测时也是如此，和
-当这种搜索检测器包括一个或多个被驱动为在搜索模式下运行的换能器时，可实施有效适应阈值的算法，如在于2006年10月31日公布的Gal等人的、标题为“Device and Method for Adaptive Ultrasound Sensing”的美国专利No.7,130,244 B2中所述的，其全部内容通过引用合并于此。图19和20总结了这种方法。
用于门组件的上述存在检测器可适于自动和非自动的门组件。
即使上述超声门入口检测器已经参照包括直接安装到门、门板或门框的换能器的实施例进行了描述，但是本领域技术人员还应理解换能器可以安装到门附近的其他结构。

Claims (37)

1.一种用于门组件的存在检测器，该门组件包括将门入口关闭的门，该检测器包括：
换能器组件，安装到门组件，用于在门入口附近发射至少一束超声检测波束，并用于在身体与该至少一束超声检测波束相交时触发代表身体位于所述门入口附近的检测信号。
2.如权利要求1所述的检测器，其中，至少一束超声检测波束包括多个限定出多条检测线的多束超声检测波束；存在检测器运行在横穿模式下，由此在身体穿过检测线中的一条时触发代表身体位于门入口附近的检测信号。
3.如权利要求2所述的检测器，其中，门组件是滑动门组件，且还包括门框；该门具有两个相对的横向侧边且可滑动地安装到门框，以使得其中一个横向侧边面向门入口。
4.如权利要求3所述的检测器，其中，换能器组件包括安装到门框的超声换能器阵列，以便朝向门入口发射多束检测波束。
5.如权利要求4所述的检测器，还包括检测元件阵列，该检测元件阵列安装到对着与超声换能器阵列有关的门入口对面的门框，用于与该超声换能器阵列一起形成多条检测线；检测元件包括至少一个超声换能器和超声反射器。
6.如权利要求5所述的检测器，其中，至少一个超声换能器与多个检测元件形成多条检测线。
7.如权利要求3所述的检测器，其中，换能器组件包括安装到门的超声换能器阵列，以便朝向门入口发射多束超声检测波束。
8.如权利要求7所述的检测器，其中，门是第一滑动门，该滑动门组件还包括第二滑动门，该第二滑动门具有相对的横向侧边且可滑动地安装到门框，以使得其横向侧边中的一个面向门入口；其中，换能器组件还包括检测元件阵列，该检测元件阵列安装到与超声换能器阵列有关的门入口对面的门框，用于与超声换能器阵列一起形成多条检测线；第二阵列包括至少一个超声换能器和超声反射器。
9.如权利要求8所述的检测器，其中，检测线限定出第一和第二阵列之间的检测线形式；检测器还包括联接到换能器组件的控制器，用于接收代表第一和第二滑动门中至少一个的位置的信息；控制器构造为进一步控制换能器组件，以根据第一和第二滑动门中的至少一个的所述位置来改变检测线形式。
10.如权利要求7所述的检测器，还包括联接到换能器组件的控制器，用于接收代表多个超声检测波束的飞行时间的信息，并用于用所述信息进一步确定门的位置。
11.如权利要求7所述的检测器，其中，换能器组件还包括检测元件阵列，该检测元件阵列安装到与超声换能器阵列有关的门入口对面的门框，用于与超声换能器阵列一起形成多条检测线；检测元件阵列包括至少一个超声换能器和超声反射器。
12.如权利要求2所述的检测器，其中，换能器组件包括至少一个超声换能器，该至少一个超声换能器构造为并被驱动为能进一步通过感知来自身体的反射而运行在搜索模式下，通过横穿模式和搜索模式形成双运行模式。
13.如权利要求1所述的检测器，其中，换能器组件包括至少一个超声换能器，该至少一个换能器构造为并被驱动为通过感知来自身体的反射而运行在搜索模式下。
14.如权利要求13所述的检测器，其中，门组件是滑动门组件，该滑动门组件进一步具有门框；该门具有两个相对的横向侧边且可滑动地安装到所述门框，以使得其横向侧边中的一个面向门入口。
15.如权利要求14所述的检测器，其中，换能器组件包括第一超声换能器和第二超声换能器，该第一超声换能器安装到在门入口一侧上的门上方的门框，用于朝向门入口的第一侧发射第一超声检测波束，该第二超声换能器安装到门入口另一侧的门上方的门框，用于朝向门入口的第二侧发射第二超声检测波束；检测器联接到门启动控制器并向该控制器发送检测信号，以使得门启动控制器在检测信号被触发时促成门的打开。
16.如权利要求14所述的检测器，其中，所述至少一个超声换能器包括安装到门框的第一超声换能器阵列，以便面向门入口并朝向门入口形成多束第一检测波束。
17.如权利要求16所述的检测器，还包括联接到第一超声换能器阵列的控制器，用于接收代表滑动门位置的信息；控制器构造为进一步控制换能器组件，以根据代表滑动门位置的信息来调适多束第一检测波束的长度。
18.如权利要求17所述的检测器，其中，所述门是第一滑动门，该滑动门组件包括第二滑动门，该第二滑动门具有相对的横向侧边且可滑动地安装到门框，以使得其横向侧边中的一个面向入口；其中，换能器组件还包括第二超声换能器阵列，该第二超声换能器阵列安装到与第一超声换能器阵列有关的门入口对面的门框，用于面向门入口并朝向门入口发射多束第二检测波束。
19.如权利要求18所述的检测器，其中，控制器进一步联接到第二换能器阵列；控制器还被构造为能控制换能器组件，以根据代表滑动门位置的信息调适多束第二检测波束的长度。
20.如权利要求14所述的检测器，其中，滑动门组件是垂直的门组件。
21.如权利要求14所述的检测器，其中，所述至少一个超声换能器包括安装到门的第一超声换能器阵列，以便朝向门入口形成多束第一检测波束。
22.如权利要求13所述的检测器，其中，门组件是进一步具有门框的枢转门组件；所述门是第一门，其具有两个横向侧边并经由其横向侧边中的一个可枢转地安装到门框；该至少一束检测波束是至少一束第一检测波束；该至少一个超声换能器包括安装到第一门的至少一个第一超声换能器，用于朝向门入口投射至少一束第一检测波束。
23.如权利要求22所述的检测器，其中，该至少一个第一超声换能器包括第一线性超声换能器阵列和第二线性超声换能器这列，该第一线性超声换能器阵列沿第一门的横向侧边中的一个安装到第一门，该第二线性超声换能器阵列安装到第一门附近，以便朝向门入口并垂直于该至少一束第一检测波束发射至少一束第二检测波束。
24.如权利要求23所述的检测器，其中，门组件还包括第二门，该第二门具有两个横向侧边且经由其两个横向侧边中的第一个可枢转地安装到对着与门入口有关的第一门的门框。
25.如权利要求24所述的检测器，还包括第一和第二线性的检测元件阵列，所述阵列沿第二门的横向侧边中的第二个安装到第二门，以使得第一和第二线性阵列彼此垂直；来自第一线性超声换能器阵列的超声换能器还被构造和驱动为在其横穿运行模式下与检测元件一起限定出检测线，由此与检测线中的一条相交的身体触发检测信号。
26.如权利要求22所述的检测器，其中，门组件是动力门组件，其中，门在门入口的第一侧自动打开；至少一个超声换能器在门的与门入口的第一侧相对应的一侧安装到门的顶部，用于朝向门框的第一侧处的门入口投射至少一束第一检测波束并达到距动力门组件下方的地面预定距离的位置；
由此，在运行中，当检测信号被触发时防止门从其第二侧打开。
27.如权利要求26所述的检测器，其中，该至少一个超声换能器包括多个超声换能器。
28.如权利要求27所述的检测器，还包括，联接到换能器组件的控制器，用于接收代表门位置的信息；该控制器构造为进一步控制多个超声换能器，以响应于门的位置关闭多个超声换能器中的至少一个。
29.如权利要求13所述的检测器，还包括：联接到至少一个换能器的检测器控制器；联接到控制器的脉冲发生器，用于产生脉冲信号；检测器驱动器，用于将脉冲信号驱动到该至少一个换能器；控制器进一步用于接收来自该至少一个换能器的检测信号。
30.如权利要求29所述的检测器，还包括取决于温度的传感器，其联接到检测器控制器，用于测量门入口附近的温度；该至少一个超声检测波束特征在于长度和边界；控制器进一步用于接收代表温度的温度值并用于使得检测器驱动器驱动脉冲信号，以使得在考虑温度的情况下至少一束超声检测波束的长度和边界中之一保持恒定为预定值。
31.如权利要求13所述的检测器，其中，超声换能器中的至少一个在门入口附近的至少两个区域中运行。
32.如权利要求13所述的检测器，还包括控制器，该控制器联接到该至少一个超声换能器，用于接收来自该至少一个超声换能器的、代表用于判断身体是否位于门入口附近的至少一束超声检测波束的至少一个传感信号。
33.如权利要求32所述的检测器，其中，窗口算法和有效适应阈值算法中的至少一种在所述判断身体是否位于门入口附近的过程中被用于该至少一个传感信号。
34.如权利要求32所述的检测器，其中，门组件是滑动门组件，其进一步包括：门框；门，具有两个相对的横向侧边且可滑动地安装到门框，以使得其横向侧边中的一个面向门入口；检测器，还包括门位置检测器，该门位置检测器联接到控制器，用于检测门的位置；该门位置检测器包括安装到门的第一超声检测元件和安装到门框以与第一超声检测元件的检测范围成一线的第二超声检测元件；第一和第二超声检测元件一起形成检测波束，该检测波束具有可被控制器使用以确定门位置的长度。
35.如权利要求13所述的检测器，还包括，用于判断门入口附近温度的器件，以便测量门入口附近的声速；声速用在门入口附近的至少一束超声波束的所述发射中，其中，所述至少一束检测波束特征是随温度变化而长度保持恒定。
36.如权利要求1所述的检测器，还包括控制器，用于接收代表门位置的信息并用于控制至少一束检测波束的所述发射；至少一束检测波束的所述发射适应门的位置。
37.一种用于门组件的存在检测器，该门组件包括将门入口关闭的门，该检测器包括
器件，该器件用于在门入口附近发射至少一束超声检测波束并用于在身体与该至少一束检测波束相交时触发代表身体位于所述门入口附近的检测信号。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110413