JP4283479B2 - エレベータ制御を行うための昇降路情報を発生させる方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータ制御を行うために、図的に認識可能なパターンから生成される昇降路情報を、エレベータ昇降路内を走行可能なエレベータケージを備えるエレベータ昇降路から発生させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレベータ昇降路から昇降路情報を発生させるための装置は、特許明細書ＥＰ０７２２９０３Ｂ１から明らかになっている。エレベータ昇降路内には、停止位置の近傍にコード付きの反射板が配置されている。このコードは、二つの同じトラックを持っている。ドア接点の橋絡が可能な停止位置の接近ゾーンは、水準線の上下半々に存在する。ロープの伸びによる低すぎるエレベータケージの調整が開放されたケージのドアによって可能になっている調整ゾーンは、水準線の上下半々に存在する。トラックのコードは、エレベータケージ上に配置された２チャンネル分析装置によって読み取られて分析される。分析装置の送信器は、反射板のトラックを照明する。トラックの照明された表面は、分析装置のＣＣＤセンサーに捕捉されてパターン認識論理によって画像化される。画像のエレベータ制御を行うための情報への変換は、計算装置によって行われる。
【０００３】
既知の装置の欠点は、パターンを発生させるために、エレベータ昇降路内に配置されたコードストリップを必要とすることである。コードストリップは、過度の伸びがなく正確にエレベータ昇降路内に配置しなくてはならない。更にコードストリップは、基底をなす表面から完全にあるいは部分的にも分離しないという保証がない。コードストリップの不適切な取付けや脱落は、パターンの消失や誤りという結果を招く。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで本発明は、改善手段を提示する。請求項１で特徴付けられたように本発明は、既知の装置の欠点を回避するための解決法、あらゆる場合にエレベータ制御に役立つ昇降路情報の生成が保証されるシステムと方法とを提案する解決法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によって達成される利点は主として、昇降路内に追加設備を必要としないことに見られる。それによってエレベータの設置時間は、十分に短縮することができる。センサーを装備してエレベータケージに配置される分析装置は、昇降路情報を発生させるに十分である。高い解像度と極めて高い動作信頼性とを有する安価な昇降路情報システムは、エレベータ昇降路内に存在する構造物によって実現可能である。この昇降路情報システムは既に、エレベータケージの走行を行わずに、運転開始時に絶対位置を与える。更に本システムは、フロアの停止位置を記憶することができ、また従来から例えばブレーキ操作、ドアゾーン、非常停止、その他に使用された昇降路スイッチをシミュレートすることができる。したがって本システムは、既存のエレベータ制御システムに適合可能である。
【０００６】
本発明は、添付の図面を参照しながら詳細に説明される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による昇降路情報を発生させるシステムを示す。１は、ガイドレールを示すが、これは、エレベータ昇降路２内に配置され、昇降路装置と見なされており、またガイドレール面１．１を持っていて、エレベータ昇降路２内を走行可能なエレベータケージを案内する働きをする。エレベータケージの走行のその時々の方向は、矢印Ｐ１によって示される。エレベータケージには、レンズ系とＣＣＤ線形センサーとを有するＣＣＤ線形カメラ３が配置されている。ＣＣＤ線形センサーは、エレベータケージの走行方向Ｐ１に配置されており、例えば１２８個のイメージ要素を持っている。この配列では、例えば走行方向Ｐ１に沿って測定して、例えば２ｃｍの長さを有する、ガイドレール１の面１．１の区間を記録することができる。ガイドレール１の２ｃｍ区間の画像が形成される。画像は、ガイドレール区間の表面構造または表面パターンを示す。ＣＣＤ線形センサーは、例えば高速で移動するエレベータケージ上で、１０００Ｈｚの画像周波数で動作することが可能であって、イメージ要素に入射する光は電荷に変換される。電荷は、ＣＣＤ線形カメラ３で分析され、コンピュータに転送される画像データに変換される。
【０００８】
照明４は、記録されるガイドレール区間を照明し、ガイドレール区間から反射した光は、ＣＣＤ線形センサーのイメージ要素の電荷に変換される。画像品質を改善するために、照明４にはフラッシュＬＥＤまたはハロゲンランプを使うことができる。
【０００９】
画像品質は、ディジタルフィルタリングおよび／または幾つかの画像処理方法によって更に改善することができる。ガイドレール１の表面構造または表面パターンの代わりに、例えばエレベータ昇降路２の壁の表面構造または表面パターン、あるいはエレベータ昇降路２の構造部品（鋼製の梁）の表面構造または表面パターンをＣＣＤ線形カメラ３によって記録することもできる。ガイドレール、壁、または構造部品は本来、昇降路情報を発生させる働きをするものではなく、エレベータケージおよび／または釣合い重りの案内および／または支持、または建物の部分の支持という通常の役目を遂行するものである。
【００１０】
昇降路情報システムを較正するために、エレベータ昇降路２内で走行が行われる。この較正走行時に、ＣＣＤ線形カメラ３によって記録された表面構造または表面パターンは、位置インデックスと共にコンピュータのメモリに書き込まれる。フロアの停止位置を決定するために、エレベータケージは所望の高さにまで駆動され、位置がシステムによって読み取られ、フロアの基準値として記憶される。
【００１１】
安全性を高めるために、冗長な二つのシステムを設けることができる。一方のシステムは一方のガイドレールの表面構造または表面パターンを記録し、他方のシステムは他方のガイドレールの表面構造または表面パターンを記録する。変形として両システムが同一のガイドレールの表面構造または表面パターンを記録することもあり得る。一方のシステムの出力信号を他方のシステム用の学習信号として使うことができ、またその逆も可能である。もし一方のガイドレールの表面構造または表面パターンが較正時のものから変更になった場合、新しい表面構造または新しい表面パターンに他方のシステムの位置データを与えることができる。
【００１２】
図１では、位置ｉのガイドレール区間の表面構造または表面パターンは、実線で表されており、画像は既に記録されていて、関連の絶対位置は決定されている。図１は、位置ｉ＋１のガイドレール区間の表面構造または表面パターンの画像を決定する手順を示す。位置ｉ＋１の新しい画像は破線で表されており、位置ｉの画像とオーバーラップしている。画像データは、メモリを有するコンピュータ（図示せず）に転送される。ソフトウエアで実現された、コンピュータの第１の相関器Ｉは、位置ｉの画像と位置ｉ＋１の新しい画像とから増分位置あるいは相対位置を計算し、これから絶対位置ｉを使って推定位置を算出する。位置ｉ＋１の画像の推定位置は、ソフトウエアで実現された、コンピュータの第２の相関器ＩＩに転送され、この第２の相関器ＩＩは推定位置を使って、較正時に書き込まれた画像が存在するデータベースの関連区間を捜し当てる。上記のように、格納されている画像は、位置インデックスを備えている。相関器ＩＩは、位置ｉ＋１の新しい画像と格納されている画像とを比較し、位置インデックスから絶対位置ｉ＋１を決定し、絶対位置ｉ＋１はエレベータ制御手段に転送される。
【００１３】
エレベータの運転中に発生したガイドレール１の表面構造または表面パターンの変化は、データベースによって連続的に再学習できる。ガイドレールの表面に変化が発生すると、増分の相関付けに使われるガイドレール１の新しい画像は、適応できるようにデータベースから取り出される。
【００１４】
前述のようにＣＣＤ線形カメラ３は、レンズ系とＣＣＤ線形センサーとを備えている。線形センサーの代わりに２次元の面センサを備えることもできる。走行方向に垂直な次元のイメージ要素は、平均化されて、１次元の輝度プロファイルという結果を与える。
【００１５】
エレベータケージの速度ｖは、時刻ｔ１における位置ｐ１と時刻ｔ２における位置ｐ２との差から決定できる。
ｖ＝（ｐ２−ｐ１）／（ｔ２−ｔ１）
【００１６】
ＣＣＤ線形カメラ３の代わりに、光源としての２個のＬＥＤと、輝度検出器としての２個の光抵抗器とを有する二重センサーシステムを使うこともできる。エレベータが走行しているとき、一方の信号は他方の信号の時間的に遅れたコピーである。二つの信号は、相互関連付け方法を使用して比較でき、エレベータケージの速度は、時間遅れとセンサー間の距離とから決定できる。位置は、速度を積分することと、較正時に記憶されて、その後絶えず修正されたデータと比較することとの両方によって決定できる。
【００１７】
原則として相関付け（相関器Ｉまたは相関器ＩＩ）は、現在画像を基準画像と比較する。先ず相関ウィンドウが抽出され、それから１画素ずつ基準画像の上をスライドされる。ウィンドウ内の各画素ごとに画素階調値の差が決定され、それからそれらの２乗和が計算される。この計算方法は、これらの１次元画像に対応する２個の画像ベクトル間の差ベクトルの長さを決定する。相関値の１画素ずつの計算は信頼度値を導出することも可能にする。ほぼ等しい二つの画像はゼロに近い距離を持つので、対応する点で相関値は最小になる。信頼度値ＺＷを計算するために、全相関長さに亘る絶対最小値ａＭと第２位最小値ｚＭと標準偏差Ｓとが使われる。実用上は、６と１０の間のＺＷの値は、使用されている例えば５というしきい値をもって現れる。
ＺＷ＝（ｚＭ−ａＭ）／Ｓ
【００１８】
エレベータケージの低速度で、極めて良好な信頼度値が現れ、増分相関（オーバーラップを有する連続した二つの画像）とデータベース相関（データベース内のガイドレール表面の完全な画像）は良好である。
【００１９】
ガイドレール表面が変更された場合は、エレベータケージの低速度で、良好な信頼度値が現れ、増分相関（オーバーラップを有する連続した二つの画像）は良好であるが、データベース相関（データベース内のガイドレール表面の不完全な表現）は不十分である。
【００２０】
ガイドレール表面が変更されなかった場合は、エレベータケージの高速度で、良好な信頼度値が現れ、増分相関（殆ど使用できないオーバーラップを有する連続した二つの画像）は不十分であるが、データベース相関（データベース内のガイドレール表面の完全な表現）は良好である。
【００２１】
ガイドレール表面が変更された場合は、エレベータケージの高速度で、低い信頼度値が現れ、増分相関（殆ど使用できないオーバーラップを有する連続した二つの画像）は不十分であって、またデータベース相関（データベース内のガイドレール表面の不完全な表現）も不十分である。
【００２２】
図２は、例えばガイドレールの記録された区間の増分位置あるいは相対位置を決定する手順を示す。コンピュータのソフトウエアで実現された第１相関器Ｉは、位置ｉの画像と位置ｉ＋１の新しい画像とから増分位置あるいは相対位置を計算する。第１のステップＳ１で、ＣＣＤ線形カメラ３の画像データから画素あるいはピクセルを有する１次元画像が抽出あるいは生成される。これに続いて、ステップＳ２で、高域・低域フィルタ・ステージを経由して、画像ベクトルまたは輝度ベクトルとも呼ばれる画像が取り出される。高域フィルタで画像ベクトルまたは輝度ベクトルを処理することによって、照明プロファイルに関する外部からの妨害作用が抑制される。低域フィルタで画像ベクトルまたは輝度ベクトルを処理することによって、ＣＣＤ線形カメラの熱雑音が除去される。ステップＳ３で、位置ｉ＋１の処理済み画像ベクトルまたは輝度ベクトルから、定義された長さの相関ウィンドウあるいは相関ベクトルが取り出され、またステップＳ４で先行画像ｉの画像ベクトル上を相関ウィンドウがスライドされる。ステップＳ５で、各画素ごとに画素ｉ＋１と画素ｉとの間の距離が計算される。この後、ステップＳ６で、位置ｉの画像と位置ｉ＋１の画像との間の相対変位が決定される。図１では、相対位置は増分位置と表されている。ステップＳ７で、相対位置は先行の絶対位置ｉに加算される。図１で絶対位置と表されている新しい絶対位置は、データベースの関連区間を捜し当てるための基準である。ステップＳ７では、新しい絶対位置に最も近い、画像データベースの画像ベクトルの中の例えば３個の画像ベクトルが選択されて、図３に示す処理に入力される。
【００２３】
図３は、例えばガイドレールの記録された区間の絶対位置を決定する処理を示す。ソフトウエアで実現されたコンピュータの第２相関器ＩＩは、位置ｉの画像と位置ｉ＋１の画像とから絶対位置を計算する。第１０のステップＳ１０では、ＣＣＤ線形カメラ３の画像データから画素あるいはピクセルを有する１次元画像が抽出または生成される。これに続いてステップＳ１１で、高域・低域フィルタ・ステージを経由して画像ベクトルまたは輝度ベクトルとも呼ばれる画像が取り出される。高域フィルタで画像ベクトルまたは輝度ベクトルを処理することによって、照明プロファイルに関する外部からの妨害作用が抑制される。低域フィルタで画像ベクトルまたは輝度ベクトルを処理することによって、ＣＣＤ線形カメラの熱雑音が除去される。ステップＳ１２で、位置ｉ＋１の処理済みの画像ベクトルまたは輝度ベクトルから、定義された長さを有する相関ウィンドウあるいは相関ベクトルが取り出され、またステップＳ１３では、ステップＳ７で画像データベースから取り出された画像ベクトル上を相関ウィンドウがスライドされる。ステップＳ１４で、画像データベースから取り出された画素ｉ＋１と画素との間の距離が各画素ごとに計算される。これに続いてステップＳ１５で、最短距離を有する画素ｉ＋１が決定され、これから、実際の現在位置が得られるという結果になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシステムの概略図。
【図２】昇降路構造の記録された区間の増分位置あるいは相対位置を決定する手順。
【図３】記録された区間の絶対位置を決定する手順。
【符号の説明】
１ ガイドレール
２ エレベータ昇降路
３ ＣＣＤ線形カメラ
４ 照明

Claims (7)

1. エレベータ制御を行うために、画像的に認識可能なパターンから生成される昇降路情報を、エレベータ昇降路内を走行可能なエレベータケージを備えるエレベータ昇降路から発生させる方法であって、
   昇降路情報がエレベータ昇降路内に存在するパターンから生成されることと、他の機能を行う昇降路内の部品または装置の表面構造がパターンとして使用されることと、
   位置ｉ＋１の画像と位置ｉの画像とのオーバーラップから相対位置が決定されることと、該相対位置と画像ｉの絶対位置とから、位置ｉ＋１の画像の推定位置が決定されることと、該推定位置が較正時に書き込まれた画像が存在する画像データベースのセクタを捜し当てるために用いられることと、捜し当てたデータベース画像と現在画像とが比較され、データベース画像の位置インデックスから現在画像の絶対位置ｉ＋１が決定されることとを特徴とする方法。
2. １セクタずつ記録されたパターンから、画像が生成されることと、先行画像に対する現在画像の相対位置と現在画像の絶対位置とが決定されることとを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 位置の決定が画像の個別画素の比較によって行われることと、現在画素から前に知られた画素までの距離が位置を決定するための基準として役立つこととを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 位置を確認するために、比較された画像の相関値に依存する信頼度の値が決定されることを特徴とする、請求項１から３に記載の方法。
5. エレベータ昇降路内の走行が行われて画像データベースが生成されることと、記録されたパターンに位置インデックスが割り当てられ、画像データベースに格納されることとを特徴とする、請求項１から４に記載の方法。
6. エレベータ昇降路内に配置されたガイドレールの表面構造またはエレベータ昇降路の壁がパターンとして使用されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. ＣＣＤ線形カメラとメモリを有するプロセッサとを含む少なくとも一つのシステムがパターンを記録し、位置を決定することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

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