本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測自動扶梯的驅動器中的齒輪的轉動運動的方法。此外，本發(fā)明涉及一種信號處理裝置、一種計算機程序以及一種計算機可讀介質，用以執(zhí)行該方法，以及本發(fā)明涉及一種傳感器裝置和一種自動扶梯。

背景技術：

1、例如可以借助在不同的掃描部位上與齒輪的嚙合部相對置的兩個電感傳感器來監(jiān)測自動扶梯的齒輪（例如，驅動梯級或踏板帶的鏈條傳動裝置的鏈輪和/或自動扶梯的扶手）的轉動速度和/或轉動方向。在此，用于識別每轉相應的運動參數(shù)的脈沖的數(shù)目受傳感器數(shù)量的限制。雖然使用兩個以上的傳感器增加了每轉的脈沖數(shù)，但另一方面，由此可能導致信號不規(guī)則，盡管分辨率提高了，但信號不規(guī)則仍可能導致不需要的測量準度。

技術實現(xiàn)思路

1、因此，會需要一種方法，能夠以更高的準確度和/或更高的可靠性來監(jiān)測自動扶梯驅動器中的齒輪的轉動運動，特別是當使用兩個以上的傳感器同時掃描齒輪的嚙合部時。

2、此外，還會需要相應的信號處理裝置、相應的計算機程序、相應的計算機可讀介質、相應的傳感器裝置和相應的自動扶梯。

3、這些需求可以通過獨立權利要求的主題來滿足。在從屬權利要求、后面的說明書和附圖中闡述了有利的實施方式。

4、本發(fā)明的第一方面涉及一種用于監(jiān)測自動扶梯驅動器中的齒輪的轉動運動的方法。該方法包括以下步驟：在信號處理裝置中接收傳感器信號，該傳感器信號在使用至少一個用于掃描齒輪的傳感器的情況下生成；通過對傳感器信號進行掃描來識別脈沖，其中，通過為每個脈沖分配一個計數(shù)值的方式來對脈沖進行計數(shù)，還為每個脈沖分配一個時間值，該時間值表明該脈沖到下一個脈沖的時間間隔；對每個識別到的脈沖執(zhí)行以下步驟：通過將為識別到的脈沖分配的計數(shù)值與為可能的計數(shù)值分配基準時間值的列表進行比較來選取基準時間值；確定出為識別到的脈沖分配的時間值與所選取的基準時間值的偏差；根據(jù)所述偏差識別：齒輪是否以需要的速度轉動。

5、該方法可以由計算機實現(xiàn)并由處理器、例如自動扶梯的信號處理裝置自動執(zhí)行。

6、該方法可以補償傳感器信號中的不均勻性，這例如由于齒輪和/或傳感器的不準確性和/或由于鏈傳動中所謂的多邊形效應造成。

7、更準確地說，該方法實現(xiàn)了：針對每個識別到的脈沖、即針對嚙合部的產生脈沖的每個齒，從多個可能的閾值中選取一個自己的閾值。按照這樣的方式，在監(jiān)測過程中就可以考慮嚙合部的幾何不規(guī)則性和/或其他給定的不準確性，例如在傳感器的作用面（傳感器的檢測范圍）與齒輪和/或作用面彼此之間的對準方面（例如由于磨損和/或溫度波動），與對齒輪的所有分段使用相同閾值的方法相比，這顯著提高了監(jiān)測的準確性和/或可靠性。

8、如果使用多個用于掃描嚙合部的傳感器，則基于上述個別的不規(guī)則性可能會導致傳感器信號長周期和短周期有規(guī)律地交替出現(xiàn)。如果將長短樣式的周期無關于其相應的長度地與相同的基準周期進行比較，則這種長短樣式會強烈影響齒輪轉動速度的測量。使用該方法可以有效地補償此類不規(guī)則性。

9、例如可以識別為：如果時間值小于所選取的基準時間值，則齒輪轉得太快，如果時間值大于所選取的基準時間值，則齒輪轉得太慢。

10、在這種情況下，可以在附加步驟中生成停止自動扶梯的控制命令。這樣的控制命令通常會導致自動扶梯的安全電路中斷。

11、適當?shù)氖牵簩鞲衅餍盘柕纳仙剡M行掃描（在每個上升沿上分別開始一個脈沖）。在這種情況下，“時間值”可以理解為傳感器信號中兩個相鄰的上升沿之間的時間間隔。還可以掃描下降沿（在該下降沿上結束各一個脈沖），或者掃描上升沿和下降沿。

12、該齒輪例如可以是自動扶梯的鏈條傳動裝置的鏈輪。鏈條傳動裝置可設計用于驅動自動扶梯的梯級或托板帶和/或扶手。在這種情況下，在自動扶梯能夠運行的狀態(tài)下，鏈輪的嚙合部可以通過傳動鏈連接到自動扶梯的驅動小齒輪。換句話說，鏈輪的各個齒可以用作檢測轉動運動的量具。這可以取消額外的量具，從而降低了制造自動扶梯的成本。還可以采用附加測量齒輪形式的齒輪，其在自動扶梯運行期間隨同轉動，但本身不傳遞任何驅動力。

13、為了便于閱讀，在本說明書中僅使用術語“自動扶梯和梯級”。當然，本發(fā)明同樣可以用于帶有托板的自動人行道，因此，本發(fā)明主題在自動人行道中的實施方案同樣被權利要求所涵蓋。

14、本發(fā)明的第二方面涉及一種信號處理裝置，其包括配置用于執(zhí)行上述和下述方法的處理器。信號處理裝置可以包括硬件模塊和/或軟件模塊。除了處理器之外，信號處理裝置還可以包括存儲器和用于與外圍設備進行無線和/或有線數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)通信接口。信號處理裝置例如可以是自動扶梯的自動扶梯控制器的一部分。然而，信號處理裝置也可以設計為與自動扶梯物理分離的單元。當然，信號處理裝置也可以在數(shù)據(jù)云（云和云計算）中實現(xiàn)，并且使用互聯(lián)網(wǎng)的去中心化硬件。

15、要指出的是：上面和下面介紹的方法的特征也可以是信號處理裝置的特征（反之亦然）。

16、本發(fā)明的第三方面涉及一種傳感器裝置。該傳感器裝置包括至少四個傳感器，用于在至少四個掃描部位上掃描自動扶梯驅動器中的齒輪的嚙合部，其中，每個傳感器具有作用面并且可被以如下方式裝配，使得作用面與相應的掃描部位上的嚙合部相對置。每個傳感器被設計用于：每當嚙合部的齒中的一個齒經過相應的作用面時，發(fā)出一個電脈沖。傳感器裝置還包括至少兩個輸出端，用于將傳感器裝置連接到信號處理裝置（例如上述和下述的信號處理裝置）的至少兩個輸入端，其中，第一輸出端可通過第一信號線路連接到第一輸入端，其中，第二輸出端可通過（與第一信號線路分離的）第二信號線路連接到第二輸入端，其中，至少兩個傳感器連接到第一輸出端以提供第一傳感器信號，其中，至少兩個另外的傳感器連接到第二輸出端以提供第二傳感器信號。

17、與每個傳感器的輸出連接到信號處理裝置的單獨輸入的傳感器裝置相比，這實現(xiàn)了使用更簡單且相應更便宜的信號處理裝置。

18、此外，與具有少于四個傳感器（例如僅具有兩個傳感器或僅具有一個傳感器）的設計相比，這種傳感器裝置能夠實現(xiàn)更加準確和/或可靠的測量。通過比較兩個測量通道的信號，還可以檢查自動扶梯是否正常運行。

19、例如，在上下文中，“傳感器”可以是指電感傳感器、霍爾傳感器、光學傳感器或者這些例子中至少兩個的組合。

20、因此，傳感器裝置的傳感器可以是相同類型或不同類型。如果傳感器是電感式傳感器，則電感式傳感器可以例如在其振蕩頻率方面彼此不同。由此，可以避免：傳感器在運行中相互干擾。然而，電感式傳感器也可以具有相同的振蕩頻率。

21、優(yōu)選地，傳感器能夠以如下方式裝配，使得作用面相對于齒輪的圓周方向具有不同的位置。

22、每個傳感器都可以使用特殊的保持件進行裝配。這種保持件可以設計成能夠使相應的傳感器的作用面在三個空間方向（即x、y和z方向）相對于嚙合部精確對準。

23、要指出的是：上面和下面介紹的方法的特征也可以是傳感器裝置的特征（反之亦然）。

24、例如，上面和下面介紹的方法還可以包括：通過上面和下面介紹的傳感器裝置生成第一傳感器信號和/或第二傳感器信號。

25、換句話說，在傳感器裝置的第一輸出端上提供的第一傳感器信號和/或在傳感器裝置的第二輸出端上提供的第二傳感器信號可以適合于通過上面和下面介紹的方法進行處理。

26、本發(fā)明的第四方面涉及一種自動扶梯。自動扶梯包括：具有齒輪的驅動裝置；至少一個傳感器，用于在至少一個掃描部位上掃描齒輪的嚙合部，該傳感器具有作用面并且被以如下方式裝配，使得作用面與掃描部位上的齒相對置，該傳感器被配置用于：每當嚙合部的齒中的一個齒經過作用面時，發(fā)射一個電脈沖；以及上面和下面介紹的信號處理裝置。

27、作為至少一個傳感器的替代，自動扶梯可以包括上面和下面介紹的傳感器裝置，其中，傳感器裝置的每個傳感器被以如下方式裝配，使得相應傳感器的作用面與相應的掃描部位上的齒相對置。

28、要指出的是：上面和下面介紹的方法的特征也可以是自動扶梯的特征（反之亦然）。

29、本發(fā)明的其他方面涉及一種計算機程序和一種存儲該計算機程序的計算機可讀介質。

30、該計算機程序包括如下指令，當該計算機程序由處理器執(zhí)行時，該指令使得信號處理裝置的處理器執(zhí)行上面和下面介紹的方法。

31、計算機可讀介質可以是易失性或非易失性數(shù)據(jù)存儲設備。例如，計算機可讀介質可以是硬盤、usb（通用串行總線）存儲設備、ram（隨機存取存儲器）、rom（只讀存儲器）、prom（可編程只讀存儲器）、eprom（可擦除可編程只讀存儲器）、eeprom（電可擦除可編程只讀存儲器）、閃存，或者是這些示例中的兩個或更多個的組合。計算機可讀介質還可以是能夠下載程序代碼的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡（例如通過互聯(lián)網(wǎng)）或云。

32、要指出的是：上面和下面介紹的方法的特征也可以是計算機程序和/或計算機可讀介質的特征（反之亦然）。

33、本發(fā)明的實施方式可以被認為基于下述構思和認知。這些實施方式并非用于限制本發(fā)明的范圍。

34、根據(jù)一個實施方式，當最后識別到的脈沖的計數(shù)值與停止值一致時，可以從頭開始對脈沖進行計數(shù)，停止值表示在傳感器信號中重復的脈沖模式內的脈沖數(shù)量。

35、可以通過將用于計數(shù)脈沖的計數(shù)器重置為起始值（例如0或1）來從頭開始計數(shù)。然后，從起始值繼續(xù)計數(shù)，計數(shù)器隨著每個識別到的脈沖逐漸地、例如以數(shù)值1增加，直到再次達到停止值。在自動扶梯運行中可連續(xù)進行計數(shù)。

36、換句話說，可以為識別到的脈沖分配的可能的計數(shù)值的數(shù)量并非是不確定的，而是限于一定的計數(shù)值。例如，如果重復的脈沖模式包括四個連續(xù)的脈沖，則可能的計數(shù)值的數(shù)量可以包括計數(shù)到四的值（例如，“0、1、2、3”或“1、2、3、4”）。

37、重復的脈沖模式可以是具有已知脈沖數(shù)的已知的脈沖模式。已知的脈沖模式可以例如由自動扶梯的具有齒輪的鏈條傳動裝置的配置產生。也可行的是：脈沖模式在自動扶梯正常運行之前或與正常運行并行地在試驗中或一次或多次單獨的學習行駛中確定。

38、在最簡單的情況下，停止值可以是2。在這種情況下，重復的脈沖模式包含恰好兩個連續(xù)脈沖。然而，停止值也可以顯著大于2。例如，停止值可以等于齒輪上的齒數(shù)（或其整數(shù)倍）和/或等于傳動鏈上的鏈節(jié)數(shù)（或其整數(shù)倍）。換句話說，停止值可以等于通過由一個或多個傳感器對傳感器信號進行掃描，在齒輪和/或傳動鏈沿同一方向完成一圈或多圈轉動期間產生的脈沖數(shù)。

39、脈沖模式在自動扶梯運行過程中可能會發(fā)生變化，例如由于溫度波動或磨損增加。因此，合理的是：自動掃描傳感器信號以查找重復的脈沖模式并據(jù)此確定相應的停止值。

40、因此，根據(jù)一個實施方式，該方法還可以包括通過對傳感器信號進行掃描來識別重復的脈沖模式的步驟。在這種情況下，可以根據(jù)識別到的脈沖模式來識別脈沖。這使得能夠自動識別傳感器信號中的重復的脈沖模式。

41、為此，可以對傳感器信號的上升沿和/或下降沿進行掃描。例如，每次啟動自動扶梯時和/或在自動扶梯正常運行期間（例如，以固定的時間間隔和/或當檢測到一定的事件時）可以進行此類檢測。例如，可以在自動扶梯的學習行駛期間進行檢測，在學習行駛中，齒輪沿同一方向轉動360度或360度的整數(shù)倍。替代地在學習行駛期間，齒輪也可以轉動小于360度。

42、通過對傳感器信號進行掃描，可以檢測到多個重復的脈沖模式。識別到的脈沖模式可以在以下至少一個方面彼此不同：脈沖數(shù)量、脈沖之間的時間間隔、總時長。因此，可以針對每個識別到的脈沖模式生成具有計數(shù)值和基準時間值的單獨的列表。為了評估傳感器信號，可以自動選擇其中一個列表，例如取決于自動扶梯的當前運行狀況。因此，可以在自動扶梯運行期間在不同的列表之間切換多次。還可以考慮的是：使用多個這樣的列表同時評估傳感器信號。按照這種方式，可以實現(xiàn)一定程度的冗余，從而提高該方法的可靠性。

43、根據(jù)一個實施方式，停止值可以表示識別到的脈沖模式內的脈沖數(shù)量。換句話說，在識別脈沖模式時，可以確定脈沖模式由多少個脈沖組成，并設置相應的停止值（例如，對于四個脈沖，從1到4的計數(shù)，停止值為“4”，或者從0到3的計數(shù)，停止值為“3”）。這實現(xiàn)了：當檢測到新的脈沖模式時（例如由于溫度波動和/或磨損增加），停止值可以自動更新。

44、根據(jù)一個實施方式，對脈沖模式的識別可以包括：通過為每個脈沖分配一個計數(shù)值來對脈沖模式內的脈沖進行計數(shù)；確定脈沖模式中每個脈沖的時間值，其中，時間值表示該脈沖與下一個脈沖之間的時間間隔。該方法還可以包括：通過將相應脈沖的時間值乘以一個系數(shù)來確定在識別脈沖模式時為脈沖的每個計數(shù)值分配的基準時間值；將基準時間值與相應的計數(shù)值一起保存在列表上。

45、換句話說，可以從傳感器信號中確定可能的計數(shù)值的數(shù)量，這些計數(shù)值稍后用于對脈沖進行計數(shù)，以及確定與之相關的基準時間值。例如，如果在識別脈沖模式時依次分配計數(shù)值“1、2、3、4”（或“0、1、2、3”），則計數(shù)將持續(xù)到識別脈沖時達到計數(shù)值4（或3），然后從頭開始重新計數(shù)，即從1（或0）開始。換句話說，每次計數(shù)在第四個脈沖之后結束，即停止值為4（或3），并且與識別到的脈沖序列內的脈沖數(shù)相對應。對于上述每一個計數(shù)值，在列表中都存儲有一個確定的基準時間值。上述步驟可以在自動扶梯正常運行之外的學習階段期間執(zhí)行和/或與自動扶梯的正常運行并行地執(zhí)行。

46、這實現(xiàn)了：當檢測到新的脈沖模式時（例如由于溫度波動和/或磨損增加），可以自動更新基準時間值。

47、此外，識別到的脈沖模式可用于辨識各個自動扶梯鏈條傳動裝置的屬性，例如確定自動扶梯是否配備有正確的鏈條傳動裝置。

48、該系數(shù)例如可以在0.80至0.95之間，優(yōu)選為0.90。

49、根據(jù)一個實施方式，該方法還可以包括以下步驟：通過將識別到的脈沖模式的總時長與基準時長進行比較來確定識別到的脈沖模式是否可信。如果識別到的脈沖模式可信，則保留該脈沖模式；如果識別到的脈沖模式不可信，則丟棄該脈沖模式。

50、例如，可以作為對丟棄脈沖模式的相應而對傳感器信號進行重新掃描，以識別重復的脈沖模式。

51、可以測量和/或計算識別到的脈沖模式的總時長。優(yōu)選地，通過將識別到的脈沖模式內的脈沖的時間值相加來確定總時長。

52、例如，基準時長可以是齒輪在識別到的脈沖模式的總時長內行進的距離（即，當計數(shù)脈沖直到達到相應的停止值時）與齒輪的需要的速度的商，或者可以根據(jù)該商確定。

53、例如，如果總時長超出基準時長一定的公差范圍（例如正負1%、正負5%或正負10%），則可將識別到的脈沖模式歸類為不可信。

54、根據(jù)一個實施方式，可以使用至少兩個傳感器來掃描齒輪裝置的不同掃描部位，特別是通過在相同時間段內疊加至少兩個傳感器的輸出信號來生成傳感器信號。按照這種方式，與只有一個傳感器的設計相比，過程的準確性可以顯著提高。優(yōu)選地，傳感器信號以使得傳感器信號中的脈沖在時間上不重疊的方式生成。這實現(xiàn)了明確地確定脈沖的數(shù)量和長度。

55、根據(jù)一個實施方式，（在使用至少兩個傳感器的情況下生成的）傳感器信號可以是第一傳感器信號，此外，在信號處理裝置中可以接收在使用至少兩個另外的傳感器的情況下、特別是通過在同一時間段內疊加至少兩個另外的傳感器的輸出信號生成的第二傳感器信號。兩個傳感器信號可能都以如下方式生成：第一個傳感器信號中的每個脈沖與第二傳感器信號中的脈沖在時間上部分重疊。因此，該方法還可以包括：通過評估第一傳感器信號和第二傳感器信號來確定齒輪的當前的轉動方向和/或使用第二傳感器信號來檢測齒輪是否以需要的速度轉動。

56、例如，可以根據(jù)相同時間段內兩個傳感器信號疊加的脈沖上升沿和/或下降沿的特征序列，或者換句話說，根據(jù)兩個傳感器信號的重疊脈沖的特征序列來確定轉動方向。

57、如果當前的轉動方向與需要的轉動方向有偏差，則可以在附加步驟中生成停止自動扶梯的控制命令。

58、當使用第二傳感器信號進行速度監(jiān)測時，第二傳感器信號可以按照與（第一）傳感器信號相同或類似的方式進行處理。例如，為此，兩個傳感器信號并行處理，從而產生一定程度的冗余。這樣做的好處是，即使兩個傳感器信號中的一個發(fā)生故障或因某種原因受到干擾，速度監(jiān)測仍然能夠以足夠的精度正常進行。

59、根據(jù)一個實施方式，傳感器裝置的傳感器可以裝配成，使得作用面相對于齒輪的軸向具有相同的位置。例如，作用面可以沿齒輪的圓周方向彼此先后布置。作用面也可在齒輪的圓周方向上部分重疊。出于空間原因，這種作用面的直線布置是有利的。

60、替代地，傳感器可以裝配成使得至少兩個作用面分別具有第一位置，并且至少兩個另外的作用面分別具有相對于齒輪的軸向不同于第一位置的第二位置。

61、如果齒輪是具有第一嚙合部和第二嚙合部的雙齒輪，第二嚙合部的齒與第一嚙合部的齒在齒輪的軸向上對齊，則例如第一嚙合部的位于第一位置中的作用面和第二嚙合部的位于第二位置中的作用面可以相對置。

62、可行的是，其作用面分別具有第一位置的傳感器與傳感器裝置的第一輸出端連接，其中，其作用面分別具有第二位置的傳感器與傳感器裝置的第二輸出端連接。替代地，其作用面具有相對于軸向不同的位置的傳感器與相同的輸出端連接

63、根據(jù)一個實施方式，第一位置可以在齒輪的圓周方向上彼此錯開大于齒輪的一個整齒距（p）。

64、根據(jù)一個實施方式，第二位置可以在齒輪的圓周方向上彼此錯開大于齒輪的一個整齒距（p）。

65、相應的錯位量可以例如至少為1.01p、至少為1.1p或至少為1.5p。此外，相應的錯位量可以小于整個齒距的兩倍，例如最大為1.99p、最大為1.9p或最大為1.6p。這樣的結果是：相應的傳感器（其例如可以連接到同一輸出端）的脈沖在時間上不會重疊。這實現(xiàn)了明確地確定脈沖的數(shù)量和長度。

66、根據(jù)一個實施方式，第一位置在齒輪的圓周方向上彼此之間可以具有與第二位置在齒輪的圓周方向上彼此之間相同的距離。

67、根據(jù)一個實施方式，每個第一位置可以在齒輪的圓周方向上與第二位置之一錯開小于齒輪的整個齒距（p），特別是小于齒輪的半個齒距。該錯位量例如可以是0.99p或更小、0.9p或更小、特別是0.49p或更小、或者0.4p或更小。試驗表明，錯位量在1mm至5mm之間、尤其是為3mm特別有利。這樣的效果是，其作用面具有第一位置的傳感器的脈沖在時間上與其作用面具有不同于第一位置的第二位置的傳感器的脈沖部分重疊。例如，這使得對齒輪的當前的轉動方向的識別成為可能（也參見上文）。

68、通過使用這種成對布置的作用面，可以很大程度上避免在上述直線布置中出現(xiàn)的一些問題。