CN106992801A - 一种解决接触式供电运动体上的设备数据传输问题的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种解决接触式供电运动体上的设备数据传输问题的方法，主要是将电力线载波和普通单相接触式供电两种技术进行有机结合，实现接触式供电运动体上设备的供电和数据传输，该方法成本低廉、工作稳定性高、工作性能优秀。本发明的创新点是用电力线载波解决接触式供电运动体上的设备信号传输问题，即只需要低廉的单相导电滑环或接触轨给运动体上的设备进行供电，在导电滑环或接触轨输入端将数据、信号通过电力线适配器调制到到电力线路中，在导电滑环或接触轨输出端通过电力线适配器将信号取出，解决了给接触式供电运动体上的设备供电和数据信号传送的难题。本发明对比于传统的以太网滑环、USB滑环等数据传送滑环和无线传输方案来说，具有非常大的优势：成本极低，稳定性高，数据的传输速度快。

Description

一种解决接触式供电运动体上的设备数据传输问题的方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体说是一种解决运动体上的设备供电和数据传输问题的发明。

背景技术

在旋转运动中，滑环，多使用于多功能、高性能、高精密、多元连续旋转运动的高端工业电气设备或精密电子设备之中，如：航天设备、雷达通讯设备、医疗设备、自动加工设备、冶炼设备、矿山设备、电缆设备、游乐设备、展示设备、智能摄像头、化学反应釜、晶体炉、线材绞线机、风车、机械臂、机器人、盾构机、旋转门、测量仪、航模、特种汽车、特种轮船等。滑环为这些机电设备实现复杂运动提供可靠的能源与信号传输的渠道。也可以说：滑环，是高级智能运动设备的标志。但是目前针对于要同时供电和大速率数据传输的应用场合来说，市场上存在的各类滑环，如以太网滑环、USB滑环等，由于还是采用旋转摩擦的原理，都存在不同程度的信号丢失问题，使得此类滑环在工作时稳定性不高，经常出现设备信号丢失、数据传输断流等严重问题，而且此类滑环成本高昂，易损坏。

网线滑环，顾名思义，就是在旋转运动中实现以太网通讯的部件。其基本的原理是：滑环内部依靠弹力搭接、滚动搭接、或密封水银导电，构成的旋转连通系统。

普通滑环每根导线都需要一组刷丝和环槽配合来导通信号，例如网线滑环的话，需要8组来导通，而且需要在每层之间加装屏蔽层。由于采用的是金属摩擦的原理，每根导线都会存在不同程度的损耗，而且需要安装在很小的体积里，所以相邻导线之间会存在干扰。传统滑环装配精度要求较高、使用过程中刷丝和环槽会摩擦损耗，所以最终的产品由于装配不到位出现问题的概率较大，从而造成数据的丢失。特别是在需要高速传输的场合，传统网线滑环出现故障的概率较高。

在非旋转运动的接触式供电场合，例如动车、高铁，采用受电弓和接触网进行摩擦接触的原理进行供电，列车上的WiFi信号也只能通过外部基站进行无线传送，由于列车在高速移动，所以信号非常不稳定，上网体验差。

结论得出，现有的网线滑环以及接触式供电的场合中，其数据传输速度慢，不稳定，传输过程中容易造成数据丢失。

发明内容

综上所述，本发明的目的是提供一种解决接触式供电运动体上的设备数据传输问题的方法，该方法成本低廉，工作稳定性高，工作性能优秀。

本发明的目的是通过以下技术发明实现的：

本发明是在运动体的运动导电部位两侧的单相电力线上分别连接两个电力线适配器，两侧的电力线适配器通过其数据通讯口分别和运动体上的设备、外部计算机进行连接，构成一条完整的数据通讯链路。

上述电力线适配器在短距离内可以做到上千兆带宽，可以短距离内快速传送大量数据，因此本本发明要优于传统的网线滑环、和无线传输解决方案。

在旋转设备中，上述的运动导电部位为单相导电滑环，单相导电滑环的生产制作成本很低，刷丝和环槽的接触面积可以做很大，装配工艺相对于网线滑环更加简单，所以这种导电滑环的可靠性很高，在工作时出现故障的概率很小。

例如在三维旋转扫描系统中，需要在短时间内将大量数据从扫描组件导出到外部计算机，则可以采用千兆电力线适配器进行数据的传送，工作稳定，扫描数据不丢失，传送速度快。如果采用传统的网线滑环，其传送速度慢，体积较大，满足不了大量数据高速传输的需求，而且在转动时三维扫描数据很容易丢失，严重的降低了工作效率。

本发明主要对电力线载波和普通单相接触式供电两种技术进行有机结合，从而提供一种成本低廉、工作稳定性高、工作性能优秀的给接触式供电运动体上设备供电和数据传输的解决发明。

电力线载波（PLC ，即 Power Line Carrier）是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。

导电滑环，采用电刷与电环槽摩擦接触的方式，电刷采用贵金属合金材料，借助电刷的弹性压力与导电环环槽滑动接触来传递信号及电流。

导电接触轨，即滑块和接触轨采用滚珠或者摩擦的方式接触，通过接触轨向其上的设备供电，提供数据传输通道。

电力适配器工作原理：采用电力载波通讯技术（PLC），在发送时，利用调制技术将用户数据进行调制，把载有信息的高频加载于电流，然后在电力线上进行传输；在接收端，先经过滤波器将调制信号取出，再经过解调，就可得到原通信信号，并传送到计算机，以实现信息传递。

本发明的创新点是将电力线载波运用到接触式供电运动体上的设备信号传输，即只需要单相导电设备给运动体上设备进行供电，在导电设备输入端将数据、信号通过电力线适配器调制到到电力线路中，在导电设备输出端通过电力线适配器将信号取出，运动体上的设备只需要连接电力线，就能实现给运动体上设备供电的同时利用电力线进行数据信号的传送。

这样在只借助电力线和两端电力线适配器的情况下，解决了给接触式供电运动体上的设备供电和数据信号传送的难题。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明对比于传统的以太网滑环、USB滑环等数据传送滑环来说，具有非常非常大的优势：

1、成本极低，传统的数传滑环价格高昂，动辄几百上千元，如果要同时供电和传送数据信号，价格更是昂贵。本发明只需采用一个单相导电滑环，即一火一零两根线作为电能和数据信号的传送载体。单相导电滑环结构简单，电力线适配器技术成熟，所以成本极低。

2、稳定性高，传统导电滑环采用的是刷丝和环槽弹性摩擦的原理，这种方法对于大容量数据信号传输来说，损耗较大，易丢失数据，使用效果往往不能令人满意，设备掉线，数据丢失的情况屡见不鲜。本发明旋转部分采用单相导电滑环，数据信号则是在滑环外通过电力线适配器耦合到电力线上，即在旋转部件上，数据或者信号的损耗非常小，基本可以忽略。

3、数据的传输速度快，滑环由于采用机械摩擦的原理，使得数据、信号的损耗增大，而且滑环内部相邻线路之间串扰严重，使得数据的传送速度大打折扣。本发明采用的是电力线载波的方式，即将数据、信号通过电力线适配器调制到交变电流上，短距离内，数据的传输速度可以做到很高。例如，在成本相同的条件下，本发明的传输速度要明显快于以太网的传输速度。

4、本发明对于处于接触轨上运动的设备来说具有非常大的优势，通过接触轨进行单相接触式供电，同时运用电力线载波技术通过接触轨进行数据通讯，不需单独接线，不需复杂的无线设备调试，仅通过接触轨和两只电力线适配器同时解决运动体上设备的供电和数据通讯难题。

附图说明

图1是本发明的示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明对本发明做进一步的说明：

一种解决接触式供电运动体上的设备数据传输问题的方法，是将电力线载波和普通供电滑环两种技术进行有机结合，从而提供一种成本低廉、工作稳定性高、工作性能优秀的给接触式供电运动体上的设备供电和数据传输的解决发明。

本发明的创新点是用电力线载波解决接触式供电运动体上的设备信号传输问题，即只需要单相导电滑环或接触轨给运动体上的设备进行供电，在导电滑环或接触轨输入端将数据、信号通过电力线适配器调制到到电力线路中，在导电滑环或接触轨输出端将信号取出，运动体上的设备只需要通过导电滑环或接触轨供电，就能实现给运动体上的设备供电的同时利用电力线进行数据信号的传送。

这样在只借助导电滑环或接触轨和其两端电力线适配器的情况下，解决了给接触式供电运动体上的设备供电和数据信号传送的难题。

实施例1

在旋转接触式供电运动系统中，本方案的具体使用方法

旋转式三维扫描系统主要构成部件为：转台（转台内包含单相导电滑环、电机、旋转体上的设备、电源等）；三维扫描系统支架（与转台连接，支架上安放有三维扫描组件）；外部数据接收及数据处理计算机；两只电力线适配器。

该设备工作时，三维扫描系统支架和转台刚性连接，导电滑环安装于转台内部中心轴上，一只电力线适配器安装在转台内部，与导电滑环转子的引出线相连接，数据通讯口和扫描组件数据通讯口连接，另一只电力线适配器安装在转台外部，与导电滑环定子的引出线相连接，数据通讯口和外部计算机数据通讯口连接。

设备在旋转时，旋转支架上的三维扫描组件能通过旋转滑环获得电能，并且其数据信号通过电力线适配器耦合到电力线上，在转台外部，又通过电力线适配器将数据信号取出并传送到外部计算机。

以上，通过本发明实现了在仅存在单相导电滑环的情况下，通过电力线适配器实现外部计算机和三维扫描组件之间的数据通讯。

实施例2

在非旋转接触式供电运动系统中，本方案的具体使用方法

该系统构成部分有，接触轨、运动模块（其上安装有工作设备）、两只电力线适配器、外部计算机。

该系统工作时，运动体在接触轨上滑动，运动体上安装的设备将数据信号传到其上的电力线适配器，该电力线适配器将数据信号调制到运动模块上的电力线上；而接触轨和外部的另一只电力线适配器连接，该电力线适配器将数据信号解调并发送到和它连接的外部计算机上。

该系统工作时，不仅能够通过接触轨获得电能，而且通过接触轨，运用电力载波技术实现该系统和外部计算机之间的数据通讯。

以上，通过本发明实现了在接触式供电运动系统中，运动部件上的设备和外部计算机通过电力线进行数据通讯。

Claims (3)

1.一种解决接触式供电运动体上的设备数据传输问题的方法，其特征在于：该方法是将单向导电滑环或导电接触轨安装于平台上，在单相导电滑环或导电接触轨两侧的电力线上分别连接两个电力线适配器，两侧的电力线适配器通过其数据通讯口分别和运动体上的设备、外部计算机进行连接，构成一条完整的数据通讯链路。

2.如权利要求1所述的一种解决接触式供电运动体上的设备数据传输问题的方法，其特征在于：所述的单向导电滑环的转子连接一个电力线适配器；所述的单向导电滑环的定子连接另一个电力线适配器。

3.如权利要求1所述的一种解决接触式供电运动体上的设备数据传输问题的方法，其特征在于：所述的导电接触轨连接一个电力线适配器；所述的接触轨上的运动体连接另一个电力线适配器。