CN108496060B - 包括第一部件和第二部件的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括第一部件和第二部件的系统，其中，第二部件可相对于第一部件运动，其中，第一部件具有侧向辐射出光的光导体，其中，第二部件具有至少一个用于探测光强度的传感器组件。

Description

包括第一部件和第二部件的系统
技术领域
本发明涉及一种包括第一部件和第二部件的系统。
背景技术
已知光导体作为用于传导光的器件。光的侧向辐射被尽可能光滑的、即不粗糙的光导体表面形态阻止，从而由于总反射，在光导体的第一端部处引入的光的尽可能高的份额在另一端部处离开。
作为最接近的现有技术，从文献DE 43 42 778 A1中已知非接触式数据传输装置。
从文献DE 103 53 891 A1中已知一种用于在固定的和可动的构件之间传输数据的布置结构。
从文献US 2010/0166433 A1中已知一种光学的信号传输装置。
从文献GB 2 169 464 A中已知一种光学的玻璃纤维传输系统。
从文献US 2004/0184722 A1中已知一种用于在可动的单元之间宽带传输数字光学信号的装置。
从文献JP 2001308 798 A中已知一种具有侧向泄漏的光学的光导体。
从文献US 2008/0186491 A1中已知一种旋转探测器。
从文献DE 10 2012 021 971 A1中已知一种用于获得在旋转构件处的转动角度的光学测量装置。
从文献EP 2 677 281 A1中已知一种光电的传感器元件。
发明内容
因此，本发明的目的是，实现无接触的数据传输。
根据本发明，该目的在根据在权利要求1中给出的特征所述的系统中实现。
在系统中，本发明的重要特征是，系统包括第一部件和第二部件，
其中，第二部件可相对于第一部件运动，
其中，第一部件具有侧向辐射出光的光导体，
其中，第二部件具有至少一个用于探测光强度的传感器组件。
在此优点是，被引入光导体中的光源的光可侧向地在光导体处辐射出并且由此可沿着伸展尺寸侧向辐射出。以这种方式可由可动的第二部件探测光强度，并且以这种方式可无接触地实施数据传输。
在一有利的设计方案中，在第二部件相对于第一部件运动时，传感器组件沿着光导体运动，特别是从而使侧向地从光导体中辐射出的光射到传感器组件上。
在此优点是，第二部件可沿着光导体的伸展尺寸运动。在此，所述伸展尺寸例如为圆或长形延伸的轨迹曲线，例如直线或其轨迹曲线直径比光导体的横截面直径大得多的圆形轨迹。因此以这种方式，在运动期间可无接触地进行数据传输并且附加地或备选地也可进行位置确定。
在一有利的设计方案中，第一部件具有布置在传感器组件和光导体之间的格栅。在此优点是，格栅开口可均匀地彼此间隔开并且由此可在在运动期间探测到的光强度最大值的数目中确定经过的路程。通过彼此不均匀地间隔开的格栅开口，可识别分别为一个位置区域编码的识别码。然而，在解码时，应考虑在沿着光导体运动期间的速度或速度曲线，由此也必须确定该速度或速度曲线。
在一有利的设计方案中，格栅在光导体的延伸方向上具有特别是均匀地彼此间隔开的格栅开口和/或格栅具有第一偏振滤波器/偏光滤镜，从而使从格栅中离开的、向着传感器组件辐射的光发生偏振，特别是具有唯一的偏振方向。在此优点是，借助于偏振滤波可确定第二部件相对于第一部件的扭转/偏转。在格栅开口均匀地间隔开时可确定位置。
在一有利的设计方案中，传感器组件具有用于确定光强度的第一传感器和用于确定光强度的第二传感器，
其中，在第二部件处的格栅与第一传感器之间布置有第二偏振滤波器，
其中，在第二部件处的格栅与第二传感器之间布置有第三偏振滤波器，
其中，第二偏振滤波器的偏振方向相对于第三偏振滤波器的偏振方向具有不为零的扭转角度/偏转角度，特别是90°的扭转角度。在此优点是，能以简单的方式确定第二部件相对于第一部件的扭转。
在一有利的设计方案中，第一、第二和第三偏振滤波器实施成平的，并且容纳第一、第二和第三偏振滤波器的平面彼此平行地取向。在此优点是，可实现尽可能小的测量误差。
在一有利的设计方案中，除了第一和第二传感器，传感器组件还附加地具有用于确定光强度的第三传感器，
其中，在光导体和第三传感器之间未布置偏振滤波器。在此优点是，除了确定第二部件相对于第一部件的扭转、即相对转动角度，也可确定沿着光导体的伸展尺寸的位置。此外，第三传感器适合用作用于无接触的数据传输的数据接收部。特别是，因为可借助于第三传感器确定光强度，也可进行对无接触地传输的、特别是光强度调制的数据的数据接收。
在一有利的设计方案中，由可控的光源产生射入光导体中的光，特别是从而根据由数据源产生的数据流调制射入光导体中的光的强度。在此优点是，能以简单的方式调制光。例如，可使用LED作为可控的光源。
在一有利的设计方案中，由第三传感器产生的传感器信号被评估单元、特别是调制解调器解调，并被输送给第二部件的数据接收装置、特别是信号电子装置、特别是控制装置。在此优点是，可无接触地进行从第一部件到第二部件处的单向数据传输，并且能以简单的方式实现解码。
在一有利的设计方案中，第二部件布置成可相对于第一部件转动，或者第二部件可相对于第一部件在以长形延伸的方式铺设的光导体的方向上运动。在此优点是，可线性铺设或者可圆形地铺设光导体。
在此，长形延伸意味着，光导体在大的长度上延伸。这不仅包含沿着直线延伸，而且包含沿着其直径与光导体的直径、即光导体的导线横截面的直径相比大得多、即特别是至少100倍大的圆形轨迹延伸。因此，“以长形延伸的方式铺设”也可意味着“沿着圆形轨迹铺设”。
在一有利的设计方案中，第二部件是无驾驶员的输送系统。在此优点是，第二部件可实现成自动导控的车辆。
在一有利的设计方案中，光导体的表面被粗糙化。在此优点是，可根据粗糙度决定侧向辐射出的光的强度。
在一有利的设计方案中，各传感器分别具有至少一个光电二极管。在此优点是，能以简单的方式探测由可控的光源调制的光。
在一有利的设计方案中，容纳第一偏振滤波器的平面的法线相对于第一偏振滤波器的偏振方向垂直地取向。在此优点是，第一偏振滤波器的偏振方向固定地取向。
其它优点由从属权利要求得到。本发明不局限在权利要求所述的特征组合上。对于本领域技术人员来说，特别是可从任务提出和/或通过与现有技术相比提出的任务中得到权利要求和/或单个权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的其它合理的组合方案。
附图说明
现在根据附图详细解释本发明：
在图1中示意性地绘出了具有侧向发光的光导体2的根据本发明的系统的静态部件。
在图2中示意性地绘出了具有静态部件和特别是可平移运动的活动部件23的根据本发明的系统。
在图3中示意性地绘出了旋转的系统。
在图4中示意性地绘出了具有侧向发光的光导体2的根据本发明的系统的静态部件，其中，光导体2至少部分地被格栅40覆盖。
在图5中，除了在图2中示出的系统外还示出了用于至少部分地覆盖侧向发光的光导体2的格栅40。
在图6中示出了旋转传输器30，其静态部件再次示出基本上圆形铺设的光导体2以及用于至少部分地覆盖的格栅40，其中，在可相对于静态部件转动的部件处布置有光敏感的传感器用于接收数据和确定位置。
在图7中示意性地示出了作为用于旋转传输器30的格栅40的偏振滤波器70。
在图8中示意性地示出了旋转传输器30，其中，在静态部件处布置有偏振滤波器70，并且在可相对于静态部件转动的部件处再次布置有用于接收数据的光敏感的传感器26以及以被分别相对彼此扭转了的偏振薄膜覆盖的方式布置的光敏感的传感器(60)、特别是光电二极管。
具体实施方式
如在图1中示出的那样，当光导体2的表面粗糙并且由此在光导体2中被引导的光线的在内表面处发生的反射、特别是总反射减少时，由光源1射入光导体2中的光可侧向辐射。借助于箭头示出了侧向辐射。
如在图2中示出的那样，侧向发光的光导体能以长形延伸的形式在设备中运动，其中，活动部件23沿着光导体运动。
又将由数据源20、特别是上级的控制装置发送的数据通过调制解调器21输送给光源22，从而该光源22将相应调制的光引入光导体2中，从而该被调制的光之后侧向地从光导体2发出。
可沿着光导体2运动的活动部件23分别具有光敏感的传感器、特别是光接收器26，其传感器信号被传导给调制解调器24，该调制解调器对数据解调和/或解码，从而可将数据传导给数据接收装置24。例如可设置活动部件23的控制装置作为数据接收装置24。由此即可无接触地借助于侧向地由光导体2辐射出的光将数据从设备的中央控制装置传输给活动部件23的控制装置。
如在图3中示出的那样，又由数据源20、特别是上级的控制装置将数据通过调制解调器21输送给光源22，从而光源22将相应调制的光引入光导体2中，其中，该被调制的光之后侧向地从光导体2发出。
在旋转传输器30的以可相对于静态部件(该静态部件包括光源22、调制解调器21和数据源20)转动的方式被支承的部件23上，布置有光接收器26，即光敏的传感器，其探测由光导体2侧向地辐射出的光。光接收器26产生的传感器信号被输送给调制解调器25，其将从中解码的数据流输送给数据接收装置24。在此，布置在部件23上的信号电子装置用作数据接收装置24。由此，借助于被调制的光实现与可转动地被支承的部件的无接触的信息传输。
如在图4中示出的那样，侧向辐射的光导体2至少部分地被一格栅40覆盖。由此，根据格栅开口的布置方案，沿着光导体2的侧向辐射是无规律的并且可用于对位置信息编码。当格栅40实施成偏振格栅时，发出偏振光，从而可确定活动部件23相对于偏振平面的扭转/偏转。也可实施具有格栅开口的格栅40与布置在该处的偏振格栅40的组合，从而一方面可确定活动部件23相对于偏振平面的扭转并且另一方面可确定活动部件的沿着通过光导体定义的轨迹曲线的位置。在此，格栅开口沿着光导体优选地均匀地彼此间隔开。在此，如此布置偏振薄膜，使得沿着光导体的偏振平面基本上相对于光导体横向地取向。备选地，也可使用纵向的偏振方向，即，平行于光导体的偏振方向。
如在图5中示出的那样，又将由数据源20传输到调制解调器21处的数据作为调制信号输送给光源22，之后光源将相应调制的光输入光导体2中，光导体继续传导所述光并将其通过所述一个或所述多个格栅40侧向辐射出。作为格栅40，在此又设置偏振格栅或者如下格栅：其格栅开口使得所述位置可确定(至少相对地确定，即，通过在沿着光导体2运动期间对格栅开口计数)。
在图5中，示出了两个可沿着光导体2运动的活动部件23。由此，多个活动部件23可利用来自数据源20的数据来供给。活动部件23中的每一个均具有光接收器26，即，对光强度敏感的传感器。传感器26的输出信号、即传感器信号被输送给调制解调器25，其解码的数据流被输送给数据接收装置24、特别即是活动部件23的用作控制装置的信号电子装置。
在沿着光导体2行进时，由传感器26接收的光的强度相应于格栅40的格栅开口的顺序而波动。由此，以这种方式可确定相对于初始位置的位置。通过——特别是时间上交叉地——将所接收的被调制的光解调，可接收数据。
当附加地存在偏振滤波器时，还可确定相应的活动部件23相对于偏振滤波器的偏振平面的扭转角度。
如在图6中示出的那样，也可设置光敏感的传感器26，如在图5中那样用于接收数据，并且附加地设置光电二极管60、特别是第一光电二极管和第二光电二极管，其中，光电二极管在线导体的方向上彼此错位地布置，使得在活动部件23以恒定的速度行进时两个光电二极管的信号具有相同的变化趋势，其中，出现相对于彼此90°的相位移。由此，实现了准确的位置确定。
在图6中布置在光导体2处的格栅40优选地实施成环形。
如在图7中示出的那样，该格栅40可通过由偏振薄膜制成的同样环形的格栅70代替。在此，如此制成的偏振薄膜70、即第一偏振滤波器70的偏振平面全部平行于转动轴线取向。由此，由静态的部件从光导体中侧向辐射出的光整体上具有唯一的偏振方向。
相比之下，在可转动地被支承的部件上，在上述第一光电二极管前面布置第一偏振薄膜80、即第二偏振滤波器80，并且在第二光电二极管前面布置第二偏振薄膜81、即第三偏振滤波器80，其中，第一偏振薄膜80的偏振平面以及还有从属的偏振方向相对于第二偏振薄膜81的偏振平面、亦即也相对于其从属的偏振方向扭转了一个——特别是例如90°的——角度。第一和第二偏振薄膜(80、81)分别布置成平的，其中，这两个平面不仅彼此平行而且也平行于偏振薄膜70所在的平面。
如在图8中示出的那样，由此根据可转动的部件相对于静态部件的转动角度，可得到由两个光电二极管60探测到的光强度的相应比例。从中可确定转动角度(一对一地至少在180°的圆周角范围中)。优选地，在可转动的部件的转动运动期间，也确定光强度的曲线和/或变化，并且由此一对一地确定角位置，至少相对于初始角位置。
在可转动的部件相对于静态部件的转动运动不变时，由两个角度传感器60确定的光强度的曲线相对彼此具有90°的相位移。
附图标记列表：
1 光源
2 侧向发光的光导体
20 数据源
21 调制解调器
22 光发射器
23 活动部件
24 数据接收装置
25 调制解调器
26 光接收器
30 旋转传输器
40 格栅，特别是偏振滤波器或位置编码的格栅
60 光电二极管，特别是第一光电二极管和第二光电二极管
70 偏振滤波器
80 第二偏振滤波器
81 第三偏振滤波器

Claims (16)

1.一种包括第一部件和第二部件的系统，
其中，所述第二部件能相对于所述第一部件运动，
其中，所述第二部件能相对于所述第一部件在以长形延伸的方式铺设的光导体的方向上运动，
其特征在于，
所述第一部件具有侧向地辐射出光的光导体，
其中，所述第二部件具有至少一个用于探测光强度的传感器组件，
其中，所述第一部件具有布置在所述传感器组件与所述光导体之间的格栅，
其中，所述格栅在光导体的延伸方向上具有均匀地彼此间隔开的格栅开口，和/或所述格栅具有第一偏振滤波器，从而使从格栅出来的、向着传感器组件辐射的光发生偏振并且具有唯一的偏振方向，
其中，所述传感器组件具有用于确定光强度的第一传感器和用于确定光强度的第二传感器，
其中，在第一传感器与第二部件处的所述格栅之间布置有第二偏振滤波器，
其中，在第二传感器与第二部件处的所述格栅之间布置有第三偏振滤波器，
其中，所述第二偏振滤波器的偏振方向相对于所述第三偏振滤波器的偏振方向具有不为零的扭转角度，
其中，除了第一传感器和第二传感器，所述传感器组件还具有用于确定光强度的第三传感器，该第三传感器因此适合并用于为了无接触的数据传输而接收数据，
其中，在所述光导体与所述第三传感器之间未布置偏振滤波器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扭转角度为90°。
3.一种包括第一部件和第二部件的系统，
其中，所述第二部件能相对于所述第一部件运动，
其特征在于，
所述第一部件具有侧向地辐射出光的光导体，
其中，所述第二部件具有至少一个用于探测光强度的传感器组件，
其中，所述第一部件具有布置在所述传感器组件与所述光导体之间的格栅，所述格栅在光导体的延伸方向上具有均匀地彼此间隔开的格栅开口和/或所述格栅具有第一偏振滤波器，从而使从格栅出来的、向着传感器组件辐射的光发生偏振并且具有唯一的偏振方向。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述第二部件相对于所述第一部件运动时，所述传感器组件沿着光导体运动，从而使侧向地从光导体中辐射出的光射到所述传感器组件上。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述传感器组件具有用于确定光强度的第一传感器和用于确定光强度的第二传感器，
其中，在所述第一传感器与第二部件处的所述格栅之间布置有第二偏振滤波器，
其中，在所述第二传感器与第二部件处的所述格栅之间布置有第三偏振滤波器，
其中，所述第二偏振滤波器的偏振方向相对于所述第三偏振滤波器的偏振方向具有不为零的扭转角度。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述扭转角度为90°。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一偏振滤波器、第二偏振滤波器和第三偏振滤波器实施成平的，并且容纳所述第一偏振滤波器、第二偏振滤波器和第三偏振滤波器的平面彼此平行地取向。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，除了所述第一传感器和第二传感器，所述传感器组件还具有用于确定光强度的第三传感器，
其中，在所述光导体与所述第三传感器之间未布置偏振滤波器。
9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，射入光导体中的光由可控的光源产生，从而根据由数据源产生的数据流对所述射入光导体中的光的强度进行调制。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，由第三传感器产生的传感器信号被评估单元解调，并被输送给所述第二部件的数据接收装置。
11.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二部件布置成能相对于所述第一部件转动，或者所述第二部件能相对于所述第一部件在以长形延伸的方式铺设的光导体的方向上运动。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第二部件能在圆形轨迹上运动，该圆形轨迹的直径是所述光导体的横截面直径的至少100倍大。
13.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二部件是无驾驶员的输送系统。
14.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述光导体的表面被粗糙化。
15.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，各个传感器分别具有至少一个光电二极管。
16.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，容纳第一偏振滤波器的平面的法线相对于所述第一偏振滤波器的偏振方向垂直地取向。
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