DE102005023849B4

DE102005023849B4 - Mechatronic system and coupling unit for coupling at least two separate fieldbuses within a mechatronic system

Info

Publication number: DE102005023849B4
Application number: DE102005023849A
Authority: DE
Inventors: Benedikt Schmalz
Original assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Current assignee: Leica Instruments Singapore Pte Ltd
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: DE102005023849A1

Abstract

Mechatronisches System mit einer internen Steuereinheit (4), mindestens einem Stellglied (5, 6, 7) und mindestens einem externen Systemzugriff, wobei die interne Steuereinheit (4) und das mindestens eine Stellglied (5, 6, 7) über mindestens einen ersten Feldbus miteinander kommunizieren können, der mindestens eine externe Systemzugriff durch einen zweiten vom ersten unabhängigen Feldbus realisiert ist und der mindestens eine erste Feldbus und der zweite Feldbus über eine Kopplungseinheit (3) miteinander gekoppelt sind.mechatronic System with an internal control unit (4), at least one actuator (5, 6, 7) and at least one external system access, wherein the internal control unit (4) and the at least one actuator (5, 6, 7) at least a first field bus can communicate with each other, the at least one external system access by a second from the first independent Fieldbus is realized and the at least one first fieldbus and the second fieldbus over a coupling unit (3) are coupled together.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mechatronisches System mit einer internen Steuereinheit, mindestens einem Stellglied und mindestens einem externen Systemzugriff. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Mikroskopsystem, im speziellen ein Operationsmikroskopsystem. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kopplungseinheit zur Kopplung zweier oder mehrerer getrennter Feldbusse in einem derartigen mechatronischen System, wie etwa einem Mikroskop- bzw. Operationsmikroskopsystem. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur entsprechenden Regulierung eines mechatronisehen Systems.The The present invention relates to a mechatronic system with a internal control unit, at least one actuator and at least an external system access. In particular, the present invention relates Invention a microscope system, in particular a surgical microscope system. Furthermore, the present invention relates to a coupling unit for coupling two or more separate field buses in one Such mechatronic system, such as a microscope or Surgical microscope system. The invention further relates to a procedure for the appropriate regulation of a mechatronisehen System.

Derzeitige Mikroskopsysteme, worunter auch Operationsmikroskopsysteme fallen, kommunizieren einen großen Teil von Daten zu im System vorhandenen Geräten über einen sogenannten Feldbus. Ein Feldbus verbindet in der Regel eine Vielzahl Messfühler (Sensoren) und Stellglieder (Aktoren) mit einem Regelungsgerät. Ein Feldbus ersetzt parallele Leitungsbündel durch ein einziges Buskabel und verbindet somit alle Ebenen, von der Feld- bis zur Leitebene. Unabhängig von einem spezifischen Automatisierungsgerät vernetzt ein Übertragungsmedium des Feldbusses alle an das Gerät anzuschließende Komponenten. Diese Komponenten können dabei beliebig im Feld verteilt sein, denn alle werden dezentral vor Ort angeschlossen. Damit realisiert ein Feldbus ein einziges Netzwerk. Durch Verwendung eines Feldbusses ist im Ver gleich zur parallelen Verdrahtung eine Verkabelung wesentlich weniger aufwendig, wodurch eine Erweiterung oder eine Änderung einfacher durchzuführen und somit eine größere Flexibilität garantiert werden kann. Bei einem Mikroskopsystem wird dabei oft ein sogenannter CAN-Bus verwendet. Dabei handelt es sich um einen Controller Area Network-Bus. In der Regel ist eine bei einem Mikroskopsystem anfallende Datenmenge sehr groß. Darüber hinaus sind die dabei anfallenden Daten sehr komplex. Da alle Geräte und somit alle Funktionalitäten des Systems über einen Feldbus vernetzt und somit bereitgestellt bzw. verfügbar gemacht werden, hängt die Qualität sowie auch die Sicherheit des Mikroskopsystems von der Qualität und auch vom Einhalten eines Feldbus-spezifischen Datenprotokolls jeder einzelnen über den Feldbus verbundenen Feldbuskomponente ab.current Microscope systems, including surgical microscope systems, communicate a big one Part of data on existing devices in the system via a so-called fieldbus. One Fieldbus usually connects a variety of sensors (sensors) and actuators with a control device. A fieldbus replaces parallel trunk groups through a single bus cable and thus connects all levels, from the field level to the control level. Regardless of a specific one automation equipment networks a transmission medium the fieldbus all to the device to be connected Components. These components can be distributed arbitrarily in the field, because all are decentralized before Place attached. Thus, a fieldbus realizes a single network. By using a field bus is equal to the parallel in comparison Wiring a wiring much less expensive, thereby an extension or a change easier perform thus guaranteeing greater flexibility can be. In a microscope system is often a so-called CAN bus used. This is a controller area Network bus. As a rule, a resulting in a microscope system Data volume very large. Furthermore The resulting data is very complex. Because all devices and thus all functionalities of the system networked a field bus and thus made available or made available be, hang the quality as well as the safety of the microscope system of the quality and also by adhering to each fieldbus-specific data protocol via the Fieldbus connected fieldbus component.

Bisher ist es üblich, dass Mikroskopsysteme einen Feldbus aufweisen, über welchen sowohl interne Geräte des Mikroskopsystems wie auch externe Geräte kommunizieren. Bei den genannten externen Geräten kann es sich dabei auch um Geräte von Fremdfirmen handeln. Ein derartiges Mikroskopsystem ist beispielsweise in der vorangemeldeten, nicht vorveröffentlichten DE 103 55 529 A1 offenbart.Until now, it has been customary for microscope systems to have a field bus via which both internal devices of the microscope system and external devices communicate. These external devices may also be devices of external companies. Such a microscope system is, for example, in the pre-registered, not previously published DE 103 55 529 A1 disclosed.

Diese Konstellation kann dabei einige Probleme aufwerfen. Der verwendete Feldbus kann sehr schnell überlastet werden, wodurch die Kommunikation verzögert stattfindet, eine Reaktionszeit von an den Feldbus angeschlossenen Komponenten verzögert wird und somit das gesamte Mikroskopsystem nur langsam wirken kann. Ferner können vorgesehene Sicherheitskonzepte nicht mehr realisiert werden. So z.B. kann ein sogenanntes Handshake-Verfahren nur noch schwer umgesetzt werden, da es sich dabei um eine Methode handelt, wie sich zwei an einer Datenübertragung beteiligte Teilnehmer nach jedem Übertragungsvorgang durch unmittelbare Quittungssignale synchronisieren. Bei einer verzögerten Kommunikation kann ein derart einfaches Handshake-Verfahren nicht mehr adäquat funktionieren.These Constellation can pose some problems. The used Fieldbus can be overloaded very quickly , whereby the communication takes place delayed, a reaction time is delayed by components connected to the fieldbus and thus the entire microscope system can only act slowly. Further can provided security concepts are no longer realized. So e.g. a so-called handshake procedure is difficult to implement because it's a method, like two on a data transfer Participants involved after each transfer transaction by immediate Synchronize acknowledgment signals. With a delayed communication can a such a simple handshake procedure can no longer function adequately.

Komponenten, die an den Feldbus des Mikroskopsystems angeschlossen sind und sich dabei nicht an das Feldbus eigene Protokoll halten, können beispielsweise Funktionen des Mikroskopsystems behindern, was schlimmstenfalls zu einem Ausfall des Mikroskopsystems für bestimmte oder gar alle Funktionen führen kann.components which are connected to the fieldbus of the microscope system and themselves For example, if you do not keep your own protocol to the fieldbus Hamper functions of the microscope system, at worst to a failure of the microscope system for certain or even all functions to lead can.

Vor dem Hintergrund dieser Problemstellung wäre es wünschenswert, ein System bereitzustellen, bei dem die Funktionen des Systems weder durch eine Überlastung eines Feldbusses noch durch an den Feldbus angebundene Komponenten gestört werden.In front In the background of this problem, it would be desirable to provide a system in which the functions of the system neither by overloading a fieldbus still be disturbed by connected to the fieldbus components.

Ausgehend hiervon schlägt die vorliegende Erfindung ein mechatronisches System gemäß Patentanspruch 1, ein Verfahren zur Regulierung eines mechatronischen Systems gemäß Patentanspruch 8 und eine Kopplungseinheit gemäß Patentanspruch 13 vor. Weitere Ausführungsformen sind in den entsprechenden Unteransprüchen aufgeführt.outgoing proposes thereof the present invention, a mechatronic system according to claim 1, a method for regulating a mechatronic system according to claim 8 and a coupling unit according to claim 13 in front. Further embodiments are listed in the corresponding subclaims.

Gemäß Patentanspruch 1 wird ein mechatronisches System mit einer internen Steuereinheit, mindestens einem Stellglied und mindestens einem externen Systemzugriff bereitgestellt, wobei die interne Steuereinheit und das mindestens eine Stellglied über mindestens ein erstes Netzwerk miteinander kommunizieren können und der mindestens eine externe Systemzugriff durch ein zweites vom ersten unabhängiges Netzwerk realisiert ist. Dabei sind das mindestens eine erste Netzwerk und das zweite Netzwerk über eine Kopplungseinheit miteinander gekoppelt. Unter externem Systemzugriff wird hierbei die Anbindung (uni- und/oder bidirektional) eines externen Systems, beispielsweise eines Computers, verstanden.According to claim 1 becomes a mechatronic system with an internal control unit, at least an actuator and at least one external system access provided wherein the internal control unit and the at least one actuator via at least a first network can communicate with each other and the at least one external system access by a second from the first independent network is realized. These are at least a first network and the second network over a coupling unit coupled together. Under external system access Here, the connection (unidirectional and / or bidirectional) of an external Systems, such as a computer, understood.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es sich bei einem Stellglied sowohl um einen Sensor, d.h. um einen Messfühler, wie auch um einen sogenannten Aktor bzw. Aktuator handeln. Ein Aktor kann dabei ein Stellglied sein, das beispielsweise elektrisch angesteuert wird und darüber eine mechanische Bewegung ausführt. Das mechatronische System ist im allgemeinen ein System, in welchem mechanische, elektronische und datenverarbeitende Komponenten hinsichtlich ihrer Funktionalität zusammenwirken und in einer dabei resultierenden engen Verknüpfung eine Gesamtfunktionalität des Systems erzielen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Roboter bzw. Roboterarm handeln, aber auch um jede andere Art von System, in welchem mechanische, elektronische und datenverarbeitende Komponenten verknüpft werden, wie beispielsweise in einem Mikroskopsystem.in the The scope of the present invention may be an actuator both around a sensor, i. a sensor, as well as a so-called Actor or actuator act. An actuator can be an actuator be electrically energized, for example, and about one performs mechanical movement. The mechatronic system is generally a system in which mechanical, electronic and data processing components regarding their functionality interact and in a resulting close link a overall functionality of the system. This can be, for example, a robot or robotic arm, but also about any other type of system, in which mechanical, electronic and data processing components connected be such as in a microscope system.

Das erste und das zweite Netzwerk sind erfindungsgemäß als Feldbusse realisiert.The The first and the second network are realized according to the invention as field buses.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen mechatronischen Systems handelt es sich bei dem System um ein Mikroskopsystem, insbesondere um ein Operationsmikroskopsystem. Im Fall eines Mikroskopsystems können eine Reihe von Stellglieder über das mindestens eine erste Netzwerk miteinander verbunden sein. Als Stellglieder sind dabei beispielsweise eine Lichtquelle, ein Fokus, ein Zoom, eine Positioniervorrichtung und jede andere Mikroskop spezifische Einheit denkbar.In an embodiment the mechatronic invention In the system, the system is a microscope system, in particular around a surgical microscope system. In the case of a microscope system can a set of actuators over the at least one first network be interconnected. When Actuators are, for example, a light source, a focus, a zoom, a positioning device and any other microscope specific unit conceivable.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen mechatronischen Systems kann der externe Systemzugriff über Remote/Access Komponenten betrieben werden. Sogenannte Re mote/Access Komponenten erlauben einen ferngesteuerten Zugriff auf das System. Durch eine Trennung des zweiten Netzwerkes für den externen Systemzugriff, an welchen externe Teilnehmer und/oder Remote/Access Teilnehmer an das System angeschlossen werden können, von dem mindestens einen ersten Netzwerk, über welches die interne Steuereinheit und das mindestens eine Stellglied kommunizieren können, wird erreicht, dass das mechatronische System, wie beispielsweise das Mikroskopsystem, geschützt wird und die Teilnehmer des ersten Netzwerkes, d.h. die interne Steuereinheit und das mindestens eine Stellglied nicht von externen Teilnehmern gestört oder behindert werden können.In a further embodiment the mechatronic invention Systems can use external system access via remote / access components operate. Allow so-called remotely / access components Remote access to the system. By a separation of the second network for the external system access to which external participants and / or Remote / Access subscribers can be connected to the system by the at least one first network, via which the internal control unit and the at least one actuator can communicate, it is achieved that the mechatronic system, such as the microscope system, is protected and the subscribers of the first network, i. the internal control unit and the at least one actuator is not disturbed by external subscribers or can be hampered.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Kopplung zwischen dem mindestens einen ersten Netzwerk und dem zweiten Netzwerk spezifisch einstellbar. Das bedeutet, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Kopplungseinheit das mindestens eine erste und das zweite Netzwerk derart koppelt, dass beispielsweise nicht alle Daten, wie Steuer- und Signaldaten, des zweiten Netzwerks jeweils auf das mindestens eine erste Netzwerk abgebildet werden. Die Kopplungseinheit kann dabei derart ausgebildet sein, dass fehlerhafte Daten bzw. eine Datenüberlastung nicht auf das mindestens eine erste Netzwerk abgebildet werden. Das bedeutet, dass das mindestens eine erste Netzwerk und das zweite Netzwerk autark laufen. Dadurch kann erreicht werden, dass das mindestens eine erste Netzwerk, über welches die interne Steuereinheit und das mindestens eine Stellglied kommunizieren, nicht von Fehlern und Überlastungen des zweiten Netzwerkes, an welches beispielsweise Fremdfirmen-Geräte angeschlossen werden können, beeinflusst wird.In a further embodiment of the system according to the invention is the coupling between the at least one first network and specifically adjustable for the second network. It means that the invention provided Coupling unit, the at least one first and the second network such that, for example, not all data, such as tax and signal data of the second network each on the at least a first network can be mapped. The coupling unit can be designed such that erroneous data or a data overload not be mapped to the at least one first network. This means that the at least one first network and the second Network run autarkic. This can be achieved that at least a first network, about which is the internal control unit and the at least one actuator communicate, not from errors and overloads of the second network, to which, for example, external companies devices can be connected, influenced becomes.

Es ist denkbar, dass die Kopplungseinheit durch eine Rechnereinheit, wie beispielsweise einen Computer, realisiert ist. Mittels dieser Rechnereinheit kann die Kopplung zwi schen dem mindestens einen ersten Netzwerk und dem zweiten Netzwerk spezifisch eingestellt werden, was bedeutet, dass nicht alle sondern wahlweise nur ein Teil von Daten von einem auf das andere Netzwerk abgebildet werden. Die Art der Kopplung kann flexibel geändert und neu definiert werden.It It is conceivable that the coupling unit by a computer unit, such as a computer, is realized. By means of this Computer unit, the coupling between tween the at least one first Network and the second network are set specifically, which means that not all but optionally only part of Data from one network to the other. The kind The coupling can be changed flexibly and redefined.

Erfindungsgemäß entspricht sowohl das mindestens eine erste Netzwerk wie auch das zweite Netzwerk jeweils einem Feldbus. Erfindungsgemäß wird der zweite Feldbus, über welchen externe Bus-Teilnehmer und/oder Remote/Access Teilnehmer an das mechatronische System angeschlossen werden können, von dem mindestens einen ersten Feldbus, über welchen die interne Steuereinheit und das mindestens eine Stellglied des Systems miteinander kommunizieren, getrennt. Damit wird das mechatronische System geschützt und die internen Busteilnehmer, d.h. die Teilnehmer des mindestens einen ersten Feldbusses, können von den Teilnehmern des zweiten Feldbusses weder gestört noch behindert werden. Über die erfindungsgemäß vorgesehene Kopplungseinheit, die den mindestens einen ersten Feldbus und den zweiten Feldbus spezifisch miteinander koppelt, wird eine Kommunikation aller Busteilnehmer gewährleistet, ohne dass alle Busteilnehmer am gleichen Feldbus angeschlossen sind. Durch diese Konstellation ergibt sich für das mechatronische System eine erhöhte Systemsicherheit und Systemqualität. Ist beispielsweise der zweite Feldbus fehlerhaft, so wird das eigentliche mechatronische System, wie beispielsweise ein Mikroskopsystem, nicht beeinträchtigt und ist weiterhin voll funktionsfähig.According to the invention both the at least one first network and the second network each one fieldbus. According to the invention, the second fieldbus, via which external bus subscribers and / or remote / access subscribers to the mechatronic system can be connected, of which at least one first fieldbus, over which the internal control unit and the at least one actuator of the system communicate with each other, separated. This will be the protected mechatronic system and the internal bus subscribers, i. the participants of at least a first fieldbus, can neither disturbed by the participants of the second field bus nor be hampered. about the coupling unit provided according to the invention, the at least one first fieldbus and the second fieldbus specifically couples with each other, becomes a communication of all bus participants guaranteed without all bus subscribers being connected to the same fieldbus. Due to this constellation arises for the mechatronic system an increased System security and system quality. For example, is the second Fieldbus faulty, so is the actual mechatronic system, such as for example, a microscope system, not impaired and is still fully functional.

Eine derartige Konstellation hat ferner hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit und Ableitströmen Vorteile.A Such a constellation also has regard to electromagnetic compatibility and leakage currents Advantages.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind das mindestens eine erste und das zweite Netzwerk galvanisch getrennt. Damit sind das mindestens eine erste und das zweite Netzwerk physikalisch und/oder elektrisch trennbar, was zusätzliche Systemvorteile bezüglich einer elektromagnetischen Verträglichkeit und hinsichtlich Ableitströmen bedeutet.In a further embodiment of the system according to the invention, the at least one first and the second network are galvanically separated. Thus, the at least one first and the second network are physically and / or electrically separable, which means additional system advantages in terms of electromagnetic compatibility and leakage currents.

Es ist denkbar, wie bereits erwähnt, dass nicht zwingend alle System- und/oder Steuerdaten des mindestens einen ersten Netzwerks bzw. Feldbusses auf das zweite Netzwerk bzw. den zweiten Feldbus abgebildet werden und umgekehrt. Beispielsweise kann vorgesehen werden, dass nur die Sende- und Empfangsdaten auf das zweite Netzwerk bzw. den zweiten Feldbus abgebildet werden, welche ausdrücklich für an das zweite Netzwerk angeschlossene Geräte von beispielsweise Fremdfirmen bestimmt sind. Somit wird erreicht, dass das mechatronische System, wie beispielsweise ein Mikroskopsystem, noch sicherer und besser verfügbar wird, da unbeabsichtigte oder unerlaubte Befehle, beispielsweise eine Datenübertragung in das System des mindestens einen ersten Feldbusses bzw. an die Teilnehmer des mindestens einen ersten Feldbusses von dem zweiten Feldbus, insbesondere von Geräten von Fremdfirmen an Geräte des mechatronischen Systems, wie beispielsweise des Mikroskopsystems, nicht möglich sind.It is conceivable, as already mentioned, that not necessarily all system and / or control data of at least a first network or field bus to the second network or the second fieldbus and vice versa. For example can be provided that only the transmission and reception data on the second network or the second field bus are mapped, which expressly for on the second network connected devices from, for example, external companies are determined. This ensures that the mechatronic system, such as a microscope system, even safer and better available is because unintentional or unauthorized commands, for example a data transfer in the system of at least one first field bus or to the Participant of the at least one first field bus of the second Fieldbus, in particular of devices of Contractors to devices the mechatronic system, such as the microscope system, not possible are.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Regulierung bzw. Regelung und/oder Steuerung eines mechatronischen Systems mit einer internen Steuereinheit, mindestens einem Stellglied und mindestens einem externen Systemzugriff, bei dem die interne Steuereinheit und das min destens eine Stellglied über mindestens ein erstes Netzwerk miteinander verbunden werden, der mindestens eine externe Systemzugriff durch ein zweites vom ersten unabhängiges Netzwerk realisiert wird, und eine Kopplungseinheit vorgesehen wird, über die das mindestens eine erste Netzwerk und das zweite Netzwerk miteinander gekoppelt werden.Further For example, the present invention relates to a method of regulation or regulation and / or control of a mechatronic system with an internal control unit, at least one actuator and at least an external system access, where the internal control unit and at least one actuator via at least a first network with each other connected by at least one external system access through a second from the first independent one Network is realized, and a coupling unit is provided via the the at least one first network and the second network with each other be coupled.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als mechatronisches System ein Mikroskopsystem, insbesondere ein Operationsmikroskopsystem verwendet.In an embodiment the method according to the invention is a mechatronic system, a microscope system, in particular used a surgical microscope system.

Ferner ist es denkbar, den externen Systemzugriff über Remote/Access Komponenten zu betreiben.Further it is conceivable external system access via remote / access components to operate.

Weiterhin ist denkbar, die Kopplung zwischen dem mindestens einen ersten Netzwerk und dem zweiten Netzwerk spezifisch einzustellen. Das bedeutet, dass hierbei nicht alle System- und/oder Steuerdaten des mindestens einen ersten Netzwerks automatisch auf das zweite Netzwerk abgebildet werden, sondern die abzubildenden Daten spezifisch auswählbar sind. Gleiches kann für eine Abbildung von Daten des zweiten Netzwerks auf das mindestens eine erste Netzwerk gelten bzw. festgelegt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass nur die Sende- und Empfangsdaten auf das zweite Netzwerk abgebildet werden, welche ausdrücklich für an das zweite Netzwerk angeschlossene Geräte von beispielsweise Fremdfirmen bestimmt sind. Somit wird das mechatronische System vor unbefugtem Zugriff externer Geräte gesichert und die Verfügbarkeit des mechatronischen Systems ist verbessert.Farther is conceivable, the coupling between the at least one first network and the second network specifically. That means, that not all system and / or control data of the at least one first network automatically to the second Network can be mapped, but the data to be imaged are specifically selectable. The same can be done for an illustration of data of the second network on the at least a first network apply or be established. For example can be provided that only the transmission and reception data on the second network will be displayed, which explicitly for the second network connected devices of, for example, external companies are determined. Thus, the mechatronic system is protected from unauthorized access external devices secured and availability of the mechatronic system is improved.

Erfindungsgemäß wird für das mindestens eine erste Netzwerk und für das zweite Netzwerk jeweils ein Feldbus gewählt.According to the invention for the at least one first network and for the second network each selected a fieldbus.

Darüber hinaus können das mindestens eine erste und das zweite Netzwerk galvanisch getrennt werden.Furthermore can the at least one first and the second network are galvanically isolated.

Das mechatronische System kann eine Vielzahl von Stellgliedern umfassen. Diese können alle an das mindestens eine erste Netzwerk angeschlossen sein. Es ist auch denkbar, dass die Stellglieder und die interne Steuereinheit über mehrere Netzwerke im Sinne von mehreren ersten Netzwerken miteinander kommunizieren. Bei den Stellgliedern kann es sich um Sensoren und Aktoren handeln.The mechatronic system can include a variety of actuators. these can all connected to the at least one first network. It is also conceivable that the actuators and the internal control unit over several Networks in the sense of multiple first networks communicate with each other. The actuators may be sensors and actuators.

Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung eine Kopplungseinheit, die mindestens ein erstes und ein zweites Netzwerk in einem mechatronischen System miteinander koppelt, wobei das mechatronische System eine interne Steuereinheit, mindestens ein Stellglied und mindestens einen externen Systemzugriff aufweist und die interne Steuereinheit und das mindestens eine Stellglied über das mindestens eine erste Netzwerk miteinander kommunizieren können und der mindestens eine externe Systemzugriff durch das zweite vom ersten unabhängige Netzwerk realisiert ist.Farther For example, the present invention includes a coupling unit that is at least a first and a second network in a mechatronic system coupled with each other, the mechatronic system having an internal Control unit, at least one actuator and at least one external Has system access and the internal control unit and the at least an actuator over the at least one first network can communicate with each other and the at least one external system access through the second of the first independent Network is realized.

Die erfindungsgemäße Kopplungseinheit kann durch eine Rechnereinheit realisiert werden. Dadurch ist es möglich, dass über die Kopplungseinheit eine spezifisch einstellbare Kopplung des mindestens einen ersten und des zweiten Netzwerkes möglich wird. Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Mikroprozessorprogramm bzw. Computerprogramm mit einem Programmcode, um eine Kopplung des mindestens einen ersten und des zweiten Netzwerks durchzuführen, wenn das Mikroprozessorprogramm auf der Rechnereinheit durchgeführt wird. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Mikroprozessor- bzw. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren bzw. computerlesbaren Datenträger gespeichert ist, um eine Kopplung des minde stens einen ersten und des zweiten Netzwerks durchzuführen, wenn das Mikroprozessorprogramm auf der Rechnereinheit durchgeführt wird.The Coupling unit according to the invention be realized by a computer unit. Thereby it is possible that over the Coupling unit a specific adjustable coupling of at least a first and the second network is possible. The present The invention further comprises a microprocessor program or computer program with a program code to provide a coupling of the at least one first and the second network when the microprocessor program performed on the computer unit becomes. Furthermore, the present invention comprises a microprocessor or computer program product with a program code on a machine-readable or computer-readable storage medium is stored to a Coupling the minde least a first and the second network to perform, if the Microprocessor program is performed on the computer unit.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the Description and attached drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The Invention is based on an embodiment schematically shown in the drawing and is below under Referring to the drawings described in detail.

1 zeigt ein Prinzip-Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen mechatronischen Systems; und 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of a mechatronic system according to the invention; and

2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines mechatronischen Systems in Form eines Mikroskopsystems. 2 shows a further embodiment of a mechatronic system in the form of a microscope system.

1 zeigt einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen mechatronischen Systems. Bei dem mechatronischen System kann es sich um ein Mikroskopsystem, insbesondere um ein Operationsmikroskopsystem handeln. Gezeigt ist ein externer Teilnehmer 2. Ferner dargestellt sind zwei interne Teilnehmer bzw. interne Komponenten des mechatronischen Systems 4 und 5. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Steuereinheit 4 und mindestens ein Stellglied 5 handeln. Ferner ist eine Kopplungseinheit 3 dargestellt. Die internen Teilnehmer 4 und 5 sind über mindestens ein erstes Netzwerk untereinander verbunden, worüber sie miteinander kommunizieren können. Das mindestens eine erste Netzwerk ist durch einen ersten Feldbus realisiert. Der erste Feldbus umfasst ein Buskabel, über welches beide interne Teilnehmer 4 und 5 angeschlossen werden und ferner mit der Kopplungseinheit 3 verbunden sind. Das Buskabel des ersten Feldbusses umfasst in der hier dargestellten Form zwei Verbindungsleitungen 8 und 9. Die Verbindungsleitung 9 verbindet die beiden internen Teilnehmer 4 und 5 miteinander, während die Verbindungsleitung 8 den internen Teilnehmer 5 und damit mittelbar den internen Teilnehmer 4 mit der Kopplungseinheit 3 verbindet. In einem Feldbussystem lassen sich über den digitalen Feldbus Informationen bidirektional austauschen. 1 shows a schematic structure of a mechatronic system according to the invention. The mechatronic system can be a microscope system, in particular a surgical microscope system. Shown is an external participant 2 , Also shown are two internal subscribers or internal components of the mechatronic system 4 and 5 , This may be, for example, a control unit 4 and at least one actuator 5 act. Further, a coupling unit 3 shown. The internal participants 4 and 5 are interconnected via at least one first network, via which they can communicate with each other. The at least one first network is realized by a first fieldbus. The first fieldbus includes a bus cable, over which both internal subscribers 4 and 5 be connected and further with the coupling unit 3 are connected. The bus cable of the first field bus comprises two connecting lines in the form shown here 8th and 9 , The connection line 9 connects the two internal participants 4 and 5 each other while the connecting line 8th the internal participant 5 and thus indirectly the internal participant 4 with the coupling unit 3 combines. In a fieldbus system, information can be exchanged bidirectionally via the digital fieldbus.

Der externe Teilnehmer 2 ist über ein zweites Netzwerk, nämlich über einen zweiten Feldbus, der unabhängig von dem ersten Feldbus ist, an die Kopplungseinheit 3 des mechatronischen Systems angekoppelt. Der zweite Feldbus umfasst dabei eine Verbindungsleitung 10, welche die Anbindung des externen Teilnehmers 2 an die Kopplungseinheit 3 ermöglicht.The external participant 2 is connected to the coupling unit via a second network, namely via a second fieldbus, which is independent of the first fieldbus 3 coupled to the mechatronic system. The second field bus comprises a connection line 10 indicating the connection of the external participant 2 to the coupling unit 3 allows.

Innerhalb der Kopplungseinheit 3 wird nunmehr eine Kopplung des ersten Feldbusses und des zweiten Feldbusses vorgenommen. Diese Kopplung kann innerhalb der Kopplungseinheit 3 spezifisch gewählt werden. Das bedeutet, dass nicht alle System- und/oder Steuerdaten des mechatronischen Systems, welche über den ersten Feldbus kommuniziert werden, zwingend auf den zweiten Feldbus abgebildet werden müssen. Es kann spezifisch festgelegt werden, welche Daten von dem ersten Feldbus auf den zweiten Feldbus abgebildet werden sollen und umgekehrt. Beispielsweise kann festgelegt werden, dass nur Sende- und Empfangsdaten von dem ersten Feldbus auf den zweiten Feldbus abgebildet werden, welche ausdrück lich für den externen Teilnehmer 2, welcher beispielsweise einem Gerät einer Fremdfirma entsprechen kann, bestimmt sind. Somit wird das mechatronische System sicherer und besser verfügbar. Ebenso kann festgelegt werden, welche Daten von dem zweiten Feldbus auf den ersten Feldbus abgebildet werden sollen. Somit können unbeabsichtigte oder unerlaubte Befehle bzw. Datenübertragungen in das Bus-System des ersten Feldbusses bzw. an die entsprechenden internen Bus-Teilnehmer 5 und 4 des ersten Feldbusses insbesondere von einem externen Teilnehmer 2, welcher einem Gerät einer Fremdfirma entsprechen kann, verhindert werden. Innerhalb der Kopplungseinheit 3 wird somit eine Möglichkeit gegeben, eine vorzunehmende Kopplung zwischen dem ersten Feldbus und dem zweiten Feldbus flexibel und systemspezifisch festzulegen.Within the coupling unit 3 now a coupling of the first field bus and the second field bus is made. This coupling can be within the coupling unit 3 specifically chosen. This means that not all system and / or control data of the mechatronic system, which are communicated via the first fieldbus, must necessarily be mapped to the second fieldbus. It can be specifically determined which data from the first fieldbus to be mapped to the second fieldbus and vice versa. For example, it can be determined that only transmit and receive data from the first fieldbus are mapped onto the second field bus, which expressly for the external subscriber 2 , which may for example correspond to a device of a contractor, are determined. This makes the mechatronic system safer and more accessible. It can also be determined which data from the second fieldbus should be mapped to the first fieldbus. Thus, unintentional or unauthorized commands or data transmissions in the bus system of the first field bus or to the corresponding internal bus participants 5 and 4 the first fieldbus in particular by an external participant 2 , which may correspond to a device of a contractor, are prevented. Within the coupling unit 3 Thus, a possibility is given to define a coupling between the first fieldbus and the second fieldbus to be made flexible and system-specific.

Bei dem ersten Feldbus und dem zweiten Feldbus kann es sich dabei beispielsweise jeweils um einen CRN-Feldbus handeln. Neben den hier dargestellten internen Teilnehmern 5 und 4 des mechatronischen Systems können noch weitere interne Teilnehmer an den mindestens einen ersten Feldbus angeschlossen sein, was durch die angedeutete Unterbrechung der Verbindungsleitung 9 kenntlich gemacht wird. Bei den internen Teilnehmern 5 und 4 kann es sich beispielsweise um eine interne Steuereinheit oder um ein Stellglied oder einen Sensor handeln.The first fieldbus and the second fieldbus may, for example, each be a CRN fieldbus. In addition to the internal participants shown here 5 and 4 In the case of the mechatronic system, further internal subscribers can be connected to the at least one first field bus, which is indicated by the interruption of the connection line 9 is indicated. At the internal participants 5 and 4 it may be, for example, an internal control unit or an actuator or a sensor.

2 zeigt ein mechatronisches System in Form eines Mikroskopsystems 1. Das Mikroskopsystem 1 verfügt über eine Vielzahl von internen Einheiten, wie eine Steuereinheit 4 und mehrere Stellglieder 5, 6 und 7. Diese internen Einheiten des Mikroskopsystems 1 sind über einen ersten Feldbus miteinander verbunden bzw. können über einen ersten Feldbus miteinander kommunizieren. Ein Mikroskopsystem umfasst im allgemeinen eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine Laserlichtquelle. Eine Laserlichtquelle wiederum umfasst einen Laserkopf, ein Spannungsversorger und eine Kühlung. Ferner umfasst ein derartiges Mikroskopsystem 1 Steuer- und Regeleinheiten wie Blenden, Spiegel, Absorber, etc. und einige Strahltransportsysteme, wie Gelenkarme, Lichtleiter, und andere denkbare Transportsysteme. An das Strahltransportsystem schließt sich in der Regel über eine optische Adaption ein optisches Endgerät an. Dabei kann es sich im Falle eines Operationsmikroskops beispielsweise in Abhängigkeit der medizinischen Anwendung um Handstücke, Kontaktspitzen, Operationsmikroskope mit Mikromanipulator, starre oder flexible Endoskope oder Kontaktgläser handeln. Bei den internen Feldbus-Geräten des Mikroskopsystems 1 kann es sich ferner um eine sogenannte XY-Kupplung, einen Fokus, einen Optikträger, eine Fuß- oder einen Handschalter handeln. Der Fokus kann ein Autofokus sein. Ferner ist das Bereitstellen einer sog. Laser-Fokussierhilfe für ein manuelles Fokussieren denkbar. Die jeweiligen Teilnehmer des mindestens einen ersten Feldbusses sind über entsprechende Feldbus-Verbindungsleitungen 8, 9 und 11 miteinander verbunden. Ein externer Teilnehmer 2 in Form eines Laptops ist über einen zweiten Feldbus, der unabhängig von dem mindestens einen ersten Feldbus ist, an eine Kopplungseinheit 3 des Mikroskopssystems 1 angeschlossen. Der Anschluss erfolgt dabei über eine Feldbusverbindungsleitung 10, die Teil des zweiten Feldbusses ist. Der externe Teilnehmer 2 kann dabei so ausgebildet sein, dass Daten visualisiert, bearbeitet und archiviert werden können. 2 shows a mechatronic system in the form of a microscope system 1 , The microscope system 1 has a variety of internal units, such as a control unit 4 and several actuators 5 . 6 and 7 , These internal units of the microscope system 1 are connected to each other via a first field bus or can communicate with each other via a first fieldbus. A microscope system generally includes a light source, such as a laser light source. A laser light source in turn comprises a laser head, a power supply and cooling. Further includes such a microscope system 1 Control units such as orifices, mirrors, absorbers, etc. and some beam transport systems, such as articulated arms, light guides, and other conceivable transport systems. The optical transport system is usually followed by an optical adapter via an optical adaptation. In the case of a surgical microscope, for example, depending on the medical application, these can be handpieces, contact tips, surgical microscopes with micromanipulator, rigid or flexible endoscopes or contact lenses. For the internal fieldbus devices of the microscope system 1 it may also be a so-called XY coupling, a focus, an optics carrier, a foot or a hand switch. The focus can be autofocus. Furthermore, the provision of a so-called. Laser focusing aid for manual focusing is conceivable. The respective subscribers of the at least one first field bus are via corresponding field bus connection lines 8th . 9 and 11 connected with each other. An external participant 2 in the form of a laptop is connected to a coupling unit via a second field bus which is independent of the at least one first field bus 3 of the microscope system 1 connected. The connection is made via a fieldbus connection line 10 which is part of the second fieldbus. The external participant 2 It can be designed so that data can be visualized, edited and archived.

Innerhalb einer Kopplungseinheit 3, die Teil des Mikroskopsystems 1 ist, kann der erste Feldbus, über welchen die internen Teilnehmer des Mikroskopsystems 1 kommunizieren und der zweite Feldbus, über welchen der externe Teilnehmer 2 an das Mikroskopsystem 1 angeschlossen werden kann, gekoppelt werden. Die Kopplungseinheit 3 kann dabei so ausgeführt sein, dass eine spezifisch einstellbare Kopplung der beiden Feldbusse vorgenommen wird. Es kann systemspezifisch und flexibel definiert werden, welche Daten vom ersten Feldbus auf den zweiten Feldbus abgebildet werden. Gleiches kann für eine Abbildung von Daten vom zweiten Feldbus auf den ersten Feldbus festgelegt werden.Within a coupling unit 3 , the part of the microscope system 1 is, the first fieldbus, over which the internal participants of the microscope system 1 communicate and the second fieldbus through which the external subscriber 2 to the microscope system 1 can be connected. The coupling unit 3 can be designed so that a specific adjustable coupling of the two field buses is made. It can be system-specific and flexible to define which data is mapped from the first fieldbus to the second fieldbus. The same can be specified for mapping data from the second fieldbus to the first fieldbus.

11: Mikroskopsystemmicroscope system
22: externer Teilnehmerexternal Attendees
33: Kopplungseinheitcoupling unit
4, 5, 6, 74, 5, 6, 7: interne Teilnehmer bzw. Stellgliederinternal Participants or actuators
8, 9, 10, 118th, 9, 10, 11: Verbindungsleitungeninterconnectors

Claims

Mechatronic system with an internal control unit ( 4 ), at least one actuator ( 5 . 6 . 7 ) and at least one external system access, the internal control unit ( 4 ) and the at least one actuator ( 5 . 6 . 7 ) can communicate with each other via at least one first field bus, the at least one external system access is realized by a second from the first independent field bus, and the at least one first field bus and the second field bus via a coupling unit ( 3 ) are coupled together.

The system of claim 1, wherein the mechatronic system is a microscope system ( 1 ).

System according to claim 2, wherein the microscope system ( 1 ) is a surgical microscope system.

System according to one of claims 1 to 3, wherein the external System access via Remote / Access components can be operated.

A system according to any one of the preceding claims, wherein the coupling between the at least one first field bus and the second fieldbus is specifically adjustable.

System according to one of the preceding claims, wherein the coupling unit ( 3 ) is realized by a computer unit.

A system according to any one of the preceding claims, wherein the at least one first and the second field bus are electrically isolated are.

Method for regulating and / or controlling a mechatronic system with an internal control unit ( 4 ), at least one actuator ( 5 . 6 . 7 ) and at least one external system access, in which the internal control unit ( 4 ) and the at least one actuator ( 5 . 6 . 7 ) are interconnected via at least one first field bus, the at least one external system access is realized by a second independent from the first fieldbus, and a coupling unit ( 3 ) is provided, via which the at least one first field bus and the second field bus are coupled together.

Method according to Claim 8, in which a microscope system (as a mechatronic system) ( 1 ), in particular an operating system is used.

Method according to one of claims 8 or 9, wherein the external System access via Remote / Access components is operated.

Method according to one of claims 8 to 10, wherein the coupling between the at least one first fieldbus and the second fieldbus is set specifically.

Method according to one of claims 9 to 13, wherein the at least a first and the second field bus to be galvanically isolated.

Coupling unit which couples together at least a first and a second field bus in a mechatronic system, wherein the mechatronic system has an internal control unit ( 4 ), at least one actuator ( 5 . 6 . 7 ) and at least one external system access and the internal control unit ( 4 ) and the at least one actuator ( 5 . 6 . 7 ) can communicate with each other via the at least one first field bus and the at least one external system access is realized by the second independent from the first fieldbus.

Coupling unit according to claim 13, which is in a Mechatronic system according to one of claims 1 to 9 is usable.

Coupling unit according to one of claims 13 or 14, wherein the coupling unit ( 3 ) is realized by a computer unit.

Coupling unit according to one of claims 13 to 15, about that of the at least one first and the second field bus galvanic can be separated.

Microprocessor or computer program with one Program code to provide a link between at least a first Fieldbus and a second fieldbus perform when the computer program is performed on a computer unit according to claim 15.

Microprocessor or computer program product with a program code that is on a machine or computer readable disk is stored to a coupling between at least a first Fieldbus and a second fieldbus perform when the computer program is performed on a computer unit according to claim 15.