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Die
Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung mit den im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
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Eine
derartige Kommunikationsvorrichtung sowie eine derartige fördertechnische
Anlage mit einer Kommunikationsvorrichtung sind beispielsweise aus
dem Prospekt „Faszination
Lasertechnologie: Das Laser-Distanzmessgerät AMS 200” mit der Prospektnummer D
202/02-06/06 50104820 der Leuze electronic GmbH + Co. KG bekannt.
Das darin beschriebene Laser-Distanzmessgerät ist Teil
einer Kommunikationsvorrichtung, welche auch bei besagter fördertechnischen
Anlage zum Einsatz kommen kann. Als fördertechnische Anlage wird
in diesem Zusammenhang beispielsweise ein Hochregallager mit Regalbediengeräten bezeichnet.
Das Laser-Distanzmessgerät
dient unter anderem dazu, die Position von bewegten Anlagenteilen
zu messen, wobei Reichweiten von bis zu 300 m und dabei eine reproduzierbare
Messgenauigkeit von 1 mm erreicht werden. Die Messung erfolgt mittels
eines so genannten Rotlichtlasers. Empfangene Messdaten werden softwaretechnisch
aufbereitet und stehen dann zusätzlich
zur Geschwindigkeitsabfrage und Geschwindigkeitsüberwachung zur Verfügung. Im
Allgemeinen werden die Messdaten über bekannte Schnittstellen, wie
beispielsweise Profibus-DP und SSI gleichzeitig bereitgestellt.
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Bekannt
geworden ist ferner eine Lichtschranke zur Datenübertragung gemäß dem Prospekt „Optische
Datenübertragung
DDLS 200” mit
der Prospektnummer DE 03-11/07 50036875 der Leuze electronic GmbH
+ Co. KG. Darin ist eine Datenlichtschranke beschrieben, welche
via Infrarotlicht Daten industrieller Netzwerke kontaktlos und verschleißfrei auf
bewegte Anlagenteile überträgt. Das
Einsatzgebiet der Datenlichtschranke ist primär der Anlagenbau, insbesondere
Portalkranbrücken,
Verschiebewagen sowie Regalbediengeräte.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kommunikationsvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine kompakte
Bauform einerseits und durch eine hohe Funktionssicherheit andererseits
auszeichnet. Ferner ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine fördertechnische
Anlage mit einer entsprechenden Kommunikationsvorrichtung zu schaffen,
die ebenfalls einen geringen Raumbedarf bei guter Zuverlässigkeit aufweist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen
ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
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Die
erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung
mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet gegenüber den
bekannten Ausführungen den
Vorteil, dass ein Mittel zur elektrischen und berührungslosen
Datenübertragung
vorgesehen ist, welches zusammen mit dem Mittel zur optischen Entfernungsmessung
eine gemeinsame Baueinheit bildet. Auf Grund der funktionalen Kombination
der in ihrer physikalischen Wirkungsweise unterschiedlichen Mittel
zur optischen Entfernungsmessung und zur elektrischen Datenübertragung
entsteht eine ausgesprochen störsichere
Kommunikationsvorrichtung, deren Mittel sich gegenseitig nicht beeinflussen.
Darüber
hinaus ist durch die bauliche Kombination der Mittel zur optischen
Entfernungsmessung und zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung eine
platzsparende Einheit gegeben, welche trotz verschiedener Funktionsmittel
einen einzelnen elektrischen Anschluss erlaubt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass das Mittel zur optischen Entfernungsmessung eine optoelektronische Sender-/Empfänger-Einheit
aufweist, wodurch eine in der Praxis erprobte und bewährte Technologie
zum Einsatz kommt, die zudem eine effiziente Herstellung der Kommunikationsvorrichtung
begünstigt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es
vorgesehen, dass das Mittel zur elektrischen und berührungslosen
Datenübertragung eine
elektromagnetische Sender-/Empfänger-Einheit aufweist.
Hierbei kann ebenfalls auf eine ausgereifte und zuverlässige Technologie
zurückgegriffen
werden.
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Mit
Vorteil basiert die elektromagnetische Sender-/Empfänger-Einheit
des Mittels zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung
auf einer Funkwellen übertragenden
Funktion, so dass Daten mittels Funk, beispielsweise im Frequenzbereich
von Radiowellen, gesendet und empfangen werden können.
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Vorteilhaft
ist zudem, dass die elektromagnetische Sender-/Empfänger-Einheit
des Mittels zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung als
Teil eines drahtlosen Feldbusses ausführbar ist. Beispiele für derartige
Feldbusse sind Ethernet-Systeme, Profibus-Systeme und dergleichen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist es vorgesehen, dass dem Mittel zur optischen Entfernungsmessung
ein optisches Korrespondenzmittel und dem Mittel zur elektrischen
und berührungslosen
Datenübertragung
ein elektrisches Korrespondenzmittel zugeordnet ist, wobei die beiden
Korrespondenzmittel entsprechend den beiden Mitteln zur optischen
Entfernungsmessung und zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung ebenfalls
eine gemeinsame platzsparende und kompakte Baueinheit bilden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, dass das optische Korrespondenzmittel
einen Reflektor aufweist, der einerseits einen einfachen Aufbau
aufweist und andererseits mit stabilen Fertigungstoleranzen im Großserienmaßstab herstellbar
ist. Hierbei kann ein Reflektortyp gewählt werden, bei dem die Reflexion
weitgehend unabhängig
von der Ausrichtung des Reflektors in Richtung der Strahlungsquelle
erfolgt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass das elektrische Korrespondenzmittel eine elektromagnetische
Sender-/Empfänger-Einheit aufweist,
wodurch eine aktive bidirektionale Kommunikation zwischen dem Mittel
zur elektrischen und berührungslosen
Datenübertragung
und dem zugehörigen
elektrischen Korrespondenzmittel gegeben ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es
vorgesehen, dass zur Messwertübertragung
zwischen dem Mittel zur optischen Entfernungsmessung und dem optischen
Korrespondenzmittel eine Puls-Laufzeit-Messung oder eine Phasen-Messung erfolgt.
Bei der Puls-Laufzeit-Messung wird ein Sendestrahl in sehr kurze
Pulse aufgeteilt und an jedem Objekt in der Reichweite des Mittels
zur optischen Entfernungsmessung unter Einbeziehung des optischen
Korrespondenzmittels reflektiert. Damit empfängt das Mittel zur optischen
Entfernungsmessung für
jedes Objekt einen eigenen Impuls und errechnet aus der Zeitdifferenz
zwischen Sende- und Empfangsimpuls die Entfernung zu jedem einzelnen
Objekt. Bei der Phasen-Messung erfolgt ein Vergleich und eine Auswertung
physikalischer Größen eines
gesendeten Messstrahls mit denen eines empfangenen Messstrahls,
beispielsweise durch Auswertung einer dem Messstrahl aufgeprägten Phasenverschiebung,
so dass auf die Distanz zwischen der Kommunikationsvorrichtung und
einem Zielobjekt geschlossen werden kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist es vorgesehen, dass zur Datenübertragung zwischen dem Mittel
zur elektrischen und berührungslosen
Datenübertragung
und dem elektrischen Korrespondenzmittel ein drahtloser Feldbus Verwendung
findet, wodurch eine hohe Datenübertragungsrate
bei einem sicheren Betrieb und ohne Verkabelungsaufwand mit einer
bewährten
Datennetztechnik ermöglicht
wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei einer Inbetriebsetzung
der beiden Baueinheiten eine Ausrichtung des Mittels zur optischen
Entfernungsmessung auf das optische Korrespondenzmittel vor einer
Ausrichtung des Mittels zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung
auf das elektrische Korrespondenzmittel erfolgt. Hierbei wird ein physikalischer
Umstand berücksichtigt,
wonach der Strahlungswinkel des Mittels zur optischen Entfernungsmessung
geringer ausfällt
als bei dem Mittel zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung
und in Folge dessen eine Einstellung des erstgenannten Mittels als
Ausrichtungshilfe für
das zweitgenannte Mittel dient.
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Die
Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren
Ansprüche
werden im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert, ohne
dass insoweit eine Beschränkung
der Erfindung erfolgt; diese umfasst vielmehr alle Abwandlungen, Änderungen
und Äquivalente,
die im Rahmen der Ansprüche
möglich
sind. Die einzige Figur zeigt eine Kommunikationsvorrichtung mit
Mitteln zur optischen Entfernungsmessung und zur elektrischen Datenübertragung
sowie mit deren Korrespondenzmitteln in einer schematischen Darstellung.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung einer Kommunikationsvorrichtung 10 gezeigt,
die im Wesentlichen ein Mittel zur optischen Entfernungsmessung 11 und
zusätzlich
ein Mittel zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung 12 aufweist. Das
Mittel zur optischen Entfernungsmessung 11 ist zusammen
mit dem Mittel zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung 12 in
einer gemeinsamen Baueinheit 13 untergebracht. Dem Mittel
zur optischen Entfernungsmessung 11 ist ein optisches Korrespondenzmittel 14 und
dem Mittel zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung 12 ist ein
elektrisches Korrespondenzmittel 15 zugeordnet. Das optische
Korrespondenzmittel 14 befindet sich zusammen mit dem elektrischen
Korrespondenzmittel 15 in einer von der erstgenannten Baueinheit 13 beabstandeten
weiteren Baueinheit 16. Die beiden Baueinheiten 13; 16 sind
vorzugsweise in Form von mechanisch an Systemkomponenten platzierbaren Gehäusen ausgeführt.
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Das
Mittel zur optischen Entfernungsmessung 11 ist gemäß 1 als
optoelektronische Sender-/Empfänger-Einheit
ausgebildet, wobei als Sender der Sender-/Empfänger-Einheit beispielsweise eine
Laserdiode und als Empfänger
der Sender-/Empfänger-Einheit
beispielsweise ein Fototransistor zum Einsatz kommen. Das optische
Korrespondenzmittel 14 ist hingegen in Form eines Reflektor,
insbesondere Retro-Reflektor, ausgeführt. Bei Retro-Reflektoren
entsteht beim Auftreffen von mittels der Sender-/Empfänger-Einheit
ausgesendeten Lichtsignalen eine Reflexion, die weitgehend unabhängig von
der Ausrichtung des Retro-Reflektors im Wesentlichen in Richtung
der Strahlungsquelle erfolgt.
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Das
Mittel zur elektrischen und berührungslosen
Datenübertragung 12 ist
gemäß 1 als
elektromagnetische Sender-/Empfänger-Einheit
ausgebildet, wobei als Sender und als Empfänger der Sender-/Empfänger-Einheit
beispielsweise jeweils ein Schwingkreis mit Antenne vorgesehen werden
kann. Das elektrische Korrespondenzmittel 15 ist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ebenfalls als elektromagnetische Sender-/Empfänger-Einheit ausgeführt und
ist entsprechend der Sender-/Empfänger-Einheit des Mittels zur
elektrischen und berührungslosen
Datenübertragung 12 in
der Lage, Funkwellen 17 zu erzeugen und zu senden sowie
zu empfangen und zu wandeln. Unter Funkwellen 17 werden
technisch erzeugte elektromagnetische Wellen mit einem bestimmten
Frequenzbereich verstanden, die für eine drahtlose Kommunikation
nutzbar sind.
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Zur
Messwertübertragung
zwischen dem Mittel zur optischen Entfernungsmessung 11 und dem
optischen Korrespondenzmittel 14 kann beispielsweise eine
Puls-Laufzeit-Messung oder eine Phasen-Messung vorgesehen werden.
Bei der Puls-Laufzeit-Messung sendet die optoelektronische Sender-/Empfänger-Einheit des Mittels
zur optischen Entfernungsmessung 11 Signalimpulse, insbesondere
Laserimpulse, an den Reflektor des optischen Korrespondenzmittels 14 aus
und misst im Anschluss daran die Zeit bis zum Wiedereintreffen der
Signalimpulse 18, so dass aus der dabei entstehenden Signallaufzeit
die dementsprechende Entfernung zwischen dem Mittel zur optischen
Entfernungsmessung 11 und dem optischen Korrespondenzmittel 14,
beispielsweise mittels einer Auswerteeinheit, errechnet werden kann.
Das Messverfahren auf Basis der Puls-Laufzeit-Messung zeichnet sich
durch eine große
Reichweite, eine überdurchschnittliche
Genauigkeit und eine hohe Fremdlichtunempfindlichkeit aus.
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Hingegen
basiert die Phasen-Messung auf einem Messverfahren, bei dem die
Phasenverschiebung eines gesendeten Signalimpulses 18,
insbesondere Laserimpuls, gegenüber
einem reflektierten Signalimpuls 18 entfernungsabhängig ist.
Die Phasenverschiebung kann in der Folge gemessen und dazu verwendet
werden, die zurückgelegte
Distanz des Signalimpulses 18 und damit die Entfernung
zwischen dem Mittel zur optischen Entfernungsmessung 11 und
dem optischen Korrespondenzmittel 14, beispielsweise mittels
einer Auswerteeinheit, zu ermitteln. Da bei der Phasenmessung in
der Regel lediglich die so genannte Phasendifferenz gemessen wird, ist
eine Messung mit sehr hoher Genauigkeit möglich.
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Zum
Informationsaustausch zwischen dem Mittel zur elektrischen und berührungslosen
Datenübertragung 12 und
dem elektrischen Korrespondenzmittel 15 kann beispielsweise
ein drahtloses Ethernet vorgesehen werden. Das drahtlose Ethernet
eröffnet in
der industriellen Vernetzung per WLAN interessante Perspektiven,
indem sich ein Großteil
der geschirmten und daher kostenintensiven Verkabelung im Fabrikbereich
einsparen lässt.
Weiterhin kann die Vernetzung bei Umbaumaßnahmen im Fertigungsbereich
gegenüber
einer kabelbehafteten Vernetzung erheblich vereinfacht werden. Neben
der Vernetzung von Netzwerkteilnehmern mittels drahtlosem Ethernet
können
auch andere funkgestützte
Systeme, wie beispielsweise drahtloser Profibus, eingesetzt werden.
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Bei
einer Inbetriebsetzung der beiden Baueinheiten 13; 16 erfolgt
in einem ersten Schritt eine Ausrichtung des Mittels zur optischen
Entfernungsmessung 11 auf das optische Korrespondenzmittel 14 vor
einem zweiten Schritt zur Ausrichtung des Mittels zur elektrischen
und berührungslosen
Datenübertragung 12 auf
das elektrische Korrespondenzmittel 15. Da der Strahlungswinkel
beziehungsweise der Signalstreubereich der optoelektronischen Sender-/Empfänger-Einheit kleiner ist
als der Strahlungswinkel beziehungsweise der Signalstreubereich
der elektromagnetischen Sender-/Empfänger-Einheit, lassen sich die
beiden Baueinheiten 13; 16 optisch, beispielsweise
durch einen Laserstrahl, schnell und präzise aufeinander ausrichten.
Bei der Ausrichtung der beiden Baueinheiten 13; 16 kommt
bevorzugt farbiges Licht zum Einsatz, das an dem Reflektor des optischen
Korrespondenzmittels 14 eine für das menschliche Auge gut
sichtbare Reflexion bewirkt.
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Vorteilhaft
verläuft
die Aussendung von Signalen der berührungslosen Datenübertragung 12 zumindest
näherungsweise
koaxial zur Strahlrichtung der Sender-/Empfängereinheit, die zur optischen
Distanzmessung verwendet wird. Mit einer Ausrichtung des optischen
Systems, das bei Aussenden von farbigem Licht visuell kontrolliert
werden kann oder durch Messen es Empfangspegels des Empfängers überprüft werden
kann, ist damit gleichzeitig auch das System der berührungslosen
Datenübertragung ausgerichtet.
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Die
Kommunikationsvorrichtung 10 wird typischerweise bei einer
fördertechnischen
Anlage, wie beispielsweise einem Hochregallager mit Regalbediengeräten, einer
Portalkranbrücke
oder einem Verschiebewagen eingesetzt. Die beiden im Rahmen einer
Interaktion miteinander kommunizierenden Baueinheiten 13; 16 befinden
sich dabei an Komponenten der jeweiligen fördertechnischen Anlage. So
kann die eine Baueinheit 13 mit ihren Mitteln zur optischen Entfernungsmessung
und zur elektrischen und berührungslosen
Datenübertragung 11; 12 an
einer feststehenden Basisstation angeordnet sein, während die
andere Baueinheit 16 mit ihren optischen und elektrischen
Korrespondenzmitteln 14; 15 an einem verfahrbaren
Anlagenteil befestigt ist. Die Interaktion bezeichnet hierbei die
Wechselwirkung zwischen Systemenkomponenten.
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Zusammenfassend
handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine insbesondere
elektronische Kommunikationsvorrichtung 10 mit einem Mittel
zur optischen, sprich berührungslosen
Entfernungsmessung 11, bei der zusätzlich ein Mittel zur elektrischen
und ebenfalls kontaktfreien Datenübertragung 12 vorgesehen
ist, welches zusammen mit dem Mittel zur optischen Entfernungsmessung 11 eine
gemeinsame Baueinheit 13 bildet. Die Mittel 11; 12 sind
dabei als elektrooptische beziehungsweise als elektromagnetische
Aktoren und/oder Sensoren ausgeführt.
Ferner betrifft die Erfindung eine fördertechnische Anlage mit einer
entsprechenden Kommunikationsvorrichtung 11.
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- 10
- Kommunikationsvorrichtung
- 11
- Mittel
zur optischen Entfernungsmessung
- 12
- Mittel
zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung
- 13
- Baueinheit
- 14
- Optische
Korrespondenzmittel
- 15
- Elektrisches
Korrespondenzmittel
- 16
- Weitere
Baueinheit
- 17
- Funkwellen
- 18
- Lichtsignale