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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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Die
US 2007/0226317 A1 betrifft ein System zur Kommunikation zwischen einem Controller und einem Feldgerät. Das Feldgerät kann ein Lidarsystem und ein berührungsloses Datenübertragungssystem enthalten.
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Die
US 7,062,305 B1 betrifft ein mobiles Ortungssystem, welches neben einem mit Radiowellen arbeitenden Übertragungssystem ein optisches Entfernungsmesssystem aufweisen kann.
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Die
US 2008/0243480 A1 betrifft ein Entfernungsmesssystem, das nach einem Puls-Laufzeit-Verfahren oder Phasenmessverfahren arbeitet.
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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 des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung mit einem Mittel zur optischen Entfernungsmessung. Die Kommunikationsvorrichtung weist eine optoelektronische Sender-/Empfänger-Einheit auf mit einem Mittel zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung, welches eine elektromagnetische Sender-/Empfänger-Einheit aufweist und zusammen mit dem Mittel zur optischen Entfernungsmessung eine gemeinsame Baueinheit bildet. Dem Mittel zur optischen Entfernungsmessung ist ein optisches Korrespondenzmittel in Form eines Reflektors und dem Mittel zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung ein elektrisches Korrespondenzmittel in Form einer elektromagnetischen Sender-/Empfänger-Einheit zugeordnet. Die beiden Korrespondenzmittel bilden eine gemeinsame Baueinheit. Die Aussendung von Signalen der elektrischen und berührungslosen Datenübertragung verläuft, zumindest näherungsweise, koaxial zur Strahlrichtung der optoelektronischen Sender-/Empfängereinheit. Mit einer Ausrichtung des Mittels zur optischen Entfernungsmessung auf das optische Korrespondenzmittel ist gleichzeitig das Mittel zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung auf das elektrische Korrespondenzmittel ausgerichtet.
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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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Erfindungsgemäß ist 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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Weiterhin ist 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. Dem Mittel zur optischen Entfernungsmessung ist ein optisches Korrespondenzmittel dem Mittel zur elektrischen und berührungslosen Datenübertragung ist ein elektrisches Korrespondenzmittel zugeordnet, 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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Das optische Korrespondenzmittel weist einen Reflektor auf, 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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Das elektrische Korrespondenzmittel weist eine elektromagnetische Sender-/Empfänger-Einheit auf, 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 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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Erfindungsgemäß ist 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 der 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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Bezugszeichenliste
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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
