DE102019209673A1

DE102019209673A1 - Verfahren zur Festlegung der Positionen von Bodenelementen eines intelligenten Bodens

Info

Publication number: DE102019209673A1
Application number: DE102019209673.5A
Authority: DE
Inventors: Javier Stillig; Michael Schoeffler; Daniel Ewert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2021-01-07

Abstract

Verfahren zur Feststellung der Positionen von Bodenelementen (1) mit vier Kanten (6) in einem Boden (11), bestehend aus mindestens zwei derartigen Bodenelementen (1), die an ihren Kanten (6) aneinander anliegen, wobei jede Kante (6) eines Bodenelementes (1) einen Datenanschluss (5) aufweist, und wobei die Datenanschlüsse (5) aneinander anliegender Bodenelemente (1) miteinander verbunden sind; aufweisend zumindest folgende Schritte:
a) Durchführen einer Positionserkennung in einem Bodenelement (1) umfassend zumindest folgende Teilschritte:
i) Ermitteln einer Kennung eines ersten Bodenelementes (1);
ii) Ermitteln einer Position des ersten Bodenelementes (1);
iii) Ablegen einer Relation von der Kennung und von der Position in einer Speichertabelle,
b) Starten einer Positionserkennung in mindestens einem weiteren Bodenelement (1), welches an dem ersten Bodenelement (1) anliegt.

Description

Ein intelligenter Boden besteht i.d.R. aus mehreren benachbarten Bodenelementen, und umfasst zusätzliche funktionale (elektrische, datenverarbeitende, etc.) Elemente wie z.B. LED-Visualisierung, kontaktlose Stromversorgung und ggf. verschiedene Sensoren.
Dafür ist ein effektiver Kommunikationsmechanismus zwischen verschiedenen Komponenten erforderlich. Daten sollten z.B. zwischen einem Computersystem und den verschiedenen Komponenten ausgetauscht werden, damit ein Befehl gesendet werden kann, z.B. welche LEDs leuchten müssen, oder auf welche Weise die Daten von den auf den Bodenelementen angeordneten Sensoren gesammelt und zu dem Computersystem übertragen werden können.
Daher ist die Feststellung der Positionen von einzelnen Bodenelementen in der Fläche des Bodens erforderlich, damit die Daten zu dem anzusprechenden Bodenelement übermittelt werden können. Allerdings ist die Realisierung in der Praxis eine Herausforderung, weil ein intelligenter Boden je nach der Nutzungsfläche mit mehreren hundert oder sogar mehr als 1.000 Bodenelementen zusammengesetzt sein kann.
Bisher wird ein intelligenter Boden mit kostspieligen Komponenten wie z.B. Ethernet-Switches und/oder speicherprogrammierbaren Controllern (SPS) mit vollständiger Ethernet-Unterstützung gebaut. Auf der physischen Schicht des Ethernets (OSI Layer 1) sind die Komponenten zur Kommunikation i.d.R. mit den kupferbasierten Kabeln verbunden. Daraus resultieren nicht nur hohe Kosten, sondern auch kurze Kommunikationsentfernungen.
Daher es ist erforderlich, den Kommunikationsmechanismus eines intelligenten Bodens weiterzuentwickeln, um die oben beschriebenen Einschränkungen zumindest teilweise zu überwinden.
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren, mit dem eine hohe Positioniergenauigkeit mit sehr geringen Hardwareanforderungen und/oder geringen Kosten erzielt wird.
Hiervon ausgehend sollen hier ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Festlegung der Positionen von Bodenelementen in einem intelligenten Boden, sowie ein Bodenelement zur Durchführung des Verfahrens beschrieben werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren zur Festlegung der Positionen von Bodenelementen in einem intelligenten Boden sowie einem Bodenelement eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und gibt weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten an. Die in den Patentansprüchen einzeln genannten Merkmale können beliebig miteinander kombiniert und/oder mit Merkmalen der Beschreibung präzisiert/ausgetauscht werden.
Dadurch können die Positionen der Bodenelemente ohne großen Hardwareaufwand festgestellt und die daraus resultierenden Kosten reduziert werden. Darüber hinaus kann der intelligente Boden auch durch Ergänzung der Bodenelemente beliebig aufgebaut werden.
Hier wird ein Verfahren zur Feststellung der Positionen von (insbesondere rechteckigen und/oder kachelförmigen) Bodenelementen mit vier Kanten in einem („intelligenten“) Boden, bestehend aus mindestens zwei derartigen Bodenelementen, die an ihren (bzw. jeweils einer der jeweiligen) Kanten aneinander anliegen, wobei jede Kante eines Bodenelementes einen Datenanschluss aufweist, und wobei die Datenanschlüsse aneinander anliegender Bodenelemente miteinander verbunden sind; aufweisend zumindest folgende Schritte:

a) Durchführen einer Positionserkennung in einem Bodenelement umfassend zumindest folgende Teilschritte:
1. i) Ermitteln einer Kennung eines ersten Bodenelementes;
2. ii) Ermitteln einer Position des ersten Bodenelementes;
3. iii) Ablegen einer Relation von der Kennung und von der Position in einer Speichertabelle,
b) Starten einer Positionserkennung in mindestens einem weiteren Bodenelement, welches an dem ersten Bodenelement anliegt.

Der Begriff „Bodenelement“ meint hierbei die kleinste Einheit, aus der der intelligente Boden besteht. Das Bodenelement kann modulartig aufgeführt sein.
Das Bodenelement ist rechteckig bzw. kachelförmig mit vier Kanten, so dass es mit weiteren gleichartigen Bodenelementen zu einem intelligenten Boden nahtlos zusammengefügt werden kann, weil die Bodenelemente an ihren Kanten (nahezu spaltfrei und/oder zueinander ausgerichtet) aneinander anliegen.
Darüber hinaus ist mindestens ein Datenanschluss an jeder Kante des Bodenelementes vorgesehen. D.h. jedes Bodenelement hat insgesamt vier Datenanschlüsse, welche an der oberen Kante, der unteren Kante, der linken Kante und der rechten Kante angeordnet sind, sodass jedes Bodenelement mit dem benachbart anliegenden Bodenelement durch Datenanschlüsse, die durch Kabel miteinander verbunden werden können, eine Kommunikationsverbindung aufbauen kann.
Der Vorteil einer solchen Anordnung der Datenanschlüsse besteht darin, dass die Auslegung des intelligenten Bodens erleichtert wird. Die Bodenfläche kann je nach Anlass und Bedarf einfach durch Erhöhen oder Verringern der Anzahl der Bodenelemente vergrößert oder verkleinert werden, ohne die Einrichtung von Kommunikationskanälen zu beeinträchtigen. Auch wenn ein Bodenelement defekt ist, kann einfach das Betroffene durch ein Neues ersetzt werden.
Grundsätzlich kann auch kein Datenanschluss an einer oder mehreren Kanten eines Bodenelementes vorgesehen sein. Das würde zwar die Verlegungsart der Bodenelemente einschränkt, wäre aber technisch möglich und unter (seltenen) Umstanden aus Kostengründen gewünscht.
Der Datenanschluss ist eine Bitstromverbindung zu einem paket-orientierten Netzwerk wie z.B. dem Internet und kann leitungsgebunden über die Datenkabel realisiert werden.
Die Kommunikationsaufgabe des Bodenelementes besteht im Wesentlichen darin, Daten zu senden und Daten zu empfangen, daher kann ein Datenanschluss im einfachsten Fall einen kostengünstigen bspw. 2- poligen Steckverbinder umfassen, welcher durch glatte Kabeln mit dem Datenschluss des benachbarten Bodenelementes verbunden ist. Davon dient ein Pin zur Eingabe und ein anderer Pin zur Ausgabe der Daten.
Grundsätzlich kann ein Datenanschluss auch drahtlos über einen Mobilfunk-basierten Zugang realisiert werden, aber der Steckverbinder mit Kabel ist für das vorliegende Verfahren mit viel weniger Aufwand, sowohl in Bezug auf Kosten, als auch an die Hardwareanforderungen verbunden.
Durch die Steckverbinder mit glatten Kabeln sind die Bodenelemente miteinander in Serie verbunden. Hierbei können z.B. die Bodenelemente so miteinander in Serie verbunden sein, dass ein Kommunikationskanal für das Senden von Daten und ein zweiter Kommunikationskanal für den Datenempfang vorgesehen sind, damit es keinen Konflikt während der Datenübertragung gibt.
Der Vorteil der Serienverbindung ist, dass die Daten wie beim Domino von einem Bodenelement zu einem benachbarten Bodenelement übertragen werden können, und in dieser Weise von einem Bodenelement über die anderen Bodenelemente bis zum gezielten Bodenelement gelangen.
Weil jede Kante des Bodenelementes über einen Datenanschluss verfügt, kann bestimmt werden, welcher Datenanschluss für die Datenübertragung aktiv ist. Auf diese Weise kann der Datenübertragungsweg (Positionspfade) erfasst und somit die Position des gezielten Bodenelementes ermittelt werden.
In Schritt a) des beschriebenen Verfahrens kann jedes Bodenelement mit einer eindeutigen Kennung identifiziert werden. Und zwar kann diese eindeutige Kennung vordefiniert werden.
Darüber hinaus sollte jedes Bodenelement auch einen eindeutigen Koordinatenwert (x,y) haben, wenn die Bodenelemente an ihren Kanten aneinander in einem intelligenten Boden eingefügt werden. Dieser Koordinatenwert entspricht der Position des Bodenelementes bezogen auf den gesamten Boden, sodass jedes Bodenelement eine eindeutige Kennung und eine eindeutige Position hat. Daher kann die Position des Bodenelementes gemäß der Kennung ermittelt werden.
Beispielweise definiert man die x-Achse in einer beliebigen Richtung und die y-Achse senkrecht zur x-Achse, sodass die Bodenelemente entlang der x-Achse und der y-Achse an ihren Kanten aneinander in einem intelligenten Boden eingefügt werden. Daraus definiert man eines der Bodenelemente als das erste Bodenelement, das den Koordinatenwert (0,0) besitzt, und die jeweilige Länge des Bodenelementes als Einheit 1. Daher hat das an dem ersten Bodenelement rechts anliegende Bodenelement den Koordinatenwert (0,1) und das an dem ersten Bodenelement oben anliegende Bodenelement den Koordinatenwert (1,0) usw.
Der Koordinatenwert (x, y) jedes Bodenelementes entspricht der zugehörigen Position, daher ist die Festlegung der Positionen von Bodenelementen in einem intelligenten Boden im Wesentlichen die Ermittlung der Variablen x und y des jeweiligen Bodenelementes. Dies kann als Softwaregrundlage für die Realisierung des beschriebenen Verfahrens verwendet werden.
Um die Positionen von Bodenelementen festzustellen, wird zuerst in Teilschritt i) eine Kennung eines ersten Bodenelementes ermittelt.
Der Begriff „Kennung“ meint hiermit die Identifikation des Bodenelementes, welche für jedes Bodenelement eindeutig ist. Grundsätzlich ist die Kennung ein Binärcode, der in irgendeiner Weise vordefiniert und kodiert werden kann.
Hierbei kann z. B. der Koordinatenwert (x,y) des Bodenelementes als Kennung verwendet werden, weil der Koordinatenwert wie die Kennung für jedes Bodenelement eindeutig ist. Und das sogenannte erste Bodenelement kann als Ursprung der Koordinate den Koordinatenwert (0,0) besitzen.
Hierbei kann z.B. ein Kennungsabfrage-Frame zu dem ersten Bodenelement gesendet werden, nach Empfang der Abfrage ruft das erste Bodenelement seine zuvor definierte und gespeicherte Kennung ab, dadurch wird die Kennung ermittelt.
Weiter wird in Teilschritt ii) die Position des ersten Bodenelementes ermittelt. Dieser Teilschritt ii) kann vor, nach und/oder zumindest teilweise gleichzeitig zu Teilschritt i) ausgeführt werden.
Wie oben weiter beschrieben hat jedes Bodenelement eine eindeutige Kennung und eine eindeutige Position, nach der Ermittlung der Kennung kann die entsprechende Position ermittelt werden.
Insbesondere kann die Position in Form eines Positionspfades dargestellt werden, welcher dem Übertragungsweg der Daten (z.B. des Kennungsabfrage-Frames) entspricht. Der Übertragungsweg/Positionspfad kann mit Hilfe der angewandten Datenanschlüsse bestimmt werden, weil die Datenanschlüsse des Bodenelementes immer in vier Richtungen angeordnet sind.
Nach Ermittlung der Kennung und Position des ersten Bodenelementes wird in Teilschritt iii) die Relation von der Kennung und von der Position in einer Speichertabelle abgelegt.
D.h. die ermittelte Kennung und Position des ersten Bodenelementes wird so in einer Speichertabelle abgelegt, dass die Position gemäß seiner Kennung ausgelesen werden kann.
Nach der Positionserkennung des ersten Bodenelementes erfolgt in Schritt b) die Positionserkennung eines weiteren Bodenelementes, welches an dem ersten Bodenelement anliegt.
Weil die Bodenelemente durch Datenanschlüsse miteinander in Serie verbunden sind, können die Daten von einem Bodenelement über das Nächste bis zum angezielten Bodenelement weitergeleitet werden.
Zum Beispiel empfängt das erste Bodenelement eine Kennungsabfrage, meldet sich mit seiner eindeutigen Kennung und überträgt die Kennungsabfrage an das benachbarte Bodenelement. Das benachbarte Bodenelement wiederholt die Schritte in der gleichen Weise, bis alle Bodenelemente mit ihren Positionen erkannt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind die Bodenelemente jeweils als quadratische Kachelelemente mit jeweils vier Kanten ausgeführt.
Die Form des Bodenelementes ist grundsätzlich nicht auf eine bestimmte Form beschränkt, sondern sie kann gemäß den ästhetischen Anforderungen in eine beliebige Form gebracht werden. Wenn vier Kanten vorliegen, ist es sinnvoll, dass die vier Datenanschlüsse des Bodenelementes jeweilig in der oberen-, unteren-, linken- und rechten Richtung angeordnet sind, welche mit den Datenanschlüssen des benachbart anliegenden Bodenelementes korrespondierend ausgeführt sind, damit die Kommunikationsverbindungen miteinander aufgebaut werden.
Ein quadratisches Kachelelement ist für die Massenproduktion und eine erleichterte Auslegung insbesondere vorteilhaft.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weisen die Bodenelemente jeweils ein Bodenelementsteuergerät auf, welches mit den Datenanschlüssen der Kanten des Bodenelementes verbunden ist.
Das Bodenelementsteuergerät ist am Bodenelement angeordnet und ist verbunden mit den Datenanschlüssen, die jeweils an der Ober-, Unter-, Links-, Rechtskante des Bodenelementes angeordnet sind. Jeder Datenanschluss umfasst ein Paar Ein- und Ausgabepins, sodass insgesamt vier Paar Ein- und Ausgabepins mit dem Bodenelementsteuergerät verbunden sind.
Das Bodenelementsteuergerät empfängt die Daten von den Datenanschlüssen und verarbeitet die Daten dort, ggf. sendet es die Daten durch die Datenanschlüsse weiter an die benachbarten Bodenelemente.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist eine Kennung des jeweiligen Bodenelementes in dem Bodenelementsteuergerät hinterlegt, die von dem Bodenelementsteuergerät bereitgestellt werden kann.
Das Bodenelementsteuergerät kann auch die Daten speichern. Zum Beispiel kann die eindeutige Kennung des Bodenelementes in dem Bodenelementsteuergerät vorgespeichert werden. Wenn das Bodenelementsteuergerät einen Kennungsabfrage-Frame empfängt, kann es die vorgespeicherte eindeutige Kennung durch den Ausgabepin des selben Datenanschlusses absenden, welcher zuvor die Kennungsabfrage vom Eingabepin an das Bodenelementsteuergerät gesendet hat.
Das Bodenelementsteuergerät kann auch mit zusätzlichen Komponenten verbunden werden, z.B. einem am Bodenelement angeordneten Sensor. Die vom Sensor erfassten Daten können im Bodenelementsteuergerät gespeichert werden und bei Bedarf vom Bodenelementsteuergerät weitergeleitet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das Bodenelementsteuergerät dazu eingerichtet, Datenverbindung zwischen den Datenanschlüssen des Bodenelementes zu schalten.
Darüber hinaus fungiert das Bodenelementsteuergerät als Switch, der hauptsächlich für den Aufbau der Kommunikationsverbindung für die Datensendung vorgesehen ist.
Wenn das Bodenelementsteuergerät ein Datenpaket empfängt, analysiert es zuerst den Inhalt des Datenpaketes. Wenn das Datenpaket sich auf die Datensendung am Zielbodenelement bezieht, baut das Bodenelementsteuergerät gemäß der vorher in Schritt a) und b) ermittelten und gespeicherten Position des Zielbodenelementes eine Kommunikationsverbindung mit dem entsprechenden Datenanschluss auf. So wird das Datenpaket an das entsprechend benachbarte Bodenelement weitergeleitet. Sobald das benachbarte Bodenelement das Datenpaket empfängt, wiederholt es die gleichen Schritte, sodaß das Datenpaket von einem Bodenelement zu einem Anderen bis zum Zielbodenelement ankommt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren für jedes Bodenelement in dem Boden durchgeführt.
Die Erkennung und die Positionierung des Bodenelementes erfolgt auf dem bereits verlegten intelligenten Boden. Das ist insbesondere vorteilhaft für das Austauschen eines defekten Bodenelementes oder für die Änderung der Bodenfläche durch die Änderung der Anzahl der Bodenelemente.
Hierfür kann einfach durch die Reset-Funktion einmal die erneute Kennung und die Positionierung des Bodenelementes durchgeführt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Relationen zwischen der Kennung und der Position für jedes Bodenelement in dem Boden in dem Speicher abgelegt.
Die Erkennung und Positionierung der Bodenelemente erfolgt rekursiv nacheinander, bis alle Bodenelemente erkannt sind. Die ermittelten Kennungen und Positionen aller Bodenelemente werden zusammen in einem Speicher abgelegt.
Dabei werden die Kennungen und Positionen so in einer Relation abgelegt, dass die eindeutige Kennung eines Bodenelementes der eindeutigen Position desselben Bodenelementes entspricht. D.h. die Position eines Bodenelementes gemäß der eindeutigen Kennung ausgelesen werden kann. Grundsätzlich kann auch umgekehrt die Kennung eines Bodenelementes gemäß der eindeutigen Position ermittelt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Verfahren von einem zentralen Steuergerät gestartet, welches über einen Datenanschluss an das erste Bodenelement angeschlossen ist, wobei das Steuergerät den Speicher zum Ablegen von Relationen von Kennung und Position bereitstellt.
Wenn die Bodenelemente aneinander in einem intelligenten Boden eingefügt werden, haben die Bodenelemente, die sich am Rand des intelligenten Bodens befinden, mindestens einen unverbundener Datenanschluss.
Ein solcher unverbundenen Datenanschluss kann sowohl mit einem neuen Bodenelement für eine Erweiterung des intelligenten Bodens verbunden als auch an ein externes Gerät angeschlossen werden.
Hierbei wird ein unverbundener Datenanschluss eines am Rand des intelligenten Bodens befindlichen Bodenelementes mit einem zentralen Steuergerät verbunden, sodass alle anderen Bodenelemente durch den miteinander in Serie verbundenen Kommunikationskanal auch mit dem zentralen Steuergerät verbunden sind. Daher können die ermittelten Kennungen und Positionen aller Bodenelemente im zentralen Steuergerät abgelegt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt b) zunächst geprüft, an welchen Kanten des ersten Bodenelementes weitere Bodenelemente anliegen und für jedes dieser weiteren Bodenelemente werden dann zumindest folgende Teilschritte durchgeführt:

1) Ermitteln an welcher Kante das weitere Bodenelement an dem ersten Bodenelement anliegt,
2) Ermitteln eines Positionspfades des ersten Bodenelementes ausgehend von einem Steuergerät, welches an einen Datenanschluss eines Bodenelementes angeschlossen ist,
3) Ermitteln eins Positionspfades des weiteren Bodenelementes aus dem Positionspfad des ersten Bodenelementes aus Schritt 2) und der in Schritt 1) ermittelten Kante.
4) Erneutes Starten des Verfahrens für das weitere Bodenelement.

Wenn alles eingerichtet ist, kann der Kommunikationsmechanismus initiiert werden.
Beim Hochfahren eines Bodenelementes (Anschluss an eine Stromversorgung) versucht das Bodenelementsteuergerät eine Verbindung in Serie zu seinen benachbarten Bodenelementen herzustellen.
Die serielle Verbindung ist ein sehr einfacher Kommunikationsansatz, mit dem Bytes zum oder vom anderen Kommunikationsendpunkt gesendet und empfangen werden können.
Hierbei wird ein „Kartenplan“ erstellt, welcher den Pfad jedes Bodenelementes zum zentralen Steuergerät beschreibt.
Es wird zunächst in Schritt b) geprüft, an welchen Kanten des ersten Bodenelementes weitere Bodenelemente anliegen.
Das erste Bodenelement ist das Bodenelement, das mit dem zentralen Steuergerät verbunden ist.
Das zentrale Steuergerät sendet einen Kennungsabfrage-Frame an das erste Bodenelement. Das Bodenelementsteuergerät des ersten Bodenelementes empfängt diesen Kennungsabfrage-Frame und kann die vorher gespeicherte eindeutige Kennung zurück an das zentrale Steuergerät senden.
Das Bodenelementsteuergerät des ersten Bodenelementes empfängt diesen Kennungsabfrage-Frame und ermittelt in Teilschritt 1) an welcher Kante das weitere Bodenelement an dem ersten Bodenelement anliegt, und ermittelt anschließend in Teilschritt 2) den Positionspfad des ersten Bodenelementes ausgehend von dem zentralen Steuergerät.
Anschließend sendet das Bodenelementsteuergerät die vorher darin gespeicherte eindeutige Kennung mit seinem in Schritt 2) ermittelten Positionspfad zurück an das zentrale Steuergerät und leitet die Kennungsabfrage über die in Schritt 1) ermittelte Kante an das weitere Bodenelement weiter.
Das weitere Bodenelement empfängt den Kennungsabfrage-Frame und ermittelt in Schritt 3) seinen Positionspfad aus dem Positionspfad des ersten Bodenelementes aus Schritt 2) und der in Schritt 1) ermittelten Kante.
Das Verfahren wird in Schritt 4) für das weitere Bodenelement erneut gestartet, bis alle Positionspfade von allen Bodenelementen ermittelt worden sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die in Schritt ii) ermittelte Position und der in Schritt 3) ermittelte Positionspfad abgelegt.
Hierbei werden z.B. die eindeutigen Kennungen von allen Bodenelementen einschließlich der Information der jeweiligen Positionen in Form der Positionspfade im zentralen Steuergerät abgelegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, kann ein Datenanschluss im einfachsten Fall ein kostengünstiger Steckverbinder, bspw. ein 2- poliger Steckverbinder sein, welcher durch glatte Kabel mit dem Datenanschluss der benachbarten Kante des weiteren Bodenelementes verbunden ist. Davon dient ein Pin zur Eingabe und ein anderer Pin zur Ausgabe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Ansteuerung der Bodenelemente in einem Boden bestehend aus mindestens zwei Bodenelementen, weisen folgende Schritte auf:

a) Feststellen einer Kennung eines Bodenelementes, welches angesteuert werden soll;
b) Auslesen einer Position des Bodenelementes in Form eines Positionspfades mit Hilfe der Kennung aus einer Speichertabelle;
c) Herstellen einer Datenverbindung zu dem ersten Bodenelement entlang eines Positionspfades durch Bodenelemente des Bodens.

Nach der Relation von der Kennung und von der Position, welche zuvor in einer Speichertabelle abgelegt wurde, wird die Position in Form eines Positionspfades gemäß seiner eindeutigen Kennung ausgelesen.
Entlang dieses Positionspfades wird eine Datenverbindung ausgehend vom ersten Bodenelement bis zum Zielbodenelement durch das jeweilige Bodenelementsteuergerät von einem Bodenelement über das nächste Bodenelement nacheinander aufgebaut, damit der Befehl an das Zielbodenelement übertragen werden kann.
Wenn z.B. eine LED von einem Zielbodenelement angeschaltet werden soll, stellt das zentrale Steuergerät zuerst die Kennung des Zielbodenelementes fest und liest seine Position in Form des Positionspfades entsprechend der Kennung in einer Speichertabelle aus. Anschließend sendet das zentrale Steuergerät einen Datenframe an das erste Bodenelement, welches direkt mit dem zentralen Steuergerät verbunden ist.
Der Datenframe umfasst mindestens zwei Teile. Ein Teil bezieht sich auf den Positionspfad des Zielbodenelementes, an das der Datenframe gesendet werden soll. Ein anderer Teil enthält die übertragene Nachricht, z.B. einen Befehl über das Anschalten der LED.
Nach Erhalt des Datenframes vom zentralen Steuergerät verbindet das Bodenelementsteuergerät des ersten Bodenelementes gemäß dem Positionspfad über den entsprechenden Datenanschluss mit dem benachbarten weiteren Bodenelement. So wird der Datenframe an das benachbarte Bodenelement weitergeleitet. Dieses weitere Bodenelement wiederholt denselben Vorgang wie das erste Bodenelement und leitet den Datenframe weiter. So wird der Datenframe von einem Bodenelement über die benachbarten Bodenelemente auf rekursive Weise bis zum Zielbodenelement übertragen.
Auf die gleiche Weise können die Daten vom Zielbodenelement zurück an das zentrale Steuergerät gesendet werden. Z. B. können die von den Sensoren des Zielbodenelementes gesammelten Daten ebenfalls entlang des Positionspfades vom Zielbodenelement in der umgekehrten Richtung zurück an das zentrale Steuergerät übertragen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Aufbau eines intelligenten Bodens durch Bodenelemente, welcher zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, soll das Bodenelement mindestens ein Bodenelementsteuergerät und vier Datenanschlüsse umfassen, wobei die vier Datenanschlüsse jeweils an der oberen-, unteren-, linken- und rechten Kante angeordnet und mit dem Bodenelementsteuergerät verbunden sind. Jeder Datenschluss umfasst mindestens einen Eingabepin und einen Ausgabepin. Die Datenanschüsse können mit Kabeln miteinander verbunden sein.
Das Verfahren zur Feststellung der Positionen von Bodenelementen in einem intelligenten Boden und Bodenelement zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren nur bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, auf welche die Offenbarung hier jedoch nicht beschränkt ist. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines Bodenelementes zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens
2: eine schematische Darstellung des beschriebenen Verfahrens

1 stellt ein quadratisches kachelförmiges Bodenelement 1 mit vier Kanten 6 dar, wobei ein Bodenelementsteuergerät 2 in der Mitte des Bodenelementes 1 angerordnet ist. An jeder Kante 6 des Bodenelementes 1 ist ein Datenanschluss 5 mit einem Eingabepin 4 und einem Ausgabepin 3 ausgeführt. Die insgesamt vier Datenanschlüsse 5 sind verbunden mit dem Bodenelementsteuergerät 2 und in der Lage, eine Serienverbindung durch die glatten Kabel mit den Datenanschlüssen 5 der benachbarten Bodenelemente 1 aufzubauen.
2 stellt eine schematische Darstellung des beschriebenen Verfahrens dar. Die Bodenelemente 8,9,10 werden aneinander in einen intelligenten Boden 11 eingefügt. Jedes Bodenelement besitzt eine eindeutige Kennung #1, #2, #3, die vordefiniert wurde.
Bei der erstmaligen Anwendung wird zuerst ein „Kartenplan“ erstellt, welcher den Pfad jedes Bodenelementes 8, 9, 10 beschreibt.
Das Zentralsteuergerät 7 sendet einen Kennungsabfrage-Frame an das erste Bodenelement 8. Nach Erhalt des Kennungsabfrage-Frames sendet das erste Bodenelement 8 seine eindeutig Kennung (#1) zurück an das Zentralsteuergerät und leitet den Kennungsabfrage-Frame an das Bodenelement 10 weiter, welches benachbart am ersten Bodenelement 8 anliegt.
Das benachbarte Bodenelement 10 antwortet mit seiner eindeutigen Kennung #2 und sendet seine Daten einschließlich seiner Kennung und der Information über die verfügten Datenanschlüsse zurück an das Zentralsteuergerät 7.
Dieser Vorgang wird rekursiv wiederholt, bis alle eindeutigen Kennungen erfasst sind. Am Ende verfügt das Zentralsteuergerät über eine vollständige Liste der eindeutigen Kennungen aller Bodenelemente 8, 9, 10, einschließlich der Informationen der verfügten Datenanschlüsse.
Nach der Erstellung des „Kartenplans“ können die Bodenelemente 8, 9, 10 angesteuert werden. Um z.B. das Zielbodenelement 9 anzusteuern, sendet das Zentralsteuergerät 7 einen Datenframe, der mindestens zwei Teile umfasst. Ein Teil bezieht sich auf den Positionspfad (TOP-> TOP-> RIGHT) des Zielbodenelementes 9. Ein anderer Teil enthält die übertragene Nachricht, z.B. einen Befehl über das Anschalten einer LED-Leuchte. Entlang des Positionspfades TOP-> TOP-> RIGHT muss der Datenframe ausgehend vom Zentralsteuergerät 7 zweimal nach oben und dann nach rechts gesendet werden, um zu Zielbodenelement 9 zu gelangen.
Bezugszeichenliste

1: Bodenelement
2: Bodenelementsteuergerät
3: Ausgabepin
4: Eingabepin
5: Datenanschluss
6: Kante
7: Zentralsteuergerät
8: erstes Bodenelement
9: Zielbodenelement
10: benachbartes Bodenelement
11: intelligenter Boden

Claims

Verfahren zur Feststellung der Positionen von Bodenelementen (1) mit vier Kanten (6) in einem Boden (11), bestehend aus mindestens zwei derartigen Bodenelementen (1), die an ihren Kanten (6) aneinander anliegen, wobei jede Kante (6) eines Bodenelementes (1) einen Datenanschluss (5) aufweist, und wobei die Datenanschlüsse (5) aneinander anliegender Bodenelemente (1) miteinander verbunden sind; aufweisend zumindest folgende Schritte: a) Durchführen einer Positionserkennung in einem Bodenelement (1) umfassend zumindest folgende Teilschritte: i) Ermitteln einer Kennung eines ersten Bodenelementes (1); ii) Ermitteln einer Position des ersten Bodenelementes (1); iii) Ablegen einer Relation von der Kennung und von der Position in einer Speichertabelle, b) Starten einer Positionserkennung in mindestens einem weiteren Bodenelement (1), welches an dem ersten Bodenelement (1) anliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bodenelemente (1) jeweils als quadratische Kachelelemente ausgeführt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bodenelemente (1) jeweils ein Bodenelementsteuergerät (2) aufweisen, welches mit den Datenanschlüssen (5) der Kanten (6) des Bodenelementes (1) verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei in dem Bodenelementsteuergerät (2) eine Kennung des jeweiligen Bodenelementes (1) hinterlegt ist, die von dem Bodenelementsteuergerät (2) bereitgestellt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Bodenelementsteuergerät (2) dazu eingerichtet ist Datenverbindungen zwischen den Datenanschlüssen (5) des Bodenelementes (1) zu schalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren für jedes Bodenelement (1) in dem Boden (11) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren durchgeführt wird, bis Relationen zwischen Kennung und Position für jedes Bodenelement (1) in dem Boden (11) in einem Speicher abgelegt wurden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren von einem Zentralsteuergerät (7) gestartet wird, welches über einen Datenanschluss (5) an das erste Bodenelement (1) angeschlossen ist, wobei das Zentralsteuergerät (7) einen Speicher zum Ablegen von Relationen von Kennung und Position bereitstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) zunächst geprüft wird, an welchen Kanten (6) des ersten Bodenelementes (8) weitere Bodenelemente (10) anliegen und für jedes dieser weiteren Bodenelemente (10) dann zumindest folgende Teilschritte durchgeführt werden: 1) Ermitteln, an welcher Kante (6) das weitere Bodenelement (10) an dem ersten Bodenelement (8) anliegt, 2) Ermitteln eines Positionspfades des ersten Bodenelementes (8) ausgehend von einem Zentralsteuergerät (7), welches an einen Datenanschluss (5) eines Bodenelementes angeschlossen ist, 3) Ermitteln eines Positionspfades des weiteren Bodenelementes (10) aus dem Positionspfad des ersten Bodenelementes (8) aus Schritt 2) und der in Schritt 1) ermittelten Kante (6). 4) Erneutes Starten des Verfahrens für das weitere Bodenelement (10).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die in Schritt ii) ermittele Position in Form des in Schritt 3) ermittelten Positionspfads abgelegt wird.
Verfahren zur Ansteuerung eines ersten Bodenelementes (8) in einem Boden (11), bestehend aus mindestens zwei Bodenelementen (1), aufweisend folgende Schritte: a) Feststellen einer Kennung eines Bodenelementes (1), welches angesteuert werden soll; b) Auslesen einer Position des Bodenelementes (1) in Form eines Positionspfades mit Hilfe der Kennung aus einer Speichertabelle; c) Herstellen einer Datenverbindung zu dem ersten Bodenelement (8) entlang eines Positionspfades durch Bodenelemente (1) des Bodens (11).
Bodenelement (1) zum Aufbau eines intelligenten Bodens (11), welcher zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.