EP4158800A1 - System und verfahren zur datenübertragung mittels eines lichtstroms und technische anlage - Google Patents

System und verfahren zur datenübertragung mittels eines lichtstroms und technische anlage

Info

Publication number
EP4158800A1
EP4158800A1 EP21722206.6A EP21722206A EP4158800A1 EP 4158800 A1 EP4158800 A1 EP 4158800A1 EP 21722206 A EP21722206 A EP 21722206A EP 4158800 A1 EP4158800 A1 EP 4158800A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polarization
data
luminous flux
light
receiver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21722206.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Schmidt
Zhidong Hua
Thomas Schäfer
Andreas WANJEK
Michael Lindenfelser
Marcel Hammann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Publication of EP4158800A1 publication Critical patent/EP4158800A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/532—Polarisation modulation

Definitions

  • the invention relates to a system for data transmission by means of a luminous flux, which comprises a transmitter for emitting a luminous flux in which the data to be transmitted are encoded, and a receiver for receiving the luminous flux emitted by the transmitter.
  • the invention relates to a method for data transmission by means of a luminous flux in a system according to the invention.
  • the invention also relates to a technical installation which comprises a system according to the invention, in which data transmission is carried out by means of a luminous flux using the method according to the invention.
  • a system and a method for determining the position of a vehicle within an installation are known from DE 102016010999 A1.
  • the system has a vehicle with a receiver module and a stationary transmitter module.
  • the transmission module has a light source and a first polarization filter, the first polarization filter being designed as a linear polarization filter, so that linearly polarized light can be transmitted by the transmission module.
  • the receiving module has a light sensor, a liquid crystal and a second polarization filter, the second polarization filter being designed as a linear polarization filter.
  • a system and a method for data transmission by means of visible light are known from DE 102018006988 B3.
  • the system has a receiver with an image sensor, the light-sensitive surface of which is scanned line by line, and a transmitter with a controllable light source which emits modulated light.
  • the document US 2010/0046957 A1 discloses an optical communication system and a method for transmitting an optical data signal.
  • the document US 2010/0329677 A1 discloses a method for restoring a signal which has two linear polarization states, as well as a device for carrying out the method.
  • the invention is based on the object of improving a system and a method for data transmission by means of a luminous flux.
  • the object is achieved by a system for data transmission by means of a luminous flux with the features specified in claim 1.
  • Advantageous refinements and developments are the subject of the subclaims.
  • the object is also achieved by a method for data transmission by means of a luminous flux with the features specified in claim 7.
  • Advantageous refinements and developments are the subject of the subclaims.
  • the object is also achieved by a technical system with the features specified in claim 15.
  • a system for data transmission by means of a luminous flux comprises a transmitter for emitting a luminous flux in which the data to be transmitted are encoded, and a receiver for receiving the luminous flux emitted by the transmitter.
  • the transmitter comprises a polarization device which generates the light flux with a time-varying data polarization, the data to be transmitted being encoded in the time-varying data polarization of the light flux generated by the polarization device.
  • the receiver comprises a polarization unit which detects the respective data polarization of the luminous flux.
  • the receiver further comprises an evaluation unit which decodes the data to be transmitted from the data polarization of the luminous flux recognized by the polarization unit.
  • the luminous flux emitted by the polarization device thus has a data polarization which represents a polarization direction of the luminous flux.
  • a specific data polarization is uniquely assigned to each specific date.
  • the data polarization is not only limited to horizontal and vertical, but can have a finer resolution. Depending on a resolution of the data polarization, several different data can thus be transmitted from the luminous flux. For example, one is Resolution of four or more different data polarizations over an angular range of 90 ° is conceivable.
  • the evaluation unit decodes the data to be transmitted, for example exclusively from the recognized data polarization. However, it is also conceivable that the evaluation unit decodes the data to be transmitted from a combination of the recognized data polarization and a further polarization.
  • the data polarization of the emitted luminous flux can be measured relatively precisely even with a relatively large distance between the transmitter and the receiver. Furthermore, only slight perspective distortions occur when the luminous flux emitted by the transmitter is received. Due to the change in data polarization over time, several different data can be transmitted serially over time.
  • the transmitter has a light source which generates unpolarized light and which radiates the unpolarized light onto the polarization device.
  • the light source is, for example, an LED or a light bulb. An LED consumes relatively little energy to generate unpolarized light.
  • the transmitter has a mirror which reflects existing ambient light, in particular sunlight, and radiates it onto the polarization device. Such a mirror does not consume any energy to reflect the light.
  • the polarization device has a polarizer which polarizes incident unpolarized light into polarized light and emits the polarized light.
  • the polarizer only lets through light components of the incident light with a defined polarization and filters out all other light components with other polarizations.
  • the polarization device has a polarization cell which can be controlled in such a way that the luminous flux with the time-variable data polarization is generated from incident polarized light.
  • the polarization cell is preferably arranged in such a way that the polarized light emitted by the polarizer is radiated onto the polarization cell. The data to be transferred are thus easily encoded into the luminous flux by appropriate control of the polarization cell.
  • the polarization cell has a liquid crystal which can be controlled by applying a control voltage in such a way that a polarization of incident polarized light is changed.
  • a control voltage By applying a time-varying control voltage to the liquid crystal, the luminous flux with the time-varying data polarization can thus be generated in the polarization cell.
  • the liquid crystal enables, depending on the applied control voltage, in particular a rotation of the polarization of the incident polarized light by an angle between 0 ° and 90 °. A change in the data polarization of the luminous flux can thus be carried out relatively quickly, as a result of which a high data transmission rate can be achieved. Furthermore, the liquid crystal only needs relatively little energy.
  • the polarization cell can therefore advantageously be operated with a battery or with solar cells, as a result of which the polarization cell can be operated independently.
  • the evaluation unit is designed in the form of a digital computer or in the form of a processor or in the form of an FPGA.
  • the polarization device of the transmitter In a method according to the invention for data transmission by means of a luminous flux in a system according to the invention for data transmission by means of a luminous flux, the polarization device of the transmitter generates a luminous flux with a time-varying data polarization, the data to be transmitted being encoded in the time-varying data polarization of the light flux generated by the polarization device are.
  • the respective data polarization of the luminous flux is detected by the polarization unit of the receiver, and the data to be transmitted are decoded by the evaluation unit of the receiver from the data polarization of the luminous flux detected by the polarization unit.
  • the luminous flux emitted by the polarization device thus has a data polarization which represents a polarization direction of the luminous flux.
  • a specific data polarization is uniquely assigned to each specific date.
  • the data polarization is not only limited to horizontal and vertical, but can have a finer resolution. Depending on a resolution of the data polarization, several different data can thus be transmitted from the luminous flux. For example, there is a resolution of four or more different data polarizations over a range of angles of 90 ° is conceivable.
  • the evaluation unit decodes the data to be transmitted, for example exclusively from the recognized data polarization. However, it is also conceivable that the evaluation unit decodes the data to be transmitted from a combination of the recognized data polarization and a further polarization.
  • the data polarization of the emitted luminous flux can be measured relatively precisely even with a relatively large distance between the transmitter and the receiver. Furthermore, only slight perspective distortions occur when the luminous flux emitted by the transmitter is received. Due to the change in data polarization over time, several different data can be transmitted serially over time.
  • unpolarized light is generated by a light source, and the unpolarized light is radiated onto the polarization device.
  • existing ambient light in particular sunlight, is reflected by a mirror and radiated onto the polarization device.
  • unpolarized light is radiated onto a polarizer of the polarization device.
  • the unpolarized light is polarized to polarized light by the polarizer, and the polarized light is emitted by the polarizer.
  • the polarizer allows only light components with a defined polarization of the incident light to pass through. All other light components with different polarizations are filtered out.
  • polarized light is radiated onto a polarization cell of the polarization device.
  • the polarization cell is controlled in such a way that the light flux with the time-varying data polarization is generated from the polarized light incident.
  • the polarized light emitted by the polarizer is preferably radiated onto the polarization cell.
  • the data to be transmitted are simply coded into the luminous flux by activating the polarization cell accordingly.
  • a liquid crystal of the polarization cell is controlled by applying a control voltage in such a way that a polarization of incident polarized light is changed.
  • the luminous flux with the time-varying data polarization is thus generated in the polarization cell.
  • the liquid crystal enables, depending on the applied control voltage, in particular a rotation of the polarization of the incident polarized light by an angle between 0 ° and 90 °. A change in the data polarization of the luminous flux can thus be carried out relatively quickly, as a result of which a high data transmission rate is achieved.
  • the luminous flux preferably comprises at least one data packet which has a plurality of time-serial data elements.
  • Each of the data elements has a specific data polarization, the data to be transmitted being encoded in the data polarizations of the data elements.
  • the data polarizations of the data elements are recognized by the polarization unit.
  • the data packet has a reference element which is serial in time to the data elements and which has a reference polarization.
  • the reference polarization of the reference element is recognized by the polarization unit, and the data element data to be transmitted are decoded by the evaluation unit from a combination of the data polarizations of the data elements and the reference polarization of the reference element.
  • the reference element thus has a reference polarization which serves as a reference direction for the relative alignment of the data polarization of each individual data element of the data packet.
  • the link between the data polarization and the reference polarization is, for example, the difference between the data polarization of the individual data element and the reference polarization.
  • the decoding of the data to be transmitted is independent of an alignment of the receiver to the transmitter.
  • the reference element preferably has the same duration as the data elements of the data packet.
  • a technical installation according to the invention comprises a system according to the invention for data transmission by means of a luminous flux, in which data transmission by means of a luminous flux is carried out with the method according to the invention for data transmission by means of a luminous flux.
  • the receiver is arranged in or on an autonomously driving vehicle which has a drive device, an electrical energy store for supplying the drive device and a control unit for controlling the drive device.
  • the drive device includes, for example, an electric motor, a gearbox and drive wheels.
  • the autonomously driving vehicle is, in particular, a driverless transport system for transporting objects within the technical system.
  • Figure 1 a schematic representation of a system for data transmission by means of a luminous flux
  • Figure 2 a schematic representation of a transmitter
  • Figure 3 a time representation of a data packet
  • Figure 4 an exemplary assignment of data to data polarizations
  • FIG. 5 an autonomously driving vehicle according to a first embodiment
  • FIG. 6 an autonomously driving vehicle according to a second embodiment
  • FIG. 7 an autonomously driving vehicle according to a third embodiment.
  • FIG 1 shows a schematic representation of a system 10 for data transmission by means of a luminous flux 20.
  • the system 10 for data transmission by means of a luminous flux 20 comprises a transmitter 14, which emits the luminous flux 20, in which the data to be transmitted are encoded, and a receiver 12, softer receives the luminous flux 20 emitted by the transmitter 14.
  • the transmitter 14 has a light source 8.
  • the light source 8 is, for example, an LED, a ceiling lamp or a light bulb which emits unpolarized light 22. It is also conceivable that the transmitter 14 has a mirror which reflects existing ambient light.
  • the transmitter 14 also has a polarization device 30.
  • the polarization device 30 emits the luminous flux 20 with a data polarization Q that changes over time.
  • the data to be transmitted are encoded in the time-variable data polarization Q of the luminous flux 20 emitted by the polarization device 30.
  • the receiver 12 comprises a polarization camera 1 which is able to detect a polarization of the incident light flux 20 with an angular resolution of, for example, 1 °.
  • the polarization camera 1 has an optical lens 2 and a polarization unit 16.
  • the receiver 12 also comprises a diaphragm 5.
  • the diaphragm 5 and the lens 2 are arranged in such a way that the light flux 20 which strikes the polarization unit 16 passes through the diaphragm 5 and the lens 2 beforehand.
  • the polarization unit 16 of the polarization camera 1 detects the respective data polarization Q of the luminous flux emitted by the polarization device 30 Areas of the polarization filter 3 impinging light.
  • the receiver 12 also includes an evaluation unit 6.
  • the evaluation unit 6 decodes the data to be transmitted from the data polarizations Q of the luminous flux 20 emitted by the polarization device 30, which the polarization unit 16 recognizes.
  • the evaluation unit 6 is designed, for example, in the form of a digital computer, a processor or an FPGA.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a transmitter 14 of the system 10 shown in FIG. 1 for data transmission by means of a luminous flux 20.
  • the transmitter 14 has the light source 8 and the polarization device 30.
  • the light source 8 radiates unpolarized light 22 onto the polarization device 30.
  • the polarization device 30 has a polarizer 33 and a polarization cell 35.
  • the unpolarized light 22 emitted by the light source 8 hits the polarizer 33.
  • the polarizer 33 polarizes the incident unpolarized light 22 to form polarized light 24 and radiates the polarized light 24 onto the polarization cell 35.
  • the polarization cell 35 has a first electrode 31, a second electrode 32 and a liquid crystal 37.
  • the liquid crystal 37 is arranged between the two electrodes 31, 32.
  • a voltage source which supplies an adjustable control voltage V, is connected between the two electrodes 31, 32. On the liquid crystal 37 is therefore that of control voltage V supplied by the voltage source.
  • the polarized light 24 radiates through the first electrode 31 and penetrates the liquid crystal 37.
  • the liquid crystal 37 rotates, depending on the applied control voltage V, the polarization of the incident polarized light 24 through an angle between 0 ° and 90 °. For example, with a control voltage V of 0 V, the polarization is rotated by 90 °, and with a control voltage V of 6 V, the polarization is rotated by 0 °. With a control voltage V between 0 V and 6 V, the polarization is rotated by an angle between 0 ° and 90 °. The relationship between the control voltage V and the angle through which the rotation takes place is generally not linear.
  • the liquid crystal 37 is thus controlled by applying the adjustable control voltage V in such a way that the polarization of the incident polarized light 24 is changed, in particular rotated.
  • the liquid crystal 37 of the polarization cell 35 By appropriate control of the liquid crystal 37 of the polarization cell 35, the luminous flux 20 with the time-variable data polarization Q is generated from the incident polarized light 24.
  • the data polarization Q of the luminous flux 20 can be changed by changing the control voltage V.
  • FIG. 3 shows a representation of a data packet 40 over time.
  • the time T is plotted on the abscissa and the data polarization Q is plotted on the ordinate.
  • the luminous flux 20 comprises a plurality of temporally serial data packets 40 which each have a plurality of temporally serial data elements 51.
  • the data packet 40 shown here also has a reference element 50.
  • Each of the data elements 51 has a specific data polarization Q.
  • the data to be transmitted are encoded in the data polarizations Q of the individual data elements 51.
  • the reference element 50 has a reference polarization Oref. In the present case, the reference element 50 is temporally before the data elements 51.
  • the reference element 50 and the data elements 51 have the same duration L.
  • FIG. 4 shows an example of an assignment of data d to data polarizations Q.
  • Each data element 51 transmits a data item d with m bits.
  • a specific data polarization ⁇ with 0 ° ⁇ Q ⁇ 90 ° is clearly assigned to each specific datum d with 0 ⁇ d ⁇ 2 m.
  • the data d are shown as two-digit binary numbers, and the associated data polarizations Q are given as angles.
  • the data polarization Q of the respective data element 51 is calculated, for example, for all data elements 51 of the data packet 40 as a function of the reference polarization ⁇ ref of the reference element 50 as follows:
  • the evaluation unit 6 decodes the data d of the data elements 51 to be transmitted from a combination of the data polarizations Q of the data elements 51 and the reference polarization 0ref of the reference element 50.
  • the reference polarization 0ref of the reference element 50 is equal to 0 °.
  • the data polarization Q of the data elements 51 is then calculated, for example, as follows:
  • the evaluation unit 6 decodes the data d of the data elements 51 to be transmitted from the data polarization Q of the data elements 51 recognized by the polarization unit 16.
  • FIG. 5 shows an autonomously driving vehicle 25 according to a first embodiment.
  • the vehicle 25 has a drive device, an electrical energy store for supplying the drive device and a control unit for controlling the drive device.
  • the drive device not explicitly shown here comprises, for example, an electric motor, a gear unit and drive wheels.
  • the vehicle 25 is located on a horizontally oriented floor in a technical installation, for example in a production plant.
  • the autonomously driving vehicle 25 is, in particular, a driverless transport system for transporting objects within the technical installation.
  • the technical installation has a system 10 for data transmission by means of a luminous flux 20, which is shown in FIG.
  • the vehicle 25 has the receiver 12 of the system 10.
  • the receiver 12 is oriented vertically.
  • the transmitter 14 of the system 10 is mounted on a ceiling above the vehicle 25, for example.
  • a luminous flux 20 which is emitted by the transmitter 14 can be received by the receiver 12.
  • FIG. 6 shows an autonomously driving vehicle 25 according to a second embodiment.
  • the vehicle 25 has a drive device, an electrical energy store for supplying the drive device and a control unit for controlling the drive device.
  • the drive device not explicitly shown here comprises, for example, an electric motor, a gear unit and drive wheels.
  • the vehicle 25 is located on a horizontally oriented floor in a technical installation, for example in a production plant.
  • the autonomously driving vehicle 25 is, in particular, a driverless transport system for transporting objects within the technical installation.
  • the technical installation has a system 10 for data transmission by means of a luminous flux 20, which is shown in FIG.
  • the vehicle 25 has the receiver 12 of the system 10.
  • the receiver 12 is oriented horizontally.
  • the vehicle 25 also has a mirror 26.
  • the transmitter 14 of the system 10 is mounted on a ceiling above the vehicle 25, for example.
  • the mirror 26 is arranged and aligned in such a way that a luminous flux 20, which is emitted by the transmitter 14, is deflected by the mirror 26 and can be received by the receiver 12.
  • FIG. 7 shows an autonomously driving vehicle 25 according to a third embodiment.
  • the vehicle 25 has a drive device, an electrical energy store for supplying the drive device and a control unit for controlling the drive device.
  • the drive device not explicitly shown here comprises, for example, an electric motor, a gear unit and drive wheels.
  • the vehicle 25 is located on a horizontally oriented floor in a technical installation, for example in a production plant.
  • the autonomously driving vehicle 25 is, in particular, a driverless transport system for transporting objects within the technical installation.
  • the technical installation has a system 10 for data transmission by means of a luminous flux 20, which is shown in FIG.
  • the vehicle 25 has the receiver 12 of the system 10.
  • the receiver 12 is oriented horizontally.
  • the transmitter 14 of the system 10 is mounted, for example, on a wall at the level of the vehicle 25.
  • a luminous flux 20 which is emitted by the transmitter 14 can be received by the receiver 12.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms (20), umfassend einen Sender (14) zum Aussenden eines Lichtstroms (20), in welchem die zu übertragenden Daten codiert sind, und einen Empfänger (12) zum Empfangen des von dem Sender (14) ausgesendeten Lichtstroms (20), wobei der Sender (14) eine Polarisationsvorrichtung (30) umfasst, welche den Lichtstrom (20) mit einer zeitlich veränderlichen Datenpolarisation (Θ) erzeugt, wobei die zu übertragenden Daten in der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation (Θ) des von der Polarisationsvorrichtung (30) erzeugten Lichtstroms (20) codiert sind, und der Empfänger (12) eine Polarisationseinheit (16) umfasst, welche die jeweilige Datenpolarisation (Θ) des Lichtstroms (20) erkennt, und der Empfänger (12) eine Auswerteeinheit (6) umfasst, welche aus der von der Polarisationseinheit (16) erkannten Datenpolarisation (Θ) des Lichtstroms (20) die zu übertragenden Daten decodiert. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms (20) in einem erfindungsgemäßen System (10), sowie eine technische Anlage, die ein erfindungsgemäßes System (10) umfassend, in welchem eine Datenübertragung mittels eines Lichtstroms (20) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird, wobei der Empfänger (12) in oder an einem autonom fahrenden Fahrzeug (25) angeordnet ist, welches eine Antriebseinrichtung, einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der Antriebseinrichtung sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinrichtung aufweist.

Description

System und Verfahren zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms und technische Anlage
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein System zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms, das einen Sender zum Aussenden eines Lichtstroms, in welchem die zu übertragenden Daten codiert sind, und einen Empfänger zum Empfangen des von dem Sender ausgesendeten Lichtstroms umfasst. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms in einem erfindungsgemäßen System. Die Erfindung betrifft ferner eine technische Anlage, die ein erfindungsgemäßes System umfasst, in welchem eine Datenübertragung mittels eines Lichtstroms mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird.
Aus der DE 102016010999 A1 sind ein System und ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs innerhalb einer Anlage bekannt. Das System weist dabei ein Fahrzeug mit einem Empfangsmodul und ein stationär angeordnetes Sendemodul auf. Das Sendemodul weist eine Lichtquelle und ein erstes Polarisationsfilter auf, wobei das erste Polarisationsfilter als lineares Polarisationsfilter ausgeführt ist, so dass linear polarisiertes Licht vom Sendemodul aussendbar ist. Das Empfangsmodul weist einen Lichtsensor, einen Flüssigkristall und ein zweites Polarisationsfilter auf, wobei das zweite Polarisationsfilter als lineares Polarisationsfilter ausgeführt ist.
Aus der DE 102018006988 B3 sind ein System und ein Verfahren zur Datenübertragung mittels sichtbarem Licht bekannt. Das System weist einen Empfänger mit einem Bildsensor, dessen lichtsensitive Fläche zeilenweise abgetastet wird, und einen Sender mit einem steuerbaren Leuchtmittel, welches moduliertes Licht abstrahlt, auf.
Das Dokument US 6,310,707 B1 offenbart ein optisches, drahtloses Kommunikationssystem sowie einen Sender und einen Empfänger für das besagte System.
Das Dokument US 2009/0128814 A1 offenbart einen Polarisator und ein Verfahren zur Bestimmung der Polarisation eines optischen Signals.
Das Dokument US 2010/0046957 A1 offenbart ein optisches Kommunikationssystem und ein Verfahren zur Übertragung eines optischen Datensignals. Das Dokument US 2010/0329677 A1 offenbart ein Verfahren zur Wiederherstellung eines Signals, welches zwei lineare Polarisationszustände aufweist, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Das Dokument US 2009/0079982 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bildgebung mittels linearer Hochgeschwindigkeitspolarisation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch ein System zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch eine technische Anlage mit den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst.
Ein erfindungsgemäßes System zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms umfasst einen Sender zum Aussenden eines Lichtstroms, in welchem die zu übertragenden Daten codiert sind, und einen Empfänger zum Empfangen des von dem Sender ausgesendeten Lichtstroms. Dabei umfasst der Sender eine Polarisationsvorrichtung, welche den Lichtstrom mit einer zeitlich veränderlichen Datenpolarisation erzeugt, wobei die zu übertragenden Daten in der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation des von der Polarisationsvorrichtung erzeugten Lichtstroms codiert sind. Der Empfänger umfasst eine Polarisationseinheit, welche die jeweilige Datenpolarisation des Lichtstroms erkennt. Der Empfänger umfasst ferner eine Auswerteeinheit, welche aus der von der Polarisationseinheit erkannten Datenpolarisation des Lichtstroms die zu übertragenden Daten decodiert.
Der von der Polarisationsvorrichtung ausgesendete Lichtstrom weist also eine Datenpolarisation auf, welche eine Polarisationsrichtung des Lichtstroms darstellt. Jedem bestimmten Datum ist dabei eine bestimmte Datenpolarisation eindeutig zugeordnet. Die Datenpolarisation ist dabei nicht nur auf horizontal und vertikal beschränkt, sondern kann eine feinere Auflösung aufweisen. In Abhängigkeit von einer Auflösung der Datenpolarisation sind somit mehrere unterschiedliche Daten von dem Lichtstrom übertragbar. Beispielsweise ist eine Auflösung von vier oder mehr unterschiedlichen Datenpolarisationen über einen Winkelbereich von 90° denkbar. Die Auswerteeinheit decodiert die zu übertragenden Daten beispielsweise ausschließlich aus der erkannten Datenpolarisation. Es ist aber auch denkbar, dass die Auswerteeinheit die zu übertragenden Daten aus einer Verknüpfung der erkannten Datenpolarisation und einer weiteren Polarisation decodiert.
Vorteilhaft ist die Datenpolarisation des ausgesendeten Lichtstroms auch bei einer verhältnismäßig großen Entfernung zwischen dem Sender und dem Empfänger verhältnismäßig genau messbar. Weiterhin treten beim Empfang des von dem Sender ausgesendeten Lichtstroms nur geringe perspektivische Verzerrungen auf. Durch die zeitliche Veränderung der Datenpolarisation sind mehrere, verschiedene, Daten zeitlich seriell übertragbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Sender eine Lichtquelle auf, welche unpolarisiertes Licht erzeugt und das unpolarisierte Licht auf die Polarisationsvorrichtung strahlt. Bei der Lichtquelle handelt es sich beispielsweise um eine LED oder um eine Glühbirne. Eine LED verbraucht bei der Erzeugung des unpolarisiertes Lichts verhältnismäßig wenig Energie.
Gemäß einerweiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Sender einen Spiegel auf, welcher vorhandenes Umgebungslicht, insbesondere Sonnenlicht, reflektiert und auf die Polarisationsvorrichtung strahlt. Ein solcher Spiegel verbraucht bei der Reflektion des Lichts gar keine Energie.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Polarisationsvorrichtung einen Polarisator auf, welcher auftreffendes unpolarisiertes Licht zu polarisiertem Licht polarisiert und das polarisierte Licht ausstrahlt. Der Polarisator lässt dabei von dem auftreffenden Licht nur Lichtanteile mit einer definierten Polarisation durch und filtert alle übrigen Lichtanteile mit anderen Polarisationen heraus.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Polarisationsvorrichtung eine Polarisationszelle auf, welche derart ansteuerbar ist, dass aus auftreffendem polarisierten Licht der Lichtstrom mit der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation erzeugt wird. Die Polarisationszelle ist bevorzugt derart angeordnet, dass das von dem Polarisator ausgestrahlte polarisierte Licht auf die Polarisationszelle gestrahlt wird. Die zu übertragenden Daten sind somit einfach durch entsprechende Ansteuerung der Polarisationszelle in den Lichtstrom codierbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Polarisationszelle einen Flüssigkristall auf, welcher durch Anlegen einer Steuerspannung derart ansteuerbar ist, dass eine Polarisation von auftreffendem polarisierten Licht verändert wird. Durch Anlegen einer zeitlich veränderlichen Steuerspannung an den Flüssigkristall ist somit der Lichtstrom mit der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation in der Polarisationszelle erzeugbar. Der Flüssigkristall ermöglicht, je nach anliegender Steuerspannung, insbesondere eine Drehung der Polarisation des auftreffenden polarisierten Lichts um einen Winkel zwischen 0° und 90°. Eine Änderung der Datenpolarisation des Lichtstroms ist damit verhältnismäßig schnell durchführbar, wodurch eine hohe Datenübertragungsrate erzielbar ist. Ferner braucht der Flüssigkristall nur verhältnismäßig wenig Energie. Ein Betrieb der Polarisationszelle ist daher vorteilhaft mit einer Batterie oder mit Solarzellen möglich, wodurch die Polarisationszelle autark betreibbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Auswerteeinheit in Form eines Digitalrechners oder in Form eines Prozessors oder in Form eines FPGA ausgeführt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms in einem erfindungsgemäßen System zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms wird von der Polarisationsvorrichtung des Senders ein Lichtstrom mit einer zeitlich veränderlichen Datenpolarisation erzeugt, wobei die zu übertragenden Daten in der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation des von der Polarisationsvorrichtung erzeugten Lichtstroms codiert sind. Von der Polarisationseinheit des Empfängers wird die jeweilige Datenpolarisation des Lichtstroms erkannt, und von der Auswerteeinheit des Empfängers werden aus der von der Polarisationseinheit erkannten Datenpolarisation des Lichtstroms die zu übertragenden Daten decodiert.
Der von der Polarisationsvorrichtung ausgesendete Lichtstrom weist also eine Datenpolarisation auf, welche eine Polarisationsrichtung des Lichtstroms darstellt. Jedem bestimmten Datum ist dabei eine bestimmte Datenpolarisation eindeutig zugeordnet. Die Datenpolarisation ist dabei nicht nur auf horizontal und vertikal beschränkt, sondern kann eine feinere Auflösung aufweisen. In Abhängigkeit von einer Auflösung der Datenpolarisation sind somit mehrere unterschiedliche Daten von dem Lichtstrom übertragbar. Beispielsweise ist eine Auflösung von vier oder mehr unterschiedlichen Datenpolarisationen über einen Wnkelbereich von 90° denkbar. Von der Auswerteeinheit werden die zu übertragenden Daten beispielsweise ausschließlich aus der erkannten Datenpolarisation decodiert. Es ist aber auch denkbar, dass von der Auswerteeinheit die zu übertragenden Daten aus einer Verknüpfung der erkannten Datenpolarisation und einerweiteren Polarisation decodiert werden.
Vorteilhaft ist die Datenpolarisation des ausgesendeten Lichtstroms auch bei einer verhältnismäßig großen Entfernung zwischen dem Sender und dem Empfänger verhältnismäßig genau messbar. Weiterhin treten beim Empfang des von dem Sender ausgesendeten Lichtstroms nur geringe perspektivische Verzerrungen auf. Durch die zeitliche Veränderung der Datenpolarisation sind mehrere, verschiedene, Daten zeitlich seriell übertragbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird von einer Lichtquelle unpolarisiertes Licht erzeugt, und das unpolarisierte Licht wird auf die Polarisationsvorrichtung gestrahlt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorhandenes Umgebungslicht, insbesondere Sonnenlicht, von einem Spiegel reflektiert und auf die Polarisationsvorrichtung gestrahlt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird auf einen Polarisator der Polarisationsvorrichtung unpolarisiertes Licht gestrahlt. Das unpolarisierte Licht wird dabei von dem Polarisator zu polarisiertem Licht polarisiert, und das polarisierte Licht wird von dem Polarisator ausgestrahlt. Von dem Polarisator werden dabei von dem auftreffenden Licht nur Lichtanteile mit einer definierten Polarisation durchgelassen. Alle übrigen Lichtanteile mit anderen Polarisationen werden herausgefiltert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird auf eine Polarisationszelle der Polarisationsvorrichtung polarisiertes Licht gestrahlt. Die Polarisationszelle wird dabei derart angesteuert, dass aus dem auftreffenden polarisierten Licht der Lichtstrom mit der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation erzeugt wird. Bevorzugt wird dabei das von dem Polarisator ausgestrahlte polarisierte Licht auf die Polarisationszelle gestrahlt. Die zu übertragenden Daten werden dabei einfach durch entsprechende Ansteuerung der Polarisationszelle in den Lichtstrom codiert. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Flüssigkristall der Polarisationszelle durch Anlegen einer Steuerspannung derart angesteuert, dass eine Polarisation von auftreffendem polarisierten Licht verändert wird. Durch Anlegen einer zeitlich veränderlichen Steuerspannung an den Flüssigkristall wird somit der Lichtstrom mit der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation in der Polarisationszelle erzeugt. Der Flüssigkristall ermöglicht, je nach anliegender Steuerspannung, insbesondere eine Drehung der Polarisation des auftreffenden polarisierten Lichts um einen Winkel zwischen 0° und 90°. Eine Änderung der Datenpolarisation des Lichtstroms ist damit verhältnismäßig schnell durchführbar, wodurch eine hohe Datenübertragungsrate erzielt wird.
Vorzugsweise umfasst der Lichtstrom mindestens ein Datenpaket, welches eine Mehrzahl von zeitlich seriellen Datenelementen aufweist. Dabei weist jedes der Datenelemente eine bestimmte Datenpolarisation auf, wobei die zu übertragenden Daten in den Datenpolarisationen der Datenelemente codiert sind. Die Datenpolarisationen der Datenelemente werden von der Polarisationseinheit erkannt. Durch die Verwendung der Mehrzahl von zeitlich seriellen Datenelementen, welche jeweils eine eigene Datenpolarisation aufweisen, ist eine serielle Übertragung von Daten mittels des Lichtstroms möglich. Vorzugsweise weisen alle Datenelemente des Datenpakets eine gleiche Zeitdauer auf.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Datenpaket ein zu den Datenelementen zeitlich serielles Referenzelement auf, welches eine Referenzpolarisation aufweist. Dabei wird die Referenzpolarisation des Referenzelements von der Polarisationseinheit erkannt, und von der Auswerteeinheit werden aus einer Verknüpfung der Datenpolarisationen der Datenelemente und der Referenzpolarisation des Referenzelements die zu übertragenden Daten der Datenelemente decodiert. Das Referenzelement weist also eine Referenzpolarisation auf, welche als Bezugsrichtung für die relative Ausrichtung der Datenpolarisation jedes einzelnen Datenelements des Datenpakets dient. Die Verknüpfung der Datenpolarisation und der Referenzpolarisation ist beispielsweise die Differenz aus der Datenpolarisation des einzelnen Datenelements und der Referenzpolarisation. Somit ist die Decodierung der zu übertragenden Daten unabhängig von einer Ausrichtung des Empfängers zu dem Sender. Vorzugsweise weist das Referenzelement eine gleiche Zeitdauer wie die Datenelemente des Datenpakets auf.
Vorzugsweise ist die Verknüpfung der Datenpolarisation eines Datenelements und der Referenzpolarisation des Referenzelements die Differenz aus der Datenpolarisation des Datenelements und der Referenzpolarisation des Referenzelements. Eine erfindungsgemäße technische Anlage umfasst ein erfindungsgemäßes System zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms, in welchem eine Datenübertragung mittels eines Lichtstroms mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms durchgeführt wird. Dabei ist der Empfänger in oder an einem autonom fahrenden Fahrzeug angeordnet, welches eine Antriebseinrichtung, einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der Antriebseinrichtung sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinrichtung aufweist. Die Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise einen Elektromotor, ein Getriebe und Antriebsräder. Bei dem autonom fahrenden Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein fahrerloses Transportsystem zum Transport von Gegenständen innerhalb der technischen Anlage.
Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Abbildungen stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung eines Systems zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms,
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Senders,
Figur 3: eine zeitliche Darstellung eines Datenpakets,
Figur 4: eine beispielhafte Zuordnung von Daten zu Datenpolarisationen,
Figur 5: ein autonom fahrendes Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführung,
Figur 6: ein autonom fahrendes Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführung und
Figur 7: ein autonom fahrendes Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführung.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 10 zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms 20. Das System 10 zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms 20 umfasst einen Sender 14, welcher den Lichtstrom 20 aussendet, in welchem die zu übertragenden Daten codiert sind, und einen Empfänger 12, weicher den von dem Sender 14 ausgesendeten Lichtstrom 20 empfängt.
Der Sender 14 weist vorliegend eine Lichtquelle 8 auf. Bei der Lichtquelle 8 handelt es sich beispielsweise um eine LED, eine Deckenlampe oder eine Glühbirne, welche unpolarisiertes Licht 22 abstrahlt. Es ist auch denkbar, dass der Sender 14 einen Spiegel aufweist, welcher vorhandenes Umgebungslicht reflektiert.
Der Sender 14 weist ferner eine Polarisationsvorrichtung 30 auf. Die Polarisationsvorrichtung 30 sendet den Lichtstrom 20 mit einer zeitlich veränderlichen Datenpolarisation Q aus. Die zu übertragenden Daten sind in der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation Q des von der Polarisationsvorrichtung 30 ausgesendeten Lichtstroms 20 codiert. Der Empfänger 12 umfasst eine Polarisationskamera 1, welche in der Lage ist, eine Polarisation des einfallendem Lichtstroms 20 mit einer Winkelauflösung von beispielsweise 1° zu erkennen. Die Polarisationskamera 1 weist eine optische Linse 2 und eine Polarisationseinheit 16 auf. Der Empfänger 12 umfasst auch eine Blende 5. Die Blende 5 und die Linse 2 sind derart angeordnet, dass der Lichtstrom 20, welcher auf die Polarisationseinheit 16 auftrifft, zuvor die Blende 5 und die Linse 2 passiert.
Die Polarisationseinheit 16 der Polarisationskamera 1 erkennt die jeweilige Datenpolarisation Q des von der Polarisationsvorrichtung 30 ausgesendeten Lichtstroms 20. Die Polarisationseinheit 16 umfasst ein Polarisationsfilter 3, welches Bereiche aufweist, die jeweils Licht mit unterschiedlicher Polarisation durchlassen, und einen Pixelblock 4, auf welchen von den besagten Bereichen des Polarisationsfilters 3 durchgelassenes Licht auftrifft.
Der Empfänger 12 umfasst auch eine Auswerteeinheit 6. Die Auswerteeinheit 6 decodiert aus den Datenpolarisationen Q des von der Polarisationsvorrichtung 30 ausgesendeten Lichtstroms 20, welche die Polarisationseinheit 16 erkennt, die zu übertragenden Daten. Die Auswerteeinheit 6 ist beispielsweise in Form eines Digitalrechners, eines Prozessors oder eines FPGA ausgeführt.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Senders 14 des in Figur 1 dargestellten Systems 10 zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms 20. Der Sender 14 weist, wie bereits erwähnt, die Lichtquelle 8 und die Polarisationsvorrichtung 30 auf. Die Lichtquelle 8 strahlt unpolarisiertes Licht 22 auf die Polarisationsvorrichtung 30.
Die Polarisationsvorrichtung 30 weist einen Polarisator 33 und eine Polarisationszelle 35 auf. Das von der Lichtquelle 8 abgestrahlte unpolarisierte Licht 22 trifft auf den Polarisator 33. Der Polarisator 33 polarisiert das auftreffende unpolarisierte Licht 22 zu polarisiertem Licht 24 und strahlt das polarisierte Licht 24 auf die Polarisationszelle 35.
Die Polarisationszelle 35 weist eine erste Elektrode 31, eine zweite Elektrode 32 und einen Flüssigkristall 37 auf. Der Flüssigkristall 37 ist dabei zwischen den beiden Elektroden 31, 32 angeordnet. Zwischen den beiden Elektroden 31, 32 ist eine Spannungsquelle angeschlossen, welche eine einstellbare Steuerspannung V liefert. An dem Flüssigkristall 37 liegt somit die von der Spannungsquelle gelieferte Steuerspannung V an. Das polarisierte Licht 24 strahlt durch die erste Elektrode 31 hindurch und dringt in den Flüssigkristall 37 ein.
Der Flüssigkristall 37 dreht, je nach anliegender Steuerspannung V, die Polarisation des auftreffenden polarisierten Lichts 24 um einen Winkel zwischen 0° und 90°. Beispielsweise erfolgt bei einer Steuerspannung V von 0 V eine Drehung der Polarisation um 90°, und bei einer Steuerspannung V von 6 V erfolgt eine Drehung der Polarisation um 0°. Bei einer Steuerspannung V zwischen 0 V und 6 V erfolgt eine Drehung der Polarisation um einen Winkel zwischen 0° und 90°. Der Zusammenhang zwischen der Steuerspannung V und Winkel, um den die Drehung erfolgt, ist dabei in der Regel nicht linear.
Der Flüssigkristall 37 wird also durch Anlegen der einstellbaren Steuerspannung V derart angesteuert, dass die Polarisation des auftreffenden polarisierten Lichts 24 verändert, insbesondere gedreht, wird. Durch entsprechende Ansteuerung des Flüssigkristall 37 der Polarisationszelle 35 wird somit aus dem auftreffendem polarisierten Licht 24 der Lichtstrom 20 mit der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation Q erzeugt. Dabei ist durch Ändern der Steuerspannung V die Datenpolarisation Q des Lichtstroms 20 änderbar.
Figur 3 zeigt eine zeitliche Darstellung eines Datenpakets 40. Dabei ist auf der Abszisse die Zeit T aufgetragen, und auf der Ordinate ist die Datenpolarisation Q aufgetragen. Der Lichtstrom 20 umfasst mehrere zeitlich serielle Datenpakete 40, welche jeweils eine Mehrzahl von zeitlich seriellen Datenelementen 51 aufweisen. Das hier dargestellte Datenpaket 40 weist auch ein Referenzelement 50 auf.
Jedes der Datenelemente 51 weist eine bestimmte Datenpolarisation Q auf. Die zu übertragenden Daten sind dabei in den Datenpolarisationen Q der einzelnen Datenelemente 51 codiert. Das Referenzelement 50 weist eine Referenzpolarisation Oref auf. Vorliegend befindet sich das Referenzelement 50 zeitlich vor den Datenelementen 51. Das Referenzelement 50 und die Datenelemente 51 weisen eine gleiche Zeitdauer L auf.
Die Datenpolarisationen Q der Datenelemente 51 und die Referenzpolarisation Oref des Referenzelements 50 werden von der Polarisationseinheit 16 des Empfängers 12 erkannt. Aus den erkannten Datenpolarisationen Q und der erkannten Referenzpolarisation Oref werden die mittels des Lichtstroms 20 zu übertragenden Daten von der Auswerteeinheit 6 des Empfängers 12 decodiert. Figur 4 zeigt eine beispielhafte Zuordnung von Daten d zu Datenpolarisationen Q. Jedes Datenelement 51 überträgt dabei ein Datum d mit m Bit. Jedem bestimmten Datum d mit 0 < d < 2m ist dabei eine bestimmte Datenpolarisation © mit 0° < Q < 90° eindeutig zugeordnet. Die beispielhafte Zuordnung von Daten d zu Datenpolarisationen Q ist für m = 2 in einem Diagramm dargestellt. Dabei sind die Daten d als zweistellige Binärzahlen dargestellt, und die zugeordneten Datenpolarisationen Q sind als Winkel angegeben.
Die Datenpolarisation Q des jeweiligen Datenelements 51 errechnet sich beispielsweise für alle Datenelemente 51 des Datenpakets 40 in Abhängigkeit von der Referenzpolarisation ©ref des Referenzelements 50 folgendermaßen:
Q = (2d +1) * 90° / 2(m+1) - 0ref
In diesem Fall decodiert die Auswerteeinheit 6 aus einer Verknüpfung der Datenpolarisationen Q der Datenelemente 51 und der Referenzpolarisation 0ref des Referenzelements 50 die zu übertragenden Daten d der Datenelemente 51.
Im vorliegenden Fall ist die Referenzpolarisation 0ref des Referenzelements 50 gleich 0°. Die Datenpolarisation Q der Datenelemente 51 berechnet sich dann beispielsweise folgendermaßen:
Q = (2d +1) * 90° / 2(m+1)
In diesem Fall decodiert die Auswerteeinheit 6 aus der von der Polarisationseinheit 16 erkannten Datenpolarisation Q der Datenelemente 51 die zu übertragenden Daten d der Datenelemente 51.
Figur 5 zeigt ein autonom fahrendes Fahrzeug 25 gemäß einer ersten Ausführung. Das Fahrzeug 25 weist eine Antriebseinrichtung, einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der Antriebseinrichtung sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinrichtung auf. Die hier nicht explizit dargestellte Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise einen Elektromotor, ein Getriebe und Antriebsräder. Das Fahrzeug 25 befindet sich auf einem horizontal ausgerichteten Boden in einer technischen Anlage, beispielsweise in einem Produktionswerk. Bei dem autonom fahrenden Fahrzeug 25 handelt es sich insbesondere um ein fahrerloses Transportsystem zum Transport von Gegenständen innerhalb der technischen Anlage. Die technische Anlage weist ein System 10 zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms 20 auf, das in Figur 1 dargestellt ist.
Das Fahrzeug 25 weist den Empfänger 12 des Systems 10 auf. Der Empfänger 12 ist vertikal ausgerichtet. Der Sender 14 des Systems 10 ist beispielsweise an einer Decke oberhalb des Fahrzeugs 25 montiert. Ein Lichtstrom 20, der von dem Sender 14 ausgesendet wird, ist von dem Empfänger 12 empfangbar.
Figur 6 zeigt ein autonom fahrendes Fahrzeug 25 gemäß einer zweiten Ausführung. Das Fahrzeug 25 weist eine Antriebseinrichtung, einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der Antriebseinrichtung sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinrichtung auf. Die hier nicht explizit dargestellte Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise einen Elektromotor, ein Getriebe und Antriebsräder.
Das Fahrzeug 25 befindet sich auf einem horizontal ausgerichteten Boden in einer technischen Anlage, beispielsweise in einem Produktionswerk. Bei dem autonom fahrenden Fahrzeug 25 handelt es sich insbesondere um ein fahrerloses Transportsystem zum Transport von Gegenständen innerhalb der technischen Anlage. Die technische Anlage weist ein System 10 zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms 20 auf, das in Figur 1 dargestellt ist.
Das Fahrzeug 25 weist den Empfänger 12 des Systems 10 auf. Der Empfänger 12 ist horizontal ausgerichtet. Das Fahrzeug 25 weist ferner einen Spiegel 26 auf. Der Sender 14 des Systems 10 ist beispielsweise an einer Decke oberhalb des Fahrzeugs 25 montiert. Der Spiegel 26 ist derart angeordnet und ausgerichtet, dass ein Lichtstrom 20, der von dem Sender 14 ausgesendet wird, von dem Spiegel 26 umgelenkt wird und von dem Empfänger 12 empfangbar ist.
Figur 7 zeigt ein autonom fahrendes Fahrzeug 25 gemäß einer dritten Ausführung. Das Fahrzeug 25 weist eine Antriebseinrichtung, einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der Antriebseinrichtung sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinrichtung auf. Die hier nicht explizit dargestellte Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise einen Elektromotor, ein Getriebe und Antriebsräder. Das Fahrzeug 25 befindet sich auf einem horizontal ausgerichteten Boden in einer technischen Anlage, beispielsweise in einem Produktionswerk. Bei dem autonom fahrenden Fahrzeug 25 handelt es sich insbesondere um ein fahrerloses Transportsystem zum Transport von Gegenständen innerhalb der technischen Anlage. Die technische Anlage weist ein System 10 zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms 20 auf, das in Figur 1 dargestellt ist.
Das Fahrzeug 25 weist den Empfänger 12 des Systems 10 auf. Der Empfänger 12 ist horizontal ausgerichtet. Der Sender 14 des Systems 10 ist beispielsweise an einer Wand auf Höhe des Fahrzeugs 25 montiert. Ein Lichtstrom 20, der von dem Sender 14 ausgesendet wird, ist von dem Empfänger 12 empfangbar.
Bezugszeichenliste
1 Polarisationskamera
2 Linse
3 Polarisationsfilter
4 Pixelblock
5 Blende
6 Auswerteeinheit
8 Lichtquelle
10 System
12 Empfänger
14 Sender
16 Polarisationseinheit
20 Lichtstrom
22 unpolarisiertes Licht
24 polarisiertes Licht
25 Fahrzeug
26 Spiegel
30 Polarisationsvorrichtung
31 erste Elektrode
32 zweite Elektrode
33 Polarisator
35 Polarisationszelle
37 Flüssigkristall
40 Datenpaket
50 Referenzelement
51 Datenelement
V Steuerspannung
T Zeit
L Zeitdauer
Q Datenpolarisation
Referenzpolarisation

Claims

Patentansprüche:
1. System zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms (20), umfassend einen Sender (14) zum Aussenden eines Lichtstroms (20), in welchem die zu übertragenden
Daten codiert sind, und einen Empfänger (12) zum Empfangen des von dem Sender (14) ausgesendeten Lichtstroms
(20), dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (14) eine Polarisationsvorrichtung (30) umfasst, welche den Lichtstrom (20) mit einer zeitlich veränderlichen Datenpolarisation (Q) erzeugt, wobei die zu übertragenden Daten in der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation (Q) des von der Polarisationsvorrichtung (30) erzeugten Lichtstroms (20) codiert sind, und dass der Empfänger (12) eine Polarisationseinheit (16) umfasst, welche die jeweilige Datenpolarisation (Q) des Lichtstroms (20) erkennt, und dass der Empfänger (12) eine Auswerteeinheit (6) umfasst, welche aus der von der Polarisationseinheit (16) erkannten Datenpolarisation (Q) des Lichtstroms (20) die zu übertragenden Daten decodiert.
2. System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (14) eine Lichtquelle (8) aufweist, welche unpolarisiertes Licht (22) erzeugt und das unpolarisierte Licht (22) auf die Polarisationsvorrichtung (30) strahlt, und/oder dass der Sender (14) einen Spiegel aufweist, welcher vorhandenes Umgebungslicht reflektiert und auf die Polarisationsvorrichtung (30) strahlt.
3. System (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsvorrichtung (30) einen Polarisator (33) aufweist, welcher auftreffendes unpolarisiertes Licht (22) zu polarisiertem Licht (24) polarisiert und das polarisierte Licht (24) ausstrahlt.
4. System (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsvorrichtung (30) eine Polarisationszelle (35) aufweist, welche derart ansteuerbar ist, dass aus auftreffendem polarisierten Licht (24) der Lichtstrom (20) mit der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation (Q) erzeugt wird.
5. System (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationszelle (35) einen Flüssigkristall (37) aufweist, welcher durch Anlegen einer Steuerspannung (V) derart ansteuerbar ist, dass eine Polarisation von auftreffendem polarisierten Licht (24) verändert wird.
6. System (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) in Form eines Digitalrechners oder in Form eines Prozessors oder in Form eines FPGA ausgeführt ist.
7. Verfahren zur Datenübertragung mittels eines Lichtstroms (20) in einem System (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass von der Polarisationsvorrichtung (30) des Senders (14) ein Lichtstrom (20) mit einer zeitlich veränderlichen Datenpolarisation (Q) erzeugt wird, wobei die zu übertragenden Daten in der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation (Q) des von der Polarisationsvorrichtung (30) erzeugten Lichtstroms (20) codiert sind, und dass von der Polarisationseinheit (16) des Empfängers (12) die jeweilige Datenpolarisation (Q) des Lichtstroms (20) erkannt wird, und dass von der Auswerteeinheit (6) des Empfängers (12) aus der von der Polarisationseinheit (16) erkannten Datenpolarisation (Q) des Lichtstroms (20) die zu übertragenden Daten decodiert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Lichtquelle (8) unpolarisiertes Licht (22) erzeugt, und das unpolarisierte Licht (22) auf die Polarisationsvorrichtung (30) gestrahlt wird, und/oder dass von einem Spiegel vorhandenes Umgebungslicht reflektiert und auf die Polarisationsvorrichtung (30) gestrahlt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Polarisator (33) der Polarisationsvorrichtung (30) unpolarisiertes Licht (22) gestrahlt wird, dass das unpolarisierte Licht (22) von dem Polarisator (33) zu polarisiertem Licht (24) polarisiert wird, und dass das polarisierte Licht (24) von dem Polarisator (33) ausgestrahlt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Polarisationszelle (35) der Polarisationsvorrichtung (30) polarisiertes Licht (24) gestrahlt wird, und dass die Polarisationszelle (35) derart angesteuert wird, dass aus dem auftreffenden polarisierten Licht (24) der Lichtstrom (20) mit der zeitlich veränderlichen Datenpolarisation (Q) erzeugt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkristall (37) der Polarisationszelle (35) durch Anlegen einer Steuerspannung (V) derart angesteuert wird, dass eine Polarisation von auftreffendem polarisierten Licht (24) verändert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrom (20) mindestens ein Datenpaket (40) umfasst, welches eine Mehrzahl von zeitlich seriellen Datenelementen (51) aufweist, wobei jedes der Datenelemente (51) eine bestimmte Datenpolarisation (Q) aufweist, wobei die zu übertragenden Daten in den Datenpolarisationen (Q) der Datenelemente (51) codiert sind, und wobei die Datenpolarisationen (Q) der Datenelemente (51) von der Polarisationseinheit (16) erkannt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenpaket (40) ein zu den Datenelementen (51) zeitlich serielles Referenzelement (50) aufweist, welches eine Referenzpolarisation (0ref) aufweist, wobei die Referenzpolarisation (0ref) des Referenzelements (50) von der Polarisationseinheit (16) erkannt wird, und dass von der Auswerteeinheit (16) aus einer Verknüpfung der Datenpolarisationen (0) der Datenelemente (51) und der Referenzpolarisation (0ref) des Referenzelements (50) die zu übertragenden Daten der Datenelemente (51) decodiert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfung der Datenpolarisation (0) eines Datenelements (51) und der Referenzpolarisation (0ref) des Referenzelements (50) die Differenz aus der Datenpolarisation (0) des Datenelements (51) und der Referenzpolarisation (0ref) des Referenzelements (50) ist. 15. Technische Anlage, umfassend ein System (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in welchem eine Datenübertragung mittels eines Lichtstroms (20) mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, durchgeführt wird, wobei der Empfänger (12) in oder an einem autonom fahrenden Fahrzeug (25) angeordnet ist, welches eine Antriebseinrichtung, einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der Antriebseinrichtung sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinrichtung aufweist.
EP21722206.6A 2020-05-28 2021-04-28 System und verfahren zur datenübertragung mittels eines lichtstroms und technische anlage Pending EP4158800A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020003227 2020-05-28
PCT/EP2021/061188 WO2021239377A1 (de) 2020-05-28 2021-04-28 System und verfahren zur datenübertragung mittels eines lichtstroms und technische anlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4158800A1 true EP4158800A1 (de) 2023-04-05

Family

ID=75728856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21722206.6A Pending EP4158800A1 (de) 2020-05-28 2021-04-28 System und verfahren zur datenübertragung mittels eines lichtstroms und technische anlage

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4158800A1 (de)
DE (1) DE102021002238A1 (de)
WO (1) WO2021239377A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3144458A1 (fr) * 2022-12-23 2024-06-28 Valeo Vision Système de détection d’un véhicule automobile comportant un module d’émission et un module de réception d’un faisceau lumineux

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3284632A (en) * 1963-07-31 1966-11-08 Sylvania Electric Prod Polarization modulation and demodulation
US3415995A (en) * 1966-12-12 1968-12-10 Sylvania Electric Prod Polarization modulation optical communication system
IT1189657B (it) * 1986-04-10 1988-02-04 Cselt Centro Studi Lab Telecom Sistema di trasmissione in fibra ottica a modulazione di polarizzazione e rivelazione coerente eterodina
US6310707B1 (en) 1996-10-25 2001-10-30 Seiko Epson Corporation Optical wireless data communication system, and transmitter and receiver used therefor
US7599627B2 (en) 2001-05-31 2009-10-06 Teradvance Communications, Llc Method and system for a polarization mode dispersion tolerant optical homodyne detection system with optimized transmission modulation
JP4722564B2 (ja) * 2005-05-30 2011-07-13 京セラ株式会社 無線通信システム、無線発信装置、および無線受信装置
US8004675B2 (en) 2007-09-20 2011-08-23 Boss Nova Technologies, LLC Method and system for stokes polarization imaging
US20090128814A1 (en) 2007-11-21 2009-05-21 Bogdan Szafraniec Modulated polarizer-based polarimeter, and method for determining the polarization state of an optical signal
US8655191B2 (en) 2009-06-29 2014-02-18 Alcatel Lucent Symbol timing recovery in polarization division multiplexed coherent optical transmission system
EP3451931A1 (de) * 2016-05-27 2019-03-13 Schafer Aerospace, Inc. System und verfahren zur schnellen satellitengestützten freiraumlaserkommunikation mit automatischer verstärkungssteuerung
DE102016010999A1 (de) 2016-09-12 2018-03-15 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg System und Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs innerhalb einer Anlage
DE102018006988B3 (de) 2018-09-04 2019-08-14 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg System und Verfahren zum Betreiben dieses Systems, aufweisend eine erste Kommunikationseinheit und eine zweite Kommunikationseinheit

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021239377A1 (de) 2021-12-02
DE102021002238A1 (de) 2021-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3916362C2 (de) Anordnung zum Übertragen eines ein Informationssignal tragenden Lichtstrahls durch die Atmosphäre
DE102006005152B4 (de) Lichtschrankenanordnung
DE102013001358B4 (de) System für eine Anlage und Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems
EP2673619A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer klarsichtigkeit einer scheibe eines fahrzeugs
EP1487659A1 (de) Kombiinstrument und anordnung mit einem kombiinstrument
EP1355128A1 (de) Automatische Ausrichtung eines Sensors
EP4158800A1 (de) System und verfahren zur datenübertragung mittels eines lichtstroms und technische anlage
DE102018113848A1 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung von dreidimensionalen Bilddaten
DE10146692A1 (de) Hybrider Entfernungsbildsensor
DE102010054078A1 (de) Lasersensor für Fahrerassistenzsysteme
WO2003019226A2 (de) Vorrichtung zur abtastung einer szene
DE10202305B4 (de) Optischer Sensor
WO2019101979A1 (de) Codelesevorrichtung und verfahren zur online-verifikation eines codes
EP4147381A1 (de) Verfahren und system zur datenübertragung mittels licht
WO2010072199A1 (de) Lichtschranke und verfahren zum betrieb einer lichtschranke
DE102006010990B4 (de) Sicherheitssystem
DE102013018363B4 (de) Verfahren und System zur Datenübertragung in der Kraftfahrzeug-Produktion
DE102007014229B4 (de) Vorrichtung zur optischen Datenübertragung
EP1959271B1 (de) Optoelektronische Sensoranordnung und Verfahren zur Überprüfung der Funktionsweise und/oder Justierung einer optoelektronischen Sensoranordnung
WO2018234070A1 (de) Makroskopische lidar-vorrichtung
EP3769445A1 (de) System und verfahren zum betreiben eines systems mit zumindest einem ersten und einem zweiten mobilteil
DE102018222701A1 (de) Sensoreinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Sensoreinrichtung für ein Fahrzeug
DE10153977A1 (de) System zur Erzeugung eines Entfernungsbildes mit elektromagnetischen Impulsen
DE102007059907A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Projektion von Bilddaten mittels Laser
EP3244704B1 (de) Steuersystem und verfahren zur steuerung von ansteuerbaren leuchten und/oder verschattungseinrichtungen

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230102

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)