EP4302432A1 - Kommunikationsmodul für ein system zur datenübertragung mittels lichtstrahlen und system zur datenübertragung mittels lichtstrahlen - Google Patents

Kommunikationsmodul für ein system zur datenübertragung mittels lichtstrahlen und system zur datenübertragung mittels lichtstrahlen

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Publication number
EP4302432A1
EP4302432A1 EP22708044.7A EP22708044A EP4302432A1 EP 4302432 A1 EP4302432 A1 EP 4302432A1 EP 22708044 A EP22708044 A EP 22708044A EP 4302432 A1 EP4302432 A1 EP 4302432A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
communication module
transmitter
mirror
receiver
light
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
EP22708044.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Zhidong Hua
Thomas Schäfer
Andreas WANJEK
Michael Lindenfelser
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 EP4302432A1 publication Critical patent/EP4302432A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
    • 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
    • H04B10/112—Line-of-sight transmission over an extended range
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device

Definitions

  • Communication module for a system for data transmission using light beams and system for data transmission using light beams
  • the invention relates to a communication module for a system for data transmission by means of light beams, which comprises a transmitter for emitting a light beam in which data to be transmitted are encoded, and a receiver for receiving a light beam.
  • the invention also relates to a system for data transmission using light beams, which comprises at least two communication modules according to the invention.
  • a system and a method for determining the position of a vehicle within a system are known from DE 102016010999 A1.
  • the system has a vehicle with a receiving module and a stationarily arranged transmitting module.
  • the transmission module has a light source and emits linearly polarized light.
  • the receiving module has a light sensor.
  • a system and a method for data transmission using visible light are known from DE 102018006988 B3.
  • the system has a receiver with an image sensor whose light-sensitive surface is scanned line by line, and a transmitter with a controllable light source that emits modulated light.
  • a system for data transmission and position determination is known from EP 3403055 B1, which comprises two parts that can be moved relative to one another.
  • the first part has a light guide that emits light laterally and has a controllable light source, and the second part has at least one sensor arrangement for detecting the light intensity.
  • a wireless communication network is known from WO 2020/245049 A2, which comprises a base station and movably arranged subscriber devices.
  • DE 102019205243 A1 discloses a LIDAR sensor for optically detecting a field of view, which has a transmitter unit, a deflection unit and a receiver unit.
  • a LIDAR arrangement is known from DE 102019218745 A1, which comprises a stator, a rotor and a communication device for bidirectional data transmission.
  • DE 102008064652 A1 discloses an optical sensor for spatial scanning with few moving parts that are mounted exclusively by spring elements.
  • An optical object detection device for a motor vehicle is known from DE 102012 025281 A1, which comprises a transmitter unit, a receiver unit and an evaluation unit.
  • An optical arrangement for a LIDAR device is known from DE 102019207867 A1, which has a lens array and a lens.
  • the invention is based on the object of further developing a communication module for a system for data transmission using light beams and a system for data transmission using light beams.
  • the object is achieved by a communication module for a system for data transmission using light beams with the features specified in claim 1.
  • Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims.
  • the object is also achieved by a system for data transmission using light beams with the features specified in claim 7.
  • Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims.
  • the transmitter has a light source and the receiver has a light sensor.
  • the transmitter and the receiver are offset from each other in a vertical direction, and the transmitter emits a light beam in a longitudinal direction.
  • the receiver has a mirror which can be pivoted about a pivot axis running in the vertical direction between an unfolded position and a folded position.
  • the mirror is arranged in such a way that a light beam incident from the longitudinal direction is deflected onto the light sensor by the mirror in the folded-out position.
  • the longitudinal direction runs at right angles to the vertical direction.
  • a transverse direction is perpendicular to the longitudinal direction and perpendicular to the vertical direction.
  • duplex communication with a further communication module according to the invention is possible.
  • the light beams emitted by the transmitter of one communication module can be directed almost completely to the receiver of the other communication module. In this way, communication over a large distance is possible even with a relatively low transmission power. If the vertical direction is perpendicular to a floor, the mirror surface and the exit and entrance surfaces of the transmitter and receiver are also aligned perpendicular to the floor, which means that less dirt and dust are deposited on these surfaces.
  • the mirror is arranged in such a way that a light beam incident from the longitudinal direction is deflected in the transverse direction by the mirror in the folded-out position. In the unfolded position, the mirror is thus inclined by about 45° to the longitudinal direction and by about 45° to the transverse direction.
  • the receiver has a spring which pivots the mirror about the pivot axis into the unfolded position.
  • the mirror is automatically moved to the unfolded position when no external force acts on the mirror.
  • the transmitter has a run-on surface which is inclined to the longitudinal direction and inclined to a transverse direction.
  • the contact surface is used to pivot the mirror of another communication module from the unfolded position and into the folded position, thereby enabling two communication modules to move past one another.
  • the transmitter has a collimator, which parallelizes the highly divergent light generated by the light source to form a light beam. The light beam generated in this way hits the receiver of another communication module exactly. With a larger diameter of the collimated light beam, the irradiance can be reduced with the same light output, thus increasing the safety of the system. If the light beam is designed to be slightly divergent, then the system is more tolerant of angular errors in the transmitter. However, the maximum range then decreases.
  • a system according to the invention for data transmission by means of light beams comprises at least one first communication module according to the invention and at least one second communication module according to the invention.
  • the communication modules are arranged in such a way that when the mirrors are in the unfolded position, a light beam emitted by the transmitter of the first communication module is deflected onto the light sensor of the second communication module, and a light beam emitted by the transmitter of the second communication module is deflected onto the light sensor of the first communication module becomes.
  • the system according to the invention permits full duplex communication between two communication modules according to the invention by data transmission using light beams.
  • the communication modules are arranged such that the transmitter of the first communication module is vertically aligned with the mirror of the second communication module, and that the transmitter of the second communication module is vertically aligned with the mirror of the first communication module.
  • the light beams emitted by the transmitters of the communication modules then run parallel to one another.
  • the first communication module and the second communication module can be moved relative to one another in the longitudinal direction and are offset from one another in a transverse direction.
  • the system according to the invention is suitable, for example, in a transport system for communication between mobile vehicles and a stationary station.
  • the first communication module and the second communication module are offset from one another in the transverse direction in such a way that when the communication modules move past one another in the longitudinal direction, a contact surface of the transmitter of the first communication module pivots the mirror of the receiver of the second communication module into the folded position , and a leading surface of the transmitter of the second communication module pivots the mirror of the receiver of the first communication module to the folded position. This allows two communication modules to move past one another.
  • Figure 2 a front view of the system for data transmission
  • Figure 3 a sectional view of the system for data transmission
  • Figure 4 a transport system with a system for data transmission
  • Figure 5 another sectional view of the system for data transmission
  • FIG. 6 yet another sectional representation of the system for data transmission.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a system for data transmission by means of light beams 40, not shown here.
  • the system includes a first communication module 11 and a second communication module 12, which are of identical design.
  • data can be transmitted from the first communication module 11 to the second communication module 12 and from the second communication module 12 to the first communication module 11 by means of light beams 40 .
  • Each of the communication modules 11, 12 includes a transmitter 20 for emitting a light beam 40 and a receiver 30 for receiving a light beam 40. In such a light beam 40, the data to be transmitted are encoded.
  • Each of the communication modules 11, 12 includes a holder 15 to which the transmitter 20 and the receiver 30 are attached.
  • the first communication module 11 and the second communication module 12 are offset from one another in a transverse direction Y.
  • the first communication module 11 and the second communication module 12 can be moved in a longitudinal direction X relative to one another.
  • the transverse direction Y is perpendicular to the longitudinal direction X.
  • the transverse direction X and the longitudinal direction X are perpendicular to a vertical direction Z.
  • the transmitter 20 and the receiver 30 of a communication module 11, 12 are offset from one another in the vertical direction Z.
  • the receiver 30 has a mirror 35 which can be pivoted about a pivot axis S running in the vertical direction Z between an unfolded position and a folded position. In the representation shown here, the mirror 35 is in the unfolded position. In the unfolded position, the mirror 35 is inclined by about 45° to the longitudinal direction X and by about 45° to the transverse direction Y.
  • the communication modules 11, 12 are arranged in such a way that the transmitter 20 of the first communication module 11 is aligned in the vertical direction Z with the mirror 35 of the second communication module 12, and that the transmitter 20 of the second communication module 12 is aligned in the vertical direction Z with the mirror 35 of the first communication module 11 flees.
  • the transmitter 20 of a communication module 11, 12 has a contact surface 25.
  • the contact surface 25 runs inclined to the longitudinal direction X and inclined to a transverse direction Y. Said contact surface 25 serves to pivot the mirror 35 of another communication module 11, 12 from the unfolded position and into the folded position.
  • FIG. 2 shows a front view of the data transmission system shown in FIG.
  • the first communication module 11 and the second communication module 12 can be moved relative to one another in the longitudinal direction X.
  • the first communication module 11 is offset from the second communication module 12 in the longitudinal direction X.
  • the receiver 30 of a communication module 11, 12 has a spring, not shown here. Said spring serves to pivot the mirror 35 of the receiver 30 about the pivot axis S from the folded position to the unfolded position.
  • FIG. 3 shows a sectional representation of the system for data transmission along the section line BB in FIG.
  • the light beam 40 emitted by the transmitter 20 of the first communication module 11 strikes the mirror 35 of the second communication module 12.
  • the light beam, not shown here, comes from the transmitter 20 of the second
  • the light beam 40 emitted by the communication module 12 strikes the mirror 35 of the first communication module 11.
  • the transmitter 20 of a communication module 11, 12 has a light source 21 which is designed, for example, in the form of a LASER diode.
  • the transmitter 20 also has a collimator 27 which parallelizes light generated by the light source 21 to form a light beam 40 .
  • the receiver 30 of a communication module 11, 12 has a light sensor 31, which is designed, for example, in the form of a photodiode.
  • the mirror 35 of the receiver 30 is arranged in such a way that a light beam 40 incident from the longitudinal direction X is deflected by the mirror 35 in the unfolded position in the transverse direction Y and thus onto the light sensor 31 .
  • the receiver 30 also has an optical element 37, in particular a lens or a lens system, which focuses a light beam 40 deflected by the mirror 35 onto the light sensor 31.
  • the communication modules 11, 12 are arranged in such a way that when the mirrors 35 are in the unfolded position, the light beam 40 emitted by the transmitter 20 of the first communication module 11 is deflected onto the light sensor 31 of the second communication module 12, and that by the transmitter 20 of the second Communication module 12 emitted light beam 40 is deflected onto the light sensor 31 of the first communication module 11 .
  • FIG. 4 shows a transport installation with a system for data transmission.
  • the transport system comprises a plurality of rail vehicles 51, 52, 53 which are movable in the longitudinal direction X on rails 55.
  • a direction of travel F of the vehicles 51, 52, 53 is identified by corresponding arrows.
  • the transport system also includes a stationary first communication module 11 which is arranged in a stationary manner in relation to the running rails 55 .
  • Each of the vehicles 51, 52, 53 has a second communication module 12 in each case.
  • the second communication modules 12 can thus be moved in the longitudinal direction X relative to the first communication module 11 .
  • data can be transmitted by means of light beams 40 between the stationary first communication module 11 and the second communication module 12 of the second vehicle 52 .
  • a data transmission by means of light beams 40 between the stationary first communication module 11 and the second communication modules 12 of the first vehicle 51 and the third vehicle 53 is not possible in the representation shown here.
  • FIG. 5 shows a further sectional representation of the system for data transmission.
  • the first communication module 11 is stationary, the second communication module 12 thus moves relative to the first communication module 11 in a travel direction F, which runs in the longitudinal direction X.
  • the second communication module 12 is moving towards the first communication module 11 .
  • the mirrors 35 of the communication modules 11, 12 are each in the unfolded position. Data transmission by means of light beams 40 between the stationary first communication module 11 and the second communication module 12 is not possible in the representation shown here due to the arrangement of the communication modules 11, 12 relative to one another.
  • the contact surface 25 of the transmitter 20 of the first communication module 11 comes into contact with the mirror 35 of the receiver 30 of the second communication module 12.
  • the contact surface 25 of the first communication module 11 pivots Mirror 35 of the second communication module 12 from the unfolded position and into the folded position.
  • the contact surface 25 of the transmitter 20 of the second communication module 12 comes into contact with the mirror 35 of the receiver 30 of the first communication module 11.
  • the contact surface 25 of the second communications module 12 pivots the mirror 35 of the first communications module 11 from the deployed position and into the collapsed position.
  • FIG. 6 shows a further sectional representation of the system for data transmission.
  • the first communication module 11 has moved further in the direction of travel F and is now moving past the second communication module 12 .
  • the contact surface 25 of the first communication module 11 is in contact with the mirror 35 of the second communication module 12.
  • the mirror 35 of the second communication module 12 is pivoted into the folded position.
  • the contact surface 25 of the second communication module 12 is in contact with the mirror 35 of the first communication module 11.
  • the mirror 35 of the first communication module 11 is pivoted into the folded position.
  • the first communication module 11 and the second communication module 12 are therefore offset from one another in the transverse direction Y in such a way that when the communication modules 11, 12 move past one another in the longitudinal direction X, the contact surface 25 of the transmitter 20 of the first communication module 11 contacts the mirror 35 of the receiver 30 of the second communication module 12 pivots into the folded position, and that the approach surface 25 of the transmitter 20 of the second communication module 12 pivots the mirror 35 of the receiver 30 of the first communication module 11 into the folded position.
  • Data transmission by means of light beams 40 between the stationary first communication module 11 and the second communication module 12 is not possible in the representation shown here due to the arrangement of the communication modules 11, 12 relative to one another.
  • the contact surface 25 of the first communication module 11 comes out of contact with the mirror 35 of the second communication module 12.
  • the spring of the receiver 30 pivots the mirror 35 of the second communication module 12 from the folded position to the unfolded position.
  • the contact surface 25 of the second communication module 12 comes out of contact with the mirror 35 of the first communication module 11.
  • the spring of the receiver 30 pivots the mirror 35 of the first communication module 11 from the folded position to the unfolded position.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsmodul (11, 12) für ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen (40), umfassend einen Sender (20) zum Aussenden eines Lichtstrahls (40), in welchem zu übertragenden Daten codiert sind, und einen Empfänger (30) zum Empfangen eines Lichtstrahls (40), wobei der Sender (20) eine Lichtquelle (21) aufweist, und der Empfänger (30) einen Lichtsensor (31) aufweist, wobei der Sender (20) und der Empfänger (30) in einer Vertikalrichtung (Z) versetzt zueinander angeordnet sind, der Sender (20) einen Lichtstrahl (40) in eine Längsrichtung (X) aussendet, der Empfänger (30) einen Spiegel (35) aufweist, welcher um eine in Vertikalrichtung (Z) verlaufende Schwenkachse (S) zwischen einer ausgeklappten Position und einer eingeklappten Position schwenkbar ist, und der Spiegel (35) derart angeordnet ist, dass ein aus der Längsrichtung (X) einfallender Lichtstrahl (40) von dem in der ausgeklappten Position befindlichen Spiegel (35) auf den Lichtsensor (31) umgelenkt wird. Die Erfindung betrifft auch ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen (40), welches mindestens ein erstes erfindungsgemäßes Kommunikationsmodul (11) und mindestens ein zweites erfindungsgemäßes Kommunikationsmodul (12) umfasst.

Description

Kommunikationsmodul für ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen und System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsmodul für ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen, welches einen Sender zum Aussenden eines Lichtstrahls, in welchem zu übertragenden Daten codiert sind, und einen Empfänger zum Empfangen eines Lichtstrahls umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen, welches mindestens zwei erfindungsgemäße Kommunikationsmodule umfasst.
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 auf und sendet linear polarisiertes Licht aus. Das Empfangsmodul weist einen Lichtsensor auf.
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.
Aus der EP 3403055 B1 ist ein System zur Datenübertragung und Positionsbestimmung bekannt, welches zwei relativ zueinander bewegbare Teile umfasst. Das erste Teil weist einen seitlich Licht abstrahlenden Lichtleiter und eine steuerbare Lichtquelle aufweist, und das zweite Teil weist zumindest eine Sensoranordnung zur Detektion der Lichtintensität auf.
Aus der WO 2020/245049 A2 ist ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk bekannt, welches eine Basisstation und beweglich angeordnete Teilnehmervorrichtungen umfasst.
Aus der DE 102019205243 A1 ist ein LIDAR-Sensor zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes bekannt, welcher eine Sendeeinheit, eine Ablenkeinheit und eine Empfangseinheit aufweist. Aus der DE 102019218745 A1 ist eine LIDAR-Anordnung bekannt, welche einen Stator, einen Rotor und eine Kommunikationsvorrichtung zur bidirektionalen Datenübertragung umfasst.
Aus der DE 102008064652 A1 ist ein optischer Sensor zur Raumabtastung mit wenig bewegten Teilen, die ausschließlich durch Federelemente gelagert sind, bekannt.
Aus der DE 102012 025281 A1 ist eine optische Objekterfassungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die eine Sendeeinheit, eine Empfangseinheit und eine Auswerteeinheit umfasst.
Aus der DE 102019207867 A1 ist eine optische Anordnung für eine LIDAR-Vorrichtung bekannt, welche ein Linsenarray und ein Objektiv aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kommunikationsmodul für ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen und ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen weiter zu bilden.
Die Aufgabe wird durch ein Kommunikationsmodul für ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Kommunikationsmodul für ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen, umfasst einen Sender zum Aussenden eines Lichtstrahls, in welchem zu übertragenden Daten codiert sind, und einen Empfänger zum Empfangen eines Lichtstrahls. Dabei weist der Sender eine Lichtquelle auf, und der Empfänger weist einen Lichtsensor auf. Der Sender und der Empfänger sind in einer Vertikalrichtung versetzt zueinander angeordnet, und der Sender sendet einen Lichtstrahl in eine Längsrichtung aus. Der Empfänger weist einen Spiegel auf, welcher um eine in Vertikalrichtung verlaufende Schwenkachse zwischen einer ausgeklappten Position und einer eingeklappten Position schwenkbar ist. Der Spiegel ist derart angeordnet, dass ein aus der Längsrichtung einfallender Lichtstrahl von dem in der ausgeklappten Position befindlichen Spiegel auf den Lichtsensor umgelenkt wird. Die Längsrichtung verläuft dabei rechtwinklig zu der Vertikalrichtung. Eine Querrichtung verläuft rechtwinklig zu der Längsrichtung und rechtwinklig zu der Vertikalrichtung.
Mit einem erfindungsgemäßen Kommunikationsmodul ist eine Duplex-Kommunikation mit einem weiteren erfindungsgemäßen Kommunikationsmodul möglich. Bei passender Anordnung der beteiligten Kommunikationsmodule sind dabei die von dem Sender des einen Kommunikationsmoduls ausgesandten Lichtstrahlen nahezu vollständig auf den Empfänger des anderen Kommunikationsmoduls leitbar. So ist auch mit einer verhältnismäßig kleinen Sendeleistung eine Kommunikation über einen großen Abstand möglich. Wenn die Vertikalrichtung rechtwinklig zu einem Boden steht, so sind auch die Spiegelfläche und die Aus- und Eintrittsflächen von Sender und Empfänger senkrecht zum Boden ausgerichtet, wodurch sich weniger Schmutz und Staub auf diesen Flächen ablagern.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Spiegel derart angeordnet, dass ein aus der Längsrichtung einfallender Lichtstrahl von dem in der ausgeklappten Position befindlichen Spiegel in die Querrichtung umgelenkt wird. In der ausgeklappten Position ist der Spiegel also um etwa 45° zu der Längsrichtung und um etwa 45° zu der Querrichtung geneigt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Empfänger eine Feder auf, welche den Spiegel um die Schwenkachse in die ausgeklappte Position schwenkt. Somit wird der Spiegel automatisch in die ausgeklappte Position bewegt, wenn keine äußere Kraft auf den Spiegel einwirkt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Empfänger ein optisches Element, insbesondere eine Linse oder ein Linsensystem, auf, welches einen von dem Spiegel umgelenkten Lichtstrahl auf den Lichtsensor fokussiert. Dadurch ist die Intensität des auf den Lichtsensor auftreffenden Lichts vorteilhaft erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Sender eine Anlauffläche auf, welche geneigt zu der Längsrichtung und geneigt zu einer Querrichtung verläuft. Die Anlauffläche dient dazu, den Spiegel eines anderen Kommunikationsmoduls von der ausgeklappten Position und in die eingeklappte Position zu schwenken und dadurch eine Bewegung von zwei Kommunikationsmodulen aneinander vorbei zu ermöglichen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Sender einen Kollimator auf, welcher von der Lichtquelle erzeugtes, stark divergentes, Licht zu einem Lichtstrahl parallelisiert. Der so erzeugte Lichtstrahl trifft genau auf den Empfänger eines anderen Kommunikationsmoduls. Bei einem größeren Durchmesser des kollimierten Lichtstrahls kann bei gleicher Lichtleistung die Bestrahlungsstärke reduziert und so die Sicherheit der Anlage erhöht werden. Wird der Lichtstrahl leicht divergent ausgeführt, dann ist das System toleranter gegenüber Winkelfehler des Senders. Jedoch sinkt dann die maximale Reichweite.
Ein erfindungsgemäßes System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen umfasst mindestens ein erstes erfindungsgemäßes Kommunikationsmodul, und mindestens ein zweites erfindungsgemäßes Kommunikationsmodul. Die Kommunikationsmodule sind dabei derart angeordnet, dass bei in der ausgeklappten Position befindlichen Spiegeln ein von dem Sender des ersten Kommunikationsmoduls ausgesendeter Lichtstrahl auf den Lichtsensor des zweiten Kommunikationsmoduls umgelenkt wird, und ein von dem Sender des zweiten Kommunikationsmoduls ausgesendeter Lichtstrahl auf den Lichtsensor des ersten Kommunikationsmoduls umgelenkt wird.
Das erfindungsgemäße System gestattet eine Voll-Duplex-Kommunikation zwischen zwei erfindungsgemäßen Kommunikationsmodulen durch eine Datenübertragung mittels Lichtstrahlen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Kommunikationsmodule derart angeordnet, dass der Sender des ersten Kommunikationsmoduls in Vertikalrichtung mit dem Spiegel des zweiten Kommunikationsmoduls fluchtet, und dass der Sender des zweiten Kommunikationsmoduls in Vertikalrichtung mit dem Spiegel des ersten Kommunikationsmoduls fluchtet. Die von den Sendern der Kommunikationsmodule ausgesandten Lichtstrahlen verlaufen dann parallel zueinander.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Kommunikationsmodul und das zweite Kommunikationsmodul in Längsrichtung relativ zueinander beweglich und in einer Querrichtung versetzt zueinander angeordnet. Das erfindungsgemäße System ist beispielsweise in einer Transportanlage zur Kommunikation zwischen beweglichen Fahrzeugen und einer feststehenden Station geeignet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind das erste Kommunikationsmodul und das zweite Kommunikationsmodul in Querrichtung derart versetzt zueinander angeordnet, dass bei einer Bewegung der Kommunikationsmodule in Längsrichtung aneinander vorbei eine Anlauffläche des Senders des ersten Kommunikationsmoduls den Spiegel des Empfängers des zweiten Kommunikationsmoduls in die eingeklappte Position schwenkt, und eine Anlauffläche des Senders des zweiten Kommunikationsmoduls den Spiegel des Empfängers des ersten Kommunikationsmoduls in die eingeklappte Position schwenkt. Dadurch ist eine Bewegung von zwei Kommunikationsmodulen aneinander vorbei ermöglicht. 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 perspektivische Darstellung eines Systems zur Datenübertragung,
Figur 2: eine Frontalansicht des Systems zur Datenübertragung,
Figur 3: eine Schnittdarstellung des Systems zur Datenübertragung,
Figur 4: eine Transportanlage mit einem System zur Datenübertragung,
Figur 5: eine weitere Schnittdarstellung des Systems zur Datenübertragung und
Figur 6: noch eine weitere Schnittdarstellung des Systems zur Datenübertragung.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Systems zur Datenübertragung mittels hier nicht dargestellter Lichtstrahlen 40. Das System umfasst ein erstes Kommunikationsmodul 11 und ein zweites Kommunikationsmodul 12, welche gleichartig ausgebildet sind. Insbesondere sind Daten mittels Lichtstrahlen 40 von den ersten Kommunikationsmodul 11 zu dem zweiten Kommunikationsmodul 12, sowie von den zweiten Kommunikationsmodul 12 zu dem ersten Kommunikationsmodul 11 übertragbar.
Jedes der Kommunikationsmodule 11, 12 umfasst einen Sender 20 zum Aussenden eines Lichtstrahls 40 und einen Empfänger 30 zum Empfangen eines Lichtstrahls 40. In einem solchen Lichtstrahl 40 sind die zu übertragenden Daten codiert. Jedes der Kommunikationsmodule 11, 12 umfasst einen Halter 15, an welchem der Sender 20 und der Empfänger 30 befestigt sind.
Das erste Kommunikationsmodul 11 und das zweite Kommunikationsmodul 12 sind in einer Querrichtung Y versetzt zueinander angeordnet. Das erste Kommunikationsmodul 11 und das zweite Kommunikationsmodul 12 sind in einer Längsrichtung X relativ zueinander beweglich. Die Querrichtung Y verläuft rechtwinklig zu der Längsrichtung X. Die Querrichtung X und die Längsrichtung X verlaufen rechtwinklig zu einer Vertikalrichtung Z. Der Sender 20 und der Empfänger 30 eines Kommunikationsmoduls 11, 12 sind in der Vertikalrichtung Z versetzt zueinander angeordnet. Der Empfänger 30 weist einen Spiegel 35 auf, welcher um eine in Vertikalrichtung Z verlaufende Schwenkachse S zwischen einer ausgeklappten Position und einer eingeklappten Position schwenkbar ist. In der hier gezeigten Darstellung befindet sich der Spiegel 35 in der ausgeklappten Position. In der ausgeklappten Position ist der Spiegel 35 um etwa 45° zu der Längsrichtung X und um etwa 45° zu der Querrichtung Y geneigt.
Die Kommunikationsmodule 11, 12 sind derart angeordnet, dass der Sender 20 des ersten Kommunikationsmoduls 11 in Vertikalrichtung Z mit dem Spiegel 35 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 fluchtet, und dass der Sender 20 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 in Vertikalrichtung Z mit dem Spiegel 35 des ersten Kommunikationsmoduls 11 fluchtet.
Der Sender 20 eines Kommunikationsmoduls 11, 12 weist eine Anlauffläche 25 auf. Die Anlauffläche 25 verläuft geneigt zu der Längsrichtung X und geneigt zu einer Querrichtung Y. Die besagte Anlauffläche 25 dient dazu, den Spiegel 35 eines anderen Kommunikationsmoduls 11, 12 von der ausgeklappten Position und in die eingeklappte Position zu schwenken.
Figur 2 zeigt eine Frontalansicht des in Figur 1 gezeigten Systems zur Datenübertragung. Wie bereits erwähnt sind das erste Kommunikationsmodul 11 und das zweite Kommunikationsmodul 12 in Längsrichtung X relativ zueinander beweglich. In der hier gezeigten Darstellung ist das erste Kommunikationsmodul 11 zu dem zweiten Kommunikationsmodul 12 in Längsrichtung X versetzt.
Der Empfänger 30 eines Kommunikationsmoduls 11, 12 weist eine hier nicht dargestellte Feder auf. Die besagte Feder dient dazu, den Spiegel 35 des Empfängers 30 um die Schwenkachse S von der eingeklappten Position in die ausgeklappte Position zu schwenken.
Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung des Systems zur Datenübertragung entlang der Schnittlinie B - B in Figur 2. Die Sender 20 der Kommunikationsmodule 11, 12 senden jeweils einen Lichtstrahl 40 in die Längsrichtung X aus. Der von dem Sender 20 des ersten Kommunikationsmoduls 11 ausgesendete Lichtstrahl 40 trifft auf den Spiegel 35 des zweiten Kommunikationsmoduls 12. Der hier nicht dargestellte von dem Sender 20 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 ausgesendete Lichtstrahl 40 trifft auf den Spiegel 35 des ersten Kommunikationsmoduls 11.
Der Sender 20 eines Kommunikationsmoduls 11, 12 weist eine Lichtquelle 21 auf, welche beispielsweise in Form einer LASER-Diode ausgebildet ist. Der Sender 20 weist auch einen Kollimator 27 auf, welcher von der Lichtquelle 21 erzeugtes Licht zu einem Lichtstrahl 40 parallelisiert. Der Empfänger 30 eines Kommunikationsmoduls 11, 12 weist einen Lichtsensor 31 auf, welcher beispielsweise in Form einer Fotodiode ausgebildet ist.
Der Spiegel 35 des Empfängers 30 ist derart angeordnet, dass ein aus der Längsrichtung X einfallender Lichtstrahl 40 von dem in der ausgeklappten Position befindlichen Spiegel 35 in die Querrichtung Y und damit auf den Lichtsensor 31 umgelenkt wird. Der Empfänger 30 weist auch ein optisches Element 37, insbesondere eine Linse oder ein Linsensystem, auf, welche einen von dem Spiegel 35 umgelenkten Lichtstrahl 40 auf den Lichtsensor 31 fokussiert.
Die Kommunikationsmodule 11, 12 sind also derart angeordnet, dass bei in der ausgeklappten Position befindlichen Spiegeln 35 der von dem Sender 20 des ersten Kommunikationsmoduls 11 ausgesendete Lichtstrahl 40 auf den Lichtsensor 31 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 umgelenkt wird, und der von dem Sender 20 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 ausgesendete Lichtstrahl 40 auf den Lichtsensor 31 des ersten Kommunikationsmoduls 11 umgelenkt wird.
Figur 4 zeigt eine Transportanlage mit einem System zur Datenübertragung. Die Transportanlage umfasst mehrere schienengebundene Fahrzeuge 51, 52, 53, die auf Laufschienen 55 in Längsrichtung X beweglich sind. Eine Fahrtrichtung F der Fahrzeuge 51, 52, 53 ist dabei durch entsprechende Pfeile gekennzeichnet. Die Transportanlage umfasst ferner ein stationäres erstes Kommunikationsmodul 11 , welches ortsfest zu den Laufschienen 55 angeordnet ist. Jedes der Fahrzeuge 51, 52, 53 weist jeweils ein zweites Kommunikationsmodul 12 auf.
Die zweiten Kommunikationsmodule 12 sind somit relativ zu dem ersten Kommunikationsmodul 11 in Längsrichtung X beweglich. In der hier gezeigten Darstellung ist eine Datenübertragung mittels Lichtstrahlen 40 zwischen dem stationären ersten Kommunikationsmodul 11 und dem zweiten Kommunikationsmodul 12 des zweiten Fahrzeugs 52 möglich. Eine Datenübertragung mittels Lichtstrahlen 40 zwischen dem stationären ersten Kommunikationsmodul 11 und den zweiten Kommunikationsmodulen 12 des ersten Fahrzeugs 51 sowie des dritten Fahrzeugs 53 ist in der hier gezeigten Darstellung nicht möglich.
Figur 5 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des Systems zur Datenübertragung. Das erste Kommunikationsmodul 11 ist ortsfest angeordnet, das zweite Kommunikationsmodul 12 bewegt sich somit relativ zu dem ersten Kommunikationsmodul 11 in eine Fahrtrichtung F, welche in Längsrichtung X verläuft. Vorliegend bewegt sich das zweite Kommunikationsmodul 12 auf das erste Kommunikationsmodul 11 zu. Die Spiegel 35 der Kommunikationsmodule 11, 12 befinden sich jeweils in der ausgeklappten Position. Eine Datenübertragung mittels Lichtstrahlen 40 zwischen dem stationären ersten Kommunikationsmodul 11 und dem zweiten Kommunikationsmodul 12 ist in der hier gezeigten Darstellung aufgrund der Anordnung der Kommunikationsmodule 11, 12 zueinander nicht möglich.
Wenn das zweite Kommunikationsmodul 12 sich weiter in die Fahrtrichtung F bewegt, so gelangt die Anlauffläche 25 des Senders 20 des ersten Kommunikationsmoduls 11 in Kontakt mit dem Spiegel 35 des Empfängers 30 des zweiten Kommunikationsmoduls 12. Bei Kontakt schwenkt die Anlauffläche 25 des ersten Kommunikationsmodul 11 den Spiegel 35 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 von der ausgeklappten Position und in die eingeklappte Position. Gleichzeitig gelangt die Anlauffläche 25 des Senders 20 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 in Kontakt mit dem Spiegel 35 des Empfängers 30 des ersten Kommunikationsmoduls 11.
Bei Kontakt schwenkt die Anlauffläche 25 des zweiten Kommunikationsmodul 12 den Spiegel 35 des ersten Kommunikationsmoduls 11 von der ausgeklappten Position und in die eingeklappte Position.
Figur 6 zeigt noch eine weitere Schnittdarstellung des Systems zur Datenübertragung. Im Vergleich zu der Darstellung in Figur 5 hat sich das erste Kommunikationsmodul 11 in Fahrtrichtung F weiter bewegt und bewegt sich nun an dem zweiten Kommunikationsmodul 12 vorbei. Die Anlauffläche 25 des ersten Kommunikationsmoduls 11 ist in Kontakt mit dem Spiegel 35 des zweiten Kommunikationsmoduls 12. Der Spiegel 35 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 ist in die eingeklappte Position geschwenkt. Die Anlauffläche 25 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 ist in Kontakt mit dem Spiegel 35 des ersten Kommunikationsmoduls 11. Der Spiegel 35 des ersten Kommunikationsmoduls 11 ist in die eingeklappte Position geschwenkt. Das erste Kommunikationsmodul 11 und das zweite Kommunikationsmodul 12 sind also in Querrichtung Y derart versetzt zueinander angeordnet, dass bei einer Bewegung der Kommunikationsmodule 11, 12 in Längsrichtung X aneinander vorbei die Anlauffläche 25 des Senders 20 des ersten Kommunikationsmoduls 11 den Spiegel 35 des Empfängers 30 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 in die eingeklappte Position schwenkt, und dass die Anlauffläche 25 des Senders 20 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 den Spiegel 35 des Empfängers 30 des ersten Kommunikationsmoduls 11 in die eingeklappte Position schwenkt. Eine Datenübertragung mittels Lichtstrahlen 40 zwischen dem stationären ersten Kommunikationsmodul 11 und dem zweiten Kommunikationsmodul 12 ist in der hier gezeigten Darstellung aufgrund der Anordnung der Kommunikationsmodule 11, 12 zueinander nicht möglich.
Wenn das zweite Kommunikationsmodul 12 sich noch weiter in die Fahrtrichtung F bewegt, so gelangt die Anlauffläche 25 des ersten Kommunikationsmoduls 11 außer Kontakt mit dem Spiegel 35 des zweiten Kommunikationsmoduls 12. Dabei schwenkt die Feder des Empfängers 30 den Spiegel 35 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 von der eingeklappten Position in die ausgeklappte Position. Gleichzeitig gelangt die Anlauffläche 25 des zweiten Kommunikationsmoduls 12 außer Kontakt mit dem Spiegel 35 des ersten Kommunikationsmoduls 11. Dabei schwenkt die Feder des Empfängers 30 den Spiegel 35 des ersten Kommunikationsmoduls 11 von der eingeklappten Position in die ausgeklappte Position.
Die Situation, in welcher die Anlaufflächen 25 der Kommunikationsmodule 11, 12 außer Kontakt mit den Spiegeln 35 des jeweils anderen Kommunikationsmoduls 11, 12 stehen, ist in Figur 3 dargestellt. In der dort gezeigten Darstellung ist eine Datenübertragung mittels Lichtstrahlen 40 zwischen dem stationären ersten Kommunikationsmodul 11 und dem zweiten Kommunikationsmodul 12 möglich.
Bezugszeichenliste
11 erstes Kommunikationsmodul
12 zweites Kommunikationsmodul
15 Halter
20 Sender
21 Lichtquelle
25 Anlauffläche
27 Kollimator
30 Empfänger
31 Lichtsensor
35 Spiegel
37 optisches Element
40 Lichtstrahl
51 erstes Fahrzeug
52 zweites Fahrzeug
53 drittes Fahrzeug
55 Laufschiene
F Fahrtrichtung
S Schwenkachse
X Längsrichtung
Y Querrichtung
Z Vertikalrichtung

Claims

Patentansprüche:
1. Kommunikationsmodul (11, 12) für ein System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen (40), umfassend einen Sender (20) zum Aussenden eines Lichtstrahls (40), in welchem zu übertragenden Daten codiert sind, und einen Empfänger (30) zum Empfangen eines Lichtstrahls (40), wobei der Sender (20) eine Lichtquelle (21) aufweist, und der Empfänger (30) einen Lichtsensor (31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (20) und der Empfänger (30) in einer Vertikalrichtung (Z) versetzt zueinander angeordnet sind, der Sender (20) einen Lichtstrahl (40) in eine Längsrichtung (X) aussendet, der Empfänger (30) einen Spiegel (35) aufweist, welcher um eine in Vertikalrichtung (Z) verlaufende Schwenkachse (S) zwischen einer ausgeklappten Position und einer eingeklappten Position schwenkbar ist, und dass der Spiegel (35) derart angeordnet ist, dass ein aus der Längsrichtung (X) einfallender Lichtstrahl (40) von dem in der ausgeklappten Position befindlichen Spiegel (35) auf den Lichtsensor (31) umgelenkt wird.
2. Kommunikationsmodul (11, 12) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (35) derart angeordnet ist, dass ein aus der Längsrichtung (X) einfallender Lichtstrahl (40) von dem in der ausgeklappten Position befindlichen Spiegel (35) in eine Querrichtung (Y) umgelenkt wird.
3. Kommunikationsmodul (11, 12) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (30) eine Feder aufweist, welche den Spiegel (35) um die Schwenkachse (S) in die ausgeklappte Position schwenkt.
4. Kommunikationsmodul (11, 12) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (30) ein optisches Element (37), insbesondere eine Linse oder ein Linsensystem, aufweist, welches einen von dem Spiegel (35) umgelenkten Lichtstrahl (40) auf den Lichtsensor (31) fokussiert.
5. Kommunikationsmodul (11, 12) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (20) eine Anlauffläche (25) aufweist, welche geneigt zu der Längsrichtung (X) und geneigt zu einer Querrichtung (Y) verläuft.
6. Kommunikationsmodul (11, 12) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (20) einen Kollimator (27) aufweist, welcher von der Lichtquelle (21) erzeugtes Licht zu einem Lichtstrahl (40) parallelisiert.
7. System zur Datenübertragung mittels Lichtstrahlen (40), umfassend mindestens ein erstes Kommunikationsmodul (11) nach einem der vorangegangenen Ansprüche und mindestens ein zweites Kommunikationsmodul (12) nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsmodule (11, 12) derart angeordnet sind, dass bei in der ausgeklappten Position befindlichen Spiegeln (35) ein von dem Sender (20) des ersten Kommunikationsmoduls (11) ausgesendeter Lichtstrahl (40) auf den Lichtsensor (31) des zweiten Kommunikationsmoduls (12) umgelenkt wird, und ein von dem Sender (20) des zweiten Kommunikationsmoduls (12) ausgesendeter Lichtstrahl (40) auf den Lichtsensor (31) des ersten Kommunikationsmoduls (11) umgelenkt wird.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsmodule (11, 12) derart angeordnet sind, dass der Sender (20) des ersten Kommunikationsmoduls (11) in Vertikalrichtung (Z) mit dem Spiegel (35) des zweiten Kommunikationsmoduls (12) fluchtet, und dass der Sender (20) des zweiten Kommunikationsmoduls (12) in Vertikalrichtung (Z) mit dem Spiegel (35) des ersten Kommunikationsmoduls (11) fluchtet.
9. System nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kommunikationsmodul (11) und das zweite Kommunikationsmodul (12) in Längsrichtung (X) relativ zueinander beweglich sind und in einer Querrichtung (Y) versetzt zueinander angeordnet sind.
10. System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kommunikationsmodul (11) und das zweite Kommunikationsmodul (12) in Querrichtung (Y) derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass bei einer Bewegung der Kommunikationsmodule (11, 12) in Längsrichtung (X) aneinander vorbei eine Anlauffläche (25) des Senders (20) des ersten Kommunikationsmoduls (11) den Spiegel (35) des Empfängers (30) des zweiten Kommunikationsmoduls (12) in die eingeklappte Position schwenkt, und eine Anlauffläche (25) des Senders (20) des zweiten Kommunikationsmoduls (12) den Spiegel (35) des Empfängers (30) des ersten Kommunikationsmoduls (11) in die eingeklappte Position schwenkt.
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