IT201800007657A1 - Metodo di auto-riconoscimento tra due dispositivi elettronici di una apparecchiatura industriale, e relativa apparecchiatura industriale - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

“METODO DI AUTO-RICONOSCIMENTO TRA DUE DISPOSITIVI ELETTRONICI DI UNA APPARECCHIATURA INDUSTRIALE, E RELATIVA APPARECCCHIATURA INDUSTRIALE”

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione è relativa ad un metodo di auto-riconoscimento tra due dispositivi elettronici di una apparecchiatura industriale, che comunicano tra loro mediante un protocollo di comunicazione digitale wireless.

In particolare, la presente invenzione trova vantaggiosa, ma non esclusiva applicazione nella comunicazione tra almeno una sonda mobile ed almeno una stazione base fissata al telaio di una macchina utensile, cui la descrizione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.

ARTE ANTERIORE

Sono noti sistemi di comunicazione wireless utilizzati nell’ambito delle apparecchiature industriali, ad esempio per la comunicazione wireless tra una sonda, ad esempio una sonda comprendente un dispositivo tastatore, ed una stazione base fissata al telaio di una macchina utensile. Tali sistemi di comunicazione wireless trasmettono le informazioni da un dispositivo elettronico ad un altro sfruttando un segnale portante, ad esempio una portante ottica nella banda dell’infrarosso oppure una portante radio, opportunamente modulato in una sua caratteristica con un segnale modulante che contiene tali informazioni. La caratteristica della portante che viene modulata è, ad esempio, l’ampiezza, la fase oppure la frequenza.

Qualsiasi sia la caratteristica della portante che viene modulata, e qualunque sia il contenuto informativo del segnale modulante, durante la trasmissione del contenuto informativo il segnale portante è continuamente trasmesso, ossia la comunicazione wireless basata su una portante modulata produce una emissione continua di campo elettromagnetico.

Gli svantaggi nel campo delle applicazioni industriali sono un notevole consumo di potenza, che è particolarmente indesiderato in una sonda mobile alimentata a batteria, l’interferenza tra più sistemi di comunicazione wireless coesistenti in una stessa area di lavoro e l’esistenza del fenomeno cosiddetto multi-path fading, che produce zone di forte interferenza distruttiva praticamente impossibili da individuare nello spazio in un ambiente di lavoro reale come quello industriale, dove ci sono un gran numero di oggetti metallici, la cui presenza non è nota a priori, e di persone che cambiano ripetutamente posizione.

Una qualsiasi sonda di una apparecchiatura industriale deve essere tipicamente accoppiata comunicativamente ad una stazione base in modo tale che si riconoscano l’una con l’altra durante le loro comunicazioni e si eviti che la stazione base di una certa macchina utensile prenda in considerazione le trasmissioni di una sonda afferente ad un’altra macchina utensile. Tipicamente, il reciproco riconoscimento o autenticazione tra una sonda ed una stazione base richiede l’intervento di un operatore o di un sistema esterno per lanciare una procedura di riconoscimento o autenticazione.

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è di fornire un metodo di auto-riconoscimento tra due dispositivi elettronici di una apparecchiatura industriale, il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e, nello stesso tempo, sia di facile ed economica realizzazione.

In accordo con la presente invenzione vengono forniti un metodo di auto-riconoscimento tra almeno due dispositivi elettronici di una apparecchiatura industriale, ed una apparecchiatura industriale secondo quanto definito nelle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra, in maniera schematica, una apparecchiatura industriale comprendente due dispositivi elettronici dialoganti tra loro mediante il metodo di comunicazione wireless della presente invenzione;

- la figura 2 è un grafico temporale illustrante parte del protocollo di comunicazione digitale wireless usato dai due dispositivi elettronici per l’implementazione del metodo di auto-riconoscimento della presente invenzione; e - le figure da 3 a 6 sono grafici temporali illustranti rispettive forme di attuazione di un passo di codifica del protocollo di comunicazione digitale wireless della figura 2.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, con 1 è genericamente indicato, nel suo complesso, una apparecchiatura industriale comprendente una macchina utensile 2 ed una sonda 3, del tipo a rilevazione di tocco.

La macchina utensile 2 comprende un basamento 4, un telaio 5 solidale al basamento 4, un’area di lavoro 6, in cui è disposto un pezzo da lavorare 7, ed una testa operativa 8 mobile comprendente, ad esempio, un mandrino provvisto di un rispettivo utensile 9 atto a lavorare il pezzo 7. La testa operativa 8 è montata sul telaio 5 in modo scorrevole lungo guide 10 solidali al telaio 5 per potersi muovere nell’area di lavoro 6. La macchina utensile 2 comprende inoltre una propria unità di controllo numerico, indicata col numero 11.

La sonda 3 è fissabile al corpo della testa operativa 8 per effettuare controlli sul pezzo 7, ed in particolare per controllare la posizione e le dimensioni del pezzo 7 prima, durante e dopo la lavorazione dello stesso, e fornire relative rilevazioni. Tipicamente, la sonda 3 è connessa alla testa operativa 8 in alternativa all’utensile 9, anche se, per semplicità di illustrazione, la figura 1 mostra sonda 3 e utensile 9 contemporaneamente fissati a tale testa operativa 8.

In particolare, la sonda 3 comprende un braccetto mobile 12, il quale è provvisto, ad una propria estremità, di un tastatore 13, un dispositivo di rilevamento 14, il quale è costituito, ad esempio, da un microinterruttore ed è atto a generare un opportuno segnale elettrico non appena il tastatore 13 tocca il pezzo 7, ed un’unita di controllo 15, ad esempio un microcontrollore, collegata con il dispositivo di rilevamento 14 per ricevere da quest’ultimo il segnale elettrico generato dal tocco. Si fa notare che il braccetto mobile 12, il tastatore 13 ed il dispositivo di rilevamento 14 costituiscono di fatto un sensore di rilevazione di tocco.

La macchina utensile 2 comprende una stazione base 16, la quale può essere fissata al telaio 5, come schematicamente indicato nella figura, e comprende un’unità di controllo 17, ad esempio un microcontrollore, collegata all’unità di controllo numerico 11 tramite un’interfaccia di comunicazione 18.

La sonda 3 comprende inoltre un accelerometro 19 per rilevare accelerazioni lungo almeno una direzione prestabilita.

L’apparecchiatura industriale 1 comprende un sistema di comunicazione digitale wireless, indicato genericamente con 20, per la comunicazione tra i due dispositivi elettronici costituiti dalla sonda 3 e la stazione base 16. Il sistema di comunicazione 20 implementa il metodo o protocollo di comunicazione digitale wireless della presente invenzione.

Il sistema di comunicazione 20 comprende, per ciascuno dei due dispositivi elettronici 3 e 16, rispettivi dispositivi codificatori e decodificatori 21 e 22 per codificare i bit di informazione ed ottenere così segnali da trasmettere e per decodificare i segnali ricevuti e risalire in tal modo ai bit di informazione, e rispettivi ricetrasmettitori radio 23 e 24 accoppiati con i relativi dispositivi codificatori e decodificatori 21 e 22.

Con riferimento alla figura 2, per una trasmissione di un segnale digitale dalla sonda 3 alla stazione base 16 o viceversa, ciascun dispositivo codificatore e decodificatore 21, 22 è configurato per codificare ciascun bit di informazione del segnale digitale con una rispettiva sequenza di un certo numero N di impulsi 25, i quali sono alternati ad un corrispondente numero (N-1) di intervalli di silenzio 26, ossia due impulsi 25 adiacenti sono distanziati da un relativo intervallo di silenzio 26. La sequenza di N impulsi 25 ha una durata complessiva pari ad un tempo di bit, indicato con TB. Ciascun impulso 25 è definito da una funzione temporale ad energia sostanzialmente finita e ha una durata di impulso TI minore o uguale a 10 ns, preferibilmente la stessa per ogni impulso 25. Gli intervalli di silenzio 26 hanno rispettive durate di silenzio TSj, ciascuna delle quali è maggiore o uguale a 30 ns.

La figura 2 schematizza ciascun impulso 25 come avente una forma d’onda rettangolare, la quale tuttavia non è una caratteristica essenziale per l’invenzione.

Il ricetrasmettitore 23, 24 del dispositivo elettronico 3, 16 che trasmette è configurato per trasmettere un segnale radio, indicato con RS nella figura 1, comprendente una pluralità di impulsi radio corrispondente alla sequenza di impulsi 25, senza modulare alcuna portante radio. In altre parole, ciascun impulso del segnale radio RS è un impulso ad energia sostanzialmente finita ed ha sostanzialmente la medesima durata di impulso TI, nei limiti delle non idealità dei circuiti elettronici del ricetrasmettitore 23, 24 che generano il segnale radio RS, e gli impulsi del segnale radio RS sono intervallati sostanzialmente con le durate di silenzio TSj. Il ricetrasmettitore 24, 23 del dispositivo elettronico 16, 3 che riceve è configurato per ricevere il segnale radio RS ed alimentarlo al rispettivo dispositivo codificatore e decodificatore 22, 21, il quale è configurato per decodificare ciascun bit di informazione dal segnale radio ricevuto.

Il sistema di comunicazione 20 viene vantaggiosamente impiegato dall’apparecchiatura industriale 1 per trasmettere in formato digitale le rilevazioni effettuate dalla sonda 3 alla stazione base 16. L’unità di controllo 17 della stazione base 16 è configurata per raccogliere le rilevazioni ricevute attraverso il sistema di comunicazione 20. Il particolare, l’unità di controllo 15 della sonda 3 è configurata per convertire il segnale elettrico fornito dal dispositivo di rilevamento 14 in un segnale digitale, ossia un bit o tipicamente una sequenza di più bit, che viene codificata dal dispositivo codificatore e decodificatore 21, nel modo descritto sopra con riferimento alla figura 2, e trasmessa via radio dal rispettivo ricetrasmettitore 23. Dal lato stazione base 16, il ricetrasmettitore 24 riceve il segnale radio RS, il rispettivo dispositivo codificatore e decodificatore 22 decodifica il segnale radio RS per ottenere un segnale digitale che viene raccolto dall’unità di controllo 17.

Il sistema di comunicazione 20 è utilizzato anche in senso contrario, ossia per trasmettere in formato digitale comandi e programmazioni dalla stazione base 16 alla sonda 3.

Con particolare riferimento alla figura 3 , ciascun dispositivo codificatore e decodificatore 21, 22 è configurato per modulare la polarità degli impulsi 25 di ciascuna sequenza di N impulsi in funzione del valore del corrispondente bit di informazione. Nell’esempio della figura 3, se il bit di informazione ha valore logico alto (bit=1 in figura 3), allora gli impulsi 25 hanno tutti valore positivo, altrimenti se il bit di informazione ha valore logico basso (bit=0 in figura 3), allora gli impulsi 25 hanno tutti valore negativo, ossia polarità opposta, come si intende comunemente nelle modulazioni di fase, ad esempio BPSK. Le durate di silenzio TSj sono uguali tra loro.

Secondo un’ulteriore forma di attuazione della presente invenzione illustrata in figura 4, che è una variante di quella della figura 3, se il bit di informazione ha valore logico alto, allora la sequenza di impulsi 25 è caratterizzata da una alternanza di impulsi positivi 25a e negativi 25b, altrimenti se il bit di informazione ha valore logico basso, allora la sequenza di impulsi 25 è caratterizzata da una diversa alternanza di impulsi, ad esempio di polarità opposta oppure, preferibilmente, ortogonale a quella che caratterizza il bit di informazione a valore logico alto, allo scopo di rendere ben distinguibili tra loro il valore logico alto ed il valore logico basso dei bit di informazione durante la decodifica eseguita dal dispositivo codificatore e decodificatore 21, 22. Per sequenze di impulsi ortogonali tra loro si intendono sequenze di impulsi che hanno bassa cross-correlazione reciproca.

Secondo un’ulteriore forma di attuazione della presente invenzione illustrata in figura 5, ciascun dispositivo codificatore e decodificatore 21, 22 è configurato per modulare le durate di silenzio TSj di ciascuna sequenza di N impulsi 25 in funzione del valore del corrispondente bit di informazione (Pulse Position Modulation), ed in particolare secondo due distinte sequenze di durate allo scopo di rendere ben distinguibili tra loro il valore logico alto ed il valore logico basso dei bit di informazione.

Nell’esempio illustrato nella figura 5, se il bit di informazione ha valore logico alto, allora le durate di silenzio TSj sono modulate in accordo con una prima alternanza di due valori TS1 e TS2 a partire da un primo valore TS1 che è, ad esempio, maggiore del secondo valore TS2, altrimenti se il bit di informazione ha valore logico basso, allora le durate di silenzio TSj sono modulate in accordo con una seconda alternanza dei medesimi due valori TS1 e TS2 a partire dal secondo valore TS2. In altre parole, le due distinte sequenze di durate secondo cui si modulano le durate di silenzio TSj sono sequenze, per così dire, binarie.

Secondo ulteriori forme di attuazione non illustrate della presente invenzione, che sono una variante di quella della figura 5, le due distinte sequenze di durate secondo cui si modulano le durate di silenzio TSj sono sequenze ternarie, cioè alternano in sequenza tre diversi valori per le durate di silenzio TSj, oppure di ordine superiore a tre.

Secondo un’ulteriore forma di attuazione della presente invenzione illustrata dalla figura 6, ciascun dispositivo codificatore e decodificatore 21, 22 è configurato per modulare l’ampiezza degli impulsi 25 di ciascuna sequenza di N impulsi in funzione del valore del corrispondente bit di informazione in accordo con una modulazione On-Off Keying (OOK), ed in particolare in accordo con due diverse sequenze di impulsi che si differenziano per un diverso numero di impulsi soppressi, ossia non trasmessi. Le durate di silenzio TSj sono uguali tra loro.

Nell’esempio della figura 6, gli impulsi presenti sono indicati con 25c e quelli soppressi sono disegnati con linea tratteggiata e indicati con 25d.

Secondo ulteriori forme di attuazione non illustrate della presente invenzione, almeno alcune delle varie tecniche di modulazione degli impulsi 25 (ampiezza o polarità/fase) e delle durate di silenzio TSj descritte in precedenza sono combinate tra loro per definire modulazioni miste in grado di aumentare la robustezza della comunicazione. Ad esempio, ciascun dispositivo codificatore e decodificatore 21, 22 è configurato per modulare la polarità degli impulsi 25 e contemporaneamente le durate di silenzio TSj secondo due distinte sequenze di durate.

A puro titolo di esempio, nell’ipotesi di volere trasmettere informazioni a 1 Mbps, con numero N di impulsi per bit di informazione pari a 32 e durata di impulso TI pari 2 ns si ottiene che nell’arco di 1 µs, cioè nell’arco di tempo che serve a trasmettere un bit di informazione, si ha emissione di campo elettromagnetico soltanto per 64 ns, cioè una frazione del 6.4% del tempo. A ciò corrisponde una notevole efficienza energetica. Si osserva che in questo esempio le durate di silenzio TSj diventano pari a circa 30.2 ns.

Tenendo in considerazione il fatto che la velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche è poco inferiore alla velocità della luce nel vuoto, ossia 3·10<8 >m/s, il segnale RS percorre una distanza di 1 m in circa 3.3 ns ed una distanza di 10 m in circa 33 ns. Ciò significa che per una durata di impulso TI minore di 3.3 ns ed un intervallo di silenzio maggiore di 33 ns, in un area anulare compresa tra un primo raggio pari ad 1 m ed un secondo raggio pari a 10 m non si avranno sovrapposizioni di impulsi 25, grazie anche alla rapida attenuazione degli impulsi 25 dopo poche riflessioni negli eventuali ostacoli presenti tra la sonda 3 e la stazione base 16. Infatti, la durata di impulso TI estremamente ridotta fa sì che il contenuto spettrale del segnale RS sia spostato verso frequenze molto elevate che si attenuano fortemente con la distanza di propagazione.

Una durata di impulso TI estremamente ridotta e durate di silenzio TSj molto maggiori della durata di impulso TI, ad esempio dieci volte la durata di impulso TI, e l’assenza di una portante modulata, permettono di ridurre fortemente il fenomeno del multi-path fading. Infatti, l’emissione continua di una portante radio crea una distribuzione del campo elettromagnetico a distanza dal trasmettitore che, se confrontata con i tempi di propagazione delle onde elettromagnetiche, è sostanzialmente stazionaria e presenta infinite ripetizioni nello spazio di zone di interferenza costruttiva e distruttiva, che sono però impossibili da individuare in un ambiente di lavoro reale come quello industriale, dove ci sono un gran numero di oggetti metallici e di persone che cambiano ripetutamente posizione. Qualora uno dei due dispositivi elettronici 3 e 16 si dovesse trovare in una zona di interferenza distruttiva, si avrebbe un peggioramento della qualità della comunicazione che potrebbe anche causare la perdita della stessa. Il segnale RS caratterizzato da impulsi radio di brevissima durata riduce il multi-path fading perché non produce la suddetta distribuzione stazionaria di campo elettromagnetico o addirittura elimina il multi-path fading in un’area di dimensioni finite determinata scegliendo opportunamente la proporzione tra la durata di impulso TI e le durate di silenzio TSj, come nell’esempio citato in precedenza.

Vantaggiosamente, ciascun ricetrasmettitore 23 e 24 comprende un rispettivo ricevitore (non illustrato) configurato come un cosiddetto rake receiver per ricevere almeno parte dei segnali riflessi derivanti dal segnale RS allo scopo di raccogliere l’energia da tutti i cammini non diretti del segnale e quindi rendere la comunicazione più robusta, ossia avere un rapporto tra segnale e rumore in ricezione più elevato. Il compito del rake receiver è facilitato nell’ipotesi che gli impulsi riflessi del segnale RS siano sufficientemente separati nel tempo, tra di loro e dall’impulso diretto.

Un altro vantaggio del metodo di comunicazione digitale wireless e del corrispondente sistema di comunicazione 20 della presente invenzione è di permettere la coesistenza di più sistemi di comunicazione in una stessa area, a patto di scegliere rispettivi schemi di codifica dei bit di informazione, in termini di numero di impulsi N e di durate di silenzio TSj, che siano differenti tra loro. In particolare, ciascuno schema di codifica deve mostrare una elevata auto-correlazione, cioè una elevata correlazione rispetto ad una replica traslata nel tempo di un segnale codificato con lo stesso schema, ed una bassa cross-correlazione, cioè una bassa correlazione rispetto ad una replica traslata nel tempo di un segnale codificato con altri schemi di codifica.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, le unità di controllo 15 e 17 sono configurate per implementare un metodo di auto-riconoscimento tra la sonda 3 e la stazione base 16 basato sul protocollo di comunicazione digitale wireless descritto in precedenza.

La sonda 3, prima di essere fissata sulla testa operativa 8, tipicamente è alloggiata in un magazzino e si trova in uno stato dormiente per ridurre al minimo il consumo di energia elettrica. Quando la sonda 3 si trova nello stato dormiente, la sua unità di controllo 15 genera periodicamente un evento in conseguenza del quale la sonda 3 stessa trasmette un messaggio di richiesta destinato alla stazione base 16. Il messaggio di richiesta viene trasmesso secondo il protocollo di comunicazione digitale wireless descritto in precedenza, ossia il messaggio di richiesta comprende una pluralità di bit, ciascuno dei quali viene codificato con una sequenza di un numero N di impulsi 25 alla quale corrisponde la sequenza di impulsi radio del segnale radio RS.

Il messaggio di richiesta comprende anche una marca temporale (“timestamp”) che indica l’istante di trasmissione del primo impulso della sequenza di impulsi 25 del primo bit di informazione del messaggio di richiesta. L’istante di trasmissione viene determinato sulla base di un orologio interno della unità di controllo 15 e sulla base dei ritardi interni del dispositivo codificatore e decodificatore 21.

La stazione base 16 riceve il messaggio di richiesta e lo decodifica per estrarre la marca temporale relativa all’istante di trasmissione. L’unità di controllo 17 della stazione base 16, in cooperazione con il rispettivo ricetrasmettitore 24, rileva l’istante di ricezione del primo impulso del messaggio di richiesta ricevuto.

A questo punto l’unità di controllo 17 calcola il tempo di volo del messaggio di richiesta, ossia il tempo di propagazione del segnale radio RS che ha portato il messaggio di richiesta dalla sonda 3 alla stazione base 16, sulla base dell’istante di trasmissione e dell’istante di ricezione e stima la distanza tra la sonda 3 e la stazione base 16 in funzione del tempo di volo. Se la distanza stimata soddisfa una condizione prestabilita, ad esempio se la distanza misurata è minore di una distanza prestabilita indicativa dell’estensione dell’area di lavoro 6, allora la stazione di controllo 16 trasmette un messaggio di risposta.

La sonda 3, alla ricezione del messaggio di risposta, passa ad uno stato operativo in cui la sonda 3 stessa risulta comunicativamente accoppiata alla staziona base 16.

La procedura di auto-riconoscimento sopra descritta richiede che gli orologi interni delle unità di controllo 15 e 17 siano coordinati tra loro. Una forma di attuazione alternativa al coordinamento degli orologi è di compensare la differenza tra i due orologi mediante un doppio scambio di messaggi tra sonda 3 e stazione base 16, tali messaggi incorporando la marca temporale relativa all’istante di trasmissione del primo impulso del messaggio stesso.

Secondo una ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il messaggio di risposta non viene trasmesso dalla sonda 3 in conseguenza di un evento interno generato periodicamente, ma a seguito di un differente evento rilevato sempre durante lo stato dormiente.

L’accelerometro 19 è attivo mentre la sonda 3 è nello stato dormiente per rilevare l’accelerazione lungo una certa direzione, ad esempio una direzione che risulta parallela all’asse longitudinale della testa operativa 8, in particolare all’asse longitudinale del mandrino, quando la sonda 3 è fissata alla testa operativa 8 stessa. In questo modo, l’azione di presa della sonda 3 da parte della testa operativa 8 genera vibrazioni rilevabili come accelerazioni dall’accelerometro 19. Se l’accelerazione rilevata ha determinate caratteristiche, la sonda 3 trasmette il messaggio di richiesta. In particolare, secondo una possibile forma di attuazione, se l’accelerazione rilevata ha un picco avente un’ampiezza superiore ad un valore di soglia di accelerazione ed una durata inferiore ad un valore di soglia di tempo, allora la sonda trasmette il messaggio di richiesta.

Secondo un’ulteriore forma di attuazione non illustrata della presente invenzione, almeno il ricetrasmettitore 24 della stazione base 16 comprende due ricevitori comprendenti due rispettive antenne disposte ad una distanza reciproca prestabilita per ricevere il messaggio di richiesta. L’unità di controllo 17 della stazione base 16 raccoglie dai detti due ricevitori un primo messaggio di richiesta ricevuto ed un secondo messaggio di richiesta ricevuto e rileva due rispettivi istanti di ricezione.

L’unità di controllo 17 è configurata per calcolare una differenza di tempo di arrivo in funzione dei due istanti di ricezione e stimare un angolo di arrivo del messaggio di richiesta sulla base della differenza di tempo di arrivo. La stazione base 16 trasmette il messaggio di risposta se, oltre ad essere soddisfatta la condizione prestabilita sulla distanza stimata, anche l’angolo di arrivo stimato soddisfa una ulteriore condizione prestabilita, ad esempio se l’angolo di arrivo stimato è minore di un angolo prestabilito indicativo della posizione dell’area di lavoro 6 rispetto alla posizione della stazione base 16.

Una realizzazione alternativa – non illustrata nelle figure – prevede la presenza di un ulteriore secondo dispositivo elettronico, sostanzialmente uguale al secondo dispositivo elettronico 16 e disposto ad una distanza prestabilita da esso, ovvero di due stazioni base 16, disposte in due punti diversi della macchina e collegate fra loro dall’interfaccia di comunicazione 18, che ricevono il messaggio di richiesta. Anche in questo caso un primo messaggio di richiesta ricevuto e un secondo messaggio di richiesta ricevuto sono elaborati, nelle rispettive unità di controllo 17 connesse tramite l’interfaccia di comunicazione 18, e i rispettivi istanti di ricezione sono rilevati. L’elaborazione successiva è la stessa della precedente realizzazione, effettuata da una o da entrambe le unità di controllo 17 che dialogano fra loro, e almeno una delle stazioni base 16 trasmette il messaggio di risposta se le condizioni in precedenza descritte relative a distanza e angolo sono soddisfatte.

Il ricetrasmettitore 24 e l’unità di controllo 17 sono realizzati con circuiti elettronici e digitali di tipo noto che permettono di rilevare tempi dell’ordine di un centesimo della durata di impulso TI. Grazie a ciò, il metodo di auto-riconoscimento sopra descritto permette di stimare distanze tra sonda 3 e stazione base 16 con una risoluzione dell’ordine del centimetro.

Il metodo di auto-riconoscimento sopra descritto è particolarmente vantaggioso quando la sonda 3 deve essere comunicativamente accoppiata alla stazione base 16 senza l’intervento di un operatore o di un sistema esterno, in un’area estesa in cui coesistono diverse apparecchiature industriali provviste di rispettive stazioni base e sonde che devono colloquiare solo nell’ambito della propria apparecchiatura industriale.

Benché l’invenzione sopra descritta faccia particolare riferimento ad un esempio di attuazione ben preciso, essa non è da ritenersi limitata a tale esempio di attuazione, rientrando nel suo ambito tutte quelle varianti, modifiche, semplificazioni o applicazioni coperte dalle rivendicazioni allegate, quali ad esempio una sonda 3 che comprende ulteriori sensori in aggiunta al, o al posto del sensore di rilevazione di tocco 12-14.

Claims (11)

1. Metodo di auto-riconoscimento tra almeno due dispositivi elettronici di una apparecchiatura industriale, detti due dispositivi elettronici (3, 16) comunicando tra loro tramite un protocollo di comunicazione digitale wireless che prevede di: - codificare almeno un bit di informazione con una rispettiva sequenza di impulsi (25) avente un certo numero di impulsi (N) alternati ad un corrispondente numero (N-1) di intervalli di silenzio (26), ciascuno impulso (15) di detta sequenza di impulsi (25) avendo una durata di impulso (TI) minore o uguale a 10 ns e detti intervalli di silenzio (26) avendo rispettive durate di silenzio (TSj) maggiori o uguali a 30 ns; e - trasmettere un segnale radio (RS) comprendente una pluralità di impulsi radio corrispondente a detta sequenza di impulsi (25) senza modulare alcuna portante radio; il metodo di auto-riconoscimento comprendendo: - da parte di un primo dispositivo elettronico (3), quando esso si trova in uno stato dormiente, trasmettere un messaggio di richiesta comprendente una pluralità di bit di informazione e l’istante di trasmissione del primo impulso di detta sequenza di impulsi (25) del primo bit di informazione del messaggio di richiesta; - da parte di un secondo dispositivo elettronico (16), ricevere il messaggio di richiesta, estrarre l’istante di trasmissione dal messaggio di richiesta ricevuto e rilevare l’istante di ricezione del primo impulso del messaggio di richiesta ricevuto; - da parte del secondo dispositivo elettronico (16), calcolare un tempo di volo del messaggio di richiesta sulla base dell’istante di trasmissione e dell’istante di ricezione; - da parte del secondo dispositivo elettronico (16), stimare la distanza tra detti due dispositivi elettronici (16, 3) in funzione del tempo di volo; - da parte del secondo dispositivo elettronico (16), se la distanza stimata soddisfa una prima condizione prestabilita, trasmettere un messaggio di risposta; e - da parte del primo dispositivo elettronico (3), alla ricezione del messaggio risposta, passare in uno stato operativo in cui i due dispositivi elettronici (16) risultano comunicativamente accoppiati tra loro.

2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui trasmettere un messaggio di richiesta da parte del primo dispositivo elettronico (3) quando esso si trova in uno stato dormiente comprende: - generare periodicamente un evento; - trasmettere il messaggio di richiesta ad ogni evento.

3. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui trasmettere un messaggio di richiesta da parte del primo dispositivo elettronico (3) quando esso si trova in uno stato dormiente comprende: - rilevare un’accelerazione almeno lungo una certa direzione tramite un accelerometro a bordo del primo dispositivo elettronico (3); e - se l’accelerazione rilevata ha determinate caratteristiche, trasmettere il messaggio di richiesta.

4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui dette determinate caratteristiche dell’accelerazione rilevata comprendono un picco avente un’ampiezza superiore ad un primo valore di soglia ed una durata inferiore ad un secondo valore di soglia.

5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto secondo dispositivo elettronico (16) comprende due ricevitori comprendenti due rispettive antenne disposte ad una distanza reciproca prestabilita; ricevere il messaggio di richiesta comprendendo: - tramite detti due ricevitori ricevere il messaggio di richiesta; - rilevare l’istante di ricezione del primo impulso del messaggio di richiesta ricevuto comprendendo: - rilevare un istante di ricezione di un primo messaggio di richiesta ricevuto da un primo di detti due ricevitori ed un istante di ricezione di un secondo messaggio di richiesta ricevuto dal secondo di detti due ricevitori ; il metodo comprendendo inoltre: - da parte del secondo dispositivo elettronico (16), calcolare una differenza di tempo di arrivo in funzione dei due istanti di ricezione e stimare un angolo di arrivo del messaggio di richiesta sulla base della differenza di tempo di arrivo; detto messaggio di risposta essendo trasmesso se la distanza stimata soddisfa una prima condizione prestabilita e l’angolo di arrivo stimato soddisfa una seconda condizione prestabilita.

6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, comprendente un ulteriore secondo dispositivo elettronico disposto ad una distanza prestabilita dal secondo dispositivo elettronico (16), sostanzialmente uguale ad esso e collegato al secondo dispositivo elettronico (16) mediante un interfaccia di comunicazione (18); ricevere il messaggio di richiesta comprendendo: - tramite i ricevitori di detto secondo dispositivo elettronico e ulteriore secondo dispositivo elettronico ricevere il messaggio di richiesta; rilevare l’istante di ricezione del primo impulso del messaggio di richiesta ricevuto comprendendo: - rilevare due istanti di ricezione di un primo messaggio di richiesta ricevuto e di un secondo messaggio di richiesta ricevuto, da parte del secondo dispositivo elettronico (16) e dell’ulteriore secondo dispositivo elettronico, rispettivamente; il metodo comprendendo inoltre: - da parte del secondo dispositivo elettronico (16) e/o dell’ulteriore secondo dispositivo elettronico, calcolare una differenza di tempo di arrivo in funzione di detti due istanti di ricezione e stimare un angolo di arrivo del messaggio di richiesta sulla base della differenza di tempo di arrivo; detto messaggio di risposta essendo trasmesso dal secondo dispositivo elettronico (16) e/o dall’ulteriore secondo dispositivo elettronico se la distanza stimata soddisfa una prima condizione prestabilita e l’angolo di arrivo stimato soddisfa una seconda condizione prestabilita.

7. Apparecchiatura industriale comprendente almeno due dispositivi elettronici (3, 16), ciascuno dei quali comprende rispettivi dispositivi codificatori e decodificatori (21, 22), rispettivi ricetrasmettitori radio (23, 24) e rispettive unità di controllo (15, 17); detti dispositivi codificatori e decodificatori (21, 22) e detti ricetrasmettitori radio (23, 24) formando un sistema di comunicazione digitale wireless (20) per la comunicazione tra detti due dispositivi elettronici (3, 16); detto sistema di comunicazione digitale wireless (20) e dette unità di controllo (15, 17) essendo configurate per implementare il metodo di auto-riconoscimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6.

8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, in cui detti ricetrasmettitori radio (23, 24) di detto almeno un secondo dispositivo elettronico (16) comprendono due ricevitori, i quali comprendono due rispettive antenne disposte ad una distanza reciproca prestabilita; detta unità di controllo (17) di detto secondo dispositivo elettronico (16) essendo configurata per implementare il metodo di auto-riconoscimento secondo la rivendicazione 5.

9. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, in cui detti almeno due dispositivi elettronici (3, 16) comprendono un primo dispositivo elettronico (3), un secondo dispositivo elettronico (16) ed un ulteriore secondo dispositivo elettronico, il quale è disposto ad una distanza prestabilita dal secondo dispositivo elettronico (16) ed è sostanzialmente uguale al secondo dispositivo elettronico (16); dette unità di controllo (17) di detti secondo dispositivo elettronico (16) e ulteriore secondo dispositivo elettronico essendo configurate per implementare il metodo di auto-riconoscimento secondo la rivendicazione 6.

10. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9 e comprendente una macchina utensile (2), la quale comprende un telaio (5) ed una testa operativa (8) montata sul telaio (5); detto primo dispositivo elettronico (3) essendo connettibile alla testa operativa (8) e detto secondo dispositivo elettronico (16) essendo montato fisso al telaio (5).

11. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10, in cui detto primo dispositivo elettronico è una sonda (3), la quale comprende un sensore (12-14) per effettuare controlli su un pezzo da lavorare (6) e fornire relative rilevazioni e detto secondo dispositivo elettronico è una stazione base (16), la cui unità di controllo (17) è configurata per raccogliere dette rilevazioni attraverso detto sistema di comunicazione digitale wireless (20).