[发明专利]旋转元件与固定元件之间的无线光学通信系统

说明书

一种用于通过无线光学通信在旋转元件(103)与固定元件(204)之间传输数据的系统，该系统包括围绕旋转元件呈环分布并牢固地附接至旋转元件的多个旋转光学发射器(21，1)以及安装在固定元件上并牢固地附接至固定元件的至少一个固定光学接收器(214)，所述至少一个固定光学接收器(214)与多个旋转光学发射器(21，1)布置在相同的高度处，其中，旋转光学发射器独立于旋转元件的角度位置同时发射相同的光学信号，并且旋转光学发射器足够多使得无论旋转元件的角度位置如何，固定光学接收器均接收光学信号。

本发明涉及旋转元件与固定元件之间的数据传输。通常称为“滑环”的数据传输系统提供该系统中的旋转元件与固定元件之间的电信号的传输。

常规地，滑动接触使得可以提供旋转元件与固定元件之间的电信号的传输而无需转换电信号。传输装置可以例如包括一个或更多个收集环和被设置成与收集环或环摩擦的一个或更多个相应的接触元件，例如电刷、线、纤维等，接触元件通常由术语摩擦接触来命名。

电旋转接头可以例如使得从固定至旋转元件的传感器发出的测量数据能够传输至固定至固定部件的处理器，和/或使得能够传输从固定至固定部件的处理器发出的并且旨在用于固定至旋转部件的致动器的指令。

本发明可以在例如固定至风力涡轮机轴的元件与固定至机舱的元件之间的通信中得到应用。本发明绝不限于该应用：例如，本发明可以在航空、航天、机器人、电力生产以及更普遍的工业中得到应用。

在风力涡轮机的情况下，数据传输可以特别地在发生在安装在机舱的移动部件例如风力涡轮机机舱的前部上的传感器与在机舱中或在地上的包括至少一个处理器的监测器之间。例如，从传感器发出的测量数据，例如叶片取向值、表示叶片振动的值、指示电池充电状态的值或其他，可以经由环保持器传送至处理器，并且相反地，来自处理器的控制数据，例如用于在叶片上施加旋转角度的消息或其他，也可以经由环保持器进行传输。

文献WO2015/079176描述了一种用于非接触式数据传输的系统，即集成射频传输装置。该系统在维护方面具有相对较少的约束。

为了减少旋转部件上的传感器或致动器与固定部件上的监测装置之间的数据传输时间，设想求助于无线光学通信系统或OWC(光学无线通信)。然而，存在通信可能会受到环境特别是易于导致光学发射器与接收器之间的对准损失的振动影响的风险，从而干扰数据传输的光路、光流。

因此，存在对涉及在固定元件与旋转元件之间进行无线光学通信的更鲁棒且更可靠的数据传输系统的需求。

提出了一种通过无线光学通信利用旋转元件与固定元件之间的至少一个信道的数据传输系统，该系统针对每个信道包括：

-安装在旋转元件上并固定至旋转元件的至少一个旋转光学发射器或接收器的旋转组，

-安装在固定元件上并固定至固定元件的至少一个固定光学接收器或发射器的固定组，

其中，

旋转组和固定组中的一组包括围绕旋转元件环形分布的多个光学发射器或接收器，

旋转组和固定组中的另一组包括至少一个光学接收器或发射器，至少一个光学接收器或发射器沿旋转元件的旋转轴线与环形分布的多个光学发射器或接收器设置在基本相同的高度处。

旋转组可以包括环形设置的多个光学发射器或接收器，多个光学发射器或接收器例如直接安装在旋转元件上，或者安装在接纳旋转元件并固定至该旋转元件的环形支承件(在一个或更多个部分中)本身上。

环形支承件可以例如包括两个或更多个圆弧形的支承件，从而使得更容易安装在旋转元件上。

可替选地，环形设置的发射器或接收器可以相对于旋转元件固定。例如可以规定，将这些发射器或接收器以环的形式安装在支承件上，该环的直径大于旋转元件在垂直于旋转轴线的平面中的截面的尺寸，这些发射器或接收器环围绕旋转元件并固定。发射器或接收器安装在该支承件上，以使其发射/接收锥朝向旋转元件定向。