[發明專利]旋轉元件與固定元件之間的無線光學通信系統

有效

• 申請號: 201880044981.6
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN111066262B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 雅辛·布安巴;拉迪·拉姆拉爾;杰羅姆·迪布瓦;奧雷利安·洛圖瓦;瓦萊麗·布爾尼
• 申請（專利權）人: 美爾森法國亞眠公司;亞眠大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/60
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉雯鑫;楊林森

一種用于通過無線光學通信在旋轉元件(103)與固定元件(204)之間傳輸數據的系統，該系統包括圍繞旋轉元件呈環分布并牢固地附接至旋轉元件的多個旋轉光學發射器(21，1)以及安裝在固定元件上并牢固地附接至固定元件的至少一個固定光學接收器(214)，所述至少一個固定光學接收器(214)與多個旋轉光學發射器(21，1)布置在相同的高度處，其中，旋轉光學發射器獨立于旋轉元件的角度位置同時發射相同的光學信號，并且旋轉光學發射器足夠多使得無論旋轉元件的角度位置如何，固定光學接收器均接收光學信號。

本發明涉及旋轉元件與固定元件之間的數據傳輸。通常稱為“滑環”的數據傳輸系統提供該系統中的旋轉元件與固定元件之間的電信號的傳輸。

常規地，滑動接觸使得可以提供旋轉元件與固定元件之間的電信號的傳輸而無需轉換電信號。傳輸裝置可以例如包括一個或更多個收集環和被設置成與收集環或環摩擦的一個或更多個相應的接觸元件，例如電刷、線、纖維等，接觸元件通常由術語摩擦接觸來命名。

電旋轉接頭可以例如使得從固定至旋轉元件的傳感器發出的測量數據能夠傳輸至固定至固定部件的處理器，和/或使得能夠傳輸從固定至固定部件的處理器發出的并且旨在用于固定至旋轉部件的致動器的指令。

本發明可以在例如固定至風力渦輪機軸的元件與固定至機艙的元件之間的通信中得到應用。本發明絕不限于該應用：例如，本發明可以在航空、航天、機器人、電力生產以及更普遍的工業中得到應用。

在風力渦輪機的情況下，數據傳輸可以特別地在發生在安裝在機艙的移動部件例如風力渦輪機機艙的前部上的傳感器與在機艙中或在地上的包括至少一個處理器的監測器之間。例如，從傳感器發出的測量數據，例如葉片取向值、表示葉片振動的值、指示電池充電狀態的值或其他，可以經由環保持器傳送至處理器，并且相反地，來自處理器的控制數據，例如用于在葉片上施加旋轉角度的消息或其他，也可以經由環保持器進行傳輸。

文獻WO2015/079176描述了一種用于非接觸式數據傳輸的系統，即集成射頻傳輸裝置。該系統在維護方面具有相對較少的約束。

為了減少旋轉部件上的傳感器或致動器與固定部件上的監測裝置之間的數據傳輸時間，設想求助于無線光學通信系統或OWC(光學無線通信)。然而，存在通信可能會受到環境特別是易于導致光學發射器與接收器之間的對準損失的振動影響的風險，從而干擾數據傳輸的光路、光流。

因此，存在對涉及在固定元件與旋轉元件之間進行無線光學通信的更魯棒且更可靠的數據傳輸系統的需求。

提出了一種通過無線光學通信利用旋轉元件與固定元件之間的至少一個信道的數據傳輸系統，該系統針對每個信道包括：

-安裝在旋轉元件上并固定至旋轉元件的至少一個旋轉光學發射器或接收器的旋轉組，

-安裝在固定元件上并固定至固定元件的至少一個固定光學接收器或發射器的固定組，

其中，

旋轉組和固定組中的一組包括圍繞旋轉元件環形分布的多個光學發射器或接收器，

旋轉組和固定組中的另一組包括至少一個光學接收器或發射器，至少一個光學接收器或發射器沿旋轉元件的旋轉軸線與環形分布的多個光學發射器或接收器設置在基本相同的高度處。

旋轉組可以包括環形設置的多個光學發射器或接收器，多個光學發射器或接收器例如直接安裝在旋轉元件上，或者安裝在接納旋轉元件并固定至該旋轉元件的環形支承件(在一個或更多個部分中)本身上。

環形支承件可以例如包括兩個或更多個圓弧形的支承件，從而使得更容易安裝在旋轉元件上。

可替選地，環形設置的發射器或接收器可以相對于旋轉元件固定。例如可以規定，將這些發射器或接收器以環的形式安裝在支承件上，該環的直徑大于旋轉元件在垂直于旋轉軸線的平面中的截面的尺寸，這些發射器或接收器環圍繞旋轉元件并固定。發射器或接收器安裝在該支承件上，以使其發射/接收錐朝向旋轉元件定向。