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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Aus
der europäischen
Offenlegungsschrift
EP
0 336 167 A2 ist eine solche Anordnung bekannt. Bei dieser
Anordnung soll ein optoelektronisches Koppelsystem mit einem Lichtwellenleiter-Kabel, an dessen
Enden jeweils ein optoelektronisches Sender- und/oder Empfängerbauelement optisch angekoppelt
ist, eine Signal- oder Datenübertragung
auf bzw. von beliebig drehbaren elektronischen Systemen ermöglichen.
Das Lichtwellenleiter-Kabel
ist flexibel, aber torsionsstabil ausgebildet und an seinem einen
Ende mit dem einen optoelektronischen Sender- und/oder Empfängerbauelement verbunden. Das
Lichtwellenleiter-Kabel ist an seinem anderen Ende in zwei axial
gegenüberliegende
Teile aufgetrennt, die jeweils in den Seitenteilen eines Drehlagers
befestigt und somit axial drehbar optisch und mechanisch miteinander
gekoppelt sind. Das mit dem Endteil des Lichtwellenleiter-Kabels
versehene Seitenteil des Drehlagers ist mit einem um eine Rotationsachse
drehbaren Träger
starr verbunden, auf dem das andere optoelektronische Sender- und/oder Empfängerbauelement
befestigt ist.
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Aus
der US-amerikanischen Veröffentlichungsschrift
US 2007/0080298 A1 ist
eine andere Anordnung bekannt. Diese Anordnung wird durch einen
Computertomographen gebildet, bei dem eine Bildaufnahmeeinrichtung
auf einem Rotor angeordnet ist. Der Rotor und damit die Bildaufnahmeeinrichtung
werden während
des Betriebs des Computertomographen um einen innerhalb des Rotors
befindlichen Patienten gedreht, so dass Bild daten in verschiedenen
Aufnahmewinkeln erzeugt werden können.
Die Bilddaten werden mittels eines auf dem Rotor befindlichen optischen
Sende- und/oder Empfangselements über eine Freistrahlverbindung
zu einem zweiten, ortsfesten optischen Sende- und/oder Empfangselement übertragen.
Das zweite optische Sende- und/oder Empfangselement befindet sich
auf der Rotorachse des Rotors des Computertomographen, so dass unabhängig vom
Drehwinkel des Rotors eine Übertragung
der Bilddaten möglich
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs
angegebenen Art anzugeben, bei der eine Datenübertragung mit noch höherer Datenrate
als bisher möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass die Aufwickeleinrichtung durch einen Ring gebildet ist und
das erste Teil zusätzlich
zu dem Ring außerdem einen
Rotor umfasst, wobei der Ring koaxial zu dem Rotor angeordnet ist.
Auch ist eine Kupplungseinrichtung vorhanden, die im eingekuppelten
Zustand den Ring und den Rotor verbindet, so dass diese gemeinsam
rotieren, und im ausgekuppelten Zustand eine relative Drehung zwischen
dem Rotor und dem Ring erlaubt. Ein Auf- oder Abwickeln des Lichtwellenleiters
auf bzw. von der ersten Aufwickeleinrich tung lässt sich von der Rotation des
Rotors trennen. Es kann also im ausgekuppelten Zustand der Kupplungseinrichtung
ein Aufwickeln oder Abwickeln des Lichtwellenleiters auf der ersten
Aufwickeleinrichtung erfolgen, ohne dass der Rotor entsprechend
mitgedreht werden muss. Aufgrund dieser mechanischen Trennung zwischen
Rotor und erster Aufwickeleinrichtung ist es möglich, einen beliebigen Wickelzustand
des Lichtwellenleiters einzustellen. So kann beispielsweise der
Lichtwellenleiter mehr oder weniger auf der ersten Aufwickeleinrichtung
aufgewickelt werden, bevor ein Verkuppeln mit dem Rotor erfolgt: Dies
ermöglicht
es, je nach der zu erwartenden bzw. beabsichtigten Drehrichtung
des Rotors die für
die Rotation nötige
Kabellänge
des Lichtwellenleiters auf der ersten Aufwickeleinrichtung bereitzustellen
und mit einer relativ kurzen Kabelgesamtlänge alle gewünschten
Rotationsbewegungen des Rotors zu ermöglichen. Darüber hinaus
ist es möglich,
einen gewünschten
Startzustand einzustellen, bei dem eine vorgegebene Kabellänge auf
der ersten Aufwickeleinrichtung aufgewickelt ist. Hierzu wird die
Aufwickeleinrichtung vor einem Auf- oder Abwickeln vom Lichtwellenleiterkabel
zunächst
von dem Rotor getrennt, so dass dieser zum Einstellen des Startzustands
nicht mitbewegt werden muss. Es muss daher lediglich die erste Aufwickeleinrichtung
in eine Rotationsbewegung versetzt werden, nicht jedoch der Rotor.
Ein solches Abkoppeln der ersten Aufwickeleinrichtung wird insbesondere
dann von großem
Vorteil sein, wenn der Rotor sehr schwer ist und demgemäß für eine Drehbewegung
des Rotors ein großes
Drehmoment und viel Rotationsenergie benötigt werden.
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An
dem Ring ist ein ringseitiges optisches Koppelelement und auf dem
Rotor ein rotorseitiges Koppelelement vorhanden, wobei sich die
beiden Koppelelemente im eingekuppelten Zustand der Kupplungseinrichtung
gegenüberliegen.
Beispielsweise bil den das ringseitige optische Koppelelement und
das rotorseitige Koppelelement eine – vorzugsweise kurze (z. B.
kürzer
als 100 μm) – optische
Freistrahlverbindung oder alternativ eine mechanische optische Verbindung.
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Besonders
einfach lässt
sich die beschriebene lichtwellenleitergebundene Übertragung
ermöglichen,
wenn das erste Teil eine erste Aufwickeleinrichtung aufweist, auf
bzw. von der der Lichtwellenleiter bei Rotation des ersten Teils
auf- oder abgewickelt wird.
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Besonders
bevorzugt ist eine zweite Aufwickeleinrichtung vorhanden, die mit
der ersten Aufwickeleinrichtung derart zusammenwirkt, dass bei einem
Abwickeln des Lichtwellenleiters von der ersten Aufwickeleinrichtung
der abgewickelte Abschnitt des Lichtwellenleiters auf der zweiten
Aufwickeleinrichtung aufgewickelt wird und bei einem Aufwickeln
des Lichtwellenleiters auf der ersten Aufwickeleinrichtung der aufzuwickelnde
Abschnitt des Lichtwellenleiters von der zweiten Aufwickeleinrichtung
abgewickelt wird. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung kann also
das Lichtwellenleiterkabel, das von der ersten Aufwickeleinrichtung
abgewickelt wird, nicht lose herumliegen, weil es von der zweiten
Aufwickeleinrichtung aufgenommen wird.
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Auf
der Achse der zweiten Aufwickeleinrichtung ist vorzugsweise eine
optische Schnittstelle angeordnet, um die Daten von der zweiten
Aufwickeleinrichtung in Richtung zweites Sende- und/oder Empfangselement
auszukoppeln.
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Vorzugsweise
weist die optische Schnittstelle ein erstes optisches Koppelglied,
das im Bereich der Achse der zweiten Aufwickeleinrichtung an dieser
angebracht ist, und ein zweites Koppelglied auf, das sich ebenfalls
im Bereich dieser Achse befindet und mit dem ersten optischen Koppelglied
zusammenwirkt, jedoch von der zweiten Aufwickeleinrichtung getrennt
und ortsfest ist. Alternativ kann die optische Schnittstelle auch
durch eine Freistrahlverbindung gebildet sein. Diese Freistrahlverbindung
ist jedoch vorzugsweise deutlich kürzer als die Freistrahlverbindung
der Anordnung gemäß der genannten Schrift
US 2007/0080298 A1 ,
um einen Verlust der Datenrate zu vermeiden. Vorzugsweise ist die
Länge einer
solchen Freistrahlverbindung kleiner als 100 μm.
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Die
Anordnung kann beispielswiese eine bildgebende medizinische Anordnung,
insbesondere einen Computertomographen, bevorzugt einen Kernspintomographen
oder einen Röntgentomographen, bilden.
In einem solchen Falle bildet der Rotor der Anordnung vorzugsweise
einen Rotor des Computertomographen.
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Die
Erfindung bezieht sich darüber
hinaus auf ein Verfahren zum Übertragen
von Daten zwischen einem ersten optischen Sende- und/oder Empfangselement,
das auf oder in einem ersten zur Rotation geeigneten Teil angebracht
ist, und einem zweiten ortsfesten optischen Sende- und/oder Empfangselement,
das mit dem ersten Sende- und/oder Empfangselement in einer optischen
Verbindung steht.
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Um
bei einem solchen Verfahren eine Datenübertragung mit möglichst
hoher Datenrate zu ermöglichen,
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Daten durch zumindest einen Lichtwellenleiter geleitet
werden.
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Bezüglich der
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
sei auf die obigen Ausführungen
im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung verwiesen, da
die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
denen der erfindungsgemäßen Anordnung
im Wesentlichen entsprechen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei
zeigen beispielhaft:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für eine
Anordnung zum Übertragen
von Daten, anhand dieser Anordnung wird auch das erfindungsgemäße Verfahren
beispielhaft erläutert,
und
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
für eine
solche Anordnung, wobei bei dieser ein Rotor und ein damit koppelbarer
Ring vorhanden ist, der eine an- und
abkoppelbare Aufwickeleinrichtung bildet.
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In
den Figuren werden der Übersicht
halber für
identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen
verwendet.
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In
der 1 ist eine Anordnung dargestellt, die beispielsweise
einen Computertomographen 10, insbesondere einen Kernspincomputertomographen oder
einen Röntgencomputertomographen,
bildet.
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Die
Anordnung umfasst ein erstes zur Rotation geeignetes Teil 20,
an bzw. in dem eine Bildaufnahmeeinrichtung 30 angebracht
ist. Die Bildaufnahmeeinrichtung 30 ist geeignet, Bilddaten
D zu erzeugen, die sich auf einen auf einer Patientenliege 40 befindlichen
Patienten beziehen. Wird das erste Teil 20 in eine Rotationsbewegung
gebracht, so können mit
der Bildaufnahmeeinrichtung 30 Bilddaten D mit verschiedenen
Aufnahmewinkeln erzeugt werden.
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Darüber hinaus
ist es möglich,
die Patientenliege 40 entlang der Pfeilrichtung L, also
parallel zur Rotationsachse des ersten Teils 20, oder entlang
der Pfeilrichtung Q, also quer zur Rotationsachse des ersten Teils 20,
zu bewegen.
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Um
die von der Bildaufnahmeeinrichtung 30 erzeugten Bilddaten
D zu einer ortsfesten Auswerteinrichtung 50 zu übertragen,
ist an bzw. in dem ersten Teil 20 ein erstes Sende- und/oder
Empfangselement 60 angeordnet. Dieses erste Sende- und/oder Empfangselement 60 ist
an einen Lichtwellenleiter 70 angeschlossen, der auf einer
ersten Aufwickeleinrichtung 80 des ersten Teils 20 aufgewickelt
bzw. davon abgewickelt wird, wenn das erste Teil 20 in
Rotation versetzt wird.
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Der
Lichtwellenleiter 70 verbindet die erste Aufwickeleinrichtung 80 des
ersten Teils 20 mit einer zweiten Aufwickeleinrichtung 90,
die mit der ersten Aufwickeleinrichtung 80 zusammenwirkt.
So wird der Lichtwellenleiter 70 von der zweiten Aufwickeleinrichtung 90 abgewickelt,
wenn dieser auf der ersten Aufwickeleinrichtung 80 aufgewickelt
wird; in entsprechender Weise wird der Lichtwellenleiter 70 auf
der zweiten Aufwickeleinrichtung 90 aufgewickelt, wenn er
von der ersten Aufwickeleinrichtung 80 abgewickelt wird.
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Um
die Übertragung
der Bilddaten D von der zweiten Aufwickeleinrichtung 90 zu
der Auswerteinrichtung 50 zu ermöglichen, ist auf der Rotationsachse 100 der
zweiten Aufwickeleinrichtung 90 eine optische Schnittstelle 110 angeordnet,
die die Bilddaten D von dem Lichtwellenleiter 70 in einen
weiteren Lichtwellenleiter 120 einkoppelt. Der weitere
Lichtwellenleiter 120 steht mit einem zweiten ortsfesten Sende-
und/oder Empfangselement 130 in Verbindung, das an die
Auswerteinrichtung 50 angeschlossen ist. Die Bilddaten
D werden von dem Lichtwellenleiter 70 also durch die optische
Schnittstelle 110 in den weiteren Lichtwellenleiter 120 eingespeist
und von dem zweiten Sende- und/oder Empfangselement 130 empfangen,
das die Bilddaten D nachfolgend zu der Auswerteinrichtung 50 überträgt, in der
eine Auswertung der Bilddaten erfolgen kann.
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Die
optische Schnittstelle
110 kann durch einen so genannten „Auf-der-Achse-Drehübertrager” gebildet
sein. In einem solchen Fall weist die optische Schnittstelle beispielsweise
ein im Bereich der Rotationsachse
100 der zweiten Aufwickeleinrichtung
90 angebrachtes
erstes optisches Koppelglied auf, das sich gemeinsam mit der zweiten
Aufwickeleinrichtung
90 mitdreht. Dieses erste optische
Koppelglied steht optisch mit einem zweiten Koppelglied der optischen
Schnittstelle
110 in Verbindung, das ortsfest und rotationsfest
ist, also nicht mitgedreht wird, so dass dieses ortsfeste zweite
Koppelglied mit dem ortsfesten und ebenfalls nicht rotierenden weiteren Lichtwellenleiter
120 mechanisch
und optisch verbunden sein kann. Auch können für die optische Schnittstelle
110 „Auf-der-Achse-Drehübertrager” verwendet
werden, wie sie in der Schrift
WO 2005/031416 beschrieben
sind.
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Alternativ
kann die optische Schnittstelle 110 auch durch eine Freistrahlverbindung
gebildet sein, bei der ein erstes mit der zweiten Aufwickeleinrichtung 90 mitdrehendes
optisches Koppelglied, das auf der zweiten Aufwickeleinrichtung 90 im
Bereich der Drehachse 100 angeordnet ist, die Bilddaten
D in Freistrahltechnik zu einem ortsfesten, nicht mitdrehenden Koppelelement
der optischen Schnittstelle 110 überträgt.
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Der
Computertomograph 10 gemäß 1 lässt sich
also beispielsweise in der Art betreiben, dass mit der Bildaufnahmeeinrichtung 30 Bilddaten
D erzeugt werden, die sich auf einen auf der Patientenliege 40 befindlichen
Patienten beziehen. Die Bilddaten D werden über den Lichtwellenleiter 70 über die optische
Schnittstelle 110 zu dem weiteren Lichtwellenleiter 120 übertragen,
der die Bilddaten D zu dem zweiten Sende- und/oder Empfangselement 130 überträgt. Von
dort gelangen die Bilddaten D zu der Auswerteinrichtung 50,
von der sie ausgewertet werden können.
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Wird
dann während
der Bildaufnahme das erste Teil 20 gedreht, so wird der
Lichtwellenleiter 70 je nach der Drehrichtung entweder
auf der ersten Aufwickeleinrichtung 80 aufgewickelt oder
abgewickelt; in entsprechender Weise erfolgt ein Auf- oder Abwickeln des
Lichtwellenleiters 70 auf der zweiten Aufwickeleinrichtung 90.
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In
der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für das zur
Rotation geeignete erste Teil 20 des Computertomographen 10 gemäß 1 gezeigt. Dabei
stellt der obere Abschnitt der 2 das Teil 20 im
Querschnitt und der untere Abschnitt der 2 das Teil 20 in
einem Längsschnitt
dar.
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Man
erkennt, dass das erste Teil 20 einen Rotor 200 umfasst,
der mit der ersten Aufwickeleinrichtung 80 des ersten Teils 20 gekoppelt
oder entkoppelt sein kann. Hierzu ist eine Kupplungseinrichtung 210 vorgesehen,
mit der sich die erste Aufwickeleinrichtung 80 mit dem
Rotor 200 verbinden oder von diesem trennen lässt. Die
Aufwickeleinrichtung 80 ist zum Beispiel als Ring ausgebildet.
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Bei
dem ersten Teil 20 gemäß 2 befinden
sich die Bildaufnahmeeinrichtung 30 sowie das erste Sende-
und/oder Empfangselement 60 auf dem Rotor 200,
so dass diese Teile während
der Bildaufnahme des Patienten mitgedreht werden. Ein Mitdrehen
der ersten Aufwickeleinrichtung 80 erfolgt nur, wenn die
Kupplungseinrichtung 210 eingekuppelt ist.
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Nur
im Falle eines eingekuppelten Kupplungszustands und einer Verbindung
zwischen dem Rotor 200 und der ersten Aufwickeleinrichtung 80 erfolgt
auch eine optische Datenübertragung der
Bilddaten D von dem ersten Sende- und/oder Empfangselement 60 zu
dem Lichtwellenleiter 70. Hierzu ist die erste Aufwickeleinrichtung 80 mit
einem ringseitigen Koppelelement 220 ausgestattet, das
mit einem rotorseitigen Koppelelement 230 zusammenwirkt. Die
beiden Koppelelemente 220 und 230 liegen einander
gegenüber
und ermöglichen
eine Übertragung der
Bilddaten D, wenn die Kupplungseinrichtung 210 eingekuppelt
ist. Ansonsten, wenn also die Kupplungseinrichtung 210 ausgekuppelt
ist, können
sich die beiden Koppelelemente 220 und 230 gegeneinander
verdrehen, so dass diese voneinander optisch getrennt werden und
eine Datenübertragung
nicht möglich
ist.
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Der
Lichtwellenleiter 70, der auf der ersten Aufwickeleinrichtung 80 aufgewickelt
bzw. von dieser abgewickelt wird, steht beispielsweise mit einer
zweiten Aufwickeleinrichtung 90 in Verbindung, wie sie
in der 1 gezeigt und im Zusammenhang mit der Beschreibung
de 1 erläutert
worden ist.
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Die
Anordnung gemäß 2 ermöglicht im Unterschied
zu der Anordnung gemäß 1,
ein Auf- oder Abwickeln des Lichtwellenleiters 70 auf bzw.
von der ersten Aufwickeleinrichtung 80 von der Rotation
des Rotors 200 zu trennen. Es kann also im ausgekuppelten
Zustand der Kupplungseinrichtung 210 ein Aufwickeln oder
Abwickeln des Lichtwellenleiters 70 auf der ersten Aufwickeleinrichtug 80 erfolgen,
ohne dass der Rotor 200 entsprechend mitgedreht werden
muss. Aufgrund dieser mechanischen Trennung zwischen Rotor 200 und
erster Aufwickeleinrichtung 80 ist es möglich, einen beliebigen Wickelzustand
des Lichtwellenleiters 70 einzustellen.
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So
kann beispielsweise der Lichtwellenleiter 70 mehr oder
weniger auf der ersten Aufwickeleinrichtung 80 aufgewickelt
werden, bevor ein Verkuppeln mit dem Rotor 200 erfolgt:
Dies ermöglicht
es, je nach der zu erwartenden bzw. beabsichtigten Drehrichtung
des Rotors 200 die für
die Rotation nötige Kabellänge des
Lichtwellenleiters 70 auf der ersten Aufwickeleinrichtung 80 oder
auf der zweiten Aufwickeleinrichtung 90 bereitzustellen
und mit einer relativ kurzen Kabelgesamtlänge alle gewünschten
Rotationsbewegungen des Rotors 200 zu ermöglichen.
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Darüber hinaus
ist es bei der Anordnung gemäß der 2 besonders
einfach möglich,
einen gewünschten
Startzustand einzustellen, bei dem eine vorgegebene Kabellänge auf
der ersten Aufwickeleinrichtung und eine vorgegebene Kabellänge auf der
zweiten Aufwickeleinrichtung aufgewickelt ist. Hierzu wird die Aufwickeleinrichtung 80 vor
einem Auf- oder Abwickeln vom Lichtwellenleiterkabel zunächst von
dem Rotor 200 getrennt, so dass dieser zum Einstellen des
Startzustands nicht mitbewegt werden muss. Es müssen daher lediglich die Aufwickeleinrichtungen
in eine Rotationsbewegung versetzt werden, nicht jedoch der Rotor 200.
Ein solches Abkoppeln der ersten Aufwickeleinrichtung 80 wird insbesondere
dann von großem
Vorteil sein, wenn der Rotor 200 sehr schwer ist und demgemäß für eine Drehbewegung
des Rotors ein großes
Drehmoment und viel Rotationsenergie benötigt werden.
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In
entsprechender Weise kann nach einem Betrieb auch wieder ein gewünschter
Endzustand eingestellt werden, indem die Aufwickeleinrichtung 80 von
dem Rotor 200 getrennt wird und anschließend eine
vorgegebene Kabellänge
auf der ersten Aufwickeleinrichtung und eine vorgegebene Kabellänge auf
der zweiten Aufwickeleinrichtung aufgewickelt wird.