ES2927837T3

ES2927837T3 - Método y sistema de comunicación digital inalámbrica para la comunicación entre dos dispositivos electrónicos de un aparato industrial

Info

Publication number: ES2927837T3
Application number: ES19742779T
Authority: ES
Inventors: Roberto Padovani
Original assignee: Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2022-11-11
Anticipated expiration: 2039-07-26
Also published as: US11477061B2; WO2020025507A1; EP3831126A1; JP2021533632A; KR20210037698A; EP3831126B1; US20210273833A1; KR102628296B1

Abstract

Método de comunicación digital inalámbrica para la comunicación entre dos dispositivos electrónicos (3, 16) de un aparato industrial (1), que incluye - codificar cada bit de información por una secuencia respectiva de un cierto número (N) de pulsos (25) que se alternan con un número correspondiente (N-1) de intervalos de silencio (26), teniendo cada pulso una duración de pulso (TI) menor o igual a ns y dichos intervalos de silencio teniendo respectivas duraciones de silencio (TSj) mayores o iguales a 30 ns - transmitiendo , por un primer dispositivo electrónico, una señal de radio (RS) que comprende una pluralidad de pulsos de radio correspondientes a la secuencia de pulsos sin modular ninguna portadora de radio, y - recibir y decodificar, por el otro dispositivo electrónico, dicha señal de radio para obtener dicho bit de información. El método puede incluir pasos adicionales para el intercambio de información entre los dispositivos electrónicos según los cuales uno de los dispositivos electrónicos, mientras está en estado de espera, transmite un mensaje de solicitud, espera un mensaje de respuesta del otro dispositivo electrónico (siempre y cuando algún se cumplen las condiciones) y, al recibir el mensaje de respuesta, pasa a un estado operativo en el que los dos dispositivos electrónicos están acoplados comunicativamente entre sí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método y sistema de comunicación digital inalámbrica para la comunicación entre dos dispositivos electrónicos de un aparato industrial

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método de comunicación digital inalámbrica para la comunicación entre dos dispositivos electrónicos de un aparato industrial y un sistema de comunicación digital inalámbrica correspondiente. En particular, la presente invención encuentra una aplicación ventajosa, pero no exclusiva, en la comunicación entre al menos una sonda móvil y al menos una estación base fijada al marco de una máquina herramienta, a la cual hará referencia la descripción que sigue que se refiere puramente a modo de ejemplo.

Técnica antecedente

Se conocen sistemas de comunicación inalámbrica utilizados en el campo de los equipos y aparatos industriales, por ejemplo para la comunicación inalámbrica entre una sonda, por ejemplo una sonda que incluye un dispositivo palpador, y una estación base fijada al marco de una máquina herramienta. Dichos sistemas de comunicación inalámbricos transmiten información a partir de un dispositivo electrónico a otro utilizando una señal portadora, por ejemplo una portadora óptica en la banda infrarroja o una portadora de radio, que tiene una característica que está debidamente modulada por una señal moduladora que contiene dicha información. La característica de la portadora que se modula es, por ejemplo, la amplitud, la fase o la frecuencia.

Cualquiera que sea la característica de la portadora que se modula y cualquiera que sea el contenido de información de la señal moduladora, durante la transmisión del contenido de información la señal portadora se transmite continuamente, es decir, la comunicación inalámbrica con base en una portadora modulada produce una emisión continua de campo electromagnético.

Las desventajas en el campo de las aplicaciones industriales son:

- un consumo de energía considerable, el cual es particularmente indeseable en una sonda móvil que es alimentada por una batería,

- la interferencia entre más sistemas de comunicación inalámbrica coexistiendo en una misma área de trabajo, y - la existencia del fenómeno denominado desvanecimiento por caminos múltiples, el cual produce áreas de fuerte interferencia destructiva que son sustancialmente imposibles de identificar en un entorno de trabajo industrial real donde hay diversos objetos metálicos, cuya presencia no se conoce a priori, y mucha gente que se mueve.

Además, cualquier sonda de un aparato industrial normalmente debe estar acoplada comunicativamente a una estación base para que puedan reconocerse entre sí durante sus comunicaciones y se impide que la estación base de una determinada máquina herramienta tenga en cuenta las transmisiones de una sonda que opera en conexión con otra máquina herramienta. En los sistemas conocidos que emplean un protocolo de comunicación inalámbrica, el reconocimiento mutuo o la autenticación entre una sonda y una estación base requiere la intervención de un operador o un sistema externo para iniciar un procedimiento de reconocimiento o autenticación. El estado de la técnica se divulga en los documentos US 5640160 y US 2002/110190 A1.

Descripción de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar un método de comunicación inalámbrica y un sistema relevante entre dos dispositivos electrónicos de un aparato industrial los cuales están libres de las desventajas descritas anteriormente y al mismo tiempo son baratos de implementar y fáciles de producir.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método de comunicación digital inalámbrico para la comunicación entre dos dispositivos electrónicos de un aparato industrial, un sistema de comunicación digital inalámbrico para la comunicación entre dos dispositivos electrónicos de un aparato industrial y un aparato industrial como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

Se describirá una realización no limitativa de la presente invención a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la Figura 1 muestra esquemáticamente un aparato industrial que comprende dos dispositivos electrónicos que se comunican entre sí a través de un método de comunicación inalámbrica de acuerdo con la presente invención; - la Figura 2 es un diagrama de tiempo que ilustra parte de un método de comunicación inalámbrica de acuerdo con la presente invención; y

- las Figuras 3 a 6 son diagramas de tiempo que ilustran diferentes realizaciones de una etapa de codificación de un método de comunicación inalámbrica de acuerdo con la presente invención.

Mejores modos para realizar la invención

En la Figura 1, el número 1 indica en conjunto un aparato industrial que comprende una máquina herramienta 2 y una sonda 3 del tipo “gatillo táctil”.

La máquina herramienta 2 comprende una base 4, un marco 5 acoplado rígidamente a la base 4, un área 6 de trabajo en la cual se dispone una pieza 7 de trabajo y un cabezal 8 operativo móvil que comprende, por ejemplo, un husillo que lleva una herramienta 9 adaptado para mecanizar la pieza 7 de trabajo. El cabezal 8 operativo está montado en el marco 5 de tal manera que pueda deslizarse a lo largo de las guías 10 fijadas al marco 5 para poder moverse en el área 6 de trabajo. La máquina herramienta 2 comprende además una unidad de control numérico indicada por el número 11.

La sonda 3 es conectable al cabezal 8 operativo, más específicamente se puede fijar al cuerpo del cabezal 8 operativo para realizar verificaciones en la pieza 7 de trabajo, y en particular para verificar la posición y las dimensiones de la pieza 7 de trabajo antes, durante y después de su maquinado, y proporcionar las lecturas correspondientes. Normalmente, la sonda 3 y el cabezal 8 operativo se acoplan alternativamente a la herramienta 9, aunque, en aras de la simplicidad de la ilustración, la Figura 1 muestra tanto la sonda 3 como la herramienta 9 simultáneamente fijadas al cabezal 8 operativo.

En particular, la sonda 3 comprende un brazo 12 móvil, el cual está provisto, en un extremo, de un palpador 13, un dispositivo 14 de detección que incluye, por ejemplo, un micro interruptor, adaptado para generar una señal eléctrica tan pronto como el palpador 13 toca la pieza 7, y una unidad 15 de control, por ejemplo un microcontrolador, acoplada al dispositivo 14 de detección para recibir de este último la señal eléctrica generada por el toque. Cabe señalar que el brazo 12 móvil, el palpador 13 y el dispositivo 14 de detección forman una sonda de activación por contacto.

La máquina herramienta 2 comprende una estación 16 base, la cual se puede conectar al marco 5, como se muestra esquemáticamente en la figura, y comprende una unidad 17 de control, por ejemplo un microcontrolador, conectado a la unidad 11 de control numérico a través de una interfaz 18 de comunicación.

La sonda 3 comprende además un acelerómetro 19 para detectar aceleraciones a lo largo de al menos una dirección predeterminada.

El aparato 1 industrial comprende un sistema de comunicación digital inalámbrica, en general indicado en 20, para la comunicación entre los dos dispositivos electrónicos constituidos por la sonda 3 y la estación 16 base. Uno y otro de los dos dispositivos electrónicos pueden ser identificados como el primer dispositivo electrónico y el segundo dispositivo electrónico. El sistema 20 de comunicación implementa el método o protocolo de comunicación digital inalámbrica de la presente invención. El sistema 20 de comunicación comprende para cada uno de los dos dispositivos 3 y 16 electrónicos respectivos dispositivos 21 y 22 de codificación y decodificación para codificar los bits de información y así obtener señales a transmitir y para decodificar las señales recibidas y así determinar los bits de información. Los dos dispositivos 3 y 16 electrónicos también incluyen respectivos transceptores 23 y 24 de radio conectados a los respectivos dispositivos 21 y 22 de codificación y decodificación. La Figura 2 se refiere a una transmisión de una señal digital a partir de la sonda 3 a la estación 16 base o viceversa. Cada dispositivo de 21, 22 codificación y decodificación está configurado para codificar al menos un bit de información de la señal digital, preferentemente cada bit de información, con una respectiva secuencia de un cierto número N de pulsos 25 los cuales se alternan a un número correspondiente (N-1) de intervalos 26 de silencio. En otras palabras, dos pulsos 25 adyacentes están separados por un intervalo 26 de silencio. La secuencia de N pulsos 25 tiene una duración total igual a un tiempo de bit, indicado con TB. Cada pulso 25 está definido por una función de tiempo la cual está sustancialmente limitada en energía y tiene una duración de pulso TI menor o igual a 10 ns, preferiblemente la misma duración TI para cada pulso 25. Los intervalos 26 de silencio tienen duraciones de silencio respectivas TSj, cada una de las cuales es mayor o igual a 30 ns.

La Figura 2 ilustra esquemáticamente cada pulso 25 con una forma de onda rectangular, la cual sin embargo no es una característica esencial de la invención.

El transceptor 23 (o 24) del dispositivo 3 (o 16) electrónico que transmite está configurado para transmitir una señal de radio, indicada con RS en la Figura 1, que comprende una pluralidad de pulsos de radio correspondientes a la secuencia de pulsos 25, sin modular ninguna portadora de radio. En otras palabras, cada pulso de la señal de radio RS es sustancialmente un pulso de energía limitada y tiene sustancialmente la misma duración de pulso TI y los pulsos de la señal de radio RS están separados sustancialmente con las duraciones de silencio TSj. El transceptor 24 (o 23) del dispositivo 16 (o 3) electrónico el cual recibe está configurado para recibir la señal de radio RS y alimentarla al respectivo dispositivo 22 (o 21) de codificación y decodificación el cual está configurado para decodificar dicha señal de radio RS para obtener cada bit de información.

El sistema 20 de comunicación se utiliza ventajosamente en el aparato 1 industrial para transmitir en forma digital las lecturas proporcionadas por la sonda 3 a la estación 16 base. La unidad 17 de control de la estación 16 base está configurada para recoger las lecturas recibidas a través del sistema 20 de comunicación. En particular, la unidad 15 de control de la sonda 3 está configurada para convertir la señal eléctrica suministrada por el dispositivo 14 de detección en una señal digital, que es un bit o típicamente una secuencia de más bits, que es codificada por el dispositivo 21 de codificación y decodificación de la manera descrita anteriormente con referencia a la Figura 2 y se transmite por radio (señal de radio RS) por el respectivo transceptor 23. En la estación 16 base, el transceptor 24 recibe la señal de radio RS, y el respectivo dispositivo 22 de codificación y decodificación decodifica la señal de radio RS para obtener una señal digital la cual es recogida por la unidad 17 de control.

El sistema 20 de comunicación también se utiliza para transmisiones en la dirección opuesta, es decir, para transmitir en forma digital comandos y controles de programación a partir de la estación 16 base a la sonda 3.

Con referencia particular a la Figura 3, cada dispositivo 21, 22 de codificación y decodificación está configurado para modular las polaridades de los pulsos 25 de cada secuencia de N pulsos con base en el valor del bit de información correspondiente. En el ejemplo de la Figura 3, si el bit de información tiene un valor lógico alto (bit=1 en la Figura 3), entonces todos los pulsos 25 tienen valor positivo, de lo contrario, si el bit de información tiene un valor lógico bajo (bit=0 en Figura 3), entonces todos los pulsos 25 tienen un valor negativo, es decir, polaridad opuesta, como se pretende comúnmente en la modulación de fase, por ejemplo, la modulación BPSK. Las duraciones de silencio TSj son iguales entre sí.

De acuerdo con otra realización de la presente invención que se ilustra en la Figura 4, la cual es una variante de la de la Figura 3, si el bit de información tiene un valor lógico alto, entonces la secuencia de pulsos 25 se caracteriza por una alternancia de pulsos positivos 25a y pulsos negativos 25b, de lo contrario, si el bit de información tiene un valor lógico bajo, entonces la secuencia de pulsos 25 presenta una alternancia de pulsos diferente. Dicha alternancia diferente puede consistir en pulsos de polaridad opuesta o, preferiblemente, ortogonal a la que caracteriza el bit de información que tiene un nivel lógico alto, con el fin de hacer fácilmente distinguibles el valor lógico alto y el valor lógico bajo de los bits de información durante la decodificación realizada por el dispositivo 21, 22 de codificación y decodificación. Secuencias de pulsos ortogonales entre sí significa secuencias de pulsos que tienen una correlación cruzada mutua baja.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención que se ilustra en la Figura 5, cada dispositivo 21, 22 de codificación y decodificación está configurado para modular las duraciones de silencio TSj en cada secuencia de N pulsos 25 como una función del valor del bit correspondiente de información (Modulación de Posición de Pulso), y en particular de acuerdo con dos secuencias de duración distintas para hacer fácilmente distinguibles el valor lógico alto y el valor lógico bajo de los bits de información.

En el ejemplo que se ilustra en la Figura 5, si el bit de información tiene un valor lógico alto, entonces las duraciones de silencio TSj se modulan de acuerdo con una primera alternancia de dos valores TS1 y TS2 a partir de un primer valor TS1, es decir, por ejemplo, mayor que el segundo valor TS2. De lo contrario, si el bit de información tiene un valor lógico bajo, entonces las duraciones de silencio TSj se modulan de acuerdo con una segunda alternancia de los mismos dos valores TS1 y TS2 a partir del segundo valor TS2. En otras palabras, las dos secuencias distintas de duraciones de acuerdo con las cuales se modulan las duraciones de silencio TSj pueden definirse como secuencias binarias.

De acuerdo con otras realizaciones de la presente invención, las cuales son variaciones de la realización de la Figura 5 y no se ilustran en los dibujos, las dos secuencias distintas de duraciones de acuerdo con las cuales se modulan las duraciones de silencio TSj son secuencias ternarias (es decir, incluyen tres valores diferentes de las duraciones de silencio TSj que se alternan entre sí), o son secuencias de un orden superior a tres.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención que se ilustra en la Figura 6, cada dispositivo 21, 22 de codificación y decodificación está configurado para modular la amplitud de los pulsos 25 de cada secuencia de N pulsos como una función del valor del correspondiente bit de información de acuerdo con una Modulación Llaveado Encendido-Apagado (OOK), y en particular de acuerdo con dos secuencias de pulsos diferentes las cuales se diferencian entre sí por un número diferente de pulsos que se suprimen, es decir, que no se transmiten. Las duraciones de silencio TSj son iguales entre sí.

En el ejemplo de la Figura 6, los pulsos que están presentes se indican con 25c y los que están suprimidos se ilustran con una línea discontinua y se indican con 25d.

En realizaciones adicionales de la presente invención, que no se muestran en los dibujos, al menos algunas de las técnicas de modulación descritas anteriormente de los pulsos 25 (modulación de amplitud o polaridad/fase) y de las duraciones de silencio TSj se combinan con entre sí para definir modulaciones mixtas que sean capaces de aumentar la robustez de la comunicación. Por ejemplo, cada dispositivo 21,22 de codificación y decodificación está configurado para modular las polaridades de los pulsos 25 y simultáneamente las duraciones de silencio TSj de acuerdo con dos secuencias distintas de duraciones.

A modo de ejemplo, si la información se transmite a una velocidad de 1 Mbps, con un número N=32 de pulsos por cada bit de información y una duración de pulso TI=2 ns, durante un período de 1 ps, eso es más del periodo de tiempo que se necesita para transmitir un bit de información, se emite un campo electromagnético solo por un periodo de 64 ns, es decir solo el 6.4 % del tiempo. Esto permite garantizar una eficiencia energética considerable. Puede observarse que en este ejemplo las duraciones de silencio TSj son iguales a unos 30,2 ns.

Dado que la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas es ligeramente menor que la velocidad de la luz en el vacío, es decir, 3 '108 m/s, la señal RS recorre una distancia de 1 m en aproximadamente 3.3 ns y una distancia de 10 m en unos 33 ns. Esto significa que si la duración del pulso TI es inferior a 3.3 ns y el intervalo de silencio es superior a 33 ns, en un área de un anillo comprendida entre una circunferencia interior con un radio de 1 m y una circunferencia exterior con un radio de 10 m, los pulsos 25 no se superponen, gracias también a la rápida atenuación de los pulsos 25 después de algunos reflejos en las superficies de cualquier obstáculo presente entre la sonda 3 y la estación 16 base. De hecho, la duración del pulso extremadamente reducida TI hace que el contenido espectral de la señal RS se desplace a frecuencias muy altas las cuales se atenúan fuertemente a medida que aumenta la distancia de propagación.

Una duración de pulso TI extremadamente reducida y duraciones de silencio TSj mucho más largas que la duración de pulso TI (por ejemplo, diez veces la duración de pulso de duración TI) y la ausencia de una portadora modulada, permiten reducir en gran medida el fenómeno de desvanecimiento multi camino. De hecho, la emisión continua de una portadora de radio crea una distribución del campo electromagnético a una distancia del transmisor que, en comparación con los tiempos de propagación de las ondas electromagnéticas, es sustancialmente estacionaria y tiene un número infinito de repeticiones en el espacio de áreas de interferencia constructiva y destructiva que son sustancialmente imposibles de identificar en un entorno de trabajo industrial real donde hay diversos objetos metálicos y personas que se mueven. Si uno de los dos dispositivos 3 y 16 electrónicos se dispone en una zona de interferencia destructiva, se produciría un empeoramiento de la calidad de la comunicación, lo cual podría incluso provocar una pérdida de comunicación. La señal RS caracterizada por pulsos de radio de muy corta duración reduce el desvanecimiento por caminos múltiples porque no produce dicha distribución estacionaria de campo electromagnético o incluso elimina el desvanecimiento por caminos múltiples en un área de dimensiones finitas determinada eligiendo adecuadamente la proporción entre la duración del pulso TI y las duraciones de silencio TSj, como en el ejemplo mencionado anteriormente.

Ventajosamente, cada transceptor 23 y 24 comprende un receptor respectivo (no se muestra) configurado como un llamado receptor rastrillo para recibir al menos una parte de las señales reflejadas derivadas de la señal RS con el fin de recoger la energía de todos los caminos no dirigidos de la señal y por lo tanto hacer más robusta la comunicación, es decir obtener una mayor relación entre señal y ruido en recepción. La tarea del receptor rastrillo se facilita en la hipótesis de que los pulsos reflejados de la señal R^sestán suficientemente separados en el tiempo entre sí y del pulso directo.

Otra ventaja del método de comunicación digital inalámbrica y del correspondiente sistema 20 de comunicación de la presente invención es la posibilidad de permitir que diversos sistemas de comunicación coexistan, es decir, operen simultáneamente, en la misma área. Dicha coexistencia es posible gracias a la posibilidad de elegir esquemas de codificación de los bits de información, en lo que se refiere al número de pulsos N y a las duraciones de silencio TSj, que son diferentes entre sí. En particular, cada esquema de codificación debe mostrar una alta autocorrelación, es decir, una alta correlación con respecto a una réplica en diferido de una señal codificada con el mismo esquema, y una baja correlación cruzada, es decir, una baja correlación con respecto a una réplica desplazada en el tiempo de una señal codificada con diferentes esquemas de codificación.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, las unidades 15 y 17 de control están configuradas para implementar un método de intercambio de información entre la sonda 3 y la estación 16 base con base en el protocolo de comunicación digital inalámbrica descrito anteriormente.

La sonda 3, antes de ser fijada al cabezal 8 operativo, se aloja típicamente en un cargador y se encuentra en estado de espera para reducir al mínimo el consumo de energía eléctrica. Cuando la sonda 3 está en estado de espera, su unidad 15 de control genera periódicamente un evento como resultado del cual la sonda 3 transmite un mensaje de solicitud destinado a ser dirigido a la estación 16 base. El mensaje de solicitud se transmite de acuerdo con el protocolo de comunicación digital inalámbrica descrito anteriormente, es decir: el mensaje de solicitud comprende una pluralidad de bits cada uno de los cuales está codificado con una secuencia de un número N de pulsos 25 a la cual corresponde la secuencia de pulsos de radio de la señal de radio RS.

El mensaje de solicitud también comprende una marca de tiempo el cual indica el instante de transmisión del primer pulso de la secuencia de pulsos 25 del primer bit de información del mensaje de solicitud. El instante de transmisión se determina sobre la base de un reloj interno de la unidad 15 de control y sobre la base de retrasos internos del codificador y decodificador 21.

La estación 16 base recibe el mensaje de solicitud y lo decodifica para extraer la marca de tiempo que incluye la información sobre el instante de transmisión. La unidad 17 de control de la estación 16 base, en cooperación con el respectivo transceptor 24, detecta el instante de recepción del primer pulso del mensaje de solicitud recibido.

En este punto, la unidad 17 de control calcula el tiempo de vuelo del mensaje de solicitud, es decir, el tiempo de propagación de la señal de radio RS que ha traído el mensaje de solicitud por la sonda 3 a la estación 16 base con base en el instante de transmisión y el instante de recepción, y estimar la distancia entre la sonda 3 y la estación 16 base como una función del tiempo de vuelo. Si la distancia estimada cumple con una condición predeterminada, por ejemplo, si dicha distancia estimada es menor que una distancia predeterminada que indica la extensión del área 6 de trabajo, entonces la estación 16 base transmite un mensaje de respuesta.

La sonda 3, al recibir el mensaje de respuesta, cambia a un estado operativo en el cual los dos dispositivos 3, 16 electrónicos están acoplados comunicativamente entre sí y la sonda 3 puede comunicarse con la estación 16 base.

El método de intercambio de información descrito anteriormente requiere que los relojes internos de las unidades 15 y 17 de control estén coordinados entre sí. De acuerdo con una realización alternativa, la coordinación de los relojes puede obtenerse compensando la diferencia entre los dos relojes mediante un doble intercambio de mensajes entre la sonda 3 y la estación 16 base, incorporando dichos mensajes la marca de tiempo correspondiente al instante de transmisión del primer pulso del propio mensaje.

De acuerdo con otra realización de la presente invención, el mensaje de respuesta no es transmitido por la sonda 3 como consecuencia de un evento interno generado periódicamente, sino como resultado de un evento diferente detectado durante el estado de espera.

El acelerómetro 19 está activo a la vez que la sonda 3 está en estado de espera para detectar la aceleración en una dirección determinada, por ejemplo una dirección paralela al eje longitudinal del cabezal 8 operativo, en particular al eje longitudinal del husillo cuando la sonda 3 está fijada al cabezal 8 operativo. De esta manera, las vibraciones que se generan cuando el cabezal 8 operativo se acopla y agarra la sonda 3 pueden ser detectadas por el acelerómetro 19 como aceleraciones. Si la aceleración detectada tiene características determinadas, la sonda 3 transmite el mensaje de solicitud. En particular, de acuerdo con una posible realización, si la aceleración detectada tiene un pico que tiene una amplitud superior a un valor umbral de aceleración y una duración inferior a un valor umbral de tiempo, entonces la sonda 3 transmite el mensaje de solicitud. De acuerdo con otra realización de la presente invención, que no se ilustra en los dibujos, al menos el transceptor 24 de la estación 16 base comprende dos receptores que incluyen dos antenas respectivas que están dispuestas a una distancia mutua predeterminada para recibir el mensaje de solicitud. La unidad 17 de control de la estación 16 base recoge de dichos dos receptores un primer mensaje de solicitud recibido y un segundo mensaje de solicitud recibido y detecta dos instantes respectivos de recepción.

La unidad 17 de control está configurada para calcular una diferencia horaria de llegada como una función de los dos instantes de recepción y para estimar un ángulo de llegada del mensaje de solicitud en función de la diferencia horaria de llegada. La estación 16 base transmite el mensaje de respuesta si, además de cumplirse la condición predeterminada sobre la distancia estimada, también el ángulo de llegada estimado cumple con una condición predeterminada adicional, por ejemplo, si el ángulo de llegada estimado es menor que un ángulo indicativo predeterminado de la posición del área 6 de trabajo con respecto a la posición de la estación 16 base. De acuerdo con una realización alternativa, no se muestra en las figuras, un segundo dispositivo electrónico adicional, sustancialmente igual al segundo dispositivo 16 electrónico, está dispuesto en una distancia predeterminada de este. En otras palabras, dos estaciones 16 base, dispuestas en dos puntos diferentes de la máquina e interconectadas por la interfaz 18 de comunicación, reciben el mensaje de solicitud. También en este caso, un primer mensaje de solicitud recibido y un segundo mensaje de solicitud recibido se procesan en las respectivas unidades 17 de control conectadas a través de la interfaz 18 de comunicación, y se detectan los respectivos instantes de recepción. El procesamiento posterior es el mismo que en la realización descrita anteriormente, y se lleva a cabo por una o ambas unidades 17 de control las cuales dialogan entre ellas, y al menos una de las estaciones 16 base transmite el mensaje de respuesta si las condiciones descritas anteriormente en relación con la distancia y el ángulo están satisfechas.

El transceptor 24 y la unidad 17 de control están hechos con circuitos electrónicos digitales de tipo conocido los cuales permiten detectar tiempos del orden de la centésima parte de la duración del pulso TI. En consecuencia, el método descrito anteriormente permite estimar distancias entre la sonda 3 y la estación 16 base con una resolución del orden de magnitud de un centímetro. El método de intercambio de información descrito anteriormente realiza sustancialmente un procedimiento de autorreconocimiento y es particularmente ventajoso cuando la sonda 3 debe acoplarse comunicativamente a la estación 16 base sin la intervención de ningún operador o sistema externo, en un área grande en la cual hay diferentes aparatos industriales provistos con respectivas estaciones base y sondas que tienen que hablar sólo dentro de sus aparatos industriales.

Aunque la descripción anterior hace referencia a un modo de realización particular, la invención no debe considerarse limitada a dicho modo de realización, ya que todos aquellos cambios, modificaciones, simplificaciones y aplicaciones a que se refieren las reivindicaciones adjuntas pertenecen a su alcance. Por ejemplo, se puede(n) proporcionar diferente(s) sensor(es además de, o en lugar de, la sonda 3 de gatillo táctil.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método de comunicación digital inalámbrica para la comunicación entre un primer dispositivo electrónico y un segundo dispositivo electrónico de un aparato industrial, comprendiendo el método las siguientes etapas:

- codificar, por el primer dispositivo (3, 16) electrónico, al menos un bit de información por una respectiva secuencia de pulsos (25) que tiene un número determinado de pulsos (N) que alternan con un número correspondiente (N-1) de intervalos (26) de silencio, teniendo cada pulso (25) de dicha secuencia de pulsos (25) una duración de pulso (TI) inferior o igual a 10 ns y teniendo dichos intervalos (26) de silencio respectivas duraciones (TSj) de silencio superiores o iguales a 30 ns;

- transmitir, por el primer dispositivo (3, 16) electrónico, una señal de radio (RS) que comprende una pluralidad de pulsos de radio correspondientes a dicha secuencia de pulsos (25) sin modular ninguna portadora de radio; y - recibir y decodificar, por parte del segundo dispositivo (16, 3) electrónico, dicha señal de radio (RS) para obtener dicho al menos un bit de información.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, donde la etapa de codificar al menos un bit de información mediante una secuencia de pulsos (25) comprende:

- modular la polaridad de los pulsos de dicha secuencia de pulsos (25) como una función del valor de dicho al menos un bit de información.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1, donde la etapa de codificar al menos un bit de información mediante una secuencia de pulsos (25) comprende:

- modular dichas duraciones (TSj) de silencio relativas a dicha secuencia de pulsos (25) como una función del valor de dicho al menos un bit de información.

4. Método de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la etapa de modular dichas duraciones (TSj) de silencio relativas a dicha secuencia de pulsos (25) como una función del valor de dicho bit de información comprende:

- modular dichas duraciones (TSj) de silencio con una primera secuencia de duraciones o una segunda secuencia de duraciones de acuerdo con si dicho al menos un bit de información asume un primer valor lógico o, respectivamente, un segundo valor lógico.

5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde cada una de dichas primera y segunda secuencias de duraciones comprende una alternancia respectiva de dos valores (TS1, TS2) de duración.

6. Método de acuerdo con la reivindicación 1, donde la etapa de codificar al menos un bit de información con una secuencia de pulsos (25) comprende:

- modular la amplitud de los pulsos (25) de dicha secuencia de pulsos (25) como una función del valor de dicho al menos un bit de información de acuerdo con una modulación Llaveado Encendido-Apagado.

7. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que incluye las siguientes etapas adicionales: - transmitir, por el primer dispositivo (3) electrónico, cuando se encuentra en estado de espera, un mensaje de solicitud que comprende una pluralidad de bits de información y el instante de transmisión del primer pulso de dicha secuencia de pulsos (25) del primer bit de información del mensaje de solicitud;

- recibir, por el segundo dispositivo (16) electrónico, el mensaje de solicitud, extrayendo el instante de transmisión del mensaje de solicitud recibido y detectando el instante de recepción del primer pulso del mensaje de solicitud recibido; - calcular, por el segundo dispositivo (16) electrónico, un tiempo de vuelo del mensaje de solicitud con base en el instante de transmisión y del instante de recepción;

- estimar, por el segundo dispositivo (16) electrónico, la distancia entre dichos dos dispositivos (16, 3) electrónicos como una función del tiempo de vuelo;

- si la distancia estimada cumple con una condición predeterminada, transmitir, por el segundo dispositivo (16) electrónico, un mensaje de respuesta; y

- al recibir el mensaje de respuesta, conmutar, por parte del primer dispositivo (3) electrónico, a un estado operativo en el cual los dos dispositivos (16) electrónicos están acoplados comunicativamente entre sí.

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, donde la etapa de transmitir, por el primer dispositivo (3) electrónico, cuando se encuentra en estado de espera, un mensaje de solicitud que comprende:

- generar periódicamente un evento; y

- transmitir el mensaje de solicitud en cada evento.

9. Método de acuerdo con la reivindicación 7, donde la etapa de transmitir, por el primer dispositivo (3) electrónico, cuando se encuentra en estado de espera, un mensaje de solicitud que comprende:

- detectar una aceleración al menos en una determinada dirección a través de un acelerómetro en el primer dispositivo (3) electrónico; y

- si la aceleración detectada tiene determinadas características, transmitir el mensaje de solicitud.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde dichas características determinadas de la aceleración detectada comprenden un pico que tiene una amplitud superior a un valor umbral de aceleración y una duración inferior a un valor umbral de tiempo.

11. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde el segundo dispositivo (16) electrónico comprende dos receptores que comprenden dos antenas respectivas dispuestas a una distancia mutua predeterminada,

- la etapa de recibir el mensaje de solicitud que incluye:

recibir, a través de dichos dos receptores, el mensaje de solicitud;

- la etapa de detectar el instante de recepción del primer pulso del mensaje de solicitud recibido que incluye: detectar dos instantes de recepción de un primer mensaje de solicitud recibido y, respectivamente, un segundo mensaje de solicitud recibido por los dos receptores;

- comprendiendo además el método:

calcular, por el segundo dispositivo (16) electrónico, una diferencia horaria de llegada como una función de dichos dos instantes de recepción y estimar un ángulo de llegada del mensaje de solicitud con base en la diferencia horaria de llegada;

transmitiéndose dicho mensaje de respuesta si la distancia estimada cumple con dicha condición predeterminada y el ángulo de llegada estimado cumple con una condición predeterminada adicional.

12. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, comprendiendo un segundo dispositivo electrónico adicional sustancialmente igual al segundo dispositivo (16) electrónico, dispuesto a una distancia predeterminada y conectado al segundo dispositivo (16) electrónico a través de una interfaz (18) de comunicación, - la etapa de recibir el mensaje de solicitud que incluye:

recibir el mensaje de solicitud a través de los receptores de dicho segundo dispositivo electrónico y segundo dispositivo electrónico adicional;

- la etapa de detectar el instante de recepción del primer pulso del mensaje de solicitud recibido que incluye: detectar dos instantes de recepción de un primer mensaje de solicitud recibido y de un segundo mensaje de solicitud recibido por el segundo dispositivo (16) electrónico y el segundo adicional dispositivo electrónico, respectivamente; comprendiendo el método también:

- calcular, por el segundo dispositivo (16) electrónico y/o segundo dispositivo electrónico adicional, una diferencia horaria de llegada como una función de dichos dos instantes de recepción y estimar un ángulo de llegada del mensaje de solicitud con base en la diferencia horaria de llegada;

siendo transmitido dicho mensaje de respuesta por el segundo dispositivo (16) electrónico y/o por el segundo dispositivo electrónico adicional si la distancia estimada cumple con dicha condición predeterminada y el ángulo de llegada estimado cumple con una condición predeterminada adicional.

13. Sistema de comunicación digital inalámbrica para la comunicación entre un primer y un segundo dispositivos (3, 16) electrónicos de un aparato industrial; comprendiendo el sistema (20) de comunicación digital inalámbrica, para cada uno de dichos dispositivos (3, 16) electrónicos primero y segundo, dispositivos (21, 22) de codificación y decodificación respectivos y transceptores (23, 24) de radio respectivos y en donde dichos dispositivos (21, 22) de codificación y decodificación y dichos transceptores (23, 24) de radio están configurados para implementar el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

14. Aparato industrial que comprende un primer y un segundo dispositivos (3, 16) electrónicos y un sistema (20) inalámbrico de comunicación digital de acuerdo con la reivindicación 13, en donde cada uno de dicho primer y segundo dispositivos (3, 16) electrónicos incluye dicho respectivo dispositivos (21,22) de codificación y decodificación y dichos respectivos transceptores (23, 24) de radio.

15. Aparato industrial de acuerdo con la reivindicación 14, en donde dichos primer y segundo dispositivos (3, 16) electrónicos comprenden además respectivas unidades (15, 17) de control, dichos dispositivos (21, 22) de codificación y decodificación y dichos transceptores (23, 24) de radio formando un sistema (20) de comunicación digital inalámbrica para la comunicación entre dichos primeros y segundos dispositivos (3, 16) electrónicos, estando configurado dicho sistema (20) de comunicación digital inalámbrica y dichas unidades (15, 17) de control para implementar el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10.

16. Aparato industrial de acuerdo con la reivindicación 15, en donde dichos transceptores (23, 24) de radio de al menos dicho segundo dispositivo (16) electrónico comprenden dos receptores con respectivas antenas dispuestas a una distancia recíproca predeterminada, estando configurados dicho sistema (20) inalámbrico de comunicación digital y dichas unidades (15, 17) de control para implementar adicionalmente el método de acuerdo con la reivindicación 11.

17. Aparato industrial de acuerdo con la reivindicación 15, comprendiendo un segundo dispositivo electrónico adicional, el cual está dispuesto a una distancia predeterminada del segundo dispositivo (16) electrónico, es sustancialmente igual al segundo dispositivo (16) electrónico y comprende dispositivos de codificación y decodificación, transceptores de radio y una unidad de control, en donde dichos dispositivos de codificación y decodificación y dichos transceptores de radio del segundo dispositivo electrónico adicional forman junto con los dispositivos (21, 22) de codificación y decodificación y los transceptores (23, 24) de radio del primero y segundo dispositivos (3, 16) electrónicos, el sistema (20) de comunicación digital inalámbrico, estando configurados dicho sistema (20) de comunicación digital inalámbrico y dichas unidades de control para implementar adicionalmente el método de acuerdo con la reivindicación 12.

18. Aparato industrial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, que incluye una máquina herramienta (2) la cual comprende un marco (5) y un cabezal (8) operativo móvil montado en el marco (5); siendo conectable dicho primer dispositivo (3) electrónico al cabezal (8) operativo y estando conectado dicho segundo dispositivo (16) electrónico al marco (5).

19. Aparato industrial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, en donde dicho primer dispositivo electrónico está constituido por una sonda (3) para realizar comprobaciones de una pieza (7) de trabajo y proporcionar lecturas correspondientes, y el segundo dispositivo electrónico está constituido por una estación base (16), la cual comprende una unidad (17) de control configurada para recopilar dichas lecturas a través de dicho sistema (20) de comunicación digital inalámbrica.