DE10361904A1 - Position and movement determination for an object being displaced over a surface, which is located by electrical and or magnetic measurements at a defined number of locations which are then weighted to determine its position - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Position und des Bewegungsablaufs für mindestens einen Gegenstand, der über eine Fläche, die auch gekrümmt sein kann, bewegt wird, sowie auf eine Anordnung, die zur Durchführung dieses Verfahrens und alternativ zur Bewegung des Gegenstandes geeignet ist.The The invention relates to a method for determining the position and the movement for at least one object that has an area that is also curved can, is moved, as well as on an arrangement, to carry out this Method and, alternatively, to the movement of the article suitable is.
Aus
dem Stand der Technik sind Verfahren und Anordnungen bekannt, die
es ermöglichen,
einen oder mehrere Gegenstände
unabhängig
voneinander auf einer Fläche
zu bewegen. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in
Eine
weitere Anordnung, die bevorzugt dazu geeignet ist, Wafer über eine
Fläche
hinweg zu transportieren, ist als „transport apparatus" in
Bei derartigen Einrichtungen ist es oftmals wünschenswert, die Positionen der sich bewegenden Gegenstände zu erfassen und gegebenenfalls auch den Bewegungsablauf zu beobachten.at Often, such positions are desirable of moving objects to capture and, where appropriate, to observe the movement.
Die Kenntnis der jeweils aktuellen Position eines auf einer Fläche verschiebbaren Gegenstandes ist beispielsweise Voraussetzung dafür, die Antriebseinrichtung so steuern zu können, daß der Gegenstand von einer Istposition in eine vorgegebene Sollposition gelangt. Dabei kommt es nicht nur darauf an, die Istposition exakt zu bestimmen, sondern auch das Erreichen der Sollposition genau zu erfassen.The Knowledge of the current position of a movable on a surface Object is, for example, a prerequisite for the drive device to be able to control that the Object of an actual position in a predetermined target position arrives. It is not only important that the actual position is exact to determine, but also the achievement of the target position exactly capture.
Wird eine Kamera mit nachgeordnetem Bildverarbeitungssystem genutzt, um aus den mit der Kamera aufgenommenen Bildern die aktuellen Positionen des Gegenstandes zu ermitteln, so ist ein verhältnismäßig hoher technischer Aufwand insbesondere dann zu treiben, wenn sich der Gegenstand mit hoher Geschwindigkeit bewegt und daher in schneller Folge sehr viele Bildinformationen verarbeitet und ausgewertet werden müssen.Becomes a camera with downstream image processing system used, from the images taken with the camera, the current positions of the object, so is a relatively high technical effort especially when the object with high Speed moves and therefore in rapid succession a lot of image information processed and evaluated.
Außerdem benötigen Positionserfassungssysteme, die nach dem vorgenannten Prinzip arbeiten und bei denen die Beobachtung über den gesamten Bewegungsbereich des Gegenstandes hinweg erfolgen soll, verhältnismäßig viel Raum über dem Gegenstand, der oftmals nicht zur Verfügung steht bzw. zur Lösung anderer Aufgaben benötigt wird.In addition, position sensing systems require which work according to the aforementioned principle and in which the observation of the entire range of motion of the object should take place, relatively much Room over the item that is often not available or to solve others Tasks needed becomes.
Dies ist beispielsweise bei der Anordnung zum Bewegen von Gegenständen nach DE 102 61 659.0-22 der Fall. Hier ist mindestens ein Gegenstand auf einer Auflagefläche verschiebbar, wobei die Auflagefläche in eine schwingende Bewegung versetzt wird, während der Schwingung mittels elektromagnetischer Wandler einer oder mehrere der Gegenstände zeitlich begrenzt an die Auflagefläche gekoppelt werden und dadurch Bewegungsenergie von der Auflagefläche auf die Gegenstände übertragen wird. Um die Positionsänderungen der Gegenstände überwachen zu können, ist eine Kamera über der Auflagefläche angeordnet, allerdings mit den vorgenannten Nachteilen.This is for example in the arrangement for moving objects after DE 102 61 659.0-22 the case. Here is at least one item on a support surface displaceable, wherein the support surface in an oscillating motion will, while the vibration by means of electromagnetic transducer one or more of the objects temporally limited to be coupled to the support surface and thereby Movement energy is transferred from the support surface to the objects. To the position changes to monitor the objects to be able to is a camera over the bearing surface arranged, but with the aforementioned disadvantages.
Weiterhin
ist aus
Mit
Ein
weiteres Positionserfassungssystem nach
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit verhältnismäßig geringem technischen Aufwand eine hinreichend genaue Erfassung der Positionen eines oder mehrerer über eine Fläche bewegter Gegenstände möglich ist und auch qualitative Aussagen über Bewegungsabläufe, insbesondere zurückgelegte Wegstrecken, Geschwindigkeiten und Bewegungsbahnen, gewonnen werden können.From Based on this prior art, the invention has the object based, a method or an arrangement of the aforementioned To develop the kind so that with relatively low technical Expenditure a sufficiently accurate recording of the positions of one or several over one area moving objects possible is and also qualitative statements about movements, in particular covered Trajectories, speeds and trajectories are gained can.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch folgende Verfahrensschritte:
- – Messen der durch einen Gegenstand beeinflußten physikalischen, insbesondere elektrischen und/oder magnetischen Größen an vorgegebenen Meßorten einer Fläche, über die der Gegenstand bewegt wird, wobei die beim Annähern eines Gegenstandes an einen Meßort, beim Entfernen eines Gegenstandes von einem Meßort und bei relativ zu einem Meßort ruhendem Gegenstand erhaltenen Meßwerte zeitaufgelöst in Zuordnung zu den Meßorten erfaßt werden,
- – Vergleichen der von den einzelnen Meßorten erfaßten Meßwerte miteinander und
- – Bestimmen des Schwerpunktes der Meßwerte aus diesem Vergleich als Maß für eine aktuelle Position des Gegenstandes, oder
- – Bestimmen und Verfolgen des Schwerpunktes der Meßwerte anhand der Meßzeiten als Maß für die Positionsänderungen des Gegenstandes während seiner Bewegung.
- - Measuring the affected by an object physical, in particular electrical and / or magnetic magnitudes at predetermined measuring locations of a surface over which the object is moved, wherein when approaching an object to a measuring location, when removing an object from a measuring location and at relative to measured values obtained at a measuring location of a stationary object are recorded time-resolved in association with the measuring locations,
- Comparing the measured values recorded by the individual measuring locations with one another and
- Determining the center of gravity of the measured values from this comparison as a measure of a current position of the object, or
- - Determining and tracking the center of gravity of the measured values based on the measurement times as a measure of the changes in position of the object during its movement.
Der Schwerpunkt der Meßwerte definiert den Ort, bei dem die Meßwerte stärker von einem Gegenstand beeinflußt sind als bei den übrigen Orten. Demzufolge ist der Schwerpunkt dieser Meßwerte ein Äquivalent für die Position dieses Gegenstandes auf der Fläche.Of the Focus of the measured values defines the location where the measurements are more affected by an object than the rest Places. Consequently, the center of gravity of these measurements is equivalent to the position of this item on the surface.
Mit der Bestimmung des Schwerpunktes der Meßwerte, die einer Meßzeit zugeordnet sind, ist die aktuelle Position des betreffenden Gegenstandes zu dieser Meßzeit bestimmt. Bewegt sich der Gegenstand, ist bei Verfolgung des sich in Abhängigkeit davon zeitlich verändernden Ortes des Schwerpunktes anhand der Meßzeiten der Bewegungsablauf dieses Gegenstandes nachvollziehbar.With determining the center of gravity of the measured values associated with a measuring time are, the current position of the object in question is to this measuring time certainly. If the object moves, it is in pursuit of himself dependent on of which time-changing Location of the center of gravity based on the measuring times of the movement this subject comprehensible.
In entsprechender Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes können sich zusätzliche Verfahrensschritte wie folgt anschließen:
- – Bestimmen der Wegstrecken, die der Gegenstand zwischen jeweils zwei Positionen zurückgelegt hat,
- – Bestimmen der Bewegungsbahn des Gegenstandes anhand der über die Zeit ermittelten Positionen, und/oder
- – Bestimmen der Geschwindigkeit des Gegenstandes, indem die zurückgelegten Wegstrecken zu den Meßzeiten in Beziehung gesetzt werden.
- Determining the distances covered by the object between each two positions,
- Determining the trajectory of the object on the basis of the positions determined over time, and / or
- Determining the speed of the object by relating the distances traveled to the measurement times.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für einen oder auch für mehrere Gegenstände anwendbar, die über die Fläche bewegt werden. Sind mehrere Gegenstände vorhanden, wird eine entsprechende Anzahl von Schwerpunkten ermittelt, und in Abhängigkeit davon werden die Positionen aller Gegenstände gesondert bestimmt. Insbesondere wenn die Positionsveränderung eines Gegenstandes verfolgt werden soll, sind die Zeitspanne zwischen den einzelnen Messungen und die Bewegungsgeschwindigkeit des Gegenstandes so aufeinander abgestimmt, daß mit die Ortsveränderung des Schwerpunktes mit einer Meßschaltung verfolgt werden kann. Mit der Schwerpunktbestimmung der Meßwerte läßt sich die Position eines Gegenstandes auch dann mit hoher Genauigkeit ermitteln, wenn sich dieser nicht unmittelbar an einem Meßort befindet, wie weiter unten noch näher erläutert wird.The inventive method is for one or even for several items applicable, over the area to be moved. If several items are present, a corresponding number determined by priorities, and depending on the positions of all objects determined separately. Especially if the position change of an object is the time span between the individual measurements and the speed of movement of the object so matched to each other, that with the change of location the center of gravity with a measuring circuit can be tracked. With the focus of the measured values can be the position of an object even with high accuracy determine if it is not located directly at a measuring location, as further below explained becomes.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zwei Betriebsmodi vorgesehen, wobei in einem ersten, im folgenden als passiv bezeichneten Betriebsmodus an den vorgegebenen Meßorten die von einem oder mehreren Gegenständen beeinflußten Meßwerte erfaßt werden, und in einem zweiten, aktiven Betriebsmodus an vorgegebenen Orten Energie auf die Gegenstände übertragen wird. Letzteres ist beispielsweise in DE 102 61 659.0-22 beschrieben. Die Energieübertra gung erfolgt dabei zu dem Zweck, den Gegenständen Bewegungsimpulse zu vermitteln und sie damit in Bewegung zu versetzen und bei Bedarf auch in vorgegebenen Richtungen in Bewegung zu halten.In a preferred embodiment of the method according to the invention Two modes of operation are provided, being in a first, hereinafter referred to as passively designated operating mode at the predetermined measuring locations the of one or more objects affected readings detected and in a second, active mode of operation at predetermined Place energy on the objects becomes. The latter is described for example in DE 102 61 659.0-22. The energy transfer takes place for the purpose of imparting motion impulses to the objects and to put them on the move and, if necessary, in the prescribed manner To keep directions in motion.
Erfolgt die Umschaltung zwischen diesen beiden Betriebsmodi kurzzeitig abwechselnd, so können die Gegenstände bewegt werden, und während der Bewegung können unter Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ihre jeweiligen Positionen bestimmt bzw. verfolgt werden.He follows switching between these two modes of operation alternately for a short time, so can things be moved, and during the Can move using the method steps according to the invention their determined or tracked respective positions.
Besonders vorteilhaft wird die Energieübertragung auf die Gegenstände jeweils an denselben Orten vorgenommen, an denen auch die Erfassung der Meßwerte erfolgt.Especially advantageous is the energy transfer on the objects in each case at the same places where the registration of the readings he follows.
Es ist möglich, jedoch nicht erforderlich, daß der Gegenstand auf der Fläche aufliegt. Der Gegenstand kann gleitend unmittelbar aufliegen, oder beispielsweise durch eine Gleitschicht, wie etwa eine dünne Luftschicht, von der Fläche getrennt sein.It is possible, but not required, for the article to rest on the surface. The article may be slidably in direct contact, or for example by a sliding layer, such as a thin layer of air, to be separated from the surface.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst mit einer Anordnung zur Ermittlung der Positionen und des Bewegungsablaufes für mindestens einen in den Koordinaten X, Y bewegten Gegenstand, umfassend
- – eine Auflagefläche für den Gegenstand, die im wesentlichen in der von den Koordinaten X, Y aufgespannten Ebene liegt,
- – eine Vielzahl von elektromagnetischen Wandlern, die parallel zur Auflagefläche nebeneinander angeordnet sind und von denen jeder einen Meßort Ox,y auf der Auflagefläche definiert, und mit denen durch den Gegenstand beeinflußte physikalische, insbesondere elektrische und/oder magnetische Werte gemessen werden,
- – eine Meßschaltung, die mit den elektromagnetischen Wandlern in Verbindung steht und dabei in zeitlicher Folge die Meßwerte erfaßt, die jeweils beim Annähern eines Gegenstandes, beim Entfernen eines Gegenstandes und bei relativ zu den elektromagnetischen Wandlern ruhendem Gegenstand gemessen werden,
- – eine Auswerteschaltung, die mit der Meßschaltung verbunden ist und in der die Meßwerte zeitaufgelöst den Meßorten Ox,y zugeordnet sowie zur Ermittlung des Meßwertschwerpunktes miteinander verknüpft werden zwecks – Bestimmung der Positionen Px,y für einen oder mehrere Gegenstände, – Bestimmung der Wegstrecke, die ein Gegenstand zwischen zwei Meßzeiten bzw. zwischen zwei Positionen Px,y zurückgelegt hat, – Bestimmung der Geschwindigkeit eines Gegenstandes, indem die Positionen Px,y zu den zurückgelegten Wegstrecken in Beziehung gesetzt werden, und/oder – Bestimmung der Bewegungsbahn eines Gegenstandes anhand der den verschiedenen Meßzeiten zugeordneten Positionen Px,y während seiner Bewegung über die Auflagefläche sowie
- – eine Informationsausgabe zur Darstellung der Ergebnisse.
- A support surface for the object, which lies substantially in the plane defined by the coordinates X, Y,
- A plurality of electromagnetic transducers arranged side by side parallel to the support surface and each of which defines a measuring location O x, y on the support surface and with which physical, in particular electrical and / or magnetic values influenced by the object are measured,
- A measuring circuit which is in communication with the electromagnetic transducers and in chronological order detects the measured values which are respectively measured during the approach of an object, during the removal of an object and when the object is at rest relative to the electromagnetic transducers,
- An evaluation circuit which is connected to the measuring circuit and in which the measured values are assigned to the measuring locations O x, y in a time-resolved manner and linked together to determine the measured value centroid for the purpose of determining the positions P x, y for one or more objects, determining the distance measuring an object between two measuring times or between two positions P x, y , determining the speed of an object by relating the positions P x, y to the distances covered, and / or determining the trajectory of a path Object on the basis of the different measuring times associated positions P x, y during its movement over the support surface and
- - an information release to present the results.
Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, die weiter oben angegebenen Verfahrensschritte zur Positionsbestimmung auszuführen, wie nachfolgend erläutert wird.With Such an arrangement makes it possible for the further specified above method steps for position determination perform, as explained below becomes.
Vorteilhaft ist die Auflagefläche als die Summe der Außenflächen nebeneinander angeordneter und fest miteinander verbundener elektromagnetischer Wandler gebildet. Die Abstände zwischen den elektromagnetischen Wandlern und den Gegenständen werden klein ausgeführt und somit energetische Verluste gering gehalten.Advantageous is the bearing surface as the sum of the outer surfaces next to each other arranged and firmly interconnected electromagnetic Transducer formed. The distances between the electromagnetic transducers and the objects made small and thus kept energy losses low.
Bevorzugt sind die elektromagnetischen Wandler in einem Array aus Zeilen i und Spalten j angeordnet, wobei die Zeilen i parallel zur Koordinatenrichtung X und die Spalten j parallel zur Koordinatenrichtung Y ausgerichtet sein können. So befindet sich jeder der elektromagnetischen Wandler an einem durch die Koordinaten X und Y definierten Meßort Ox,y der Auflagefläche.Preferably, the electromagnetic transducers are arranged in an array of rows i and columns j, wherein the rows i can be aligned parallel to the coordinate direction X and the columns j parallel to the coordinate direction Y. Thus, each of the electromagnetic transducers is located at a measuring location O x, y of the support surface defined by the coordinates X and Y.
Die Gegenstände können magnetisch leitend ausgebildet sein, wobei beim Annähern oder Entfernen eines Gegenstandes die Änderung der Induktivität der elektromagnetischen Wandler gemessen wird, oder die Gegenstände sind elektrisch leitend ausgebildet, so daß beim Annähern oder Entfernen eines Gegenstandes die Induzierung von Wirbelströmen in den elektromagnetischen Wandlern gemessen wird. Selbstverständlich können auch beide Effekte zur Auswertung genutzt werden.The objects can be formed magnetically conductive, wherein when approaching or removing of an object the change the inductance the electromagnetic transducer is measured or the objects are electrically conductive, so that when approaching or removing an object the induction of eddy currents measured in the electromagnetic transducers. Of course you can too both effects are used for evaluation.
Vorzugsweise bestehen die elektromagnetischen Wandler im wesentlichen aus einer Spule und einem topfförmigen Joch, das aus magnetisch leitfähigem Material, zum Beispiel aus Stahl oder Ferrit, gefertigt ist. Dabei können die Außenflächen der Joche die Auflagefläche für den Gegenstand bilden.Preferably consist the electromagnetic transducer essentially from a Coil and a cup-shaped Yoke made of magnetically conductive Material, for example, made of steel or ferrite, is made. there can the outer surfaces of the Yokes the bearing surface for the To form an object.
Zur Ermittlung der Meßwerte werden an die Spulen Spannungsimpulse gelegt, und die Meßschaltung ist ausgelegt zur Erfassung der Zeit für den jeweils durch einen Spannungsimpuls verursachten Stromanstieg in einer Spule bis zum Erreichen eines Refe renzwertes, oder zur Erfassung der Stromamplitude, die aufgrund eines Spannungsimpulses innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht wird.to Determination of the measured values voltage pulses are applied to the coils, and the measuring circuit is designed to detect the time for each by a voltage pulse current increase in a coil until a reference value is reached, or to detect the current amplitude due to a voltage pulse is reached within a predetermined period of time.
Alternativ dazu kann in der Meßschaltung eine Brückenschaltung zur Induktivitätsbestimmung vorgesehen sein oder es können Schaltungsanordnungen zur Bestimmung der Resonanzfrequenz der Spulen im Zusammenwirken mit Kondensatoren, zur Messung der Kapazität oder zur Messung des Spannungsanstiegs bzw. des Spannungsabfalls vorhanden sein.alternative this can be done in the measuring circuit bridge circuit intended for Induktivitätsbestimmung be or can be Circuit arrangements for determining the resonant frequency of the coils in cooperation with capacitors, for measuring the capacitance or for Measurement of voltage rise or voltage drop present be.
Die Auswerteschaltung ist mit einem Rechenalgorithmus ausgestattet, der in der Lage ist, den Schwerpunkt der von benachbarten elektromagnetischen Wandlern erhaltenen Meßwerte und damit die aktuelle Position Px,y eines Gegenstandes zu bestimmen. In Sonderfällen kann sich die Position Px,y eines Gegenstandes mit einem Meßort Ox,y decken. In der Regel jedoch wird die Position Px,y dem Schwerpunkt der Meßwerte entsprechend zwischen mehreren Meßorten Ox,y liegen.The evaluation circuit is equipped with a calculation algorithm which is able to determine the center of gravity of the measured values obtained from adjacent electromagnetic transducers and thus the current position P x, y of an object. In special cases, the position P x, y of an object can coincide with a measuring location O x, y . As a rule, however, the position P x, y will correspond to the center of gravity of the measured values between a plurality of measuring locations O x, y .
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß die Spulen der elektromagnetischen Wandler auf einer Leiterplatte angeordnet und die Anschlußleitungen für die Spulen über Durchkontaktierungen mit einzelnen leitenden Ebenen der Leiterplatte verbunden sind. Die Joche können dabei vorteilhaft in Form von Platten aus dem magnetisch leitenden Material ausgebildet und unmittelbar unter den Spulen bzw. in einer die Spulen tragenden Isolationsschicht der Leiterplatte angeordnet sein.An advantageous embodiment of the arrangement according to the invention is that the coils of the electromagnetic transducer arranged on a circuit board and the leads for the coils via vias connected to individual conductive levels of the circuit board are. The yokes can be advantageously formed in the form of plates of the magnetically conductive material and disposed directly under the coils or in an insulating layer of the circuit board carrying the coils.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst mit einer Anordnung der vorbeschriebenen Art, bei der an vorgegebenen Meßorten Ox,y der Auflagefläche elektromagnetische Wandler positioniert sind, die abwechselnd passiv zur Meßwertaufnahme oder aktiv zur Energieübertragung auf einen oder mehrere der Gegenstände betrieben werden können, wobei im passiven Betriebsmodus die Positionsbestimmung für die Gegenstände auf der Auflagefläche vorgenommen wird und im aktiven Betriebsmodus Bewegungsimpulse von der beispielsweise mit einer Kreisfrequenz schwingenden Auflagefläche auf die Gegenstände übertragen werden.The object of the invention is also achieved with an arrangement of the type described, in which at predetermined measuring locations O x, y of the bearing surface electromagnetic transducers are positioned, which can be operated alternately passively for Meßwertaufnahme or active for energy transfer to one or more of the objects, said in the passive operating mode, the position determination for the objects on the support surface is made and in the active operating mode, motion impulses are transmitted from the support surface, which oscillates, for example, at an angular frequency, to the objects.
Der fortwährende Wechsel zwischen beiden Betriebmodi ist besonders vorteilhaft dann möglich, wenn die elektromagnetischen Wandler, wie bereits erwähnt, im wesentlichen aus einer Spule und einem topfförmigen Joch bestehen. Einerseits können mit den passiv betriebenen und dabei als Induktoren wirkenden elektromagnetischen Wandlern die zur Positionsbestimmung erforderlichen Meßwerte erfaßt werden, andererseits wird im aktiven Betrieb, bei dem die Spulen der elektromagnetischen Wandler mit einem Strom vorgegebener Stärke beaufschlagt werden, Bewegungsenergie von der Auflagefläche auf die Gegenstände übertragen, wie dies ausführlich in DE 102 61 659.0-22 beschrieben ist.Of the ongoing Switching between two modes of operation is especially beneficial then possible if the electromagnetic transducer, as already mentioned, essentially of one Coil and a cup-shaped Yoke exist. On the one hand can with the passively operated and thereby acting as inductors electromagnetic Converters the measured values required for position determination are detected, on the other hand, in active operation, in which the coils of the electromagnetic Transducer can be charged with a current of predetermined strength, kinetic energy from the support surface transfer the objects, like this in detail in DE 102 61 659.0-22 is described.
Die im zweiten Betriebsmodus aktivierten elektromagnetischen Wandler erzeugen im Zusammenwirken mit einem sich in ihrem Wirkungsbereich befindenden Gegenstand eine Normalkraft FN, durch die der Gegenstand an die Auflagefläche gekoppelt wird.The activated in the second mode of operation electromagnetic transducer in cooperation with an object located in its area of action produce a normal force F N , through which the object is coupled to the support surface.
Diese Normalkraft FN kann so groß gwählt werden, daß keine Relativbewegung zwischen der schwingenden Auflagefläche und dem Gegenstand stattfindet, so daß die Bewegung der Auflagefläche auf den Gegenstand übertragen wird, und zwar so lange, bis die Deaktivierung der betreffenden elektromagnetischen Wandler veranlaßt und infolge dessen die Wirkung der Normalkraft FN aufgehoben oder verringert wird.This normal force F N can be so large that no relative movement takes place between the oscillating support surface and the object, so that the movement of the support surface is transferred to the object, until such time as the deactivation of the relevant electromagnetic transducer causes and as a result the effect of the normal force F N is canceled or reduced.
Der dabei übertragene Bewegungsimpuls hat eine Richtung, die durch den Bewegungsverlauf bzw. die Bewegungsrichtungen der Auflagefläche während der Aktivierungszeit der elektromagnetischen Wandler bestimmt wird, und der Gegenstand wird in einer entsprechenden Richtung beschleunigt.Of the thereby transferred Movement impulse has a direction which is determined by the course of movement or the directions of movement of the support surface during the activation time the electromagnetic transducer is determined, and the object becomes accelerated in a corresponding direction.
Dieser Vorgang der Ankopplung und Übertragung von Bewegungsimpulsen erfolgt zyklisch durch Ansteuerung der elektromagnetischen Wandler, in deren Wirkungsbereich sich ein Gegenstand befindet. In den Pausen zwischen jeweils zwei Ansteuerungen zur Bewegungsübertragung sind die elektromagnetischen Wandler nicht aktiv, sondern sie stehen als Meßwertaufnehmer zur Erfassung der Meßwerte im Zusammenhang mit der Positionsbestimmung der Gegenstände zur Verfügung.This Process of coupling and transmission of motion impulses occurs cyclically by controlling the electromagnetic Transducers in whose sphere an object is located. In the breaks between two actuators for transmission of motion The electromagnetic transducers are not active, but they stand as a transducer for recording the measured values in connection with the position determination of the objects for Available.
Es ist auch möglich, das mit der Ansteuerung der elektromagnetischen Wandler verbundene Ein- und Ausschalten des Stromes zur Erfassung der Meßwerte zu nutzen. Wird die Anordnung in dieser Weise genutzt, so ist es besonders vorteilhaft, die Meßwerte wie schon dargelegt anhand der Zeit für den jeweils durch einen Spannungsimpuls verursachten Stromanstieg in einer Spule bis zum Erreichen eines Referenzwertes zu erfassen. Denn zur Erzeugung der Normalkräfte FN ist es notwendig, periodisch Ströme durch die Spulen der elektromagnetischen Wandler zu leiten, so daß diese gleichzeitig zur Ermittlung der Meßwerte genutzt werden können. Alternativ ist es aber beispielsweise auch möglich, die Meßwerte mit Hilfe einer Brückenschaltung in den Zeitspannen zu erfassen, in denen gerade kein Strom zur Erzeugung von Normalkräften F fließt oder dieser Strom konstant ist.It is also possible to use the switching on and off of the current connected to the control of the electromagnetic transducer for the purpose of detecting the measured values. If the arrangement is used in this way, it is particularly advantageous to detect the measured values as already stated on the basis of the time for the current increase in a coil caused in each case by a voltage pulse until a reference value is reached. Because to generate the normal forces F N , it is necessary to periodically conduct currents through the coils of the electromagnetic transducer, so that they can be used simultaneously to determine the measured values. Alternatively, however, it is also possible, for example, to detect the measured values with the aid of a bridge circuit in the time periods in which no current is currently flowing to generate normal forces F or this current is constant.
Der Wechsel zwischen den beiden Betriebsmodi ist mit einer Umschalteinrichtung erzielbar, welche die elektromagnetischen Wandler im passiven Betriebsmodus mit der Meßschaltung und im aktiven Betriebsmodus mit einer Ansteuereinrichtung verbindet, wie sie aus DE 102 61 659.0-22 bekannt ist.Of the Change between the two operating modes is with a switching device achievable which the electromagnetic converter in the passive mode of operation with the measuring circuit and connects in the active operating mode with a drive device, as it is known from DE 102 61 659.0-22.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigenThe Invention will be explained in more detail with reference to embodiments. In the corresponding Drawings show
Die
Auflagefläche
Die
elektromagnetischen Wandler
In
Es
sei ausdrücklich
darauf hingewiesen, daß die
hier dargestellte Ausführung
der elektromagnetischen Wandler
Die
elektromagnetischen Wandler
In
Mit
Hilfe des Befehlsgebers
Der
Stromanstieg wird mit einer in
Der
Komparator
Die
Zeitspanne tm ist von der Beeinflussung des
elektromagnetischen Wandlers
Ist
der Gegenstand
Ist
der Gegenstand elektrisch leitfähig,
werden im Gegenstand
Die beiden Effekte aufgrund der magnetischen als auch der elektrischen Leitfähigkeit, können sowohl jeweils für sich als auch gemeinsam zur Auswertung genutzt werden.The both effects due to the magnetic as well as the electrical Conductivity, can both each for be used as well as together for evaluation.
Die
von einem elektromagnetischen Wandler
Alternativ
zur Auswertung der Zeiten für
den Stromanstieg können
auch die Zeiten für
das Abfallen des Stromes nach dem Öffnen des Schalters
Die
Abhängigkeit
der Zeitspanne tm von einer aktuellen Position
Px,y des Gegenstandes
Bei
einer solchen Ausführung
der erfindungsgemäßen Anordnung
ergibt sich eine konzentrische Verteilung der Meßwerte bezogen auf die X,Y-Ebene,
hier insbesondere in Form der Differenz der Zeitspannen tm und t0. Zur Veranschaulichung
ist in
Die
von den diesen elektromagnetischen Wandlern
Diese
Meßwerte
werden von der Meßschaltung
Zunächst bestimmt
eine solche Auswerteeinrichtung den höchsten Meßwert m1 =
mbb(xG) mit xG der für
den Gegenstand
Damit
ist die Position Px,y des Gegenstandes
Zur
genaueren Positionsbestimmung wird jeweils der zweitgrößte Meßwert in
beiden Koordinatenrichtungen X. Dies sei nach
In
einem nächsten
Schritt der Auswertung wird durch lineare die Interpolation die
genaue Position des Gegenstandes
Hierbei
steht s für
den Abstand der Achsen
Der
Betrag s ist hier der Abstand zwischen zwei elektromagnetischen
Wandlern
Damit
ist die Position Px,y des Gegenstandes
Eine
noch genauere Positionsbestimmung ist durch weiterführende Interpolationen
möglich,
indem die Abhängigkeit
der Meßwerte
mx von der Position Px,y des
Gegenstandes
Beispielsweise
können
mehr als drei Meßwerte
mx in die Interpolation einbezogen werden,
was vor allem dann sinnvoll ist, wenn der Gegenstand
Dies gilt im übertragenen Sinne auch für die Ermittlung der Abstände in der Koordinate Y bzw. für die Erfassung der Meßwerte my.This also applies in a figurative sense to the determination of the distances in the coordinate Y or for the acquisition of the measured values m y .
Hierbei
ist vorgesehen, die elektromagnetischen Wandler
Auf
diese Weise können
alle elektromagnetischen Wandler
Die
Joche
Weiterhin
kann auf der Spule
Werden
die elektromagnetischen Wandler
So
kann in einer besonderen Ausgestaltung, die prinzipiell in
Die
Funktionsweise der Ansteuerschaltung
Bei
Ansteuerung eines oder mehrerer der dabei aktiv betriebenen elektromagnetischen
Wandler
Im
diesem Fall wird die schwingende Bewegung der Auflagefläche
Dieser
Vorgang der Ankopplung und Übertragung
von Bewegungsimpulsen kann mit jeder Periode der Schwingung der
Auflagefläche
Des
weiteren ist es wie anhand von
Wenn
sich die Auflagefläche
Die Differenzen der Meßwerte in Richtungen der Koordinaten X bzw. Y Δmx = m0 – m180 und Δmy = m90 – m270 sind ein Maß für den Anstieg der Intensitätskurven m(x) bzw. m(y). Die Indizes entsprechen dabei dem Winkel in Grad, bei dem diese Werte bestimmt werden.The differences of the measured values in directions of the coordinates X or Y Δm x = m 0 -m 180 and Δm y = m 90 -m 270 are a measure of the increase of the intensity curves m (x) and m (y). The indices correspond to the angle in degrees at which these values are determined.
Insbesondere
ist es so möglich
mit hoher Genauigkeit zu bestimmen, ob sich der betreffende Gegenstand
Sind
die Position Px,y für mehrere Gegenstände
- 11
- Auflageflächebearing surface
- 22
- Gegenständeobjects
- 33
- elektromagnetische Wandlerelectromagnetic converter
- 44
- Vergußmassesealing compound
- 55
- SpuleKitchen sink
- 66
- Jochyoke
- 77
- Anschlußleistungpower requirements
- 88th
- Meßschaltungmeasuring circuit
- 99
- Befehlsgebercommander
- 1010
- Komparatorcomparator
- 1111
- Schalterswitch
- 1212
- Strommeßeinrichtungcurrent measurement
- 13, 1413 14
- Achsenaxes
- 1515
- Oberseitetop
- 1616
- Mehrebenen-LeiterplatteMulti-level printed circuit board
- 1717
- Isolationsschichteninsulation layers
- 1818
- Leiterbahnenconductor tracks
- 1919
- Umschalteinrichtungswitchover
- 2020
- Taktgeberclock
- 2121
- Ansteuerschaltungdrive circuit
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003161904 DE10361904A1 (en) | 2003-12-23 | 2003-12-23 | Position and movement determination for an object being displaced over a surface, which is located by electrical and or magnetic measurements at a defined number of locations which are then weighted to determine its position |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2003161904 DE10361904A1 (en) | 2003-12-23 | 2003-12-23 | Position and movement determination for an object being displaced over a surface, which is located by electrical and or magnetic measurements at a defined number of locations which are then weighted to determine its position |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10361904A1 true DE10361904A1 (en) | 2005-07-28 |
Family
ID=34706738
Family Applications (1)
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DE2003161904 Withdrawn DE10361904A1 (en) | 2003-12-23 | 2003-12-23 | Position and movement determination for an object being displaced over a surface, which is located by electrical and or magnetic measurements at a defined number of locations which are then weighted to determine its position |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10361904A1 (en) |
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